KR20190115382A - Solar cell module and manufacturing method for the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a photovoltaic module capable of depositing a uniform unit film and having the excellent characteristics of a unit film and cell by a low temperature process and a manufacturing method thereof capable of having the high productivity. According to the photovoltaic module of the present invention, the photovoltaic module comprises: a plurality of tandem photovoltaic cells including an upper photovoltaic cell including a perovskite absorbing layer and a lower photovoltaic cell positioned below the upper photovoltaic cell; bus bar electrodes positioned on the upper and lower photovoltaic cells; and an electro conductive adhesive interconnecting bus bar electrodes of each tandem photovoltaic cell. The photovoltaic module is excellent in the uniformity, photoelectric conversion efficiency, and high productivity.

Description

태양 전지 모듈 및 그 제조 방법{SOLAR CELL MODULE AND MANUFACTURING METHOD FOR THE SAME}SOLAR CELL MODULE AND MANUFACTURING METHOD FOR THE SAME

본 발명은 균일한 단위막 증착이 가능하고 저온 공정에 의해 단위막 및 셀 특성이 우수한 태양 전지 모듈과, 높은 생산성을 가질 수 있는 태양 전지 모듈의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a solar cell module capable of uniform unit film deposition and excellent unit film and cell characteristics by a low temperature process, and a method for manufacturing a solar cell module having high productivity.

태양전지는 태양광 에너지를 전기에너지로 변환시키는 일종의 에너지 전환소자로, 현재 가장 상업화된 대체 에너지 기술 중 하나이다.Solar cells are a type of energy conversion device that converts solar energy into electrical energy and are one of the most commercially available alternative energy technologies.

이 중 결정질 실리콘(crystalline silicon; c-Si) 태양전지는 대표적인 단일접합(single juction) 태양전지로서 현재 상업적 태양전지로 널리 사용되고 있다.Among them, crystalline silicon (c-Si) solar cells are widely used as commercial solar cells as representative single-junction solar cells.

그러나 결정질 실리콘 태양전지의 낮은 광전 변환 효율로 인해, 서로 다른 밴드 갭을 가지는 흡수층을 포함하는 단일접합 태양전지를 연결하여 하나의 태양전지를 구성하는 텐덤 태양전지에 대한 개발이 활발히 진행되고 있다.However, due to the low photoelectric conversion efficiency of crystalline silicon solar cells, development of tandem solar cells constituting one solar cell by connecting single junction solar cells including absorption layers having different band gaps has been actively conducted.

도 1은 텐덤 태양전지 가운데, 일반적인 형태인 2-단자 텐덤 태양전지의 단면을 개략적으로 나타낸 것이다.FIG. 1 schematically shows a cross section of a two-terminal tandem solar cell, which is a general form of a tandem solar cell.

도 1을 참조하면, 태양전지는 상대적으로 큰 밴드갭을 갖는 흡수층을 포함하는 단일접합 태양전지와 상대적으로 밴드갭이 작은 흡수층을 포함하는 단일접합 태양전지가 접합층을 매개로 하여 터널 접합된다.Referring to FIG. 1, a solar cell includes tunnel junctions between a single junction solar cell including an absorption layer having a relatively large band gap, and a single junction solar cell including an absorption layer having a relatively small band gap through a junction layer.

이 중, 상대적으로 큰 밴드갭을 가지는 흡수층을 포함하는 단일접합 태양전지를 페로브스카이트(perovskite) 태양전지로 사용하는 페로브스카이트/결정질 실리콘 텐덤 태양전지는 30% 이상의 높은 광전 효율을 달성할 수 있어 많은 주목을 받고 있다.Among them, perovskite / crystalline silicon tandem solar cells using a single junction solar cell including a absorption layer having a relatively large band gap as a perovskite solar cell achieve high photoelectric efficiency of 30% or more. I can do it and am attracting much attention.

이와 같은 텐덤 태양전지는 통상적으로 입사광의 반사율을 줄이기 위해 결정질 실리콘 기판의 표면에 텍스쳐 구조가 형성된다. 그런데 이와 같은 텍스쳐 구조가 텐덤 태양전지의 하부에 형성되는 경우, 페로브스카이트 태양전지가 균일하게 증착되지 못하는 문제가 있다.In such a tandem solar cell, a texture structure is typically formed on the surface of a crystalline silicon substrate to reduce reflectance of incident light. However, when such a texture structure is formed under the tandem solar cell, there is a problem that the perovskite solar cell is not uniformly deposited.

왜냐하면 텍스쳐 구조는 통상 수~수십 ㎛ 정도의 크기를 가지는 반면 단위막은 수십~수백 ㎚ 정도의 두께를 가지므로 각각의 단위막은 그 아래의 기판 내지는 단위막 형상을 그대로 가지면서 성장하는 등각(conformal)성장을 하게 된다. 이 때, 만일 기판 내지는 아래의 막이 텍스쳐를 가지면 텍스쳐의 피크 부분에서는 깁스-톰슨 효과(Gibbs-Thomson effect)에 의해 단위막의 균일한 형성이 매우 어렵게 되기 때문이다.Because the texture structure usually has a size of several tens to several tens of micrometers, while the unit film has a thickness of several tens to hundreds of nm, each unit film has conformal growth that grows with the shape of the substrate or unit film below it. Will be In this case, if the substrate or the underlying film has a texture, uniform formation of the unit layer becomes very difficult due to the Gibbs-Thomson effect at the peak portion of the texture.

따라서 종래에는 텍스쳐가 형성된 기판 위에 페로브스카이트 태양전지의 균일한 증착을 위해 기판의 크기가 작은 기판을 사용할 수 밖에 없었다. 그러나 이 경우 균일한 증착은 가능할 수 있으나 생산성이 현저하게 떨어지는 문제가 있었다.Therefore, in the related art, a substrate having a small size may be used for uniform deposition of a perovskite solar cell on a textured substrate. In this case, however, uniform deposition may be possible, but there is a problem in that productivity is remarkably decreased.

한편, 상업적인 태양전지는 다수의 태양전지 셀을 복수 개로 전기적으로 직렬 또는 병렬로써 연결하여 패키징 공정을 거쳐서 태양전지 모듈로써 사용한다.On the other hand, commercial solar cells are used as a solar cell module through a packaging process by connecting a plurality of solar cell cells electrically in series or in parallel.

왜냐하면 각각의 단일 태양 전지 셀은 각 셀에서 발생되는 기전력이 상업적으로 사용하기에는 충분하지 못하기 때문이다. Because each single solar cell does not have sufficient electromotive force from each cell for commercial use.

종래의 결정질 실리콘 태양전지(crystalline silicon; c-Si) 태양전지의 경우, 라미네이션 단계 전의 상기 태빙단계에서 솔더링를 통해 버스바와 리본을 전기적으로 접합시켜 왔다.Conventional crystalline silicon (c-Si) solar cells have been electrically bonded to the busbar and ribbon through soldering in the tabbing step prior to the lamination step.

그런데 최근에는 종래의 결정질 실리콘 태양전지의 낮은 효율을 개선하고자 앞에서 살펴본 바와 같이 페로브스카이트 태양전지 또는 상기 페로브스카이트 태양전지를 포함한 텐덤 태양전지 등이 활발하게 개발되어 상용화되고 있다.In recent years, as described above, the perovskite solar cell or the tandem solar cell including the perovskite solar cell has been actively developed and commercialized to improve the low efficiency of the conventional crystalline silicon solar cell.

이러한 페로브스카이트 태양전지 또는 텐덤 태양전지에서는 페로브스카이트 흡수층을 포함하는데, 상기 페로브스카이트 흡수층은 열 및 수분에 매우 취약하다는 단점이 있다. The perovskite solar cell or tandem solar cell includes a perovskite absorbing layer, which has a disadvantage in that the perovskite absorbing layer is very vulnerable to heat and moisture.

따라서 페로브스카이트 흡수층을 포함한 태양전지는 페로브스카이트 흡수층의 열에 의한 분해를 방지하기 위해, 태양전지 셀 공정뿐만 아니라 후속 모듈 공정에서도 고온 공정을 반드시 피해야 한다. Therefore, in order to prevent thermal decomposition of the perovskite absorbing layer, the solar cell including the perovskite absorbing layer must avoid the high temperature process not only in the solar cell process but also in the subsequent module process.

특히 종래의 결정질 실리콘 태양전지 모듈 제조방법에서 포함되는 태빙 단계과 같은 interconnection 공정에서는 각각의 태양전지 셀 들의 버스바 전극들을 서로 솔더링 등의 방법을 통해 연결한다. In particular, in an interconnection process such as a tabbing step included in a conventional crystalline silicon solar cell module manufacturing method, busbar electrodes of respective solar cells are connected to each other by soldering or the like.

그런데 페로브스카이트 흡수층을 포함하는 단일 태양전지 또는 텐덤 태양전지의 모듈 제조방법에서 솔더링 방법을 사용하게 되면 페로브스카이트 흡수층의 열에 의한 분해 내지는 퇴화가 발생할 가능성이 높아지게 되는 문제가 있다.However, when the soldering method is used in a method of manufacturing a single solar cell or a tandem solar cell including a perovskite absorbing layer, there is a problem in that decomposition or degradation due to heat of the perovskite absorbing layer is increased.

따라서 페로브스카이트 태양전지 또는 이를 포함하는 텐덤 태양전지를 이용하여 태양전지 모듈을 제조함에 있어, 균일성이 우수한 단위막을 얻을 수 있고 생산성이 높으며 고온 공정에 의해 페로브스카이트 흡수층의 파괴를 막을 수 있는 태양전지 모듈 및 이의 제조방법의 개발이 필요하다.Therefore, in manufacturing a solar cell module using a perovskite solar cell or a tandem solar cell including the same, it is possible to obtain a unit film having excellent uniformity, high productivity, and prevent breakage of the perovskite absorbing layer by a high temperature process. There is a need for development of a solar cell module and a method of manufacturing the same.

본 발명은 복수의 태양 전지로 구성되는 태양 전지 모듈에 있어서, 균일성이 우수한 단위막으로 제조된 태양전지 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a solar cell module made of a unit film having excellent uniformity in a solar cell module composed of a plurality of solar cells.

이에 더하여 본 발명은 복수의 태양 전지로 구성되는 태양 전지 모듈에 있어서, 고온 공정에 의한 페로브스카이트 흡수층의 파괴 내지는 열화를 피함으로써 효율의 저하가 발생하지 않은 태양전지 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a solar cell module composed of a plurality of solar cells, in which a decrease in efficiency does not occur by avoiding destruction or degradation of the perovskite absorbing layer by a high temperature process. do.

또한 본 발명은 상기와 같은 태양전지 모듈을 제공하기 위해, 먼저 태양전지 셀의 제조 방법에 있어서 균일한 단위막을 제조할 수 있을 뿐만 아니라 생산성이 크게 향상된 태양전지 모듈의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention, in order to provide a solar cell module as described above, in order to provide a manufacturing method of a solar cell module that can not only produce a uniform unit membrane in the manufacturing method of the solar cell, but also greatly improved the productivity. do.

이에 더하여 본 발명에서는 페로브스카이트 흡수층의 파괴 내지는 열화를 방지하면서도 태양전지 모듈을 구성하는 태양전지 셀 간의 전기적 연결을 확보할 수 있는 태양전지 모듈의 제조 방법을 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide a method of manufacturing a solar cell module that can ensure the electrical connection between the solar cells constituting the solar cell module while preventing the destruction or degradation of the perovskite absorbing layer.

