KR20190030881A - 태양 전지 모듈 - Google Patents

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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 태양 전지 모듈에 관한 것이다.
본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈은 각각이 반도체 기판, 반도체 기판의 표면에 제1 방향으로 길게 형성되는 제1 전극과 제1 전극과 다른 극성을 갖는 제2 전극을 반도체 기판의 표면에 구비하는 복수의 태양 전지; 및 복수의 태양 전지 중 제1 태양 전지의 제1 전극 및 제1 태양 전지에 인접한 제2 태양 전지의 제2 전극에 접속하고, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배치되어 복수의 태양 전지를 전기적으로 연결하는 복수의 도전성 배선;을 포함하고, 복수의 도전성 배선 각각은 제1 태양 전지의 제1 전극과의 교차점에서 제1 태양 전지의 제1 전극에 도전성 접착제에 의해 전기적으로 접속되고, 교차점에 위치한 도전성 접착제 중에서 도전성 배선의 측면에 위치하는 일부분 위에는 도전성 접착제를 덮는 절연성 접착제가 더 구비된다.

Description

태양 전지 모듈{SOLAR CELL MODULE}
본 발명은 태양 전지 모듈에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고, 이에 따라 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양 전지가 주목 받고 있다.
일반적인 태양 전지는 p형과 n형처럼 서로 다른 도전성 타입(conductive type)에 의해 p-n 접합을 형성하는 반도체부, 그리고 서로 다른 도전성 타입의 반도체부에 각각 연결된 전극을 구비한다.
이러한 태양 전지에 빛이 입사되면 반도체부에서 복수의 전자-정공 쌍이 생성되고, 생성된 전자-정공 쌍은 전하인 전자와 정공으로 각각 분리되어, 전자는 n형의 반도체부 쪽으로 이동하고 정공은 p형의 반도체부 쪽으로 이동한다. 이동한 전자와 정공은 각각 n형의 반도체부와 p형의 반도체부에 연결된 서로 다른 전극에 의해 수집되고 이 전극들을 전선으로 연결함으로써 전력을 얻는다.
이와 같은 태양 전지는 인터커넥터에 의해 서로 연결될 수 있다.
본 발명은 태양 전지 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈은 각각이 반도체 기판, 반도체 기판의 표면에 제1 방향으로 길게 형성되는 제1 전극과 제1 전극과 다른 극성을 갖는 제2 전극을 반도체 기판의 표면에 구비하는 복수의 태양 전지; 및 복수의 태양 전지 중 제1 태양 전지의 제1 전극 및 제1 태양 전지에 인접한 제2 태양 전지의 제2 전극에 접속하고, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배치되어 복수의 태양 전지를 전기적으로 연결하는 복수의 도전성 배선;을 포함하고, 복수의 도전성 배선 각각은 제1 태양 전지의 제1 전극과의 교차점에서 제1 태양 전지의 제1 전극에 도전성 접착제에 의해 전기적으로 접속되고, 교차점에 위치한 도전성 접착제 중에서 도전성 배선의 측면에 위치하는 일부분 위에는 도전성 접착제를 덮는 절연성 접착제가 더 구비된다.
여기서, 절연성 접착제는 교차점 각각마다 위치하고, 교차점 사이에는 위치하지 않을 수 있다.
아울러, 절연성 접착제는 교차점에서 도전성 배선의 측면에 위치하는 도전성 접착제의 일부분 이외에 도전성 배선을 더 덮도록 구비될 수 있다.
또한, 절연성 접착제의 형성 면적은 도전성 접착제가 도전성 배선의 측면에 위치하는 도전성 접착제의 일부분의 면적보다 더 넓게 형성될 수 있다.
아울러, 본 발명의 태양 전지 모듈은 복수의 태양 전지의 전면에 배치되는 전면 투명 기판; 복수의 태양 전지의 후면에 배치되는 후면 기판; 및 전면 투명 기판과 복수의 태양 전지 사이 및 후면 기판과 복수의 태양 전지 사이에 배치되는 충진 시트;를 더 포함하고, 충진 시트는 제1 에바(EVA, ethylene vinyl acetate)를 포함하되, 제1 에바의 비닐 아세테이트(vinyl acetate)의 함량 비율이 28wt% ~ 32wt% 사이일 수 있다.
또한, 절연성 접착제는 폴리 에틸렌 테레프탈레이트 (PET, polyethylene terephthalate), 폴리 이미드(PI, polyimide), 폴리올레핀(PO, polyolefin), 아크릴, 실리콘, 에폭시, 제2 에바 중 적어도 하나의 재질을 포함하고, 제2 에바의 비닐 아세테이트의 함량 비율은 제1 에바의 비닐 아세테이트의 함량 비율과 다를 수 있다.
여기서, 제2 에바의 비닐 아세테이트(vinyl acetate)의 함량 비율은 28wt% 미만이거나 32wt%를 초과할 수 있다.
일례로, 절연성 접착제는 베이스 필름과 베이스 필름의 표면에 접착제를 포함하는 절연성 테이프 형태로 구비될 수 있다.
여기서, 베이스 필름은 폴리 에틸렌 테레프탈레이트 (PET, polyethylene terephthalate), 폴리 이미드(PI, polyimide), 폴리올레핀(PO, polyolefin), 제2 에바 중 어느 하나를 포함하고, 접착제는 아크릴, 실리콘, 에폭시 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 다른 일례로, 절연성 접착제는 액체 상태의 경화성 고분자 에폭시가 경화되어 형성되거나, 절연성 접착제는 점성이 높은 반액체 상태의 제2 에바가 열처리되어 형성되는 것도 가능하다.
또한, 복수의 태양 전지 각각은 반도체 기판의 전면에 제1 전극과 반도체 기판의 후면에 제2 전극을 구비하고, 복수의 도전성 배선은 제1 태양 전지의 제1 전극에 교차하여 배치될 수 있다.
여기서, 복수의 도전성 배선 각각은 단면이 원형 또는 타원형 형상을 가지는 와이어 형상일 수 있다.
또한, 이와 다르게, 복수의 태양 전지 각각은 반도체 기판의 후면에 제1 방향으로 길게 형성된 제1, 2 전극을 구비하고, 복수의 도전성 배선은 제1 태양 전지의 제1 전극 및 제2 태양 전지의 제2 전극 각각에 교차하여 접속될 수 있다.
이와 같은 경우, 복수의 도전성 배선 각각은 단면이 두께보다 폭이 넓은 형상을 가지는 리본 형상일 수 있다.
본 발명에 따른 태양 전지 모듈은 도전성 배선과 전극이 서로 전기적으로 접속되는 교차점에 위치한 도전성 접착제 위에 절연성 접착제를 더 구비하여, 모듈의 신뢰성을 보다 더 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈을 설명하기 위한 분해 사시도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 도 1에 도시되 복수의 태양 전지의 연결 구조 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 3은 각 태양 전지의 구조의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 4는 도 2의 (a)에서 K1 부분을 확대 도시하고 것이다.
도 5는 도전성 접착제(251)의 부식 현상을 설명하기 위한 도이다.
도 6의 (a)는 도 4에 도시된 CS3-CS3 라인에 따른 단면을 도시한 일례이고, 도 6의 (b)는 절연성 접착제(270)의 다른 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 7 내지 도 11은 본 발명의 다른 일례에 따른 태양 전지 모듈을 설명하기 위한 도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한 어떤 부분이 다른 부분 위에 “전체적”으로 형성되어 있다고 할 때에는 다른 부분의 전체 면에 형성되어 있는 것뿐만 아니라 가장 자리 일부에는 형성되지 않은 것을 뜻한다.
