KR20200088703A - 태양 전지 패널 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널은, 제1 태양 전지의 제1 전극과 이의 전면에 인접부를 구비하도록 위치하는 제2 태양 전지의 제2 전극이 복수의 배선재가 내장된 연결 시트에 의하여 연결된다.

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 접착층은 취급 시 주의가 필요한 물질이므로 제조 공정의 안정성이 저하될 수 있고, 가격이 비싸 생산성을 저하시킬 수 있다. 또한, 복수의 태양 전지와, 이들의 연결을 위한 전도성 접착층을 정렬하여 부착하는 공정을 수행하여야 하므로 제조 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 제조 공정이 매우 복잡하며 쉽게 불량이 발생될 수 있어 수율이 낮을 수 있다. 이에 따라 중첩부를 이용한 연결 구조를 가지는 태양 전지의 생산성이 우수하지 못하였다.
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 있다. 이러한 연결 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.
또 다른 종래 기술로, 중첩부에 일정한 폭을 가지는 배선재를 개별로 위치시켜 이웃한 절단 태양 전지를 연결하는 기술이 있다. 이러한 연결 구조에서는 배선재에 의하여 절단 태양 전지에 스트레스가 가해지거나 절단 태양 전지에 의하여 배선재가 손상되는 등의 문제가 발생하는 것을 방지하기 위하여, 배선재의 폭 또는 직경, 태양 전지와 배선재의 부착 공정의 조건 등을 정밀하게 조절하여야 한다. 이에 따라 태양 전지 패널의 신뢰성 및 생산성을 좀더 향상할 수 있는 기술이 요구된다.
미국공개특허 제2017/0085217호(발명의 명칭: 태양 전지 스트링을 위한 고효율 구조)
본 발명은 출력을 향상할 수 있으며 생산성 및 신뢰성을 향상할 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. 또한, 인접부와 배선재를 적용하는 연결 구조에서 복수의 배선재가 내장된 연결 시트를 사용하는 것에 의하여 구조적 안정성을 향상하여 원하지 않게 태양 전지 및 배선재에 가해지는 스트레스를 최소화할 수 있는 태양 전지 패널을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널은, 제1 태양 전지의 제1 전극과 제1 태양 전지의 전면에 접하거나 중첩되는 인접부를 구비하도록 위치하는 제2 태양 전지의 제2 전극이 복수의 배선재가 내장된(embedded) 연결 시트에 의하여 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 복수의 배선재가 제1 태양 전지의 전면, 인접부, 제2 태양 전지의 후면에 연장되어 형성될 수 있다. 연결 시트는 전도체가 포함되는 연결 필름, 연결 부재, 연결층, 인터커넥터 시트, 인터커넥터 필름, 인터커넥터 부재, 인터커넥터층 등일 수 있다. 예를 들어, 배선재가 내장된 연결 시트는 배선 또는 인터커넥터가 구비된 수지 필름 또는 수지층일 수 있다. 배선재는 와이어, 리본, 연결 부재, 인터커넥터 등 다양한 형상 또는 구조를 가질 수 있다. 제1 및 제2 태양 전지를 포함하는 복수의 태양 전지는 각기 반도체 기판을 포함하고, 제1 전극이 반도체 기판의 전면에 위치하고 제2 전극이 반도체 기판의 후면에 위치한다.
제1 및 제2 태양 전지가 각기 장축 및 단축을 가질 수 있다. 연결 시트에서 복수의 배선재가 제1 방향과 평행한 단축 방향으로 연장되고 제1 방향과 교차하는 제2 방향에서 서로 이격되어 위치할 수 있다.
연결 시트는 복수의 배선재를 물리적으로 고정하도록 복수의 배선재에 일체화되는 절연 부분을 포함할 수 있다.
절연 부분은, 적어도 제1 태양 전지의 전면 위에 위치하는 제1 절연 부분과, 적어도 제2 태양 전지의 후면 위에 위치하는 제2 절연 부분을 포함하고, 제1 절연 부분은 복수의 배선재의 전면 측에 위치하고 제2 절연 부분은 복수의 배선재의 후면 측에 위치할 수 있다. 연결 시트는 인접부에 대응하여 제1 절연 부분과 제2 절연 부분이 서로 접하거나 서로 중첩되는 인접 부분을 구비할 수 있다.
제1 태양 전지의 전면 위에 제2 태양 전지의 후면의 일부가 위치하여 장축 방향으로 길게 이어지는 중첩부를 구성할 수 있다. 연결 시트는 중첩부에 대응하여 제1 절연 부분과 제2 절연 부분이 서로 중첩되는 중첩 부분을 구비할 수 있다. 중첩부에서 제1 및 제2 태양 전지 사이에 연결 시트의 중첩 부분이 위치할 수 있다.
복수의 배선재가 절연 부분 내부에서 제1 방향과 교차하는 제2 방향에서 서로 이격되며 제1 및 제2 태양 전지로부터 이격될 수 있다.
제1 전극은 장축 방향으로 길게 이어지는 복수의 제1 핑거 라인을 포함하고, 복수의 배선재가 단축 방향으로 연장되어 제1 태양 전지의 복수의 제1 핑거 라인을 지나도록 위치할 수 있다.
복수의 배선재가 제2 태양 전지의 후면에서 인접부 이외의 부분으로 연장되어 제2 전극에 연결될 수 있다. 예를 들어, 제2 전극은 장축 방향으로 길게 이어지는 복수의 제2 핑거 라인을 포함하고, 제2 연장 부분이 단축 방향으로 연장되어 제2 태양 전지의 복수의 제2 핑거 라인을 지나도록 위치할 수 있다.
연결 시트 및 복수의 배선재가 각기 인접부와 반대되는 제1 태양 전지의 전면의 일측으로부터 인접부와 반대되는 제2 태양 전지의 후면의 타측까지 길게 연장될 수 있다. 예를 들어, 연결 시트 및 복수의 배선재가 각기 제1 태양 전지의 전면의 일측으로부터 제2 태양 전지의 후면의 타측까지 꺽이거나 예각을 가지도록 접히는 부분을 구비하지 않을 수 있다.
제1 또는 제2 태양 전지의 두께 방향에서, 연결 시트 또는 복수의 배선재의 위치 차이가 제1 또는 제2 태양 전지의 두께보다 작을 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.
연결 시트에 내장된 복수의 배선재가 각기 400㎛ 이하의 폭 또는 직경을 가지며 제1 방향과 교차하는 제2 방향에서 서로 이격되어 4개 내지 24개 위치할 수 있다.
