KR20200084732A - 태양 전지 패널 - Google Patents

태양 전지 패널 Download PDF

Info

Publication number
KR20200084732A
KR20200084732A KR1020190000942A KR20190000942A KR20200084732A KR 20200084732 A KR20200084732 A KR 20200084732A KR 1020190000942 A KR1020190000942 A KR 1020190000942A KR 20190000942 A KR20190000942 A KR 20190000942A KR 20200084732 A KR20200084732 A KR 20200084732A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
solar cell
solar
wiring
wiring material
solar cells
Prior art date
Application number
KR1020190000942A
Other languages
English (en)
Inventor
윤필원
김진성
이현호
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020190000942A priority Critical patent/KR20200084732A/ko
Priority to EP19907669.6A priority patent/EP3907765A4/en
Priority to US17/419,024 priority patent/US20220077339A1/en
Priority to PCT/KR2019/016980 priority patent/WO2020141736A1/ko
Priority to CN201980087820.XA priority patent/CN113287203A/zh
Publication of KR20200084732A publication Critical patent/KR20200084732A/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
    • H01L31/04—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
    • 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
    • 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
    • H01L31/02—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
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • 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
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/022441—Electrode arrangements specially adapted for back-contact solar cells
    • 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
    • H01L31/0236—Special surface textures
    • H01L31/02366—Special surface textures of the substrate or of a layer on the substrate, e.g. textured ITO/glass substrate or superstrate, textured polymer layer on glass substrate
    • 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
    • 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
    • H01L31/048—Encapsulation of modules
    • 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
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/30—Electrical components
    • H02S40/36—Electrical components characterised by special electrical interconnection means between two or more PV modules, e.g. electrical module-to-module connection
    • 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)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (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)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 태양 전지는, 제1 태양 전지와 제1 방향에서 인접하는 제2 태양 전지가 제1 태양 전지의 전면 위에서 제1 방향에서 접하거나 중첩되는 인접부를 구비하도록 위치한다. 이때, 제1 및 제2 태양 전지를 연결하는 복수의 배선재가 각기, 상기 제1 태양 전지의 상기 전면, 상기 인접부, 그리고 상기 제2 태양 전지의 상기 후면에 연장되어 형성된다.