고온의 모듈 공정을 거치지 않아 페로브스카이트 흡수층의 손상이 없고, 상부 태양전지를 구성하는 단위막들의 균일성과 생산성이 우수한 본 발명의 텐덤 태양전지 모듈에 따르면, 페로브스카이트 흡수층을 포함하는 상부 태양전지와 상기 상부 태양전지 하부에 위치하는 하부 태양전지를 포함하는 복수의 텐덤 태양전지; 상기 상부 태양전지 및 하부 태양전지에 위치하는 버스바 전극; 상기 복수의 텐덤 태양전지 각각의 버스바 전극을 상호 연결하는 전기 전도성 접착제;를 포함하는 텐덤 태양전지 모듈이 제공될 수 있다.According to the tandem solar cell module of the present invention having no damage to the perovskite absorbing layer without undergoing a high temperature module process and excellent in the uniformity and productivity of the unit films constituting the upper solar cell, the upper part including the perovskite absorbing layer A plurality of tandem solar cells including a solar cell and a lower solar cell positioned below the upper solar cell; A bus bar electrode positioned on the upper solar cell and the lower solar cell; A tandem solar cell module may be provided, including; an electrically conductive adhesive interconnecting busbar electrodes of each of the plurality of tandem solar cells.

바람직하게는, 상기 전기 전도성 접착제와 버스바 전극 사이에 위치하는 배선재;를 포함하는 텐덤 태양전지 모듈이 제공될 수 있다.Preferably, a tandem solar cell module including a wiring member positioned between the electrically conductive adhesive and the busbar electrode may be provided.

또는, 상기 버스바 전극들은 직접 상호 접촉하는 것;을 특징으로 하는 텐덤 태양전지 모듈이 제공될 수 있다.Alternatively, the busbar electrodes may be in direct contact with each other; a tandem solar cell module may be provided.

바람직하게는, 상기 하부전지는 결정질 실리콘 태양전지인 것;을 특징으로 하는 텐덤 태양전지 모듈이 제공될 수 있다.Preferably, the lower cell is a crystalline silicon solar cell; a tandem solar cell module may be provided.

이때, 결정질 실리콘 태양전지는 헤테로 정션 태양전지인 것;을 특징으로 하는 텐덤 태양전지 모듈이 제공될 수 있다.In this case, the crystalline silicon solar cell may be a heterojunction solar cell; a tandem solar cell module may be provided.

바람직하게는, 상기 전기 전도성 접착제는 에폭시계, 폴리우레탄계, 실리콘계, 폴리이미드계, 페놀계, 폴리에스테르계 중 적어도 하나 이상의 점착성 고분자와; 마이크로(micro), 메조(meso) 또는 나노(nano) 크기의 분산된 금속 입자;를 포함하는 텐덤 태양전지 모듈이 제공될 수 있다.Preferably, the electrically conductive adhesive includes at least one adhesive polymer of epoxy, polyurethane, silicone, polyimide, phenol and polyester; A tandem solar cell module including micro, meso or nano-sized dispersed metal particles may be provided.

한편, 상기 버스바 전극과 배선재 사이에 위치하는 공융혼합물; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈이 제공될 수 있다.On the other hand, eutectic mixture located between the bus bar electrode and the wiring material; It can be provided a solar cell module comprising a.

또한 페로브스카이트 흡수층을 포함하는 상부 태양전지를 구성하는 단위막들의 균일성과 생산성을 확보할 수 있는 본 발명의 일 실시예에 따른 텐덤 태양전지 모듈의 제조 방법에 따르면, 기판 상에 하부 태양전지를 구성하는 하부 태양전지 단위막들을 위치시키는 단계; 상기 하부 태양전지 상에 중간층을 위치시키는 단계; 상기 중간층 상에 페로브스카이트 흡수층을 포함하는 상부 태양전지를 구성하는 상부 태양전지 단위막들을 위치시키는 단계;를 포함하며, 상기 상부 태양전지를 구성하는 단위막들을 위치시키는 단계 가운데 임의의 단계에서 임의의 미니 셀 크기로 기판을 분할하는 스크라이브 단계;를 추가로 포함하는 텐덤 태양전지 모듈의 제조 방법이 제공될 수 있다.In addition, according to the manufacturing method of the tandem solar cell module according to an embodiment of the present invention to ensure the uniformity and productivity of the unit layers constituting the upper solar cell including a perovskite absorbing layer, the lower solar cell on the substrate Positioning lower solar cell unit membranes constituting the lower portion; Positioning an intermediate layer on the lower solar cell; Positioning the upper solar cell unit films constituting the upper solar cell including a perovskite absorbing layer on the intermediate layer; and in any of the steps of locating the unit films constituting the upper solar cell. A scribing step of dividing the substrate into any mini cell size may be provided.

바람직하게는, 상기 스크라이브 단계는 상기 상부 태양전지의 단위막들 가운데 전자 전달층, 페로브스카이트 흡수층, 정공 전달층을 형성하는 단계들 가운데 임의의 단계들 사이에 위치하는 것;을 특징으로 하는 텐덤 태양전지 모듈의 제조 방법이 제공될 수 있다.Preferably, the scribing step is located between any of the steps of forming an electron transporting layer, a perovskite absorbing layer, and a hole transporting layer among the unit films of the upper solar cell. A method of manufacturing a tandem solar cell module may be provided.

또한 페로브스카이트 흡수층을 포함하는 상부 태양전지를 구성하는 단위막들의 균일성과 생산성을 확보할 수 있는 본 발명의 다른 실시예에 따른 텐덤 태양전지 모듈의 제조 방법에 따르면, 기판 상에 하부 태양전지를 구성하는 하부 태양전지 단위막들을 위치시키는 단계; 상기 하부 태양전지 상에 중간층을 위치시키는 단계; 상기 중간층 상에 페로브스카이트 흡수층을 포함하는 상부 태양전지를 구성하는 상부 태양전지 단위막들을 위치시키는 단계; 상기 상부 태양전지를 위치시킨 후 임의의 미니 셀 크기로 기판을 분할하는 스크라이브 단계를 포함하며, 상기 상부 태양전지를 구성하는 단위막들을 위치시키는 단계 가운데 임의의 단계에서 상기 기판 상의 미니 셀 사이에 마스크를 형성하는 마스킹 단계;를 추가로 포함하는 텐덤 태양전지 모듈의 제조 방법이 제공될 수 있다.In addition, according to the manufacturing method of the tandem solar cell module according to another embodiment of the present invention to ensure the uniformity and productivity of the unit films constituting the upper solar cell including a perovskite absorbing layer, the lower solar cell on the substrate Positioning lower solar cell unit membranes constituting the lower portion; Positioning an intermediate layer on the lower solar cell; Placing upper solar cell unit layers constituting an upper solar cell including a perovskite absorbing layer on the intermediate layer; And scribing the substrate into an arbitrary mini cell size after positioning the upper solar cell, wherein the mask is disposed between the mini cells on the substrate in any of the steps of locating the unit layers constituting the upper solar cell. Masking step of forming a; may be provided a method of manufacturing a tandem solar cell module further comprising.

바람직하게는, 상기 마스킹 단계는 상기 상부 태양전지의 단위막들 가운데 전자 전달층, 페로브스카이트 흡수층, 정공 전달층을 형성하는 단계들 가운데 임의의 단계들 사이에 위치하는 것;을 특징으로 하는 텐덤 태양전지 모듈의 제조 방법이 제공될 수 있다.Preferably, the masking step is located between any of the steps of forming an electron transport layer, a perovskite absorbing layer, a hole transport layer among the unit films of the upper solar cell; A method of manufacturing a tandem solar cell module may be provided.

본 발명에 따르면, 태양전지 모듈에 있어서 페로브스카이트 흡수층의 열화 및 파괴를 방지하여 페로브스카이트 태양전지를 포함하는 텐덤 태양전지 모듈의 광전 변환 효율의 저하를 막을 수 있다.According to the present invention, deterioration and destruction of the perovskite absorbing layer in the solar cell module can be prevented to reduce the photoelectric conversion efficiency of the tandem solar cell module including the perovskite solar cell.

이에 더하여 단위막의 균일성을 확보함으로써 텐덤 태양전지 모듈의 효율을 높일 수 있다.In addition, it is possible to increase the efficiency of the tandem solar cell module by ensuring uniformity of the unit film.

더 나아가 본 발명에서는 태양전지의 모듈화에 있어 각각의 단위 태양전지 셀들의 얼라인먼트 및 전기적 연결을 확보함으로써 모듈의 수율을 확보할 수 있으며, 더 나아가 태양전지 셀에서 생성된 전하 캐리어를 효율적으로 모을 수 있고 유효 단면적의 감소를 방지하여 광전 변환 효율의 저하를 피할 수 있다.Furthermore, in the present invention, it is possible to secure the yield of the module by securing the alignment and electrical connection of each unit solar cell in the modularization of the solar cell, furthermore, it is possible to efficiently collect the charge carriers generated in the solar cell The reduction of the effective cross-sectional area can be prevented and the fall of photoelectric conversion efficiency can be avoided.

한편 본 발명의 텐덤 태양전지 모듈의 제조 방법에서는 균일한 단위막을 제조할 수 있을 뿐만 아니라 더 나아가 종래의 단위 셀 공정 대비 생산성도 크게 향상된 효과를 얻을 수 있다.On the other hand, in the method for manufacturing the tandem solar cell module of the present invention, not only a uniform unit membrane may be manufactured, but also the productivity may be greatly improved compared to a conventional unit cell process.

도 1은 일반적인 텐덤 태양전지를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 페로브스카이트 흡수층을 포함하는 텐덤 태양전지 모듈에 있어, 상기 모듈을 구성하는 태양전지 셀을 형성하는 하나의 실시예를 도시한 것이다.
도3은 본 발명의 페로브스카이트 흡수층을 포함하는 텐덤 태양전지 모듈에 있어, 상기 모듈을 구성하는 태양전지 셀을 형성하는 다른 하나의 실시예를 도시한 것이다.
도 4는 텐덤 태양전지 모듈의 모 기판 내에서, 모듈 형성을 위한 미니 셀들의 경계 부위에 마스크를 형성한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 태양전지 모듈에 적용되는 태양전지 모듈 단면의 하나의 실시예를 도시한 것이다.
도 6은, 도 5에 도시한 태양 전지 모듈(100)에 포함되며, 배선재(예: 리본)에 의하여 연결되는 제1 태양 전지과 제2 태양전지를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 7은 배선재(예: 리본)와 태양전지 셀과의 접합관계를 도시한 단면도이다.
도 8은 복수 개의 태양전지 셀들 중에서 서로 이웃한 두 개의 태양 전지 셀들이 배선재 없이 직접 연결되는 예를 도시한 단면도이다.
1 is a schematic view showing a general tandem solar cell.
2 illustrates an embodiment of forming a solar cell constituting the tandem solar cell module including the perovskite absorbing layer of the present invention.
Figure 3 illustrates another embodiment of forming a solar cell constituting the tandem solar cell module including the perovskite absorbing layer of the present invention.
4 is a cross-sectional view of a mask formed on a boundary portion of mini cells for forming a module in a mother substrate of a tandem solar cell module.
Figure 5 shows one embodiment of a cross section of the solar cell module applied to the solar cell module of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view schematically illustrating a first solar cell and a second solar cell included in the solar cell module 100 shown in FIG. 5 and connected by a wiring member (for example, a ribbon).
7 is a cross-sectional view illustrating a bonding relationship between a wiring member (for example, a ribbon) and a solar cell.
8 is a cross-sectional view illustrating an example in which two solar cells adjacent to each other among a plurality of solar cells are directly connected without a wiring member.

이하, 본원에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탠덤 태양전지와 이를 제조하는 방법을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a tandem solar cell and a method of manufacturing the same according to a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings will be described in detail.

본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.The present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various different forms, only this embodiment to make the disclosure of the present invention complete and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention It is provided to inform you.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and like reference numerals designate like elements throughout the specification. In addition, some embodiments of the invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. In adding reference numerals to components of each drawing, the same components may have the same reference numerals as much as possible even though they are shown in different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description may be omitted.

본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) can be used. These terms are only to distinguish the components from other components, and the terms are not limited in nature, order, order or number of the components. If a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, that component may be directly connected to or connected to that other component, but between components It is to be understood that the elements may be "interposed" or each component may be "connected", "coupled" or "connected" through other components.

