KR20200088491A - 에지 수집전극을 구비하는 태양전지 및 이를 포함하는 태양전지 모듈 - Google Patents

에지 수집전극을 구비하는 태양전지 및 이를 포함하는 태양전지 모듈 Download PDF

Info

Publication number
KR20200088491A
KR20200088491A KR1020207019528A KR20207019528A KR20200088491A KR 20200088491 A KR20200088491 A KR 20200088491A KR 1020207019528 A KR1020207019528 A KR 1020207019528A KR 20207019528 A KR20207019528 A KR 20207019528A KR 20200088491 A KR20200088491 A KR 20200088491A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
solar cell
edge
electrodes
interconnector
Prior art date
Application number
KR1020207019528A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102393953B1 (ko
Inventor
이민수
오훈
경도현
김태준
강현신
맹희진
Original Assignee
현대에너지솔루션(주)
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 현대에너지솔루션(주) filed Critical 현대에너지솔루션(주)
Publication of KR20200088491A publication Critical patent/KR20200088491A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102393953B1 publication Critical patent/KR102393953B1/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
    • 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
    • H01L31/022433—Particular geometry of the grid contacts
    • 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
    • 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
    • H01L31/0224—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
    • H01L31/04—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
    • H01L31/04—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
    • H01L31/04—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
    • H01L31/06—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 characterised by potential barriers
    • H01L31/068—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 characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
    • 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
    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 태양전지의 평면 영역을 메인영역과 에지영역으로 구분하고, 인터커넥터의 최외각 접점을 메인영역과 에지영역의 경계에 위치하도록 하여 인터커넥터에 의한 셀 크랙 현상을 방지하고 인터커넥터의 접착 특성을 개선함과 함께, 에지영역에 인터커넥터와 물리적으로 분리된 에지 수집전극 및 연결용 수집전극을 배치함으로써 캐리어 수집효율을 향상시킬 수 있는 에지 수집전극을 구비하는 태양전지 및 이를 포함하는 태양전지 모듈에 관한 것이다.