Description

태양 전지 패널{SOLAR CELL PANEL}
본 발명은 태양 전지 패널에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는, 태양 전지의 연결 구조를 개선한 태양 전지 패널에 관한 것이다.
태양 전지는 복수 개가 직렬 또는 병렬로 연결되고, 복수의 태양 전지를 보호하기 위한 패키징(packaging) 공정에 의하여 태양 전지 패널의 형태로 제조된다.
태양 전지를 연결하는 구조로 다양한 구조가 적용될 수 있다. 일 예로, 이웃한 태양 전지의 일부를 중첩하여 좁은 폭을 가지면서 길게 이어지는 중첩부를 형성하고, 이웃한 태양 전지 사이에서 중첩부에 좁은 폭을 가지면서 길게 이어지는 전도성 접착층(electrical conductive adhesive, ECA)을 위치시킬 수 있다. 이러한 구조에 의하면, 태양 전지 패널에 더 많은 태양 전지를 위치시킬 수 있으므로 태양 전지 패널의 효율에 유리할 수 있다.
그러나 전도성 접착층의 가격이 비싸며, 전도성 접착층은 취급 시 주의가 필요한 물질이므로 전도성 접착층을 사용하면 제조 공정의 안정성이 저하될 수 있다. 또한, 복수의 태양 전지와, 이들의 연결을 위한 전도성 접착층을 정렬하여 부착하는 공정을 수행하여야 하므로 공정이 복잡하다. 특히, 각 태양 전지가 장축 및 단축을 가지도록 모 태양 전지로부터 절단되는 절단 태양 전지인 경우에는, 모 태양 전지에 각 절단 태양 전지에 대응하도록 전도성 접착층을 형성하고, 모 태양 전지를 절단하여 절단 태양 전지를 형성하고, 그 이후에 절단 태양 전지를 전도성 접착층을 이용하여 부착한다. 이에 따라 공정이 매우 복잡하여 쉽게 불량이 발생될 수 있어 수율이 낮을 수 있다. 이에 따라 중첩부를 이용한 태양 전지의 연결 구조에 의한 효과를 극대화하여 구현하는 데 한계가 있었다.
다른 종래 기술로 미국공개특허 제2017/0085217호에서와 같이, 중첩부를 이용하는 태양 전지의 연결 구조에서 일 태양 전지의 중첩부에 위치한 전극과 이에 이웃한 태양 전지의 후면에 위치한 패드부를 인터커넥터로 연결하는 기술이 개시되었다. 이러한 구조에서는 인터커넥터가 중첩부 및 후면에만 위치하여 캐리어의 수집 및 전달이 효율적으로 이루어지기 어려웠다. 그리고 인터커넥터가 원하지 않게 중첩부 및 패드부 이외의 부분에 접촉하여 원하지 않는 션트, 태양 전지의 손상 등의 문제가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위하여 인터커넥터를 휘거나 접는 경우에는 인터커넥터의 손상, 불량 등이 발생할 수 있으며 구조적 안정성이 저하될 수 있다.
미국공개특허 제2017/0085217호(발명의 명칭: 태양 전지 스트링을 위한 고효율 구조)
본 발명은 출력을 향상할 수 있으며 제조 공정의 단순화, 제조 공정의 안정성 향상 및 비용 절감을 구현할 수 있는 태양 전지 패널을 제공하고자 한다.
여기서, 본 발명은 이웃한 태양 전지 사이의 거리를 최소화하는 구조를 적용하여 출력을 향상하고 단위 면적당 효율을 향상할 수 있으면서도 전도성 접착층을 사용하지 않아 제조 공정을 단순화하고 제조 공정의 안정성을 향상하고 비용을 절감할 수 있는 태양 전지 패널을 제공하고자 한다.
좀더 구체적으로, 중첩부와 배선재를 적용하여 태양 전지의 연결 구조를 견고하게 유지할 수 있으며 캐리어의 수집 효율을 최대화할 수 있는 태양 전지 패널을 제공하고자 한다. 특히, 장축과 단축을 구비하는 태양 전지를 구비하여 세선화된 배선재를 사용할 수 있어 구조적 및 전기적 연결 안정성을 향상할 수 있는 태양 전지 패널을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 태양 전지는, 제1 태양 전지와 제1 방향에서 인접하는 제2 태양 전지가 제1 태양 전지의 전면 위에서 제1 방향에서 접하거나 중첩되는 인접부를 구비하도록 위치한다. 이때, 제1 및 제2 태양 전지를 연결하는 복수의 배선재가 각기, 상기 제1 태양 전지의 상기 전면, 상기 인접부, 그리고 상기 제2 태양 전지의 상기 후면에 연장되어 형성된다. 예를 들어, 복수의 배선재가 인접부에서 제1 태양 전지의 전면과 제2 태양 전지의 후면 사이에 위치하는 중간 부분(intervening portion)과, 중간 부분으로부터 제1 태양 전지의 전면에서 인접부 이외의 수광부로 연장되는 제1 연장 부분과, 중간 부분으로부터 제2 태양 전지의 후면에서 인접부 이외의 부분으로 연장되는 제2 연장 부분을 포함할 수 있다. 배선재는 와이어, 리본, 연결 부재, 인터커넥터 등 다양한 형상 또는 구조를 가질 수 있다.
제1 및 제2 태양 전지 각각은, 반도체 기판과, 반도체 기판의 전면에 위치하는 제1 전극과, 반도체 기판의 후면에 위치하는 제2 전극을 각기 포함할 수 있고, 배선재는 제1 태양 전지의 제1 전극과 제2 태양 전지의 제2 전극을 연결할 수 있다.
제1 전극이 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 형성되는 복수의 제1 핑거 라인을 포함하고, 복수의 배선재가 각기 제1 방향으로 연장될 수 있다.
제2 전극이, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 형성되는 복수의 제2 핑거 라인과, 제1 방향으로 형성되며 제2 방향에서 서로 이격되는 복수의 제2 버스바 중 적어도 하나를 포함하고, 복수의 배선재가 제2 태양 전지의 제2 핑거 라인 및 제2 버스바 중 적어도 하나에 연결될 수 있다.
제1 연장 부분이 500㎛ 이하의 폭 또는 직경을 가지며 제1 방향과 교차하는 제2 방향에서 서로 이격될 수 있다. 제1 및 제2 전극 중 적어도 하나가, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 형성되는 복수의 핑거 라인을 포함하고, 배선재의 폭 또는 직경이 복수의 핑거 라인의 피치보다 작을 수 있다.
배선재가 코어층 및 코어층 위에 형성되는 솔더층을 포함하여, 솔더층을 이용한 솔더링에 의해서 제1 및 제2 전극에 고정 및 부착될 수 있다.
제1 및 제2 태양 전지가 각기 장축 및 단축을 가지고, 복수의 배선재가 제1 방향과 평행한 단축 방향으로 연장될 수 있다.
제1 및 제2 태양 전지가 각기 장축 및 단축을 가지고, 제1 전극은 장축 방향으로 길게 이어지는 복수의 제1 핑거 라인을 포함하며, 복수의 배선재가 단축 방향으로 연장되어 제1 태양 전지의 복수의 제1 핑거 라인을 지나도록 위치할 수 있다. 일 예로, 제2 전극은 장축 방향으로 길게 이어지는 복수의 제2 핑거 라인을 포함하고, 복수의 배선재가 단축 방향으로 연장되어 제2 태양 전지의 복수의 제2 핑거 라인을 지나도록 위치할 수 있다.
제1 태양 전지의 전면 위에 제2 태양 전지의 후면의 일부가 위치하여 중첩부를 구성할 수 있다. 복수의 배선재가 각기, 상기 중첩부에서 상기 제1 태양 전지와 상기 제2 태양 전지 사이를 지나며 상기 제1 태양 전지의 상기 전면 및 상기 제2 태양 전지의 상기 후면으로 연장될 수 있다. 제1 및 제2 전극 중 적어도 하나 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 형성되는 복수의 핑거 라인을 포함하고, 중첩부에서 복수의 배선재가 복수의 핑거 라인과 평행한 제2 방향에서 서로 이격되어 위치할 수 있다. 제2 전극은 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 길게 이어지는 복수의 제2 핑거 라인을 포함하고, 복수의 배선재가 제1 방향으로 연장되어 제2 태양 전지의 복수의 제2 핑거 라인을 지나도록 위치할 수 있다. 이에 따라 복수의 배선재가 각기 인접부와 반대되는 제1 태양 전지의 전면의 일측으로부터 인접부와 반대되는 제2 태양 전지의 후면의 타측까지 길게 연장될 수 있다. 여기서, 복수의 배선재가 각기 제1 태양 전지의 전면의 일측으로부터 제2 태양 전지의 후면의 타측까지 꺽이거나 예각을 가지도록 접히는 부분을 구비하지 않을 수 있다. 그리고 제1 또는 제2 태양 전지의 두께 방향에서 배선재의 위치 차이(예를 들어, 중간 부분과 제1 연장 부분, 중간 부분과 제2 연장 부분, 그리고 제1 연장 부분과 제2 연장 부분의 위치 차이)가 제1 또는 제2 태양 전지의 두께보다 작을 수 있다.
제1 및 제2 태양 전지가 각기 장축 및 단축을 가지고, 제1 태양 전지의 전면 위에 제2 태양 전지의 후면의 일부가 위치하여 장축 방향으로 길게 이어지는 중첩부를 구성할 수 있다. 이때, 배선재가 단축 방향으로 길게 연장될 수 있다. 단축 방향에서의 중첩부의 폭보다 배선재의 폭, 직경, 또는 두께가 더 작을 수 있다. 단축 방향에서의 중첩부의 폭보다 두께 방향에서 중첩부에 위치한 제1 태양 전지와 제2 태양 전지 사이의 거리가 더 작을 수 있다. 예를 들어, 배선재가 210㎛ 이하의 폭 또는 직경을 가질 수 있다. 여기서, 배선재가 코어층 및 코어층 위에 형성되는 솔더층을 포함하여, 솔더층을 이용한 솔더링에 의해서 중간 부분이 중첩부 내에서 제1 태양 전지의 제1 전극 및 제2 태양 전지의 제2 전극 중 적어도 하나에 고정 및 부착될 수 있다.
제1 및 제2 태양 전지가 각기 장축 및 단축을 가지고, 제1 및 제2 태양 전지에서 단축에 대한 장축의 길이 비율이 1.5 내지 4.5일 수 있다.
본 실시예에 의하면, 이웃한 태양 전지 사이의 거리를 최소화하는 구조를 적용하여 태양 전지 패널에 포함되는 태양 전지의 개수 및 태양 전지가 위치하는 면적을 최대화할 수 있다. 이에 의하여 태양 전지 패널의 출력을 향상하고 단위 면적당 효율을 향상할 수 있다. 이때, 전도성 접착층을 사용하지 않아 제조 공정을 단순화하고 제조 공정의 안정성을 향상하고 비용을 절감할 수 있다. 특히, 중첩부와 배선재를 적용하여 태양 전지의 연결 구조를 견고하게 유지할 수 있으며 캐리어의 수집 효율을 최대화할 수 있다. 이때, 태양 전지가 장축과 단축을 구비하여 작은 폭, 직경, 또는 두께를 가지는 배선재가 구비되는 경우에도 구조적 및 전기적 연결 안정성을 향상할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 패널을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 II-II 선에 따른 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 하나의 모 태양 전지를 절단하여 형성된 두 개의 태양 전지를 도시한 평면도이다.
도 4는 도 3의 IV-IV 선에 따른 태양 전지 및 이에 부착된 배선재를 도시한 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시한 태양 전지 패널에 포함되며 배선재에 의하여 연결되는 복수의 태양 전지를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 6은 도 1에 도시한 태양 전지 패널에 포함되는 제1 및 제2 태양 전지의 중첩부에서 배선재의 연결 구조의 다양한 예를 도시한 부분 단면도들이다.
도 7은 본 발명의 일 변형예에 따라 하나의 모 태양 전지를 절단하여 형성된 복수의 태양 전지를 도시한 평면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 변형예에 따른 태양 전지 패널에 포함되며 배선재에 의하여 연결되는 복수의 태양 전지를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따라 하나의 모 태양 전지를 절단하여 형성된 두 개의 태양 전지를 도시한 평면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 하나의 모 태양 전지를 절단하여 형성된 두 개의 태양 전지를 도시한 평면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 패널에 포함되는 복수의 태양 전지 및 배선재를 개략적으로 도시한 부분 단면도이다.
도 12은 본 발명의 또 다른 변형예에 따른 태양 전지 패널에 포함되는 복수의 태양 전지 및 배선재를 개략적으로 도시한 부분 단면도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 패널을 개략적으로 도시한 사시도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.
도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다. 그리고 도면에서는 설명을 좀더 명확하게 하기 위하여 두께, 넓이 등을 확대 또는 축소하여 도시하였는바, 본 발명의 두께, 넓이 등은 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.
그리고 명세서 전체에서 어떠한 부분이 다른 부분을 "포함"한다고 할 때, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 부분을 배제하는 것이 아니며 다른 부분을 더 포함할 수 있다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 위치하는 경우도 포함한다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 위치하지 않는 것을 의미한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 패널을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 II-II 선에 따른 개략적인 단면도이다. 간략한 도시를 위하여 도 1의 확대도에 복수의 태양 전지(10)를 연결하는 배선재(142)를 도시하였고, 도 1 및 도 2에서 태양 전지(10)의 개수 등은 서로 다르게 도시하였다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 태양 전지 패널(100)은, 제1 방향(도면의 x축 방향)으로 서로 연결되는 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)와, 이들을 전기적으로 연결하는 복수의 배선재(142)를 구비한다. 좀더 구체적으로, 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)는 각기 반도체 기판(도 4의 참조부호 12, 이하 동일)과, 반도체 기판(12)의 전면에 위치하는 제1 전극(도 4의 참조부호 42, 이하 동일)과, 반도체 기판(12)의 후면에 위치하는 제2 전극(도 4의 참조부호 44, 이하 동일)을 각기 포함한다. 복수의 배선재(142)는 제1 태양 전지(10a)의 제1 전극(42)과 제2 태양 전지(10b)의 제2 전극(44)을 연결한다. 그리고 태양 전지 모듈(100)은, 복수의 태양 전지(10)를 둘러싸서 밀봉하는 밀봉재(130)와, 밀봉재(130) 위에서 태양 전지(10)의 전면 위에 위치하는 제1 커버 부재(전면 부재)(110)와, 밀봉재(130) 위에서 태양 전지(10)의 후면 위에 위치하는 제2 커버 부재(후면 부재)(120)를 더 포함할 수 있다. 이를 좀더 상세하게 설명한다.
먼저, 태양 전지(10)는, 태양 전지를 전기 에너지로 변환하는 광전 변환부와, 광전 변환부에 전기적으로 연결되어 전류를 수집하여 전달하는 전극(42, 44)을 포함할 수 있다. 태양 전지(10)에 대해서는 추후에 좀더 상세하게 설명한다. 복수 개의 태양 전지(10)는 배선재(142)에 의하여 전기적으로 직렬, 병렬, 또는 직병렬로 연결될 수 있다. 구체적으로, 배선재(142)는 복수 개의 태양 전지(10) 중에서 서로 이웃한 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)를 직렬 연결할 수 있다.
그리고 버스 리본(145)이 배선재(142)에 의하여 연결되어 하나의 열(列)을 형성하는 태양 전지(10)(즉, 태양 전지 스트링(S)의 배선재(142)의 양끝단에 연결될 수 있다. 버스 리본(145)은 태양 전지 스트링(S)의 단부에서 이와 교차하는 방향(즉, 제2 방향(도면의 y축 방향))으로 배치될 수 있다. 이러한 버스 리본(145)은, 서로 인접하는 태양 전지 스트링(S)을 직렬, 병결, 또는 직병렬로 연결하거나, 태양 전지 스트링(S)을 전류의 역류를 방지하는 정션 박스(미도시)에 연결할 수 있다. 버스 리본(145)의 물질, 형상, 연결 구조 등은 다양하게 변형될 수 있고, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
밀봉재(130)는, 배선재(142)에 의하여 연결된 태양 전지(10)의 전면에 위치하는 제1 밀봉재(131)와, 태양 전지(10)의 후면에 위치하는 제2 밀봉재(132)를 포함할 수 있다. 제1 밀봉재(131)와 제2 밀봉재(132)는 수분과 산소의 유입되는 것을 방지하며 태양 전지 패널(100)의 각 요소들을 화학적으로 결합한다. 제1 및 제2 밀봉재(131, 132)는 투광성 및 접착성을 가지는 절연 물질로 구성될 수 있다. 일 예로, 제1 밀봉재(131)와 제2 밀봉재(132)로 에틸렌초산비닐 공중합체 수지(EVA), 폴리비닐부티랄, 규소 수지, 에스테르계 수지, 올레핀계 수지 등이 사용될 수 있다. 제1 및 제2 밀봉재(131, 132)를 이용한 라미네이션 공정 등에 의하여 제2 커버 부재(120), 제2 밀봉재(132), 태양 전지(10), 제1 밀봉재(131), 제1 커버 부재(110)가 일체화되어 태양 전지 패널(100)을 구성할 수 있다.
