KR20190101702A - 태양 전지 모듈 - Google Patents

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KR20190101702A
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김민표
최정훈
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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 각각의 반도체 기판의 후면에 극성이 서로 다른 복수의 제1, 2 전극을 구비하는 복수의 태양 전지; 각각이 복수의 태양 전지 각각의 후면에 1:1로 매칭되어 접속되고, 복수의 제1 전극에 전기적으로 접속되는 복수의 제1 배선 및 복수의 제2 전극에 전기적으로 접속되는 복수의 제2 배선을 전면에 구비하는 복수의 절연성 기판; 복수의 절연성 기판 각각에서 복수의 제1 배선은 절연성 기판의 제1 측면까지 연장되고, 복수의 제2 배선은 절연성 기판의 제1 측면과 반대쪽에 위치하는 제2 측면까지 연장되고, 복수의 절연성 기판 중 어느 하나의 제1 절연성 기판의 제1 측면과 제1 절연성 기판과 인접하는 다른 하나의 제2 절연성 기판의 제2 측면이 서로 맞대어 전기적으로 접속되어, 복수의 절연성 기판 상에 1:1로 매칭되어 접속된 복수의 태양 전지 각각이 제1 방향으로 셀 스트링을 형성한다.

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 복수 개가 인터커넥터에 의해 서로 연결되어 모듈로 형성될 수 있다.
한편, 이와 같은 태양 전지 중 전극이 모두 후면에 접속되는 후면 컨텍 태양 전지는 반도체 기판의 후면에 위치한 전극에 태양 전지를 직렬 연결하기 위한 금속 배선이 접속될 수 있다.
그러나, 셀 스트링을 형성하기 위해 배선과 배선 사이를 별도의 인터커넥터 소자로 연결시키는 경우가 있는데, 이와 같은 경우, 배선의 열팽창으로 인해 인터커넥터 소자가 변형되거나 전기적 연결이 끊어지고, 공정이 복잡해지는 문제점이 있다.
본 발명은 셀 스트링을 형성하기 위해 별도의 인터커넥터를 사용하지 않아 공정이 보다 단순화된 태양 전지 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈은 각각의 반도체 기판의 후면에 극성이 서로 다른 복수의 제1, 2 전극을 구비하는 복수의 태양 전지; 각각이 복수의 태양 전지 각각의 후면에 1:1로 매칭되어 접속되고, 복수의 제1 전극에 전기적으로 접속되는 복수의 제1 배선 및 복수의 제2 전극에 전기적으로 접속되는 복수의 제2 배선을 전면에 구비하는 복수의 절연성 기판; 복수의 절연성 기판 각각에서 복수의 제1 배선은 절연성 기판의 제1 측면까지 연장되고, 복수의 제2 배선은 절연성 기판의 제1 측면과 반대쪽에 위치하는 제2 측면까지 연장되고, 복수의 절연성 기판 중 어느 하나의 제1 절연성 기판의 제1 측면과 제1 절연성 기판과 인접하는 다른 하나의 제2 절연성 기판의 제2 측면이 서로 맞대어 전기적으로 접속되어, 복수의 절연성 기판 상에 1:1로 매칭되어 접속된 복수의 태양 전지 각각이 제1 방향으로 셀 스트링을 형성한다.
여기서, 태양 전지 모듈은 셀 스트링의 전면 위에 위치하는 전면 투명 기판; 전면 투명 기판과 셀 스트링 사이에 위치하는 전면 충진재; 셀 스트링의 후면에 위치하는 후면 충진재; 및 후면 충진재의 후면에 위치하는 후면 기판;를 더 포함할 수 있다.
또한, 복수의 태양 전지 각각은 반도체 기판의 후면에 제1 방향으로 연장되고, 도전성 타입의 불순물이 함유되는 복수의 제1 반도체부, 반도체 기판의 후면에 제1 방향으로 연장되고, 제1 반도체부와 반대되는 도전성 타입의 불순물이 함유되는 복수의 제2 반도체부, 복수의 제1 반도체부 각각에 전기적으로 연결되는 복수의 제1 전극, 복수의 제2 반도체부 각각에 전기적으로 연결되는 복수의 제2 전극, 및 복수의 제1, 2 전극 사이로 노출되는 복수의 제1 반도체부, 복수의 제2 반도체부, 또는 반도체 기판의 후면을 덮고, 유전체 재질로 형성되는 후면 패시베이션층을 포함할 수 있다.
여기서, 후면 패시베이션층은 SiNx, SiOx 또는 SiOxNy 중 적어도 하나일 수 있다.
또한, 반도체 기판의 단축 대비 장축의 비율은 1 ~ 10 사이일 수 있고, 일례로, 반도체 기판의 제1 방향 길이 대비 제1 방향과 교차하는 제2 방향 길이의 비율이 1~10 사이일 수 있다.
또한, 제1, 2 전극은 1nm ~ 200nm 이하의 두께를 가질 수 있다.
여기서, 제1, 2 전극은 니켈 바나듐(NiV)을 포함하고, 은(Ag) 또는 구리(Cu)를 포함하지 않을 수 있다.
아울러, 복수의 태양 전지 각각은 후면 패시베이션층 위에 절연층을 더 포함하고, 절연층의 재질은 에폭시 및 세라믹 파우더를 포함할 수 있다.
여기서, 절연층의 평면 패턴은 제1, 2 전극 각각의 일부를 노출시키는 복수의 제1, 2 홀을 구비하고, 복수의 제1 홀은 각 제1 전극과 중첩되는 위치에 제1 방향으로 이격되어 위치하고, 각 제1 전극의 일부분이 복수의 제1 홀을 통해 노출되고, 복수의 제2 홀은 복수의 제2 전극 각각과 중첩되는 위치에 제1 방향으로 이격되어 위치하고, 각 제2 전극의 일부분이 복수의 제2 홀을 통해 노출될 수 있다.
아울러, 제1, 2 홀을 통해 노출되는 제1, 2 전극의 각 부분은 제1, 2 홀 내에 위치할 수 있다.
또한, 복수의 제1, 2 배선은 절연성 기판의 전면에 복수의 제1, 2 전극의 길이 방향과 동일한 제1 방향으로 길게 연장되되, 복수의 제1 배선은 절연성 기판 각각의 전면 중에서 제2 측면에 인접한 영역부터 제1 측면에 접하는 제1 끝단 영역까지 길게 연장되어, 제1 끝단 영역에서 절연성 기판의 두께 방향을 따라 밴딩되어 더 연장되고, 복수의 제2 배선은 절연성 기판의 전면 중에서 제1 측면에 인접한 영역부터 제2 측면에 접하는 제2 끝단 영역까지 길게 연장되어, 제2 끝단 영역에서 두께 방향을 따라 밴딩되어 더 연장될 수 있다.