또한, 본 발명을 구현함에 있어서 설명의 편의를 위하여 구성요소를 세분화하여 설명할 수 있으나, 이들 구성요소가 하나의 장치 또는 모듈 내에 구현될 수도 있고, 혹은 하나의 구성요소가 다수의 장치 또는 모듈들에 나뉘어져서 구현될 수도 있다.In addition, in the implementation of the present invention may be described by subdividing the components for convenience of description, these components may be implemented in one device or module, or one component is a plurality of devices or modules It can also be implemented separately.

<< 제 1First 실시예Example >>

도 2는 본 발명의 페로브스카이트 흡수층을 포함하는 텐덤 태양전지 모듈을 구성하는 태양전지 셀을 형성하는 하나의 제1 실시예를 도시한 것이다.Figure 2 shows one first embodiment of forming a solar cell constituting a tandem solar cell module comprising a perovskite absorber layer of the present invention.

먼저 본 발명에서의 텐덤 태양전지는, 하부의 태양전지와 상부의 태양전지를 포함한다. 이 때, 하부의 태양전지는 상부의 태양전지보다 밴드 갭이 작은 것을 특징으로 한다. 상기 도 2에서의 텐덤 태양전지에서는 하부의 태양전지로 결정실 실리콘 태양전지를 예시하였으나, 본 발명의 하부의 태양전지는 상부 태양전지보다 밴드갭이 작으면 족하며 반드시 결정질 실리콘 태양전지에 한정되는 것은 아니다.First, the tandem solar cell in the present invention includes a solar cell at the bottom and a solar cell at the top. At this time, the lower solar cell is characterized in that the band gap is smaller than the upper solar cell. In the tandem solar cell of FIG. 2, the crystalline silicon silicon cell is exemplified as the lower solar cell, but the lower solar cell of the present invention has a smaller band gap than the upper solar cell and is necessarily limited to the crystalline silicon solar cell. It is not.

도 2에서 도시된 바와 같이, 결정질 실리콘 기판을 출발물질로 하여, 먼저 기판을 텍스쳐링한다.As shown in FIG. 2, the substrate is first textured by using the crystalline silicon substrate as a starting material.

보다 구체적으로, 본 발명에서의 탠덤 태양전지에서의 결정질 실리콘 태양전지 역시 실리콘 기판의 제1면 및/또는 제2면은 반사를 방지할 수 있도록 텍스쳐링(texturing)에 의한 요철을 가질 수 있다. 일 예로, 요철은 특정한 결정면들로 구성될 수 있다. 예를 들어, {111}면인 4개의 외면에 의하여 형성되는 대략적인 피라미드 형상을 가질 수 있다. 왜냐하면 실리콘은 결정구조가 다이아몬드 큐빅(diamond cubic)으로 면심 입방 격자(fcc)를 가지는데, 격자구조가 면심 입방 구조의 경우 {111}면이 조밀면으로 가장 안정하기 때문이다.More specifically, the crystalline silicon solar cell in the tandem solar cell of the present invention may also have unevenness by texturing to prevent reflection of the first and / or second surface of the silicon substrate. For example, the unevenness may be composed of specific crystal planes. For example, it may have an approximate pyramid shape formed by four outer surfaces which are {111} planes. Because silicon has a face-centered cubic lattice (fcc) in the crystal cubic (diamond cubic), because the {111} plane of the lattice structure is the most stable in the dense plane.

이와 같이 기판의 표면에 텍스쳐링에 의한 요철이 형성되면 반도체 기판으로 입사하는 광의 반사를 방지할 수 있어 광 손실을 효과적으로 감소할 수 있다. As such, when the unevenness is formed on the surface of the substrate, reflection of light incident on the semiconductor substrate may be prevented, thereby effectively reducing light loss.

다음으로, 결정질 실리콘 기판은 베이스 도펀트인 제1 또는 제2 도전형 도펀트가 낮은 도핑 농도로 도핑되어 제1 또는 제2 도전형을 가지는 결정질 반도체로 구성될 수 있다. 일 예로, 기판은 단결정 또는 다결정 반도체(일예로, 단결정 또는 다결정 실리콘)로 구성될 수 있다. Next, the crystalline silicon substrate may be formed of a crystalline semiconductor having a first or second conductivity type by doping the first or second conductivity type dopant, which is a base dopant, at a low doping concentration. For example, the substrate may be composed of a single crystal or polycrystalline semiconductor (eg, single crystal or polycrystalline silicon).

이 때 본 발명에서 하부 태양전지로 예시한 결정질 실리콘 태양전지(110)의 경우, 이종접합(hetero-junction) 실리콘 태양전지 또는 동종접합(homo-junction) 실리콘 태양전지로 구현될 수 있다.In this case, the crystalline silicon solar cell 110 illustrated as a lower solar cell in the present invention may be implemented as a heterojunction silicon solar cell or a homo-junction silicon solar cell.

일례로 도 2에서와 같이, 본 발명에서의 실리콘 태양전지는 동종접합(homo-juction) 결정질 실리콘 태양전지로 구현될 수도 있다. 예를 들어 전면 에미터층 및 후면 전계층을 가지는 동종접합 결정질 실리콘 태양전지의 경우, 에미터층으로는 결정질 실리콘 기판과 상이한 도전형을 갖는 불순물 도핑층이 사용되고, 후면전계층(back surface field)으로는 결정질 실리콘 기판과 동일한 도전형을 갖는 불순물 도핑층이 사용됨으로써 동종접합 결정질 실리콘 태양전지를 구현할 수도 있다.As an example, as shown in FIG. 2, the silicon solar cell of the present invention may be implemented as a homo-juction crystalline silicon solar cell. For example, in the case of a homojunction crystalline silicon solar cell having a front emitter layer and a back electric field layer, an impurity doping layer having a different conductivity type from that of the crystalline silicon substrate is used as the emitter layer, and a back surface field is used as the back surface field. By using an impurity doping layer having the same conductivity type as the crystalline silicon substrate, a homojunction crystalline silicon solar cell may be implemented.

한편 도 2에서는 후면전계층을 먼저 형성한 후 전면 에미터층을 형성하는 것으로 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서는 이와는 달리 전면 에미터층을 먼저 형성한 후 후면전계층을 형성할 수도 있다.Meanwhile, in FIG. 2, the rear field layer is first formed, and then the front emitter layer is formed, but is not necessarily limited thereto. Alternatively, the front emitter layer may be formed first, followed by the back field layer.

이와는 달리, 본 발명에서의 실리콘 태양전지는 이종접합(hetero-junction) 결정질 실리콘 태양전지로 구현될 수도 있다.Alternatively, the silicon solar cell of the present invention may be implemented as a heterojunction crystalline silicon solar cell.

보다 구체적으로 이종접합 실리콘 태양전지인 경우, 결정질 실리콘 태양전지는, 제1면 및/또는 제2면에 텍스쳐 구조를 가지는 결정질 실리콘 기판, 상기 결정질 실리콘 기판의 제1면 및 제2면에 각각 위치하는 제1 패시베이션층 및 제2 패시베이션층; 상기 제1 패시베이션층 상에 위치하는 제1 도전형 영역; 및 상기 제2 패시베이션층 상에 위치하는 제2 도전형 영역을 포함한다. 이 때, 제1 도전형 영역은 후면전계층 또는 에미터층이 될 수 있고, 제2 도전형 영역은 제1 도전형 영역과 반대의 도전형을 가지므로 에미터층 또는 후면전계층이 될 수 있다.More specifically, in the case of a heterojunction silicon solar cell, the crystalline silicon solar cell is positioned on the first and / or second surfaces of the crystalline silicon substrate and the first and second surfaces of the crystalline silicon substrate, respectively. A first passivation layer and a second passivation layer; A first conductivity type region located on the first passivation layer; And a second conductivity type region located on the second passivation layer. In this case, the first conductivity type region may be a backside layer or an emitter layer, and the second conductivity type region may be an emitter layer or a backside layer because the second conductivity type has a conductivity type opposite to that of the first conductivity type region.

다음으로 에미터층 위에는 중간층(또는 터널 접합층)이 위치하고(일 예로, 접촉), 후면전계층 위에는 이에 전기적으로 연결되는 하부전극이 위치(일 예로, 접촉)한다. Next, an intermediate layer (or a tunnel junction layer) is positioned on the emitter layer (eg, a contact), and a lower electrode electrically connected thereto is positioned on the back field layer (eg, a contact).

다만 본 발명에서는 에미터층이 중간층과 위치하는 것으로 기재 및 도시(도 2)하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 앞에서 살펴본 바와 같이, 후면전계층(back surface field, BSF)이 중간층과 위치할 수도 있다.However, in the present invention, the emitter layer is described and illustrated as being positioned with the intermediate layer (FIG. 2), but is not necessarily limited thereto. As described above, the back surface field (BSF) may be located with the intermediate layer.

먼저, 하부전극은 후면전계층과 하부전극의 금속전극층 사이에 위치하는 하부전극 투명 전극층을 더 포함할 수 있다.First, the lower electrode may further include a lower electrode transparent electrode layer positioned between the rear field layer and the metal electrode layer of the lower electrode.

여기서, 하부전극 투명 전극층은 후면전계층 위에서 전체적으로 형성(일 예로, 접촉)될 수 있다. 전체적으로 형성된다고 함은, 빈 공간 또는 빈 영역 없이 후면전계층의 전체를 덮는 것뿐만 아니라, 불가 피하게 일부 부분이 형성되지 않는 경우를 포함할 수 있다.Here, the lower electrode transparent electrode layer may be entirely formed (for example, contacted) on the rear field layer. Forming as a whole may include not only covering the entire backside layer without any empty space or area, but inevitably when a part is not formed.

이와 같이 하부전극 투명 전극층이 후면전계층 위에 전체적으로 형성되면, 캐리어가 하부전극 투명 전계층을 통하여 쉽게 하부전극의 금속전극층까지 도달 할 수 있어, 수평 방향에서의 저항을 줄일 수 있다. As such, when the lower electrode transparent electrode layer is entirely formed on the rear field layer, the carrier can easily reach the metal electrode layer of the lower electrode through the lower electrode transparent field layer, thereby reducing the resistance in the horizontal direction.

특히 만일 후면전계층이 비정질 실리콘 등으로 구성되는 경우 후면전계층의 결정성이 상대적으로 낮아 캐리어의 이동도(mobility)가 낮을 수 있으므로, 하부전극 투명 전극층을 구비하여 캐리어가 수평 방향으로 이동할 때의 저항을 저하시키는 것이다.In particular, if the rear field layer is made of amorphous silicon, the crystallinity of the rear field layer may be relatively low, and thus the mobility of the carrier may be low. Thus, when the carrier is moved in the horizontal direction with the lower electrode transparent electrode layer, It is to lower the resistance.

다음으로 하부전극 투명 전극층 위에 하부전극 금속 전극 위치한다. 상기 하부전극 금속 전극층은 하부 태양전지 제조 후에 형성될 수도 있고, 또는 상부 태양전지 제조 후에 상부전극 금속 전극층과 함께 형성될 수도 있다(도 2 참조).Next, the lower electrode metal electrode is positioned on the lower electrode transparent electrode layer. The lower electrode metal electrode layer may be formed after manufacturing the lower solar cell, or may be formed together with the upper electrode metal electrode layer after manufacturing the upper solar cell (see FIG. 2).

이때 하부전극 금속 전극층은 금속과 가교 수지를 포함 할 수 있다. 하부전극 금속 전극층은 금속을 포함하여 캐리어 수집 효율, 저항 저감 등의 특성을 향상할 수 있다. 이와 같이 하부전극 금속 전극층은 금속을 포함하여 광의 입사를 방해할 수 있으므로 쉐이딩 손실(shading loss)를 최소화할 수 있도록 일정한 패턴을 가질 수 있다. 이에 의하여 하부전극 금속 전극층이 형성되지 않은 부분으로 광이 입사할 수 있도록 한다.In this case, the lower electrode metal electrode layer may include a metal and a crosslinked resin. The lower electrode metal electrode layer may include a metal to improve characteristics such as carrier collection efficiency and resistance reduction. As such, the lower electrode metal electrode layer may have a predetermined pattern to minimize shading loss since the lower electrode metal electrode layer may interfere with the incident light. This allows light to enter the portion where the lower electrode metal electrode layer is not formed.

