KR20200040291A - 기능성 세로방향 코팅을 갖는 태양 전지 커넥터 - Google Patents

기능성 세로방향 코팅을 갖는 태양 전지 커넥터 Download PDF

Info

Publication number
KR20200040291A
KR20200040291A KR1020207008003A KR20207008003A KR20200040291A KR 20200040291 A KR20200040291 A KR 20200040291A KR 1020207008003 A KR1020207008003 A KR 1020207008003A KR 20207008003 A KR20207008003 A KR 20207008003A KR 20200040291 A KR20200040291 A KR 20200040291A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
connector
solar cell
conductor structure
solder
electrode
Prior art date
Application number
KR1020207008003A
Other languages
English (en)
Inventor
안드레 헤닝
마르쿠스 코니그
Original Assignee
헤레우스 도이칠란트 게엠베하 운트 코. 카게
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 헤레우스 도이칠란트 게엠베하 운트 코. 카게 filed Critical 헤레우스 도이칠란트 게엠베하 운트 코. 카게
Publication of KR20200040291A publication Critical patent/KR20200040291A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/02002—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations
    • H01L31/02005—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02008—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells or solar cell modules
    • H01L31/02013—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells or solar cell modules comprising output lead wires elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/05—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
    • H01L31/0504—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module
    • H01L31/0512—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module made of a particular material or composition of materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/02002—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations
    • H01L31/02005—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02008—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells or solar cell modules
    • H01L31/0201—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells or solar cell modules comprising specially adapted module bus-bar structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/05—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
    • H01L31/0504—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module
    • H01L31/0508—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module the interconnection means having a particular shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 제1의 태양 전지 전극을 추가 부재와 연결하기 위한 커넥터에 관한 것으로서, 상기 커넥터는 금속성 도체 구조를 가지며, 상기 도체 구조는 물질 A 및 B의 두 개의 각각의 연속적인 영역으로 주변을 둘러싸는 방식으로(circumferential manner) 교호로 그 주변부를 따라 코팅되며, 여기서 A는 솔더 물질이고 B는 유전체 물질이며, 전체 커넥터(entire connector)의 각각의 정투영(orthogonal projection)의 표면 영역이 물질 A의 각 영역의 정투영의 표면 영역보다 적어도 10% 큰 것을 특징으로 한다. 본 발명은 또한 커넥터의 제조방법 및 본 발명에 따른 커넥터를 함유하는 광전지 부품에 관한 것이다.

Description

기능성 세로방향 코팅을 갖는 태양 전지 커넥터
본 발명은 태양 전지 전극 및 추가 부재를 연결하기 위한 커넥터 및 그 제조방법, 및 커넥터가 사용되는 광전지 부품에 관한 것이다.
태양 전지는 다른 극성의 적어도 두 개의 전극에 의해 접촉된 적어도 하나의 반도체 층으로 통상적으로 이루어진다. 대부분의 경우, 반도체 층은 단결정성 또는 다결정성 실리콘 웨이퍼의 형태로 존재하는 도핑된 실리콘 층이다. 다르게 극성화된 전극은 통상적으로 반도체 층의 반대편 상에 통상적으로 배열된다. 광이 태양 전지에 부딪치는 경우 반도체 층에서 전하 분리가 발생하고 상기 전하는 전극 상의 전류로서 탭될 수 있다(tapped). 박형 메쉬와 같은 반도체 층 위의 복수의 박형 전극은 반도체 층의 전체 표면 영역에 걸쳐 효율적으로 전하를 포획하기 위하여 입사 광 측(side) 상에 위치된다. 상기 입사 광 측 상의 박형 전극은 또한 핑거 전극으로서 기술된다. 상기 핑거 전극은 가능한 적게 상기 반도체 표면 영역을 쉐도우하는 것을 보장하도록 통상적으로 매우 박형이다. 상기 핑거 전극은 종종 20 내지 150 ㎛ 범위의 폭을 갖는다.
상기 핑거 전극에 의해 포획된 전하 캐리어를 효율적으로 수송하기 위하여, 상기 핑거 전극은 하나 또는 복수의 버스바에 연결된다. 상기 버스바는 핑거 전극보다 좀 더 큰 와이어 단면을 가지며, 핑거 전극보다 기계적으로 좀 더 튼튼하다. 좀 더 큰 표면 영역 및 기계적 튼튼함에 기인하여, 이들은 그 중에서도 태양 전지를 연결하기 위한 접촉 영역으로서 사용된다. 버스바는 통상적으로 0.1 내지 2 mm 범위의 폭을 갖는다. 태양 전지는 하나 또는 다중 버스바를 포함할 수 있다. 좀 더 큰 전압을 탭할 수 있도록, 복수의 태양 전지는 직렬로 연결됨으로써 태양광 모듈에 조합된다. 인접한 태양 전지의 태양 전지 전극은 커넥터에 연결되어 복수의 태양 전지에 연결됨으로써 태양광 모듈을 얻는다.
통상적으로, 상기 커넥터는 금속 스트립, 특히 구리 스트립이다. 대부분의 경우, 태양 전지 전극, 특히 버스바에 접촉하는 것은 솔더링에 의해 달성된다. 이를 위하여, 구리 스트립은 예를 들어, 딥 코팅에 의해 솔더 합금의 박형의 층으로 완전하게 코팅되며, 상기 코팅된 구리 스트립은 가열에 의해 두 개의 태양 전지의 전극에 연이어 솔더된다. 가장 널리 사용된 시나리오에서, 상기 커넥터는 제1의 태양 전지의 전면 전극을 추가적인 태양 전지의 후면 전극에 연결하며, 여기서 전면 및 후면 전극은 다른 극성을 갖는다. 상기 태양광 모듈의 긴 작동 수명을 보장하기 위하여, 상기 커넥터 및 태양 전지 전극 사이에 접촉이 높은 수준의 기계적 강도 및 높은 수준의 전기적 전도성을 갖는 것이 바람직하다. 대부분의 경우, 커넥터는 기계적으로 튼튼한 버스바를 접촉하며, 여기서 버스바는 교대로 복수의 핑거 전극을 접촉한다. 상기 버스바 및 커넥터는 통상적으로 솔더링에 의해 서로 연결된다.
개발 노력은 가능한 한 많이, 태양 전지의 능동 반도체 층의 최소한의 쉐도잉을 달성하기 위하여 점진적으로 많이 그리고 점진적으로 박형의 버스바의 추세를 갖는다. 상기 커넥터 및 버스바가 솔더 합금으로 완전하게 코팅된 통상의 커넥터에서 동일한 폭을 갖는 경우, 솔더링 공정 동안 버스바를 초과하여 액체 솔더가 흐르는 것이 가능하며, 따라서 또한 하나 또는 수 개의 핑거 전극을 적실 수 있다. 핑거 전극은 액체 솔더 합금에 접촉하는 경우, 화학적 그리고 기계적 손상을 입을 수 있다. 예를 들어, 부식은 전도성을 감소시키거나 또는 접촉을 완전하게 차단할 수 있다. 결과적으로 포획된 전하를 가로막힌 핑거의 영역으로부터 멀리 수송하는 것은 희박하거나 또는 전혀 존재하지 않으며, 사실상 태양 전지의 효율은 궁극적으로 감소된다. 상기 핑거 전극이 솔더 합금과 접촉하는 경우 직접적으로 손상받지 않더라도, 솔더된 핑거 전극이 부식에 기인한 태양 전지의 수명에 걸친 변화하는 열적 응력의 결과로 방해받는다. 따라서, 생산 시 핑거 전극의 솔더링을 방지하는 것이 바람직하다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 문제점을 극복한 커넥터, 특히 커넥터와 동일하거나 또는 유사한 폭을 갖는 버스바가 사용되는 경우 핑거 전극의 솔더링을 방지하는 커넥터를 제공하는 것이다. 이는 특히, 전지 당 버스바의 수를 증가시키는 한편 버스바의 폭을 동시에 감소시키는 최근의 관찰되는 경향에 비추어, 증대된 중요성을 갖는다.
본 발명의 또 다른 목적은 본 발명에 따른 커넥터를 제조하는 단순한 방법을 제공하느 것으로 구성된다.
본 발명은 바람직하게는 또한 솔더로 완전하게 코팅되는 커넥터에 반해, 솔더 물질을 절약하기 위한 해결 방안을 제공한다.
상기 목적들은 제1의 태양 전지 전극을 추가 부재와 연결하기 위한 커넥터에 의해 달성되며, 여기서 상기 커넥터는 금속성 도체 구조를 가지며, 상기 도체 구조는 물질 A 및 B의 두 개의 각각의 연속적인 영역으로 둘러싸는 방식으로(circumferential manner) 교호로 그 주변부를 따라 코팅되며, 여기서 A는 솔더 물질이고 B는 유전체 물질이며, 전체 커넥터(entire connector)의 각각의 정투영(orthogonal projection)의 표면 영역이 물질 A의 각 영역의 정투영의 표면 영역보다 적어도 10% 큰 것을 특징으로 한다. 따라서, 바람직하게는, 본 발명에 따른 커넥터는 주 방향을 따라 서로 분리된 물질 A 및 B의 두 개의 스트립으로 코팅된 도체 구조로서 이해될 수 있다.
본 발명의 맥락에서, 본 발명에 따른 커넥터는 솔더링 공정 동안 핑거 전극에 대한 손상을 방지하거나 또는 최소화하는 특히 우수한 작업을 하는 것이 발견되었으며, 이는 태양 전지 전극, 예를 들어 작은 폭을 갖는 버스 바를 연결하는데 적합한 이유이다.