이하에서, 전면이라 함은 직사광이 입사되는 반도체 기판(110)의 일면일 수 있으며, 후면이라 함은 직사광이 입사되지 않거나, 직사광이 아닌 반사광이 입사될 수 있는 반도체 기판(110)의 반대면일 수 있다.
아울러, 이하의 설명에서, 서로 다른 두 구성 요소의 길이나 폭이 동일하다는 의미는 10%의 오차 범위 이내에서 서로 동일한 것을 의미한다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 태양 전지 모듈에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈을 설명하기 위한 분해 사시도를 개략적으로 도시한 것이다.
본 발명에 따른 태양 전지 모듈은 전면 투명 기판(40), 제1 충진 시트(30a), 복수의 태양 전지, 제2 충진 시트(30b) 및 후면 시트(50)를 포함할 수 있다.
전면 투명 기판(40)은 투과율이 높고 파손 방지 기능이 우수한 강화 유리 등으로 이루어질 수 있다. 일례로, 강화 유리는 철 성분 함량이 낮은 저(low) 철분 강화 유리(low iron tempered glass)일 수 있다.
복수 개의 태양 전지 각각은 입사되는 태양 에너지를 전기에너지로 변환하는 기능을 하고, 이를 위해 불순물이 도핑된 반도체 기판(110)과 여러 기능층들 및 전극을 구비할 수 있다.
후면 기판(50)은 태양 전지들의 후면에서 습기가 침투하는 것을 방지하여 태양 전지들을 외부 환경으로부터 보호할 수 있다.
이러한 후면 기판(50)은 태양 전지를 사이에 배치한 상태에서, 전면 투명 기판(40)에 대향하여 전면 투명 기판(40)의 후면에 배치될 수 있다.
이와 같은 후면 기판(50)은 시트 형태이거나 유리 기판일 수 있으며, 수분과 산소 침투를 방지하는 층, 화학적 부식을 방지하는 층, 절연 특성을 갖는 층과 같은 다층 구조를 가질 수 있다.
충진 시트(30)는 전면 투명 기판(40)과 복수의 태양 전지 사이에 위치하는 제1 충진 시트(30a)와 복수의 태양 전지와 후면 기판 사이에 위치하는 제2 충진 시트(30b)를 포함할 수 있다.
이와 같은 충진 시트(30)는 습기 침투로 인한 부식을 방지하고 태양 전지를 충격으로부터 보호할 수 있다.
이러한 충진 시트(30)는 제1 에바(EVA, ethylene vinyl acetate)를 포함하되, 제1 에바에서 비닐 아세테이트(vinyl acetate)의 함량 비율이 28wt% ~ 32wt% 사이일 수 있다. 이와 같이, 비닐 아세테이트(vinyl acetate)의 함량 비율이 28wt% ~ 32wt% 사이가 되도록 함으로써, 충진 시트의 충격 흡수 기능을 보다 향상시킬 수 있고, 이로 인하여, 외부의 충격으로부터 태양 전지를 보다 효과적으로 보호할 수 있다.
더불어, 이와 같은 충진 시트(30)는 태양 전지들의 상부 및 하부에 각각 배치된 상태에서 라미네이션 공정에 의해 태양 전지들과 일체화되어, 태양 전지들의 사이 공간에 채워지게 되며, 열처리를 통해 경화될 수 있다.
이와 같은 태양 전지 모듈에서 복수의 태양 전지 각각의 구조와 복수의 태양 전지가 연결되는 연결 구조에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 2는 도 1에 도시되 복수의 태양 전지의 연결 구조 일례를 설명하기 위한 도이고, 도 3은 각 태양 전지의 구조의 일례를 설명하기 위한 도이다.
여기서, 도 2의 (a)는 복수의 태양 전지가 복수의 도전성 배선(200)에 의해 연결된 평면 구조를 도시한 것이고, 도 2의 (b)는 도 2의 (a)에서 CS1-CS1 라인에 따른 단면을 도시한 것이고, 도 2의 (c)는 도 2의 (a)에서 CS2-CS2 라인에 따른 단면을 도시한 것이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 태양 전지 각각은 반도체 기판(110)과 반도체 기판(110)의 전면에 제1 방향(x)으로 길게 복수의 제1 전극(140)을 구비하고, 반도체 기판(110)의 후면에 제2 전극(150)을 구비할 수 있다.
이와 같은 복수의 태양 전지(C1, C2)는 제1 방향(x)과 교차하는 제2 방향(y)으로 이격되어 배열되고, 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 방향(y)으로 서로 인접한 제1, 2 태양 전지(C1, C2)를 포함할 수 있다.
복수의 도전성 배선(200)은 제2 방향(y)으로 길게 뻗어 배치되어, 제1 태양 전지(C1)의 전면에 위치하는 제1 전극(140)과 제2 태양 전지(C2)의 후면에 위치하는 제2 전극(150)에 접속할 수 있다.
이에 따라, 제2 방향(y)으로 서로 인접한 제1, 2 태양 전지(C1, C2)는 복수의 도전성 배선(200)에 의해 스트링(string)을 형성할 수 있다.
이와 같은 도전성 배선(200)은 단면이 원형 또는 타원형 형상을 가지며, 길이가 긴 형태의 와이어 형상일 수 있다.
이때, 복수의 도전성 배선(200)의 개수(N200)는 태양 전지의 일면을 기준으로 6개 내지 33개일 수 있다. 아울러, 복수의 도전성 배선(200) 각각의 폭(W200)은 250um 내지 500um 사이일 수 있다.
일례로, 도전성 배선(200)의 선폭(W200)이 250um 이상, 300um 미만일 때, 도전성 배선(200)의 개수(N200)가 15개 내지 33개일 수 있다.
아울러, 도전성 배선(200)의 선폭(W200)이 300um 이상, 350um 미만일 때, 도전성 배선(200)의 개수(N200)가 10개 내지 15개일 수 있고, 도전성 배선(200)의 선폭(W200)이 350um 이상, 400um 미만일 때, 도전성 배선(200)의 개수(N200)가 8개 내지 10개일 수 있고, 도전성 배선(200)의 선폭(W200)이 400um 내지 500um일 때, 도전성 배선(200)의 개수(N200)가 6개 내지 8개일 수 있다.
아와 같이, 도전성 배선(200)의 선폭(W200)에 따라 도전성 배선(200)의 개수(N200)를 다르게 배치함으로써, 태양 전지의 수광면에서 도전성 배선(200)에 의해 가려지는 총 쉐이딩(shading) 면적이 증가하지 않도록 하면서, 도전성 배선(200)의 자체 저항을 적절하게 조절할 수 있고, 이로 인하여, 도전성 배선(200)에 의해 감소되는 출력을 최소화할 수 있고, 태양 전지 모듈의 출력을 보다 향상시킬 수 있다.
앞에서 설명한 도전성 배선(200)의 선폭(W200)에 따른 개수의 관계는 최적화된 하나의 일례이고, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
아울러, 이와 같은 서로 인접한 두 개의 도전성 배선(200) 사이의 피치는 도전성 배선(200)의 선폭(W200)과 개수를 고려하여 4.75mm ~ 25.13mm 사이로 형성될 수 있다.
이와 같은 복수의 태양 전지 각각은 도 3에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110), 에미터부(120), 반사 방지막(130), 제1 전극(140), 후면 전계부(172, back surface field, BSF), 후면 보호막(180) 및 제2 전극(150)을 구비할 수 있다.