또한, 절연성 기판의 제1 측면 상에서 복수의 제1 배선은 절연성 기판의 제1 측면 길이 방향을 따라 서로 물리적 및 전기적으로 연결되고, 절연성 기판의 제2 측면 상에서 복수의 제2 배선은 절연성 기판의 제2 측면 길이 방향을 따라 서로 물리적 및 전기적으로 연결될 수 있다.
아울러, 제1 절연성 기판의 제1 측면에 위치하는 제1 배선과 제2 절연성 기판의 제2 측면에 위치하는 제2 배선은 도전성 접착제에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 절연성 기판의 재질은 에폭시 및 유리 섬유를 포함하고, 절연성 기판의 두께는 반도체 기판의 두께 보다 크고, 1mm ~ 5mm 사이일 수 있다.
또한, 복수의 제1 홀을 통해 노출되는 제1 전극과 제1 배선은 도전성 접착제를 통해 서로 전기적으로 연결되고, 복수의 제2 홀을 통해 노출되는 제2 전극과 제2 배선은 도전성 접착제를 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
여기서, 도전성 접착제는 에폭시 및 은(Ag), 구리(Cu) 또는 니켈(Ni) 중 적어도 하나의 금속 입자를 포함할 수 있다.
아울러, 제1 절연성 기판의 제1 측면에서 제1 부분은 제1 측면의 나머지 제2 부분보다 제1 방향으로 더 돌출되고, 제1 절연성 기판의 제1 측면의 제2 부분과 맞대응되는 제2 절연성 기판의 제2 측면의 제2 부분은 제2 절연성 기판의 제2 측면의 나머지 제1 부분보다 제1 방향으로 더 돌출되는 것도 가능하다.
이와 다르게, 제1 절연성 기판의 제1 측면은 제1 절연성 기판의 전면 및 후면에 경사지도록 형성되고, 제2 절연성 기판의 제2 측면은 제1 절연성 기판의 경사진 제1 측면과 나란하게 제2 절연성 기판의 전면 및 후면에 경사지도록 형성되는 것도 가능하다.
본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈은 각각의 태양 전지에 절연성 기판이 1:1로 매칭되어 접속되고, 각 절연성 기판의 측면이 서로 맞대어 전기적으로 접속되는 구조를 가지고 있어, 모듈 제조 공정을 보다 용이하게 할 수 있다.
도 1는 본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈의 구조를 설명하기 위한 도이다.
도 2는 본 발명에 적용되는 태양 전지의 일례를 나타내는 일부 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 태양 전지의 제2 방향(y) 단면을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일례에 따른 태양 전지에서 절연층(195)의 제1, 2 홀(195H)들의 패턴을 설명하기 위한 도이다.
도 5는 태양 전지의 절연층(195)의 높이와 전극의 높이와의 관계를 설명하기 위한 도이다.
도 6은 본 발명의 일례에 따른 태양 전지에서 반도체 기판(110)의 단축 대비 장축의 비율을 설명하기 위한 도이다.
도 7은 본 발명에 따른 태양 전지 모듈에서 절연성 기판(200)의 구조의 일례를 보다 상세하게 설명하기 위한 도이다.
도 8은 절연성 기판(200)의 제1, 2 측면 각각에서 복수의 제1, 2 배선(210) 각각이 서로 연결되는 제1, 2 배선(210)의 변경례를 설명하기 위한 도이다.
도 9는 절연성 기판(200)이 1:1로 매칭되어 접속된 복수의 태양 전지(C)가 직렬로 연결된 셀 스트링을 설명하기 위한 도이다.
도 10은 도 9에서 각 태양 전지와 절연성 기판(200)의 접속되는 K1 부분을 설명하기 위한 도이다.
도 11은 도 9에서 서로 인접한 두 절연성 기판(200)의 접속되는 K2 부분을 설명하기 위한 도이다.
도 12 및 도 13은 본 발명에 따른 태양 전지 모듈에서 제1, 2 절연성 기판(200)의 제1, 2 측면의 다양한 변경례를 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 기판의 일면일 수 있으며, 후면이라 함은 직사광이 입사되지 않거나, 직사광이 아닌 반사광이 입사될 수 있는 반도체 기판의 반대면일 수 있다.
아울러, 이하에서 셀 스트링이라 함은 복수의 태양 전지가 서로 직렬 연결된 구조나 형태를 의미한다.
또한, 제1 방향이라 함은 복수의 태양 전지가 서로 직렬 연결되는 방향을 의미하고, 제2 방향은 복수의 태양 전지가 서로 직렬 연결되는 방향과 교차하는 방향을 의미한다.
또한, 어떤 구성 부분의 두께나 폭이 다른 구성 부분의 두께나 폭과 동일하다는 의미는 공정 오차를 포함하여, 10%의 범위 내에서 동일함을 의미한다.
도 1는 본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈의 구조를 설명하기 위한 도로서, 도 1의 (a)는 라미네이션 이전의 분해도이고, 도 1의 (b)는 라미네이션 이후의 결합도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈은 전면 투명 기판(10), 전면 충진재(20), 복수의 태양 전지(C), 후면 충진재(30), 및 후면 기판(40)을 포함할 수 있다.
여기서, 복수의 태양 전지(C) 각각에는 도 1에 도시된 바와 같이, 절연성 기판(200)이 각 태양 전지의 후면에 1:1로 매칭되어 접속될 수 있다.
여기서, 복수의 태양 전지(C)는 각 태양 전지의 후면에 접속된 절연성 기판(200)을 통해 제1 방향(x)으로 서로 직렬 연결되어, 셀 스트링을 형성할 수 있다.
여기서, 전면 투명 기판(10)은 모듈의 전면, 즉 셀 스트링의 전면 위에 위치하여, 내부의 셀 스트링들을 보호하고, 외부의 빛이 잘 통과되도록 하기 위하여, 투과율이 높고 파손 방지 기능이 우수한 강화 유리 등으로 형성될 수 있다.
후면 기판(40)은 태양 전지들(C1, C2)의 후면에서 습기가 침투하는 것을 방지하여 태양 전지를 외부 환경으로부터 보호할 수 있다. 이러한 후면 기판(40)은 수분과 산소 침투를 방지하는 층, 화학적 부식을 방지하는 층과 같은 다층 구조를 가질 수 있다.
이와 같은 후면 기판(40)는 FP (fluoropolymer) / PE (polyeaster) / FP (fluoropolymer)와 같은 절연 물질로 이루어진 얇은 절연 시트로 이루어 지거나 전면 투명 기판(10)과 동일하게 강화 유리로 형성될 수도 있다.
전면 충진재(20)는 전면 투명 기판(10)과 셀 스트링 사이에 위치하고, 후면 충진재(30)는 셀 스트링과 후면 기판(40) 사이에 위치할 수 있다.
이와 같은 전면 충진재(20)와 후면 충진재(30)는 외부의 충격으로부터 셀 스트링을 보호할 수 있으며, 습기 침투로 인한 부식을 방지할 수 있다.