상기 도체 구조는 바람직하게는 물질 A 및 물질 B의 영역에 의해 교호로, 그 주변부를 따라 대칭적으로 코팅된다. 이러한 맥락에서, 대칭은 물질 A 및 B의 영역이 도체 구조의 맞은편 상에 배열됨을 의미한다. 대칭적 코팅에 기인하여, 상기 커넥터는 그 양면에 의해, 특히, 상면 및 하면에 의해 태양 전지 전극을 접촉할 수 있다는 점에서 제조 공정 동안 어떠한 바람직한 정렬도 갖지 않는다. 이처럼, 태양광 모듈의 제조 공정 동안 커넥터의 취급을 단순화하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 커넥터의 또 다른 이점은 솔더 물질 A가 솔더링 공정 동안 핑거 전극과 접촉할 수 없으므로 핑거 전극 솔더링이 방지될 수 있는 것이다.
도 1a는 예시적인 정투영을 나타낸 도면이며, 도 1b는 굽은 화살(U)에 의해 예시적인 방식으로 주변부 코스를 나타낸다.
도 2는 주축(HA)의 구현예를 도체 구조(C)를 통해서 화살표로 나타낸다.
도 3은 둥근 쪽 h의 실시예를 나타낸다.
도 4 a 및 b는 직사각형 및 타원형 단면을 갖는 커넥터의 추가적인 예시적인 정투영을 나타낸다.
도 5는 솔더 물질 A를 통해서 버스바(bus)와 접촉하는 본 발명에 따른 커넥터의 단면을 나타낸다.
도 6은 전기 발광 측정을 나타낸다.
정의
주축: 본 발명의 맥락에서, 주축은 도체 구조의 연장의 가장 긴 방향에 따른 축을 나타낸다. 상기 주축은 통상적으로 전류 흐름의 주 방향과 통상적으로 일치한다. 주축(HA)의 구현예를 도체 구조(C)를 통해서 화살표로 도 2에 나타낸다.
주변부: 도체 구조의 주변부는 도체 구조의 표면을 따라 연장하는 가상선으로서 이해되는 한편, 상기 선의 각 지점은 상기 주축 상의 동일 지점에 대해서 직각이다. 도 1b는 굽은 화살(U)에 의해 예시적인 방식으로 주변부 코스를 나타내며, 여기서 본 발명에 따른 커넥터는 커넥터의 단면으로 나타낸다.
정투영: 정투영은 바디의 각 지점이 투영면에 대해서 상기 투영면 상에서 수직으로 투영되는 점에서 달성되는 2-차원 투영면 상의 3-차원 바디의 투영을 의미하는 것으로 이해된다. 상기 용어 정투영은 "수직의 평행한 투영"의 동의어로서 사용된다. 예시적인 정투영을 도 1a에 나타내며, 커넥터의 단면 상에서 보여진다. 도 1a의 두꺼운 화살표는 투영의 방향을 나타낸다. 도 1a 및 b에서, A는 물질 A의 층이며, B는 물질 B의 층이며, C는 도체 구조이며, WV는 커넥터의 정투영이며(2D에서), WA는 물질 A의 층의 정투영이며(2D에서), 그리고 P는 투영 영역이다. 표시 A, B, C, WV, WA 는 모든 도면을 통해서 적용된다. 도 1에서 WV는 WA보다 큼을 알 수 있다. 정투영 WV 및 WA에 대한 전술한 조건은 바람직하게는 커넥터의 단면의 형상과 독립적으로 적용한다. 도 4 a 및 b는 직사각형 및 타원형 단면을 갖는 커넥터의 추가적인 예시적인 정투영을 나타낸다.
본 발명은 제1의 태양 전지 전극, 특히 버스바를 추가 부재에 연결하기 위한 커넥터에 관한 것이다. 상기 추가 부재는 바람직하게는 태양광 모듈용 연결선 또는 추가적인 태양 전지의 태양 전지 전극이다. 본 발명에 따른 커넥터는 바람직하게는 직렬로 복수의 태양 전지를 연결시키는데 사용된다.
태양 전지는 적어도 다음을 함유한다: 하나의 반도체 층, 하나의 양극의 태양 전지 전극 (캐소드) 및 하나의 음극의 태양 전지 전극 (애노드). 본 발명을 위하여, 태양 전지 전극은 태양 전지 상에 항상 배치된다. 양극의 그리고 음극의 전극은 바람직하게는 반도체 층의 다른 면 상에 위치된다. 대안적으로, 다른 극성의 전극은 또한 반도체 층의 동일 면 상에 위치될 수 있다(소위 후면 접촉 전지(back contact cells)). 상기 커넥터는 제1의 태양 전지의 양의 태양 전지 전극을 추가적인 태양 전지의 음의 태양 전지 전극에 연결한다. 상기 커넥터는 바람직하게는 태양 전지 전극, 특히 버스바로부터 전류를 효율적으로 멀리 수송하기 위하여 높은 와이어 단면 및 높은 전도성을 갖는다. 또한, 커넥터는 태양 전지의 전극들 사이에 기계적으로 그리고 전기적으로 안정한 연결을 확립할 수 있다. 이는 커넥터가 솔더 물질을 포함한다는 점에서 본 발명에 따른 커넥터에 의해 달성될 수 있다.
상기 커넥터는 금속성 도체 구조를 포함한다. 상기 도체 구조는 바람직하게는 구리를 함유하거나, 또는 구리로 이루어진다. 상기 도체 구조가 구리로 이루어지는 경우, 이는 도체 구조가 적어도 99.90 중량%의 구리를 갖는다는 것을 의미한다. 바람직한 구현예에 따르면, 상기 도체 구조는 산업적 표준 Cu-ETP 또는 Cu-OFC에 부응하는 구리로 이루어질 수 있다.
상기 금속성 도체 구조는 금속 스트립 또는 금속 와이어일 수 있다. 바람직한 금속 도체 구조는 스트립, 특히 구리 스트립이다. 상기 금속 와이어는 바람직하게는 구형, 타원형 또는 사각 단면을 갖는다. 상기 와이어의 단면의 종횡비는 바람직하게는 0.8 내지 1.2이다. 상기 종횡비는 상기 도체 구조의 단면의 길이와 폭의 비이다. 상기 금속 스트립은 바람직하게는 직사각형 또는 거의 직사각형 단면을 갖는다. 거의 직사각형 단면에 대해서, 금속 스트립 상의 넓은 쪽 b는 상기 금속 스트립의 상면 및 하면에서 서로에 대해서 평행으로 배열된 표면 영역 b'를 가질 수 있는 한편, 짧은 쪽 h는 부분적으로 또는 완전하게 둥글 수 있다. 도 3은 둥근 쪽 h의 실시예를 나타낸다. 평행한 넓은 쪽 b' 및 둥근 쪽 h를 갖는 금속 스트립의 단면은 예를 들어 롤링에 의해 둥근 와이어를 평탄화함으로써 얻어질 수 있다. 상기 금속 스트립의 폭 b는 바람직하게는 높이 h의 높이의 적어도 두배만큼 높다. 짧은 쪽 h의 바람직한 옆길이(side length)는 0.1　mm 내지 0.4　mm의 범위, 특히 0.16　mm 내지 0.3　mm의 범위이다. 긴 쪽 b의 옆 길이는 0.6 내지 2.0　mm의 범위, 특히 0.9　mm 내지 1.5　mm의 범위이다. 상기 금속성 도체 구조는 연장의 가장 긴 방향을 따른 주축(HA)을 갖는다(예를 들어, 도 2에서 도체 구조를 통한 화살표로 나타낸 바와 같이). 바람직한 구현예에서, 상기 주축은 전류의 방향을 따라 연장한다.
상기 주축을 따른 도체 구조의 길이는 더 이상 제한되지 않는다. 상기 도체 구조는 바람직하게는 두 개의 태양 전지를 연결하기에 충분한 길이를 가지며, 이는 전극에 의해, 특히 버스바에 의해 서로 인접하여 위치된다. 이를 위하여, 상기 도체 구조의 길이는 예를 들어, 연결될 태양 전지의 길이의 두 배의 길이일 수 있다. 구체적으로, 상기 도체 구조의 길이는 100 내지 600　mm 범위, 특히 바람직하게는 200 내지 400　mm의 범위이다.
상기 금속성 도체 구조는 바람직하게는 다음의 기계적 특성 중 적어도 하나를 갖는다:
- 100 내지 300 MPa의 범위, 바람직하게는 최대 280 MPa의 범위의 인장 응력 Rm.
- 40 내지 120　MP의 범위, 바람직하게는 최대 80 MPa의 항복점 Rp0.2
- 10 내지 40%의 범위, 바람직하게는 최소 25%의 파괴(break) A100에서의 연신.
선택적으로, 상기 도체 구조는 수 개의 또는 전술한 모든 기계적 특성을 가질 수 있다.
상기 도체 구조는 물질 A 및 B의 두 개의 각각의 연속적인 영역으로 교호로 그 주변부(대략 주축을 의미함)를 따라 코팅된다. 상기 주변부를 따라 교호하는 영역은 바람직하게는 상기 도체 구조의 주축을 따른 스트립을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 바람직한 구현예에서, 상기 스트립은 상기 도체 구조의 표면을 따라 직선 또는 나선-형상으로서 연장할 수 있다. 바람직하게는, 상기 물질 A 및 B는 각각 물질 A 및 물질 B로 코팅된 영역들 사이에 남아 있는 어떠한 갭도 존재하지 않도록 완전하게 주 방향을 따라 도체 구조를 코팅하며; 즉, 상기 도체 구조의 표면은 완전하게 커버되고 적어도 주 축을 따라 직접적으로 접근 가능하지 않다. 상기 도체 구조의 단부, 특히 금속 스트립 또는 금속 와이어의 단부는 물질 A 또는 물질 B 중 어느 하나로 코팅될 수 있거나, 또는 이들은 어떠한 코팅도 함께 갖지 않을 수 있다. 둘러싸는 방식으로 주변부를 따라 연장하는 코팅에 기인하여, 상기 도체 구조의 전체 표면은 바람직하게는 물질 A 또는 물질 B 중 어느 하나에 의해 커버된다. 특히 바람직한 구현예에서, 물질 A는 물질 B와 부분적으로 겹쳐질 수 있다. 주변을 둘러싸는 방식으로 교호로 상기 주변부를 따라 연장하는 코팅에 기인하여, 상기 도체 구조는 바람직하게는 상기 도체 구조의 부식으로 귀결될 수 있는 환경적 영향에 대하여 특히 잘 보호된다. 상기 결과는 특히 노화에 대한 저항성을 갖는 커넥터 및 태양 전지 사이의 전기적 접촉이다.