반도체 기판(110)은 제1 도전성 타입, 예를 들어 p형 또는 n 형 도전성 타입을 가질 수 있으며, 이와 같은 반도체 기판(110)은 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 또는 비정질 실리콘 중 어느 하나의 형태로 이루어질 수 있다. 일례로, 반도체 기판(110)은 결정질 실리콘 웨이퍼로 형성될 수 있다.
구체적으로, 반도체 기판(110)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소도 2, 갈륨, 인듐 등과 같은 3가 원소의 불순물이 반도체 기판(110)에 도핑(doping)될 수 있다.
그러나 이와 다르게, 반도체 기판(110)은 n형 도전성 타입을 가질 경우, 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물이 반도체 기판(110)에 도핑될 수 있다.
이러한 반도체 기판(110)의 전면은 복수의 요철면을 갖는다. 편의상 도 3에서, 반도체 기판(110)의 가장자리 부분만 요철면으로 도시하였으나, 실질적으로 반도체 기판(110)의 전면 전체가 요철면을 갖고 있으며, 이로 인해 반도체 기판(110)의 전면 위에 위치한 에미터부(120) 및 반사 방지막(130) 역시 요철면을 가질 수 있다.
에미터부(120)는 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 도전성 타입의 반도체 기판(110)의 입사면인 전면에 형성되며, 제 1 도전성 타입과 반대인 제 2 도전성 타입, 예를 들어, n형의 도전성 타입의 불순물이 반도체 기판(110)에 도핑된 영역으로, 빛이 입사되는 면, 즉, 반도체 기판(110)의 전면 내부에 위치할 수 있다.
따라서 제2 도전성 타입의 에미터부(120)는 반도체 기판(110) 중 제1 도전성 타입 부분과 p-n 접합을 이룬다.
이와 같은 반도체 기판(110)에 입사된 빛은 전자와 정공으로 분리되어 전자는 n형 쪽으로 이동하고 정공은 p형 쪽으로 이동할 수 있다. 따라서, 반도체 기판(110)이 p형이고 에미터부(120)가 n형일 경우, 분리된 정공은 반도체 기판(110) 후면 쪽으로 이동하고 분리된 전자는 에미터부(120) 쪽으로 이동할 수 있다.
에미터부(120)는 반도체 기판(110), 즉, 반도체 기판(110)의 제1 도전성 부분과 p-n접합을 형성하므로, 본 실시예와 달리, 반도체 기판(110)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(120)는 p형의 도전성 타입을 가질 수 있다. 이 경우, 분리된 전자는 반도체 기판(110) 후면 쪽으로 이동하고 분리된 정공은 에미터부(120)쪽으로 이동할 수 있다.
에미터부(120)가 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(120)는 5가 원소의 불순물을 반도체 기판(110)에 도핑하여 형성될 수 있고, 반대로 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 3가 원소의 불순물을 반도체 기판(110)에 도핑하여 형성될 수 있다.
반사 방지막(130)는 반도체 기판(110)의 입사면에 상부에 위치하며, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 에미터부(120)가 반도체 기판(110)의 입사면에 위치하는 경우, 반사 방지막(130)는 에미터부(120) 상부에 위치할 수 있다.
이와 같은 반사 방지막(130)는 유전체 재질로 형성될 수 있으며, 일례로 수소화된 실리콘 질화막(SiNx:H), 수소화된 실리콘 산화막(SiOx:H) 및 수소화된 실리콘 질화산화막(SiNxOy:H) 중 적어도 어느 하나가 복수의 층으로 형성될 수도 있다.
이와 같이 함으로써, 반사 방지막(130)의 패시베이션 기능을 보다 강화할 수 있어 태양 전지의 광전 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
복수의 제1 전극(140)은 도 3에 도시된 바와 같이 반도체 기판(110)의 전면에 위치하며, 반도체 기판(110)의 전면 위에 서로 이격되어 위치하며, 각각이 제1 방향(x)으로 길게 뻗어 위치할 수 있다.
이때, 복수의 제1 전극(140)은 반사 방지막(130)을 뚫고 에미터부(120)에 전기적으로 연결될 수 있다.
이에 따라, 복수의 제1 전극(140)은 은(Ag)과 같은 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어져, 에미터부(120) 쪽으로 이동한 전하, 예를 들면, 전자를 수집할 수 있다.
이와 같은 복수의 제1 전극에 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 방향(y)으로 길게 배치되는 복수의 도전성 배선(200)이 교차하여 접속할 수 있다.
후면 전계부(172)는 반도체 기판(110)의 전면의 반대면인 후면에 위치할 수 있으며, 반도체 기판(110)과 동일한 제1 도전성 타입의 불순물이 반도체 기판(110)보다 고농도로 도핑된 영역, 예를 들면, P+ 영역일 수 있다.
이와 같은 후면 전계부(172)는 후술할 제2 전극(150) 패턴과 중첩 접속되어 제1 방향(x)으로 길게 형성되되, 제2 방향(y)으로 이격된 복수의 라인 형태로 형성될 수 있다. 따라서, 후면 전계부(172)는 복수의 후면 전계부 라인(172)으로 구성될 수 있다.
이러한 반도체 기판(110)의 제1 도전성 영역과 후면 전계부(172)간의 불순물 농도 차이로 인해 전위 장벽이 형성되고, 이로 인해, 정공의 이동 방향인 후면 전계부(172) 쪽으로 전자 이동을 방해하는 반면, 후면 전계부(172) 쪽으로의 정공 이동을 용이하게 할 수 있다.
따라서, 반도체 기판(110)의 후면 및 그 부근에서 전자와 정공의 재결합으로 손실되는 전하의 양을 감소시키고 원하는 전하(예, 정공)의 이동을 가속화시켜 제2 전극(150)으로의 전하 이동량을 증가시킬 수 있다.
후면 보호막(180)은 제2 전극(150)이 형성된 부분을 제외한 반도체 기판(110) 후면 전체를 덮도록 형성될 수 있고, 반도체 기판(110)의 후면에 대한 패시베이션 기능과 절연 기능을 수행할 수 있다. 이와 같은 후면 보호막(180)은 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 산화질화물(SiNxOy) 중 적어도 하나가 적어도 하나의 층으로 형성될 수 있다.
제2 전극(150)은 반도체 기판(110)의 일면과 반대면인 후면에 제1 방향(x)으로 길게 서로 나란하게 형성되고, 제1 방향(x)과 교차하는 제2 방향(y)으로 이격되어 형성될 수 있다. 그러나, 이와 같은 제2 전극(150)의 패턴은 일례이고, 이에 반드시 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 제2 전극(150)은 전술한 후면 전계부(172)와 중첩되어 전기적으로 연결되어, 후면 전계부(172)쪽으로부터 이동하는 전하, 예를 들어 정공을 수집할 수 있다.
이때, 제2 전극(150)은 반도체 기판(110)보다 높은 불순물 농도로 유지하는 후면 전계부(172)와 접촉하고 있으므로, 즉 후면 전계부(172)와 제2 전극(150) 사이의 접촉 저항이 감소하여 반도체 기판(110)으로부터 제2 전극(150)으로의 전하 전송 효율이 향상될 수 있다.
이와 같은 제2 전극(150)에는 도전성 배선(200)가 접속되어, 제2 전극(150)에 수집된 전하(예, 정공)가 도전성 배선(200)를 통하여 인접한 다른 태양 전지로 전달될 수 있다.