이와 같은 전면 충진재(20)와 후면 충진재(30)는 절연성 재질로 형성될 수 있으며, 일례로, 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA, ethylene vinyl acetate)와 같은 물질로 형성될 수 있다.
이와 같은 전면 충진재(20)와 후면 충진재(30)는 라미네이션 공정 중에 열과 압력에 의해 연화 및 경화되어, 도 1의 (b)와 같이, 전면 투명 기판(10), 전면 충진재(20), 셀 스트링, 후면 충진재(30) 및 후면 기판(40)이 모두 일체화되어 캡슐화될 수 있다.
이와 같은 태양 전지 모듈에서 절연성 기판(200)과 1:1로 매칭되어 접속되는 태양 전지의 구조는 일례로 다음과 같이 형성될 수 있다.
도 2는 본 발명에 적용되는 태양 전지의 일례를 나타내는 일부 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 태양 전지의 제2 방향(y) 단면을 도시한 것이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지의 일례는 반사 방지막(130), 반도체 기판(110), 제어 패시베이션층(180), 제1 반도체부(121), 제2 반도체부(172), 진성 반도체부(150), 후면 패시베이션층(190), 복수의 제1 전극(141), 복수의 제2 전극(142) 및 절연층(195)을 구비할 수 있다.
여기서, 반사 방지막(130), 제어 패시베이션층(180) 및 후면 패시베이션층(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.
여기서, 반도체 기판(110)에 함유된 제 1 도전성 타입의 불순물 또는 제2 도전성 타입의 불순물은 n형 또는 p형 도전성 타입 중 어느 하나일 수 있다.
반도체 기판(110)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨, 인듐 등과 같은 3가 원소의 불순물이 반도체 기판(110)에 도핑(doping)된다. 하지만, 반도체 기판(110)이 n형의 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 전면에 복수의 요철면을 가질 수 있다. 이로 인해 반도체 기판(110)의 전면 위에 위치한 제1 반도체부(121) 역시 요철면을 가질 수 있다.
이로 인해, 반도체 기판(110)의 전면에서 반사되는 빛의 양이 감소하여 반도체 기판(110) 내부로 입사되는 빛의 양이 증가할 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.
제어 패시베이션층(180)은 반도체 기판(110)의 후면 전체에 직접 접촉하여 배치되며, 유전체 재질을 포함할 수 있다. 따라서, 제어 패시베이션층(180)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)에서 생성되는 캐리어를 통과시킬 수 있다.
이와 같은 제어 패시베이션층(180)은 반도체 기판(110)에서 생성된 캐리어를 통과시키며, 반도체 기판(110)의 후면에 대한 패시베이션 기능을 수행할 수 있다.
아울러, 제어 패시베이션층(180)은 600℃ 이상의 고온 공정에도 내구성이 강한 SiCx 또는 SiOx로 형성되는 유전체 재질로 형성될 수 있다.
제1 반도체부(121)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)의 후면에 제1 방향(x)으로 길게 배치되되, 일례로, 제어 패시베이션층(180)의 후면의 일부에 직접 접촉하여 배치될 수 있다.
아울러, 이와 같은 제1 반도체부(121)는 반도체 기판(110)의 후면에 제1 방향(x)으로 배치되며, 제2 도전성 타입과 반대인 제1 도전성 타입의 불순물을 함유하는 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 제어 패시베이션층(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 제1 방향(x)으로 길게 뻗어 배치되며, 일례로 제어 패시베이션층(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(140)(141, 142)에서 전자와 정공의 재결합으로 손실되는 전하의 양을 감소시키고 전자 이동을 가속화시켜 제2 반도체부(172)로의 전자 이동량을 증가시킬 수 있다.
지금까지의 도 2 내지 도 3에서는 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 2 및 도 3에서는 제1 반도체부(121)와 제2 반도체부(172)가 제어 패시베이션층(180)의 후면에 다결정 실리콘 재질로 형성된 경우를 일례로 설명하였다.
그러나, 이와 다르게, 제어 패시베이션층(180)이 생략된 경우, 제1 반도체부(121)와 제2 반도체부(172)는 반도체 기판(110)의 후면 내에 불순물이 확산되어 도핑될 수도 있다. 이와 같은 경우, 제1 반도체부(121)와 제2 반도체부(172)는 반도체 기판(110)과 동일한 단결정 실리콘 재질로 형성될 수도 있다.
진성 반도체부(150)는 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 반도체부(121)와 제2 반도체부(172) 사이에 노출된 제어 패시베이션층(180)의 후면에 형성될 수 있다.
이와 같은 진성 반도체부(150)는 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 2 및 도 3에 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.
후면 패시베이션층(190)은 제1 반도체부(121), 제2 반도체부(172) 및 진성 반도체부(150)에 형성되는 다결정 실리콘 재질의 층의 후면에 위치하고, 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.
이와 같은 후면 패시베이션층(190)은 유전체 재질로 형성될 수 있으며, 일례로 SiNx, SiOx 또는 SiOxNy 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
복수의 제1 전극(141)은 제1 반도체부(121) 위에 위치하여 접속하고, 제1 방향(x)으로 길게 뻗어 형성될 수 있다. 이와 같은, 제1 전극(141)은 제1 반도체부(121) 쪽으로 이동한 캐리어, 예를 들어 정공을 수집할 수 있다.
복수의 제2 전극(142)은 제2 반도체부(172) 위에 위치하여 접속하고, 제1 전극(141)과 나란하게 제1 방향(x)으로 길게 뻗어 형성될 수 있다. 이와 같은, 제2 전극(142)은 제2 반도체부(172) 쪽으로 이동한 캐리어, 예를 들어, 전자를 수집할 수 있다.
이와 같은 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 전극(141)과 제2 전극(142)은 제2 방향(y)으로 교번하여 배치될 수 있다.
이와 같은 제1, 2 전극(140)은 니켈 바나듐(NiV)을 포함하고, 은(Ag) 또는 구리(Cu)를 포함하지 않을 수 있고, 1nm ~ 200nm 이하의 얇은 두께를 가질 수 있다.
이와 같이, 제1, 2 전극(140)들의 두께를 1nm ~ 200nm 이하로 얇게 형성하면, 제1, 2 전극(140)으로 수집된 캐리어들은 제1, 2 전극(140)의 길이 방향을 따라 이동하기에 상대적으로 저항이 클 수 있다.
그러나, 본 발명에서는 이와 같은 제1, 2 전극(140)의 두께를 얇게 하는 대신 제1, 2 전극(140)에 제1, 2 전극(140)의 길이 방향과 동일한 방향으로 절연성 기판(200)의 제1, 2 배선(210)이 형성되도록 하여, 캐리어에 대한 저항을 감소시킬 수 있다.