물질 A는 솔더 물질이다. 용어 물질 A, 솔더 물질 A 및 솔더 물질은 본 출원에서 동의어적으로 사용된다. 상기 솔더 물질은 바람직하게는 솔더 합금을 함유하거나, 또는 솔더 합금으로 이루어진다. 솔더 합금은 원소들의 금속성 혼합물이며, 상기 원소들 중 적어도 하나는 금속이다. 바람직하게는, 상기 합금 중 모든 원소들은 금속이다. 상기 솔더 합금은 바람직하게는 적어도 100℃, 특히 적어도 200℃의, 상기 도체 구조의 용융점 아래의 용융점을 갖는다. 바람직한 솔더 합금은 Sn, Pb, Ag, Bi, Cu, Zn, Au, Sb, Cd, Co 및 Al로 이루어진 군으로부터 선택된 원소를 함유한다. 상기 솔더 합금은 바람직하게는 이들 원소들 중 적어도 둘로 구성된다. 특히 바람직한 솔더 합금은 SnPb, SnPbAg, SnPbBi, SnAg, SnAgBi, SnAgCu, SnBi 및 SnCu을 함유하는 군으로부터 선택된다. 상기 솔더 합금은 납-함유 솔더 합금으로부터 선택될 수 있으며, 납-미함유 솔더 합금으로부터 선택될 수 있다. 특히 바람직한 납-함유 솔더 합금은 Sn62Pb36Ag2, Sn63Pb37 및 Sn60Pb40으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 특히 바람직한 납-미함유 솔더 합금은 Sn96 , 5Ag3 ,5, Sn96,5Ag3Cu0,5, Sn60Bi40, Sn50Bi48Ag2, Sn42Bi57Ag1, Sn43Bi57, Sn50Bi50 및 Sn99 , 3Cu0 ,7.으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 불가피한 오염물 이외에, 상기 솔더 물질은 솔더 합금으로 이루어질 수 있다. 솔더 합금의 부분으로 여겨질 수 없는 상기 구성성분들의 총량은 바람직하게는 0.1 중량% 이하, 특히 0.01 중량% 이하이다.
대안적으로, 상기 솔더 물질은 솔더 합금을 함유할 수 있으며, 여기서 상기 솔더 물질은 다른 구성성분을 추가적으로 함유한다. 상기 솔더 물질은 예를 들어 플럭스, 용매 및 기타 첨가제를 포함할 수 있다. 상기 플럭스는 바람직하게는 예를 들어 로진 또는 아디프산과 같은 유기산, 예를 들어, 염화 암모늄과 같은 무기질 염, 예를 들어, 인산과 같은 무기산으로부터 선택된다. 상기 플럭스는 바람직하게는 어떠한 할라이드도 함유하지 않는다. 바람직하게는, 상기 용매는 유기 또는 수성 용매이다. 상기 첨가제는 바람직하게는 활성화제가다. 공지된 활성화제는 예를 들어 할로겐을 함유하는 화합물이다. 상기 솔더 물질의 언급된 추가적인 구성성분(예를 들어, 플럭스, 용매 및 활성화제)의 비율은 바람직하게는 1 중량% 이하의 범위, 특히 0.1 중량% 이하의 범위이다. 바람직한 구현예에서, 상기 솔더 물질의 추가적인 구성성분은 본 발명에 따른 커넥터의 제조방법과 관련하여 기술되는 바에 따른 종류의, 솔더 페이스트의 잔여물일 수 있다.
상기 주변부를 따른 교호의 물질 A의 영역의 층 두께는 1 ㎛ 내지 40　㎛의 범위, 좀 더 바람직하게는 10　㎛ 내지 20　㎛의 범위이다.
물질 B는 유전체 물질이다. 바람직하게는, 물질 B는 폴리머 물질 또는 세라믹을 포함한다. 특히, 물질 B는 폴리머 물질 또는 세라믹을 포함한다. 물질 B는 특히 물질 A로서 사용되는 종류와 같은, 어떠한 용융 솔더 합금에 의해서도 젖지 않는 방식으로 선택된다. 상기 폴리머 물질은 호모폴리머 또는 코폴리머를 함유할 수 있다. 상기 폴리머 물질은 듀로플라스틱(duroplastic) 또는 열가소성 특성을 가질 수 있다. 듀로플라스틱 물질은 일반적으로 가열되는 경우 변형될 수 없는 물질로 이해된다. 특히 폴리머 물질이 듀로플라스틱 물질인 것이 바람직하다. 듀로플라스틱은 바람직하게는 수지, 특히 인공 수지 및 천연 수지의 화학적 가교결합에 의해 생산된다. 상기 인공 수지는 바람직하게는 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지 및 아크릴레이트 수지로부터 선택된다. 상기 수지는 단일- 또는 다중-구성성분 시스템일 수 있다. 상기 수지의 경화 및/또는 가교결합은 바람직하게는 UV 광에 의해, 열에 의해 또는 추가적인 구성성분을 추가함으로써 개시된다. 상기 추가적인 구성성분은 예를 들어, 가교결합제, 촉매 또는 개시제일 수 있다. 특히, 상기 폴리머 물질이 가교결합된 래커, 예를 들어 솔더 정지 마스크인 것이 바람직하다. 솔더 정지 마스크가 적용된 영역에서, 상기 도체 구조의 표면이 용융 솔더 합금으로 젖는 것이 방지될 수 있다. 상기 솔더 정지 마스크는 바람직하게는, 경화된, 특히 가교결합된, 에폭시 수지를 함유할 수 있다. 물질 B로서 사용되는 폴리머 물질은 특히 바람직하게는 UV-경화된다; 즉, 사용된 수지는 UV 광의 영향 하에 가교결합된다(약 200 내지 400　nm의 파장에서).
바람직한 구현예에 따르면, 상기 물질 B는 7　GPa 이하, 특히 5　GPa 이하 및 특히 바람직하게는 2　GPa 이하의 탄성 계수를 갖는다. 상기 도체 구조의 총 표면에 대해서 물질 B의 코팅 부분은 바람직하게는 상기 커넥터의 총 표면 영역의 바람직하게는 5 내지 95% 및 바람직하게는 30 내지 80%이다. 바람직한 구현예에 따르면, 상기 폴리머 물질은 적어도 하나의 필러를 포함한다. 상기 적어도 하나의 필러는 유기 또는 무기 필러일 수 있다. 특히, 상기 필러는 입자 형태로 존재할 수 있다. 상기 무기 필러는 예를 들어 TiO2, ZnO, SiO2, ZrO2, SnO2, CaO 및 Al2O3로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속 산화물일 수 있다. 바람직하게는, 상기 필러는 광-산란 특성을 갖는다. 바람직하게는, 상기 필러는 폴리머 물질 내에 분산된 입자로서 존재한다. 물질 B가 유전체 물질이므로, 절연재로서 기능한다. 따라서, 절연 효과는 전체로서 물질 B의 층에 관련된다. 본 발명에 따르면, 폴리머의 형태로 존재하는 경우, 물질 B는 필러로서 금속성 입자를 포함하는 것을 배제하지 않는다. 상기 폴리머 물질 내의 필러 함량 또는 금속성 입자는 필러 없는 폴리머 물질 대비 폴리머 물질의 층이 전체로서 증가된 전기적 전도성을 나타내지 않는 낮은 수준으로 바람직하게는 보유된다. 바람직하게는, 상기 금속성 입자는 가시광, 특히 커넥터 상의 입사 태양광을 산란하고, 이들은 바람직하게는 솔더 물질의 솔더 온도를 용융시키지 않는다.
상기 물질 B, 특히 폴리머 물질이 광-산란성 필러를 함유하는 경우, 상기 커넥터 상의 입사 태양광은 이로부터 제조된 태양 전지 및/또는 태양광 모듈로부터 빠져나오지 못하는 방식으로 산란될 수 있다; 대신, 내부 반사에 기인하여, 이는 능동 반도체 층에 이르며, 추가적인 전하 캐리어를 여기에 발생시킨다. 이처럼, 상기 태양 전지의 효율 수준이 향상될 수 있다.
물질 B의 층 두께는 바람직하게는 1 ㎛ 내지 40　㎛의 범위, 특히 바람직하게는 10　㎛ 내지 20　㎛의 범위이다. 물질 B의 층 두께는 물질 A의 층 두께에 대응되는 것이 특히 바람직하다. 각각 도체 구조의 주 축을 따라 연장하는 물질 A의 두 개의 영역은 선택된 투영 방향에 관계없이, 총 커넥터의 각각의 정투영의 표면 영역이 물질 A의 각 영역의 정투영의 표면 영역보다 적어도 10% 크도록 배치된다. 특히 바람직하게는, 상기 총 커넥터의 각 정투영의 표면 영역은 물질 A의 각 영역의 정투영의 표면 영역 보다 적어도 30%, 매우 특히 바람직하게는 적어도 50% 크다.
본원에서 언급된 투영 시나리오는 특히 물질 A의 영역이 투영 표면 영역에 대하여 가능한 가장 짧은 거리를 갖는 투영을 나타낸다. 상기 구체적인 투영은 솔더 물질 A의 영역이 접촉을 위하여 태양 전지의 표면을 향하는 태양 전지의 맥락에서 커넥터의 사용에 대응한다. 바람직한 구현예에 따르면, 상기 커넥터는 물질 A의 각 영역의 정투영이 상기 전면 커넥터의 정투영의 모서리에 대해서, 각각 동일 거리에 있도록 디자인된다. 물질 A의 영역은 바람직하게는 물질 A의 각 영역의 정투영이 전면 커넥터의 정투영에 대해서 대칭적으로 배향되도록 배치된다.