제1 커버 부재(110)는 제1 밀봉재(131) 상에 위치하여 태양 전지 패널(100)의 전면을 구성하고, 제2 커버 부재(120)는 제2 밀봉재(132) 상에 위치하여 태양 전지 패널(100)의 후면을 구성한다. 제1 커버 부재(110) 및 제2 커버 부재(120)는 각기 외부의 충격, 습기, 자외선 등으로부터 태양 전지(10)를 보호할 수 있는 절연 물질로 구성될 수 있다. 그리고 제1 커버 부재(110)는 광이 투과할 수 있는 투광성 물질로 구성되고, 제2 커버 부재(120)는 투광성 물질, 비투광성 물질, 또는 반사 물질 등으로 구성되는 시트로 구성될 수 있다. 일 예로, 제1 커버 부재(110)가 유리 기판 등으로 구성될 수 있고, 제2 커버 부재(120)가 TPT(Tedlar/PET/Tedlar) 타입을 가지거나, 또는 베이스 필름(예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET))의 적어도 일면에 형성된 폴리불화비닐리덴(poly vinylidene fluoride, PVDF) 수지층을 포함할 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 제1 및 제2 밀봉재(131, 132), 제1 커버 부재(110), 또는 제2 커버 부재(120)가 상술한 설명 이외의 다양한 물질을 포함할 수 있으며 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 커버 부재(110) 또는 제2 커버 부재(120)가 다양한 형태(예를 들어, 기판, 필름, 시트 등) 또는 물질을 가질 수 있다.
도 2와 함께 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지(10) 및 이에 연결되는 배선재(142)를 좀더 상세하게 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따라 하나의 모(母) 태양 전지를 절단하여 형성된 두 개의 태양 전지(10)(일 예로, 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b))를 도시한 평면도이고, 도 4는 도 3의 IV-IV 선에 따른 태양 전지(10) 및 이에 부착된 배선재(142)를 도시한 단면도이다. 간략한 도시 및 명확한 이해를 위하여 도 3에서는 반도체 기판(12)과 제1 및 제2 전극(42, 44)을 위주로 도시하였다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 모 태양 전지(100a)는 절단선(CL)에 의하여 절단될 복수의 태양 전지(10)를 포함한다. 절단선(CL)을 따라 모 태양 전지(100a)를 절단하면 복수 개의 태양 전지(10)가 제조되고, 이렇게 제조된 각각의 태양 전지(10)는 각기 하나의 태양 전지로 기능한다.
도면 및 이하의 설명에서는 편의를 위하여 전체적으로 절단선(CL)이 모 태양 전지(100a)의 중심을 따라 길게 연장되어 위치하여, 하나의 모 태양 전지(100a)로부터 두 개의 태양 전지(10)가 제조되는 것을 예시하였다. 이에 의하면 모 태양 전지(100a) 내에 각각의 태양 전지(10)에 대응하도록 도전형 영역(20, 30) 및 제1 및 제2 전극(42, 44)이 위치하는 활성 영역(AA)이 위치하고, 이러한 활성 영역(AA)이 분리 영역(14)을 사이에 두고 서로 이격된다. 각 태양 전지(10)의 가장자리에는 전체적으로 도전형 영역(20, 30) 및/또는 제1 및 제2 전극(42, 44)이 위치하지 않는 비활성 영역(NA)이 위치하게 되고, 비활성 영역(NA) 중에서 절단면(CL)에 인접한 가장자리에는 분리 영역(14)이 위치하게 된다. 분리 영역(14)에는 도전형 영역(20, 30) 및/또는 제1 및 제2 전극(42, 44)이 모 태양 전지(100a)를 제조할 때부터 형성되지 않았을 수도 있고, 또는 절단 단계에서 절단선(CL)의 부근에서 도전형 영역(20, 30) 및/또는 제1 및 제2 전극(42, 44)가 없어지거나 절단선(CL)의 부근에 다른 층이 형성되면서 분리 영역(14)이 형성될 수도 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 별도의 분리 영역(14) 등이 구비되지 않는 등 다양한 변형이 가능하다. 또한, 하나의 모 태양 전지(100a)에 두 개 이상의 분리 영역(14) 또는 절단선(CL)이 있어 하나의 모 태양 전지(100a)로부터 세 개 이상의 태양 전지(10)가 제조될 수도 있다. 이에 대해서는 추후에 도 7을 참조하여 좀더 상세하게 설명한다.
본 실시예에서 태양 전지(10)는, 베이스 영역(12a)을 포함하는 반도체 기판(12)과, 반도체 기판(12)에 또는 반도체 기판(12) 위에 형성되는 도전형 영역(20, 30)과, 도전형 영역(20, 30)에 연결되는 전극(42, 44)을 포함한다. 여기서, 도전형 영역(20, 30)은 서로 다른 도전형을 가지는 제1 도전형 영역(20)과 제2 도전형 영역(30)을 포함할 수 있고, 전극(42, 44)은 제1 도전형 영역(20)에 연결되는 제1 전극(42)과 제2 도전형 영역(30)에 연결되는 제2 전극(44)을 포함할 수 있다. 그리고 제1 패시베이션막(22), 반사 방지막(24), 제2 패시베이션막(32) 등의 절연막을 더 포함할 수 있다.
반도체 기판(12)은 단일 반도체 물질(일 예로, 4족 원소)를 포함하는 결정질 반도체(예를 들어, 단결정 또는 다결정 반도체, 일 예로, 단결정 또는 다결정 실리콘)로 구성될 수 있다. 그러면, 결정성이 높아 결함이 적은 반도체 기판(12)을 기반으로 하므로, 태양 전지(10)가 우수한 전기적 특성을 가질 수 있다.
반도체 기판(12)의 전면 및/또는 후면은 텍스쳐링(texturing)되어 요철을 가질 수 있다. 요철은, 일 예로, 외면이 반도체 기판(12)의 (111)면으로 구성되며 불규칙한 크기를 가지는 피라미드 형상을 가질 수 있다. 이에 의하여 상대적으로 큰 표면 거칠기를 가지면 광의 반사율을 낮출 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 실시예에서 반도체 기판(12)은 제1 또는 제2 도전형 도펀트가 제1 또는 제2 도전형 영역(20, 30)보다 낮은 도핑 농도로 도핑되어 제1 또는 제2 도전형을 가지는 베이스 영역(12a)을 포함한다. 일 예로, 본 실시예에서 베이스 영역(12a)은 제2 도전형을 가질 수 있다.
일 예로, 제1 도전형 영역(20)은 베이스 영역(12a)과 pn 접합을 형성하는 에미터 영역을 구성할 수 있다. 제2 도전형 영역(30)은 후면 전계(back surface field)를 형성하여 재결합을 방지하는 후면 전계 영역을 구성할 수 있다. 여기서, 제1 및 제2 도전형 영역(20, 30)은 반도체 기판(12)의 전면 및 후면에서 각기 전체적으로 형성될 수 있다. 이에 의하여 제1 및 제2 도전형 영역(20, 30)을 충분한 면적으로 별도의 패터닝 없이 형성할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 또는 제2 도전형 영역(20, 30)이 균일한 구조(homogeneous structure), 선택적 구조(selective structure), 국부적 구조(local structure) 등 다양한 구조를 가질 수 있다.
본 실시예에서 반도체 기판(12)을 구성하는 베이스 영역(12a)과 도전형 영역(20, 30)이 반도체 기판(12)의 결정 구조를 가지면서 도전형, 도핑 농도 등이 서로 다른 영역인 것을 예시하였다. 즉, 도전형 영역(20, 30)이 반도체 기판(12)의 일부를 구성하는 도핑 영역인 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 제1 도전형 영역(20) 및 제2 도전형 영역(30) 중 적어도 하나가 반도체 기판(12) 위에 별도의 층으로 구성되는 비정질, 미세 결정 또는 다결정 반도체층 등으로 구성될 수도 있다. 그 외에도 다양한 변형이 가능하다.
제1 도전형 영역(20)에 포함되는 제1 도전형 도펀트가 n형 또는 p형의 도펀트일 수 있고, 베이스 영역(12a) 및 제2 도전형 영역(30)에 포함되는 제2 도전형 도펀트가 p형 또는 n형의 도펀트일 수 있다. p형의 도펀트로는 보론(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등의 3족 원소를 사용할 수 있고, n형의 도펀트로는 인(P), 비소(As), 비스무스(Bi), 안티몬(Sb) 등의 5족 원소를 사용할 수 있다. 베이스 영역(12a)의 제2 도전형 도펀트와 제2 도전형 영역(30)의 제2 도전형 도펀트는 서로 동일한 물질일 수도 있고 서로 다른 물질일 수도 있다.
일 예로, 제1 도전형 영역(20)이 p형을, 베이스 영역(12a) 및 제2 도전형 영역(30)이 n형을 가질 수 있다. 그러면, 전자보다 이동 속도가 느린 정공이 반도체 기판(12)의 후면이 아닌 전면으로 이동하여 변환 효율을 향상할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 반대의 경우도 가능하다.
반도체 기판(12)의 표면 위에는 도전형 영역(20, 30)의 결함을 부동화시키는 제1 및 제2 패시베이션막(22, 32), 광의 반사를 방지하는 반사 방지막(24) 등의 절연막이 형성될 수 있다. 이러한 절연막은 별도로 도펀트를 포함하지 않는 언도프트 절연막으로 구성될 수 있다. 제1 및 제2 패시베이션막(22, 32) 및 반사 방지막(24)은 제1 또는 제2 전극(42, 44)에 대응하는 부분(좀더 정확하게는, 제1 또는 제2 개구부가 형성된 부분)을 제외하고 실질적으로 반도체 기판(12)의 전면 또는 후면에 전체적으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 제1 또는 제2 패시베이션막(22, 32) 또는 반사 방지막(24)은 실리콘 질화막, 수소를 포함한 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 실리콘 산화 질화막, 알루미늄 산화막, MgF2, ZnS, TiO2 및 CeO2로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 단일막 또는 2개 이상의 막이 조합된 다층막 구조를 가질 수 있다. 일 예로, 제1 또는 제2 패시베이션막(22, 32)은 실리콘 산화막으로 구성되고, 반사 방지막(24)은 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. 이외에도 절연막의 물질, 적층 구조 등은 다양하게 변형이 가능하다.
제1 전극(42)은 제1 개구부를 통하여 제1 도전형 영역(20)에 전기적으로 연결되고, 제2 전극(44)은 제2 개구부를 통하여 제2 도전형 영역(30)에 전기적으로 연결된다. 제1 및 제2 전극(42, 44)은 다양한 물질(일 예로, 금속 물질)로 구성되며 다양한 형상을 가지도록 형성될 수 있다.
본 실시예에서 제1 전극(42)은, 일 방향, 즉, 제2 방향(도면의 y축 방향)으로 연장되며 서로 평행하게 위치하는 복수의 제1 핑거 라인(42a)과, 제1 핑거 라인(42a)과 교차(일 예로, 직교)하는 방향, 즉 제1 방향((도면의 x축 방향)으로 형성되어 제1 핑거 라인(42a)에 전기적으로 연결되는 제1 버스바(42b)를 포함한다. 제1 버스바(42b)에는 배선재(142)가 연결 또는 부착된다. 이때, 제1 핑거 라인(42a)이 각 태양 전지(10)의 장축을 따라 형성될 수 있고, 제1 버스바(42b)가 각 태양 전지(10)의 단축을 따라 형성될 수 있다.
이러한 제1 버스바 전극(42b)은 하나만 구비될 수도 있고, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 핑거 라인(42a)의 피치보다 더 큰 피치를 가지면서 복수 개로 구비될 수도 있다. 이때, 제1 핑거 라인(42a)의 폭보다 제1 버스바 전극(42b)의 적어도 일부의 폭이 클 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 제1 버스바 전극(42b)의 폭이 제1 핑거 라인(42a)의 폭과 동일하거나 그보다 작은 폭을 가질 수 있다.
이때, 제1 버스바(42b)가 태양 전지(10)의 일면을 기준으로 6개 내지 33개(예를 들어, 8개 내지 33개, 일 예로, 10개 내지 33개, 특히, 10개 내지 15개)일 수 있고, 서로 균일한 간격을 두고 위치할 수 있다. 각 태양 전지(10)에서 제1 버스바(42b)가 제1 핑거 라인(42a)의 연장 방향으로 볼 때 대칭 형상을 가질 수 있다. 이에 의하여 제1 버스바(42b)에 연결되는 배선재(142)를 충분한 개수로 구비하면서 캐리어의 이동 거리를 최소화할 수 있다.
제1 버스바(42b)는 제2 방향으로 위치하는 복수의 제1 패드부(422)를 포함하고, 태양 전지(10)를 다른 태양 전지(10)에 연결하는 배선재가 연결되는 방향을 따라 상대적으로 좁은 폭을 가지면서 길게 이어지는 제1 라인부(421)를 더 포함할 수 있다. 제1 패드부(422)에 의하여 배선재(142)와의 부착력을 향상하고 접촉 저항을 줄일 수 있고, 제1 라인부(421)에 의하여 광 손실을 최소화할 수 있다. 그리고 제1 라인부(421)는 일부 제1 핑거 라인(42a)이 단선될 경우 캐리어가 우회할 수 있는 경로를 제공할 수 있다.
제2 전극(44)은 제1 전극(42)의 제1 핑거 라인(42a) 및 제1 버스바(42b)에 각기 대응하는 제2 핑거 라인(44a) 및 제2 버스바(44b)를 포함할 수 있다. 제2 버스바(44b)는, 복수의 제1 패드부(422)에 대응하는 복수의 제2 패드부(442)와, 제1 라인부(421)에 대응하는 제2 라인부(441)를 구비할 수 있다. 제2 전극(44)의 제2 핑거 라인(44a) 및 제2 버스바(44b)에 대해서는 제1 전극(42)의 제1 핑거 라인(42a) 및 제2 버스바 전극(42b)에 대한 내용이 그대로 적용될 수 있다. 그리고 제1 전극(42)에서 제1 절연막인 제1 패시베이션막(22) 및 반사 방지막(24)에 관련된 내용이 제2 전극(44)에서 제2 절연막인 제2 패시베이션막(32)에 그대로 적용될 수 있다. 이때, 제1 전극(42)의 제1 핑거 라인(42a), 제1 패드부(422) 및 제1 라인부(421)의 폭, 피치, 두께 등은 제2 전극(44)의 제2 핑거 라인(44a), 제2 패드부(442) 및 제2 라인부(441)의 폭, 피치, 두께 등과 서로 동일할 수도 있고 서로 다를 수 있다. 제1 버스바(42b)와 제2 버스바(44b)는 서로 동일한 위치에 형성되어 서로 동일한 개수로 형성될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 전극(42)과 제2 전극(44)의 평면 형상이 서로 다른 것도 가능하며, 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
이와 같이 본 실시예에서는 태양 전지(10)의 제1 및 제2 전극(42, 44)이 일정한 패턴을 가져 태양 전지(10)가 반도체 기판(12)의 전면 및 후면으로 광이 입사될 수 있는 양면 수광형(bi-facial) 구조를 가진다. 이에 의하여 태양 전지(10)에서 사용되는 광량을 증가시켜 태양 전지(10)의 효율 향상에 기여할 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제2 전극(44)이 반도체 기판(12)의 후면 쪽에서 전체적으로 형성되는 구조를 가지는 것도 가능하다. 또한, 제1 및 제2 도전형 영역(20, 30), 그리고 제1 및 제2 전극(42, 44)이 반도체 기판(12)의 일면(일 예로, 후면) 쪽에 함께 위치하는 것도 가능하며, 제1 및 제2 도전형 영역(20, 30) 중 적어도 하나가 반도체 기판(12)의 양면에 걸쳐서 형성되는 것도 가능하다. 즉, 상술한 태양 전지(10)는 일 예로 제시한 것에 불과할 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 상술한 바와 같이, 태양 전지(10)는 모 태양 전지(100a)을 절단선(CL)을 따라 절단하여 제조된 것이다. 이와 같이 모 태양 전지(100a)를 복수 개의 태양 전지(10)로 분리하게 되면, 복수 개의 태양 전지(10)를 연결하여 태양 전지 패널(100)로 만들 때 발생하는 출력 손실(cell to module loss, CTM loss)을 줄일 수 있다. 즉, 태양 전지(10)의 면적을 작게 하여 태양 전지(10) 자체에 의하여 발생되는 전류를 줄이면, 그대로 반영되는 태양 전지(10)의 개수가 늘어나도 제곱 값으로 반영되는 전류를 줄여 태양 전지 패널(100)의 출력 손실을 줄일 수 있다.