제1 태양 전지의 전면 위에 제2 태양 전지의 후면의 일부가 위치하여 장축 방향으로 길게 이어지는 중첩부를 구성하고, 단축 방향에서의 중첩부의 폭보다 배선재의 폭, 직경, 또는 두께가 더 작을 수 있다.
단축 방향에서 중첩부의 폭이 2mm 이하일 수 있다. 단축 방향에서의 중첩부의 폭보다 두께 방향에서 중첩부에 위치한 제1 태양 전지와 제2 태양 전지 사이의 거리 또는 연결 시트의 두께가 더 작을 수 있다.
일 실시예로, 연결 시트는 인접부에 대응하여 복수의 배선재와 교차하는 방향으로 길게 이어지는 패드 전극을 더 포함할 수 있다. 패드 전극의 선폭이 배선재의 폭 또는 직경과 같거나 그보다 클 수 있고, 패드 전극의 두께가 배선재의 두께 또는 직경과 같거나 그보다 클 수 있다.
본 실시예에 의하면, 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. 또한, 인접부(일 예로, 중첩부)와 배선재를 적용하는 연결 구조에서 복수의 배선재가 내장된 연결 시트를 사용하는 것에 의하여 제조 공정을 좀더 단순화하고 태양 전지에 가해지는 스트레스를 저감할 수 있다. 이에 의하여 태양 전지의 연결 구조의 안정성을 향상하여 태양 전지 패널의 생산성 및 신뢰성을 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(母) 태양 전지를 절단하여 형성된 두 개의 태양 전지를 도시한 평면도이다.
도 4는 도 3의 IV-IV 선에 따른 태양 전지 및 이에 부착된 연결 시트를 도시한 부분 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시한 태양 전지 패널에 포함되며 복수의 배선재를 포함하는 연결 시트에 의하여 연결되는 복수의 태양 전지를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 6은 도 5에 도시한 복수의 배선재를 구비하는 연결 시트를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 7은 도 1에 도시한 태양 전지 패널에 포함되는 제1 및 제2 태양 전지의 중첩부에서 제1 및 제2 태양 전지, 그리고 연결 시트를 도시한 부분 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 변형예에 따라 하나의 모 태양 전지를 절단하여 형성된 복수의 태양 전지를 도시한 평면도이다.
도 9은 본 발명의 다른 변형예에 따른 태양 전지 패널에 포함되며 연결 시트에 의하여 연결되는 복수의 태양 전지를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 패널에서 제1 및 제2 태양 전지의 중첩부에서 연결 시트에 의한 연결 구조의 다양한 예를 도시한 부분 단면도들이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 패널에서 제1 및 제2 태양 전지의 중첩부에서 연결 시트에 의한 연결 구조의 다양한 예를 도시한 부분 단면도들이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 패널에 포함되며 제1 및 제2 태양 전지를 연결하는 복수의 배선재를 포함하는 연결 시트를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 13은 도 12에 도시한 연결 시트의 다양한 예를 도시한 부분 단면도들이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따라 하나의 모 태양 전지를 절단하여 형성된 두 개의 태양 전지를 도시한 평면도이다.
도 15은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 하나의 모 태양 전지를 절단하여 형성된 두 개의 태양 전지를 도시한 평면도이다.
도 16는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 패널에 포함되는 복수의 태양 전지 및 연결 시트를 개략적으로 도시한 부분 단면도이다.
도 17은 본 발명의 또 다른 변형예에 따른 태양 전지 패널에 포함되는 복수의 태양 전지 및 연결 시트를 개략적으로 도시한 부분 단면도이다.
도 18은 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 확대도에만 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)를 포함하는 복수의 태양 전지(10)와, 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)를 전기적으로 연결하는 복수의 배선재(142)가 내장된 연결 시트(140)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. 이때, 제2 태양 전지(10b)의 후면이 제1 태양 전지(10a)의 전면 위에 위치하면서 제1 태양 전지(10a)와 접하거나 중첩되는 인접부를 구비하도록 위치할 수 있다. 연결 시트(140)에 내장된 복수의 배선재(142)는 제1 방향으로 연장되어 제1 태양 전지(10a)의 제1 전극(42)과 제2 태양 전지(10b)의 제2 전극(44)을 연결한다. 그리고 태양 전지 패널(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. 복수의 태양 전지(10)는 배선재(142)를 구비하는 연결 시트(140)에 의하여 전기적으로 직렬, 병렬, 또는 직병렬로 연결될 수 있다. 연결 시트(140)에 포함된 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. 일 예로, 연결 시트(140)의 배선재(142)는 복수의 태양 전지(10) 중에서 서로 이웃한 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)를 직렬 연결하고, 이러한 연결이 반복되어 하나의 열(列)을 형성하는 태양 전지 스트링(S)을 구성할 수 있다.
그리고 버스 리본(145)이 연결 시트(140)에 구비된 배선재(142)에 연결되어 태양 전지 스트링(S)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)를 구비하는 연결 시트(140)에 의하여 연결된 태양 전지(10)의 전면 및 후면에 각기 위치하는 제1 및 제2 밀봉재(131, 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 전지(100a)를 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 연결 시트(140)를 도시한 부분 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 절단되는 복수의 태양 전지(10)를 포함한다. 절단선(CL)을 따라 모 태양 전지(100a)를 절단하면 복수의 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 8을 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 연결 시트(140)의 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 4개 내지 33개(예를 들어, 4개 내지 24개, 일 예로, 8개 내지 24개, 특히, 10개 내지 24개)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 연결 시트(140)의 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 복수의 태양 전지(10)로 분리하게 되면, 복수의 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 길이를 가진다. 본 실시예에서는 이러한 모 태양 전지(100a)를 절단선(CL)을 따라 절단하여 태양 전지(10)를 형성하므로, 태양 전지(10) 또는 반도체 기판(12)이 장축과 단축을 가진다.
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)를 구비하는 연결 시트(140)에 의하여 이웃한 태양 전지(10)와 전기적으로 연결되는데, 이에 대해서는 도 1 내지 도 4와 함께 도 5 내지 도 7을 참조하여 좀더 상세하게 설명한다.
도 5는 도 1에 도시한 태양 전지 패널(100)에 포함되며 복수의 배선재(142)를 포함하는 연결 시트(140)에 의하여 연결되는 복수의 태양 전지(10)를 개략적으로 도시한 평면도이다. 도 6은 도 5에 도시한 복수의 배선재(142)를 구비하는 연결 시트(140)를 개략적으로 도시한 사시도이다. 그리고 도 7은 도 1에 도시한 태양 전지 패널(100)에 포함되는 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)의 중첩부(OP)에서 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b), 그리고 연결 시트(140)를 도시한 부분 단면도이다.