주변부를 따라 교호적인 물질 A의 두 개의 영역의 폭은 동일하거나 다를 수 있다. 상기 주변부를 따라 교호적인 물질 B의 두 개의 영역의 폭은 동일하거나 다를 수 있다.
상기 도체 구조의 총 표면 영역의 부분으로서 물질 B의 부분은 총 표면 영역의 바람직하게는 5 내지 95%, 특히 30 내지 80% 및 특히 바람직하게는 40 내지 60%를 커버한다. 특히 바람직한 구현예에 따르면, 상기 커넥터가 태양광 모듈 내의 두 개의 태양 전지 사이에서, 연결될 태양 전지 전극과 접촉하지 않는 영역에서, 물질 B의 층에 의해 완전하게 감싸인다. 이처럼, 솔더 물질을 절약하는 것이 가능하다.
상기 커넥터는 물질 B의 영역에 의해 서로 이격된 주변부를 따라 교호적인 물질 A의 두 개의 영역을 포함한다. 상기 주변부를 따라 교호적인 물질 A의 영역이 물질 A의 두 개의 영역이 도체 구조의 맞은편 상에 대칭적으로 위치되는 방식으로 배치되는 경우 이점을 갖는다. 따라서, 전면 전극을 후면 전극에 연결하는 것이 가능하다.
또한 본 발명은 다음의 단계들을 포함하는, 제1의 태양 전지 전극을 추가 부재에 연결하기에 적합한 커넥터의 제조방법에 관한 것이다:
a) 금속성 도체 구조를 제공하는 단계,
b) 유전체 물질 B로 서로 분리된 두 개의 영역의 주축을 따라 금속성 도체 구조를 부분적으로 코팅하는 단계, 및
c) 솔더 물질 A로 주변부를 따라 서로 분리된 두 개의 영역의 상기 주축을 따라 상기 금속성 도체 구조를 부분적으로 코팅하는 단계를 포함하며,
여기서, 상기 물질 A 및 B로 부분적으로 코팅하는 단계는 상기 금속성 도체 구조가 이들 물질로 교호적으로 상기 주변부를 따라 코팅되는 방식으로 달성된다.
본 발명에 따른 방법에 따르면, 단계 a)는 단계 b 및 c)를 필수적으로 선행한다. 단계 b) 및 c)의 순서는 추가적으로 특정되지 않으며, 이는 또한 용어 "포함하는"의 사용으로 반영된다. 바람직한 구현예에 따르면, 단계 b)는 단계 c)를 선행한다.
본 발명에 따른 방법은 단계 a) 내지 c) 사이에 또는 이어서 추가적인 단계를 수행하는 것을 배제하지 않는다. 바람직한 구현예에 따르면, 도체 구조는 단계 a)에서 세정되고, 따라서 예를 들어, 그리스(grease) 및 산화물과 같은 모든 잔류물을 함유하지 않는다.
단계 a)는 본원에서 기술된 바에 따른 금속성 도체 구조를 제공한다. 상기 도체 구조는 바람직하게는 롤 상에 연속적인 와이어로서 또는 연속적인 스트립으로서 제공된다. 감겨진(wound-up) 도체 구조는 바람직하게는 수 백 내지 수 천 미터의 길이를 측정할 수 있다. 상기 도체 구조가 단계 a)에서 롤의 형태로 제공되는 경우, 상기 도체 구조는 바람직하게는 롤로부터 풀린다. 특히 바람직한 구현예에 따르면, 단계 a)는 또한 추가로 전처리를 포함한다. 상기 전처리는 예를 들어 불활성 분위기에서 소프트 어닐링 및 플라즈마 에칭으로부터 선택될 수 있다. 상기 불활성 분위기는 예를 들어 질소 또는 아르곤 분위기일 수 있다. 상기 도체 구조가 소프트 어닐링 및 플라즈마 에칭으로 처리되는 경우, 상기 커넥터의 전체 제조공정은 불활성 가스 분위기에서 수행된다.
단계 b)에서, 상기 금속성 도체 구조는 유전체 물질 B에 의해 서로 분리된 두 개의 표면 영역으로 상기 주 축을 따라 코팅된다.
바람직하게는, 단계 b)에서 상기 코팅 공정은 두 개의 종속 단계로 구성된다. 제1의 종속 단계에서, 물질 B 또는 물질 B의 전구체는 도체 구조에 적용되며, 제2의 종속 단계에서, 물질 B 또는 물질 B의 전구체는 도체 구조 상에 고정된다. 상기 물질 B가 세라믹인 경우, 바람직하게는 물질 B의 전구체는 세라믹-함유 페이스트의 형태로 적용되며, 이는 세라믹 입자를 함유한다. 물질 B가 폴리머 물질인 경우, 바람직하게는, 가교-결합 가능한 수지(특히, 인공 수지) 또는 래커가 도체 구조에 적용된다. 가교-가능한 수지 및 래커는 추가적인 종속 단계에서 고정될 수 있는 물질 B의 전구체일 수 있다. 상기 래커는 적용된 영역 내의 액체 솔더 합금이 도체 구조의 표면을 적시는 것을 방지하는 솔더 정지 마스크일 수 있다.
바람직하게는, 상기 유전체 물질 B는 인쇄 또는 통상의 압출 공정에 의해 적용된다. 상기 인쇄 공정은 접촉 인쇄 공정 또는 비접촉 인쇄 공정일 수 있다. 상기 접촉 인쇄 공정은 고-압 인쇄, 평판 인쇄(예를 들어, 오프셋 인쇄) 및 음각 인쇄로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 일 구현예에 따르면, 전술한 인쇄 공정 각각은 회전 인쇄 공정으로서 수행될 수 있다. 바람직하게는, 상기 물질 B는 도체 구조에 예를 들어 롤러-투-롤러 공정에 의해 연속적으로 적용된다. 이를 위하여, 상기 도체 구조(예를 들어, 금속 스트립)는 인쇄기 헤드에 연속적으로 전진되는 것이 유리하다. 상기 인쇄기 헤드는 물질 B로 도체 구조의 코팅이 영향을 받을 수 있는 대응되는 컷아웃을 갖는다. 상기 컷아웃 외부의 도체 구조의 영역은 셔터에 의해 또는 가스 또는 용매 흐름을 도입함으로써 물질 B로 코팅되지 않도록 한다.
또 하나의 바람직한 구현예에 따르면, 물질 B 또는 물질 B의 전구체는 비접촉 인쇄 공정에 의해 도체 구조에 적용될 수 있다. 상기 비접촉 인쇄 공정은 예를 들어 스프레이, 잉크젯 인쇄 또는 디스펜싱으로부터 선택될 수 있다.
바람직한 구현예에 따르면, 물질 B로 코팅되는 한편, 상기 도체 구조는 40 내지 70℃, 바람직하게는 약 60±5℃ 범위의 온도를 갖는다. 상기 도체 구조 상의 인쇄 공정은 바람직하게는 적어도 100　m/min 또는 바람직하게는 최대 300　m/min의 적용 속도에서 수행되며, 여기서 미터로의 거리 정보는 인쇄된 도체 구조의 길이를 나타낸다.
추가적인 바람직한 구현예에 따르면, 물질 B는 필름으로서 도체 구조체 적용될 수 있으며, 이는 도체 구조 상에 적층된다. 상기 필름은 예를 들어 폴리머 필름일 수 있다.
제2의 종속 단계에서, 물질 B의 층 및/또는 물질 B의 전구체의 층은 선택적으로 고정된다. 상기 고정에 의해서, 예를 들어, 폴리머 메쉬의 가교 결합 반응에 의해서와 같이, 제1의 종속 단계에서 적용된 물질 B를 화학적으로 변경하는 것이 가능하다. 세라믹 페이스트가 도체 구조에 적용되는 경우, 상기 고정은 바람직하게는 베이킹에 의해 수행된다. 세라믹 페이스트를 고정시키는 것은 바람직하게는 세라믹의 조성물을 변경시키지 않는다.
제1의 종속 단계에서 수지의 형태로 또는 래커로 적용된 폴리머의 고정은 바람직하게는 UV 방사(예를 들어, 광대역 UV 방사선) 또는 열 공급을 사용함으로써 수행된다. 바람직하게는, 가교 결합 반응은 수지 또는 래커의 고정 동안 일어난다.
필름이 도체 구조에 적용되는 경우, 동일하게 바람직하게는 고정된다. 특히, 상기 필름은 용융 온도로 적어도 부분적으로 가열된다. 가열은 바람직하게는 도체 구조에 대해 필름의 접착을 개선할 것이다. 대안적인 바람직한 구현예에 따르면, 상기 필름은 추가적인 종속 단계에서 처리되지 않는다.
제2의 종속 단계에서, 상기 제1의 종속 단계의 도체 구조에 적용된, 물질 B 또는 물질 B의 전구체의 코팅을 고정함으로써, 그 중에서도, 도체 구조에 대한 층의 접착력을 증가시키는 것이 가능하며, 물질 B의 층 그 자체는 기계적 그리고 화학적 영향에 대해서 좀 더 신뢰성을 갖는 것으로 여겨질 수 있다.
단계 b)의 추가적인 바람직한 구현예에 따르면, 상기 도체 구조는 물질 B로 먼저 완전하게 코팅된다. 이어서, 물질 B의 코팅은 다시 부분적으로 제거되어 각각 분리되는 도체 구조의 주 축을 따라서 물질 B의 두 개의 영역으로 귀결된다. 상기 부분적 제거는 예를 들어 레이저 어블레이션에 의해 달성될 수 있다. 특히 바람직한 구현예에 따르면, 상기 도체 구조는 물질 B의 전구체, 특히 솔더 정지 마스크로 완전하게 먼저 코팅되며, 다음으로 고정, 특히 가교 겹합되고 이어서 상기 고정된 물질 B는 레이저 어블레이션으로 부분적으로 제거된다. 상기 레이저 어블레이션은 상기 레이저 구조의 표면의 부분적인 영역을 다시 한번 노출시킨다.