본 실시예에서는 기존의 제조 방법에 의하여 모 태양 전지(100a)을 제조한 후에 이를 절단하여 태양 전지(10)의 면적을 줄이는데, 이에 의하면 기존에 사용하던 설비, 이에 따라 최적화된 설계 등을 그대로 이용하여 모 태양 전지(100a)를 제조한 후에 이를 절단하면 된다. 이에 따라 설비 부담, 공정 비용 부담이 최소화된다. 반면, 모 태양 전지(100a)의 크기 자체를 줄여서 제조하게 되면 사용하던 설비를 교체하거나 설정을 변경하는 등의 부담이 있다.
일반적으로 모 태양 전지(100a)의 반도체 기판(12)의 대략적인 원형 형상의 잉곳(ingot)으로부터 제조되어 원형, 정사각형 또는 이와 유사한 형상과 같이 서로 직교하는 두 개의 축(일 예로, 제1 핑거 라인(42a)과 평행한 축 및 제1 버스바(42b)와 평행한 축)에서의 변의 길이가 서로 동일 또는 거의 유사하다. 일 예로, 본 실시예에서 모 태양 전지(100a)의 반도체 기판(12)은 대략적인 정사각형의 형상에서 네 개의 모서리 부분에 경사변(12b)을 가지는 팔각형 형상을 가질 수 있다. 이러한 형상을 가지면 동일한 잉곳으로부터 최대한 넓은 면적의 반도체 기판(12)을 얻을 수 있다. 이에 따라 모 태양 전지(100a)는 대칭적인 형상을 가지며, 최대 가로축과 최대 세로축, 최소 가로축과 최소 세로축이 동일한 거리를 가진다.
본 실시예에서는 이러한 모 태양 전지(100a)를 절단선(CL)을 따라 절단하여 태양 전지(10)를 형성하므로, 태양 전지(10)의 반도체 기판(12)이 장축과 단축을 가지는 형상을 가지게 된다.
상술한 제1 및 제2 전극(42, 44)의 형상, 태양 전지(10)의 구조 등은 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 태양 전지(10)는 후면 전극형 태양 전지, 비정질 태양 전지, 탠덤형 태양 전지 등과 같이 반도체 기판 또는 반도체 물질을 이용한 다양한 구조를 가질 수 있다. 또는, 그 외에도 염료 감응 태양 전지, 화합물 반도체 태양 전지 등과 같은 구조를 가질 수도 있다. 그리고 절단선(CL)의 위치, 방향, 형상 등도 다양하게 변형 가능하다.
상술한 태양 전지(10)는 제1 전극(42) 또는 제2 전극(44) 위에 위치(일 예로, 접촉)하는 배선재(142)에 의하여 이웃한 태양 전지(10)와 전기적으로 연결되는데, 이에 대해서는 도 1 내지 도 4와 함께 도 5 및 도 6을 참조하여 좀더 상세하게 설명한다.
도 5는 도 1에 도시한 태양 전지 패널(100)에 포함되며 배선재(142)에 의하여 연결되는 복수의 태양 전지(10)를 개략적으로 도시한 평면도이다. 그리고 도 6은 도 1에 도시한 태양 전지 패널(100)에 포함되는 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)의 중첩부(OP)에서 배선재(142)의 연결 구조의 다양한 예를 도시한 부분 단면도들이다. 간략한 도시를 위하여 도 5에서 배선재(142)는 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)를 연결하는 배선재(142)만을 개략적으로 도시하였다.
도 1 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 배선재(142)는, 제1 태양 전지(10a)의 전면에 위치한 제1 전극(42)과 이의 일측(도 5의 상측)에 이웃한 제2 태양 전지(10b)의 후면에 위치한 제2 전극(44)을 연결한다. 그리고 다른 배선재(142)가 제1 태양 전지(10a)의 타측(도 5의 하측)에 위치한 제3 태양 전지(10c)의 전면에 위치한 제1 전극(42)과 제1 태양 전지(10a)의 후면에 위치한 제2 전극(44)을 연결한다. 그리고 또 다른 배선재(142)가 제2 태양 전지(10b)의 전면에 위치한 제1 전극(42)과 제2 태양 전지(10b)의 일측(도 5의 상측)에 위치한 또 다른 태양 전지(10d)의 후면에 위치한 제2 전극(44)을 연결한다. 이에 의하여 복수 개의 태양 전지(10)가 배선재(142)에 의하여 서로 하나의 열을 이루도록 연결될 수 있다. 이하에서 배선재(142)에 대한 설명은 서로 이웃한 두 개의 태양 전지(10)를 연결하는 모든 배선재(142)에 각기 적용될 수 있다.
본 실시예에서는 제2 태양 전지(10b)가 제1 태양 전지(10a)의 전면 위에 제 방향에서 제1 태양 전지(10a)와 접하거나 중첩되는 인접부를 구비하도록 위치한다. 일 예로, 도 4에서는 제1 태양 전지(10a)의 전면 위에 제2 태양 전지(10b)의 후면 일부가 위치하여 중첩부(OP)를 구성하고, 이러한 중첩부(OP)가 인접부를 구성한다. 이와 달리 제1 방향에서 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)가 접하여 이들이 서로 접한 부분이 인접부를 구성하는 다른 실시예에 대해서는 추후에 도 11을 참조하여 설명한다.
이때, 각 태양 전지(10)의 일면에서 각 배선재(142)는 제1 방향(도면의 x축 방향, 제1 및 제2 핑거 라인(42a, 44a)과 교차하는 방향, 또는 제1 및 제2 버스바(42b, 44b)의 연장 방향)을 따라 길게 연장되어 위치하여 이웃한 태양 전지(10)의 전기적 연결 특성을 향상할 수 있다. 이때, 각 태양 전지(10)의 일면에서 복수의 배선재(142)가 제1 방향과 교차하는 제2 방향에서 서로 이격되어 위치할 수 있다. 특히, 복수의 배선재(142)가 인접부(일 예로, 중첩부(OP)) 내에서 제2 방향에서 서로 이격되어 위치할 수 있다.
본 실시예에서는 배선재(142)가 기존에 사용되던 상대적으로 넓은 폭(예를 들어, 1mm 초과)을 가지는 리본보다 작은 폭을 가지는 와이어로 구성될 수 있다. 일 예로, 배선재(142)의 폭, 직경, 또는 두께(특히, 폭 또는 직경)가 500㎛ 이하(예를 들어, 160㎛ 내지 300㎛, 좀더 구체적으로 160㎛ 내지 210㎛)일 수 있다. 그리고 배선재(142)의 폭, 직경, 또는 두께가 제1 및 제2 핑거 라인(42a, 44a)의 폭보다 크고 이들의 피치보다 작을 수 있다. 그리고 배선재(142)의 폭, 직경, 또는 두께가 제1 및 제2 라인부(421, 441)보다 크고 제1 및 제2 패드부(422, 442)와 같거나 이보다 작을 수 있다. 여기서, 배선재(142)의 폭, 직경, 또는 두께는 배선재(142)의 폭, 직경, 또는 두께 중에 가장 큰 폭, 직경, 또는 두께를 의미할 수 있다. 배선재(142)가 상술한 범위의 폭, 직경, 또는 두께를 가질 때 배선재(142)의 저항을 낮게 유지하고 광 손실을 최소화하면서도 태양 전지(10)에 원활하게 부착될 수 있다.
그리고 각 태양 전지(10)의 일면 기준으로 기존의 리본의 개수(예를 들어, 2개 내지 5개)보다 많은 개수의 배선재(142)를 사용할 수 있다. 그러면, 작은 폭에 의하여 배선재(142)에 의하여 광 손실 및 재료 비용을 최소화하면서 많은 개수의 배선재(142)에 의하여 캐리어의 이동 거리를 줄일 수 있다. 이와 같이 광 손실을 줄이면서도 캐리어의 이동 거리를 줄여 태양 전지(10)의 효율 및 태양 전지 패널(100)의 출력을 향상할 수 있고, 배선재(142)에 의한 재료 비용을 줄여 태양 전지 패널(100)의 생산성을 향상할 수 있다.
이와 같이 작은 폭을 가지는 배선재(142)의 개수를 많은 개수로 사용할 경우에 태양 전지(10)에 배선재(142)를 부착하는 공정이 복잡해 지는 것을 방지하기 위하여, 본 실시예에서 배선재(142)는 코어층(142a)과 이의 표면에 형성되는 솔더층(142b)을 함께 구비한 구조를 가질 수 있다. 솔더층(142b)은 솔더 물질을 포함하여 전극(42, 44)과 솔더링이 되도록 하는 일종의 접착층과 같은 역할을 할 수 있다. 일 예로, 코어층(142a)은 Ni, Cu, Ag, Al 등을 주요 물질(일 예로, 50wt% 이상 포함되는 물질, 좀더 구체적으로 90wt% 이상 포함되는 물질)로 포함할 수 있다. 솔더층(142b)은 Pb, Sn, SnIn, SnBi, SnPb, SnPbAg, SnCuAg, SnCu 등의 솔더 물질을 주요 물질로 포함할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 코어층(142a) 및 솔더층(142b)이 다양한 물질을 포함할 수 있다.
이와 같이 배선재(142)가 코어층(142a) 및 솔더층(142b)을 구비하면, 복수의 배선재(142)를 태양 전지(10)를 올려 놓은 상태에서 열과 압력을 가하는 솔더링 공정에 의하여 배선재(142)를 전극(42, 44)에 고정 및 부착할 수 있다. 이에 의하여 많은 개수의 배선재(142)를 효과적으로 태양 전지(10)에 부착할 수 있다.
이러한 배선재(142) 또는 이에 포함되어 배선재(142)의 대부분을 차지하는 코어층(142a)이 라운드진 부분을 포함할 수 있다. 즉, 배선재(142) 또는 코어층(142a)의 단면은 적어도 일부가 원형, 또는 원형의 일부, 타원형, 또는 타원형의 일부, 곡선으로 이루어진 부분, 또는 라운드진 부분을 포함할 수 있다.
이와 같은 형상을 가지면 솔더층(142b)을 코어층(142a)의 표면 위에 전체적으로 위치한 구조로 배선재(142)를 형성하여 솔더 물질을 별도로 도포하는 공정 등을 생략하고 태양 전지(10) 위에 바로 배선재(142)를 위치시켜 배선재(142)를 부착할 수 있다. 이에 따라 배선재(142)의 부착 공정을 단순화할 수 있다. 또한, 배선재(142)의 라운드진 부분에서 반사 또는 난반사가 유도되어 배선재(142)에 반사된 광이 태양 전지(10)로 재입사되어 재사용될 수 있다. 이에 의하면 태양 전지(10)로 입사되는 광량이 증가되므로 태양 전지(10)의 효율 및 태양 전지 패널(100)의 출력을 향상할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 배선재(142)를 구성하는 와이어가 삼각형, 사각형 등의 다각형의 형상을 가질 수 있으며 그 외의 다양한 형상을 가질 수 있다.
이때, 배선재(142)는 태양 전지(10)의 일면을 기준으로 6개 내지 33개(예를 들어, 8개 내지 33개, 일 예로, 10개 내지 33개, 특히, 10개 내지 15개)일 수 있고, 서로 균일한 간격을 두고 위치할 수 있다. 각 태양 전지(10)에서 복수의 배선재(142)는 제1 또는 제2 핑거 라인(42a, 44a)의 연장 방향으로 볼 때 대칭 형상을 가질 수 있다. 이에 의하여 배선재(142)를 충분한 개수로 구비하면서 캐리어의 이동 거리를 최소화할 수 있다. 배선재(142)는 제1 및 제2 버스바(42b, 44b)에 각기 일대일 대응하도록 위치할 수 있다.
한편, 태빙 공정에 의하여 배선재(142)를 태양 전지(10)에 부착하게 되면, 도 4에 도시한 바와 같이, 태양 전지(10)에 부착 또는 연결된 배선재(142)의 부분에서 솔더층(142b)의 형상이 변화하게 된다.
좀더 구체적으로, 배선재(142)는 솔더층(142b)에 의하여 적어도 제1 및 제2 패드부(422, 442)에 부착된다. 이때, 각 배선재(142)의 솔더층(142b)은 다른 배선재(142) 또는 솔더층(142b)과 개별적으로 위치하게 된다. 태빙 공정에 의하여 배선재(142)가 태양 전지(10)에 부착할 때, 태빙 공정 중에 각 솔더층(142b)이 제1 또는 제2 전극(42, 44)(좀더 구체적으로, 제1 및 제2 패드부(422, 442)) 쪽으로 전체적으로 흘러내려 각 제1 및 제2 패드부(422, 442)에 인접한 부분 또는 제1 및 제2 패드부(422, 442)와 코어층(142a) 사이에 위치한 부분에서 솔더층(142b)의 폭이 제1 및 제2 패드부(422, 442)를 향하면서 점진적으로 커질 수 있다. 일 예로, 솔더층(142b)에서 제1 및 제2 패드부(422, 442)에 인접한 부분은 코어층(142a)의 폭 또는 직경과 같거나 그보다 큰 폭을 가질 수 있다. 이때, 솔더층(142b)의 폭은 제1 및 제2 패드부(422, 442)의 폭과 같거나 이보다 작을 수 있다.
좀더 구체적으로, 솔더층(142b)은 코어층(142a)의 상부에서 코어층(142b)의 형상에 따라 태양 전지(10)의 외부를 향하여 돌출된 형상을 가지는 반면, 코어층(142a)의 하부 또는 제1 및 제2 패드부(422, 442)에 인접한 부분에는 태양 전지(10)의 외부에 대하여 오목한 형상을 가지는 부분을 포함한다. 이에 의하여 솔더층(142b)의 측면에서는 곡률이 변하는 변곡점이 위치하게 된다. 솔더층(142b)의 이러한 형상으로부터 배선재(142)가 별도의 층, 필름 등에 삽입되거나 덮여지지 않은 상태로 솔더층(142b)에 의하여 각기 개별적으로 부착되어 고정되었음을 알 수 있다. 별도의 층, 필름 등의 사용 없이 솔더층(142b)에 의하여 배선재(142)를 고정하여 단순한 구조 및 공정에 의하여 태양 전지(10)와 배선재(142)를 연결할 수 있다. 특히, 본 실시예와 같이 좁은 폭 및 라운드진 형상을 가지는 배선재(142)를 별도의 층, 필름(일 예로, 수지와 전도성 물질을 포함하는 전도성 접착 필름) 등을 사용하지 않고 부착할 수 있어 배선재(142)의 공정 비용 및 시간을 최소화할 수 있다.
한편, 태빙 공정 이후인 경우에도 열이 가해지지 않거나 상대적으로 적은 열이 가해진 부분(예를 들어, 태양 전지(10)의 외부)에 위치한 배선재(142)의 부분은, 도 1의 좌측 확대원에 도시한 바와 같이, 코어층(142a)의 전체 표면에서 솔더층(142b)이 균일한 두께를 가지는 형상을 가질 수 있다.
본 실시예에 따르면, 와이어 형태의 배선재(142)를 사용하여 난반사 등에 의하여 광 손실을 최소화할 수 있고 배선재(142)의 개수를 늘리고 배선재(142)의 피치를 줄여 캐리어의 이동 경로를 줄일 수 있다. 그리고 배선재(142)의 폭 또는 직경을 줄여 재료 비용을 크게 절감할 수 있다. 이에 의하여 태양 전지(10)의 효율 및 태양 전지 패널(100)의 출력을 향상할 수 있다.
상술한 바와 같이 모 태양 전지(100a)를 일 방향(일 예로, 도면의 y축 방향)으로 연장된 절단선을 따라 절단하여 형성된 태양 전지(10)는 장축과 단축을 가질 수 있다. 이와 같이 각기 장축 및 단축을 가지는 복수의 태양 전지(10)가 배선재(142)를 이용하여 제1 방향(도면의 x축 방향)으로 길게 이어질 수 있다.
좀더 구체적으로, 복수의 태양 전지(10)에서 서로 이웃한 두 개의 태양 전지(즉, 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b))의 일부가 서로 중첩되는 중첩부(OP)를 구비한다. 즉, 단축 방향에서의 제1 태양 전지(10a)의 전면에서 일측(도 5의 상측)의 일부 부분과 제2 태양 전지(10b)의 후면에서 타측(도 5의 하측)의 일부 부분이 중첩되어 중첩부(OP)를 구성하여, 중첩부(OP)가 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)의 장축 방향을 따라 길게 이어질 수 있다. 이때, 복수의 배선재(142)가 제1 태양 전지(10a)의 전면과 이 위에 위치한 제2 태양 전지(10b)의 후면 사이에서 중첩부(OP)를 지나도록 위치할 수 있다. 이에 의하여 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)가 연결된다. 복수의 배선재(142)는 단축 방향, 제1 및 제2 핑거 라인(42a, 44a)과 교차하는 방향, 태양 전지 스트링(S)의 길이 방향을 따라 연장될 수 있다. 이에 의하여, 제1 태양 전지(10a)의 제1 전극(42)과 제2 태양 전지(10b)의 제2 전극(44)이 복수의 배선재(142)에 의하여 전기적으로 연결된다.
이때, 복수의 배선재(142)가 제1 태양 전지(10a)의 전면, 인접부(일 예로, 중첩부(OP)), 그리고 제2 태양 전지(10b)의 후면에 연장되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 복수의 배선재(142)는 중첩부(OP)를 지나도록 단축 방향으로 연장되어 장축 방향으로 길게 이어지는 복수의 제1 및 제2 핑거 라인(42a, 44a)를 지나도록 위치할 수 있다. 여기서, 복수의 배선재(142)는 각기, 인접부(일 예로, 중첩부(OP))에서 제1 태양 전지(10a)의 전면과 제2 태양 전지(10b)의 후면 사이에 위치하는 중간 부분(1421)과, 중간 부분(1421)으로부터 제1 태양 전지(1421)의 전면에서 인접부(일 예로, 중첩부(OP)) 이외의 수광부로 연장되는 제1 연장 부분(1422)을 포함한다. 그리고 중간 부분(1422)의 타측으로부터 제2 태양 전지(10b)의 후면에서 인접부(일 예로, 중첩부(OP)) 이외의 부분으로 연장되는 제2 연장 부분(1423)을 더 포함할 수 있다. 이에 각 배선재(142)는 제1 방향에서 인접부(일 예로, 중첩부(OP))와 반대되는 제1 태양 전지(10a)의 일측(도 5의 하측)으로부터 인접부(일 예로, 중첩부(OP))와 반대되는 제2 태양 전지(10b)의 타측(도 5의 상측)까지 길게 연장되어 위치할 수 있다.