Description

에지 수집전극을 구비하는 태양전지 및 이를 포함하는 태양전지 모듈
본 발명은 에지 수집전극을 구비하는 태양전지 및 이를 포함하는 태양전지 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태양전지의 평면 영역을 메인영역과 에지영역으로 구분하고, 인터커넥터의 최외각 접점을 메인영역과 에지영역의 경계 또는 그 부근에 위치하도록 하여 인터커넥터에 의한 셀 크랙 현상을 방지하고 인터커넥터의 접착 특성을 개선함과 함께, 에지영역에 인터커넥터와 물리적으로 분리된 에지 수집전극을 배치하고 버스전극부(버스바 전극 및 도전성 패드 중 적어도 하나)에 연결되며, 일부 또는 전부가 에지영역 상에 위치하도록 배치되는 가지전극을 통하여 캐리어 수집효율을 향상시킬 수 있는 태양전지 및 이를 포함하는 태양전지 모듈에 관한 것이다.
태양전지 모듈은 태양광을 수광하여 광전변환하는 장치로서, 복수의 태양전지(solar cell)로 이루어진다. 태양전지 모듈을 구성하는 각각의 태양전지는 p-n 접합 다이오드(diode)라 할 수 있다.
태양광이 태양전지에 의해 전기로 변환되는 과정 이른 바, 광전변환 과정을 살펴보면 다음과 같다. 태양전지의 p-n 접합부에 태양광이 입사되면 전자-정공 쌍이 생성되고, 전기장에 의해 전자는 n형 반도체층으로, 정공은 p형 반도체층으로 이동되어 p-n 접합부 사이에 광기전력이 발생된다. 이와 같은 상태에서 태양전지의 양단에 부하나 시스템을 연결하면 전류가 흐르게 되어 전력을 생산할 수 있다. 태양전지의 전면과 후면에는 전자, 정공을 수집하기 위한 전면전극과 후면전극이 각각 구비된다.
한편, 태양전지 모듈을 구성하는 복수의 태양전지는 전기적으로 연결되는데, 예를 들어 제 1 태양전지(110)의 전면전극(111)은 이웃하는 제 2 태양전지(120)의 후면전극(122)과 접속되는 형태로 연결된다. 제 1 태양전지(110)의 전면전극(111)과 제 2 태양전지(120)의 후면전극(122)을 전기적 연결시키는 도전체를 통상, 인터커넥터(interconnector)(130)라 한다(도 1 참조).
이웃하는 태양전지를 전기적으로 연결시키는 인터커넥터는 일정 폭과 두께를 갖는 도전체로 이루어지며, 이웃하는 태양전지를 연결시키는 형상이 리본 형태를 이루어 통상의 인터커넥터는 리본이라 칭하기도 한다.
리본 형태의 인터커넥터(이하, 리본 인터커넥터라 함)는 전술한 바와 같이 일정 폭과 두께 예를 들어, 약 1.5mm의 폭 및 약 270㎛의 두께로 이루어져, 태양전지의 일정 면적이 인터커넥터에 의해 가려질 수 밖에 없다. 태양전지가 태양광을 수광하여 이를 전기로 변환시키는 장치임에 따라, 태양전지의 수광면적이 줄어듦은 광전변환 효율의 저하를 의미한다.
인터커넥터에 의한 수광면적 축소 문제를 해결함과 함께 태양전지의 효율을 향상시키기 위해 최근에는 리본 인터커넥터를 와이어(wire) 형태의 인터커넥터(이하, 와이어 인터커넥터라 함)로 대체하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 와이어 인터커넥터 방식은 직경 약 200∼600㎛의 도전성 와이어를 이용하여 이웃하는 태양전지의 전극을 연결시키는 방식이다.
와이어 인터커넥터 방식은 리본 인터커넥터 방식에 비해 도전체의 폭(직경)이 현저히 작음에 따라 인터커넥터에 의해 수광면적이 축소되는 것을 최소화할 수 있으며, 인터커넥터에 의한 수광면적 축소 영향이 작음에 따라 리본 인터커넥터 방식에 대비하여 보다 많은 수의 인터커넥터를 태양전지에 배치할 수 있어 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 제 1 태양전지 전면의 전면전극과 제 2 태양전지 후면의 후면전극을 연결함에 있어서, 리본 인터커넥터 방식 및 와이어 인터커넥터 방식 모두 제 1 태양전지와 제 2 태양전지 사이 부분에서 인터커넥터가 절곡되는데, 이와 같은 절곡 부위에서 인터커넥터와 접촉하는 제 1 태양전지 및 제 2 태양전지에는 인터커넥터에 의한 미세 크랙(crack)이 발생될 가능성이 크다. 도 10의 EL(Electroluminescence) 이미지를 통해 태양전지의 모서리 부분에서 크랙(점선 표시 부분)이 발생된 것을 확인할 수 있다. 또한, 절곡으로 인한 인터커넥터와 전극 사이의 접착력 약화 현상에 대해서도 유의해야 한다.
리본 인터커넥터 방식 및 와이어 인터커넥터 방식 모두 상술한 셀 크랙 현상, 최외각 전극과의 접합력 약화 현상이 발생될 수 있으나 리본 인터커넥터 방식보다 와이어 인터커넥터 방식이 인터커넥터의 개수가 더 많기 때문에 와이어 인터커넥터 방식에서 더 발생빈도가 높을 수 있다.
한국등록특허 제1138174호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 태양전지의 평면 영역을 메인영역과 에지영역으로 구분하고, 인터커넥터의 최외각 접점을 메인영역과 에지영역의 경계에 위치하도록 하여 인터커넥터에 의한 셀 크랙 현상을 방지하고 인터커넥터의 접착 특성을 개선함과 함께, 에지영역에 인터커넥터와 물리적으로 분리된 에지 수집전극을 배치하고 버스전극부(버스바 전극 및 도전성 패드 중 적어도 하나)에 연결되며, 일부 또는 전부가 에지영역 상에 위치하도록 배치되는 가지전극을 통하여 캐리어 수집효율을 향상시킬 수 있는 에지 수집전극을 구비하는 태양전지 및 이를 포함하는 태양전지 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 에지수집전극을 구비하는 태양전지는, 메인영역과 에지영역을 구비하는 반도체 기판; 상기 기판의 전면과 후면 중 적어도 어느 한 면 상에 구비되며, 상기 메인영역 상에 평행하게 이격되어 배치된 복수의 핑거전극; 상기 핑거전극에 교차되는 방향으로 배치되고, 이웃하는 태양전지를 전기적으로 연결시키는 인터커넥터와 연결되는 버스전극부; 상기 에지영역 상에 구비되는 복수의 에지 수집전극; 및 일부 또는 전부가 상기 에지영역 상에 위치하며, 상기 버스전극부에 연결되는 가지전극;을 포함하되, 상기 에지영역은, 기판의 일단측 또는 양단측에 구비되고, 상기 복수의 에지 수집전극의 배치방향은, 상기 복수의 핑거전극의 배치방향과 서로 다르며, 상기 복수의 에지 수집전극은, 상기 복수의 핑거전극 중 선택된 적어도 하나의 핑거전극 및 상기 가지전극 중 적어도 하나를 통하여 상기 버스전극부에 전기적으로 연결되는 것일 수 있다.
또한 상기의 목적을 달성하기 위한 에지 수집전극을 구비하는 태양전지 모듈은, 이웃하여 배치되는 제 1 태양전지와 제 2 태양전지; 및 제 1 태양전지 전면의 도전성패드와 제 2 태양전지 후면의 도전성패드를 전기적으로 연결하는 인터커넥터;를 포함하여 이루어지며, 상기 제 1 태양전지 또는 제 2 태양전지는, 메인영역과 에지영역을 구비하는 반도체 기판과 상기 기판의 전면과 후면 중 적어도 어느 한 면 상에 구비되며, 상기 메인영역 상에 평행하게 이격되어 배치된 복수의 핑거전극, 상기 핑거전극에 교차되는 방향으로 배치되고, 이웃하는 태양전지를 전기적으로 연결시키는 인터커넥터와 연결되는 버스전극부, 상기 에지영역 상에 구비되는 복수의 에지 수집전극 및 일부 또는 전부가 상기 에지영역 상에 위치하며, 상기 버스전극부에 연결되는 가지전극을 포함하되, 상기 에지영역은, 기판의 일단측 또는 양단측에 구비되고, 상기 복수의 에지 수집전극의 배치방향은, 상기 복수의 핑거전극의 배치방향과 서로 다르며, 상기 복수의 에지 수집전극은, 상기 복수의 핑거전극 중 선택된 적어도 하나의 핑거전극 및 상기 가지전극 중 적어도 하나를 통하여 상기 버스전극부에 전기적으로 연결되는 것일 수 있다.
본 명세서에 개시된 에지 수집전극을 구비하는 태양전지 및 이를 포함하는 태양전지 모듈은 다음과 같은 효과가 있다.
인터커넥터의 최외각 접점이 기판 모서리로부터 에지영역만큼 기판 내측에 위치되도록 함으로써, 인터커넥터에 의한 크랙 발생 현상을 방지함과 함께 인터커넥터의 접착력을 향상시킬 수 있다.
또한, 에지영역에 메인영역의 핑거전극에 교차되는 방향으로 배치되는 에지 수집전극을 구비시킴으로써 인터커넥터의 배치를 가이드함과 함께 캐리어 수집효율을 향상시킬 수 있게 된다.
또한 추가적으로, 에지영역에 구비되는 복수의 에지 수집전극이 가지전극을 통해 최외각 도전성패드에 전기적으로 연결되도록 함으로써 에지영역에서의 캐리어 이동거리를 단축시켜 캐리어가 재결합(recombination)되어 소멸되는 것을 억제할 수 있다.
도 1은 일반적인 태양전지 모듈의 구성도.
도 2a 내지 도 2c는 본 명세서에 개시된 가지전극의 일 실시예를 나타낸 참고도.
도 3은 본 명세서 개시된 제1 실시예에 따른 에지 수집전극을 구비하는 태양전지의 평면도.
도 4a 및 도 4b는 본 명세서에 개시된 제1 실시예에 따른 에지 수집전극의 배치 형태를 나타낸 참고도.
도 5는 본 명세서에 개시된 제2 실시예에 따른 에지 수집전극을 나타낸 참고도.
도 6은 본 명세서에 개시된 제3 실시예에 따른 에지 수집전극을 나타낸 참고도.
도 7a 내지 도 7b는 본 명세서에 개시된 제4 실시예에 따른 에지 수집전극의 참고도.
도 8은 본 명세서에 개시된 제5 실시예에 따른 에지 수집전극의 참고도.
도 9는 본 명세서에 개시된 기술에 따른 태양전지 모듈의 사시도.
도 10은 태양전지의 모서리 부분에서 크랙이 발생된 것을 나타낸 EL 사진.
본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명은 생략될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 명세서에 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