다음으로, 상기 에미터층 위에는 중간층이 위치한다.Next, an intermediate layer is located on the emitter layer.

본 발명의 텐덤 태양전지에서의 중간층은 상부의 태양 전지를 투과하는 장파장의 광을 투과 손실 없이 하부의 태양 전지로 입사될 수 있도록 투명 전도성 산화물, 탄소질 전도성 소재, 또는 금속성 소재를 사용하였다.The intermediate layer of the tandem solar cell of the present invention used a transparent conductive oxide, a carbonaceous conductive material, or a metallic material so that the long-wavelength light that penetrates the upper solar cell can be incident on the lower solar cell without transmitting loss.

구체적으로 투명 전도성 산화물로는 ITO (Indium Tin Oxide), IWO(Indium Tungsten Oxide), ZITO (Zinc Indium Tin Oxide), ZIO (Zinc Indium Oxide), ZTO (Zinc Tin Oxide), GITO (Gallium Indium Tin Oxide), GIO (Gallium Indium Oxide), GZO (Gallium Zinc Oxide), AZO(Aluminum doped Zinc Oxide), FTO (Fluorine Tin Oxide) 또는 ZnO 등이 사용되었다.Specifically, as the transparent conductive oxide, ITO (Indium Tin Oxide), IWO (Indium Tungsten Oxide), ZITO (Zinc Indium Tin Oxide), ZIO (Zinc Indium Oxide), ZTO (Zinc Tin Oxide), GITO (Gallium Indium Tin Oxide) , GIO (Gallium Indium Oxide), GZO (Gallium Zinc Oxide), AZO (Aluminum doped Zinc Oxide), FTO (Fluorine Tin Oxide) or ZnO.

본 발명의 중간층 위에는 상부 태양전지가 위치한다. The upper solar cell is located on the intermediate layer of the present invention.

본 발명에서의 상부 태양전지가 페로브스카이트 태양전지인 경우, 하부 태양전지 위에 위치하는 제2 도전형 전하 수송층(또는 전달층); 상기 제2 도전형 전하 수송층 위에 위치하는 페로브스카이트 흡수층; 상기 페로브스카이트 흡수층(132) 위에 위치하는 제1 도전형 전하 수송층; 및 상기 제1 도전형 전하 수송층 위에 위치하는 상부전극층;을 포함한다.When the upper solar cell in the present invention is a perovskite solar cell, the second conductivity type charge transport layer (or transfer layer) positioned on the lower solar cell; A perovskite absorber layer on the second conductivity type charge transport layer; A first conductivity type charge transport layer on the perovskite absorber layer 132; And an upper electrode layer positioned on the first conductivity type charge transport layer.

비한정적인 예로써, 결정질 실리콘 기판이 n형 단결정 실리콘 기판인 경우, 제1 도전형 영역은 기판과 다른 p 타입의 고농도 비정질 실리콘(p+-a-Si:H) 층의 에미터층으로 작용하고 제2 도전형 영역은 n 타입의 고농도 비정질 실리콘(n+-a-Si:H) 층의 후면전계(back surface field, 이하 BSF라 함) 층이 될 수 있다. By way of non-limiting example, where the crystalline silicon substrate is an n-type single crystal silicon substrate, the first conductivity type region acts as an emitter layer of a high concentration of amorphous silicon (p + -a-Si: H) layer of p type different from the substrate. The second conductivity type region may be a back surface field (hereinafter referred to as BSF) layer of n type of highly concentrated amorphous silicon (n + -a-Si: H) layer.

그리고 이 때 제1 태양전지에서의 제2 도전형 전하 수송층은 상기 제2 도전형 영역과 동일한 n형의 전자 수송층이고, 상기 페로브스카이트 흡수층(132) 위에 위치하는 제1 도전형 전하 수송층은 제1 도전형 영역(114)와 동일한 p형의 정공 수송층(133)이 된다. 이러한 배치의 제2 태양전지는 페로브스카이트 태양전지가 되고, 그 중에서도 보통(normal)의 적층 구조를 가지는 페로브스카이트 태양전지에 해당한다.In this case, the second conductivity type charge transport layer in the first solar cell is the same n-type electron transport layer as the second conductivity type region, and the first conductivity type charge transport layer positioned on the perovskite absorption layer 132 is The same p-type hole transport layer 133 as the first conductivity type region 114 is formed. The second solar cell in this arrangement becomes a perovskite solar cell, and among them, it corresponds to a perovskite solar cell having a normal laminated structure.

본 발명에서의 제1 태양전지는, 그 이전의 제2 태양전지와 달리, 제1 태양전지의 상기 제1 내지 제2 도전형 전하 수송층(또는 전달층)을 형성하는 단위 공정들 중 어느 하나의 공정 이전에 기판을 분할한 후 제조된다.The first solar cell in the present invention, unlike the previous second solar cell, of any one of the unit processes for forming the first to second conductivity type charge transport layer (or transfer layer) of the first solar cell It is prepared after dividing the substrate before the process.

본 발명에서의 기판의 분할은 본 발명에서의 텐덤 태양전지에서 사용되는 기판이 결정질 실리콘 기판이므로, 반도체 분야에서 널리 사용되는 스크라이브(scribe) 공정이 채택될 수 있다.In the present invention, since the substrate used in the tandem solar cell of the present invention is a crystalline silicon substrate, a scribe process widely used in the semiconductor field may be adopted.

일반적으로 스크라이브 공정은 웨이퍼를 다수의 칩으로 잘라내기 위해 다이아몬트 커터, 레이저 등으로 웨이퍼의 표면에 홈을 만드는 공정을 말한다.In general, the scribe process refers to a process of making grooves on the surface of a wafer by using a diamond cutter, a laser, or the like to cut the wafer into a plurality of chips.

따라서 본 발명에서는 태양전지의 광전 변환 효율을 높이기 위한 하나의 방법으로 규격화된 태양전지, 예를 들어 정사각형과 유사한(pseudo square type) 반도체 기판을 사용한 태양전지 하나를 상기의 스크라이브 공정을 통해 여러 개로 분할하여 작은 태양전지 셀(이하 미니 셀이라고 한다)로 만든다. 이 후, 상기 작은 태양전지 셀들을 모아 상호 직접 또는 간접적으로 전기적으로 연결시켜 본 발명의 태양전지 모듈을 제조한다.Therefore, in the present invention, a solar cell standardized as a method for improving the photoelectric conversion efficiency of the solar cell, for example, a solar cell using a pseudo square type semiconductor substrate is divided into several through the above scribing process. To form a small solar cell (hereinafter referred to as a mini cell). Thereafter, the small solar cells are collected and directly or indirectly electrically connected to each other to manufacture the solar cell module of the present invention.

먼저 도 2에서 예시된 바와 같이, 본 발명의 제1 태양전지는 전자 전달층의 형성 전에 기판을 분할한 후 전자 전달층을 형성할 수 있다. 따라서 이하의 실시예에서의 공정은 소위 말하는 모 기판(mother substrate)가 아닌 분할된 각각의 단위 기판(즉, 미니 셀) 상에서 이루어진다.First, as illustrated in FIG. 2, the first solar cell of the present invention may form an electron transport layer after dividing the substrate before the formation of the electron transport layer. Thus, the process in the following examples takes place on each divided unit substrate (i.e. mini cell) rather than the so-called mother substrate.

본 발명에서의 전자 전달층은 전자 전도성 유기물층, 전자 전도성 무기물층 또는 실리콘(Si)을 포함한 층으로 형성될 수 있다.In the present invention, the electron transport layer may be formed of an electron conductive organic material layer, an electron conductive inorganic material layer, or a layer including silicon (Si).

전자 전도성 유기물은 통상의 태양 전지에서 n형 반도체로 사용되는 유기물일 수 있다. 구체적이며 비 한정적인 일 예로, 전자 전도성 유기물은 풀러렌(C60, C70, C74, C76, C78, C82, C95), PCBM([6,6]-phenyl-C61butyric acid methyl ester)) 및 C71-PCBM, C84-PCBM, PC70BM([6,6]-phenyl C70-butyric acid methyl ester)을 포함하는 풀러렌-유도체 (Fulleren-derivative), PBI(polybenzimidazole), PTCBI(3,4,9,10-perylenetetracarboxylic bisbenzimidazole), F4-TCNQ(tetra uorotetracyanoquinodimethane) 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.The electron conductive organic material may be an organic material used as an n-type semiconductor in a conventional solar cell. As a specific and non-limiting example, the electron conductive organic material is fullerene (C 60 , C 70 , C 74 , C 76 , C 78 , C 82 , C 95 ), PCBM ([6,6] -phenyl-C61butyric acid methyl ester )) And fulleren-derivative, polybenzimidazole (PBI), PTCBI (3,4, including C71-PCBM, C84-PCBM, PC70BM ([6,6] -phenyl C70-butyric acid methyl ester) 9,10-perylenetetracarboxylic bisbenzimidazole), F4-TCNQ (tetra uorotetracyanoquinodimethane) or mixtures thereof.

전자전도성 무기물은 통상의 양자점 기반 태양 전지 또는 염료 감응형 태양 전지에서, 전자 수송을 위해 통상적으로 사용되는 금속산화물일 수 있다. 구체적이며 비 한정적인 일 예로, 금속산화물은 Ti산화물, Zn산화물, In산화물, Sn산화물, W산화물, Nb산화물, Mo산화물, Mg산화물, Ba 산화물, Zr산화물, Sr산화물, Yr산화물, La산화물, V산화물, Al산 화물, Y산화물, Sc산화물, Sm산화물, Ga산화물, In산화물 및 SrTi산화물에서 하나 또는 둘 이상 선택된 물질을 들 수 있으며, 이들의 혼합물 또는 이들의 복합체(composite)를 들 수 있다.The electron conductive inorganic material may be a metal oxide commonly used for electron transport in a conventional quantum dot based solar cell or a dye-sensitized solar cell. As a specific and non-limiting example, the metal oxide is Ti oxide, Zn oxide, In oxide, Sn oxide, W oxide, Nb oxide, Mo oxide, Mg oxide, Ba oxide, Zr oxide, Sr oxide, Yr oxide, La oxide, One or two or more materials selected from V oxide, Al oxide, Y oxide, Sc oxide, Sm oxide, Ga oxide, In oxide and SrTi oxide may be mentioned, and a mixture thereof or a composite thereof may be mentioned. .

한편 실리콘(Si)을 포함하는 층으로 이루어진 전자 전달층은, 보다 구체적으로, 비정질 실리콘(n-a-Si), 비정질 실리콘 산화물(n-a-SiO), 비정질 실리콘 질화물(n-a-SiN), 비정질 실리콘 탄화물(n-a-SiC), 비정질 실리콘 산질화물(n-a-SiON), 비정질 실리콘 탄질화물(n-a-SiCN), 비정질 실리콘 게르마늄(n-a-SiGe), 마이크로결정 실리콘(n-uc-Si), 마이크로결정 실리콘 산화물(n-uc-SiO), 마이크로결정 실리콘 탄화물(n-uc-SiC), 마이크로결정 실리콘 질화물(n-uc-SiN), 마이크로결정 실리콘 게르마늄(n-uc-SiGe) 중 하나 또는 둘 이상을 포함하는 재료로 이루어진다.On the other hand, the electron transport layer made of a layer containing silicon (Si), more specifically, amorphous silicon (na-Si), amorphous silicon oxide (na-SiO), amorphous silicon nitride (na-SiN), amorphous silicon carbide ( na-SiC), amorphous silicon oxynitride (na-SiON), amorphous silicon carbonitride (na-SiCN), amorphous silicon germanium (na-SiGe), microcrystalline silicon (n-uc-Si), microcrystalline silicon oxide ( n-uc-SiO), microcrystalline silicon carbide (n-uc-SiC), microcrystalline silicon nitride (n-uc-SiN), microcrystalline silicon germanium (n-uc-SiGe) containing one or more Made of materials.