바람직한 구현예에 따르면, 고정 후, 상기 물질 B는 7　GPa 이하, 특히 5　GPa 이하, 및 특히 바람직하게는 2　GPa 이하의 탄성 계수를 갖는다. 상기 도체 구조의 총 표면 상의 물질 B로의 코팅 부분은 5 내지 95%, 바람직하게는 30 내지 80%이다.
특히 바람직한 구현예에 따르면, 전처리는 단계 c) 전에 수행된다. 예를 들어, 상기 전처리는 물질 B로 코팅되지 않는 도체 구조의 영역 상의 플럭스의 적용을 포함할 수 있다. 상기 적용은 커넥터의 제조공정이 불활성 가스 분위기에서 전체적으로 수행되지 않는 경우, 특히 필요할 수 있다. 바람직하게는, 불활성 가스 분위기는 1부피%의 산소를 함유하지 않는다.
단계 c)는 솔더 물질 A를 사용하여 각각 분리된 두 개의 영역으로 주 축을 따라 금속성 도체 구조의 부분적인 코팅을 포함한다. 바람직하게는, 솔더 물질 A로 도체 구조의 코팅은 물질 B로 코팅되지 않은 영역에서 수행된다. 구리 스트립으로 작업하는 경우, 자유(free) 구리 표면 만이 예를 들어 솔더 물질로 커버된다. 상기 액체, 바람직하게는 용융 솔더 합금은 물질 B의 코팅을 적시지 않으며, 이는 바람직하게는 폴리머 물질이고 특히 경화된 솔더 정지 마스크이다.
상기 도체 구조는 다른 방식으로 솔더 물질 A로 코팅될 수 있다. 바람직한 구현예에 따르면, 기존에 물질 B로 코팅된 도체 구조는 딥 코팅에 의해 물질 A로 코팅될 수 있다. 딥 코팅에서, 이전에 물질 B로 코팅된 도체 구조는 액체 솔더 합금의 용융 욕 또는 솔더 페이스트의 욕에 침지될 수 있다. 딥 코팅은 특히 물질 B로 전-코팅된 도체 구조의 주변부를 따라 물질 A의 교호로 둘러싸는 영역을 쉽게 제조할 수 있는 이점을 갖는다. 딥 코팅을 이용함으로써, 물질 A로 물질 B가 코팅되지 않는 주 방향을 따라 도체 구조의 영역을 코팅하는 것이 가능하다. 바람직하게는, 상기 도체 구조는 액체 솔더 합금의 욕에 침지된다. 상기 도체 구조, 특히 구리 스트립은 바람직하게는 솔더 합금의 용융 욕을 통해서 연속적으로 전진된다. 상기 용융 욕의 솔더 합금은 상기 도체 구조의 용융점 아래인, 바람직하게는 적어도 100℃, 특히 적어도 200℃의 용융점을 갖는다. 상기 솔더 합금은 본원에 기술된 솔더 합금으로부터 선택될 수 있다.
모든 과잉의 액체 솔더 합금은 예를 들어 와이핑에 의해 또는 압축 공기 수단에 의해 연이어 제거될 수 있다. 상기 도체 구조 상의 액체 솔더 합금의 층은 바람직하게는 물질 B의 층과 동일한 층 두께를 갖는다. 대안적인 구현예에 따르면, 물질 A의 층은 물질 B의 층보다 두껍다. 물질 B의 층의 층 두께는 균일하거나 변경될 수 있다.
용융 욕을 통한 통과 후, 상기 액체 솔더 합금은 냉각 및 경화될 수 있으며, 따라서 도체 구조 상의 솔더 물질 A 및 유전체 물질 B의 영역을 교호로 그 주변부를 따라 형성된다.
본 발명의 대안적인 구현예에 따르면, 물질 B로 이미 코팅된 도체 구조는 인쇄에 의해 솔더 페이스트로 코팅될 수 있다. 상기 솔더 페이스트는 바람직하게는 솔더 합금 및 플럭스의 적어도 입자를 함유한다. 상기 솔더 페이스트는 또한 용매 및 첨가제를 포함할 수 있다. 상기 용매는 유기 또는 수용성 용매일 수 있다. 상기 첨가제는 바람직하게는 예를 들어 칙소제, 증점제 또는 수지와 같은 유동성 개질제일 수 있다. 상기 용매는 유기 용매 또는 수성 용매일 수 있다.
제1의 단계에서, 상기 솔더 페이스트는 물질 B로 코팅되지 않은 도체 구조의 영역 상에 인쇄된다. 상기 코팅 후 추가적인 단계에서, 상기 솔더 페이스트는 도체 구조 상에 고정될 수 있다. 상기 솔더 페이스트 상의 고정은 바람직하게는 보온(warming) 또는 가열에 의해 수행된다. 본 맥락에서 보온은 솔더 페이스트가 함유된 솔더 합금의 용융점 아래의 온도로 보온됨으로써, 페이스트 층이 건조되고 휘발성 성분이 빠져나가는 것을 의미한다. 본 맥락에서, 가열은 상기 솔더 페이스트의 층이 함유된 솔더 함금의 용융점을 초과하는 온도로 가열되는 것을 의미한다. 가열 시, 솔더 합금의 연속적인 층이 바람직하게 형성되는 한편, 상기 페이스트의 휘발성 성분은 예를 들어, 증발 또는 소각에 의해서와 같이 대부분 제거된다. 이처럼, 본 발명에 따른 커넥터를 제조하는 것이 가능하다.
상술한 바와 같이, 단계 b 및 c)의 순서는 추가적으로 특정되지 않는다. 본 발명의 유리한 구현예에 따르면, 상기 커넥터는 상기 도체 구조의 주 축을 따라 솔더 물질 A의 층을 먼저 적용하고, 이어서 유전체 물질 B의 층을 적용함으로써 제조될 수 있다. 상기 공정 순서는 예를 들어, 도체 구조의 주 축을 따라 서로 분리된 영역에 솔더 페이스트의 형태로 솔더 물질 A의 제1적용 및 이어서 물질 A로 코팅되지 않은 표면 영역에 물질 B의 층의 두 개의 분리된 영역의 적용에 의해 수행될 수 있다. 상기 구현예에서, 여기서 단계 c)에 이어 단계 b)가 이어지며, 물질 A 및 물질 B 모두는 바람직하게는 각각 인쇄 공정에 의해 적용된다.
본 발명에 따라 제조된 커넥터 상에, 물질 B로 코팅된 영역 및 물질 A로 코팅된 영역이 상기 커넥터의 주변부를 따라 교호로 있다. 물질 A 및 물질 B로 코팅되고 서로 분리된 도체 구조의 두 개의 영역이 그 주축을 따라 도체 구조를 연속적으로 코팅한다.
상기 도체 구조가 단계 b) 및 c)의 완료 후, 단계 a)에서 연속적인 스트립 또는 와이어로서 제공되는 경우, 상기 도체 구조는 바람직하게는 단일 조각으로 절단되며, 따라서 마감질된 커넥터가 얻어진다. 상기 절단된 도체 구조의 길이는 바람직하게는 100 내지 600　mm의 범위, 특히 바람직하게는 200 내지 400　m의 범위이다.
단계 b) 및 c)에서 코팅된 도체 구조는 선택적으로 완료된 코팅 공정 후, 롤(또한 코일로서 언급됨) 상에 되감길 수 있다. 특히 바람직하게는, 상기 도체 구조는 단계 b) 및 c) 후에 되감기며 적용을 위하여 각각 필요한 길이로 절단된 경우, 광전지 부품을 제조하는 공정에 필요할 때까지 다시 되감기지 않는다.
구현예에 따르면, 본 발명은 광전지 부품에 관한 것으로서, 제1의 태양 전지 전극 및 추가 부재를 포함하며, 여기서 상기 태양 전지 전극 및 상기 추가 부재는 본 발명에 따른 커넥터에 의해 서로 연결된다. 상기 광전지 부품의 제1의 태양 전지 전극은 바람직하게는 전면 또는 후면 전극이다. 태양 전지는 바람직하게는 다른 극성의 적어도 두 개의 태양 전지 전극에 의해 접촉된 적어도 하나의 반도체 층을 함유한다. 상기 반도체 층은 바람직하게는 도핑된 실리콘 웨이퍼이다. 상기 반도체 층은 바람직하게는 단결정성 또는 다결정성 실리콘 웨이퍼이다. 태양 전지의 적어도 두 개의 태양 전지 전극은 통상적으로 적어도 하나의 후면 전극 및 적어도 하나의 전면 전극이며, 이는 상기 전극들이 상기 반도체 층의 맞은편 상에 배치됨을 의미한다. 상기 전면 전극은 입사 광을 갖는 쪽에 위치되는 한편, 상기 후면 전극은 광으로부터 멀리 떨어진 쪽에 있다. 또 다른 구현예에 따르면, 반도체 기판의 동일측 상에 적어도 두 개의 전극을 배치하는 것이 가능하다(후면 접점 태양 전지로서 또한 기술됨).
상기 후면 전극은 예를 들어, 2-차원으로 적용된 금속 층일 수 있다. 상기 금속 층은 바람직하게는 은-함유 컨택 사이트(contact site)를 갖는 알루미늄을 함유한다.