본 명세서에서 사용되는 "포함한다," "포함할 수 있다" 등의 표현은 개시된 해당 기능, 동작, 구성 요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작, 구성 요소 등을 제한하지 않는다. 또한, 본 명세서에서, "구성된다" "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 다시 말하면, 상기 용어들은 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예들을 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 명세서에 개시된 기술을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 기술의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 그 기술의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
일반적인 인터커넥터에 대한 설명
인터커넥터는 이웃하는 태양전지의 전극 예를 들어, 제 1 태양전지 전면의 전극과 제 2 태양전지 후면의 전극을 서로 연결시키는 도전체를 의미할 수 있다.
인터커넥터는 기하학적 형태에 따라 리본 인터커넥터와 와이어 인터커넥터로 구분될 수 있으며, 리본 인터커넥터는 일정 폭과 두께를 갖는 리본 형태를 이루고, 와이어 인터커넥터는 직경이 일정한 원형의 와이어 형태 또는 폭과 두께가 서로 다른 와이어 형태로 이루어질 수 있다.
이웃하는 태양전지의 전극을 연결함에 있어서 태양전지와 태양전지 사이의 공간에서 인터커넥터가 절곡되는데, 인터커넥터의 절곡으로 인해 인터커넥터의 절곡 지점과 접촉하는 태양전지 끝단에서 크랙이 발생하거나 태양전지 끝단부에서 인터커넥터가 버스바부에 부착되었다가 떨어지는 현상이 발생할 수 있다. 이와 같은 불량 현상의 발생빈도는 리본 인터커넥터 방식보다 와이어 인터커넥터 방식이 인터커넥터의 개수가 더 많기 때문에 와이어 인터커넥터 방식에서 더 발생빈도가 높을 수 있다.
인터커넥터의 절곡으로 인한 셀 크랙 현상 및 접착 불량 현상은 제1태양전지 전면의 최외각 패드에서 제2태양전지 후면의 최외각 패드까지의 인터커넥터의 길이가 짧을수록, 인터커넥터의 절곡 지점에서 수직방향 즉, 인터커넥터의 두께가 증가할수록 심화된다. 본 인터커넥터의 길이가 짧고, 두께가 크면 인터커넥터의 절곡 지점에서 더 큰 굽힘 응력이 발생하고 이는 인터커넥터의 절곡 지점과 접촉하는 태양전지 끝단에 전달되어 태양전지 끝단에서 크랙을 더 유발시킬 수 있고 태양전지 끝단부에서 인터커넥터의 부착이 떨어지는 현상을 더 유발시킬 수 있다.
본 문제점을 해결하기 위해, 인터커넥터의 두께를 감소시키는 것을 고려할 수 있지만, 인터커넥터의 두께 감소는 인터커넥터에서 걸리는 저항을 증가시킨다. 다른 방안으로는 제1태양전지의 전면 최외각 패드에서 제2태양전지 후면의 최외각 패드까지의 인터커넥터의 길이를 증가시키는 방안이 있다. 구체적으로 태양전지의 전면과 후면의 최외각 패드를 태양전지 내측 영역으로 이동시키는 방법이다.
한편, 인터커넥터와 전극의 최외각 접점이 태양전지의 상단 모서리로부터 멀어져 태양전지 내측 영역으로 이동함은, 최외각 접점과 태양전지의 상단 모서리 사이에 태양전지 전극이 존재하지 않음을 의미한다. 이를 통해 셀 크랙 현상 및 접착력 약화 현상을 해결할 수 있으나, 최외각 접점과 태양전지의 상단 모서리 사이에 태양전지 전극이 존재하지 않음에 따라 캐리어(carrier) 수집효율이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
본 명세서에 개시된 에지 수집전극 및 가지전극에 대한 설명
본 명세서에 개시된 에지 수집전극은 전술한 인터커넥터에 의한 셀 크랙 현상 및 인터커넥터와 전극 사이의 접착력 약화 현상을 개선함과 함께 캐리어 수집효율을 향상시킬 수 있는 태양전지 및 이를 이용한 태양전지 모듈에 적용될 수 있다.
구체적으로, 본 명세서에 개시된 기술은 최외각 접점의 태양전지 내측 영역으로의 이동을 통해 셀 크랙 현상 및 접착력 약화 현상을 해결함과 함께, 최외각 접점과 태양전지 모서리 사이의 영역(후술할 에지영역)에 에지 수집전극을 구비시키고 에지 수집전극들 사이에 인터커넥터가 배치되도록 함으로써 캐리어 수집효율 등의 태양전지 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있는 기술을 제시한다.
또한, 본 명세서에 개시된 기술은 에지영역에 복수의 에지 수집전극을 배치하고 버스전극부에 연결되며, 일부 또는 전부가 에지영역 상에 위치하도록 배치되는 가지전극을 통하여 에지영역에서의 캐리어 이동거리를 단축시켜 캐리어가 재결합(recombination)되어 소멸되는 것을 억제할 수 있는 기술을 제시한다.
여기서, 상기 버스전극부는 후술될 메인영역 상의 핑거전극에 교차되는 방향으로 배치되고, 이웃하는 태양전지를 전기적으로 연결시키는 인터커넥터와 연결될 수 있으며, 상기 핑거전극에 교차되는 방향으로 전극이 연속적으로 배치되어 형성된 버스바전극 및 상기 핑거전극에 교차되는 방향으로 이격되어 배치되는 복수의 도전성패드 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 본 명세서에 개시된 태양전지 내지 태양전지 모듈에 적용되는 인터커넥터는 그 형태에 제한되지 않는다. 바람직한 실시 구성으로 와이어 인터커넥터를 적용할 수 있으나, 리본 인터커넥터의 적용 또한 배제하지 않는다.
본 명세서에 개시된 기술에 따른 태양전지는, 메인영역과 에지영역을 구비하는 반도체 기판, 상기 기판의 전면과 후면 중 적어도 어느 한 면 상에 구비되며, 상기 메인영역 상에 평행하게 이격되어 배치된 복수의 핑거전극, 상기 핑거전극에 교차되는 방향으로 배치되고, 이웃하는 태양전지를 전기적으로 연결시키는 인터커넥터와 연결되는 버스전극부, 상기 에지영역 상에 구비되는 복수의 에지 수집전극 및 일부 또는 전부가 상기 에지영역 상에 위치하며, 상기 버스전극부에 연결되는 가지전극을 포함할 수 있다.
또한, 본 명세서에 개시된 기술에 따른 태양전지 모듈은, 이웃하여 배치되는 제 1 태양전지와 제 2 태양전지 및 제 1 태양전지 전면의 도전성패드와 제 2 태양전지 후면의 도전성패드를 전기적으로 연결하는 인터커넥터를 포함하여 이루어지며, 상기 제 1 태양전지 또는 제 2 태양전지는, 메인영역과 에지영역을 구비하는 반도체 기판과 상기 기판의 전면과 후면 중 적어도 어느 한 면 상에 구비되며, 상기 메인영역 상에 평행하게 이격되어 배치된 복수의 핑거전극, 상기 핑거전극에 교차되는 방향으로 배치되고, 이웃하는 태양전지를 전기적으로 연결시키는 인터커넥터와 연결되는 버스전극부, 상기 에지영역 상에 구비되는 복수의 에지 수집전극 및 일부 또는 전부가 상기 에지영역 상에 위치하며, 상기 버스전극부에 연결되는 가지전극을 포함할 수 있다.
상술된 태양전지 및 태양전지 모듈에 있어서, 상기 에지영역은, 기판의 일단측 또는 양단측에 구비되고, 상기 복수의 에지 수집전극의 배치방향은, 상기 복수의 핑거전극의 배치방향과 서로 다르며, 상기 복수의 에지 수집전극은, 상기 복수의 핑거전극 중 선택된 적어도 하나의 핑거전극 및 상기 가지전극 중 적어도 하나를 통하여 상기 버스전극부에 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 버스전극부는, 상기 핑거전극에 교차되는 방향으로 전극이 연속적으로 배치되어 형성된 버스바전극 및 상기 핑거전극에 교차되는 방향으로 이격되어 배치되는 복수의 도전성패드 중 적어도 하나를 포함하여 구성되는 것일 수 있다.
또한, 복수의 도전성패드는 수집전극과 직교하는 방향으로 열(column)을 이루어 배치되는 것일 수 있다.
또한, 상기 복수의 도전성패드는, 이웃하는 태양전지를 전기적으로 연결시키는 인터커넥터가 배치되는 영역의 핑거전극 상에 이격되어 배치되고, 상기 버스바전극은, 상기 복수의 도전성패드 사이에 구비되는 것일 수 있다.
또한, 상기 버스바전극은, 복수의 수집전극에 직교하는 방향에 구비되고, 상기 버스바전극과 상기 핑거전극이 교차하는 지점의 버스바전극 상에 상기 도전성패드가 구비되는 것일 수 있다.
또한, 상기 버스바전극은, 상기 도전성패드 사이에 구비되며, 상기 도전성패드에 상기 핑거전극 및 상기 버스바전극이 연결되는 것일 수 있다.
또한, 상기 선택된 적어도 하나의 핑거전극은, 상기 메인영역의 최외각에 위치한 3개의 핑거전극 중에서 선택되는 것일 수 있다.
또한, 상기 복수의 에지 수집전극은 상기 복수의 핑거전극에 직교하는 형태로 배치되는 것일 수 있다.
또한, 이웃하는 태양전지를 전기적으로 연결시키는 인터커넥터가 상기 에지 수집전극 사이에 배치되는 것일 수 있다.
또한, 상기 복수의 에지 수집전극 중 태양전지 모서리 부분에 위치하는 에지 수집전극의 길이는, 다른 부분에 위치하는 에지 수집전극의 길이와 서로 다른 것일 수 있다.
또한, 상기 복수의 에지 수집전극 중 적어도 하나는, 메인영역의 최외각에 위치하는 도전성패드에 연결되는 것일 수 있다.
또한, 상기 인터커넥터는, 리본 형태의 인터커넥터 또는 와이어 형태의 인터커넥터일 수 있다.
또한, 상기 가지전극은, 복수의 에지 수집전극을 가로지르는 형태로 배치되는 것일 수 있다.
또한, 상기 에지 수집전극은 제1 에지 수집전극 및 제2 에지 수집전극을 포함하되, 상기 제1 에지 수집전극은 상기 가지전극의 하부에 위치하고, 상기 제2 에지 수집전극은 상기 가지전극의 상부에 위치하는 것일 수 있다.
또한, 상기 제1 에지 수집전극은 상기 가지전극 및 상기 핑거전극 중 적어도 하나에 연결되는 것일 수 있다.
또한, 상기 제2 에지 수집전극은 상기 가지전극에 연결되는 것일 수 있다.
또한, 상기 제1 에지 수집전극의 개수와 상기 제2 에지 수집전극의 개수는 서로 다른 것일 수 있다.
또한, 상기 제1 에지 수집전극의 개수는 상기 제2 에지 수집전극의 개수보다 적은 것일 수 있다.
또한, 상기 제1 에지 수집전극과 상기 제1 에지 수집전극 사이의 폭과, 상기 제2 에지 수집전극과 상기 제2 에지 수집전극 사이의 폭은 서로 다른 것일 수 있다.
보다 구체적으로 본 명세서에 개시된 기술에 따른 에지 수집전극에 대해 설명하면 아래와 같다.
먼저, 상기 에지 수집전극은 반도체 기판의 에지영역 상에 구비될 수 있다. 또는 상기 에지 수집전극은 반도체 기판(또는 기판)의 일단측 또는 양단측에 구비되는 것일 수 있다.