간략한 도시 및 명확한 이해를 위하여 도 5에서는 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)를 연결하는 연결 시트(140)만을 도시하였다. 그리고 명확한 이해를 위하여 구별이 필요한 경우에 후술할 설명에서 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)를 연결하는 연결 시트를 연결 시트(140)라 하고, 제1 또는 제2 태양 전지(10a, 10b)를 다른 태양 전지(10c, 10d)에 연결하는 연결하는 연결 시트를 제1 및 제2 연결 시트(1401, 1402)라 한다. 후술할 연결 시트(140)에 대한 설명은 제1 및 제2 연결 시트(1401, 1402)에도 각기 적용될 수 있다.
도 1 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 연결 시트(140)는 제1 방향으로 연장되며 제2 방향으로 서로 이격된 복수의 배선재(142)가 구비되고, 복수의 배선재(142)를 물리적으로 고정하도록 복수의 배선재(142)에 일체화되는 절연 부분(144)을 포함할 수 있다. 이에 따라 복수의 배선재(142)와 절연 부분(144)이 일체화되어 하나의 몸체(single body)로 구성되는 연결 시트(140)가 형성된다. 이에 따라 복수의 배선재(142)를 구비한 일체화된 연결 시트(140)를 이용하여 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)를 연결할 수 있다. 이에 따라 각 태양 전지(10)에 연결되는 복수의 배선재(142)를 개별로 이동시켜 정렬, 부착 등을 수행하는 것에 비하여 제조 공정을 단순화할 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 5에서는 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 구성할 수도 있다. 이에 대해서는 추후에 도 16을 참조하여 설명한다.
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 400㎛ 이하(예를 들어, 100㎛ 내지 400㎛, 좀더 구체적으로 100㎛ 내지 250㎛)일 수 있다. 그리고 배선재(142)의 폭, 직경, 또는 두께(특히, 폭 또는 직경)가 제1 및 제2 핑거 라인(42a, 44a)의 폭보다 크고 이들의 피치보다 작을 수 있다. 그리고 배선재(142)의 폭, 직경, 또는 두께(특히, 폭 또는 직경)가 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 두께(특히, 폭 또는 직경)를 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 각 연결 시트(140)에 복수의 배선재(142)가 구비될 수 있다. 일 예로, 각 연결 시트(140)에서 4개 내지 33개(예를 들어, 4개 내지 24개, 일 예로, 8개 내지 24개, 특히, 10개 내지 24개)의 배선재(142)가 구비될 수 있으며 제2 방향에서 일정한 간격으로 이격되어 위치할 수 있다. 특히, 각 연결 시트(140)에 기존의 리본의 개수(예를 들어, 2개 내지 5개)보다 많은 개수의 배선재(142)(예를 들어, 6개 내지 24개, 좀더 구체적으로, 10개 내지 24개)가 구비될 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. 그리고 각 연결 시트(140)에 24개 이하의 배선재(142)가 구비되면 광 손실을 효과적으로 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.
여기서, 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. 그리고 배선재(142)는 제1 및 제2 버스바(42b, 44b)에 각기 일대일 대응하도록 위치할 수 있다.
본 실시예에서는 작은 폭을 가지는 배선재(142)를 많은 개수로 사용할 경우에 태양 전지(10)에 배선재(142)를 부착하는 공정이 복잡해지는 것을 방지하기 위하여, 배선재(142)를 절연 부분(144)에 일체화시켜 단일의 몸체로 구성되는 절연 시트(140)의 형태로 사용한다. 이에 의하면 복수의 배선재(142)를 개별로 이동시켜 정렬하고 부착하는 공정을 수행하지 않고 하나의 절연 시트(140)를 이동시켜 정렬하여 부착하면 된다. 이때, 절연 시트(140)는 복수의 배선재(142) 사이의 간격을 안정적으로 유지하며 구조적 안정성을 가지는바, 이웃한 태양 전지(10) 사이에서 위치가 크지 않은 고정력으로 고정되어도 충분히 태양 전지(10)에 연결될 수 있다. 이에 따라 전극(42, 44)과 연결 시트(140)의 배선재(142)를 부착하기 위한 별도의 태빙 공정(일 예로, 솔더링 공정) 등을 수행하지 않아도 되며 라미네이션 공정에서 밀봉재(130)에 의하여 태양 전지(10)에 안정적으로 연결될 수 있다. 이에 따라 별도의 태빙 공정을 수행하지 않아도 되므로 제조 공정을 더욱 단순화할 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 라미네이션 공정 이전에 태양 전지(10)의 전극(42, 44)과 연결 시트(140)의 배선재(142)를 연결하는 별도의 태빙 공정을 수행할 수도 있다. 이에 의하면 전극(42, 44)과 배선재(142)의 부착 특성을 좀더 향상할 수 있다.
일 예로, 본 실시예에서 배선재(142)는 코어층(142a)과 이의 표면에 형성되는 코팅층(142b)을 구비한 구조를 가질 수 있다. 코팅층(142b)은 전극(42, 44)과의 접착 특성을 향상할 수 있는 다양한 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상술한 바와 같이 별도의 솔더링 공정이 수행되지 않는 경우에도 코팅층(142b)이 솔더 물질을 포함하면, 라미네이션 공정 등에서 가해지는 열에 의하여 코팅층(142b)이 전극(42, 44)과 배선재(142)의 접착 특성을 향상하는 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. 코팅층(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 코팅층(142b)이 다양한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 코팅층(142b)이 금속으로 구성될 수 있다. 또는 코팅층(142b)이 구비되지 않을 수도 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
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 코팅층(142b)을 코어층(142a)의 표면 위에 전체적으로 위치한 구조로 배선재(142)를 형성하여 접착 특성을 향상하기 위한 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.
그리고 절연 부분(144)은, 적어도 제1 태양 전지(10a)의 전면 위에 위치하는 제1 절연 부분(144a)과, 적어도 제2 태양 전지(10b)의 후면 위에 위치하는 제2 절연 부분(144b)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 절연 부분(144a)과 제2 절연 부분(144b)은 복수의 배선재(142)의 일측 및 타측에서 각기 일면에 위치하여 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)와 복수의 배선재(142)의 전기적 연결을 방해하지 않는다. 즉, 제1 절연 부분(144a)은 복수의 배선재(142)의 전면 측에 위치하여 제1 태양 전지(10a)에 대응하는 부분에서 제1 태양 전지(10a)의 제1 전극(42)에 연결되는 복수의 배선재(142)의 후면 측이 노출되도록 한다. 그리고 제2 절연 부분(144b)은 복수의 배선재(142)의 후면 측에 위치하여 제2 태양 전지(10b)에 대응하는 부분에서 제2 태양 전지(10b)의 제2 전극(44)에 연결되는 복수의 배선재(142)의 전면 측이 노출되도록 한다. 이러한 구조를 가지는 절연 시트(140)는 복수의 배선재(142)의 일측 및 타측에서 서로 반대되는 면에 제1 절연 부분(144a)과 제2 절연 부분(144b)을 위치시키는 것에 의하여 쉽게 제조할 수 있다.