상기 광전지 부품의 전면 전극은 바람직하게는 버스바이다. 상기 버스바는 복수 또는 모든 핑거 전극을 서로 연결할 수 있으며, 핑거 전극에 의해 포획된 전류를 효율적으로 수송하는데 사용된다. 동시에, 상기 버스바는 예를 들어, 솔더링을 위하여 기계적으로 튼튼한 접촉 표면을 제공하는데 사용될 수 있다. 바람직하게는, 상기 버스 바는 핑거 전극보다 큰 와이어 단면을 갖는다. 바람직하게는, 버스바의 직경은 100　㎛ 내지 2　mm 범위일 수 있고, 높이는 바람직하게는 1 내지 20　㎛이다. 당해 기술 분야의 통상의 기술자는 다른 버스바 디자인에 익숙하다. 버스바는 연속적이고, 균일한 도체 통로, 제한된(constricted) 도체 통로(예를 들어, 펄의 스트링 형태로) 및 중단(interruption)으로서 디자인될 수 있다. 바람직한 구현예에 따르면, 버스바는 복수, 특히 모두의 존재하는 핑거 전극을 접촉한다. 바람직하게는, 상기 커넥터는 버스바에 대한 커넥터의 올바른 정렬을 용이하게 하기 위하여 버스바보다 넓다. 반도체 층의 최소의 쉐도잉을 달성하기 위하여, 가능한한 많이, 50% 이하, 특히 20% 이하, 특히 바람직하게는 10% 이하로 커넥터 및 버스바의 폭이 다르다.
바람직하게는, 상기 후면 및 전면 전극은 반도체 층 상에 도체 페이스트를 적용하고 이어서 적용된 도체 페이스트를 베이킹함으로써 제조된다. 상기 도체 페이스트는 예를 들어 스크린 또는 스텐실 인쇄와 같은 인쇄에 의해 반도체 층에 적용될 수 있다. 도체 페이스트는 통상적으로 전기적으로 전도성 금속 입자, 유리 프릿 또는 유기 매체를 포함한다. 상기 도체 페이스트가 후면 전극의 제조에 사용되는 경우, 상기 전기 전도성 금속 입자는 바람직하게는 은 및/또는 알루미늄을 함유한다. 상기 전도성 페이스트가 전면 전극의 제조에 사용되는 경우, 상기 전기 전도성 금속 입자는 바람직하게는 은으로 이루어지거나 은을 함유한다. 적용 후, 상기 반도체 기판은 예를 들어 적용된 도체 페이스트와 함께 베이킹될 수 있으며, 이는 태양 전지 전극으로 귀결된다. 상기 유기 매체는 베이킹에 의해 제거될 수 있으며, 기계적 고체 및 전기 전도성 전극이 이에 따라 얻어진다. 따라서, 얻어진 태양 전지 전극은 바람직하게는 유리 및 금속의 혼합물을 포함한다.
본 발명에 따른 광전지 부품에서, 제1의 태양 전지 전극은 본 발명에 따른 커넥터에 의해 추가 부재에 연결된다. 바람직하게는, 상기 추가 부재는 태양 전지의 추가적인 태양 전지 전극이다. 상기 추가 부재가 상기 제1의 태양 전지 전극의 극성과 반대의 극성인 극성을 갖는 것이 특히 바람직하다. 상기 제1의 태양 전지 및 추가적인 태양 전지는 예를 들어 동일할 수 있다. 상기 커넥터는 바람직하게는 추가적인 태양 전지의 후면 전극에 상기 제1의 태양 전지의 전면 전극을 연결한다. 대안적으로, 상기 커넥터는 또한 추가적인 태양 전지의 전면 전극에 제1의 태양 전지의 후면 전극을 연결할 수 있다. 본 발명에 따른 광전지 부품은 또한 커넥터에 의해 연결된 태양 전지의 체인(chain)의 일부일 수 있다; 즉, 제1 및 추가적인 태양 전지 전극 이외에, 여전히 추가적인 태양 전지 전극이 각각 추가적인 커넥터에 연결될 수 있다.
바람직한 구현예에 따르면, 상기 제1의 태양 전지 전극 및 커넥터 사이의 접촉은 솔더 연결에 의해 확립된다. 바람직하게는, 상기 솔더 연결은 커넥터 상에 물질 A의 적어도 하나의 영역을 용융시켜 확립된다. 솔더 물질 A로 코팅된 주변부를 따른 커넥터 상의 교호의 영역은 제1의 태양 전지 전극에 대해서 기계적 그리고 전기적 접촉에 기여한다. 특히 유리하게는, 상기 커넥터 및 태양 전지 전극 사이의 전기적 접촉은 물질 A의 제1의 영역에 의해 확립되고, 커넥터 및 추가 부재 사이의 전기적 접촉은 물질 A의 제2의 영역에 의해 확립되며, 여기서 물질 A의 영역은 그 사이에 배열된 물질 B의 층에 의해 서로 분리된다. 대안적으로, 상기 커넥터 및 제1의 태양 전지 전극 사이, 및 상기 커넥터 및 추가 부재 사이의 접촉은 솔더 물질 A의 동일 영역에 의해 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 커넥터는 제1의 태양 전지 전극과의 접촉 영역에서 그리고 추가 부재와의 접촉 영역에서 물질 B로 부분적으로 코팅되므로, 태양 전지 전극이 커넥터에 솔더링되는 경우, 핑거 전극이 물질 A와 접촉하는 것을 방지하는 것이 가능하다. 특히, 상기 용융 솔더 물질에 의해 형성된 솔더 영역은 물질 B의 영역에 의해 구획되므로, 액체 솔더 물질은 바람직하게는 핑거 전극과 접촉하지 않을 수 있다.
도 5는 솔더 물질 A를 통해서 버스바(bus)와 접촉하는 본 발명에 따른 커넥터의 단면을 나타낸다. 여기서, 물질 A는 물질 B에 의해 구획되어 있으므로, 상기 커넥터는 단지 버스바(bus)를 접촉하며, 핑거 전극 (F)를 접촉하지 않는다. 도 5에서, Si는 실리콘 웨이퍼를 나타낸다. 커넥터 및 버스바가 서로 접촉한 표면 영역은 접촉 영역으로 나타낸다.
본 발명에 따른 광전지 부품의 주변부를 따라 연장하는 물질 B의 교호의 영역은 유전체 특성을 가지며 바람직하게는 태양 전지 전극 및 커넥터 사이의 전기적 접촉에 기여하지 않는다. 바람직한 구현예에 따르면, 상기 주변부를 따라 연장하는 물질 B의 교호의 영역은 예를 들어, 아교로서 물질 B가 기능을 하는 접착제에 의해 기계적 접촉을 확립하는데 기여한다.
본 발명에 따른 광전지 부품은 바람직하게는 다음의 단계를 포함하는 공정에 의해 제조된다:
· 적어도 하나의 태양 전지 전극, 특히 버스바를 갖는 태양 전지를 제공하고, 추가 부재를 제공하는 단계,
· 본 발명에 따른 커넥터를 제공하는 단계,
· 상기 적어도 하나의 태양 전지 전극 및 추가 부재에 대해서 커넥터를 위치시키는 단계,
· 커넥터에 의해 상기 적어도 하나의 태양 전지 전극 및 추가 부재를 연결하는 단계.
이하의 섹션은 광전지 부품의 제조를 개시하며, 여기서 커넥터는 태양 전지 전극을 추가 부재에 연결한다. 그러나, 본 발명은 또한 태양 전지가 커넥터를 통해서 추가 부재에 연결되는, 복수의 태양 전지 전극, 특히 버스바를 포함하는 구현예를 포함한다.
적어도 하나의 태양 전지 전극을 포함하는 태양 전지는 광전지 부품의 제조를 위하여 제공된다. 상기 태양 전지는 바람직하게는 예를 들어, 버스바 및 하나의 후면 전극의 형태로 적어도 하나의 전면 전극을 포함한다. 바람직하게는, 상기 추가 부재는 태양 전지의 추가적인 태양 전지 전극이다. 특히, 상기 추가적인 태양 전지는 제1의 제공된 태양 전지와 일치한다. 대안적으로, 상기 태양광 모듈의 추가 부재는 또한 태양광 모듈용 연결선일 수 있다. 이러한 목적으로, 상기 연결선은 직렬로 연결된 복수의 태양 전지로부터 멀리 전류를 수송하는 기능을 할 수 있다.
추가로, 본 발명에 따른 적어도 하나의 커넥터가 제공된다. 상기 커넥터는 롤로부터 풀어 제공된다. 바람직하게는, 상기 풀린 이미 코팅된 도체 구조는 요구되는 크기로 절단되고, 이에 따라 적합한 커넥터가 각각의 적용을 위하여 얻어진다. 구체적으로, 상기 커넥터는 그 길이가 추가적인 태양 전지, 특히 후면 전극의 태양 전지 전극에 태양 전지의 버스바를 연결시키는데 충분하도록 제공된다. 이는 본 구현예에서 상기 커넥터가 태양 전지의 길이의 약 두배만큼 길다는 것을 의미한다. 바람직한 구현예에 따르면, 제공된 커넥터의 수는 태양 전지 상에 존재하는 버스바의 수에 대응한다. 구체적으로, 본 발명에 따른 커넥터를 위한 크기로 절단될 수 있는 코팅된 도체 구조의 하나의 롤이 버스바 당 제공된다.
가능한 한 많이, 상기 반도체 층의 최소의 쉐이딩을 달성하기 위하여, 제공된 커넥터 및 제1의 태양 전지 전극, 예를 들어 버스바의 폭은 바람직하게는 50% 이하, 특히 20% 이하 및 특히 바람직하게는 10% 이하로 다르다. 상기 커넥터는 상기 제1의 태양 전지 전극보다 넓거나 또는 작을 수 있다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 커넥터는 버스바보다 넓다.
추가로, 제공된 커넥터는 태양 전지 전극 및 추가 부재에 대해서 위치된다. 이러한 목적으로, 바람직하게는, 제공된 커넥터는 제1의 태양 전지 전극, 특히 버스바와 정렬되며, 예를 들어 버스바 위에 중심을 둔다. 상기 커넥터는 바람직하게는 버스바보다 길기 때문에, 부분, 예를 들어 커넥터의 길이의 절반이 상기 제1의 태양전지로부터 투영된다.