상기 반도체 기판은 에지영역과 메인영역으로 나뉘어지는 데 에지영역은 메인영역의 일측 또는 양측에 구비되는 태양전지(또는 반도체 기판)의 끝 부분(또는 모서리 부분)을 의미할 수 있다.
또 다른 의미로 상기 메인영역은 복수의 핑거전극이 위치한 영역을 의미하며 상기 에지영역은 상기 에지 수집전극이 위치한 영역을 의미할 수 있다. 혹은 상기 에지영역은 상기 복수의 핑거전극이 위치하지 않는 태양전지(또는 반도체 기판)의 일측 또는 양측 끝 부분(또는 모서리 부분)을 의미할 수 있다.
또 다른 의미로 상기 메인영역은 버스전극부(또는 버스바부, 버스바 전극부)가 위치한 영역을 의미하며 상기 에지영역은 상기 메인영역의 일측 또는 양측에 구비되는 태양전지(또는 반도체 기판)의 끝 부분(또는 모서리 부분)을 의미할 수 있다. 혹은 상기 에지영역은 상기 버스전극부가 위치하지 않는 태양전지(또는 반도체 기판)의 일측 또는 양측 끝 부분(또는 모서리 부분)을 의미할 수 있다.
여기서 버스전극부는 상기 복수의 핑거전극 및 상기 에지 수집전극 중 적어도 하나를 통해 전하를 수집하는 역할을 할 수 있다.
또한, 상기 버스전극부는 상기 핑거전극에 교차되는 방향으로 배치되고, 이웃하는 태양전지를 전기적으로 연결시키는 인터커넥터와 연결될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 특정 전극에 ‘교차되는 방향’ 또는 ‘교차 방향’은 일반적으로 특정 전극에 직교하는 방향을 의미할 수 있으나 본 명세서에 개시된 기술이 적용될 수 있는 범위에서 사선방향과 같이 평행이 아닌 각도로 배치되는 방향을 의미할 수 있다.
본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 버스전극부는 상기 핑거전극에 교차되는 방향으로 전극이 연속적으로 배치되어 형성된 버스바전극 및 상기 핑거전극에 교차되는 방향으로 이격되어 배치되는 복수의 도전성패드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 명세서에 개시된 기술에 따른 에지 수집전극은 기본적으로 상기 에지영역에 위치하여 전하를 수집하는 역할을 할 수 있다.
또한 상기 에지 수집전극은 복수 개로 이격되어 상기 에지영역에 위치되는 데 인터커넥터가 상기 배치된 에지 수집전극 사이로 배치되어 인터커넥터에 의한 셀 크랙 현상을 방지하고 인터커넥터의 접착 특성을 개선시키도록 구성될 수 있다.
또 다른 의미로는 상기 에지 수집전극의 배치방향은 상기 인터커넥터가 배치되는 공간을 제공하도록 상기 핑거전극의 배치방향과 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 상기 에지 수집전극의 배치방향은 상기 핑거전극과 교차하는 방향으로써 직교하는 방향이거나 상기 인터커넥터가 배치되는 공간을 제공할 수 있는 범위 안에서 사선(斜線) 등의 형태로 배치될 수 있다.
전술한 바와 같이 인터커넥터는 상기 에지 수집전극 사이로 배치될 수 있다. 따라서 상기 에지 수집전극에서 수집된 전하를 상기 인터커넥터로 전달해줄 수 있는 매개전극이 필요해질 수 있다. 왜냐하면 상기 에지 수집전극과 상기 인터커넥터는 배치방향의 특성 때문에 물리적으로 직접 접촉하지 않아 상기 전하를 중간에서 대신 전달해주는 전극이 필요하기 때문이다.
본 명세서에 개시된 기술에 따르면 메인영역에 위치한 핑거전극이 상기 매개전극의 역할을 할 수 있다. 따라서 이 경우 상기 에지 수집전극은, 메인영역에 위치한 복수의 핑거전극 중 선택된 적어도 하나의 핑거전극에 연결되는 것일 수 있다.
또한, 본 명세서에 개시된 기술에 따르면 일부 또는 전부가 상기 에지영역 상에 위치하며, 상기 버스전극부에 연결되는 가지전극이 상기 매개전극의 역할을 할 수 있다.
따라서, 에지영역에 위치한 복수의 에지 수집전극은, 상기 복수의 핑거전극 중 선택된 적어도 하나의 핑거전극 및 상기 가지전극 중 적어도 하나를 통하여 상기 버스전극부에 전기적으로 연결될 수 있다.
이하에서는 본 명세서에 개시된 가지전극에 대해 자세히 설명한다.
도 2a 내지 도 2c는 본 명세서에 개시된 가지전극의 일 실시예를 나타낸 참고도.
도 2a 내지 도 2c은 전술한 매개전극의 역할 측면보다는 본 명세서에 개시된 가지전극에 정의에 따라 도시한 것이며 특히 가지전극이 에지 수집전극(350) 사이에 위치하는 경우를 나타낸다. 상기 가지전극이 매개전극의 역할을 하는 경우에 대한 내용은 도 3 내지 도 6을 참조하여 자세히 후술된다.
도 2a를 참조하면, 본 명세서에 개시된 가지전극(380)은 전술된 에지영역에 일부 또는 전부가 위치할 수 있다. 도 2a의 왼쪽그림은 상기 가지전극(380)이 에지영역 상에 전부 위치하는 경우를 나타내며, 도 2a의 오른쪽 그림은 상기 가지전극(380)의 일부가 상기 에지영역 밖에 있는 경우를 나타낸다. 또한 도 2a는 버스전극부가 버스바전극(340)로 이루어진 경우에 있어서 상기 가지전극(380)이 상기 버스바전극(340)에 연결되는 실시예를 나타낸다.
도 2b는 상기 가지전극(380)의 다양한 실시 형태를 나타내며, 상기 가지전극(380)과 상기 최외각 도전성패드(330a)의 연결부위는 라운드 형태(도 2b 왼쪽 그림), 사선 형태(도 2b 가운데 그림), 직각 형태(도 2b 오른쪽 그림) 등으로 설계될 수 있다. 도 2a와 마찬가지로 도 2b도 버스전극부가 버스바전극(340)로 이루어진 경우에 있어서 상기 가지전극(380)이 상기 버스바전극(340)에 연결되는 실시예를 나타낸다.
도 2c는 상기 가지전극이 다양한 형태의 버스전극부에 연결되는 실시예들을 나타낸다. 즉, 상기 가지전극은 다양한 형태의 버스전극부에 연결될 수 있는데 버스바전극(340)만이 존재하는 경우(도 2c의 왼쪽 그림), 버스바전극(340)과 도전성패드(최외각 도전성패드만 도시됨 330a)가 모두 존재하는 경우(도 2c의 가운데 그림), 도전성패드(330)만 존재하는 경우(도 2c의 오른쪽 그림)가 있을 수 있다.
또한 도 2a 내지 도 2c의 경우 버스전극부가 도전성 패드를 포함하는 경우에 있어서 상기 가지전극(380)이 최외각 도전성패드(330a)에 연결되는 경우를 나타낸다.
정리하면, 본 명세서에 개시된 가지전극(380)은 1) 에지영역 상에 일부 또는 전부가 위치하며 버스전극부에 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.
도 2a 내지 도 2c의 경우 상기 가지전극(380)이 상기 에지 수집전극(350) 사이에 배치되고 가지전극(380) 사이에도 일정 간격(에지 수집전극(350) 간격과 동일 또는 유사한 간격)을 가져 인터커넥터가 상기 가지전극(380) 사이에 배치될 수 있다. 이 경우 상기 가지전극(380)은 상기 에지 수집전극(350)과 유사한 기능을 하여 인터커넥터에 의한 셀 크랙 현상 및 인터커넥터와 전극 사이의 접착력 약화 현상을 개선하는 역할을 할 수 있다. 또한 이 경우 상기 에지 수집전극(350)은 상기 핑거전극을 매개전극으로 하여 수집된 전하를 상기 버스전극부에 전달할 수 있다.
또한 전술한 바와 같이 상기 가지전극의 특징으로 인해 상기 에지 수집전극은 상기 가지전극을 또 다른 매개전극으로 하여 수집된 전하를 상기 버스전극부에 전달할 수도 있다(도 3 내지 도 6 참조). 이에 대해서는 자세히 후술된다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 제1 실시예 내지 제3 실시예에 따른 에지 수집전극에 대하여 자세히 설명하기로 한다.
제1 실시예 핑거전극 및 가지전극을 통해 버스전극부에 연결되는 에지 수집전극
이하, 도 3 내지 도 4를 참조하여 본 명세서에 개시된 제1 실시예에 따른 에지 수집전극을 구비하는 태양전지 및 이를 포함하는 태양전지 모듈에 대해 상세히 설명하기로 한다.
구체적으로 본 명세서에 개시된 제1 실시예는 에지 수집전극이 상기 복수의 핑거전극 중 선택된 적어도 하나의 핑거전극 및 상기 가지전극 모두에 연결되는 경우를 나타낸다.
즉, 제1 실시예는 하나의 에지 수집전극이 핑거전극 및 가지전극 모두를 매개전극으로 하여 버스전극부에 연결되는 경우를 나타낸다.
도 3은 본 명세서 개시된 제1 실시예에 따른 에지 수집전극을 구비하는 태양전지의 평면도이다.
도 3을 참조하면, 본 명세서에 개시된 기술에 따른 에지 수집전극을 구비하는 태양전지(10)는 p-n 접합부를 포함하는 반도체 기판(310)을 포함할 수 있다.
상기 기판(310) 전면과 후면에는 각각 핑거전극(320)이 구비될 수 있다. 기판(310) 전면에 구비된 핑거전극(320)은 광전변환에 의해 생성된 전자를 수집하고, 기판(310) 후면에 구비된 핑거전극(도시하지 않음)은 광전변환에 의해 생성된 정공을 수집하며, 그 역할이 반대로 설계될 수도 있다. 태양전지는 전극의 배치 형태에 따라 전면전극형, 후면전극형 등으로 구분되고, 태양광의 수광 형태에 따라 전면수광형, 양면수광형 등으로 구분되는데, 본 명세서에 개시된 기술에 따른 태양전지는 광전변환을 가능하게 하는 p-n 접합부를 포함함을 전제 하에 그 형태가 제한되지 않는다. 또한, 통상의 태양전지 셀이 복수개로 분할된 분할셀 역시 본 명세서에 개시된 기술에 따른 태양전지 내지 태양전지 모듈에 적용될 수 있다. 본 명세서에 개시된 '분할셀'이라 함은 태양전지 셀(이하, '단위셀'이라함)이 복수개로 분할된 것을 일컫는다. 통상의 태양전지 셀 즉, 통상의 단위셀은 가로, 세로 6인치 크기(약 156mm x 156mm)의 실리콘 기판에 태양전지 공정을 적용하여 p-n 접합 구조 및 전극 구조가 완성된 태양전지를 의미하며, 본 발명의 '분할셀'은 이와 같은 단위셀을 복수 등분으로 분할한 셀을 의미한다. 단위셀은 가로, 세로 6인치의 실리콘 기판 이외에 가로, 세로 5∼8인치의 실리콘 기판을 이용할 수도 있다. 또한, 상기 ‘분할셀’은 상술한 단위셀로부터 분할된 셀에 대응되는 면적을 갖는 태양전지 셀을 의미할 수도 있다. 이 경우, ‘분할셀’은 단위셀로부터 분할된 셀에 대응되는 면적을 갖는 실리콘 기판 상에 태양전지 공정을 적용하여 완성된 태양전지 셀을 의미한다.
상기 '분할셀'은 태양전지 제조공정이 완료된 셀을 분할 것임에 따라, 분할셀은 단위셀과 마찬가지로 완성된 형태의 p-n 접합 구조 및 전극 구조를 구비한다.