본 실시예에서 제1 또는 제2 절연 부분(144a, 144b)는 다양한 두께를 가질 수있다. 예를 들어, 제1 또는 제2 절연 부분(144a, 144b)의 두께가 배선재(142)의 폭 또는 직경과 같거나, 이보다 크거나 작을 수 있다. 그리고 제1 또는 제2 밀봉재(131, 132)와 같거나 그보다 작은 두께를 가질 수 있다. 또는, 제1 또는 제2 절연 부분(144a, 144b)의 두께가 배선재 10um 내지 500 um(일 예로, 40um and 400um)일 수 있다. 도면에서는 외부로 노출된 부분에서 제1 또는 제2 절연 부분(144a, 144b)이 편평한 형상을 가지는 것으로 도시하였으나, 실제로 제1 또는 제2 절연 부분(144a, 144b)이 배선재(142)가 있는 부분에서 배선재(142)의 표면을 따라 굴곡을 가지면서 형성될 수도 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
여기서, 복수의 배선재(142)는, 제1 태양 전지(10a)에 대응하는 부분에서 제1 절연 부분(144a)의 후면 위에 위치하여 후면 쪽에서 외부로 노출된 제1 노출 부분(EP1)을 구비하는 제1 연장 부분(1422)과, 제2 태양 전지(10b)에 대응하는 부분에서 제2 절연 부분(144b)의 전면 위에 위치하여 전면 쪽에서 외부로 노출된 제2 노출 부분(EP)을 구비하는 제2 연장 부분(1423)을 포함할 수 있다. 즉, 제1 태양 전지(10a)에 대향하는 후면 쪽에서 복수의 배선재(142)의 제1 연장 부분(1422)의 제1 노출 부분(EP1)이 제1 방향을 따라 길게 이어지면서 제2 방향에서 이격될 수 있다. 그리고 제2 태양 전지(10b)에 대향하는 전면 쪽에서 복수의 배선재(142)의 제2 연장 부분(1423)의 제2 노출 부분(EP2)이 제1 방향을 따라 길게 이어지면서 제2 방향에서 이격될 수 있다.
이때, 하나의 연결 시트(140)에 구비된 배선재(142)가, 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. 좀더 구체적으로, 제1 태양 전지(10a)의 제1 전극(42)에 제1 연장 부분(1422)의 제1 노출 부분(EP1)이 연결(일 예로, 접촉)하고, 제2 태양 전지(10b)의 제2 전극(44)에 제2 연장 부분(1423)의 제2 노출 부분(EP2)이 연결(일 예로, 접촉)한다. 이와 유사하게, 제1 연결 시트(141)에 구비된 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. 또한, 제2 연결 시트(1402)에 구비된 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 복수의 태양 전지(10)가 배선재(142)를 구비하는 연결 시트(140, 1401, 1402)에 의하여 서로 하나의 열을 이루도록 연결될 수 있다. 이하에서 배선재(142) 및 이를 구비한 연결 시트(140)에 대한 설명은 서로 이웃한 두 개의 태양 전지(10)를 연결하는 모든 배선재(142) 및 이를 구비한 연결 시트(140)에 각기 적용될 수 있다.
이때, 본 실시예에서는 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)의 인접부에 대응하여 제1 절연 부분(144a)과 제2 절연 부분(144b)이 서로 접하거나 서로 중첩되는 인접 부분이 구비될 수 있다. 여기서, 제1 및 제2 절연 부분(144a, 144b)이 접하거나 중첩되는지 여부는 평면으로 볼 때를 기준으로 할 수 있다. 일 예로, 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)의 중첩부(OP)에 대응하여 제1 절연 부분(144a)과 제2 절연 부분(144b)이 서로 중첩되는 중첩 부분(OP1)이 구비될 수 있다. 이때, 중첩부(OP)에서 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b) 사이에 제1 및 제2 절연 부분(144a, 144b)이 함께 위치하는 중첩 부분(OP1)이 위치할 수 있다. 일 예로, 중첩 부분(OP1)은 중첩부(OP)보다 작은 길이 및 폭을 가져 중첩부(OP) 외부로 노출되지 않도록 위치할 수 있다. 이에 의하면 재료 비용을 절감하고 광이 좀더 높은 투과율로 입사될 수 있도록 한다.
그러면, 중첩부(OP)에서 중첩된 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b) 사이를 제1 및 제2 절연 부분(144a, 144b)의 중첩 부분(OP1)이 채워서 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)의 고정 안정성을 향상할 수 있다. 이에 의하여 배선재(142), 또는 이를 사이에 두고 위치하는 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)에 가해지는 스트레스가 절연 부분(144)에 의하여 분산될 수 있다. 이와 같이 배선재(142), 또는 이를 사이에 두고 위치하는 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)에 가해지는 스트레스를 줄여 배선재(142)의 폭, 직경, 두께 등을 더욱 줄일 수 있다. 반면, 중첩부(OP)를 지나는 배선재(142)의 폭, 직경, 또는 두께, 또는 연결 시트(140)의 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.
이때, 중첩부(OP)에서는 제1 및 제2 절연 부분(144a, 144b) 사이에 제2 방향에서 서로 이격되며 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)로부터 이격되는 복수의 배선재(142)가 위치할 수 있다. 복수의 배선재(142)는 제1 태양 전지(10a)의 중첩부(OP) 이외의 수광 부분에서 제1 전극(42)에 연결되고, 제2 태양 전지(10b)의 중첩부(OP) 이외의 부분에서 제2 전극(44)에 연결되므로, 중첩부(OP)에서 제1 또는 제2 태양 전지(10a, 10b) 또는 이들에 형성된 제1 또는 제2 전극(42, 44)에 연결되지 않아도 무방하기 때문이다. 일 예로, 본 실시예에서는 중첩부(OP)에 제1 태양 전지(10a)의 제1 전극(42) 및 제2 태양 전지(10b)의 제2 전극(44)이 형성되지 않아 재료 비용을 절감할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 7에서는 중첩부(OP) 내의 제1 및 제2 절연 부분(144a, 144b)의 경계를 일점 쇄선으로 표시하였으나, 라미네이션 공정 후에 제1 및 제2 절연 부분(144a, 144b)의 경계는 실제로 존재하지 않을 수 있다. 이 경우에는 중첩부(OP)에서 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b) 사이에 절연 부분(144)이 위치하고, 복수의 배선재(142)가 절연 부분(144)의 내부에서 제2 방향에서 서로 이격되어 위치하면서 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)와 이격되어 위치할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 중첩부(OP)에서 제1 및/또는 제2 절연 부분(144a, 144b)이 위치하지 않을 수도 있다. 이에 대해서는 추후에 도 10 내지 도 13을 참조하여 상세하게 설명한다. 그리고 중첩부(OP) 내에는 제1 및/또는 제2 전극(42, 44)이 형성될 수도 있고 형성되지 않을 수도 있다.