이때, 상술한 바와 같이, 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)의 전면에는 장축 방향으로 길게 이어지는 복수의 제1 핑거 라인(42a)이 구비될 수 있고, 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)의 후면에는 장축 방향으로 길게 이어지는 복수의 제2 핑거 라인(44a)이 구비될 수 있다. 그러면, 도 5의 하부 확대도에 도시한 바와 같이 제1 연장 부분(1422)이 단축 방향 또는 제1 방향으로 형성되어 제1 태양 전지(10a)의 전면에 위치하는 복수의 제1 핑거 라인(42a)을 지나도록 위치할 수 있다. 이때, 제1 연장 부분(1422)은 복수의 제1 핑거 라인(42a)을 연결된 제1 버스바(42b)와 평행하게 연장되어 제1 버스바(42b)(즉, 제1 패드부(422) 및 제1 라인부(421))에 연결될 수 있다. 그리고 도 5의 상부 확대도에 도시한 바와 같이 제2 연장 부분(1423)이 단축 방향 또는 제1 방향으로 형성되어 제2 태양 전지(10b)의 후면에 위치하는 복수의 제2 핑거 라인(44a)을 지나도록 형성될 수 있다. 이때, 제2 연장 부분(1423)은 복수의 제2 핑거 라인(44a)에 연결된 제2 버스바(44b)와 평행하게 연장되어 제2 버스바(44b)(즉, 제1 패드부(442) 및 제1 라인부(441))에 연결될 수 있다. 참조로, 도 5의 하부 확대도는 제1 태양 전지(10a)의 전면 평면도이고, 도 5의 상부 확대도는 제2 태양 전지(10b)의 후면 평면도이다.
이와 같이 단축 및 장축을 가지며 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)에서 장축 방향으로 제1 및 제2 핑거 라인(42a, 44a)을 형성하되 단축 방향으로 배선재(142)를 위치시켜 제1 및 제2 핑거 라인(42a, 44a)이 안정적으로 캐리어를 수집할 수 있다. 그리고 배선재(142)가 많은 개수로 구비될 수 있어 캐리어 이동 경로가 짧아 캐리어 수집 효율을 효과적으로 향상할 수 있다. 또한, 단축 방향으로 배선재(142)를 위치시켜 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)를 연결하는 배선재(142)의 길이를 줄일 수 있어 배선재(142)가 길어질 경우 발생할 수 있는 열 스트레스에 의한 문제 등을 방지할 수 있다.
특히, 제1 태양 전지(10a)의 전면과 제2 태양 전지(10b)의 후면 사이에 위치하는 복수의 배선재(142)가 복수의 제1 핑거 라인(42a)과 교차하는 방향으로 연장된 제1 연장 부분(1422)을 구비하여 전면 쪽에서의 전류 수집 효율을 향상할 수 있다. 전면 쪽에 에미터 영역으로 기능하는 제1 도전형 영역(20)이 구비되는 경우에 전류 수집 효율을 효과적으로 향상할 수 있다. 그리고 제1 연장 부분(1422) 및 제2 연장 부분(1423)을 각기 구비하여 양면에서의 전류 수집 효율을 향상할 수 있다.
이때, 배선재(142)가 제1 및 제2 전극(42, 44) 중 적어도 하나의 핑거 라인(42a, 44a) 및 버스바(42b, 44b) 중 적어도 하나에 직접 연결될 수 있다. 좀덕 구체적으로, 배선재(142)가 제1 태양 전지(10a)의 복수의 제1 핑거 라인(42a) 및 제1 버스바(42b) 중 적어도 하나에 연결될 수 있고, 배선재(142)가 제2 태양 전지(10b)의 복수의 제2 핑거 라인(44a) 및 제2 버스바(44b) 중 적어도 하나에 연결될 수 있다. 이에 의하여 배선재(142)와의 연결을 위한 별도의 패드 전극 등을 형성하지 않아도 되므로, 구조 및 제조 공정을 단순화할 수 있다. 또한, 별도의 패드 전극 등에 의한 광 손실을 최소화할 수 있다. 그리고 배선재(142)는, 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)를 연결하는 인터커넥터의 역할과 함께, 전류를 수집하는 전류 수집 전극 또는 캐리어의 우회 경로를 제공하는 우회 전극 등의 역할을 수행할 수 있다.
그리고 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)가 중첩부(OP)를 구비하여 연결되므로 태양 전지 패널(100) 내에 위치하는 태양 전지(10)의 개수 및 태양 전지(10)가 위치하는 영역의 면적을 최대화할 수 있다. 이에 의하여 태양 전지 패널(100)의 출력 및 단위 면적당 효율을 향상할 수 있다. 이때, 중첩부(OP)의 길이 방향과 교차하는 방향으로 연장되는 복수의 배선재(142)를 이용하여 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)를 연결하므로, 종래에 중첩부(OP)를 구비한 구조에서 중첩부(OP)의 길이 방향을 따라 위치하던 전도성 접착층을 구비하지 않는다. 종래에 사용되던 전도성 접착층은 전도성 접착 물질(electrical conductive adhesive, ECA) 등으로 이루어질 수 있다. 이러한 전도성 접착층을 형성하기 위해서는 전도성 물질, 바인더, 용매 등을 포함하는 점도가 있는 액상 또는 페이스트 상태의 전도성 접착 물질을 노즐 등에 의하여 도포한 후에 일정 온도에서 경화하여 형성하는 복잡한 공정을 수행하여야 한다. 본 실시예에서는 전도성 접착층을 형성하는 공정을 생략할 수 있어 제조 공정을 단순화하고 제조 공정의 안정성을 향상할 수 있으며 재료 비용을 절감할 수 있다.
본 실시예에서 배선재(142)는, 패드부(422, 442)에 부착 및 고정될 수도 있고, 라인부(421, 441)에 부착 및 고정될 수도 있다. 이에 따라 중첩부(OP)에서 배선재(142)는, 제1 태양 전지(10a)의 제1 버스바(42b)의 적어도 일부에 부착 및 고정되거나, 제2 태양 전지(10b)의 제2 버스바(44b)의 적어도 일부에 부착 및 고정될 수 있다. 즉, 중첩부(OP)에서 배선재(142)는 중첩부(OP) 내에 위치한 제1 태양 전지(10a)의 제1 패드부(422) 및/또는 제1 라인부(421)에 부착 및 고정되고, 중첩부(OP) 내에 위치한 제2 태양 전지(10b)의 제2 패드부(442) 및/또는 제2 라인부(441)의 적어도 일부에 부착 및 고정될 수 있다. 이에 의하여 중첩부(OP) 내에서 배선재(142)의 접착이 안정적으로 구현될 수 있다.
예를 들어, 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 중첩부(OP)에 제1 태양 전지(10a)의 제1 패드부(422) 및 제2 태양 전지(10b)의 제2 패드부(442)가 각기 위치하여, 중첩부(OP)에서 배선재(142)(즉, 중간 부분(1421))가 제1 태양 전지(10a)의 제1 패드부(422) 및 제2 태양 전지(10b)의 제2 패드부(442)에 각기 부착 및 고정(일 예로, 직접 연결)될 수 있다. 또는, 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 중첩부(OP)에 제1 태양 전지(10a)의 제1 라인부(421) 및 제2 태양 전지(10b)의 제2 라인부(441)가 각기 위치하여, 중첩부(OP)에서 배선재(142)(즉, 중간 부분(1421))가 제1 태양 전지(10a)의 제1 라인부(421) 및 제2 태양 전지(10b)의 제2 라인부(441)에 각기 부착 및 고정(일 예로, 직접 연결)될 수 있다. 도 6의 (a) 및 (b)에서는 중첩부(OP)에서 배선재(142)가 각기 패드부(422, 442)에 부착 및 고정되거나 각기 라인부(421, 441)에 부착 및 고정되는 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 중첩부(OP)에서 배선재(142)(즉, 중간 부분(1421))가 제1 태양 전지(10a)의 제1 패드부(422) 및 제1 라인부(421) 중 적어도 하나에 부착 및 고정(일 예로, 직접 연결)되고, 제2 태양 전지(10b)의 제2 패드부(442) 및 제2 라인부(441) 중 적어도 하나에 각기 부착 및 고정(일 예로, 직접 연결)될 수 있다.
그리고 도 6의 (c)에 도시한 바와 같이, 중첩부(OP)에 제1 태양 전지(10a)의 제1 버스바(42b) 또는 제1 전극(42)가 위치하나 제2 태양 전지(10b)의 제2 버스바(44b) 또는 제2 전극(44)은 위치하지 않아, 중첩부(OP)에서 배선재(142)(즉, 중간 부분(1421))가 제1 태양 전지(10a)의 제1 버스바(42b) 또는 제1 전극(42)에 부착 및 고정(일 예로, 직접 연결)되고 제2 태양 전지(10b)의 제2 버스바(44b) 또는 제2 전극(44)에는 부착 및 고정되지 않을 수 있다. 또는, 도 6의 (d)에 도시한 바와 같이, 중첩부(OP)에 제2 태양 전지(10b)의 제2 버스바(44b) 또는 제2 전극(44)이 위치하나 제1 태양 전지(10a)의 제1 버스바(42b) 또는 제1 전극(42)은 위치하지 않아, 중첩부(OP)에서 배선재(142)(즉, 중간 부분(1421))가 제2 태양 전지(10b)의 제2 버스바(44b) 또는 제2 전극(44)에 부착 및 고정(일 예로, 직접 연결)되고 제1 태양 전지(10a)의 제1 버스바(42b) 또는 제1 전극(42)에는 부착 및 고정되지 않을 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 도 10을 참조하여 후술할 실시예에서와 같이 제1 및/또는 제2 버스바(42b, 44b)가 구비되지 않는 경우에는, 중첩부(OP) 내에서 배선재(142)가 제1 및/또는 제2 전극(42, 44)의 핑거 라인(42a, 44a)에 전기적 및/또는 물리적으로 연결(일 예로, 직접 연결)될 수도 있다. 그리고 중첩부(OP) 내에 전극(42, 44)이 위치하더라도 중첩부(OP) 내에서 배선재(142)가 제1 태양 전지(10a)의 제1 전극(42)과 제2 태양 전지(10b)의 제2 전극(44) 사이에 부착 및 고정되지 않은 상태로 놓여진 상태로 위치할 수도 있다. 또한, 중첩부(OP) 내에 제1 태양 전지(10a)의 제1 전극(42)과 제2 태양 전지(10b)의 제2 전극(44)이 위치하지 않아 중첩부(OP) 내에서는 배선재(142)가 제1 및/또는 제2 전극(42, 44)에 직접 전기적 및/또는 물리적으로 연결되지 않을 수도 있다. 또한, 도 12에 도시한 실시예에서와 같이 인접부를 구비하지 않는 경우에는 배선재(142)의 중간 부분(1421)이 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)가 서로 인접한 부분에서 이 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b) 사이에 위치할 수 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
이때, 배선재(142)가 중첩부(OP)를 지나도록 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b) 사이에 위치하므로, 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)의 연결 구조를 견고하게 유지할 수 있다. 여기서, 배선재(142)의 폭, 직경, 또는 두께가 작으므로 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)의 연결 구조의 안정성을 더욱 향상할 수 있다. 반면, 중첩부(OP)를 지나는 배선재(142)의 폭, 직경, 또는 두께가 크면 중첩부(OP)에 위치한 배선재(142)에 의하여 태양 전지(10)에 압력이 가해져서 태양 전지(10)의 손상, 균열 등의 문제가 발생할 수 있다.
본 실시예에서는 제1 태양 전지(10a) 위에 위치하는 제2 태양 전지(10b)의 후면의 적어도 일부 부분이 제1 태양 전지(10a)의 전면보다 전방에 위치하게 된다. 여기서, 전방에 위치한다고 함은 태양 전지 패널(100)의 두께 방향(도면의 z축 방향)으로 볼 때 앞 쪽에 위치하는 것을 의미할 수도 있고, 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)의 두께 방향(즉, 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)에 직교하는 방향으로서 도면의 x축, y축, z축에 모두 경사진 방향)으로 볼 때 앞 쪽에 위치하는 것을 의미할 수도 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)이 서로 인접한 부분(예를 들어, 중첩부(OP) 등의 인접부)에서 제2 태양 전지(10b)의 후면이 제1 태양 전지(10a)의 전면보다 전방에 위치할 수 있다. 이때, 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)의 두께 방향에서 볼 때 적어도 중첩부(OP) 또는 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)의 인접부에서 제2 태양 전지(10b)의 후면이 제1 태양 전지(10a)의 전면보다 배선재(142)의 폭, 직경, 또는 두께만큼 전방에 위치할 수 있다. 일 예로, 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)의 두께 방향에서 볼 때 제2 태양 전지(10b)의 후면이 제1 태양 전지(10a)의 전면보다 전체적으로 전방에 위치할 수 있다.
여기서, 제1 또는 제2 태양 전지(10a, 10b)의 두께 방향에서, 배선재(142)의 위치 차이가 제1 또는 제2 태양 전지(10a, 10b)의 두께보다 작을 수 있다. 즉, 제1 또는 제2 태양 전지(10a, 10b)의 두께 방향에서 중간 부분(1421)과 제1 연장 부분(1422)의 위치 차이, 중간 부분(1421)과 제2 연장 부분(1423), 그리고 제1 연장 부분(1422)과 제2 연장 부분(1423)의 위치 차이가 제1 또는 제2 태양 전지(10a, 10b)의 두께보다 작을 수 있다. 일 예로, 제1 또는 제2 태양 전지(10a, 10b)의 두께 방향에서, 중간 부분(1421)과 제1 연장 부분(1422)의 위치 차이, 중간 부분(1421)과 제2 연장 부분(1423)의 위치 차이, 그리고 제1 연장 부분(1422)과 제2 연장 부분(1423)의 위치 차이가 제1 또는 제2 태양 전지(10a, 10b)의 두께의 50% 이하(일 예로, 30% 이하)일 수 있다.
또는, 제2 방향(도면의 y축 방향)과 수직한 단면(도면의 xz면)으로 볼 때 제1 태양 전지(10a)의 일측(도 2의 좌측)으로부터 제2 태양 전지(10b)의 타측(도 2의 우측)까지 연장된 배선재(142)가 꺽이거나 예각을 가지도록 접히는 부분을 가지지 않을 수 있다. 일 예로, 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)가 서로 실질적으로 평행하게 위치하고, 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)의 사이에 위치하는 배선재(142)가 이들과 실질적으로 평행하게 위치할 수 있다. 이에 따라 배선재(142)는 다소 굴곡이 있더라도 굴곡이 있는 부분에서의 각도 중 작은 각도가 150 내지 180도(일 예로, 160 내지 180도)일 수 있다. 이와 같이 배선재(142)가 꺽이거나 접히거나 크게 굴곡된 부분 등을 구비하지 않으므로 배선재(142)의 폭, 직경, 또는 두께가 작더라도 배선재(142)의 손상, 특성 저하 등의 문제가 발생되지 않는다.
종래에는 제1 및 제2 태양 전지의 전면들이 실질적으로 동일 평면 상에 위치하고 제1 및 제2 태양 전지의 후면들이 실질적으로 동일 평면 상에 위치한 상태에서 배선재가 제1 태양 전지의 전면에서 제2 태양 전지의 후면까지 연장되어야 한다. 이에 따라 배선재가 서로 전혀 다른 평면 상에 위치한 전면으로부터 후면까지 연장되어야 하므로, 배선재가 크게 굴곡된 부분(예를 들어, 150도 미만의 각도로 굴곡된 부분) 등을 구비하게 된다. 이에 따라 배선재의 폭, 직경, 또는 두께가 작은 경우 배선재의 손상, 특성 저하 등이 문제될 수 있다. 또한, 배선재가 제1 태양 전지의 측면과 제2 태양 전지의 측면 사이에서 전면으로부터 후면까지 연장되어야 하므로 제1 태양 전지와 제2 태양 전지 사이의 거리(측면 사이의 거리)가 충분히 확보되어야 한다. 제1 태양 전지와 제2 태양 전지 사이의 거리가 충분하지 않으면 배선재에 의하여 원하지 않는 션트(shunt) 등이 발생할 수 있다. 이에 따라 복수의 태양 전지 사이의 거리를 줄이는데 한계가 있어 태양 전지 패널에 포함되는 태양 전지의 개수가 적고 태양 전지가 위치하지 않은 영역의 면적이 넓었다. 이에 따라 태양 전지 패널의 출력 및 단위 면적당 효율을 향상하는 데 한계가 있었다.