이와 같은 제2 전극(150)은 양호한 전도도를 갖는 금속 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어, 은(Ag)과 같은 적어도 하나의 도전성 물질을 함유할 수 있다.
이와 같은 구조를 갖는 본 실시예에 따른 태양 전지의 동작은 다음과 같다.
태양 전지로 빛이 조사되어 에미터부(120)를 통해 반도체부인 에미터부(120)와 반도체 기판(110)으로 입사되면 빛 에너지에 의해 반도체부에서 전자-정공 쌍이 발생한다. 이와 같은 전자-정공 쌍은 반도체 기판(110)과 에미터부(120)의 p-n 접합에 의해 서로 분리되어 전자와 정공은, 예를 들어, n형의 도전성 타입을 갖는 에미터부(120)와 후면 전계부(172) 쪽으로 각각 이동한다. 이처럼, 에미터부(120) 쪽으로 이동한 전자는 제1 전극(140)에 의해 수집되어 도전성 배선(200)로 전달되고, 후면 전계부(172) 쪽으로 이동한 정공은 제2 전극(150)에 의해 수집되어 도전성 배선(200)로 전달될 수 있다.
지금까지는 본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈의 전체적인 구성과, 복수의 태양 전지의 연결 관계 및 각 태양 전지의 구조에 대해 설명하였다.
이하에서는 전술한 제1 전극(140)의 제1 부분(P1)과 도전성 배선(200)의 연결 관계에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
도 4는 도 2의 (a)에서 K1 부분을 확대 도시하고 것이고, 도 5는 도전성 접착제(251)의 부식 현상을 설명하기 위한 도이고, 도 6의 (a)는 도 4에 도시된 CS3-CS3 라인에 따른 단면을 도시한 일례이고, 도 6의 (b)는 절연성 접착제(270)의 다른 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 도전성 배선(200) 각각은 복수의 제1 전극 각각과 교차하는 교차점에서 도전성 접착제(251)에 의해 제1 전극 각각과 도전성 접착제(251)에 의해 전기적으로 접속될 수 있다.
여기서, 도전성 접착제(251)는 일례로, SnPb, SnPbAc, SnAgCu 또는 SnAg 중 적어도 하나의 성분으로 구성될 수 있다.
아울러, 교차점에 위치한 도전성 접착제(251) 중에서 도전성 배선(200)의 측면에 위치하는 일부분 위에는 도전성 접착제(251)를 덮는 절연성 접착제(270)가 더 구비될 수 있다. 즉, 절연성 접착제(270)가 도전성 접착제(251) 위를 덮도록 구비될 수 있다.
이와 같은 절연성 접착제(270)는 교차점 각각마다 위치하고, 교차점 사이에는 위치하지 않을 수 있다. 따라서, 절연성 접착제(270)의 제2 방향(y) 폭은 제1 전극 사이의 간격보다 좁을 수 있으며, 절연성 접착제(270)의 제1 방향(x) 폭은 도전성 배선(200) 사이의 간격보다 좁을 수 있다.
이와 같은 절연성 접착제(270)는 폴리 에틸렌 테레프탈레이트 (PET, polyethylene terephthalate), 폴리 이미드(PI, polyimide), 폴리올레핀(PO, polyolefin), 아크릴, 실리콘, 에폭시, 제2 에바 중 적어도 하나의 재질을 포함하여 형성될 수 있다.
여기서, 제2 에바의 비닐 아세테이트의 함량 비율은 충진 시트(30)로 사용되는 제1 에바의 비닐 아세테이트의 함량 비율과 다를 수 있다. 일례로, 제2 에바의 비닐 아세테이트(vinyl acetate)의 함량 비율은 28wt% 미만이거나 32wt%를 초과하여 형성될 수 있다.
여기서, 제2 에바의 비닐 아세테이트의 함량 비율을 제1 에바의 비닐 아세테이트의 함량 비율과 다르게 하되, 비닐 아세테이트(vinyl acetate)의 함량 비율은 28wt% 미만이거나 32wt%를 초과하여 형성되도록 하여, 제2 에바의 방습 특성을 보다 향상시킬 수 있다. 그러나, 비닐 아세테이트(vinyl acetate)의 함량 비율이 28wt% ~ 32wt% 사이인 경우, 에바의 방습 특성이 원하는 만큼 나오지 않을 수 있다.
이와 같은 절연성 접착제(270)는 투명하거나 반투명할 수 있으며, 방습 기능이 뛰어나, 태양 전지 모듈이 필드(field)에서 장기간 사용되더라도, 도전성 접착제(251)가 부식되는 현상을 억제하거나 방지할 수 있어, 태양 전지 모듈의 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있다.
즉, 태양 전지 모듈이 생산 초기에는 교차점에서 제1 전극과 도전성 배선(200)을 서로 물리적 및 전기적으로 접속시키는 도전성 접착제(251)가 견고하여 특별히 문제되지 않으나, 외부의 자연 환경에 노출되어 사용되는 태양 전지 모듈의 사용 특성에 의해, 외부에서 장기적으로 사용되는 경우, 제1 전극과 도전성 배선(200)의 교차점에는 도 5의 (a)와 같이, 도전성 접착제(251) 주변으로 수분(400)이 응축(Moisture condensation)될 수 있다.
이에 따라, 도 5의 (b)와 같이, 도전성 접착제(251)와 수분(400) 사이에는 화학 반응이 생겨나고, 도전성 접착제(251)를 구성하는 금속 이온, 예를 들어 주석 이온(Sn2+)이나 납 이온(Pb2+)이 응축된 수분(400)으로 빠져나가는 갈바닉 부식(Galvanic corrosion)이 시작될 수 있다.
이에 따라, 도 5의 (c)와 같이, 갈바닉 부식이 지속되면서, 도전성 접착제(251)가 용해(dissolution)되면서 화살표 방향으로 침식되고, 도 5의 (d)와 같이, 도전성 접착제(251)에 틈새가 생성(Crevice generation)될 수 있다.
결국, 이와 같은 갈바닉 부식은 태양 전지 모듈의 결함을 유발시키면서, 신뢰성을 저하시킬 수 있다.
그러나, 본 발명의 도 4에 도시된 바와 같이, 교차점에 위치하는 도전성 접착제(251)를 덮는 절연성 접착제(270)가 구비된 경우, 도전성 접착제(251) 주변에 수분(400)이 응축되더라도, 도전성 접착제(251)와 응축된 수분(400) 사이를 방습 기능을 갖는 절연성 접착제(270)가 가로막고 있어, 도전성 접착제(251)와 응축된 수분(400) 사이에 화학 반응이 발생되는 현상을 억제하거나 방지할 수 있어, 위와 같은 갈바닉 부식을 방지하거나 억제할 수 있다.
이에 따라, 태양 전지 모듈의 장기적 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 교차점에 위치하는 도전성 접착제(251)를 덮는 절연성 접착제(270)는 다양한 형태와 다양한 재질로 형성될 수 있다.
일례로, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 절연성 접착제(270)의 형성 면적은 도전성 접착제(251)가 도전성 배선(200)의 측면에 위치하는 도전성 접착제(251)의 일부분의 면적보다 더 넓게 형성될 수 있다. 이에 따라, 도전성 접착제(251)와 응축된 수분(400) 사이의 차단 효과를 보다 증대시킬 수 있다.