연이어, 상기 추가 부재는 이것 및 커넥터 사이에 접촉이 생성될 수 있는 방식으로 위치될 수 있다. 제1의 태양 전지의 전면 전극이 추가적인 태양 전지의 후면 전극에 연결되는 경우, 상기 커넥터는 전면 상에 대응적으로 먼저 위치될 수 있으며, 연이어 추가적인 태양 전지가 상기 커넥터의 투영 부분 상에 그 후면에 의해 위치된다.
상기 태양 전지 전극 및 추가 부재 상에 위치된 커넥터는 연이어 동일하게 연결된다. 상기 연결은 바람직하게는 제자리에(in place) 위치된 커넥터를 가압하고 솔더링함으로써 일어난다. 상기 솔더링에 대해서, 바람직하게는, 태양 전지 전극, 커넥터 및 추가 부재의 배열은 커넥터의 주변부를 따라 연장하는 솔더 물질 A의 영역이 용융하고, 태양 전지 전극과의 솔더 연결이 확립되도록 가열된다. 상기 솔더 물질의 가열은 바람직하게는 적외선에 의해 일어난다.
총 커넥터의 각 정투영의 표면 영역은 물질 A의 각 영역의 정투영의 표면 영역보다 적어도 10% 크므로, 그리고 물질 B의 영역의 존재에 기인하여, 상기 용융된 솔더 물질은 전면 접촉 영역을 쉽게 적실 수 없으며, 이는 핑거 전극에 대한 손상 위험이 방지될 수 있는 이유이다.
바람직하게는, 상기 태양 전지 전극 및 추가 부재는 기계적 응력을 최소화하기 위하여 실제 솔더링 전에 예비가열되도록 구상될 수 있다. 추가적으로, 상기 전지 커넥터 및 태양 전지 전극은 바람직하게는 솔더 공정 동안 가압된다. 솔더링 후, 솔더 물질 A로 주변부를 따라 교호적으로 코팅된 커넥터의 영역에서, 기계적으로 고체 및 전기적으로 전도성 연결이 얻어진다. 커넥터에 의해 제1의 태양 전지 전극이 추가적인 태양 전지 전극에 연결됨을 제공하는 광전지 부품은 또한 태양광 모듈로 디자인된다. 본 발명에 따른 커넥터는 바람직하게는 또한 두 개 초과의 태양 전지를 태양광 모듈에 연결하는데 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 커넥터는 솔더로 완전하게 코팅된 구리 스트립과 유사한, 일반적으로 사용된 산업적 공정에서 공정화될 수 있으며, 따라서 태양 모듈의 제조에 필요한 태양 전지의 전기적 직렬 연결 및 기계적 연결을 가능하게 한다.
이하에서는, 본 발명의 일반적인 교시를 구체적인 구현예에 기반하여 설명할 것이다.
실시예
1) 코팅된 커넥터의 제조:
제1의, 금속성 도체 구조가 코일 상에 감긴 구리 스트림의 형태로 제공되었다(구리: ETP 표준, Rp0.2 = 80　MPa, 치수: 1.5　mm 폭, 200　㎛ 두께). 상기 구리 스트립은 코일로부터 풀리고, 열처리되었으며(어닐링, 소프트 어닐링), 플라즈마 처리에 의해 표면 환원이 수행되었다. 솔더 욕 전에 추가적인 단계가 불활성 분위기에서 수행되었다(산소 백분율 <50　ppm).
다음으로, 상기 UV-경화 솔더 정지 마스크 (ELPEPCB® SD 2460/201 UV-FLEX)가 압출 공정을 사용하여 측면 영역에서 그리고 이후의 접촉 영역에 대해서 부분적인 영역에 적용되었다. 상기 단계 동안, 상기 스트립은 챔버를 통해 당겨졌다.
챔버 내에서, 상기 래커는 압력 하에 있었다. 유입구 및 출구가 어떠한 래커도 상기 챔버로부터 빠져나갈 수 없도록 좁은 갭으로 밀봉되었다. 상기 모서리의 코팅은 래커 접착을 통해서 연속적인 한편, 챔버 내의 래커를 통해서 수송되었다. 래커로 중심 영역의 젖음은 셔터에 의해 방지되었다.
래커 코팅의 두께는 15　㎛였다. 솔더 정지 마스크가 구리 스트립의 전면 및 후면을 코팅하였고, 특히 1 mm 폭 영역이 솔더 정지 마스크를 갖지 않는 전면 및 후면 상의 접촉 영역 상에 생성되도록 코팅되었다. 상기 적용된 솔더 정지 마스크는 이어서 고-압 수은 진공 램프의 UV 광으로 약 60℃의 기판 표면 온도에서 경화되었다. 경화 후, 상기 래커 층의 층 두께는 또한 약 15　㎛이었다. 다음 단계에서, 솔더 정지 마스크로 부분적으로 코팅된 구리 스트립은 용융 솔더 합금(Sn60Pb40)을 함유한 솔더 욕에 침지되었다. 솔더의 층 두께는 솔더 욕의 온도, 구리 스트립의 진전 속도 및 솔더 욕으로부터 나온 직후 공기 분사기로 "와이핑"에 기반하여 결정되었다. 상기 구리 밴드가 제거된 후, 솔더 정지 마스크에 의해 젖지 않은 영역이 솔더 합금에 의해 젖었다. 상기 솔더 정지 마스크의 영역은 솔더 합금에 의해 젖지 않았다. 경화 후, 상기 솔더 합금의 층은 약 15　㎛의 층 두께를 가졌다. 경화 후, 상기 코팅된 구리 스트립은 코일 상에 되감겼다.
2) 태양 전지의 제공
회사 Q-Cells에 의해 제조된 n-이미터를 갖는 p-타입 전지가 태양 전지로서 사용되었다(저항: 90　Ohm/square). 상기 표면은 전면 상에 Si3Nx 앤타이어플렉티브(antireflektive) 코팅을 가졌다. 상업적으로 입수 가능한 페이스트 Heraeus SOL 9631C (Heraeus Deutschland GmbH)를 사용하여, 핑거 및 세 개의 버스바가 스크린 인쇄를 사용하여 전면 상에 적용되었다. 상기 핑거의 선폭은 40　㎛였고, 버스바의 폭은 1.5　mm였다. 스크린-인쇄된 은 솔더 패드가 그 후면 상에 상업적인 페이스트 Heraeus SOL205B (Heraeus Deutschland GmbH)로 적용되었다. 후면 상의 알루미늄 - BSF는 스크린-인쇄된 상업적인 알루미늄 페이스트 ((RUX28K30, Guangzhou Ruxing Technology Development Co., Ltd. of Guangdong, China) 상에 인쇄되었다. 상기 페이스트가 로에서 900℃의 최대 온도에서 건조되고 베이크되었다.
3) 태양광 모듈의 제조:
태양광 모듈이 후술되는 커넥터 및 공정을 사용하여 두 개의 태양 전지로부터 제조되었다.
제1의 태양 전지가 버스바를 갖는 전면 전극이 각각 상면 상에 위치되도록 마운팅 표면 상에 위치되었다.
실시예 1에서 제조된 코팅된 구리 스트립이 코일 상에 감겨 제공되었다. 코팅된 구리 스트립을 갖는 분리된 코일이 태양 전지 당 각각 또는 세 개의 버스바에 대해 제공되었다.
솔더 및 솔더 정지 마스크로 주변부를 따라 교호로 코팅된 금속 스트립이 풀리고 연신되고 가이드 수단을 사용하여 버스바에 전진되었다. 코팅된 구리 스트립은 태양 전지의 전면의 최소의 표면 영역이 쉐이드되도록 세 개의 버스바 위에 각각 위치되고 정렬되었다.
상기 제1의 태양 전지 위에 커넥터를 풀고 위치시킨 후, 상기 커넥터는 커넥터의 길이가 두 개의 인접한 태양 전지를 연결시키기에 충분하도록 절단되었다. 이는 커넥터 절단 크기의 길이가 제1의 태양 전지 길이의 두 배만큼 길다는 것을 의미한다. 각각의 풀린 구리 스트립의 하나의 절반은 각각 제1의 태양 전지의 전면 상의 버스바에 접촉되는 한편, 상기 커넥터의 다른 절반은 태양 전지로부터 투영되었다. 제2의 태양 전지가 제1의 태양 전지로부터 투영된 세 개의 커넥터의 부분 위에 위치되었다. 상기 제2의 태양 전지는 커넥터가 제2의 태양 전지의 뒤에 접촉하도록 위치되었다.
제2의 태양 전지의 위치 후, 상기 태양 전지 및 세 개의 커넥터가 함께 가압되었다. 두 개의 태양 전지 및 커넥터의 장치가 커넥터 상의 솔더 물질이 약 200℃의 온도에 다다르도록 IR 방사선으로 가열되었다. 상기 가열 후, 상기 배열이 냉각되고, 따라서 용융 솔더 합금이 경화되었다. 두 개의 연결된 태양 전지가 이러한 방식으로 얻어졌다.
4) 다른 태양광 모듈의 측정 및 비교
비교를 위하여, 추가적인 태양광 모듈이 두 개의 태양 전지로부터 제조되었으며, 상기 두 개의 태양 전지 전극의 연결이 솔더 합금(Sn60Pb40)으로 완전하게 코팅된 통상의 구리 스트립으로 달성되었다.
두 개의 솔더된 태양 전지의 두 개의 세트가 직렬로 함께 솔더되었다. 동일하게 적층함으로써, 소위 미니-모듈러스의 4개의 전지가 각각 제조되었다. 이들 미니-모듈은 상승된 온도에서 노화가 가속화된 후 및 제조 직후, 직렬 저항(Rser), 충전율(FF) 및 전자 발광 (EL)을 측정하는데 사용되었다.
상기 가속화된 노화에 대해서, 두 개의 제조된 태양광 모듈이 -40 내지 +55℃ 사이의 주기적 온도 변화에 노출되었다. 상기 태양광 모듈의 모듈 출력은 표준 파라미터(IEC 61215)에 상응하는 100 및 500 온도 주기 후 시험되었다. 상기 모듈의 출력 STC는 IEC 60904에 따라 1000　W/m²및 25℃의 전지 온도에서 검출되었다.