다음으로, 상기 전자 전달층 상에 페로브스카이트 흡수층이 위치한다.Next, a perovskite absorbing layer is located on the electron transport layer.

본 발명에서의 페로브스카이트 흡수층은 현재 널리 사용되는 소위 말하는 MA(Methylamminium)계 또는 FA(Formamidinium)계 페로브스카이트 화합물 모두 사용 가능하다.The perovskite absorbing layer in the present invention can be used both so-called MA (Methylamminium) or FA (Formamidinium) -based perovskite compounds widely used at present.

먼저 밴드 갭 특성 측면을 고려한다면, 약 1.55~1.6eV의 밴드 갭을 가지는 MA(Methylamminium)계의 대표적인 페로브스카이트 화합물인 MAPbI3이, 약 1.45eV의 밴드 갭을 가지는 FA(Formamidinium)계의 대표적인 페로브스카이트 화합물인 MAPbI3보다 밴드 갭이 크므로 단파장의 빛을 보다 잘 흡수할 수 있다는 장점이 있어 보다 유리하다.First of all, considering the band gap characteristics, MAPbI 3 , a typical perovskite compound of MA (Methylamminium) having a band gap of about 1.55 to 1.6 eV, is formed of FA (Formamidinium) having a band gap of about 1.45 eV. Since the band gap is larger than that of MAPbI 3 , a typical perovskite compound, it is more advantageous because it can absorb light having a short wavelength better.

그런데 FA계 페로브스카이트 화합물은 MA계 페로브스카이트 화합물 대비 고온 안정성이 우수하다는 특유의 장점도 있다. 이에 더하여 최근 들어, 상기 FA계 페로브스카이트 화합물에 Br을 도핑하게 되면 페로브스카이트 화합물의 밴드 갭이 증가됨이 확인되었다. 또한 Cs의 첨가는 원하지 않는 델타(δ)상 FA계 화합물의 생성을 억제할 수 있는 것이 확인되었다.However, the FA-based perovskite compound also has a unique advantage of superior temperature stability compared to the MA-based perovskite compound. In addition, in recent years, it has been confirmed that the doping of the FA-based perovskite compound with Br increases the band gap of the perovskite compound. In addition, it was confirmed that addition of Cs can suppress the production of unwanted delta (δ) phase FA compounds.

따라서 본 발명에서는 페로브스카이트 흡수층으로 FA(Formamidinium) 성분을 사용하는 경우에는, FA1- xCsxPbBryI3 -y가 보다 바람직하다(단, 여기서 0 = x ≤= 1, 0 ≤= y ≤= 3 이다).Therefore, in the present invention, when FA (Formamidinium) is used as the perovskite absorbing layer, FA 1- x Cs x PbBr y I 3 -y is more preferable (where 0 = x ≤ = 1, 0 ≤). = y ≤ = 3).

Br의 첨가는 FA계 페로브스카이트 흡수층의 밴드 갭을 기존 MA계 페로브스카이트 흡수층의 밴드 갭과 유사한 정도로 크게 할 수 있다. 밴드 갭 에너지가 높은 범위까지 증가하게 되면, 기존 실리콘 태양 전지 대비, 단파장의 빛을 높은 밴드 갭을 가지는 페로브스카이트층이 흡수함으로써 광자 에너지와 밴드갭과의 차이로 생기는 열적 손실을 줄여 높은 전압을 발생시킬 수 있다. 그로 인해 종국적으로는 태양 전지의 효율이 높아지게 된다.The addition of Br can increase the band gap of the FA-based perovskite absorber layer to a degree similar to that of the existing MA-based perovskite absorber layer. When the band gap energy is increased to a high range, a shorter wavelength of light is absorbed by the perovskite layer having a higher band gap than conventional silicon solar cells, thereby reducing the thermal loss caused by the difference between the photon energy and the band gap, thereby reducing the high voltage. Can be generated. As a result, the efficiency of the solar cell is eventually increased.

상기 페로브스카이트 흡수층 상에는 정공 전달층이 위치한다.The hole transport layer is located on the perovskite absorber layer.

본 발명에서 적용 가능한 정공 전달층은 정공 전도성 유기물층, 정공 전도성 금속 산화물 또는 실리콘(Si)을 포함한 층으로 형성될 수 있다.The hole transport layer applicable in the present invention may be formed of a layer including a hole conductive organic material layer, a hole conductive metal oxide, or silicon (Si).

정공 전도성 유기물은 통상의 염료 감응형 태양 전지 또는 유기 태양 전지에서 정공 수송을 위해 통상적으로 사용되는 유기 정공수송물질이면 사용 가능하다. 구체적이며 비 한정적인 일 예로, 전자 전도성 유기물은 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리싸이오펜, 폴리-3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜-폴리스타이렌설포네이트(PEDOT-PSS), 폴리-[비스(4-페닐)(2,4,6-트리메틸페닐)아민](PTAA), 폴리아닐린-캄포설폰산(PANI-CSA), 펜타센(pentacene), 쿠마린 6(coumarin 6, 3-(2-benzothiazolyl)-7-(diethylamino)coumarin), ZnPC(zinc phthalocyanine), CuPC(copper phthalocyanine), TiOPC(titanium oxide phthalocyanine), Spiro-MeOTAD(2,2',7,7'-tetrakis(N,N-p-dimethoxyphenylamino)- 9,9'-spirobifluorene), F16CuPC(copper(II) 1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-hexadecafluoro- 29H,31H-phthalocyanine), SubPc(boron subphthalocyanine chloride) 및 N3(cis-di(thiocyanato)-bis(2,2'- bipyridyl-4,4'-dicarboxylic acid)-ruthenium(II))중에서 하나 또는 둘 이상 선택되는 물질을 포함할 수 있다.The hole conductive organic material may be used as long as it is an organic hole transport material commonly used for hole transport in a conventional dye-sensitized solar cell or an organic solar cell. As a specific and non-limiting example, the electronic conductive organic material is polyaniline, polypyrrole, polythiophene, poly-3,4-ethylenedioxythiophene-polystyrenesulfonate (PEDOT-PSS), poly- [bis (4-phenyl) (2,4,6-trimethylphenyl) amine] (PTAA), polyaniline-camposulfonic acid (PANI-CSA), pentacene, coumarin 6 (coumarin 6, 3- (2-benzothiazolyl) -7- ( diethylamino) coumarin), zinc phthalocyanine (ZnPC), copper phthalocyanine (CuPC), titanium oxide phthalocyanine (TiOPC), Spiro-MeOTAD (2,2 ', 7,7'-tetrakis (N, Np-dimethoxyphenylamino) -9,9 '-spirobifluorene), F16CuPC (copper (II) 1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-hexadecafluoro-29H, 31H-phthalocyanine ), SubPc (boron subphthalocyanine chloride) and N3 (cis-di (thiocyanato) -bis (2,2'-bipyridyl-4,4'-dicarboxylic acid) -ruthenium (II)) It may include.

한편 금속 산화물은 Ni 산화물, Mo 산화물, V 산화물 등이 있다. 이때, 정공 수송층은 필요에 따라 n형 또는 p형 도펀트를 더 포함할 수 있다.Metal oxides include Ni oxide, Mo oxide, and V oxide. In this case, the hole transport layer may further include an n-type or p-type dopant, if necessary.

본 발명에서의 실리콘(Si)을 포함하는 정공 수송층은, 보다 구체적으로, 비정질 실리콘(p-a-Si), 비정질 실리콘 산화물(p-a-SiO), 비정질 실리콘 질화물(p-a-SiN), 비정질 실리콘 탄화물(p-a-SiC), 비정질 실리콘 산질화물(p-a-SiON), 비정질 실리콘 탄질화물(p-a-SiCN), 비정질 실리콘 게르마늄(p-a-SiGe), 마이크로결정 실리콘(p-uc-Si), 마이크로결정 실리콘 산화물(p-uc-SiO), 마이크로결정 실리콘 탄화물(p-uc-SiC), 마이크로결정 실리콘 질화물(p-uc-SiN), 마이크로결정 실리콘 게르마늄(p-uc-SiGe) 중 하나 또는 둘 이상을 포함하는 재료로 이루어진다.In the present invention, the hole transport layer including silicon (Si), more specifically, amorphous silicon (pa-Si), amorphous silicon oxide (pa-SiO), amorphous silicon nitride (pa-SiN), amorphous silicon carbide (pa -SiC), amorphous silicon oxynitride (pa-SiON), amorphous silicon carbonitride (pa-SiCN), amorphous silicon germanium (pa-SiGe), microcrystalline silicon (p-uc-Si), microcrystalline silicon oxide (p materials comprising one or more of -uc-SiO), microcrystalline silicon carbide (p-uc-SiC), microcrystalline silicon nitride (p-uc-SiN), microcrystalline silicon germanium (p-uc-SiGe) Is made of.

다음으로 본 발명에서의 정공 전달층 상에는 상부전극이 위치한다.Next, the upper electrode is positioned on the hole transport layer in the present invention.

이때, 상기 상부전극은 먼저 상부전극 투명 전극층을 포함한다. 상기 상부전극 투명 전극층은 페로브스카이트 태양 전지의 상면 전체에 형성되어, 페로브스카이트 태양 전지에서 생성된 전하를 포집하는 역할을 한다.In this case, the upper electrode first includes an upper electrode transparent electrode layer. The upper electrode transparent electrode layer is formed on the entire upper surface of the perovskite solar cell, and serves to collect charges generated in the perovskite solar cell.

이러한 상부전극 투명 전극층은 다양한 투명 전도성 소재로서 구현될 수 있다. 상부전극 또는 하부전극의 투명 전극층으로 이용될 수 있는 투명 전도성 산화물로는 ITO (Indium Tin Oxide), IWO(Indium Tungsten Oxide), ZITO (Zinc Indium Tin Oxide), ZIO (Zinc Indium Oxide), ZTO (Zinc Tin Oxide), GITO (Gallium Indium Tin Oxide), GIO (Gallium Indium Oxide), GZO (Gallium Zinc Oxide), AZO(Aluminum doped Zinc Oxide), FTO (Fluorine Tin Oxide) 또는 ZnO 등이 이용될 수 있다.The upper electrode transparent electrode layer may be implemented as various transparent conductive materials. Transparent conductive oxides that can be used as the transparent electrode layer of the upper electrode or the lower electrode include ITO (Indium Tin Oxide), IWO (Indium Tungsten Oxide), ZITO (Zinc Indium Tin Oxide), ZIO (Zinc Indium Oxide), ZTO (Zinc Tin Oxide), GITO (Gallium Indium Tin Oxide), GIO (Gallium Indium Oxide), GZO (Gallium Zinc Oxide), AZO (Aluminum doped Zinc Oxide), FTO (Fluorine Tin Oxide) or ZnO.

다음으로 상부전극 금속 전극층이 상부전극 투명 전극층 상에 위치하며, 상부전극 투명 전극 중 일부 영역에 배치된다. 또한 도 2에서 도시된 바와 같이, 하부전극 금속 전극층이 상부전극 금속 전극층과 함께 동시에 형성될 수도 있다.Next, the upper electrode metal electrode layer is positioned on the upper electrode transparent electrode layer, and is disposed in a portion of the upper electrode transparent electrode. In addition, as shown in FIG. 2, the lower electrode metal electrode layer may be formed simultaneously with the upper electrode metal electrode layer.