또한, 통상의 태양전지 셀이 복수개로 분할된 분할셀 역시 본 명세서에 개시된 기술에 따른 태양전지 내지 태양전지 모듈에 적용될 수 있다.
참고로, 전면수광형 태양전지를 구성하는 경우, 기판 후면에 구비되는 핑거전극은 후면전계층(back surface field) 형성을 유도하는 Al전극과 같이 판 형태로 구성할 수 있다. 이하의 설명에서는, 설명의 편의상 기판(310) 전면과 후면이 동일한 형태의 핑거전극(320)을 구비하는 태양전지(10)를 중심으로 설명하기로 한다.
상기 핑거전극(320)은 기판(310) 전면 또는 후면 상에 복수개 구비되며, 복수의 핑거전극(320)은 평행한 형태로 이격되어 배치될 수 있다.
또한, 상기 기판(310) 상에는 핑거전극(320)과 교차(또는 직교)하는 방향으로 복수의 도전성패드(330)가 이격되어 배치될 수 있다. 각각의 도전성패드(330)는 구비된 위치에서 핑거전극(320)과 연결될 수 있으며, 복수의 도전성패드(330)가 이루는 열(column)의 배치 방향은 후술하는 인터커넥터(360)(도 4 참조)가 배치되는 방향과 동일 또는 유사할 수 있다.
상기 도전성패드(330) 상에는 인터커넥터(360)가 배치될 수 있으며, 인터커넥터(360)의 배치 방향은 복수의 도전성패드(330)가 이루는 열(column)의 배치 방향과 동일함과 함께 핑거전극(320)의 배치 방향에 교차(또는 직교)할 수 있다.
상기 도전성패드(330)는 핑거전극(320)에 의해 수집된 전자 또는 정공을 인터커넥터(360)로 전달하는 역할을 할 수 있으며, 인터커넥터(360)는 핑거전극(320)에 의해 수집된 캐리어(carrier)를 도전성패드(330)를 매개로 전달받아 외부의 시스템 또는 전력저장장치로 전송하는 역할을 할 수 있다.
한편, 다른 실시예로 버스바전극(340)이 더 구비될 수 있다. 이 경우, 복수의 수집전극(320)에 직교하는 방향에 버스바전극(340)이 구비되고, 버스바전극(340)과 수집전극(320)이 교차하는 지점의 버스바전극(340) 상에 도전성패드(330)가 구비되는 구조를 이룬다. 또 다른 실시예로, 도전성패드(330)와 도전성패드(330) 사이에 버스바전극(340)을 구비시킴으로써 도전성패드(330)에 수집전극(320) 및 버스바전극(340)이 연결되도록 하는 구조도 가능하다. 다만, 상술한 실시예는 공히, 인터커넥터(360)가 도전성패드(330)와 연결되는 구조이다.
전술한 바와 같이 상기 도전성 패드(330) 및 버스바전극(340) 중 적어도 하나를 포함하는 구성을 버스전극부라고 통칭될 수 있다.
이상, 핑거전극(320), 도전성패드(330) 및 인터커넥터(360)의 구조에 대해 설명하였다. 한편, 상기 반도체 기판(310)은 평면 기준으로 ‘메인영역(M)’과 ‘에지영역(E)’으로 구분된다.
여기서 메인영역(M)과 에지영역(E)는 상술한 바와 같으며 추가적인 의미로써 ‘메인영역(M)’이라 함은 핑거전극(320), 도전성패드(330) 및 인터커넥터(360)의 결합구조가 구비된 영역을 의미할 수 있으며, 상기 ‘에지영역(E)’이라 함은 메인영역(M)의 일측 또는 양측에 구비되는 태양전지의 모서리 부분을 의미하는 것으로 에지영역(E)에는 에지 수집전극(350)이 구비될 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 메인영역(M) 내에서 복수의 핑거전극(320)이 평행하게 이격되어 배치되며, 본 명세서에 개시된 제1 실시예에 따르면 상기 복수의 에지 수집전극(350) 각각은 복수의 핑거전극(320) 중 선택된 핑거전극 및 가지전극을 모두 매개전극으로 하여 버스전극부(버스바전극(340, 특히 말단부) 또는 최외각 도전성패드(330a))에 연결될 수 있다.
특히 도 3은 상기 선택된 핑거전극이 최외각 핑거전극(320a)인 경우를 나타낸다.
따라서, 상기 메인영역(M) 내에서 복수의 핑거전극(320)이 평행하게 이격되어 배치되며, 상기 메인영역(M)의 최외각 위치에 구비된 핑거전극(320)(최외각 핑거전극(320a)이라 칭함)에 복수의 에지 수집전극(350)이 연결된다. 복수의 에지 수집전극(350)이 구비되는 위치는 상술한 바와 같이 에지영역(E)이라 할 수 있다.
최외각 핑거전극(320a)에 연결되어 에지영역(E)에 구비되는 복수의 에지 수집전극(350)은 기본적으로 수집전극(320)과 마찬가지로 광전변환에 의해 생성된 캐리어를 수집하는 역할을 할 수 있다. 또한, 에지 수집전극(350)과 에지 수집전극(350) 사이의 영역에 인터커넥터(360)가 배치될 수 있다.
본 명세서에 개시된 기술은 ‘최외각 접점의 태양전지 내측 영역으로의 이동을 통해 셀 크랙 현상 및 접착력 약화 현상을 해결함과 함께, 최외각 접점과 태양전지 모서리 사이의 영역에 에지 수집전극을 구비시키고 에지 수집전극들 사이에 인터커넥터가 배치되도록 함으로써 캐리어 수집효율 등의 태양전지 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있는 기술을 제시한다.
본 명세서에 개시된 기술은 메인영역(M)에 핑거전극(320)을 구비시킴과 함께 에지영역(E)에 구비되어 메인영역(M)의 최외각 핑거전극(320a)에 교차되어 연결되는 복수의 에지 수집전극(350)의 구조를 제시한다.
메인영역(M)의 핑거전극(320)이 도전성패드(330)와 연결되는 것과 마찬가지로, 최외각 핑거전극(320a) 또한 도전성패드(330)(최외각 도전성패드(330a))와 연결되며, 최외각 도전성패드(330a) 상에는 인터커넥터(360)가 연결될 수 있다. 최외각 도전성패드(330a)가 메인영역(M)의 최외각에 배치되는 도전성패드(330)임에 따라 최외각 도전성패드(330a)와 인터커넥터(360)의 접점은 기판(310) 상에 도전성패드(330)와 인터커넥터(360)가 이루는 마지막 접점이라 할 수 있으며, 이하에서는 최외각 접점이라 칭할 수 있다. 한편, 전술한 바와 같이 도전성패드(330)가 생략되는 구조 또한 가능하며, 이 경우 최외각 접점은 인터커넥터와 최외곽 수집전극의 접점 또는 인터커넥터와 최외각 버스바전극 부위의 접점을 의미할 수 있다.
최외각 접점이 에지영역(E)의 거리만큼 기판(310) 내측 영역으로 이동되는 구성을 통해 상술한 바와 같은 크랙 방지 및 인터커넥터(360) 결합력 향상을 이룰 수 있다.
이에 더해, 에지영역(E)에 복수의 에지 수집전극(350)이 구비되고, 복수의 에지 수집전극(350)은 최외각 핑거전극(320a)에 연결되는 구조를 이룸에 따라, 에지영역(E)에서의 캐리어 수집효율을 메인영역(M)에서의 수집전극(320)에 의한 캐리어 수집효율이 개선될 수 있다.
이에 추가적으로 본 명세서에 개시된 기술은 가지전극(360)이 추가적으로 구비된다. 상기 가지전극(360)은 복수의 에지 수집전극(350)을 일체형으로 연결시킴과 함께 일단이 최외각 도전성패드와 연결되어 에지 수집전극(350)과 최외각 도전성패드를 전기적으로 연결시키는 역할을 할 수 있다.
상기 가지전극(360)은 복수의 에지 수집전극(350) 사이를 가로지는 형태로 배치될 있으며, 이와 같은 구조를 갖음에 따라 에지 수집전극(350)과 최외각 도전성패드 사이의 경로가 단축되며 이를 통해 캐리어의 재결합률을 감소시킬 수 있게 된다.
상기 가지전극(360)은 복수의 에지 수집전극(350)을 연결시킴과 함께 일단이 최외각 도전성패드에 연결시키는 기능을 만족한다는 전제 하에 다양한 형태로 변형 실시할 수 있다. 일 실시예로, 상기 연결용 수집전극(360)은 이웃하는 최외각 도전성패드 사이에서 꺽쇠 형상으로 배치되어 복수의 에지 수집전극(350)을 연결함과 함께 양단이 각각 최외각 도전성패드와 연결되도록 할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 명세서에 개시된 제1 실시예에 따른 에지 수집전극이 핑거전극과 연결되는 형태를 나타낸 참고도이다.
도 4a는 상기 선택된 핑거전극이 상기 메인영역의 최외각에 위치한 2개의 핑거전극(320a, 320b) 중에서 선택되는 경우를 나타낸다.
또한 도 4b는 상기 선택된 핑거전극이 상기 메인영역의 최외각에 위치한 3개의 핑거전극(320a, 320b, 320c) 중에서 선택되는 경우를 나타낸다.
도 4a 내지 도 4b의 경우 전술된 최외각 핑거전극(320a)의 역할은 상기 메인영역의 최외각에 위치한 2개 또는 3개의 핑거전극들이 하게 될 수 있다.
상기 복수의 에지 수집전극(350)은 상기 선택된 핑거전극에 직교하는 방향으로 구비되는 것이 바람직하나, 에지 수집전극(350)들 사이에 인터커넥터(370)이 배치되는 공간을 제공한다는 전제 하에 사선(斜線) 등의 형태로 배치되는 것도 가능하다.
제2 실시예 가지전극을 통해 버스전극부에 연결되는 에지 수집전극
이하, 도 5를 참조하여 본 명세서에 개시된 제2 실시예에 따른 에지 수집전극을 구비하는 태양전지 및 이를 포함하는 태양전지 모듈에 대해 상세히 설명하기로 한다.
구체적으로 본 명세서에 개시된 제2 실시예는 에지 수집전극이 가지전극에만 연결되는 경우를 나타낸다.
즉, 제2 실시예는 하나의 에지 수집전극이 가지전극만을 매개전극으로 하여 버스전극부에 연결되는 경우를 나타낸다.
도 5는 본 명세서에 개시된 제2 실시예에 따른 에지 수집전극을 나타낸 참고도이다.
도 5를 참조하면, 에지 수집전극 및 가지전극의 구조를 달리 설계할 수도 있다. 제1 실시예는, 에지영역에 복수의 에지 수집전극(350)이 구비되고, 복수의 에지 수집전극(350)은 메인영역의 선택된 핑거전극(예를 들어, 최외각 1~3개의 핑거전극, 320a~320c)에 연결되며, 또한 복수의 에지 수집전극(350)은 가지전극(360)에도 연결되며, 가지전극(360)의 양단은 버스전극부(예를 들어, 최외각 도전성패드(330a))와 연결되는 구조가 개시되었으나 제2 실시예에 따르면 상기 에지 수집전극(350)은 가지전극(360) 만을 매개전극으로 하여 버스전극부에 연결될 수 있다.
제3 실시예 핑거전극 및 가지전극 중 적어도 하나를 매개전극으로 하여 버스전극부에 연결되는 에지 수집전극