도 6에서는 복수의 배선재(142)의 양쪽 단부들이 각기 제1 및 제2 절연 부분(144a, 144b)의 가장자리에 일치하도록 위치하는 것을 예시하였다. 즉, 복수의 배선재(142)의 일측 단부들이 제1 절연 부분(144a)의 일측 가장자리에 일치하도록 위치하고, 복수의 배선재(142)의 타측 단부들이 제2 절연 부분(144b)의 타측 가장자리에 일치하도록 위치할 수 있다. 그러면, 복수의 배선재(142)를 정렬하고 제1 및 제2 절연 부분(144a, 144b)을 번갈아서 배치한 후에 복수의 배선재(142)를 절단하는 것에 의하여 연결 시트(140)를 제조할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 복수의 배선재(142)의 일측 단부들이 제1 절연 부분(144a)의 일측 가장자리보다 내측에 위치하거나 일측 가장자리를 지나 외부로 연장될 수 있고, 및/또는 복수의 배선재(142)의 타측 단부들이 제2 절연 부분(144b)의 타측 가장자리보다 내측에 위치하거나 타측 가장자리를 지나 외부로 연장될 수 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
그리고 도 5 및 도 7에서는 라미네이션 공정 또는 태빙 공정에 의하여 태양 전지(10)에 부착 또는 연결된 배선재(142)에서는 코팅층(142b)의 형상이 변화하고, 제1 및 제2 태양 전지(10) 사이에서 이들과 이격된 배선재(142)에서는 코팅층(142b)이 원형 형상을 그대로 유지하는 것을 예시하였다. 좀더 구체적으로, 라미네이션 공정 또는 태빙 공정 중에 각 코팅층(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 코팅층(142b)의 폭이 제1 및 제2 패드부(422, 442)를 향하면서 점진적으로 커지는 형상을 가질 수 있다. 일 예로, 코팅층(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, 코팅층(142b)의 폭은 제1 및 제2 패드부(422, 442)의 폭과 같거나 이보다 작을 수 있다. 그리고 제1 및 제2 태양 전지(10) 사이에서 이들과 이격된 배선재(142)에서는 코팅층(142b)이 균일한 두께를 가져 원형 형상을 유지할 수 있다. 그리고 라미네이션 공정 또는 태빙 공정 중에 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 코팅층(142b)이 균일한 두께를 가져 원형 형상을 유지할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 태양 전지(10)에 부착 또는 연결된 배선재(142)에서, 코어층(142a)의 전체 표면에서 코팅층(142b)이 균일한 두께를 가져 원형 형상을 유지할 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. 이때, 배선재(142)를 연결 시트(140)에 내장하여 구조적 안정성을 향상하고 제조 공정을 단순화할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 실시예에 따른 장축 및 단축을 가지는 태양 전지(10)가 배선재(142)가 구비된 연결 시트(140)에 의하여 제1 방향(도면의 x축 방향)으로 길게 이어질 수 있다. 좀더 구체적으로, 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, 연결 시트(140)에 내장된 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. 여기서, 복수의 배선재(142)는 제1 방향(도면의 x축 방향, 단축 방향, 제1 및 제2 핑거 라인(42a, 44a)과 교차하는 방향, 제1 및 제2 버스바(42b, 44b)의 연장 방향, 태양 전지 스트링(S)의 길이 방향)을 따라 연장될 수 있다. 각 태양 전지(10)의 일면에서 복수의 배선재(142)가 제1 방향과 교차하는 제2 방향에서 서로 이격되어 위치할 수 있다.
이때, 연결 시트(140)에서 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 연결하는 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 평면도로서, 배선재(142)와 제1 및 제2 전극(42, 44)만을 도시하였다.
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)(특히, 제1 노출 부분(EP1))가 제1 태양 전지(10a)의 복수의 제1 핑거 라인(42a) 및 제1 버스바(42b) 중 적어도 하나에 연결될 수 있고, 배선재(142)(특히, 제2 노출 부분(EP2))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 등을 형성하지 않아도 되므로, 구조 및 제조 공정을 단순화할 수 있다. 또한, 별도의 패드 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.
본 실시예에서 배선재(142)는, 패드부(422, 442) 및/또는 라인부(421, 441)에 부착 및 고정도니 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 도 15을 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.
본 실시예에서는 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. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 전도성 접착층을 함께 사용할 수도 있다.
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), 또는 연결 시트(140)의 두께가 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 거리, 또는 연결 시트(140)의 두께가 더 작을 수 있다. 또는, 단축 방향에서 중첩부(OP)의 폭이 2mm 이하(일 예로, 1mm 이하)일 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 두께(특히, 폭 또는 직경)를 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 두께가 250㎛ 이하(예를 들어, 100㎛ 내지 200㎛)일 수 있다. 이에 의하면 배선재(142)의 폭, 직경, 또는 두께를 더욱 줄여 구조적 안정성을 좀더 향상할 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 두께, 또는 연결 시트(140)의 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. 그리고 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)의 두께 방향에서 볼 때 제2 태양 전지(10b)에 연결된 제2 노출 부분(EP2)의 적어도 일부가 제1 태양 전지(10a)에 연결된 제1 노출 부분(EP1)보다 전방에 위치할 수 있다.