일 예로, 본 실시예에서 태양 전지(10)의 단축 방향에서의 중첩부(OP)의 폭보다 배선재(142)의 폭, 직경, 또는 두께(특히, 폭 또는 직경)가 작을 수 있다. 그리고 태양 전지(10)의 단축 방향에서의 중첩부(OP)의 폭보다 두께 방향에서 중첩부(OP)에 위치한 제1 태양 전지(10a)와 제2 태양 전지(10b) 사이의 거리가 더 작을 수 있다. 그러면, 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)의 연결 구조의 구조적 안정성이 우수할 수 있다. 특히, 본 실시예에서는 장축 및 단축을 가지는 태양 전지(10)를 사용하므로 배선재(142)의 폭, 직경, 또는 두께를 더 줄일 수 있다. 모 태양 전지(100a)를 그대로 사용하면 저항이 커서 배선재(142)의 폭을 일정 이상으로 확보하여야 하는데, 본 실시예와 같이 단축 및 장축을 가지도록 절단된 태양 전지(10)를 사용하면 면적이 작아 저항이 작으므로 배선재(142)의 폭, 직경, 또는 두께(특히, 폭 또는 직경)를 더욱 줄일 수 있다. 예를 들어, 배선재(142)의 폭, 직경, 또는 두께(특히, 폭 또는 직경)가 210㎛ 이하(예를 들어, 160um 내지 210㎛)일 수 있다. 이에 의하면 배선재(142)의 폭, 직경, 또는 두께(특히, 폭 또는 직경)를 더욱 줄여 구조적 안정성을 좀더 향상할 수 있다.
상술한 실시예에 따른 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)를 연결하는 공정은 다음과 같다. 작업대 위에 복수의 제1 배선재(142)를 배치시키고, 그 위에 제1 태양 전지(10a)의 제2 전극(44)의 제2 핑거 라인(44a)이 제1 배선재(142)와 교차하여 연결되도록 제1 태양 전지(10a)를 위치시킨다. 그리고 제1 태양 전지(10a) 위에 제1 태양 전지(10a)의 제1 전극(42)의 제1 핑거 라인(42a)과 교차하도록 복수의 제2 배선재(142)를 위치시키고, 제1 태양 전지(10a)와 중첩부(OP)를 형성하도록 제1 태양 전지(10a) 및 제2 배선재(142) 위에 제2 태양 전지(10b)를 위치시킨다. 이때, 복수의 제2 배선재(142)와 제2 태양 전지(10b)의 제2 전극(44)의 제2 핑거 라인(44a)은 교차하여 연결될 수 있다. 이러한 공정을 반복하면서 열 및 압력을 가하는 솔더링 공정을 수행하면 배선재(142)가 하나의 태양 전지(예를 들어, 제1 태양 전지(10a))의 제1 전극(42)과 이에 이웃한 태양 전지(예를 들어, 제2 태양 전지(10b))의 제2 전극(44)에 고정 및 부착될 수 있다. 상술한 바와 같은 이웃한 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)의 연결 구조가 서로 인접한 두 개의 태양 전지(10)에 연속적으로 반복되어 복수의 태양 전지(10)가 제1 방향(도면의 x축 방향) 또는 태양 전지(10)의 단축 방향을 따라 직렬로 연결되어 하나의 열로 구성된 태양 전지 스트링(S)을 구성할 수 있다. 이에 따라 태빙 장치에서 이웃한 태양 전지(10) 사이의 거리를 영(0) 또는 음(-)으로 조절하여 이웃한 태양 전지(10)가 인접부를 가지도록 하는 것에 의하여 태양 전지 스트링(S)을 형성할 수 있다. 이에 따라 설정을 변경하여 기존의 태빙 장치를 사용할 수 있어 설비 부담을 줄일 수 있다. 이와 같은 태양 전지 스트링(S)은 다양한 방법 또는 장치에 의하여 형성될 수 있다.
상술한 실시예에서는 하나의 모 태양 전지(100a)를 1개의 절단선(CL)으로 절단하여 2개의 태양 전지(10)를 제조하고, 이러한 태양 전지(10)를 연결하여 태양 전지 패널(100)을 형성하는 것을 예시하였다. 이와 달리 도 7에 도시한 바와 같이 하나의 모 태양 전지(100a)을 2개 이상의 절단선(CL)으로 절단하여 하나의 모 태양 전지(100a)로부터 3개 이상의 태양 전지(10)가 제조될 수도 있다. 이때, 복수의 절단선(CL)은 서로 평행하게 길게 이어지는 형상을 가지고, 길이 방향과 교차하는 방향에서 일정한 간격을 두고 이격되어 형성될 수 있다. 도 7에서는 2개의 절단선(CL)을 구비하여 하나의 모 태양 전지(100a)로부터 3개의 태양 전지(10)가 제조된 것을 예시하였으나, 3개 이상의 절단선(CL)을 구비하여 하나의 모 태양 전지(100a)로부터 4개 이상의 태양 전지(10)가 제조될 수도 있다.
여기서, 단축 및 장축을 가지는 각 태양 전지(10)에서 단축에 대한 장축의 길이 비율이 1.5 내지 4.5(일 예로, 1.5 내지 3.5)일 수 있다. 이러한 범위는 모 태양 전지(100a)로부터 1개 또는 3개(일 예로, 1개 또는 2개)의 절단선(CL)을 따라 2개 내지 4개의 태양 전지(10)를 제조한 경우에 중첩부(OP) 및 공정 오차를 고려한 경우에 해당되는 범위이다. 모 태양 전지(100a)로부터 복수의 태양 전지(10)를 제조하여 사용하여 상술한 바와 같은 효과를 구현할 수 있다. 이때, 모 태양 전지(100a)로부터 제조되는 복수의 태양 전지(10)의 개수가 4개 이하(일 예로, 3개 이하)인 경우에 중첩부(OP)에 의한 데드 영역(dead area)을 최소화할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고 상술한 실시예에서는 모 태양 전지(100a)의 형태를 그대로 유지하도록 복수의 태양 전지(10)를 배치하여 연결한 것을 예시하였다. 즉, 경사부(12b)가 모 태양 전지(100a)의 형태에 따라 배치되어, 경사부(12b)가 위치한 장변들이 서로 중첩부(OP)를 구성하고, 경사부(12b)가 위치하지 않은 장변들이 서로 중첩부(OP)를 구성할 수 있다. 이에 따르면 중첩부(OP)를 구성하는 두 개의 태양 전지(10)가 서로 대칭 형상을 가져 전기적 및 구조적 연결 특성을 향상할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 변형예로, 도 8에 도시한 바와 같이, 경사부(12b)가 위치한 장변과 경사부(12b)가 위치하지 않는 장변이 중첩부(OP)를 구성하도록 배치할 수도 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다. 간략한 도시를 위하여 도 8에서는 경사부(12b)를 위주로 도시하였고 배선재(142)는 도시하지 않았다.
본 실시예에 의하면, 태양 전지(10) 사이의 거리를 최소화하는 구조를 적용하여 태양 전지 패널(100)에 포함되는 태양 전지(10)의 개수 및 태양 전지(10)가 위치하는 면적을 최대화할 수 있다. 이에 의하여 태양 전지 패널(100)의 출력을 향상하고 단위 면적당 효율을 향상할 수 있다. 이때, 전도성 접착층을 사용하지 않아 제조 공정을 단순화하고 제조 공정의 안정성을 향상하고 비용을 절감할 수 있다. 특히, 중첩부(OP)와 배선재(142)를 적용하여 태양 전지(10)의 연결 구조를 견고하게 유지할 수 있으며 캐리어의 수집 효율을 최대화할 수 있다. 이때, 태양 전지(10)가 장축과 단축을 구비하여 작은 폭, 직경, 또는 두께(특히, 폭 또는 직경)를 가지는 배선재(142)가 구비되는 경우에도 구조적 및 전기적 연결 안정성을 향상할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 및 이를 포함하는 태양 전지 패널을 상세하게 설명한다. 상술한 설명과 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하고 서로 다른 부분에 대해서만 상세하게 설명한다. 그리고 상술한 실시예 또는 이를 변형한 예와 아래의 실시예 또는 이를 변형한 예들을 서로 결합한 것 또한 본 발명의 범위에 속한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따라 하나의 모 태양 전지를 절단하여 형성된 두 개의 태양 전지를 도시한 평면도이다. 명확한 이해를 위하여 도 9의 확대도에는 제1 태양 전지에 부착될 배선재를 일점 쇄선으로 개략적으로 도시하였다.
도 9를 참조하면, 본 실시예에서는 제1 및/또는 제2 전극(42, 44)의 버스바(42b, 44b)가 패드부(도 3의 참조부호 422, 442, 이하 동일)를 구비하지 않고 라인부(421, 441)을 구비할 수 있다. 이에 의하면, 도 9의 확대원에 도시한 바와 같이, 배선재(142)가 라인부(421, 441) 상에서 이에 부착되거나 라인부(421, 441) 위에 놓여져서 제1 및/또는 제2 전극(42, 44)에 전기적 및/또는 물리적으로 연결될 수 있다. 패드부(422, 442)를 구비하지 않으므로 전극(42, 44)의 재료 비용을 줄이고 태양 전지(10) 내부로 입사하는 광 손실을 최소화할 수 있다. 본 실시예에서는 배선재(142)가 단축 방향으로 위치하며 배선재(142)가 중첩부(OP)에 의하여 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b) 사이에 위치하여 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)에 안정적으로 고정될 수 있다. 이에 따라 패드부(422, 442)를 구비하지 않아도 배선재(142)의 전기적 및/또는 물리적 연결은 안정적으로 구현될 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 하나의 모 태양 전지를 절단하여 형성된 두 개의 태양 전지를 도시한 평면도이다. 명확한 이해를 위하여 도 10의 확대도에는 제1 태양 전지에 부착될 배선재를 일점 쇄선으로 개략적으로 도시하였다.
도 10을 참조하면, 본 실시예에서는 제1 및/또는 제2 전극(42, 44)이 버스바(도 3 또는 도 9의 참조부호 42b, 44b)를 구비하지 않고 핑거 라인(42a, 44a)을 구비할 수 있다. 본 명세서에 첨부된 도면에서는 핑거 라인(42a, 44a)의 단부를 연결하는 테두리 라인(L)을 구비한 것을 예시하였으나, 테두리 라인(L)을 별도로 구비하지 않는 것도 가능하다. 이에 의하면, 도 10의 확대원에 도시한 바와 같이, 배선재(142)가 핑거 라인(42a, 44a) 상에서 이에 부착되거나 핑거 라인(42a, 44a) 위에 놓여져서 제1 및/또는 제2 전극(42, 44)에 전기적 및/또는 물리적으로 연결될 수 있다. 본 실시예에서는 배선재(142)는, 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)를 연결하는 인터커넥터의 역할과 함께, 전류를 수집하는 전류 수집 전극 또는 캐리어의 우회 경로를 제공하는 우회 전극 등의 역할을 직접 수행할 수 있다.
이와 같이 버스바(42b, 44b)를 구비하지 않으므로 전극(42, 44)의 재료 비용을 줄이고 태양 전지(10) 내부로 입사하는 광 손실을 최소화할 수 있다. 본 실시예에서는 배선재(142)가 단축 방향으로 위치하며 배선재(142)가 중첩부(OP)에 의하여 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b) 사이에 위치하여 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)에 안정적으로 고정될 수 있다. 이에 따라 버스바(42b, 44b)를 구비하지 않아도 배선재(142)의 전기적 및/또는 물리적 연결은 안정적으로 구현될 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 패널에 포함되는 복수의 태양 전지 및 배선재를 개략적으로 도시한 부분 단면도이다.
도 11을 참조하면, 이에 따라 제1 방향에서 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)이 서로 접하여 인접부를 형성하고, 이러한 인접부에서 제1 태양 전지(10a)의 전면과 제2 태양 전지(10a, 10b)의 후면 사이에 배선재(142)의 중간 부분(도 4의 참조부호 1421)이 위치한다. 도 11에서는 단면으로 볼 때 제1 방향에서 서로 인접한 제1 태양 전지(10a)의 측면에 이에 인접한 제2 태양 전지(10b)의 측면이 서로 일치한 것을 예시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 평면으로 볼 때 서로 인접한 제1 태양 전지(10a)의 가장자리와 이에 인접한 제2 태양 전지(10b)의 가장자리가 서로 접하여 서로 사이의 거리가 실질적으로 0이 되는 경우도 포함될 수 있다.
이에 따르면 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)가 중첩부(도 2의 참조부호 OP, 이하 동일)을 구비하지는 않으나, 제1 방향에서 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)가 서로 이격되지 않아 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b) 사이의 거리는 실질적으로 0일 수 있다. 이에 따라 태양 전지 패널(100)에 포함되는 태양 전지(10)의 개수를 최대화하고 태양 전지(10)가 차지하는 면적을 최대화하면서도 중첩부(OP)에 의한 데드 영역의 면적은 최소화할 수 있다.
상술한 실시예들에서 중첩부(OP)가 일정한 폭을 구비하는 것과 관련된 설명을 제외하고는 중첩부(OP)에 관련된 설명이 본 실시예의 인접부에 그대로 적용될 수 있다.
상술한 실시예에서는 이웃한 태양 전지(10)가 중첩부(OP)를 구비하거나 측면이 서로 일치하도록 위치하여 이웃한 태양 전지(10) 사이에 간격을 구비하지 않는 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 일 변형예로, 도 12에 도시한 바와 같이, 이웃한 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)가 서로의 사이에 거리를 두고 위치하되 제1 태양 전지(10a) 위에 위치한 제2 태양 전지(10b)의 적어도 일부가 제1 태양 전지(10a)보다 전방에 위치할 수 있다. 이때, 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b) 사이의 거리가 매우 작아서 상술한 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)의 위치 관계가 유지될 수도 있고, 별도의 구조물 등을 이용하여 상술한 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)의 위치 관계가 유지될 수도 있다. 이 경우에도 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)의 측면 사이에 배선재 등이 위치하지 않으므로 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b) 사이의 거리를 최소화할 수 있다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 패널을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 13을 참조하면, 본 실시예에서는 모 태양 전지를 절단하지 않고 모 태양 전지 자체를 태양 전지(10)를 그대로 사용할 수 있고, 및/또는 이웃한 태양 전지(10)를 연결하는 배선재(1420)가 상대적으로 넓은 폭(예를 들어, 1mm 초과)을 가지거나 폭이 두께보다 큰 사각형의 단면을 가질 수 있다. 일 예로, 배선재(1420)가 리본으로 구성될 수 있다. 이에 의하여 모 태양 전지를 그대로 사용하여 절단 공정을 구비하지 않으며 리본을 사용하여 제조 공정을 단순화할 수 있다. 이와 같이 태양 전지(10)의 구조, 배선재(1420)의 구조 등은 다양하게 변형될 수 있다. 또한 본 발명에서는 배선재(142, 1420)로는 다양한 구조의 와이어, 연결 부재, 인터커넥터 등을 사용할 수 있다.
본 실시예에서 이웃한 태양 전지(10)는 중첩부(OP)를 구비하거나 측면이 일치하도록 배치되고, 이웃한 태양 전지(10)의 중첩부(OP) 또는 인접부에서 배선재(1420)가 두께 방향에서 이웃한 태양 전지(10) 사이에 위치할 수 있다. 이웃한 태양 전지(10)와 배선재(1420)의 위치 관계, 연결 관계 등은 도 1 내지 도 12를 참조한 실시예에서의 설명이 그대로 적용될 수 있다.
일 변형예로, 모 태양 전지 자체를 태양 전지(10)를 그대로 사용하면서 작은 폭, 직경, 또는 두께를 가지는 배선재(142)를 사용할 수 있다. 다른 변형예로, 모 태양 전지로부터 절단되어 장축 및 단축을 가지는 태양 전지(10)에 상대적으로 넓은 폭(예를 들어, 1mm 초과)을 가지거나 폭이 두께보다 큰 사각형의 단면을 가지는 배선재(1420)를 사용할 수 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
상술한 바에 따른 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 태양 전지 패널
10: 태양 전지
142: 배선재
145: 버스 리본
OP: 중첩부