이하, 도 6을 참조하여 본 명세서에 개시된 제3 실시예에 따른 에지 수집전극을 구비하는 태양전지 및 이를 포함하는 태양전지 모듈에 대해 상세히 설명하기로 한다.
구체적으로 본 명세서에 개시된 제3 실시예는 에지 수집전극이 핑거전극 및 가지전극 중 적어도 하나에 연결되는 경우를 나타낸다.
도 6은 본 명세서에 개시된 제3 실시예에 따른 에지 수집전극을 나타낸 참고도이다.
도 6을 참조하면, 전술된 바와 같이 제3 실시예에 따른 에지 수집전극은 핑거전극 및 가지전극 중 적어도 하나를 매개전극으로 하여 버스전극부(예를 들어, 최외각 도전성패드(330a))에 연결되는 경우를 나타낸다.
추가적으로, 도 6에 개시된 에지 수집전극은 아래와 같이 나누어 질 수 있다.
여기서, 가지전극(360)이 에지영역에 일부 또는 전부가 배치되고, 가지전극(360)의 양단이 버스전극부(예를 들어, 최외각 도전성패드(330a))와 연결될 수 있다.
이와 같은 상태에서, 에지영역에 복수의 에지 수집전극(350)이 구비되는데, 에지 수집전극은 세부적으로 제 1 에지 수집전극(351)과 제 2 에지 수집전극(352)으로 구분될 수 있다.
제 1 에지 수집전극(351)과 제 2 에지 수집전극(352)은 기능상 차이가 있으며 구비 위치에 의해 구분될 수 있다. 가지전극(360)을 기준으로, 제 1 에지 수집전극(351)은 가지전극(360)의 하부에 구비되고 제 2 에지 수집전극(352)은 가지전극의 상부에 구비될 수 있다.
여기서, 가지전극(360)의 상부라 함은 태양전지 기판의 모서리를 향하는 방향이고, 가지전극(360)의 하부라 함은 메인영역을 향하는 방향을 의미할 수 있다.
가지전극(360)의 하부에 복수의 제 1 에지 수집전극(351)이 구비되고, 가지전극(360)의 상부에 복수의 제 2 에지 수집전극(352)이 구비될 수 있다. 제 1 에지 수집전극(351), 제 2 에지수집전극(352) 및 가지전극(360)은 상술한 실시예의 에지 수집전극(350) 및 가지전극(360)의 조합과 마찬가지로, 에지영역에 구비되어 에지영역에서의 캐리어 수집효율을 향상시키는 역할을 할 수 있다.
복수의 제 2 에지 수집전극(352)은 가지전극(360)에 연결될 수 있다.
또한, 복수의 제 1 에지 수집전극(351)은 가지전극(360)에 연결되거나 연결되지 않을 수도 있다. 또한, 상기 복수의 제 1 에지 수집전극(351)은 가지전극(360) 또는 메인영역의 핑거전극(320)에 연결되거나, 가지전극(360) 및 메인영역의 핑거전극(320) 모두에 연결될 수 있다.
복수의 제 1 에지 수집전극(351)이 메인영역의 핑거전극(320)에 연결되는 경우, 복수의 제 1 에지 수집전극(351)은 메인영역의 핑거전극 중 선택된 핑거전극(예를 들어, 최외각 1~3개의 핑거전극)에 연결될 수 있다.
한편, 가지전극(360)의 하부에 구비되는 제 1 에지 수집전극(351)의 개수와 가지전극(360)의 상부에 구비되는 제 2 에지 수집전극(352)의 개수는 서로 동일하거나 다를 수 있다. 제 1 에지 수집전극(351)이 제 2 에지 수집전극(352)에 비해 메인영역에 근접함에 따라, 제 1 에지 수집전극(351)의 개수를 제 2 에지 수집전극(352)의 개수보다 적게 할 수 있다. 또한, 제 1 에지 수집전극(351)과 제 1 에지 수집전극 사이(351)의 폭과 제 2 에지 수집전극(352)과 제 2 에지 수집전극(352) 사이의 폭은 서로 달리 설계할 수 있다.
제4 실시예 태양전지 모서리 쪽의 일단이 서로 연결되는 에지 수집전극
이하, 도 7a 내지 도 7b를 참조하여 본 명세서에 개시된 제4 실시예에 따른 에지 수집전극을 구비하는 태양전지 및 이를 포함하는 태양전지 모듈에 대해 상세히 설명하기로 한다.
구체적으로 본 명세서에 개시된 제4 실시예는 에지 수집전극의 일단들이 서로 연결되는 실시예를 나타낸다.
도 7a 내지 도 7b는 본 명세서에 개시된 제4 실시예에 따른 에지 수집전극의 참고도 이다.
본 명세서에서는 상기 에지 수집전극의 일단들을 연결하는 전극을 ‘에지 연결전극’(400)이라고 칭한다.
도 7a를 참조하면, 에지 수집전극(350), 특히 도 7a의 경우 제2 에지 수집전극(352)의 일단들이 에지 연결전극(400)에 의해 서로 연결될 수 있다. 상기 일단들은 태양전지 모서리 쪽의 일단일 수 있다.
도 7b는 제2 에지 수집전극(352)의 일단들이 하나 건너 하나씩 연결되는 경우를 나타낸다.
본 명세서에 개시된 기술에 따르면, 도 7a 내지 도 7b에 있어서 공통적으로 인터커넥터가 사이에 배치되는 양쪽의 에지 수집전극들은 서로 연결되지 않을 수 있다.
제5 실시예 메인영역 및 에지영역에 걸쳐 배치되는 가지전극
이하, 도 8을 참조하여 본 명세서에 개시된 제5 실시예에 따른 에지 수집전극을 구비하는 태양전지 및 이를 포함하는 태양전지 모듈에 대해 상세히 설명하기로 한다.
구체적으로 본 명세서에 개시된 제5 실시예는 가지전극(360)이 메인영역 및 에지영역에 걸쳐 배치되는 실시예를 나타낸다.
도 8은 본 명세서에 개시된 제5 실시예에 따른 에지 수집전극의 참고도이다.
도 8을 참조하면, 버스전극부는 버스바전극(340) 및 도전성패드(330)을 포함할 수 있다. 또한 가지전극(360)은 상기 도전성패드(330, 특히 최외각 도전성패드)가 아닌 버스바전극(340)에 연결되어 메인영역 및 에지영역에 걸쳐 배치될 수 있다.
이상, 본 명세서에 개시된 제1 실시예 내지 제3 실시예에 따른 에지 수집전극을 구비하는 태양전지에 대해 살펴보았다.
추가적으로, 본 명세서에 개시된 기술에 따르면, 복수의 에지 수집전극 중 태양전지 모서리를 제외한 내측에 위치하는 에지 수집전극의 끝단에서 메인영역의 최외각에 위치한 핑건전극과 에지 수집전극의 교차점까지의 길이는 인터커넥터가 이격 배치되는 간격보다 작고 상기 간격의 1/2배 보다 클 수 있다.
또한, 본 명세서에 개시된 기술에 따르면, 리본 인터커넥터를 와이어(wire) 형태의 인터커넥터(와이어 인터커넥터라 함)인 경우에 있어서 인터커넥터 와이어의 지름을 a, 핑거전극 간의 간격을 b라 할 때, wire가 에지 수집전극에 붙지 않고, 에미터의 면저항을 염두해 둔 저항손실 최소화 측면을 고려하면, 바람직한 에지 수집전극간의 거리 c는 ‘ a < (c=b) ’ 관계를 가질 수 있다.
다른 실시예로는, 비용절감을 위해 전극 페이스트 소모량을 줄여야 하는 경우 상기 거리 c는 ‘ a, b < c ‘일 수 있다.
또 다른 실시예로는, 전극 형성 공정 상 에지영역에서의 수집효율을 일정 수준 이상으로 유지하는 측면에서는 상기 거리 c를 ‘ a < c ≤ b ’ 관계로 형성시킬 수 있다.
이상, 본 명세서에 개시된 기술에 따른 에지 수집전극을 구비하는 태양전지에 대해 설명하였다. 다음으로, 본 명세서에 개시된 기술에 따른 에지 수집전극을 구비하는 태양전지를 포함하는 태양전지 모듈에 대해 설명하기로 한다.
도 9는 본 명세서에 개시된 기술에 따른 태양전지 모듈의 사시도이다.
도 9를 참조하면, 본 명세서에 개시된 기술에 따른 태양전지 모듈은 복수의 태양전지를 구비할 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 개시된 기술에 따른 태양전지 모듈은 이웃하여 배치되는 제 1 태양전지(10), 제 2 태양전지(20)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 각각의 태양전지(10)(20)는 본 명세서에 개시된 기술에 따른 에지 수집전극(350)을 구비하는 태양전지의 구조를 가질 수 있다.
상기 복수의 태양전지(10)(20)는 인터커넥터(370)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 인터커넥터(370)은 제 1 태양전지 전면에 구비된 복수의 도전성패드(330)와 접점을 이루어 연결되며, 이와 같은 인터커넥터(370)은 연장되어 제 1 태양전지(10)의 상단 모서리에서 제 2 태양전지의 하단 모서리를 향하여 절곡되며, 제 2 태양전지(20) 후면에 구비된 복수의 도전성패드(330)와 접점을 이루어 연결될 수 있다. 한편, 본 명세서에 개시된 기술이 적용되는 인터커넥터는 그 형태에 제한되지 않는다. 바람직한 실시예로 와이어 인터커넥터를 적용할 수 있으나, 리본 인터커넥터의 적용 또한 배제하지 않는다.
제 1 태양전지(10) 전면과 제 2 태양전지(20) 후면에는 각각 에지 수집전극(350)이 구비되는 에지영역(E)이 구비될 수 있다. 또한, 제 1 태양전지의 전면에서, 인터커넥터(370)은 최외각 도전성패드(330a)와 최외각 접점을 이루며, 최외각 접점을 이룬 인터커넥터(370)은 에지영역(E)의 에지 수집전극(350)들 사이에 배치되어 제 1 태양전지의 모서리를 향하여 연장될 수 있다. 제 2 태양전지의 후면 역시, 인터커넥터(370)은 최외각 도전성패드(330a)와 최외각 접점을 이루며, 최외각 접점을 이룬 인터커넥터(370)은 에지영역(E)의 에지 수집전극(350)들 사이에 배치되어 제 2 태양전지의 모서리를 향하여 연장될 수 있다.
인터커넥터의 최외각 접점이 기판 모서리로부터 에지영역만큼 기판 내측에 위치되도록 함으로써, 인터커넥터의 탄성력을 완화시켜 인터커넥터에 의한 크랙 발생 현상을 방지함과 함께 인터커넥터의 접착력을 향상시킬 수 있다.
또한, 에지영역에 메인영역의 수집전극에 교차되는 방향으로 배치되는 에지 수집전극을 구비시킴으로써 인터커넥터의 배치를 가이드함과 함께 캐리어 수집효율을 향상시킬 수 있게 된다.
이와 함께, 에지영역에 구비되는 복수의 에지 수집전극이 가지전극을 통해 버스전극부(예를 들어, 최외각 도전성패드)에 전기적으로 연결되도록 함으로써 에지영역에서의 캐리어 이동거리를 단축시켜 캐리어가 재결합(recombination)되어 소멸되는 것을 억제할 수 있다.
10 : 제 1 태양전지 20 : 제 2 태양전지
310 : 반도체 기판 320 : 수집전극
320a : 최외각 수집전극 330 : 도전성패드
330a : 최외각 도전성패드 340 : 버스바전극
350 : 에지 수집전극 360 : 연결용 수집전극
370 : 인터커넥터
M : 메인영역 A : 에지영역