여기서, 제1 또는 제2 태양 전지(10a, 10b)의 두께 방향에서, 연결 시트(140) 또는 복수의 배선재(142)의 위치 차이가 제1 또는 제2 태양 전지(10a, 10b)의 두께보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제1 또는 제2 태양 전지(10a, 10b)의 두께 방향에서 연결 시트(140)의 전면의 위치의 최대 차이, 또는 연결 시트(140)의 후면의 위치의 최대 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 연결 시트(140)의 전면의 위치의 최대 차이, 또는 연결 시트(140)의 후면의 위치의 최대 차이가 제1 또는 제2 태양 전지(10a, 10b)의 두께의 50% 이하(일 예로, 30% 이하)일 수 있다. 또는, 복수의 배선재(142)에서 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 연결 시트(140) 또는 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 연결 시트(140) 또는 배선재(142)가 이들과 실질적으로 평행하게 위치할 수 있다. 이에 따라 연결 시트(140) 또는 배선재(142)가 다소 굴곡이 있더라도 굴곡이 있는 부분에서의 각도 중 작은 각도가 150 내지 180도(일 예로, 160 내지 180도)일 수 있다. 이와 같이 연결 시트(140) 또는 배선재(142)가 꺽이거나 접히거나 크게 굴곡된 부분 등을 구비하지 않으므로 연결 시트(140)의 두께 또는 배선재(142)의 폭, 직경, 또는 두께가 작더라도 배선재(142) 또는 태양 전지(10)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 배선재 또는 연결 시트가 제1 태양 전지의 전면에서 제2 태양 전지의 후면까지 연장되어야 한다. 이에 따라 배선재 또는 연결 시트가 서로 전혀 다른 평면 상에 위치한 전면으로부터 후면까지 연장되어야 하므로, 배선재 또는 연결 시트가 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, 배선재 또는 연결 시트가 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. 특히, 배선재를 포함하는 연결 시트를 사용하는 경우에는 절연 부분이 구비되는 것에 의하여 연성(flexibility)이 상대적으로 낮을 수 있는바, 션트 등에 의한 문제가 더 크게 나타날 수 있는바, 태양 전지 사이의 거리를 줄이기 더 어려웠다.
상술한 실시예에 따른 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)를 연결하는 공정은 다음과 같다. 작업대 위에 복수의 제1 배선재(142)를 구비하는 제1 연결 시트(1421)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 배선재(142)를 구비하는 연결 시트(140)를 위치시키고, 제1 태양 전지(10a)와 중첩부(OP)를 형성하도록 태양 전지(10a) 및 연결 시트(140) 위에 제2 태양 전지(10b)를 위치시킨다. 이때, 연결 시트(140)에 포함된 복수의 배선재(142)와 제2 태양 전지(10b)의 제2 전극(44)의 제2 핑거 라인(44a)은 교차하여 연결될 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 태양 전지 패널(100)의 제조 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 제조 장치를 사용할 수 있어 설비 부담을 줄일 수 있다. 이와 같은 태양 전지 스트링(S)은 다양한 방법 또는 장치에 의하여 형성될 수 있다.
태양 전지 스트링(S), 밀봉재(130) 및 제1 및 제2 커버 부재(110, 120)를 적층하고 열 및 압력을 가하는 라미네이션 공정에서 연결 시트(140)의 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 연결될 수 있다. 이에 의하면 별도의 솔더링 공정을 생략하여 제조 공정을 단순화할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 라미네이션 공정 이전에 솔더링 공정을 별도로 수행할 수도 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 8에 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 8에서는 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 6.5(일 예로, 1.5 내지 4.5)일 수 있다. 이러한 범위는 모 태양 전지(100a)로부터 1개 또는 5개(일 예로, 1개 또는 3개)의 절단선(CL)을 따라 2개 내지 6개(일 예로, 2개 내지 4개)의 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, 6개 이하)인 경우에 중첩부(OP)에 의한 데드 영역(dead area)을 최소화할 수 있다. 그리고 연결 시트(140)를 이용한 연결 공정의 개수를 줄여 제조 공정을 단순화할 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 9에 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 9에서는 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. 예를 들어, 태양 전지(10) 사이의 거리를 줄여 단위 면적당 효율을 6% 이상(일 예로, 6 내지 10%) 향상할 수 있다. 이때, 전도성 접착층을 사용하지 않아 제조 공정을 단순화하고 제조 공정의 안정성을 향상하고 비용을 절감할 수 있다. 또한, 인접부(일 예로, 중첩부(OP))와 배선재(142)를 적용하는 연결 구조에서 복수의 배선재(142)가 내장된 연결 시트(140)를 사용하는 것에 의하여 제조 공정을 좀더 단순화하고 태양 전지(10)에 가해지는 스트레스를 저감할 수 있다. 이에 의하여 태양 전지(10)의 연결 구조의 안정성을 향상하여 태양 전지 패널(100)의 생산성 및 신뢰성을 향상할 수 있다. 특히, 연결 시트(140)의 절연 부분(144)이 인접부(일 예로, 중첩부(OP))에서 하중을 견디는 역할도 함께 수행하므로, 태양 전지(10) 및 배선재(142)에 가해지는 스트레스를 최소화하여 배선재(142)의 폭을 크게 줄일 수 있다. 배선재(142)의 폭을 줄이면 반도체 기판(12)의 두께도 줄일 수 있어 재료 비용을 더욱 절감할 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 연결 시트(144)를 사용할 수 있어 구조적 및 전기적 연결 안정성을 향상할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 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 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지 패널에서 제1 및 제2 태양 전지의 중첩부에서 연결 시트에 의한 연결 구조의 다양한 예를 도시한 부분 단면도들이다.
도 10을 참조하면, 본 실시예에서는 연결 시트(140)의 배선재(142)가 중첩부(OP)에서 제1 및 제2 전극(42, 44) 중 적어도 하나에 부착 및 고정될 수 있다. 예를 들어, 연결 시트(140)의 배선재(142)가, 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)와 제1 또는 제2 전극(42, 44)과의 연결이 이루어져 전기적 연결 특성, 구조적 안정성 등이 향상될 수 있다.
예를 들어, 도 10의 (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))의 제1 및 제2 노출 부분(도 6의 참조부호 EP1, EP2, 이하 동일)이 각기 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 10의 (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))의 제1 및 제2 노출 부분(EP1, EP2)이 각기 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 10의 (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 10의 (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)) 의 제1 및 제2 노출 부분(EP1, EP2)이 각기 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 10의 (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))의 제1 및 제2 노출 부분(EP1, EP2)이 각기 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. 일 예로, 도 15을 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 본 실시예에서는 제1 및 제2 절연 부분(144a, 144b)이 중첩부(OP)에 대응하는 부분에서 형성되지 않아 중첩부(OP)를 사이에 두고 제1 및 제2 절연 부분(144a, 144b)이 이격된 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 일 변형예로, 도 11의 (a)에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 절연 부분(144a, 144b)이 각기 중첩부(OP) 내에 서로 이격되어 위치하고 중첩부(OP) 내에서 복수의 배선재(142)가 제1 태양 전지(10a)의 제1 전극(42) 및 제2 태양 전지(10b)의 제2 전극(44)에 연결될 수도 있다. 다른 변형예로, 도 11의 (b)에 도시한 바와 같이, 제1 절연 부분(144a)이 중첩부(OP) 내부까지 연장되어 위치하고 제2 절연 부분(144b)은 중첩부(OP)의 외측에 위치하여, 중첩부(OP) 내에서 복수의 배선재(142)가 제1 태양 전지(10a)의 제1 전극(42)에 연결되고 제2 태양 전지(10b)의 제2 전극(44)에 연결되지 않을 수 있다. 이에 의하면, 에미터 영역으로 기능하는 제1 도전형 영역(20)에 연결되는 제1 전극(42)에 부착되는 배선재(142)의 면적을 상대적으로 넓게 확보하여 전류 수집 효율을 향상할 수 있다. 다른 변형예로, 제2 절연 부분(144b)이 중첩부(OP) 내부까지 연장되어 위치하고 제1 절연 부분(144a)은 중첩부(OP)의 외측에 위치하여, 중첩부(OP) 내에서 복수의 배선재(142)가 제2 태양 전지(10b)의 제1 전극(44)에 연결되고 제1 태양 전지(10a)의 제1 전극(42)에 연결되지 않을 수 있다. 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 패널에 포함되며 제1 및 제2 태양 전지를 연결하는 복수의 배선재를 포함하는 연결 시트를 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 13은 도 12에 도시한 연결 시트의 다양한 예를 도시한 부분 단면도들이다.