상부전극의 금속 전극층은 유리 프릿을 포함하지 않는 페이스트를 선택적으로 도포한 후, 저온 소성하는 것에 의해 제조될 수 있다. 여기서, 이러한 상부전극의 금속 전극층용 전극 페이스트는 금속 입자와 저온소성용 바인더인 유기물이 포함되어 있을 수 있으며, 상부전극용 전극 페이스트에는 유리 프릿이 포함되지 않는다. 특히, 상부전극 금속 전극의 공정 온도는 250℃ 이하, 보다 구체적으로는 100 ~ 200℃ 일 수 있다. 이는 본 발명에서의 텐덤 태양전지는 페로브스카이트 흡수층을 포함하는데, 상기 페로브스카이트 흡수층은 열에 매우 취약하여 가열에 의해 분해 내지는 파괴될 수 있기 때문이다.The metal electrode layer of the upper electrode can be prepared by selectively applying a paste containing no glass frit, followed by low temperature baking. Here, the electrode paste for the metal electrode layer of the upper electrode may contain metal particles and an organic material which is a low-temperature baking binder, and the electrode paste for the upper electrode does not include glass frit. In particular, the process temperature of the upper electrode metal electrode may be 250 ° C or less, and more specifically 100 to 200 ° C. This is because the tandem solar cell in the present invention includes a perovskite absorbing layer, because the perovskite absorbing layer is very susceptible to heat and can be decomposed or destroyed by heating.

본 발명의 실시예 1에 의한 텐덤 태양전지 셀 및 모듈은 기존의 텐덤 태양전지 셀 및 모듈을 제조하는 방법에 비해 단위막의 품질은 동등 수준으로 확보하면서 생산성 측면에서 크게 향상되는 효과를 가진다.The tandem solar cell and the module according to the first embodiment of the present invention have the effect of greatly improving productivity in terms of ensuring the quality of the unit membrane as compared to the conventional method of manufacturing the tandem solar cell and the module.

왜냐하면 텍스쳐가 형성된 결정질 실리콘 태양전지 상에 페로브스카이트 태양전지를 구성하는 전자 전달층, 페로브스카이트 흡수층 및 정공 전달층 단위막들은 등각의 성장 또는 코팅 특성을 가지면서 형성된다. 이는 상기 단위막들의 두께가 기판 또는 하부막들에서의 텍스쳐의 높이 대비 매우 얇기 때문이며, 더 나아가 상기 단위막들이 주로 용액공정 등에 의해 형성되기 때문이다.The electron transport layer, the perovskite absorbing layer, and the hole transport layer unit layers constituting the perovskite solar cell are formed on the textured crystalline silicon solar cell with conformal growth or coating properties. This is because the thicknesses of the unit layers are very thin compared to the height of the texture in the substrate or the lower layers. Furthermore, the unit layers are mainly formed by a solution process or the like.

그러나 본 발명의 텐덤 태양전지 셀 및 모듈은 하부의 제2 태양전지의 단위막까지는 모 기판인 결정질 실리콘 기판을 그대로 사용함으로써 미니 셀을 사용하는 기존 공정 대비 생산성을 크게 향상시킬 수 있다. 또한 상부의 제1 태양전지인 페로브스카이트 태양전지의 단위막 공정부터는 원하는 단계부터 스크라이브 공정에 의해 미니 셀로 분할하여 단위막을 형성함으로써, 균일한 단위막 특성을 확보할 수 있다는 장점도 동시에 확보할 수 있다.However, the tandem solar cell and the module of the present invention can greatly improve productivity compared to a conventional process using a mini cell by using a crystalline silicon substrate as a parent substrate up to a unit film of a lower second solar cell. In addition, from the unit membrane process of the perovskite solar cell, which is the first solar cell on the upper side, the unit membrane is formed by dividing into mini cells by the scribe process from the desired stage, thereby ensuring the uniform unit membrane property. Can be.

<실시예 2><Example 2>

도 3은 본 발명의 페로브스카이트 흡수층을 포함하는 텐덤 태양전지 모듈을 구성하는 태양전지 셀을 형성하는 또 다른 하나의 실시예를 도시한 것이다.Figure 3 shows another embodiment of forming a solar cell constituting a tandem solar cell module comprising a perovskite absorbing layer of the present invention.

도 3을 도 2와 대비할 때 차이점은 스크라이브 공정이 어느 단계에서 수행되는지에 있다. The difference between FIG. 3 and FIG. 2 lies in at what stage the scribe process is performed.

구체적으로, 도 2의 실시예 1에서는 스크라이브 공정이 제1 태양전지인 페로브스카이트 태양전지의 단위막 공정들 중 사이에서 수행된다. 이에 반해, 도 3의 실시예 2에서는 제1 태양전지를 포함한 전체 텐덤 태양전지 셀을 형성한 후 스크라이브 공정이 수행된다.Specifically, in Example 1 of FIG. 2, the scribing process is performed among the unit membrane processes of the perovskite solar cell as the first solar cell. In contrast, in Example 2 of FIG. 3, a scribe process is performed after forming the entire tandem solar cell including the first solar cell.

따라서 도 3에 도시된 실시예 2는 도 2에 도시된 실시예 1 대비 텐덤 태양전지 셀 및 모듈의 생산성이 더욱 높아진다는 장점이 있다. 다만 도 3의 실시예 2에 의한 텐덤 태양전지(특히 페로브스카이트 태양전지)의 단위막들은 종래 기술 내지는 실시예 1 대비 균일도(uniformity)가 저하될 우려가 있다.Therefore, the second embodiment shown in FIG. 3 has the advantage that the productivity of the tandem solar cell and the module is higher than that of the first embodiment shown in FIG. 2. However, the unit membranes of the tandem solar cells (particularly perovskite solar cells) according to the second embodiment of FIG. 3 may have a lower uniformity than the prior art or the first embodiment.

본 발명에서는 실시예 2에서의 페로브스카이트 태양전지를 구성하는 단위막들의 균일도를 확보하기 위해, 도 4에서 도시된 바와 같이, 텐덤 태양전지의 상부의 페로브스카이트 태양전지를 형성하기 전에 모 기판 내에서 모듈 형성을 위한 미니 셀들의 경계 부위에 마스크를 형성한다.In the present invention, in order to secure the uniformity of the unit films constituting the perovskite solar cell in Example 2, as shown in Figure 4, before forming the perovskite solar cell on top of the tandem solar cell A mask is formed at the boundary of mini cells for module formation in the parent substrate.

상기 마스크를 형성하는 단계는, 도 3의 실시예 2의 제조 공정들 가운데, 중간층 내지는 정공전달층 증착 단계 사이에서 필요에 따라 추가될 수 있다. 페로브스카이트 태양전지를 구성하는 각각의 단위막 공정들은, 앞서의 실시예 1에서 구체적으로 살펴본 바와 같이, 통상적으로는 용액 공정들이 주로 사용되나 필요에 따라 박막 공정도 사용될 수 있다. 따라서 본 발명에서의 마스크 형성 단계는, 실시예 1에서의 스크라이브 공정과 같이, 페로브스카이트 태양전지의 단위막 가운데 가장 균일성 확보가 어려운 공정 전에 위치함으로써 균일성 확보와 함께 생산성도 동시에 확보가 가능하다.The forming of the mask may be added as needed between the intermediate layer or the hole transport layer deposition step among the manufacturing processes of Embodiment 2 of FIG. 3. Each of the unit film processes constituting the perovskite solar cell, as described in detail in Example 1 above, is commonly used as a solution process, but a thin film process may also be used if necessary. Therefore, in the mask forming step of the present invention, as in the scribing process of Example 1, the uniformity and productivity are secured at the same time as it is positioned before the most uniform process among the unit films of the perovskite solar cell. It is possible.

한편 본 발명의 실시예 2에서의 상기 마스크를 형성하는 공정은 스크라이브 공정 대비 공정수뿐만 아니라 각각의 단위 공정당 공정 시간인 리드 타임(lead time)을 크게 줄일 수 있다.On the other hand, the process of forming the mask in Example 2 of the present invention can significantly reduce the lead time, which is a process time per unit process as well as the number of processes compared to the scribe process.

예를 들어 만일 하나의 모 기판에서 n개의 미니 셀들을 스크라이브 공정을 통해 형성한 후 각각의 여러 개의 미니 셀들에서 단위 공정을 n번 진행하는 것과, 모 기판에서 n개의 미니 셀들을 마스크를 통해 구분한 후 단위 공정을 n번 진행하는 것은 해당 단위공정의 공정 시간에도 많은 차이가 있다.For example, if n mini cells are formed through a scribe process on one mother substrate, the unit process is performed n times in each of several mini cells, and the n mini cells on the mother substrate are separated by a mask. There are many differences in the process time of the unit process to proceed the unit process n times.

만일 스크라이브 공정을 통해 n개의 미니 셀을 형성한 후 n번의 단위막 공정을 진행하게 되면, n번의 기판의 이송과 얼라인먼트가 필요하게 된다. 그리고 만일 해당 단위 공정이 박막 공정인 경우 진공 유지를 위한 별도의 추가 장비 내지는 시간이 필요하게 된다.If n mini-cells are formed through a scribing process and n unit film processes are performed, n substrate transfer and alignment are necessary. If the unit process is a thin film process, additional equipment or time for maintaining the vacuum is required.

이에 반해 마스크 공정을 통해 n개의 미니 셀을 위한 구획을 마스킹 한 후 단위막 공정을 진행하게 되면, 1번의 기판의 이송과 얼라인먼트만이 필요하게 된다. On the other hand, when the unit membrane process is performed after masking the compartments for the n mini cells through the mask process, only the transfer and alignment of the first substrate is necessary.

따라서 본 발명의 실시예 2에서의 텐덤 태양전지 셀 및 모듈과 그 제조 방법은 단위막의 균일도가 우수하여 광전 변화효율이 우수할 뿐만 아니라 생산성이 종래 기술 대비 매우 뛰어난 장점을 가진다.Therefore, the tandem solar cell and the module and the method of manufacturing the same according to the second embodiment of the present invention have excellent uniformity of the unit film, so that not only the photoelectric change efficiency is excellent but also the productivity is very excellent compared to the prior art.

<텐덤 태양전지 모듈화>Tandem solar cell modularization

앞에서의 실시예 1 및 2에 의해 제조된 다수의 텐덤 태양전지 셀들은 복수 개로 전기적으로 직렬 또는 병렬로써 연결하는 모듈화(modulation)공정을 거쳐서 태양전지 모듈로써 사용한다.A plurality of tandem solar cells manufactured by the above Examples 1 and 2 are used as solar cell modules through a modulation process in which a plurality of electrically connected in series or in parallel.

왜냐하면 각각의 단일 태양전지 셀은 각 셀에서 발생되는 기전력이 상업적으로 사용하기에는 충분하지 못하기 때문이다.Because each single solar cell is not sufficient for commercial use of the electromotive force generated in each cell.

종래의 결정질 실리콘 태양전지(crystalline silicon; c-Si) 태양전지의 경우, 라미네이션 단계 전의 상기 태빙단계에서 솔더링를 통해 버스 전극 또는 버스바 전극과 리본을 전기적으로 접합시켜 왔다.In the case of a conventional crystalline silicon (c-Si) solar cell, the bus electrode or busbar electrode and the ribbon are electrically bonded through soldering in the tabbing step before the lamination step.

그런데 본 발명에서의 텐덤 태양전지에서는 페로브스카이트 흡수층을 포함하는데, 상기 페로브스카이트 흡수층은 열 및 수분에 매우 취약하다는 특성이 있다.By the way, in the tandem solar cell of the present invention includes a perovskite absorbing layer, the perovskite absorbing layer is characterized by being very susceptible to heat and moisture.