Claims (20)

  1. 메인영역과 에지영역을 구비하는 반도체 기판;
    상기 기판의 전면과 후면 중 적어도 어느 한 면 상에 구비되며, 상기 메인영역 상에 평행하게 이격되어 배치된 복수의 핑거전극;
    상기 핑거전극에 교차되는 방향으로 배치되고, 이웃하는 태양전지를 전기적으로 연결시키는 인터커넥터와 연결되는 버스전극부;
    상기 에지영역 상에 구비되는 복수의 에지 수집전극; 및
    일부 또는 전부가 상기 에지영역 상에 위치하며, 상기 버스전극부에 연결되는 가지전극;을 포함하되,
    상기 에지영역은,
    기판의 일단측 또는 양단측에 구비되고,
    상기 복수의 에지 수집전극의 배치방향은,
    상기 복수의 핑거전극의 배치방향과 서로 다르며,
    상기 복수의 에지 수집전극은,
    상기 복수의 핑거전극 중 선택된 적어도 하나의 핑거전극 및 상기 가지전극 중 적어도 하나를 통하여 상기 버스전극부에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 버스전극부는,
    상기 핑거전극에 교차되는 방향으로 전극이 연속적으로 배치되어 형성된 버스바전극 및 상기 핑거전극에 교차되는 방향으로 이격되어 배치되는 복수의 도전성패드 중 적어도 하나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  3. 제 2 항에 있어서, 복수의 도전성패드는 수집전극과 직교하는 방향으로 열(column)을 이루어 배치되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 복수의 도전성패드는,
    이웃하는 태양전지를 전기적으로 연결시키는 인터커넥터가 배치되는 영역의 핑거전극 상에 이격되어 배치되고,
    상기 버스바전극은,
    상기 복수의 도전성패드 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 버스바전극은,
    복수의 수집전극에 직교하는 방향에 구비되고,
    상기 버스바전극과 상기 핑거전극이 교차하는 지점의 버스바전극 상에 상기 도전성패드가 구비되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 버스바전극은,
    상기 도전성패드 사이에 구비되며,
    상기 도전성패드에 상기 핑거전극 및 상기 버스바전극이 연결되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 선택된 적어도 하나의 핑거전극은,
    상기 메인영역의 최외각에 위치한 3개의 핑거전극 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 에지 수집전극은 상기 복수의 핑거전극에 직교하는 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  9. 제 1 항에 있어서, 이웃하는 태양전지를 전기적으로 연결시키는 인터커넥터가,
    상기 에지 수집전극 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 에지 수집전극 중 태양전지 모서리 부분에 위치하는 에지 수집전극의 길이는,
    다른 부분에 위치하는 에지 수집전극의 길이와 서로 다른 것을 특징으로 하는 태양전지.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 에지 수집전극 중 적어도 하나는,
    메인영역의 최외각에 위치하는 도전성패드에 연결되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 인터커넥터는,
    리본 형태의 인터커넥터 또는 와이어 형태의 인터커넥터인 것을 특징으로 하는 태양전지.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 가지전극은,
    복수의 에지 수집전극을 가로지르는 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 에지 수집전극은 제1 에지 수집전극 및 제2 에지 수집전극을 포함하되,
    상기 제1 에지 수집전극은 상기 가지전극의 하부에 위치하고, 상기 제2 에지 수집전극은 상기 가지전극의 상부에 위치하는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 제1 에지 수집전극은 상기 가지전극 및 상기 핑거전극 중 적어도 하나에 연결되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 제2 에지 수집전극은 상기 가지전극에 연결되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 제1 에지 수집전극의 개수와 상기 제2 에지 수집전극의 개수는 서로 다른 것을 특징으로 하는 태양전지.
  18. 제 14 항에 있어서, 상기 제1 에지 수집전극의 개수는 상기 제2 에지 수집전극의 개수보다 적은 것을 특징으로 하는 태양전지.
  19. 제 14 항에 있어서, 상기 제1 에지 수집전극과 상기 제1 에지 수집전극 사이의 폭과, 상기 제2 에지 수집전극과 상기 제2 에지 수집전극 사이의 폭은 서로 다른 것을 특징으로 하는 태양전지.
  20. 이웃하여 배치되는 제 1 태양전지와 제 2 태양전지; 및
    제 1 태양전지 전면의 도전성패드와 제 2 태양전지 후면의 도전성패드를 전기적으로 연결하는 인터커넥터;를 포함하여 이루어지며,
    상기 제 1 태양전지 또는 제 2 태양전지는,
    메인영역과 에지영역을 구비하는 반도체 기판과 상기 기판의 전면과 후면 중 적어도 어느 한 면 상에 구비되며, 상기 메인영역 상에 평행하게 이격되어 배치된 복수의 핑거전극, 상기 핑거전극에 교차되는 방향으로 배치되고, 이웃하는 태양전지를 전기적으로 연결시키는 인터커넥터와 연결되는 버스전극부, 상기 에지영역 상에 구비되는 복수의 에지 수집전극 및 일부 또는 전부가 상기 에지영역 상에 위치하며, 상기 버스전극부에 연결되는 가지전극을 포함하되,
    상기 에지영역은,
    기판의 일단측 또는 양단측에 구비되고,
    상기 복수의 에지 수집전극의 배치방향은,
    상기 복수의 핑거전극의 배치방향과 서로 다르며,
    상기 복수의 에지 수집전극은,
    상기 복수의 핑거전극 중 선택된 적어도 하나의 핑거전극 및 상기 가지전극 중 적어도 하나를 통하여 상기 버스전극부에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
KR1020207019528A 2017-12-07 2017-12-07 에지 수집전극을 구비하는 태양전지 및 이를 포함하는 태양전지 모듈 KR102393953B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KR2017/014323 WO2019112091A1 (ko) 2017-12-07 2017-12-07 에지 수집전극을 구비하는 태양전지 및 이를 포함하는 태양전지 모듈