도 12를 참조하면, 본 실시예에 따른 연결 시트(140)에 중첩부(도 5의 참조부호 OP, 이하 동일)에 대응하는 부분에서 복수의 배선재(142)와 교차하는 방향(제2 방향)으로 길게 이어지는 패드 전극(1420)이 구비될 수 있다. 패드 전극(1420)은 중첩부(OP)에서 제1 태양 전지(도 7의 참조부호 10a, 이하 동일)의 전면과 제2 태양 전지(도 7의 참조부호 10b, 이하 동일)의 후면 사이에 위치하여 제1 태양 전지(10a)의 제1 전극(도 7의 참조부호 42, 이하 동일)과 제2 태양 전지(10b)의 제2 전극(도 7의 참조부호 44, 이하 동일)에 연결될 부분이다. 패드 전극(1420)에 의하여 중첩부(OP) 내에서 연결 시트(140)와 제1 태양 전지(10a)의 제1 전극(42) 및 제2 태양 전지(10b)의 제2 전극(44)의 물리적 및 전기적 연결을 안정적으로 수행할 수 있다.
제1 방향에서의 패드 전극(1420)의 선폭이 제2 방향에서의 배선재(142)의 직경 또는 폭과 같거나 그보다 클 수 있다. 또는, 패드 전극(1420)의 두께가 배선재(142)의 직경 또는 두께와 같거나 그보다 클 수 있다. 특히, 제1 방향에서의 패드 전극(1420)의 선폭이 제2 방향에서의 배선재(142)의 직경 또는 폭보다 클 수 있다. 이에 의하여 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b)를 안정적으로 연결할 수 있다. 패드 전극(1420)는 전기적 전도성을 가지는 물질(일 예로, 금속)을 포함할 수 있고, 복수의 배선재(142)와 동일한 물질을 가질 수도 있고 복수의 배선재(142)와 다른 물질을 가질 수도 있다.
이때, 도 13의 (a)에 도시한 바와 같이, 복수의 배선재(142)는 패드 전극(1420)를 관통하여 위치하거나, 패드 전극(1420)가 복수의 배선재(142)의 양측에 각기 위치할 수 있다. 이 경우에 제1 및 제2 절연 부분(144a, 144b)은 패드 전극(1420)를 제외한 부분에 각기 위치할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 및 제2 절연 부분(144a, 144b)의 형상, 배치 등이 다양하게 변형될 수 있다.
또는, 도 13의 (b)에 도시한 바와 같이, 복수의 배선재(142)의 후면 쪽에 패드 전극(1420)가 위치할 수 있다. 그러면, 에미터 영역으로 기능하는 제1 도전형 영역(20)에 연결되는 제1 전극(42)에 부착되는 배선재(142)의 면적을 상대적으로 넓게 확보하여 전류 수집 효율을 향상할 수 있다. 도 13의 (c)에서는 패드 전극(1420)의 반대측에 위치하는 제1 절연 부분(144a)이 중첩부(OP)까지 연장된 것을 예시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 제1 및 제2 절연 부분(144a, 144b)의 형상, 배치 등이 다양하게 변형될 수 있다.
또는, 도 13의 (c)에 도시한 바와 같이, 복수의 배선재(142)의 전면 쪽에 패드 전극(1420)가 위치할 수 있다. 도 13에서는 패드 전극(1420)의 반대측에 위치하는 제2 절연 부분(144b)이 중첩부(OP)까지 연장되어 외면 측에서 복수의 배선재(142)를 보호하는 면적을 최대화하는 것을 예시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 제1 및 제2 절연 부분(144a, 144b)의 형상, 배치 등이 다양하게 변형될 수 있다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따라 하나의 모 태양 전지를 절단하여 형성된 두 개의 태양 전지를 도시한 평면도이다. 명확한 이해를 위하여 도 14의 확대도에는 제1 태양 전지에 부착될 배선재를 일점 쇄선으로 개략적으로 도시하였다.
도 14를 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 14의 확대원에 도시한 바와 같이, 연결 시트(도 1의 참조부호 140, 이하 동일)에 포함되는 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)를 포함하는 연결 시트(140)가 인접부(일 예로, 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 15은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 하나의 모 태양 전지를 절단하여 형성된 두 개의 태양 전지를 도시한 평면도이다. 명확한 이해를 위하여 도 15의 확대도에는 제1 태양 전지에 부착될 배선재를 일점 쇄선으로 개략적으로 도시하였다.
도 15을 참조하면, 본 실시예에서는 제1 및/또는 제2 전극(42, 44)이 버스바(도 3 또는 도 14의 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 15의 확대원에 도시한 바와 같이, 연결 시트(140)에 포함되는 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 연결 시트(140)에 포함되는 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)를 포함하는 연결 시트(140)가 인접부(일 예로, 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 16는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 패널에 포함되는 복수의 태양 전지 및 연결 시트를 개략적으로 도시한 부분 단면도이다.
도 16를 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 연결 시트(140)의 배선재(142)의 중간 부분(도 4의 참조부호 1421)이 위치한다. 도 16에서는 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(OP)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. 연결 시트(140)에 포함되는 제1 및 제2 절연 부분(144a, 144b)의 형상, 배치 등은 도 16에 도시한 것에 한정되지 않으며 다양하게 변형될 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 17에 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(142) 또는 이를 포함하는 연결 시트(140) 등이 위치하지 않으므로 제1 및 제2 태양 전지(10a, 10b) 사이의 거리를 최소화할 수 있다. 연결 시트(140)에 포함되는 제1 및 제2 절연 부분(144a, 144b)의 형상, 배치 등은 도 17에 도시한 것에 한정되지 않으며 다양하게 변형될 수 있다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지 패널을 개략적으로 도시한 사시도이다. 간략한 도시를 위하여, 도 18의 확대도에만 복수의 태양 전지(10)를 연결하는 배선재(142)를 도시하였다.