Claims (20)

  1. 제1 방향으로 서로 연결되며, 반도체 기판과, 상기 반도체 기판의 전면에 위치하는 제1 전극과, 상기 반도체 기판의 후면에 위치하는 제2 전극을 각기 포함하는 제1 및 제2 태양 전지를 포함하는 복수의 태양 전지;
    상기 제1 태양 전지의 상기 제1 전극과 상기 제2 태양 전지의 상기 제2 전극을 전기적으로 연결하는 복수의 배선재
    를 포함하고,
    상기 제2 태양 전지가 상기 제1 태양 전지의 전면 위에 상기 제1 태양 전지와 접하거나 중첩되는 인접부를 구비하도록 위치하고,
    상기 복수의 배선재가 상기 제1 태양 전지의 상기 전면, 상기 인접부, 그리고 상기 제2 태양 전지의 상기 후면에 연장되어 형성되는 태양 전지 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극이 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 형성되는 복수의 제1 핑거 라인을 포함하고,
    상기 복수의 배선재가 각기 상기 제1 방향으로 연장되는 태양 전지 패널.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극이, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 형성되는 복수의 제2 핑거 라인과, 상기 제1 방향으로 형성되며 상기 제2 방향에서 서로 이격되는 복수의 제2 버스바 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 복수의 배선재가 상기 제2 태양 전지의 상기 제2 핑거 라인 및 상기 제2 버스바 중 적어도 하나에 연결되는 태양 전지 패널.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배선재가 500㎛ 이하의 폭 또는 직경을 가지며 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향에서 서로 이격되어 위치하는 태양 전지 패널.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전극 중 적어도 하나가, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 형성되는 복수의 핑거 라인을 포함하고,
    상기 배선재의 폭 또는 직경이 상기 복수의 핑거 라인의 피치보다 작은 태양 전지 패널.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 배선재가 코어층 및 상기 코어층 위에 형성되는 솔더층을 포함하여, 상기 솔더층을 이용한 솔더링에 의해서 상기 제1 및 제2 전극에 고정 및 부착되는 태양 전지 패널.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 태양 전지가 각기 장축 및 단축을 가지고,
    상기 복수의 배선재가 상기 제1 방향과 평행한 단축 방향으로 연장되는 태양 전지 패널.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 태양 전지가 각기 장축 및 단축을 가지고,
    상기 제1 전극은 상기 장축 방향으로 길게 이어지는 복수의 제1 핑거 라인을 포함하고,
    상기 복수의 배선재가 각기 상기 단축 방향으로 연장되어 상기 제1 태양 전지의 상기 복수의 제1 핑거 라인을 지나도록 위치하는 태양 전지 패널.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 장축 방향으로 길게 이어지는 복수의 제2 핑거 라인을 포함하고,
    상기 복수의 배선재가 각기 상기 단축 방향으로 연장되어 상기 제2 태양 전지의 상기 복수의 제2 핑거 라인을 지나도록 위치하는 태양 전지 패널.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 태양 전지의 상기 전면 위에 상기 제2 태양 전지의 상기 후면의 일부가 위치하여 중첩부를 구성하고,
    상기 복수의 배선재가 각기 상기 중첩부에서 상기 제1 태양 전지와 상기 제2 태양 전지 사이를 지나며 상기 제1 태양 전지의 상기 전면 및 상기 제2 태양 전지의 상기 후면으로 연장되는 태양 전지 패널.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전극 중 적어도 하나가, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 형성되는 복수의 핑거 라인을 포함하고,
    상기 중첩부에서 상기 복수의 배선재가 상기 복수의 핑거 라인과 평행한 상기 제2 방향에서 서로 이격되어 위치하는 태양 전지 패널.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 길게 이어지는 복수의 제2 핑거 라인을 포함하고,
    상기 복수의 배선재가 각기 상기 제1 방향으로 연장되어 상기 제2 태양 전지의 상기 복수의 제2 핑거 라인을 지나도록 위치하는 태양 전지 패널.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 배선재가 각기 상기 인접부와 반대되는 상기 제1 태양 전지의 상기 전면의 일측으로부터 상기 인접부와 반대되는 상기 제2 태양 전지의 상기 후면의 타측까지 길게 연장되는 태양 전지 패널.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 복수의 배선재가 각기 상기 제1 태양 전지의 상기 전면의 상기 일측으로부터 상기 제2 태양 전지의 상기 후면의 상기 타측까지 꺽이거나 예각을 가지도록 접히는 부분을 구비하지 않으며,
    상기 제1 또는 제2 태양 전지의 두께 방향에서의 상기 배선재의 위치 차이가 상기 제1 또는 제2 태양 전지의 두께보다 작은 태양 전지 패널.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 태양 전지가 각기 장축 및 단축을 가지고,
    상기 제1 태양 전지의 상기 전면 위에 상기 제2 태양 전지의 상기 후면의 일부가 위치하여 상기 장축 방향으로 길게 이어지는 중첩부를 구성하고,
    상기 배선재가 상기 단축 방향으로 길게 연장되는 태양 전지 패널.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 단축 방향에서의 상기 중첩부의 폭보다 상기 배선재의 폭, 직경, 또는 두께가 더 작은 태양 전지 패널.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 단축 방향에서의 상기 중첩부의 폭보다 상기 두께 방향에서 상기 중첩부에 위치한 상기 제1 태양 전지와 상기 제2 태양 전지 사이의 거리가 더 작은 태양 전지 패널.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 배선재가 210㎛ 이하의 폭 또는 직경을 가지는 태양 전지 패널.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 배선재가 코어층 및 상기 코어층 위에 형성되는 솔더층을 포함하여, 상기 솔더층을 이용한 솔더링에 의해서 상기 중간 부분이 상기 중첩부 내에서 상기 제1 태양 전지의 상기 제1 전극 및 상기 제2 태양 전지의 상기 제2 전극 중 적어도 하나에 고정 및 부착되는 태양 전지 패널.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 태양 전지가 각기 장축 및 단축을 가지고,
    상기 제1 및 제2 태양 전지에서 상기 단축에 대한 상기 장축의 길이 비율이 1.5 내지 4.5인 태양 전지 패널.
KR1020190000942A 2019-01-03 2019-01-03 태양 전지 패널 KR20200084732A (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190000942A KR20200084732A (ko) 2019-01-03 2019-01-03 태양 전지 패널
EP19907669.6A EP3907765A4 (en) 2019-01-03 2019-12-04 SOLAR CELL PANEL
US17/419,024 US20220077339A1 (en) 2019-01-03 2019-12-04 Solar cell panel
PCT/KR2019/016980 WO2020141736A1 (ko) 2019-01-03 2019-12-04 태양 전지 패널
CN201980087820.XA CN113287203A (zh) 2019-01-03 2019-12-04 太阳能电池板