이에 따라, 제1, 2 전극(140)을 형성하는 전극 제조 비용을 보다 절감할 수 있으며, 제조 공정을 보다 단순화할 수 있다.
즉, 제1, 2 전극(140)이 니켈 바나듐(NiV)을 포함하고, 은(Ag) 또는 구리(Cu)를 포함하지 않은 경우, 제1, 2 전극(140)을 도금 공정만으로 형성할 수 있으며, 제1, 2 전극(140)을 형성할 때에, 별도의 패이스트 도포 공정 및 패이스트 경화를 위한 열처리 공정을 생략할 수 있다.
즉, 제1, 2 전극(140)이 은(Ag) 또는 구리(Cu)를 포함하는 경우, 전술한 바와 같이, 은(Ag) 또는 구리(Cu)를 포함하는 전극층을 형성하기 위한 별도의 패이스트 도포 공정 및 패이스트 경화를 위한 열처리 공정이 요구되나, 이와 같은 공정을 생략할 수 있어, 공정을 보다 단순화하고, 제조 비용을 절감할 수 있다.
절연층(195)은 후면 패시베이션층(190) 위에 위치하고, 에폭시 및 세라믹 파우더를 포함하여 형성될 수 있다. 여기서, 세라믹 파우더는 에폭시 내에 분산 분포되어 형성될 수 있다.
이와 같은 절연층(195)은 제1 전극(141)이 위치하는 부분을 따라 제1 전극(141)의 일부분들을 노출시키는 제1 홀들(195H1)이 위치하고, 제2 전극(142)이 위치하는 부분을 따라 제2 전극(142)의 일부분들을 노출시키는 제2 홀들(195H2)이 위치할 수 있다.
아울러, 절연층(195)의 두께(T195)는 제1, 2 전극(140)의 두께(T140)보다 더 크게 형성될 수 있다. 일례로, 절연층(195)의 두께(T195)는 20um ~ 30um 사이로 형성될 수 있다.
이와 같은 구조로 제조된 본 발명에 따른 태양 전지에서 제1 전극(141)을 통하여 수집된 정공과 제2 전극(142)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 2 및 도 3에만 한정하지 않으며, 태양 전지에 구비되는 제1, 2 전극(140)(141, 142)이 반도체 기판(110)의 후면에만 형성되는 점을 제외하고 다른 구성 요소는 얼마든지 변경이 가능하다.
예를 들어 본 발명의 태양 전지 모듈에는 제1 전극(141)의 일부 및 제1 반도체부(121)가 반도체 기판(110)의 전면에 위치하고, 제1 전극(141)의 일부가 반도체 기판(110)에 형성된 홀을 통해 반도체 기판(110)의 후면에 형성된 제1 전극(141)의 나머지 일부와 연결되는 MWT 타입의 태양 전지도 적용이 가능하다.
이하에서는 본 발명의 태양 전지에 구비되는 절연층(195)의 제1, 2 홀(195H)들의 패턴에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
도 4는 본 발명의 일례에 따른 태양 전지에서 절연층(195)의 제1, 2 홀(195H)들의 패턴을 설명하기 위한 도이고, 도 5는 태양 전지의 절연층(195)의 높이와 전극의 높이와의 관계를 설명하기 위한 도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 절연층(195)의 평면 패턴은 제1, 2 전극(140) 각각의 일부를 노출시키는 복수의 제1, 2 홀(195H)을 구비할 수 있다.
여기서, 절연층(195)에 구비된 복수의 제1 홀(195H1)은 각 제1 전극(141)과 중첩되는 위치에 제1 방향(x)으로 이격되어 위치하고, 각 제1 전극(141)의 일부분이 복수의 제1 홀(195H1)을 통해 노출될 수 있다.
일례로, 도 4에 도시된 바와 같이, 어느 하나의 제1 전극(141)에 복수의 제1 홀들(195H1)이 제1 전극(141)의 길이 방향을 따라 형성될 수 있고, 이와 같이, 복수의 제1 홀(195H1)을 통해 노출된 제1 전극(141)의 각 부분들이 절연성 기판(200)의 제1 배선(210a)에 전기적으로 접속될 수 있다.
아울러, 절연층(195)에 구비된 복수의 제2 홀(195H2)은 복수의 제2 전극(142) 각각과 중첩되는 위치에 제1 방향(x)으로 이격되어 위치하고, 각 제2 전극(142)의 일부분이 복수의 제2 홀(195H2)을 통해 노출될 수 있다.
일례로, 도 4에 도시된 바와 같이, 어느 하나의 제2 전극(142)에 복수의 제2 홀들(195H2)이 제2 전극(142)의 길이 방향을 따라 형성될 수 있고, 이와 같이, 복수의 제2 홀(195H2)을 통해 노출된 제2 전극(142)의 각 부분들이 절연성 기판(200)의 제2 배선(210b)에 전기적으로 접속될 수 있다.
이와 같이, 절연층(195)의 제1, 2 홀(195H)을 통해 노출되는 제1, 2 전극들(140)의 각 부분들이 절연성 기판(200)에 패터닝되는 제1, 2 배선(210)과 전기적으로 접속될 수 있다.
아울러, 제1, 2 전극(140) 각각은 제1, 2 반도체부(121, 172) 위에 위치하고, 절연층(195)은 후면 패시베이션층(190) 위에 위치하고, 절연층(195)의 두께(T195)는 제1, 2 전극들(140)의 두께(T140)보다 두껍게 형성되므로, 절연층(195)의 제1, 2 홀(195H)을 통해 노출되는 제1, 2 전극(140) 각각의 부분은 절연층(195)의 제1, 2 홀(195H) 내에만 위치할 수 있다.
이에 따라, 제1, 2 홀(195H) 내에 위치하는 제1, 2 전극(140)의 각 부분 위에 쉽게 제1 도전성 접착제(310)를 형성시킬 수 있어, 반도체 기판(110)을 절연성 기판(200)에 접착시키는 공정을 보다 용이하게 할 수 있고, 제1 도전성 접착제(310)의 사용량을 최소화할 수 있다.
이때, 도 5에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)의 후면에 접속되는 절연성 기판(200)과 절연층(195) 사이의 간격(D1)은 제1, 2 전극(140)과 절연성 기판(200) 사이의 간격(D2)보다 좁게 형성될 수 있다.
이와 같은, 본 발명의 반도체 기판(110)은 장축과 단축의 비율이 반드시 동일할 필요는 없으며, 건축물의 외장재 등에 다양하게 적용되도록 하고, 출력 전압을 보다 향상시키기 위하여, 반도체 기판(110)의 장축과 단축의 비율이 1보다 크게 형성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일례에 따른 태양 전지에서 반도체 기판(110)의 단축 대비 장축의 비율을 설명하기 위한 도이다.
본 발명의 일례에 따른 태양 전지에 적용되는 반도체 기판(110)은 사용자 및 구매 고객의 다양한 요구에 반영되도록 하기 위하여, 반도체 기판(110)의 단축 대비 장축의 비율은 1 ~ 10 사이로 형성될 수 있다.