또한, 갈바닉 부식을 보다 더 효율적으로 방지하기 위하여, 절연성 접착제(270)는 교차점에서 도전성 배선(200)의 측면에 위치하는 도전성 접착제(251)의 일부분 이외에 도전성 배선(200)을 더 덮도록 구비되는 것도 가능하다.
즉, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 절연성 접착제(270)가 교차점에서 도전성 배선(200)의 측면에 위치하는 도전성 접착제(251)의 일부분뿐만 아니라, 도전성 접착제(251)가 위치하지 않는 도전성 배선(200)의 상부 부분까지 완전히 덮도록 하는 것도 가능하다.
도 6의 (b)와 같이, 절연성 접착제(270)가 교차점에서 도전성 접착제(251)뿐만 아니라, 교차점에 위치하는 도전성 배선(200)의 상부 부분까지 완전히 덮도록 하면, 절연성 접착제(270)의 방습 특성을 더욱 견고히 하여, 전술한 갈바닉 부식을 보다 확실하게 방지할 수 있다.
이와 같은 절연성 접착제(270)는 다양한 방법으로 형성될 수 있다.
일례로, 절연성 접착제(270)는 케이스-(1) 베이스 필름과 접착제를 구비한 절연성 테이프 형태로 교차점에 위치한 도전성 접착제(251) 위에 접착되어 형성되거나, 케이스-(2) 교차점에 액체 형태로 교차점에 위치한 도전성 접착제(251) 위에 도포된 후, 열이나 UV(ultra violet) 조사에 의해 경화되거나, 케이스-(3) 치약처럼 점성이 높은 반 액체 상태의 페이스트 형태로 교차점에 위치한 도전성 접착제(251) 위에 도포된 이후, 라미네이션 공정에 의해 경화되어 형성될 수 있다.
일례로, 케이스-(1) 절연성 접착제(270)가 절연성 테이프 형태로 구비되는 경우, 도 6의 (a)와 같이, 절연성 접착제(270)는 베이스 필름과 베이스 필름의 표면에 접착제를 포함할 수 있으며, 접착제는 교차점에 위치한 도전성 접착제(251)의 표면 위에 접착될 수 있다.
여기서, 베이스 필름으로는 폴리 에틸렌 테레프탈레이트 (PET, polyethylene terephthalate), 폴리 이미드(PI, polyimide), 폴리올레핀(PO, polyolefin), 제2 에바 중 어느 하나가 포함되어 사용될 수 있으며, 접착제는 아크릴, 실리콘, 에폭시 중 어느 하나가 포함되어 사용될 수 있다.
여기서, 제2 에바는 비닐 아세테이트(vinyl acetate)의 함량 비율은 28wt% 미만이거나 32wt%를 초과할 수 있다.
케이스-(2)와 같이, 절연성 접착제(270)는 액체 상태로 도포되어 경화되는 경우, 절연성 접착제(270)는 경화성 고분자 에폭시를 포함하여 형성될 수 있다.
이와 같이, 경화성 고분자 에폭시가 절연성 접착제(270)로 형성되는 경우, 한번 경화된 절연성 접착제(270)는 이후의 라미네이션 공정에서의 열처리에 영향을 받지 않을 수 있다.
다음, 케이스-(3)과 같이, 절연성 접착제(270)가 점성이 높은 반 액체 상태로 형성되는 경우, 절연성 접착제(270)는 비닐 아세테이트(vinyl acetate)의 함량 비율은 28wt% 미만이거나 32wt%를 초과하는 제2 에바가 이용될 수 있으며, 라미네이션 공정 중에 제2 에바가 열처리 되어 경화될 수 있다.
참고로, 여기서, 도전성 배선(200)은 단면이 원형 또는 타원형 형상의 와이어 형태일 수 있으며, 은, 구리와 같은 도전성 재질의 코어(201)와 코어(201)의 표면을 코팅하고 주석을 포함하는 코팅층(202)을 포함할 수 있다.
여기서, 코팅층(202)은 일례로, SnPb, SnPbAc, SnAgCu 또는 SnAg 중 적어도 하나의 성분으로 구성될 수 있다.
여기서, 코어(201)의 직경은 200㎛ ~ 310㎛ 사이이고, 코팅층(202)의 두께는 10㎛ ~ 20㎛ 사이로 형성될 수 있다.
지금까지는 반도체 기판(110)의 전면에 제1 전극, 후면에 제2 전극(150)이 형성되는 컨벤셔널 태양 전지 모듈에 본 발명의 절연성 접착제(270)가 적용된 경우를 일례로 설명하였으나, 이와 같은 절연성 접착제(270)는 반도체 기판(110)의 후면에 제1, 2 전극이 모두 위치하는 후면 컨텍 태양 전지 모듈에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 7 내지 도 11은 본 발명의 다른 일례에 따른 태양 전지 모듈을 설명하기 위한 도로서, 도 7은 본 발명의 다른 일례에 따른 태양 전지 모듈의 전면을 도시한 것이고, 도 8은 본 발명의 다른 일례에 따른 태양 전지 모듈의 후면을 도시한 것이고, 도 9는 본 발명의 다른 일례에 따른 태양 전지 모듈의 태양 전지의 구조의 일례를 설명하기 위한 부분 사시도이고, 도 10은 도 8에서 K1 부분을 확대 도시한 것이고, 도 11은 도 10에서 CS4-CS4 라인에 따른 단면을 도시한 것이다.
도 7 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 일례에 따른 태양 전지 모듈에서는 제1, 2 태양 전지 각각이 반도체 기판의 후면에 제1, 2 전극을 구비하고, 복수의 도전성 배선(200)이 제1, 2 태양 전지(C1, C2) 각각에 구비된 반도체 기판(110)의 후면의 제1, 2 전극에 접속될 수 있다.
여기서, 제1, 2 태양 전지(C1, C2)는 제1 방향(x)으로 이격되어 배열될 수 있으며, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1, 2 태양 전지(C1, C2) 각각은 적어도 반도체 기판(110) 및 반도체 기판(110)의 후면에 서로 이격되어 제1 방향(x)과 교차하는 제2 방향(y)으로 길게 뻗어 형성되는 복수의 제1 전극(140’)과 복수의 제2 전극(150’)을 구비할 수 있다.
아울러, 복수의 도전성 배선(200)은 제1, 2 태양 전지(C1, C2)의 배열 방향인 제1 방향(x)으로 길게 뻗어 배치되고, 제1, 2 태양 전지(C1, C2) 각각에 접속될 수 있다.
여기서, 복수의 도전성 배선은 제1, 2 도전성 배선을 포함하고, 제1 도전성 배선은 각 태양 전지의 제1 전극에, 제2 도전성 배선은 각 태양 전지의 제2 전극에 접속될 수 있다.
일례로, 복수의 제1, 2 도전성 배선(200)은 제1, 2 태양 전지(C1, C2) 각각에 구비된 복수의 제1 전극(140’)에 교차 및 중첩되어 접속되는 복수의 제1 도전성 배선(210)과 복수의 제2 전극(150’)에 교차 및 중첩되어 접속되는 복수의 제2 도전성 배선(220)을 포함할 수 있다.
제1, 2 도전성 배선(200)은 도전성 금속 재질로 형성되되, 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al) 중 어느 하나를 포함하는 도전성 코어와, 코어(CR)의 표면을 코팅하고, 주석(Sn) 또는 주석(Sn)을 포함하는 합금을 포함하는 도전성 코팅층을 포함할 수 있다.
바람직한 일례로, 코어는 구리(Cu)로 형성될 수 있으며, 코팅층은 주석(Sn)을 포함하는 합금인 SnBiAg로 형성될 수 있다.