도 18을 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 연결 시트(140)에 포함되는 배선재(142)가 상대적으로 넓은 폭(예를 들어, 1mm 초과)을 가지거나 폭이 두께보다 큰 사각형의 단면을 가질 수 있다. 일 예로, 배선재(142)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(142)의 구조 등은 다양하게 변형될 수 있다. 또한 본 발명에서는 배선재(142)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(142)의 위치 관계, 연결 관계 등은 도 1 내지 도 17를 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 포함하는 연결 시트(140)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(142)를 포함하는 연결 시트(140)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
140: 절연 시트
142: 배선재
144a: 제1 절연 부분
144b: 제2 절연 부분
145: 버스 리본
OP: 중첩부

Claims (20)

  1. 제1 방향으로 서로 연결되며, 각기 반도체 기판과, 상기 반도체 기판의 전면에 위치하는 제1 전극과, 상기 반도체 기판의 후면에 위치하는 제2 전극을 포함하는 제1 및 제2 태양 전지를 포함하는 복수의 태양 전지; 및
    상기 제1 방향으로 연장되어 상기 제1 태양 전지의 상기 제1 전극과 상기 제2 태양 전지의 상기 제2 전극을 전기적으로 연결하는 복수의 배선재가 내장된(embedded) 연결 시트
    를 포함하고,
    상기 제2 태양 전지의 후면이 상기 제1 태양 전지의 전면 위에서 상기 제1 태양 전지와 접하거나 중첩되는 인접부를 구비하도록 위치하는 태양 전지 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 태양 전지가 각기 장축 및 단축을 가지고,
    상기 연결 시트에서 상기 복수의 배선재가 상기 제1 방향과 평행한 상기 단축 방향으로 연장되고 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향에서 서로 이격되어 위치하는 태양 전지 패널.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연결 시트는 상기 복수의 배선재를 물리적으로 고정하도록 상기 복수의 배선재에 일체화되는 절연 부분을 포함하는 태양 전지 패널.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 절연 부분은, 적어도 상기 제1 태양 전지의 상기 전면 위에 위치하는 제1 절연 부분과, 적어도 상기 제2 태양 전지의 상기 후면 위에 위치하는 제2 절연 부분을 포함하고,
    상기 제1 절연 부분은 상기 복수의 배선재의 전면 측에 위치하고 상기 제2 절연 부분은 상기 복수의 배선재의 후면 측에 위치하는 태양 전지 패널.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 연결 시트는 상기 인접부에 대응하여 상기 제1 절연 부분과 상기 제2 절연 부분이 서로 접하거나 서로 중첩되는 인접 부분을 구비하는 태양 전지 패널.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 태양 전지의 상기 전면 위에 상기 제2 태양 전지의 상기 후면의 일부가 위치하여 상기 장축 방향으로 길게 이어지는 중첩부를 구성하고,
    상기 연결 시트는 상기 중첩부에 대응하여 상기 제1 절연 부분과 상기 제2 절연 부분이 서로 중첩되는 중첩 부분을 구비하고,
    상기 중첩부에서 상기 제1 및 제2 태양 전지 사이에 상기 연결 시트의 상기 중첩 부분이 위치하는 태양 전지 패널.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 배선재가 상기 절연 부분 내부에서 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향에서 서로 이격되며 상기 제1 및 제2 태양 전지로부터 이격되는 태양 전지 패널.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 제1 전극은 상기 장축 방향으로 길게 이어지는 복수의 제1 핑거 라인을 포함하고,
    상기 복수의 배선재가 상기 단축 방향으로 연장되어 상기 제1 태양 전지의 상기 복수의 제1 핑거 라인을 지나도록 위치하는 태양 전지 패널.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 배선재가 상기 제2 태양 전지의 후면에서 상기 인접부 이외의 부분으로 연장되어 상기 제2 전극에 연결되는 태양 전지 패널.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 장축 방향으로 길게 이어지는 복수의 제2 핑거 라인을 포함하고,
    상기 제2 연장 부분이 상기 단축 방향으로 연장되어 상기 제2 태양 전지의 상기 복수의 제2 핑거 라인을 지나도록 위치하는 태양 전지 패널.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 연결 시트 및 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.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 연결 시트 및 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 않는 태양 전지 패널.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 또는 제2 태양 전지의 두께 방향에서, 상기 연결 시트 또는 상기 복수의 배선재의 위치 차이가 상기 제1 또는 제2 태양 전지의 두께보다 작은 태양 전지 패널.
  14. 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.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 연결 시트에 내장된 상기 복수의 배선재가 각기 400㎛ 이하의 폭 또는 직경을 가지며 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향에서 서로 이격되어 4개 내지 24개 위치하는 태양 전지 패널.
  16. 제2항에 있어서,
    상기 제1 태양 전지의 상기 전면 위에 상기 제2 태양 전지의 상기 후면의 일부가 위치하여 상기 장축 방향으로 길게 이어지는 중첩부를 구성하고,
    상기 단축 방향에서의 상기 중첩부의 폭보다 상기 배선재의 폭, 직경, 또는 두께가 더 작은 태양 전지 패널.
  17. 제2항에 있어서,
    상기 제1 태양 전지의 상기 전면 위에 상기 제2 태양 전지의 상기 후면의 일부가 위치하여 상기 장축 방향으로 길게 이어지는 중첩부를 구성하고,
    상기 단축 방향에서 상기 중첩부의 폭이 2mm 이하인 태양 전지 패널.
  18. 제2항에 있어서,
    상기 제1 태양 전지의 상기 전면 위에 상기 제2 태양 전지의 상기 후면의 일부가 위치하여 상기 장축 방향으로 길게 이어지는 중첩부를 구성하고,
    상기 단축 방향에서의 상기 중첩부의 폭보다 상기 두께 방향에서 상기 중첩부에 위치한 상기 제1 태양 전지와 상기 제2 태양 전지 사이의 거리 또는 상기 연결 시트의 두께가 더 작은 태양 전지 패널.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 연결 시트는 상기 인접부에 대응하여 상기 복수의 배선재와 교차하는 방향으로 길게 이어지는 패드 전극을 더 포함하는 태양 전지 패널.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 패드 전극의 선폭이 상기 배선재의 폭 또는 직경과 같거나 그보다 크거나, 상기 패드 전극이 두께가 상기 배선재의 두께 또는 직경과 같거나 그보다 큰 태양 전지 패널.
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