표 1은 측정된 결과를 따른다. 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 표준 커넥터를 갖는 비교 모듈에 대한 충전율은 더욱 낮거나, 및/또는 노화 후 계속 감소한다. 또한, 본 발명에 따른 실시예에서, 직렬 저항(Rser) 및/또는 충전율 (FF)의 하락은 더욱 낮다. 도 6은 전기 발광 측정을 나타낸다. 태양 전지 상의 어두운 스트라이프는 핑거가 불량임을 나타낸다. 핑거의 불량 수(어두운 회색)은 가속화된 노화 전 및 후 모두에서 본 발명에 따른 실시예에서 더욱 낮다.
Figure pct00001

Claims (16)

  1. 제1의 태양 전지 전극을 추가 부재와 연결하기 위한 커넥터로서, 상기 커넥터는 금속성 도체 구조를 가지며, 상기 도체 구조는 물질 A 및 B의 두 개의 각각의 연속적인 영역으로 둘러싸는 방식으로(circumferential manner) 교호로 그 주변부를 따라 코팅되며, 여기서 A는 솔더 물질이고 B는 유전체 물질이며, 전체 커넥터(entire connector)의 각각의 정투영(orthogonal projection)의 표면 영역이 물질 A의 각 영역의 정투영의 표면 영역보다 적어도 10% 큰 것을 특징으로 하는 커넥터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 커넥터의 정투영의 표면 영역은 물질 A의 각 영역의 정투영의 표면 영역보다 적어도 25% 및 최대 80% 더욱 큰, 커넥터.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서, 물질 A의 각 영역의 정투영은 전면 커넥터(overall connector)의 정투영의 모서리에 대해서 각각 동일 거리에 있는, 커넥터.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도체 구조는 스트립 또는 와이어인 커넥터.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도체 구조는 구리를 함유하거나 또는 구리로 이루어진, 커넥터.
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전체 물질 B는 유전체 물질 및 금속성 물질의 군으로부터 선택되는 필러를 포함하는, 커넥터.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 필러는 금속 산화물 분말인 커넥터.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물질 B는 폴리머 물질을 포함하는 커넥터.
  9. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물질 B는 7 GPa 이하의 탄성 계수를 갖는 커넥터.
  10. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 따른 커넥터의 제조방법으로,
    상기 커넥터는 제1의 태양 전지 전극을 추가 부재에 연결하기에 적합하며, 상기 방법은:
    a) 금속성 도체 구조를 제공하는 단계,
    b) 유전체 물질 B로 서로 분리된 두 개의 영역의 주축을 따라 금속성 도체 구조를 부분적으로 코팅하는 단계, 및
    c) 솔더 물질 A로 주변부를 따라 서로 분리된 두 개의 영역으로 상기 주축을 따라 상기 금속성 도체 구조를 부분적으로 코팅하는 단계를 포함하며,
    여기서, 상기 물질 A 및 B로 부분적으로 코팅하는 단계는 상기 금속성 도체 구조가 이들 물질로 교호적으로 상기 주변부를 따라 코팅되는 방식으로 달성되는, 커넥터의 제조방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 도체 구조는 물질 B로 제1 코팅되는 커넥터의 제조방법.
  12. 청구항 10 또는 11에 있어서,
    상기 물질 B로의 부분적인 코팅은 인쇄에 의해 수행되는, 커넥터의 제조방법.
  13. 청구항 10 내지 12 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 c)는 액체 솔더 합금에 상기 도체 구조를 침지시켜 수행되는 커넥터의 제조방법.
  14. 광전지 부품으로서,
    제1의 태양 전지 전극 및 추가 부재를 포함하며, 여기서 상기 태양 전지 전극 및 상기 추가 부재는 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 따른 커넥터에 의해 서로 연결되는 광전지 부품.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 추가 부재는 추가적인 태양 전지 전극인 광전지 부품.
  16. 청구항 14 또는 15에 있어서,
    상기 제1의 태양 전지 전극은 전면 전극이며, 상기 추가 부재는 후면 전극인 광전지 부품.
KR1020207008003A 2017-08-25 2018-07-03 기능성 세로방향 코팅을 갖는 태양 전지 커넥터 KR20200040291A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17187982.8 2017-08-25
EP17187982.8A EP3447804B1 (de) 2017-08-25 2017-08-25 Solarzellenverbinder mit funktioneller längsbeschichtung
PCT/EP2018/067907 WO2019037928A1 (de) 2017-08-25 2018-07-03 Solarzellenverbinder mit funktioneller längenbeschichtung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200040291A true KR20200040291A (ko) 2020-04-17

Family

ID=59713894

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207008003A KR20200040291A (ko) 2017-08-25 2018-07-03 기능성 세로방향 코팅을 갖는 태양 전지 커넥터

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20200243695A1 (ko)
EP (1) EP3447804B1 (ko)
KR (1) KR20200040291A (ko)
CN (1) CN110178227A (ko)
TW (1) TWI688201B (ko)
WO (1) WO2019037928A1 (ko)

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT502004B1 (de) * 2005-06-01 2007-07-15 Outokumpu Copper Neumayer Gmbh Elektrisches verbindungselement, verfahren zu seiner herstellung und solarzelle und modul mit verbindungselement
US8802479B2 (en) * 2010-06-03 2014-08-12 NuvoSun, Inc. Solar cell interconnection method using a flat metallic mesh
WO2012111185A1 (ja) * 2011-02-15 2012-08-23 三菱電線工業株式会社 はんだめっき銅線およびその製造方法
CA2741508A1 (en) * 2011-05-24 2012-11-24 Song Ping Zhou The structure and manufacturing of solar panels for a kind of solar shingles
US20130288120A1 (en) * 2011-07-08 2013-10-31 Mitsui Chemicals Inc. Polyimide resin composition and laminate including polyimide resin composition
WO2014076952A1 (ja) * 2012-11-14 2014-05-22 三洋電機株式会社 太陽電池モジュール
DE102013203638A1 (de) * 2013-03-04 2014-09-04 SolarWorld Industries Thüringen GmbH Metall-Verbinderprofil, Solarmodul und Verfahren zu dessen Herstellung
ITTV20130193A1 (it) * 2013-11-21 2015-05-22 Vismunda Srl "backsheet per pannelli fotovoltaici con elementi conduttivi non passanti a doppia faccia di contattazione e metodo di assemblaggio"
EP2960946B1 (en) * 2014-06-26 2020-11-18 LG Electronics Inc. Solar cell module
JP6836504B2 (ja) * 2014-12-15 2021-03-03 アイメック・ヴェーゼットウェーＩｍｅｃ Ｖｚｗ バックコンタクト光発電セルの相互接続方法
EP3041055A3 (en) * 2014-12-31 2016-11-09 LG Electronics Inc. Solar cell module and method for manufacturing the same
US20160380120A1 (en) * 2015-06-26 2016-12-29 Akira Terao Metallization and stringing for back-contact solar cells
US20170170336A1 (en) * 2015-12-14 2017-06-15 Solarcity Corporation Systems and methods for routing wires in a solar module
CN205385456U (zh) * 2016-02-18 2016-07-13 协鑫集成科技股份有限公司 太阳能电池连接件及太阳能电池组件

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019037928A1 (de) 2019-02-28
EP3447804B1 (de) 2022-02-16
US20200243695A1 (en) 2020-07-30
TWI688201B (zh) 2020-03-11
EP3447804A1 (de) 2019-02-27
CN110178227A (zh) 2019-08-27
TW201921838A (zh) 2019-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8481419B2 (en) Method for producing a metal contact on a coated semiconductor substrate
JP2011502330A (ja) 鉛フリーの伝導性組成物、および半導体デバイスの製造における使用方法：Ｍｇ含有添加剤
JP2006332032A (ja) 半導体デバイスの製造に使用される導電性組成物および方法
JP2011501866A (ja) 鉛フリーの伝導性組成物、および半導体デバイスの製造における使用方法：フラックス材料
JP2011503772A (ja) 伝導性組成物、および半導体デバイスの製造における使用方法：Ｍｇ含有添加剤
JP2011519112A (ja) 伝導性組成物、および半導体デバイスの製造における使用方法：フラックス材料
JP2011502345A (ja) 伝導性組成物、および半導体デバイスの製造における使用方法：複数の母線
EP3101696B1 (en) Solar cell and solar cell manufacturing method
KR20130085359A (ko) 광전지용 전도체에 사용되는 유리 조성물
TW201840496A (zh) 玻璃料、導電膠及導電膠的用途
US10431700B2 (en) Conductive paste composition for providing enhanced adhesion strength to a semiconductor substrate and its use
JP2021010299A (ja) 太陽電池および太陽電池の製造方法
KR20110014675A (ko) 광전지용 전도체에 사용되는 서브미크론 입자를 함유하는 조성물
KR20200040291A (ko) 기능성 세로방향 코팅을 갖는 태양 전지 커넥터
US20180309009A1 (en) Ageing-resistant aluminium connectors for solar cells
JP3735756B2 (ja) チップ状電子部品およびその製造方法
EP3840062A1 (en) Coated metal ribbon for connecting solar cells
JP2011525700A (ja) 光電池の導体に使用されるサブミクロン粒子を含む組成物の使用方法
JP2550630B2 (ja) 導電性被膜形成用銅ペースト
JP2003059337A (ja) 導電性ペースト及びそれを用いたチップ型電子部品
US10206287B2 (en) Method for manufacturing circuit board and circuit board
EP3401962A1 (de) Abwechselnd umlaufend beschichtete solarzellverbinder
KR20110014676A (ko) 광전지용 전도체: 서브미크론 입자를 함유하는 조성물
JP2022138781A (ja) サージ防護素子及びその製造方法
JP2011171442A (ja) 導電性組成物及びそれを用いた太陽電池の製造方法並びに太陽電池

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application