이와 같은 제1 도전성 배선(210)의 양단 중 인터커넥터(300)와 접속하는 일단은 반도체 기판(110)의 일측면 밖으로 돌출될 수 있고, 제2 도전성 배선(220)의 양단 중 인터커넥터(300)와 접속하는 일단은 반도체 기판(110)의 타측면 밖으로 돌출될 수 있다.
따라서, 제1 도전성 배선(210)의 일단 및 제2 도전성 배선(220)의 일단은 각각 반도체 기판의 투영 영역 밖으로 돌출될 수 있고, 제1 도전성 배선(210)의 타단 및 제2 도전성 배선(220)의 타단은 반도체 기판의 투영 영역 내에 위치할 수 있다.
여기서, 복수의 제1, 2 도전성 배선(200)은 단면이 원형을 갖는 도전성 와이어 형태이거나 폭이 두께보다 큰 리본 형태를 가질 수 있다.
여기서, 제1, 2 도전성 배선(200) 각각의 선폭은 도전성 배선의 선저항을 충분히 낮게 유지하면서, 제조 비용이 최소가 되도록 고려하여, 0.5mm ~ 2.5mm 사이로 형성될 수 있으며, 제1 도전성 배선(210)과 제2 도전성 배선(220) 사이의 간격은 제1, 2 도전성 배선(200)의 총 개수를 고려하여, 태양 전지 모듈의 단락 전류가 훼손되지 않도록 4mm ~ 6.5mm 사이로 형성될 수 있다.
이와 같이 제1, 2 도전성 배선(200) 각각이 하나의 태양 전지에 접속되는 개수는 10개 ~ 20개일 수 있다. 따라서, 제1, 2 도전성 배선(200)이 하나의 태양 전지에 접속되는 총 개수의 합은 20개 ~ 40개일 수 있다.
이와 같은 복수의 제1, 2 도전성 배선(200)은 각각의 일단이 인터커넥터(300)에 연결되어, 복수의 태양 전지를 서로 직렬 연결하여 스트링을 형성할 수 있다.
보다 구체적으로, 인터커넥터(300)는 제1 태양 전지(C1)와 제2 태양 전지(C2) 사이에 위치하고, 제2 방향(y)으로 길게 뻗어 있을 수 있다.
여기서, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 태양 전지를 평면에서 봤을 때, 인터커넥터(300)는 제1 태양 전지(C1)의 반도체 기판(110) 및 제2 태양 전지(C2)의 반도체 기판(110)과 이격되어 배치될 수 있다.
아울러, 이와 같은 인터커넥터(300)에 제1 태양 전지(C1)의 제1 전극(140’)에 접속된 제1 도전성 배선(210)의 일단과 제2 태양 전지(C2)의 제2 전극(150’)에 접속된 제2 도전성 배선(220)의 일단이 공통으로 접속되어, 제1, 2 태양 전지(C1, C2)는 제1 방향(x)으로 서로 직렬 연결될 수 있다.
보다 구체적으로, 제1, 2 태양 전지(C1, C2)가 제1 방향(x)으로 배열된 상태에서, 제1, 2 태양 전지(C1, C2)는 제1, 2 도전성 배선(200)과 인터커넥터(300)에 의해 제1 방향(x)으로 길게 뻗어 직렬 연결되는 하나의 스트링을 형성할 수 있다.
여기서, 일례로, 제1, 2 도전성 배선(200) 각각의 일단은 인터커넥터(300)와 중첩되어, 도전성 접착제(251)를 통해 인터커넥터(300)에 접착될 수 있다.
여기서, 제1, 2 도전성 배선(200)과 인터커넥터(300)를 서로 접착시키는 도전성 접착제(251)는 주석(Sn) 또는 주석(Sn)을 포함하는 합금을 포함하는 금속 재질로 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 도전성 접착제(251)는 (1) 주석(Sn) 또는 주석(Sn)을 포함하는 합금을 포함하는 솔더 페이스트(solder paste) 형태로 형성되거나, (2) 에폭시에 주석(Sn) 또는 주석(Sn)을 포함하는 합금이 포함된 에폭시 솔더 페이스트(epoxy solder paste) 또는 도전성 페이스트(Conductive psate) 형태로 형성될 수 있다.
이와 같은 구조를 갖는 태양 전지 모듈은 별도의 인터커넥터(300)를 구비하므로, 복수 개의 태양 전지 중 제1, 2 도전성 배선(200)과 제1, 2 전극(200) 사이에 접속 불량이 발생한 태양 전지가 있는 경우, 인터커넥터(300)과 복수의 제1, 2 도전성 배선(200) 사이의 접속을 해제하여, 해당 태양 전지만 보다 용이하게 교체할 수 있다.
지금까지는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈에서, 서로 인접한 임의의 제1, 2 태양 전지(C1, C2) 각각의 후면에 제1, 2 도전성 배선(200)이 접속되고, 제1, 2 태양 전지(C1, C2)가 인터커넥터(300)로 직렬 연결되는 구조를 설명하였다.
이하에서는 이와 같은 제1, 2 태양 전지(C1, C2)로 적용 가능한 태양 전지의 구체적인 구조에 대해서 설명한다.
도 9는 본 발명의 다른 일례에 따른 태양 전지 모듈에 적용되는 태양 전지의 일례를 설명하기 위한 도로서, 후면 컨텍 태양 전지의 일례를 나타내는 일부 사시도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지의 일례는 반사 방지막(130), 반도체 기판(110), 터널층(180), 제1 반도체부(121), 제2 반도체부(172), 진성 반도체부(150), 패시베이션층(190), 복수의 제1 전극(140’) 및 복수의 제2 전극(150’)을 구비할 수 있다.
여기서, 반사 방지막(130), 터널층(180) 및 패시베이층(190)은 생략될 수도 있으나, 구비된 경우 태양 전지의 효율이 더 향상되므로, 이하에서는 구비된 경우를 일례로 설명한다.
반도체 기판(110)은 제 1 도전성 타입 또는 제2 도전성 타입의 불순물이 도핑되는 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 일례로, 반도체 기판(110)은 단결정 실리콘 웨이퍼로 형성될 수 있다.
반사 방지막(130)은 외부로부터 반도체 기판(110)의 전면으로 입사되는 빛의 반사를 최소화하기 위하여, 반도체 기판(110)의 전면 위에 위치하며, 알루미늄 산화막(AlOx), 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘 산화막(SiOx) 및 실리콘 산화질화막(SiOxNy) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
터널층(180)은 반도체 기판(110)의 후면 전체에 직접 접촉하여 배치되며, 유전체 재질을 포함할 수 있다. 따라서, 터널층(180)은 도 9에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)에서 생성되는 캐리어를 통과시킬 수 있다.
이와 같은 터널층(180)은 반도체 기판(110)에서 생성된 캐리어를 통과시키며, 반도체 기판(110)의 후면에 대한 패시베이션 기능을 수행할 수 있다.
제1 반도체부(121)는 도 9에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)의 후면에 배치되되, 일례로, 터널층(180)의 후면의 일부에 직접 접촉하여 배치될 수 있다.
아울러, 이와 같은 제1 반도체부(121)는 반도체 기판(110)의 후면에 제2 방향(y)으로 길게 배치되며, 제2 도전성 타입과 반대인 제1 도전성 타입을 갖는 다결정 실리콘 재질로 형성될 수 있다.
여기서, 제1 반도체부(121)는 제1 도전성 타입의 불순물이 도핑될 수 있으며, 반도체 기판(110)에 함유된 불순물이 제2 도전성 타입의 불순물인 경우, 제1 반도체부(121)는 터널층(180)을 사이에 두고 반도체 기판(110)과 p-n 접합을 형성할 수 있다.
각 제1 반도체부(121)는 반도체 기판(110)과 p-n접합을 형성하므로, 제1 반도체부(121)는 p형의 도전성 타입을 가질 수 있으며, 복수의 제1 반도체부(121)가 p형의 도전성 타입을 가질 경우 제1 반도체부(121)에는 3가 원소의 불순물이 도핑될 수 있다.
제2 반도체부(172)는 반도체 기판(110)의 후면에 제1 반도체부(121)와 나란한 제2 방향(y)으로 길게 뻗어 배치되며, 일례로 터널층(180)의 후면 중에서 전술한 제1 반도체부(121) 각각과 이격된 일부 영역에 직접 접촉하여 형성될 수 있다.
이와 같은 제2 반도체부(172)는 제2 도전성 타입의 불순물이 반도체 기판(110)보다 고농도로 도핑되는 다결정 실리콘 재질로 형성될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 반도체 기판(110)이 제2 도전성 타입의 불순물인 n형 타입의 불순물로 도핑되는 경우, 복수의 제2 반도체부(172)는 n+의 불순물 영역일 수 있다.
이러한 제2 반도체부(172)는 반도체 기판(110)과 제2 반도체부(172)와의 불순물 농도 차이로 인한 전위 장벽에 의해 전자의 이동 방향인 제2 반도체부(172) 쪽으로의 정공 이동을 방해하는 반면, 제2 반도체부(172) 쪽으로의 캐리어(예, 전자) 이동을 용이하게 할 수 있다.
따라서, 제2 반도체부(172) 및 그 부근 또는 제1, 2 전극(200)에서 전자와 정공의 재결합으로 손실되는 전하의 양을 감소시키고 전자 이동을 가속화시켜 제2 반도체부(172)로의 전자 이동량을 증가시킬 수 있다.
지금까지의 도 9에서는 반도체 기판(110)이 제2 도전성 타입의 불순물인 경우를 일례로 설명하면서, 제1 반도체부(121)가 에미터부로서 역할을 하고, 제2 반도체부(172)가 후면 전계부로서 역할을 하는 경우를 일례로 설명하였다.
그러나, 이와 다르게, 반도체 기판(110)이 제1 도전성 타입의 불순물을 함유하는 경우, 제1 반도체부(121)가 후면 전계부로서 역할을 하고, 제2 반도체부(172)가 에미터부로서 역할을 할 수도 있다.
아울러, 여기의 도 9에서는 제1 반도체부(121)와 제2 반도체부(172)가 터널층(180)의 후면에 다결정 실리콘 재질로 형성된 경우를 일례로 설명하였다.
그러나, 이와 다르게, 터널층(180)이 생략된 경우, 제1 반도체부(121)와 제2 반도체부(172)는 반도체 기판(110)의 후면 내에 불순물이 확산되어 도핑될 수 있고, 이와 같은 경우, 제1 반도체부(121)와 제2 반도체부(172)는 반도체 기판(110)과 동일한 단결정 실리콘 재질로 형성될 수 있다.
진성 반도체부(150)는 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 반도체부(121)와 제2 반도체부(172) 사이에 노출된 터널층(180)의 후면에 형성될 수 있고, 이와 같은 진성 반도체부(150)은 제1 반도체부(121) 및 제2 반도체부(172)와 다르게 제1 도전성 타입의 불순물 또는 제2 도전성 타입의 불순물이 도핑되지 않은 진성 다결정 실리콘층으로 형성될 수 있다.
아울러, 도 9에 도시된 바와 같이, 진성 반도체부(150)의 양측면 각각은 제1 반도체부(121)의 측면 및 제2 반도체부(172)의 측면에 직접 접촉되는 구조를 가질 수 있다.
패시베이션층(190)은 제1 반도체부(121), 제2 반도체부(172) 및 진성 반도체부(150)에 형성되는 다결정 실리콘 재질의 층의 후면에 형성된 뎅글링 본드(dangling bond)에 의한 결함을 제거하여, 반도체 기판(110)으로부터 생성된 캐리어가 뎅글링 본드(dangling bond)에 의해 재결합되어 소멸되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
복수의 제1 전극(140’)은 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 반도체부(121)에 접속하고, 제2 방향(y)으로 길게 뻗어 형성될 수 있다. 이와 같은, 제1 전극(140’)은 제1 반도체부(121) 쪽으로 이동한 캐리어, 예를 들어 정공을 수집할 수 있다.
복수의 제2 전극(150’)은 제2 반도체부(172)에 접속하고, 제1 전극(140’)과 나란하게 제2 방향(y)으로 길게 뻗어 형성될 수 있다. 이와 같은, 제2 전극(150’)은 제2 반도체부(172) 쪽으로 이동한 캐리어, 예를 들어, 전자를 수집할 수 있다.
이와 같은 제1 전극(140’)과 제2 전극(150’)은 제2 방향(y)으로 길게 형성되며, 제1 방향(x)으로 이격될 수 있다. 아울러, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 전극(140’)과 제2 전극(150’)은 제1 방향(x)으로 교번하여 배치될 수 있다.
이와 같은 구조로 제조된 본 발명에 따른 태양 전지에서 제1 전극(140’)을 통하여 수집된 정공과 제2 전극(150’)을 통하여 수집된 전자는 외부의 회로 장치를 통하여 외부 장치의 전력으로 이용될 수 있다.
본 발명에 따른 태양 전지 모듈에 적용된 태양 전지는 반드시 도 9 및 도 7에만 한정하지 않으며, 태양 전지에 구비되는 제1, 2 전극(200)이 반도체 기판(110)의 후면에만 형성되는 점을 제외하고 다른 구성 요소는 얼마든지 변경이 가능하다.
이와 같이 본 발명의 다른 일례에 따른 태양 전지 모듈에 적용되는 태양 전지 각각은 도 10에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)의 후면에 제1 방향(x)으로 길게 형성된 제1, 2 전극(140’, 150’)을 구비하고, 복수의 제1, 2 도전성 배선(210, 220)은 제1 태양 전지(C1)의 제1 전극(140’) 및 제2 태양 전지(C2)의 제2 전극(150’) 각각에 교차하여 접속될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 복수의 태양 전지(C1, C2) 각각에서 제1 도전성 배선(210)은 제1 전극(140’)과 교차되는 교차점에서 도전성 재질의 도전성 접착제(251)를 통하여 제1 전극(140’)에 접속되고, 제2 전극(150’)과 교차되는 교차점에서 절연성 재질의 절연층(252)에 의해 제2 전극(150’)과 절연될 수 있다.
아울러, 복수의 태양 전지(C1, C2) 각각에서 제2 도전성 배선(220)(220)은 제2 전극(150’)과 교차되는 교차점에서 제2 전극(150’)에 도전성 접착제(251)를 통하여 접속되고, 제1 전극(140’)과 교차되는 교차점에서 절연층(252)에 의해 제1 전극(140’)과 절연될 수 있다.
여기서, 도전성 접착제(251)는 도전성 금속 재질로 형성될 수 있으며, 솔더 패이스트(solder paste), 에폭시 솔더 패이스트(epoxy solder paste) 또는 도전성 패이스트(Conductive psate) 중 어느 하나의 형태로 형성될 수 있다.
여기서, 솔더 페이스트층은 주석(Sn) 또는 주석(Sn)을 포함하는 합금으로 형성되고, 에폭시 솔더 페이스트층은 에폭시에 주석(Sn) 또는 주석(Sn)을 포함하는 합금으로 형성될 수 있다.
여기서, 절연층(252)은 절연성 재질이면 어떠한 것이든 상관 없으며, 일례로, 에폭시 계열, 폴리이미드, 폴리에틸렌, 아크릴 계열 또는 실리콘 계열 중 어느 하나의 절연성 재질이 사용될 수 있다.
한편, 이와 같은 제1, 2 전극(140’, 150’)과 제1, 2 도전성 배선(210, 220)의 교차점 중에서 도 10 및 도 11의 (a)에 도시된 바와 같이, 도전성 접착제(251)를 통해 접속되는 제1 전극(140’)과 제1 도전성 배선(210) 사이의 교차점 및 제2 전극(150’)과 제2 도전성 배선(220) 사이의 교차점에 위치한 도전성 접착제(251) 중에서 도전성 배선(200)의 측면에 위치하는 일부분 위에는 도전성 접착제(251)를 덮는 절연성 접착제(270)가 더 구비될 수 있다.
아울러, 이와 같은 도 10에 도시된 바와 같이, 절연성 접착제(270)는 극성이 서로 동일한 제1, 2 전극(140’, 150’)과 제1, 2 도전성 배선(210, 220) 사이의 교차점 각각마다 위치하고, 각 교차점 사이에는 위치하지 않을 수 있다.
아울러, 다른 일례로, 절연성 접착제(270)는 도 11의 (b)에 도시된 바와 같이, 교차점에서 도전성 배선(200)의 측면에 위치하는 도전성 접착제(251)의 일부분 이외에 도전성 배선(200)을 더 덮도록 구비될 수 있다.
또한, 절연성 접착제(270)의 형성 면적은 도전성 접착제(251)가 도전성 배선(200)의 측면에 위치하는 도전성 접착제(251)의 일부분의 면적보다 더 넓게 형성될 수 있다.
도 11에서는 제1 전극(140’)과 제1 도전성 배선(210) 사이의 교차점에 절연성 접착제(270)가 형성된 예를 일례로 도시하였으나, 제2 전극(150’)과 제2 도전성 배선(220) 사이의 교차점에 위치한 도전성 접착제(251) 위에도 동일하게 절연성 접착제(270)가 형성될 수 있다.
이와 같은 절연성 접착제(270)의 재질은 앞에서 설명한 바와 동일할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈은 교차점에 위치한 도전성 접착제(251) 위에 절연성 접착제(270)를 더 구비함으로써, 태양 전지 모듈의 신뢰성을 보다 더 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (15)

  1. 각각이 반도체 기판, 상기 반도체 기판의 표면에 제1 방향으로 길게 형성되는 제1 전극과 상기 제1 전극과 다른 극성을 갖는 제2 전극을 상기 반도체 기판의 표면에 구비하는 복수의 태양 전지; 및
    상기 복수의 태양 전지 중 제1 태양 전지의 제1 전극 및 상기 제1 태양 전지에 인접한 제2 태양 전지의 제2 전극에 접속하고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배치되어 상기 복수의 태양 전지를 전기적으로 연결하는 복수의 도전성 배선;을 포함하고,
    상기 복수의 도전성 배선 각각은 상기 제1 태양 전지의 제1 전극과의 교차점에서 상기 제1 태양 전지의 제1 전극에 도전성 접착제에 의해 전기적으로 접속되고,
    상기 교차점에 위치한 상기 도전성 접착제 중에서 상기 도전성 배선의 측면에 위치하는 일부분 위에는 상기 도전성 접착제를 덮는 절연성 접착제가 더 구비되는 태양 전지 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 절연성 접착제는 상기 교차점 각각마다 위치하고, 상기 교차점 사이에는 위치하지 않는 태양 전지 모듈.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 절연성 접착제는 상기 교차점에서 상기 도전성 배선의 측면에 위치하는 상기 도전성 접착제의 일부분 이외에 상기 도전성 배선을 더 덮도록 구비되는 태양 전지 모듈.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 절연성 접착제의 형성 면적은 상기 도전성 접착제가 상기 도전성 배선의 측면에 위치하는 상기 도전성 접착제의 일부분의 면적보다 더 넓게 형성되는 태양 전지 모듈.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 태양 전지의 전면에 배치되는 전면 투명 기판;
    상기 복수의 태양 전지의 후면에 배치되는 후면 기판; 및
    상기 전면 투명 기판과 상기 복수의 태양 전지 사이 및 상기 후면 기판과 상기 복수의 태양 전지 사이에 배치되는 충진 시트;를 더 포함하고,
    상기 충진 시트는 제1 에바(EVA, ethylene vinyl acetate)를 포함하되, 상기 제1 에바의 비닐 아세테이트(vinyl acetate)의 함량 비율이 28wt% ~ 32wt% 사이인 태양 전지 모듈.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 절연성 접착제는 폴리 에틸렌 테레프탈레이트 (PET, polyethylene terephthalate), 폴리 이미드(PI, polyimide), 폴리올레핀(PO, polyolefin), 아크릴, 실리콘, 에폭시, 제2 에바 중 적어도 하나의 재질을 포함하고,
    상기 제2 에바의 비닐 아세테이트의 함량 비율은 상기 제1 에바의 비닐 아세테이트의 함량 비율과 다른 태양 전지 모듈.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 에바의 비닐 아세테이트(vinyl acetate)의 함량 비율은 28wt% 미만이거나 32wt%를 초과하는 태양 전지 모듈.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 절연성 접착제는 베이스 필름과 상기 베이스 필름의 표면에 접착제를 포함하는 절연성 테이프 형태로 구비되는 태양 전지 모듈.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 베이스 필름은 폴리 에틸렌 테레프탈레이트 (PET, polyethylene terephthalate), 폴리 이미드(PI, polyimide), 폴리올레핀(PO, polyolefin), 상기 제2 에바 중 어느 하나를 포함하고,
    상기 접착제는 아크릴, 실리콘, 에폭시 중 어느 하나를 포함하는 태양 전지 모듈.
  10. 제6 항에 있어서,
    상기 절연성 접착제는 액체 상태의 경화성 고분자 에폭시가 경화되어 형성되는 태양 전지 모듈.
  11. 제6 항에 있어서,
    상기 절연성 접착제는 점성이 높은 반액체 상태의 상기 제2 에바가 열처리되어 형성되는 태양 전지 모듈.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 태양 전지 각각은 상기 반도체 기판의 전면에 상기 제1 전극과 상기 반도체 기판의 후면에 상기 제2 전극을 구비하고,
    상기 복수의 도전성 배선은 상기 제1 태양 전지의 제1 전극에 교차하여 배치되는 태양 전지 모듈.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 도전성 배선 각각은 단면이 원형 또는 타원형 형상을 가지는 와이어 형상인 태양 전지 모듈.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 태양 전지 각각은 상기 반도체 기판의 후면에 상기 제1 방향으로 길게 형성된 상기 제1, 2 전극을 구비하고,
    상기 복수의 도전성 배선은 상기 제1 태양 전지의 제1 전극 및 상기 제2 태양 전지의 제2 전극 각각에 교차하여 접속되는 태양 전지 모듈.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 복수의 도전성 배선 각각은 단면이 두께보다 폭이 넓은 형상을 가지는 리본 형상인 태양 전지 모듈.
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