여기서, 반도체의 제1 방향(x) 길이가 반도체 기판(110)의 단축 길이가 될 수 있으며, 반도체 기판(110)의 제2 방향(y) 길이(L110y)가 반도체 기판(110)의 장축의 길이가 될 수 있다.
일례로, 본 발명의 일례에 따른 태양 전지는 반도체 기판(110)의 제1 방향(x) 길이(L110x) 대비 반도체 기판(110)의 제2 방향(y) 길이(L110y) 비율이 도 6의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 다양하게 적용될 수 있다.
즉, 반도체 기판(110)의 제1 방향(x) 길이(L110x) 대비 제2 방향(y) 길이의 비율이 1~10 사이로 형성될 수 있다. 여기서, 반도체 기판(110)의 제1 방향(x)은 각 태양 전지가 직렬 연결되는 방향일 수 있고, 제2 방향(y)은 직렬 연결 방향과 교차하는 방향일 수 있다.
이에 따라, 일례로, 반도체 기판(110)의 제1 방향(x) 길이(L110x)와 제2 방향(y) 길이는 도 6의 (a)와 같이 동일하게 형성되거나, 도 6의 (b)와 같이 제1 방향(x) 길이 대비 제2 방향(y) 길이가 2가 되거나, 도 6의 (c)와 같이 제1 방향(x) 길이 대비 제2 방향(y) 길이가 3이 될 수도 있다.
이와 같이, 반도체 기판(110)에서 태양 전지가 직렬 연결되는 제1 방향(x)의 길이를 반도체 기판(110)의 제2 방향(y) 길이(L110y)보다 상대적으로 짧게 형성함으로써, 모듈의 출력 전압을 보다 향상시킬 수 있으며, 모듈에서 소실되는 전류값을 최소화시킬 수 있다.
아울러, 각 반도체 기판(110)의 제1 방향(x) 길이(L110x) 대비 제2 방향(y) 길이의 비율이 1~10 사이로 다양하게 형성됨에 따라, 각 반도체 기판(110)에 1:1로 매칭되어 접속되는 절연성 기판(200)의 제1 방향(x) 길이 대비 제2 방향(y) 길이의 비율 역시 다양하게 형성될 수 있다.
다만, 여기서, 절연성 기판(200)의 제1 방향(x) 길이는 각 반도체 기판(110)의 제1 방향(x) 길이(L110x)보다 길게 형성되어, 도 6에 도시된 바와 같이, 절연성 기판(200)의 제1 배선(210a)이 반도체 기판(110)의 제1 측면 밖으로 돌출될 수 있으며, 절연성 기판(200)의 제2 배선(210b)이 반도체 기판(110)의 제2 측면 밖으로 돌출될 수 있다.
아울러, 절연성 기판(200)의 제2 방향(y) 길이는 반도체 기판(110)의 제2 방향(y) 길이(L110y)보다 짧게 형성될 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 태양 전지 모듈에서 절연성 기판(200)의 구조의 일례를 보다 상세하게 설명하기 위한 도로서, 도 7의 (a)는 절연성 기판(200) 위에 형성되는 제1, 2 배선(210)의 패턴을 설명하기 위한 도이고, 도 7의 (a)는 절연성 기판(200)의 제1, 2 측면에 형성되는 제1, 2 배선(210)의 구조를 설명하기 위한 도이다.
도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 절연성 기판(200) 상에 패터닝되는 복수의 제1, 2 배선(210)은 절연성 기판(200)의 전면에 복수의 제1, 2 전극(140)의 길이 방향과 동일한 제1 방향(x)으로 길게 연장될 수 있다.
여기서, 절연성 기판(200)의 두께(T200)는 반도체 기판(110)의 두께(T110)보다 크게 형성되되, 절연성 기판(200)을 반도체 기판(110)에 접속시킬 때, 절연성 기판(200)이 접속된 반도체 기판(110)이 밴딩되는 것을 방지하기 위하여 1mm ~ 5mm 사이의 두께를 가질 수 있으며, 보다 바람직하게는 절연성 기판(200)이 2mm ~ 4mm 사이의 두께를 가질 수 있다.
이와 같은 절연성 기판(200)의 재질은 에폭시와 에폭시 내에 유리 섬유가 분산 분포되어 형성될 수 있다.
아울러, 복수의 제1, 2 배선(210)은 구리(Cu), 알루미늄(AL), 은(Ag) 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 바람직하게는 구리로 형성될 수 있다.
더불어, 이와 같은 복수의 제1, 2 배선(210)은 제1, 2 전극(140)을 통해 전달되는 캐리어의 저항을 최소화하기 위하여 20um ~ 300um 사이의 두께로 형성될 수 있다.
여기서, 복수의 제1 배선(210a)은 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 절연성 기판(200) 각각의 전면 중에서 제2 측면(S2)에 인접한 영역부터 제1 측면(S1)에 접하는 제1 끝단 영역까지 길게 연장되어, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 끝단 영역에서 절연성 기판(200)의 두께(T200) 방향을 따라 밴딩되어 더 연장되어, 절연성 기판(200)의 제1 측면(S1) 위에 형성될 수 있다.
더불어, 복수의 제2 배선(210b)은 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 절연성 기판(200)의 전면 중에서 제1 측면(S1)에 인접한 영역부터 제2 측면(S2)에 접하는 제2 끝단 영역까지 길게 연장되어, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 제2 끝단 영역에서 절연성 기판(200)의 두께 방향을 따라 밴딩되어 더 연장되어, 절연성 기판(200)의 제2 측면(S2) 위에 형성될 수 있다.
여기서, 반도체 기판(110)은 절연성 기판(200)의 전면 중에서 제1 배선(210a)의 끝단과 제2 배선(210b)의 끝단을 덮도록 점선으로 도시된 SC 영역 상에 접속될 수 있다. 이때, 반도체 기판(110)의 후면에 위치하는 제1, 2 전극(140) 각각은 제1, 2 배선(210) 각각과 마주보도록 중첩하여 위치할 수 있다.
아울러, 절연성 기판(200) 상에 도 7과 같이, 제1, 2 배선(210)이 패터닝된 경우, 두 개의 절연성 기판(200)을 제1 방향(x)으로 동일 선상에 배치하였을 때에 절연성 기판(200)의 제1 측면(S1)에 형성된 제1 배선(210a)과 절연성 기판(200)의 제2 측면(S2)에 형성된 제2 배선(210b)은 서로 엇갈려 위치할 수 있다.
그러나, 이와 같은 구조는 두 개의 절연성 기판(200)을 제1 방향(x)으로 동일 선상에 배치할 때, 절연성 기판(200) 사이에 제1 도전성 접착제(310)를 도포하되, 제2 방향(y)으로 길게 도포하여 형성함으로써, 어느 한 절연성 기판(200)의 제1 측면(S1) 위에 형성된 제1 배선(210a)과 나머지 한 절연성 기판(200)의 제2 측면(S2) 위에 형성된 제2 배선(210b)이 서로 전기적으로 연결되도록 할 수 있다.
그러나, 절연성 기판(200)의 제1 측면(S1) 위에 형성된 제1 배선(210a)과 제2 측면(S2) 위에 형성된 제2 배선(210b)의 전기적 연결을 보다 용이하게 하기 위하여, 제1, 2 측면(S1, S2) 위에 형성된 복수의 제1, 2 배선(210) 각각이 제1, 2 측면(S1, S2) 상에서 서로 전기적으로 연결되도록 할 수 있다. 이에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 8은 절연성 기판(200)의 제1, 2 측면 각각에서 복수의 제1, 2 배선(210) 각각이 서로 연결되는 제1, 2 배선(210)의 변경례를 설명하기 위한 도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 절연성 기판(200)의 제1 측면(S1) 상에서 복수의 제1 배선(210a)은 절연성 기판(200)의 제1 측면(S1) 길이 방향인 제2 방향(y)을 따라 연장되어 서로 물리적 및 전기적으로 연결될 수 있다.
아울러, 절연성 기판(200)의 제2 측면(S2) 상에서 복수의 제2 배선(210b)은 절연성 기판(200)의 제2 측면(S2) 길이 방향인 제2 방향(y)을 따라 연장되어, 서로 물리적 및 전기적으로 연결될 수 있다.
이와 같이, 복수의 제1, 2 배선(210) 각각이 절연성 기판(200)의 각각의 제1, 2 측면 상에서 제1 측면(S1)의 길이 방향을 따라 서로 물리적 및 전기적으로 연결되도록 하여, 절연성 기판(200)의 제1 측면(S1) 위에 형성된 제1 배선(210a)과 제2 측면(S2) 위에 형성된 제2 배선(210b)이 서로 엇갈려 배치되지 않고, 서로 마주보고 배치되도록 할 수 있다.
이에 따라, 절연성 기판(200)의 제1 측면(S1) 위에 형성된 제1 배선(210a)과 제2 측면(S2) 위에 형성된 제2 배선(210b)의 전기적 연결을 보다 용이하게 할 수 있다.
다음, 반도체 기판(110)을 포함하는 태양 전지 각각과 절연성 기판(200) 각각이 접속되는 구조와 절연성 기판(200)이 서로 제1 방향(x)으로 접속되는 구조에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 9는 절연성 기판(200)이 1:1로 매칭되어 접속된 복수의 태양 전지(C)가 직렬로 연결된 셀 스트링을 설명하기 위한 도이고, 도 10은 도 9에서 각 태양 전지와 절연성 기판(200)의 접속되는 K1 부분을 설명하기 위한 도이고, 도 11은 도 9에서 서로 인접한 두 절연성 기판(200)의 접속되는 K2 부분을 설명하기 위한 도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 복수의 태양 전지(C) 각각의 후면에는 복수의 절연성 기판(200) 각각이 1:1로 매칭되어 접속될 수 있다.
이때, 각 절연성 기판(200)의 두께(T200)는 복수의 태양 전지(C) 각각에 구비되는 반도체 기판(110)의 두께(T110) 보다 클 수 있고, 일례로, 각 절연성 기판(200)의 두께(T200)는 1mm ~ 5mm 사이로 형성될 수 있다.
이에 따라, 각 절연성 기판(200)이 복수의 태양 전지(C) 각각에 접속되더라도, 각 절연성 기판(200)이 충분히 두꺼워 각 태양 전지가 밴딩되는 것을 최소화하거나 방지할 수 있다.
여기서, 각 태양 전지와 각 절연성 기판(200)은 제1 도전성 접착제(310)를 통해 접속될 수 있다.
보다 구체적으로 각 반도체 기판(110)의 후면에는 도 4 및 도 5에서 설명한 바와 같이, 절연층(195)에 구비된 복수의 제1 홀(195H1)을 통해 제1 전극(141)의 일부분들이 노출되고, 절연층(195)에 구비된 복수의 제2 홀(195H2)을 통해 제2 전극(142)의 일부분들이 노출될 수 있다.
아울러, 이와 같이 복수의 제1, 2 홀(195H)들을 통해 노출된 제1, 2 전극들(140)의 각 일부분들 위에는 제1 도전성 접착제(310)가 도포될 수 있다.
이후, 절연성 기판(200)의 제1, 2 배선(210)이 복수의 제1, 2 홀들(195H)을 통해 노출된 제1, 2 전극들(140)의 각 일부분들 위에 얼라인되어 배치되고, 열처리 공정을 통해 도 10에 도시된 바와 같이, 각 태양 전지의 제1 전극(141)과 각 절연성 기판(200)의 제1 배선(210a) 사이 및 각 태양 전지의 제2 전극(142)과 각 절연성 기판(200)의 제2 배선(210b) 사이가 제1 도전성 접착제(310)에 의해 전기적으로 접속될 수 있다.
즉, 도 10에 도시된 바와 같이, 복수의 제1 홀(195H1)을 통해 노출되는 제1 전극(141)과 제1 배선(210a) 사이가 제1 도전성 접착제(310)를 통해 서로 전기적으로 연결되고, 복수의 제2 홀(195H2)을 통해 노출되는 제2 전극(142)과 제2 배선(210b) 사이가 제1 도전성 접착제(310)를 통해 서로 전기적으로 연결되어, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈은 각 태양 전지의 후면과 각 절연성 기판(200)의 전면이 1:1로 매칭되어 접속될 수 있다.
여기서, 제1 도전성 접착제(310)는 도 10에 도시된 바와 같이, 에폭시(310b) 및 금속 입자(310a)를 포함할 수 있다. 여기서, 금속 입자(310a)는 에폭시 내에 분산 분포되어 함유되고, 태양 전지와 절연성 기판(200)이 접속될 때, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1, 2 전극(140)과 제1, 2 배선(210) 사이에서 금속 입자(310a)가 압축될 수 있다.
여기서, 금속 입자(310a)는 은(Ag), 구리(Cu) 또는 니켈(Ni) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 보다 구체적 일례로 금속 입자(310a)는 니켈(Ni) 입자에 은(Ag)이 코팅되어 형성되거나, 구리(Cu) 입자에 은(Ag)이 코팅되어 형성될 수 있다.
아울러, 각 절연성 기판(200a, 200b)은 제1, 2 측면(S1, S2)까지 형성된 제1, 2 배선(210)이 서로 전기적으로 연결되어 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 11의 (a)에 도시된 바와 같이, 복수의 절연성 기판(200) 중 어느 하나의 제1 절연성 기판(200a)의 제1 측면(S1)에는 위치하는 제1 배선(210a)이 위치하고, 제1 절연성 기판(200a)과 인접하는 다른 하나의 제2 절연성 기판(200b)의 제2 측면(S2)에는 제2 배선(210b)이 위치할 수 있다.
이와 같은 제1 절연성 기판(200a)과 제2 절연성 기판(200b)은 화살표 방향으로 서로 맞대어 배치될 수 있고, 이때, 제1 절연성 기판(200a)의 제1 측면(S1)과 제2 절연성 기판(200b)의 제2 측면(S2) 역시 서로 맞대어 배치될 수 있다.
아울러, 제1 절연성 기판(200a)의 제1 측면(S1)과 제2 절연성 기판(200b)의 제2 측면(S2) 사이에는 제1, 2 측면(S1, S2)의 길이 방향(x)을 따라 제2 도전성 접착제(320)가 도포될 수 있다.
이에 따라, 도 11의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 절연성 기판(200a)의 제1 측면(S1)에 위치하는 제1 배선(210a)과 제2 절연성 기판(200b)의 제2 측면(S2)에 위치하는 제2 배선(210b)이 제2 도전성 접착제(320)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
여기서, 제2 도전성 접착제(320)는 솔더 패이스트로 형성되거나, 절연성 수지 내에 금속 입자가 분포되는 도전성 패이스트로 형성될 수 있다.
아울러, 제1, 2 절연성 기판(200) 사이의 전기적 연결을 보다 용이하게 하기 위하여, 절연성 기판(200)의 제1, 2 측면의 형상이 일부 변경되는 것도 가능하다.
이하에서는 제1, 2 절연성 기판(200) 사이의 전기적 연결을 보다 용이하게 할 수 있는 제1, 2 절연성 기판(200)의 변경례에 대해 설명한다.
도 12 및 도 13은 본 발명에 따른 태양 전지 모듈에서 제1, 2 절연성 기판(200)의 제1, 2 측면의 다양한 변경례를 설명하기 위한 도이다.
제1 절연성 기판(200a)과 제2 절연성 기판(200b)의 전기적 연결을 보다 용이하게 하기 위하여, 일례로, 도 12에 도시된 바와 같이, 제1 절연성 기판(200a)의 제1 측면(S1)에서 제1 부분(S1a)은 제1 측면(S1)의 나머지 제2 부분(S1b)보다 제1 방향(x)으로 더 돌출되고, 제1 절연성 기판(200a)의 제1 측면(S1)의 제2 부분(S1b)과 맞대응되는 제2 절연성 기판(200b)의 제2 측면(S2)의 제2 부분(S2b)은 제2 절연성 기판(200b)의 제2 측면(S2)의 나머지 제1 부분(S2a)보다 제1 방향(x)으로 더 돌출되도록 형성될 수 있다.
일례로, 제1, 2 절연성 기판(200)의 제1, 2 측면(S1, S2) 각각에서 제1, 2 측면(S1, S2) 각 높이의 하부 부분이 제1 부분(S1a, S2a), 상부 부분이 제2 부분(S1b, S2b)으로 정의될 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 절연성 기판(200a)의 제1 측면(S1)에서 제1 부분(S1a)은 제1 측면(S1)의 하부 부분, 제2 부분(S1b)은 제1 측면(S1)의 상부 부분일 수 있으며, 제2 절연성 기판(200b)의 제2 측면(S2)에서 제1 부분(S2a)은 제2 측면(S2)의 하부 부분, 제2 부분(S2b)은 제2 측면(S2)의 상부 부분일 수 있다.
따라서, 도 12에 도시된 바와 같이, 제1 절연성 기판(200a)의 제1 측면(S1)에서 제1 부분(S1a)은 제2 부분(S1b)보다 제1 방향(x)으로 더 돌출되고, 제2 절연성 기판(200b)의 제2 측면(S2)에서 제2 부분(S2b)은 제1 부분(S2a)보다 제1 방향(x)으로 더 돌출되도록 형성될 수 있다.
여기서, 제1, 2 절연성 기판(200)의 제1, 2 측면 각각에서 제1 방향(x)으로 돌출된 제1, 2 부분(S1a, S2b) 각각의 돌출 길이는 서로 오차 범위 이내에서 동일할 수 있다.
더불어, 제1, 2 절연성 기판(200)의 제1, 2 측면 각각에서 제1, 2 배선(210) 각각은 제1 방향(x)으로 돌출된 제1, 2 부분(S1a, S2b) 각각의 표면 위까지 연장될 수 있다.
이에 따라, 제1, 2 절연성 기판(200)을 서로 전기적으로 맞대어 접속시킬 때, 제1, 2 절연성 기판(200)의 제1, 2 측면 각각에 돌출 부분이 구비되도록 하여, 접속 공정을 보다 용이하게 접속시킬 수 있다.
더불어, 도 12에서는 제1, 2 절연성 기판(200)의 제1, 2 측면 각각에 돌출 부분이 서로 엇갈려 구비되는 경우를 일례로 설명하였지만, 이와 다르게, 제1 절연성 기판(200a)의 돌출 부분이 제2 절연성 기판(200b)의 함몰부에 삽입되는 구조로 형성되는 것도 가능하다.
또한, 도 12와 다르게, 도 13에 도시된 바와 같이, 제1, 2 절연성 기판(200a, 200b)의 제1, 2 측면(S1, S2) 각각이 경사지도록 형성되는 것도 가능하다.
보다 구체적으로, 도 13에 도시된 바와 같이, 제1 절연성 기판(200a)의 제1 측면(S1)은 제1 절연성 기판(200a)의 전면 및 후면에 경사지도록 형성되고, 제2 절연성 기판(200b)의 제2 측면(S2)은 제1 절연성 기판(200a)의 경사진 제1 측면(S1)과 나란하고 제2 절연성 기판(200b)의 전면 및 후면에 경사지도록 형성될 수도 있다.
이와 같은 경우에도, 제1, 2 측면 각각에 구비되는 제1, 2 배선(210) 각각의 접속 면적을 보다 확대할 수 있어, 제1, 2 절연성 기판(200)의 전기적 연결을 보다 용이하게 할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 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 (19)

  1. 각각의 반도체 기판의 후면에 극성이 서로 다른 복수의 제1, 2 전극을 구비하는 복수의 태양 전지;
    각각이 상기 복수의 태양 전지 각각의 후면에 1:1로 매칭되어 접속되고, 상기 복수의 제1 전극에 전기적으로 접속되는 복수의 제1 배선 및 상기 복수의 제2 전극에 전기적으로 접속되는 복수의 제2 배선을 전면에 구비하는 복수의 절연성 기판;
    상기 복수의 절연성 기판 각각에서 상기 복수의 제1 배선은 상기 절연성 기판의 제1 측면까지 연장되고, 상기 복수의 제2 배선은 상기 절연성 기판의 제1 측면과 반대쪽에 위치하는 제2 측면까지 연장되고,
    상기 복수의 절연성 기판 중 어느 하나의 제1 절연성 기판의 제1 측면과 상기 제1 절연성 기판과 인접하는 다른 하나의 제2 절연성 기판의 제2 측면이 서로 맞대어 전기적으로 접속되어, 상기 복수의 절연성 기판 상에 1:1로 매칭되어 접속된 상기 복수의 태양 전지 각각이 제1 방향으로 셀 스트링을 형성하는 태양 전지 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 태양 전지 모듈은
    상기 셀 스트링의 전면 위에 위치하는 전면 투명 기판;
    상기 전면 투명 기판과 상기 셀 스트링 사이에 위치하는 전면 충진재;
    상기 셀 스트링의 후면에 위치하는 후면 충진재; 및
    상기 후면 충진재의 후면에 위치하는 후면 기판;를 더 포함하는 태양 전지 모듈.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 태양 전지 각각은
    상기 반도체 기판의 후면에 상기 제1 방향으로 연장되고, 도전성 타입의 불순물이 함유되는 복수의 제1 반도체부,
    상기 반도체 기판의 후면에 상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 반도체부와 반대되는 도전성 타입의 불순물이 함유되는 복수의 제2 반도체부,
    상기 복수의 제1 반도체부 각각에 전기적으로 연결되는 상기 복수의 제1 전극,
    상기 복수의 제2 반도체부 각각에 전기적으로 연결되는 상기 복수의 제2 전극, 및
    상기 복수의 제1, 2 전극 사이로 노출되는 상기 복수의 제1 반도체부, 상기 복수의 제2 반도체부, 또는 상기 반도체 기판의 후면을 덮고, 유전체 재질로 형성되는 후면 패시베이션층을 포함하는 태양 전지 모듈.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 후면 패시베이션층은 SiNx, SiOx 또는 SiOxNy 중 적어도 하나인 태양 전지 모듈.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 반도체 기판의 단축 대비 장축의 비율은 1 ~ 10 사이인 태양 전지 모듈.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 반도체 기판의 상기 제1 방향 길이 대비 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향 길이의 비율이 1~10 사이인 태양 전지 모듈.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1, 2 전극은 1nm ~ 200nm 이하의 두께를 가지는 태양 전지 모듈.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1, 2 전극은 니켈 바나듐(NiV)을 포함하고, 은(Ag) 또는 구리(Cu)를 포함하지 않는 태양 전지 모듈.
  9. 제3 항에 있어서,
    상기 복수의 태양 전지 각각은 상기 후면 패시베이션층 위에 절연층을 더 포함하고,
    상기 절연층의 재질은 에폭시 및 세라믹 파우더를 포함하는 태양 전지 모듈.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 절연층의 평면 패턴은 상기 제1, 2 전극 각각의 일부를 노출시키는 복수의 제1, 2 홀을 구비하고,
    상기 복수의 제1 홀은 상기 각 제1 전극과 중첩되는 위치에 상기 제1 방향으로 이격되어 위치하고, 상기 각 제1 전극의 일부분이 상기 복수의 제1 홀을 통해 노출되고,
    상기 복수의 제2 홀은 상기 복수의 제2 전극 각각과 중첩되는 위치에 상기 제1 방향으로 이격되어 위치하고, 상기 각 제2 전극의 일부분이 상기 복수의 제2 홀을 통해 노출되는 태양 전지 모듈.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제1, 2 홀을 통해 노출되는 상기 제1, 2 전극의 각 부분은 상기 제1, 2 홀 내에 위치하는 태양 전지 모듈.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 복수의 제1, 2 배선은 상기 절연성 기판의 전면에 상기 복수의 제1, 2 전극의 길이 방향과 동일한 상기 제1 방향으로 길게 연장되되,
    상기 복수의 제1 배선은 상기 절연성 기판 각각의 전면 중에서 상기 제2 측면에 인접한 영역부터 상기 제1 측면에 접하는 제1 끝단 영역까지 길게 연장되어, 상기 제1 끝단 영역에서 상기 절연성 기판의 두께 방향을 따라 밴딩되어 더 연장되고,
    상기 복수의 제2 배선은 상기 절연성 기판의 전면 중에서 상기 제1 측면에 인접한 영역부터 상기 제2 측면에 접하는 제2 끝단 영역까지 길게 연장되어, 상기 제2 끝단 영역에서 상기 두께 방향을 따라 밴딩되어 더 연장되는 태양 전지 모듈.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 절연성 기판의 상기 제1 측면 상에서 상기 복수의 제1 배선은 상기 절연성 기판의 제1 측면 길이 방향을 따라 서로 물리적 및 전기적으로 연결되고,
    상기 절연성 기판의 상기 제2 측면 상에서 상기 복수의 제2 배선은 상기 절연성 기판의 제2 측면 길이 방향을 따라 서로 물리적 및 전기적으로 연결되는 태양 전지 모듈.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 절연성 기판의 제1 측면에 위치하는 제1 배선과 상기 제2 절연성 기판의 제2 측면에 위치하는 제2 배선은 도전성 접착제에 의해 서로 전기적으로 연결되는 태양 전지 모듈.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 절연성 기판의 재질은 에폭시 및 유리 섬유를 포함하고,
    상기 절연성 기판의 두께는 상기 반도체 기판의 두께 보다 크고, 1mm ~ 5mm 사이인 태양 전지 모듈.
  16. 제12 항에 있어서,
    상기 복수의 제1 홀을 통해 노출되는 상기 제1 전극과 상기 제1 배선은 도전성 접착제를 통해 서로 전기적으로 연결되고,
    상기 복수의 제2 홀을 통해 노출되는 상기 제2 전극과 상기 제2 배선은 상기 도전성 접착제를 통해 서로 전기적으로 연결되는 태양 전지 모듈.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 도전성 접착제는 에폭시 및 은(Ag), 구리(Cu) 또는 니켈(Ni) 중 적어도 하나의 금속 입자를 포함하는 태양 전지 모듈.
  18. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 절연성 기판의 제1 측면에서 제1 부분은 상기 제1 측면의 나머지 제2 부분보다 상기 제1 방향으로 더 돌출되고,
    상기 제1 절연성 기판의 제1 측면의 제2 부분과 맞대응되는 상기 제2 절연성 기판의 제2 측면의 제2 부분은 상기 제2 절연성 기판의 상기 제2 측면의 나머지 제1 부분보다 상기 제1 방향으로 더 돌출되는 태양 전지 모듈.
  19. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 절연성 기판의 제1 측면은 상기 제1 절연성 기판의 전면 및 후면에 경사지도록 형성되고,
    상기 제2 절연성 기판의 제2 측면은 상기 제1 절연성 기판의 경사진 제1 측면과 나란하게 상기 제2 절연성 기판의 전면 및 후면에 경사지도록 형성되는 태양 전지 모듈.
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