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190000942A KR20200084732A (ko) 2019-01-03 2019-01-03 태양 전지 패널

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200084732A true KR20200084732A (ko) 2020-07-13

Family

ID=71406586

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190000942A KR20200084732A (ko) 2019-01-03 2019-01-03 태양 전지 패널

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220077339A1 (ko)
EP (1) EP3907765A4 (ko)
KR (1) KR20200084732A (ko)
CN (1) CN113287203A (ko)
WO (1) WO2020141736A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020237854A1 (zh) * 2019-05-28 2020-12-03 浙江晶科能源有限公司 一种光伏电池阵列及光伏组件

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170085217A (ko) 2016-01-14 2017-07-24 이경원 친환경적으로 배출이 가능한 연필깎기

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4574160A (en) * 1984-09-28 1986-03-04 The Standard Oil Company Flexible, rollable photovoltaic cell module
US20040200522A1 (en) * 2003-03-17 2004-10-14 Kyocera Corporation Solar cell element and solar cell module
US20070283996A1 (en) * 2006-06-13 2007-12-13 Miasole Photovoltaic module with insulating interconnect carrier
US20120125391A1 (en) * 2010-11-19 2012-05-24 Solopower, Inc. Methods for interconnecting photovoltaic cells
US10090430B2 (en) * 2014-05-27 2018-10-02 Sunpower Corporation System for manufacturing a shingled solar cell module
US20140124014A1 (en) * 2012-11-08 2014-05-08 Cogenra Solar, Inc. High efficiency configuration for solar cell string
US20180019349A1 (en) * 2016-07-13 2018-01-18 Solarcity Corporation Gridless photovoltaic cells and methods of producing a string using the same
KR101823605B1 (ko) * 2016-12-02 2018-03-14 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 이를 포함하는 태양 전지 패널
KR101879374B1 (ko) * 2017-02-22 2018-08-17 주식회사 탑선 태양전지모듈
KR20200030093A (ko) * 2017-07-20 2020-03-19 마이어 부르거 (스위츠랜드) 아게 안정화된 슁글된 태양 전지 스트링 및 이의 제조 방법
WO2019083059A1 (ko) * 2017-10-25 2019-05-02 현대중공업그린에너지 주식회사 에지 수집전극을 구비하는 태양전지 및 이를 포함하는 태양전지 모듈
US11664469B2 (en) * 2017-12-07 2023-05-30 Hd Hyundai Energy Solutions Co., Ltd. Solar cell having edge collection electrode and solar cell module comprising same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170085217A (ko) 2016-01-14 2017-07-24 이경원 친환경적으로 배출이 가능한 연필깎기

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020141736A1 (ko) 2020-07-09
US20220077339A1 (en) 2022-03-10
CN113287203A (zh) 2021-08-20
EP3907765A1 (en) 2021-11-10
EP3907765A4 (en) 2022-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11843062B2 (en) Solar cell and solar cell panel including the same
JP6505642B2 (ja) 太陽電池及びそれを含む太陽電池パネル
US11476377B2 (en) Solar cell and solar cell panel including the same
KR20180072110A (ko) 태양 전지 및 이를 포함하는 태양 전지 패널
KR102483986B1 (ko) 태양 전지 패널
US20200135953A1 (en) Solar cell module and methods for fabricating the same
EP3826074B1 (en) Solar cell and solar cell panel including the same
KR102470791B1 (ko) 태양 전지 패널
KR20200051112A (ko) 태양 전지 패널 및 이의 제조 방법
US20220158017A1 (en) Solar cell module
EP3907765A1 (en) Solar cell panel
KR20170011140A (ko) 태양 전지 및 이를 포함하는 태양 전지 패널
US11489083B2 (en) Solar cell panel
KR102665568B1 (ko) 태양 전지 패널
KR20200137797A (ko) 태양 전지 패널
KR20210057483A (ko) 태양 전지 패널
KR20200039184A (ko) 태양 전지 패널
KR102379388B1 (ko) 태양 전지 및 이를 포함하는 태양 전지 패널
KR101846442B1 (ko) 태양 전지 및 이를 포함하는 태양 전지 패널
KR20200126711A (ko) 버스 리본 부재 및 이를 포함하는 태양 전지 패널

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application