구체적으로 페로브스카이트 재료는 특히 고온에서는 매우 취약하여, 진공상태에서도 150℃ 이상에서는 3시간 후 CH3NH3PbI3 광 흡수 층이 분해되어 셀의 열화가 발생하는 것이 보고되고 있다. 반면 85℃에서는 24시간 노출시켜도 분위기가 진공이나 N2, O2 분위기에서는 안정적으로 유지되는 것으로 보고되고 있다. 이는 본 발명에서 채택한 페로브스카이트 단위막은 열에 매우 취약하며, 모듈 공정 중에도 가급적 150℃를 넘지 않도록 조절한 저온 공정을 수행해야 함을 의미한다.Specifically, it is reported that the perovskite material is particularly weak at high temperatures, and deteriorates the cell by decomposing the CH 3 NH 3 PbI 3 light absorbing layer after 3 hours at 150 ° C. or higher even in a vacuum. On the other hand, it is reported that the atmosphere is maintained in a vacuum, N 2 , O 2 atmosphere even after exposure to 24 hours at 85 ℃. This means that the perovskite unit membrane adopted in the present invention is very susceptible to heat, and even during the module process, a low temperature process adjusted to not exceed 150 ° C. should be performed.

따라서 페로브스카이트 흡수층을 포함한 태양전지는 페로브스카이트 흡수층의 열에 의한 분해를 방지하기 위해, 태양전지 셀 공정뿐만 아니라 후속 모듈 공정에서도 고온 공정을 반드시 피해야 한다.Therefore, in order to prevent thermal decomposition of the perovskite absorbing layer, the solar cell including the perovskite absorbing layer must avoid the high temperature process not only in the solar cell process but also in the subsequent module process.

이는 종래의 결정질 실리콘 태양전지 모듈 제조방법에서 포함되는 태빙 단계에서의 고온 솔더링 공정은, 페로브스카이트 흡수층을 포함하는 태양전지에서는 더 이상 사용할 수 없게 되는 것을 의미한다.This means that the high temperature soldering process in the tabbing step included in the conventional crystalline silicon solar cell module manufacturing method can no longer be used in a solar cell including a perovskite absorber layer.

한편 각각의 태양전지 셀에서의 버스바 전극과 상기 태양전지 셀들을 연결하는 리본 사이의 얼라인먼트는 태양전지 모듈 공정의 수율을 결정하는 매우 중요한 요소이다. 왜냐하면 버스바 전극과 리본의 얼라인먼트가 맞지 않을 경우, 태양전지 셀에서 생성된 전하 캐리어(carrier)를 효율적으로 모으지 못할 뿐만 아니라 리본 하부의 표면은 태양광이 흡수되지 못하여 유효 표면적의 감소로 인한 광전 변환 효율의 저하를 유발하기 때문이다.On the other hand, the alignment between the busbar electrode in each solar cell and the ribbon connecting the solar cells is a very important factor in determining the yield of the solar cell module process. If the alignment between the busbar electrode and the ribbon is misaligned, the photovoltaic conversion due to the reduction of the effective surface area is not possible because the carriers of the solar cells are not efficiently collected and the surface of the ribbon is not absorbed by the sun. This is because it causes a decrease in efficiency.

따라서 본 발명에서는 실시예 1 및 2에서의 텐덤 태양전지의 미니 셀들을 모듈화할 때, 고온공정을 적용하지 않으면서도 태양전지 미니 셀들의 얼라인먼트를 확보하여, 광전 변환 효율을 담보할 수 있는 텐덤 태양전지 모듈 및 모듈화 방안을 개발하였다.Therefore, in the present invention, when modularizing the mini-cells of the tandem solar cells in Examples 1 and 2, a tandem solar cell that can ensure the alignment of the solar cell mini-cells without applying a high temperature process, to ensure photoelectric conversion efficiency Modules and modularization schemes were developed.

도 5는 본 발명의 태양전지 모듈에 적용될 수 있는 태양전지 모듈의 단면의 하나의 실시예를 도시한 것이다.Figure 5 shows one embodiment of a cross section of a solar cell module that can be applied to the solar cell module of the present invention.

도 5에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 태양전지 모듈(100)은 복수의 태양전지(150)와, 복수의 태양전지(150)를 전기적으로 연결하는 배선재(142)(예: 리본)를 포함한다. 그리고 태양전지 모듈(100)은 복수의 태양전지(150)와 이를 연결하는 배선재(142)을 둘러싸서 밀봉하는 제1 봉지재(131) 및 제2 봉지재(132)를 포함한 봉지재(130)와, 봉지재(130) 위에서 태양 전지(150)의 제1 면에 위치하는 제1 보호부재(110)과, 봉지재(130) 위에서 태양 전지(150)의 제2 면에 위치하는 제2 보호부재(120)를 포함한다. As shown in FIG. 5, the solar cell module 100 of the present invention includes a plurality of solar cells 150 and a wiring member 142 (eg, a ribbon) for electrically connecting the plurality of solar cells 150. do. The solar cell module 100 includes an encapsulant 130 including a first encapsulant 131 and a second encapsulant 132 that enclose and seal a plurality of solar cells 150 and a wiring member 142 connecting thereto. And a first protection member 110 positioned on the first surface of the solar cell 150 on the encapsulant 130 and a second protection positioned on a second surface of the solar cell 150 on the encapsulant 130. Member 120.

본 발명에서의 복수 개의 태양전지(150) 각각은 앞서의 스크라이브 단계에서 크기가 결정된 미니 셀에 해당한다.Each of the plurality of solar cells 150 in the present invention corresponds to a mini cell whose size is determined in the scribing step.

이 때, 제1 보호부재(110) 및 제2 보호부재(120)는 각기 외부의 충격, 습기, 자외선 등으로부터 태양 전지(150)를 보호할 수 있는 절연 물질로 구성될 수 있다.In this case, the first protective member 110 and the second protective member 120 may be formed of an insulating material that can protect the solar cell 150 from external impact, moisture, ultraviolet rays, and the like.

한편 제1 보호부재(110)는 광이 투과할 수 있는 투광성 물질로 구성되고, 제2 보호부재(120)는 투광성 물질, 비투광성 물질, 또는 반사 물질 등으로 구성되는 시트로 구성될 수 있다. 일 예로, 제1 보호부재(110)는 유리 기판 등으로 구성될 수 있고, 제2 보호부재(120)는 TPT(Tedlar/PET/Tedlar) 타입을 가지거나, Glass 또는 베이스 필름(예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET))의 적어도 일면에 형성된 폴리불화비닐리덴(poly vinylidene fluoride, PVDF) 수지층을 포함할 수 있다.Meanwhile, the first protective member 110 may be made of a light transmissive material, and the second protective member 120 may be made of a sheet made of a light transmissive material, a non-transparent material, a reflective material, or the like. For example, the first protective member 110 may be formed of a glass substrate, etc., and the second protective member 120 may have a TPT (Tedlar / PET / Tedlar) type, or a glass or a base film (for example, It may include a poly vinylidene fluoride (PVDF) resin layer formed on at least one surface of polyethylene terephthalate (PET).

이 때, 제1 보호부재(110)는 태양광, 특히 파장 범위가 380~1,100㎚ 범위에서의 태양광의 투과율을 높이기 철분(Fe)의 함유량을 낮춘 소위 말하는 백유리를 주로 사용한다. 아울러 전면 유리판(110)용 유리는 필요한 경우 강화처리를 하여 외부로부터의 충격이나 이물로부터 태양 전지(150)를 보호할 수 있다.At this time, the first protective member 110 mainly uses so-called white glass, in which the content of iron (Fe) is lowered to increase the transmittance of sunlight, particularly the wavelength in the range of 380 to 1,100 nm. In addition, the glass for the front glass plate 110 may be strengthened if necessary to protect the solar cell 150 from impact or foreign matter from the outside.

본 발명에서의 복수 개의 태양전지(150) 셀은 배선재(142)에 의하여 전기적으로 직렬, 병렬 또는 직병렬로 연결될 수 있으며, 특별히 전기적인 연결방식에 대해서는 본 발명에서는 제한하지 않는다.The plurality of solar cells 150 cells in the present invention may be electrically connected in series, parallel or in parallel by the wiring member 142, in particular for the electrical connection method is not limited in the present invention.

도 6은 도 5에 도시한 태양 전지 모듈(100)에 포함되며 배선재(142)에 의하여 연결되는 제1 태양 전지(151)과 제2 태양전지(152)를 개략적으로 도시한 사시도이다.FIG. 6 is a perspective view schematically illustrating the first solar cell 151 and the second solar cell 152 included in the solar cell module 100 shown in FIG. 5 and connected by the wiring member 142.

도 5 및 6을 참고하면, 복수 개의 태양 전지(150) 중에서 서로 이웃한 두 개의 태양 전지(150)(일 예로, 제1 태양 전지(151)와 제2 태양 전지(152))가 배선재(142)에 의하여 연결될 수 있다. 5 and 6, two solar cells 150 (for example, the first solar cell 151 and the second solar cell 152) adjacent to each other among the plurality of solar cells 150 are wiring members 142. ) Can be connected.

이때, 배선재(142)는, 제1 태양 전지(151)의 전면에 위치한 상부전극(42)과 제1 태양 전지(151)의 일측(도면의 좌측 하부)에 위치하는 제2 태양 전지(152)의 후면에 위치한 하부전극(44)을 연결한다. 그리고 다른 배선재(1420a)가 제1 태양 전지(151)의 후면에 위치한 하부전극(44)과 제1 태양 전지(151)의 다른 일측(도면의 우측)에 위치할 다른 태양 전지의 전면에 위치한 상부전극(42)을 연결한다. 그리고 또 다른 배선재(1420b)가 제2 태양 전지(152)의 전면에 위치한 상부전극(42)과 제2 태양전지(152)의 일측(도면의 좌측)에 위치할 또 다른 태양 전지의 후면에 위치한 제2 전극(44)을 연결한다. 이에 의하여 복수 개의 태양 전지(150)가 배선재(142, 1420a, 1420b)에 의하여 서로 하나의 열을 이루도록 연결될 수 있다.In this case, the wiring member 142 includes the upper electrode 42 located on the front surface of the first solar cell 151 and the second solar cell 152 positioned on one side (lower left side of the drawing) of the first solar cell 151. Connect the lower electrode 44 located on the back of the. In addition, another wiring member 1420a is disposed on the lower electrode 44 located on the rear surface of the first solar cell 151 and on the front surface of another solar cell to be located on the other side of the first solar cell 151 (right side of the drawing). The electrode 42 is connected. And another wiring member 1420b is located on the upper electrode 42 located on the front of the second solar cell 152 and on the back of another solar cell to be located on one side (left side of the drawing) of the second solar cell 152. The second electrode 44 is connected. As a result, the plurality of solar cells 150 may be connected to each other by one wire by the wiring members 142, 1420a, and 1420b.

이때, 배선재(142)의 폭(W1)은, 도 6에서 배선재 방향과 수직인 방향으로 향하는 전극인, 핑거 라인(427)의 피치보다 작을 수 있고, 핑거 라인(427)의 폭보다 클 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 변형이 가능하다.In this case, the width W1 of the wiring member 142 may be smaller than the pitch of the finger line 427, which is an electrode facing in the direction perpendicular to the wiring member direction in FIG. 6, and may be larger than the width of the finger line 427. . However, the present invention is not limited thereto and various modifications are possible.

도 7은 배선재와 태양전지 셀과의 접합관계를 도시한 단면도이다.7 is a cross-sectional view illustrating a bonding relationship between a wiring member and a solar cell.

도 7에서 도시된 바와 같이, 본 발명에서의 태양전지 셀은 태양전지 전면 또는 후면에 위치하는 투명전극층 상에 존재하는 각각의 버스바 전극들과 배선재들 사이에 전기 전도성 접착제(electro-conductive adhesive, ECA)를 위치시켜 버스바 전극들과 배선재들을 고정함으로써 모듈화가 된다.As shown in FIG. 7, the solar cell of the present invention includes an electro-conductive adhesive between the busbar electrodes and the wiring members on the transparent electrode layer positioned on the front or rear surface of the solar cell. It is modularized by placing the ECA) to fix the busbar electrodes and the wiring members.

여기서 전기 전도성 접착제란 에폭시계, 폴리우레탄계, 실리콘계, 폴리이미드계, 페놀계, 폴리에스테르계 등의 점착성 고분자에 마이크로(micro), 메조(meso) 또는 나노(nano) 크기의 금속 입자가 분산된 혼합물이다. 이때, 금속입자는 은, 구리, 알루미늄, 주석 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.The electrically conductive adhesive is a mixture of micro, meso or nano-sized metal particles dispersed in an adhesive polymer such as epoxy, polyurethane, silicone, polyimide, phenol or polyester. to be. In this case, the metal particles may include silver, copper, aluminum, tin, or alloys thereof.

이후 필요에 따라 후속 150℃ 이하의 저온 후속 공정(예: 라미네이션 공정)이 수행될 수 있다. 만일 저온 후속 공정이 수행되면, 전기 전도성 접착제를 구성하는 고분자를 포함하는 대부분의 유기물들은 번 아웃(burn out)되며, 남은 상기의 전도성 금속 입자는 배선재와 확산에 의해 반응하여 금속간 화합물(intermetallic compound)를 포함하는 공융혼합물(eutectic mixture)이 새롭게 형성될 수 있다. 상기의 공융혼합물은 주된 성분이 금속으로 이루어지므로, 버스바 전극과 배선재 사이의 부착력 및 전기 전도성을 더욱 증가시킬 수 있다.Subsequently, a subsequent low temperature subsequent process (eg lamination process) of 150 ° C. or less may be performed as necessary. If a low temperature subsequent process is performed, most of the organics, including the polymers that make up the electrically conductive adhesive, are burned out, and the remaining conductive metal particles react with the wiring material by diffusion to form an intermetallic compound. Eutectic mixtures may be newly formed. Since the eutectic mixture is made of a metal main component, it is possible to further increase the adhesion and electrical conductivity between the busbar electrode and the wiring material.

한편, 제1 봉지재(131)와 제2 봉지재(132)는 수분과 산소의 유입되는 것을 방지하며 태양전지 모듈(100)의 각 요소들을 화학적으로 결합한다. 제1 및 제2 봉지재(131, 132)는 투광성 및 접착성을 가지는 절연 물질로 구성될 수 있다. 일 예로, 제1 봉지재(131)와 제2 봉지재(132)로 에틸렌초산비닐 공중합체 수지(EVA), 폴리비닐부티랄, 규소 수지, 에스테르계 수지, 올레핀계 수지 등이 사용될 수 있다.On the other hand, the first encapsulant 131 and the second encapsulant 132 prevents the inflow of moisture and oxygen and chemically combines the elements of the solar cell module 100. The first and second encapsulation materials 131 and 132 may be made of an insulating material having transparency and adhesion. For example, ethylene vinyl acetate copolymer resin (EVA), polyvinyl butyral, silicon resin, ester resin, olefin resin, and the like may be used as the first encapsulant 131 and the second encapsulant 132.

제1 및 제2 봉지재(131, 132)를 이용한 라미네이션 공정 등에 의하여 제2 보호부재(120), 제2 봉지재(132), 태양전지(150), 제1 봉지재(131), 제1 보호부재(110) 가 일체화되어 태양전지 모듈(100)을 구성할 수 있다.The second protective member 120, the second encapsulant 132, the solar cell 150, the first encapsulant 131, and the first by a lamination process using the first and second encapsulants 131 and 132. The protection member 110 may be integrated to form the solar cell module 100.

이와 같은 전기 전도성 접착제를 이용한 저온 모듈화 공정을 통해 본 발명의 텐덤 태양전지는 모듈로 제조가 가능하다. 또한 이와 같은 방법에 의해 제조된 본 발명의 텐덤 태양전지는 저온 공정을 통해 페로브스카이트 단위막의 열화를 방지함으로써, 광전 변환 효율의 저하를 피할 수 있게 된다.Through the low temperature modularization process using the electrically conductive adhesive, the tandem solar cell of the present invention can be manufactured as a module. In addition, the tandem solar cell of the present invention manufactured by such a method prevents degradation of the perovskite unit film through a low temperature process, thereby avoiding a decrease in photoelectric conversion efficiency.

도 8은 본 발명의 모듈화 공정의 또 다른 실시예에 해당하며, 복수 개의 태양전지(150) 셀들 중에서 서로 이웃한 두 개의 태양 전지 셀들이 배선재 없이 연결되는 예를 도시한 단면도이다.8 is a cross-sectional view illustrating another example of the modularization process of the present invention, in which two solar cells adjacent to each other among a plurality of solar cells 150 are connected without a wiring material.

도 8에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 미니 셀 형태의 태양전지 셀들은 각각의 셀들의 전면 또는 후면에 위치하는 버스바들끼리, 별도의 배선재 없이, 직접적으로 전기 전도성 접착제(ECA)로 연결된 것을 도시한 것이다. 이 때 전기 전도성 접착체는 앞에서의 도 7에서 사용된 전기 전도성 접착제와 실질적으로 동일하다.As shown in Figure 8, the mini-cell type solar cells of the present invention is shown that the bus bars located in the front or rear of each cell is directly connected by an electrically conductive adhesive (ECA), without a separate wiring material It is. The electrically conductive adhesive at this time is substantially the same as the electrically conductive adhesive used in FIG. 7 above.

도 8에서와 같은 모듈화 방식은 배선재 없이 모듈화가 가능하므로 경제성이 높을 뿐만 아니라 더 나아가 단위 면적당 태양전지 셀의 면적을 더 컴팩트(compact)하게 배치할 수 있어 단위 면적당 파워를 높일 수 있다는 장점이 있다.The modularization method as shown in FIG. 8 can be modularized without a wiring material, so that the economical efficiency is high, and furthermore, since the area of the solar cell per unit area can be more compactly arranged, the power per unit area can be increased.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.As described above, the present invention has been described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the embodiments and drawings disclosed herein, and various modifications may be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. It is obvious that modifications can be made. In addition, even if the above described embodiments of the present invention while not explicitly described and described the operation and effect according to the configuration of the present invention, it is obvious that the effect predictable by the configuration also to be recognized.

Claims (11)

페로브스카이트 흡수층을 포함하는 상부 태양전지와 상기 상부 태양전지 하부에 위치하는 하부 태양전지를 포함하는 복수의 텐덤 태양전지;
상기 상부 태양전지 및 하부 태양전지에 위치하는 버스바 전극;
상기 복수의 텐덤 태양전지 각각의 버스바 전극을 상호 연결하는 전기 전도성 접착제;
를 포함하는 텐덤 태양전지 모듈.
A plurality of tandem solar cells including an upper solar cell including a perovskite absorbing layer and a lower solar cell positioned below the upper solar cell;
A bus bar electrode positioned on the upper solar cell and the lower solar cell;
An electrically conductive adhesive interconnecting busbar electrodes of each of said plurality of tandem solar cells;
Tandem solar cell module comprising a.
제1항에 있어서,
상기 전기 전도성 접착제와 버스바 전극 사이에 위치하는 배선재;
를 포함하는 텐덤 태양전지 모듈.
The method of claim 1,
A wiring member positioned between the electrically conductive adhesive and the busbar electrode;
Tandem solar cell module comprising a.
제1항에 있어서,
상기 버스바 전극들은 직접 상호 접촉하는 것;
을 특징으로 하는 텐덤 태양전지 모듈.
The method of claim 1,
The busbar electrodes are in direct contact with each other;
Tandem solar cell module characterized in that.
제1항에 있어서,
상기 하부전지는 결정질 실리콘 태양전지인 것;
을 특징으로 하는 텐덤 태양전지 모듈.
The method of claim 1,
The lower cell is a crystalline silicon solar cell;
Tandem solar cell module characterized in that.
제4항에 있어서,
상기 결정질 실리콘 태양전지는 헤테로 정션 태양전지인 것;
을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
The method of claim 4, wherein
The crystalline silicon solar cell is a hetero junction solar cell;
Solar cell module characterized in that.
제1항에 있어서,
상기 전기 전도성 접착제는 에폭시계, 폴리우레탄계, 실리콘계, 폴리이미드계, 페놀계, 폴리에스테르계 중 적어도 하나 이상의 점착성 고분자와;
마이크로(micro), 메조(meso) 또는 나노(nano) 크기의 분산된 금속 입자;
를 포함하는 텐덤 태양전지 모듈.
The method of claim 1,
The electrically conductive adhesive may include at least one adhesive polymer of epoxy, polyurethane, silicone, polyimide, phenol, and polyester;
Dispersed metal particles of micro, meso or nano size;
Tandem solar cell module comprising a.
제2항에 있어서,
상기 버스바 전극과 배선재 사이에 위치하는 공융혼합물;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
The method of claim 2,
A eutectic mixture located between the busbar electrode and the wiring member;
Solar cell module comprising a.
기판 상에 하부 태양전지를 구성하는 하부 태양전지 단위막들을 위치시키는 단계;
상기 하부 태양전지 상에 중간층을 위치시키는 단계;
상기 중간층 상에 페로브스카이트 흡수층을 포함하는 상부 태양전지를 구성하는 상부 태양전지 단위막들을 위치시키는 단계;를 포함하며,
상기 상부 태양전지를 구성하는 단위막들을 위치시키는 단계 가운데 임의의 단계에서 임의의 미니 셀 크기로 기판을 분할하는 스크라이브 단계;
를 추가로 포함하는 텐덤 태양전지 모듈의 제조 방법.
Positioning lower solar cell unit layers constituting the lower solar cell on a substrate;
Positioning an intermediate layer on the lower solar cell;
And placing upper solar cell unit layers constituting the upper solar cell including a perovskite absorbing layer on the intermediate layer.
A scribe step of dividing the substrate into an arbitrary mini-cell size in any of the steps of locating the unit films constituting the upper solar cell;
Method of manufacturing a tandem solar cell module further comprising.
제8항에 있어서,
상기 스크라이브 단계는 상기 상부 태양전지의 단위막들 가운데 전자 전달층, 페로브스카이트 흡수층, 정공 전달층을 형성하는 단계들 가운데 임의의 단계들 사이에 위치하는 것;
을 특징으로 하는 텐덤 태양전지 모듈의 제조 방법.
The method of claim 8,
The scribing step may be located between any of the steps of forming an electron transport layer, a perovskite absorber layer, and a hole transport layer among unit films of the upper solar cell;
Method of manufacturing a tandem solar cell module, characterized in that.
기판 상에 하부 태양전지를 구성하는 하부 태양전지 단위막들을 위치시키는 단계;
상기 하부 태양전지 상에 중간층을 위치시키는 단계;
상기 중간층 상에 페로브스카이트 흡수층을 포함하는 상부 태양전지를 구성하는 상부 태양전지 단위막들을 위치시키는 단계;
상기 상부 태양전지를 위치시킨 후 임의의 미니 셀 크기로 기판을 분할하는 스크라이브 단계를 포함하며,
상기 상부 태양전지를 구성하는 단위막들을 위치시키는 단계 가운데 임의의 단계에서 상기 기판 상에 미니 셀 사이에 마스크를 형성하는 마스킹 단계;
를 추가로 포함하는 텐덤 태양전지 모듈의 제조 방법.
Positioning lower solar cell unit layers constituting the lower solar cell on a substrate;
Positioning an intermediate layer on the lower solar cell;
Placing upper solar cell unit layers constituting an upper solar cell including a perovskite absorbing layer on the intermediate layer;
Scribing the substrate to an arbitrary mini cell size after positioning the upper solar cell;
A masking step of forming a mask between the mini cells on the substrate in any of the steps of locating the unit layers constituting the upper solar cell;
Method of manufacturing a tandem solar cell module further comprising.
제10항에 있어서,
상기 마스킹 단계는 상기 상부 태양전지의 단위막들 가운데 전자 전달층, 페로브스카이트 흡수층, 정공 전달층을 형성하는 단계들 가운데 임의의 단계들 사이에 위치하는 것;
을 특징으로 하는 텐덤 태양전지 모듈의 제조 방법.
The method of claim 10,
The masking step may be located between any of the steps of forming an electron transporting layer, a perovskite absorbing layer, and a hole transporting layer among the unit layers of the upper solar cell;
Method of manufacturing a tandem solar cell module, characterized in that.
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