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200088491A true KR20200088491A (ko) 2020-07-22
KR102393953B1 KR102393953B1 (ko) 2022-05-03

Family

ID=66750472

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207019528A KR102393953B1 (ko) 2017-12-07 2017-12-07 에지 수집전극을 구비하는 태양전지 및 이를 포함하는 태양전지 모듈

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11664469B2 (ko)
KR (1) KR102393953B1 (ko)
WO (1) WO2019112091A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200084732A (ko) * 2019-01-03 2020-07-13 엘지전자 주식회사 태양 전지 패널
WO2023127382A1 (ja) * 2021-12-28 2023-07-06 株式会社カネカ 太陽電池デバイスおよび太陽電池モジュール

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101138174B1 (ko) 2010-09-09 2012-04-25 현대중공업 주식회사 태양전지의 후면전극 형성방법
JP2016100605A (ja) * 2014-11-26 2016-05-30 エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド 太陽電池モジュール
KR20170063663A (ko) * 2014-09-29 2017-06-08 알이씨 솔라 피티이. 엘티디. 특정 전방 표면 전극 디자인을 갖는 태양 전지
KR20170091571A (ko) * 2015-04-30 2017-08-09 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 이를 포함하는 태양 전지 패널

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7804022B2 (en) 2007-03-16 2010-09-28 Sunpower Corporation Solar cell contact fingers and solder pad arrangement for enhanced efficiency
KR101034178B1 (ko) * 2009-02-06 2011-05-12 에스에스씨피 주식회사 태양 전지의 전면 전극 구조 및 이를 구비한 태양 전지
EP3159934B1 (en) 2014-09-30 2018-03-21 LG Electronics Inc. Solar cell panel
KR20160038694A (ko) 2014-09-30 2016-04-07 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 이를 포함하는 태양 전지 패널
US9806206B2 (en) * 2015-04-28 2017-10-31 International Business Machines Corporation Optimized grid design for concentrator solar cell
US11532765B2 (en) 2015-04-30 2022-12-20 Shangrao Jinko Solar Technology Development Co., Ltd Solar cell and solar cell panel including the same
EP3151288B1 (en) * 2015-10-02 2019-12-04 LG Electronics Inc. Apparatus for attaching interconnector of solar cell panel
KR101879374B1 (ko) * 2017-02-22 2018-08-17 주식회사 탑선 태양전지모듈

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101138174B1 (ko) 2010-09-09 2012-04-25 현대중공업 주식회사 태양전지의 후면전극 형성방법
KR20170063663A (ko) * 2014-09-29 2017-06-08 알이씨 솔라 피티이. 엘티디. 특정 전방 표면 전극 디자인을 갖는 태양 전지
US20170243992A1 (en) * 2014-09-29 2017-08-24 Rec Solar Pte. Ltd. Solar cell with specific front surface electrode design
JP2016100605A (ja) * 2014-11-26 2016-05-30 エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド 太陽電池モジュール
KR20170091571A (ko) * 2015-04-30 2017-08-09 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 이를 포함하는 태양 전지 패널

Also Published As

Publication number Publication date
US20200295205A1 (en) 2020-09-17
WO2019112091A1 (ko) 2019-06-13
US11664469B2 (en) 2023-05-30
KR102393953B1 (ko) 2022-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102053138B1 (ko) 태양 전지
KR102373869B1 (ko) 에지 수집전극을 구비하는 태양전지 및 이를 포함하는 태양전지 모듈
US10276733B2 (en) Solar cell and solar cell module
KR102570348B1 (ko) 후면 접촉 전지용 전극 구조, 전지, 모듈 및 전지 시스템
KR101816164B1 (ko) 태양전지 모듈
TWI603493B (zh) 太陽能電池及其模組
EP3525246B1 (en) Solar cell module
US20130306128A1 (en) Solar cell and solar cell module
EP3300123B1 (en) Solar cell and solar cell panel including the same
KR20240013293A (ko) 태양 전지용 1차원 금속화
KR20150000065A (ko) 태양 전지
KR20200088491A (ko) 에지 수집전극을 구비하는 태양전지 및 이를 포함하는 태양전지 모듈
CN109119497B (zh) 一种硅基太阳能电池结构
KR101747339B1 (ko) 태양 전지 모듈
KR20190032584A (ko) 태양전지 모듈
KR101875742B1 (ko) 태양 전지 모듈
CN104282771A (zh) 背面接触型太阳能电池
KR101542003B1 (ko) 태양 전지 모듈
TWI505484B (zh) 太陽能電池及其模組
JP2011187567A (ja) 太陽電池モジュール
KR102374145B1 (ko) 태양 전지 패널
WO2012114789A1 (ja) 太陽電池及び太陽電池モジュール
KR20180001203A (ko) 태양전지 모듈
KR20190056550A (ko) Mwt형 양면수광 태양전지 및 와이어 인터커넥터를 이용한 태양전지 모듈
KR102219793B1 (ko) 태양 전지 및 태양 전지 모듈

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant