KR20200088808A - 반투명 박막 태양광 모듈 - Google Patents

반투명 박막 태양광 모듈 Download PDF

Info

Publication number
KR20200088808A
KR20200088808A KR1020207011880A KR20207011880A KR20200088808A KR 20200088808 A KR20200088808 A KR 20200088808A KR 1020207011880 A KR1020207011880 A KR 1020207011880A KR 20207011880 A KR20207011880 A KR 20207011880A KR 20200088808 A KR20200088808 A KR 20200088808A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
electrode layer
zones
patterning
light
Prior art date
Application number
KR1020207011880A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102378492B1 (ko
Inventor
안드레아스 하이쓰
욜크 팜므
헬무트 보그트
Original Assignee
(씨엔비엠) 벵부 디자인 앤드 리서치 인스티튜트 포 글래스 인더스트리 컴퍼니 리미티드
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 (씨엔비엠) 벵부 디자인 앤드 리서치 인스티튜트 포 글래스 인더스트리 컴퍼니 리미티드 filed Critical (씨엔비엠) 벵부 디자인 앤드 리서치 인스티튜트 포 글래스 인더스트리 컴퍼니 리미티드
Publication of KR20200088808A publication Critical patent/KR20200088808A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102378492B1 publication Critical patent/KR102378492B1/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
    • H01L31/0445—PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
    • H01L31/046—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/0445—PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
    • H01L31/046—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate
    • H01L31/0468—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate comprising specific means for obtaining partial light transmission through the module, e.g. partially transparent thin film solar modules for windows
    • 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
    • H01L31/0445—PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
    • H01L31/046—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate
    • H01L31/0463—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate characterised by special patterning methods to connect the PV cells in a module, e.g. laser cutting of the conductive or active layers
    • 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
    • H01L31/0445—PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
    • H01L31/046—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate
    • H01L31/0465—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate comprising particular structures for the electrical interconnection of adjacent PV cells in the module
    • 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
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/10—Photovoltaic [PV]
    • 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

Abstract

본 말명은 기판 및 그 위에 도포되며 후면 전극층, 전면 전극층 및 상기 후면 전극층과 상기 전면 전극층 사이에 배열된 흡수층을 포함하는 층 구조을 갖는 박막 태양광 모듈에서, 직렬 연결된 태양전지들이 각각의 경우에 후면 전극층 섹션을 갖는 패터닝 구역들에 의해 상기 층 구조에 형성되며, 상기 층 구조는 적어도 하나의 선형 디코팅 영역를 가지며, 이에 의해서 상기 직렬 연결된 태양전지들이 적어도 두 개의 태양전지 스트링들로 세분되며, 상기 디코팅 영역은 교번적 시퀀스의 광투명 구역들과 전극 구역들을 가지며, 상기 광투명 구역들은 각각 후면 전극층이 없고 상기 전극 구역들은 각각 흡수층이 없고 후면 전극층 섹션을 가지며, 하나의 태양전지 스트링의 하나의 태양전지와 다른 태양전지 스트링의 하나의 태양전지로 이루어진 적어도 한 쌍의 상기 후면 전극층 섹션들이 적어도 하나의 전극 구역의 상기 후면 전극층 섹션에 의해 서로 면으로 연결되어 있다

Description

반투명 박막 태양광 모듈
본 발명은 박막 태양광 모듈에 관한 것이다.
개방형 시스템들에서는 태양광 모듈의 큰 성장이 관찰될 수 있다. 그러나 건물 통합 환경에의 적용은 훨씬 더 작은 스케일로 현재 여전히 움직이고 있다. 분산형 에너지 솔루션에 대한 강화된 노력에 비추어, 태양광 발전을 위해 건물 정면들을 사용할 수 있는 실제 수요가 개발되고 있다. 건축술적 및 구조 공학적 이유로, 평면 불투명 태양광 모듈 및 광투과성 태양광 모듈 둘 다 건물에 통합하기 위해 필요하다. 한편으로는, 적절한 전력을, 다른 한편으로는 충분한 광투과율을 확보하기 위해서는 태양광 모듈의 전체 면적에 걸쳐 평균 5 내지 50 % 범위의 가시 광선에 대한 투과성 (광 반투명도)이 바람직하다. 반투명 태양광 모듈의 다른 적용 분야는 소음 저감 벽들 (도로, 철도), 실외 지역의 개인 정보 보호 장벽들 또는 온실들의 벽들이다.
원칙적으로 태양전지들이 불투명하게만 만들어질 수 있는 결정질 실리콘 기술 (c-Si)과 달리, 박막 태양전지들은 모노리식 (monolithic) 직렬 연결의 결과로써 전기적 및 광학적 액티브 영역 뿐만 아니라 주변의 패시브 영역들이 매우 유연하게 설계될 수 있는 장점이 있다. 또한, 무정형 실리콘에 기초한 흡수제보다 칼코파이라이트(chalcopyrite) 기반 흡수제에 의해 상당히 높은 수준의 효율이 달성될수 있다. 박막 태양전지의 생산에 있어서의 공정 기술의 한 특징은 전면 코팅 및 국부 디코팅 (decoating)을 순차적으로 실행하는 것이며, 예를 들어 태양전지를 생산하기 위해 상이한 층 (layer)들이 캐리어 기판 상에 직접 도포되고 상기 층들을 패터닝한 후 전면 투명 커버층에 접착하여 ("적층되어") 기후에 안정적인 복합재를 형성한다. 정밀 전자공학에 통상적인 마스킹공정들은 전면 코팅 및 국소 디코팅에 의해 회피하게 된다. 대형 박막 태양광 모듈의 경우 마스킹공정은 비용이 매우 많이 들고 시간도 많이 소요된다.
지금까지, 박막 실리콘은 반투명 모듈들을 생산하기 위한 흡수체용 출발물질로서, 특히 투명한 전면 전극 및 투명한 후면 전극과 함께 주로 사용되어 왔다. 이를 위해, 흡수체는 아주 얇게 만들어져서 전체 층 시스템은 적외선 및 적색 파장 범위의 전자기 방사선에 대해 투명하다. 그러나, 얇은 흡수체의 결과로써 바람직하지 않은 컬러 필터 효과가 종종 발생한다.
대조적으로, 본 발명의 목적은 종래 기술에 공지된 반투명 박막 태양광 모듈 및 이의 제조를 유리하게 개선시키는 데에 있으며, 상기 모듈은 가시광선 범위에서 현저한 투명성을 갖는 비교적 큰 액티브 영역을 갖는다. 또한 상기 모듈은 시각적으로 매력적이고 특히 색상 필터 효과는 없다.
이들 및 다른 목적들은 본 발명의 제안에 따라 좌표청구항 (coordinate claims)에 따른 반투명 박막 태양광 모듈 및 그 제조 방법에 의해 달성된다. 본 발명의 유리한 실시예들은 종속항의 특징을 통해 나타난다.
본 발명의 맥락에서, "투명도"라는 용어는 적어도 85 % 의 가시광선 투과율을 지칭한다. 전형적으로, 가시광선은 380 nm 내지 780 nm의 파장 범위에 있다. "불투명도"라는 용어는 5 % 미만의 가시광선 투과율을 의미한다. 따라서, 태양전지의 광투명 구역 (optically transparent zone)은 가시광선 투과율이 85 % 내지 100 %의 범위이고, 불투명 영역은 가시광선 투과율이 0 % (완전 불투명)에서 5 % 미만의 범위이다. "반투명도"라는 용어는 5 % 내지 85 % 미만의 가시광선 투과율을 지칭한다. 본 발명의 맥락에서, 용어 "반투명도"는 박막 태양광 모듈의 모든 태양전지의 전체 영역에 걸쳐 평균화된 가시광선 투과율과 관련하여 사용된다. 즉, 원하는 반투명도는 박막 태양광 모듈의 모든 태양전지에 걸쳐 불투명한 영역과 광투명 영역의 광 투과율을 평균해서 나온다.
본 발명에 따르면, 집적되어 직렬 연결된 집적 태양전지들을 갖는 반투명 박막 태양광 모듈이 제공된다. "반투명도" 용어의 상기 정의에 따라, 박막 태양광 모듈은 태양전지들의 (광학적으로) 불투명하고 광학적으로 투명한 영역을 가지며, 여기서 태양전지들의 반 투명도는 전체 태양전지들의 모든 면적에 걸쳐서 가시 광선 투과율을 평균한 결과이다. 박막 태양광 모듈의 (반)투명도는 하나의 측정 장치로 간단하게 결정될 수 있다. 예를 들어 백색 광원 (가시광원)을 박막 태양광 모듈의 일측에 배치하고 박막 태양광 모듈의 다른 쪽에 가시 광선 검출기를 배치한다.
여기서 검출기는 모든 태양전지들의 전체 면적에 걸쳐서 박막 태양광 모듈의 광학 투명도를 평균화할 수 있도록 박막 태양광 모듈의 모든 태양전지들을 통과하는 광을 (예를 들어, 동시에) 검출할 수 있어야 한다.
본 발명에 따른 박막 태양광 모듈은 태양광 에너지 생성을 위해 모놀리식 (monolithic)하게 집적된 직렬 연결 태양전지들의 층 구조 (layer structure)를 갖는 기판을 포함한다. "박막 태양광 모듈" 이라는 용어는 그의 통상적 사용에 따라, 그것은 캐리어 기판이 적절한 기계적 안정성을 갖기 위해 요구되는, 예를 들어, 수 마이크론의 낮은 두께의 층 구조를 갖는 모듈을 지칭한다. 캐리어 기판은 예를 들어 무기 유리, 플라스틱 또는 금속, 특히 금속 합금으로 제조될 수 있고, 각각의 층 두께 및 특정 재료 특성들에 따라 강성 플레이트 또는 유연한 필름으로 디자인될 수 있다. 본 발명은 태양전지를 생산하기 위해 층 구조가 광 입사 측을 향하는 기판 표면 상에 적용되는 기판 (substrate) 구성에서의 박막 태양광 모듈에 관한 것이기도 하고, 뿐만 아니라 상기 기판은 투명하고 상기 층 구조는 광 입사 측으로부터 멀리 향하는 기판 표면에 적용되는 최상층 (superstrate) 구성에서의 박막 태양광 모듈에 관한 것이기도 하다.
공지된 방식으로, 상기 층 구조는 후면 전극층, 전면 전극층 및 상기 후면 전극과 상기 전면 전극층 사이에 배열된 광전기적으로 액티브한 흡수층 (absorber layer)을 포함한다. 바람직하게는, 상기 흡수층은 예를 들어 구리 인듐/갈륨 디설파이드/디셀레나이드 (Cu (In, Ga) (S, Se)2), 예를 들어, 구리 인듐 디셀레나이드 (CuInSe2 또는 CIS) 또는 관련 화합물 그룹으로부터의 I-Ⅲ-VI 반도체인 칼코파이라이트 (chalcopyrite) 화합물로 제조된다. 상기 흡수층은 일반적으로 불투명하거나, 매우 얇으면 적어도 주파수 선택적으로 투명하여, 일반적으로 말하면, 특정 컬러 필터 효과 또는 주파수 필터 효과가 발생한다. 상기 후면 전극층은 일반적으로 불투명하다. 상기 전면 전극층은 전형적으로 광학적으로 투명한데, 특히 기판 구성에서의 박막 태양광 모듈의 경우에 층 구조로의 광통과가 가능해야만 하기 때문이다.
상기 층 구조 (layer structure)에서, 집적되어 직렬 연결된 태양전지들은 통상적으로 패터닝 구역에 의해 형성된다. 따라서, 적어도 상기 후면 전극층은 제 1 패터닝 라인들 (P1)에 의해 여러 섹션들로 세분되며,이 섹션들은 태양전지들의 후면 전극들을 형성한다. 또한, 적어도 흡수층은 제 2 패터닝 라인들 (P2)에 의해 여러 섹션들로 세분되며, 이 섹션들은 각각의 경우 태양전지들과 관련된 흡수체이며, 적어도 전면 전극층은 제 3 패터닝 라인들 (P3)에 의해 여러 섹션들로 세분되며, 이 섹션들은 태양전지의 전면 전극들을 형성한다. 서로 인접한 태양전지들은 제 2 패터닝 라인들 (P2)을 통해 서로 전기적으로 직렬 연결되며, 하나의 태양전지의 전면 전극은 인접한 태양전지의 후면 전극에 전기적으로 연결되며, 전형적으로, 그러나 반드시는 아니지만, 직접 접촉한다.
패터닝 라인들은 일반적으로 P1-P2-P3의 순서로 배열된다. 패터닝 구역은 제 1 내지 제 3 패터닝 라인의 직접적인 순서 (P1-P2-P3)에 의해 형성된다. 패터닝 구역은 예를 들어 선형, 특히 직선일 수 있다. 패터닝 라인들은 일반적으로 제 1 내지 제 3 패터닝 라인 (P1-P2-P3)을 포함하는 시퀀스에서 서로 평행하게 배열되고, 예를 들어 직사각형 또는 정사각형 모듈의 하나의 에지에 평행하게 연장된다. 예를 들어, 패터닝 라인들 (P1-P2-P3)은 각각의 경우 층 구조의 에지까지 연장될 수 있다. 패터닝 라인들 (P1-P2-P3)의 연장 방향은 모듈 또는 태양전지 폭으로 정의될 수 있으며, 그에 수직인 방향은 모듈 또는 태양전지 길이로 정의될 수 있다. 각 태양전지는 예를 들어 층 구조의 폭에 대응하는 폭을 갖는다.
용어의 일반적인 사용에 따라, 본 발명의 맥락에서, "태양전지"라는 용어는 태양전지의 전면 전극을 형성하는 전면 전극층 섹션, 태양전지의 광전기 활성 흡수체를 형성하는 흡수층 섹션 및 태양전지의 후면 전극을 형성하는 후면 전극층 섹션을 가지며, 서로 직접 인접하고 각각의 경우 패터닝 라인들 (P1-P2-P3)로 구성되는 두 개의 패터닝 구역들에 의해 한정되는 층 구조의 영역 (이하 "층 영역"이라고도 함)을 지칭한다. 이는 모듈의 에지 영역에서 유사하게 적용되는데, 거기에는 패터닝 구역 대신에 직렬 연결된 태양전지들을 전기적으로 접촉하기 위한 연결 섹션이 있어서 태양전지는 패터닝 구역과 바로 인접한 연결 섹션 사이에 위치하는 전면 전극, 흡수체 및 후면 전극을 갖는 층 영역에 의해 정의된다. 전형적으로, 상기 층 영역은 인접한 패터닝 구역 (들)의 전체 길이를 따라 연장된다. 각각의 패터닝 구역은 광전기 비활성 (dead) 구역을 형성하는 반면, 이와는 대조적으로, 상기 층 영역은 (단일의) 광전기 활성 (active) 구역을 가지며 광전기 활성적이다.
본 발명에 따르면, 층 구조는 적어도 하나의 선형 디코팅 (decoating)영역 (디코팅 라인)을 가지며, 직렬 연결된 태양전지들이 그것에 의해서 적어도 두개의 태양전지 스트링 (string) 들로 나뉘어진다. 적어도 하나의 선형 디코팅 영역은 전체 연장부에 걸쳐서 광전기적으로 비활성이다. 따라서 적어도 하나의 선형 디코팅 영역은 직렬 연결된 태양전지들을 제 1 태양전지들을 갖는 제 1 태양전지 스트링과 제 2 태양전지들을 갖는 제 2 태양전지 스트링으로 분할한다. 제 1 태양전지들 및 제 2 태양전지들은 각각 선형 디코팅 영역에 인접해 있다. 제 1 태양전지 스트링의 제 1 태양전지 및 이에 대향하여 배치된 제 2 태양전지 스트링의 제 2 태양전지는 본 발명에서 각각 한 쌍의 태양전지를 형성한다. 각각의 태양전지는 후면 전극층 섹션 또는 후면 전극을 갖는다.
상기 선형 디코팅 영역은 광투명 구역들과 전극 구역들이 교번적인 시퀀스를 갖거나 이들로 구성된다. 상기 광투명 구역들은 특히 에지 구역들에 의해서 둘러싸일 수 있으며, 상기 전극 구역들은 단지 상기 에지 구역들의 일부일 뿐이다. 광투명 구역들과 전극 구역들의 교번적 시퀀스에서, 광투명 구역은 각각의 경우에 두 개의 전극 구역들 사이에 위치하고 및/ 또는 전극 구역은 각각의 경우에 두 개의 광투명 구역들 사이에 위치한다. 각각의 광투명 구역은 후면 전극층이 없고, 바람직하게는 흡수층 또한 없다. 각 전극 구역에는 흡수층은 없지만 후면 전극층 섹션은 있다.
여기서, 하나의 태양전지 스트링의 하나의 태양전지와 다른 태양전지 스트링의 하나의 태양전지로 이루어진 적어도 한쌍의 (즉, 제 1 태양전지 스트링의 제 1 태양전지와 제 1 태양전지에 바로 인접한 제 2 태양전지 스트링의 제 2 태양전지로 구성된 한 쌍) 후면 전극층 섹션들 (즉, 후면 전극들)이 적어도 하나의 전극 구역의 후면 전극층 섹션에 의해서 서로 면으로 연결되는 것이 필수적이다. 따라서, 상기 두 개의 태양전지들의 상기 후면 전극들 즉 후면 전극층 섹션은 면으로 연속되어 있다. 그러나, 흡수층은 연속적이지 않은데, 왜냐하면 흡수층은 선형 디코팅 영역에 의해 완전히 나뉘어지기 때문이다. 선형 디코팅 영역에 직각으로 일렬로 (예를 들어, 패터닝 구역에 평행한) 배열된 상이한 태양전지 스트링들의 태양전지들은 직렬로 서로 전기적으로 직접 연결된다.
유리한 효과들이 태양전지들의 연속적인 후면 전극들에 의해 달성될 수 있다. 특히, 국부 음영에 대해 비교적 높은 감도의 문제가 회피된다. 또 다른 중요한 효과는 높은 전류 밀도로 인한 국지적 과열 장소, 즉 과열점들 (hot spots)을 피하는 것이다. 또한, 태양전지들의 연속적인 후면 전극들이 전위 보상 표면들로서 기능하기 때문에 층 불균일성으로 인한 불리한 영향을 피할 수 있다. 전형적으로, 적어도 하나의 선형 디코팅 영역은 복수의 태양전지들, 특히 모든 직렬 연결된 태양전지들에 걸쳐 연속적으로 연장되며, 직렬 연결된 태양전지들은 선형 디코팅 영역에 의해 직렬 연결된 개별 태양전지 스트링들로 세분된다. 본 발명에 따르면, 태양전지들의 후면 전극들은 선형 디코팅 영역에 수직인 방향으로 직렬 연결된다.
유리하게는, 박막 태양광 모듈의 모든 태양전지들은 선형 디코팅 영역에 수직인 각각의 열에서 전극 구역들에 의해 전기적으로 직렬 연결되는데, 여기서 이것은 제 1 태양전지 및 제 2 태양전지로 이루어진 적어도 한 쌍의 태양전지의 후면 전극들이 서로 면으로 연결되지 않으며 그리고 전기적으로 직접 연결되지 않도록 개별 태양전지들에 적용되지 않는 것으로 생각될 수 있다.
본 발명에 따른 박막 태양광 모듈의 유리한 일 실시예에서, 적어도 하나의 선형 디코팅 영역은 패터닝 구역들에 수직으로 배열된다. 그러나, 적어도 하나의 선형 디코팅 영역이 패터닝 구역에 대해 90°경사와 다른 (0°이 아닌) 각도로 배열되는 것이 또한 가능하다. 원칙적으로, 적어도 하나의 선형 디코팅 영역은 패터닝 구역들에 대해 비스듬한 임의의 각도로 배열될 수 있다.
본 발명의 특히 유리한 일 실시예에서, 층 구조는 복수의 선형 디코팅 영역들에 의해 병렬 배열로 세분되며, 여기서 직렬 연결된 태양전지들의 두 개의 인접한 태양전지 스트링 (string)들은 각각의 선형 디코팅 영역 (즉, 제 1 태양전지들를 갖는 제 1 태양전지 스트링 및 제 2 태양전지를 갖는 제 2 태양전지 스트링)에 의해 생성된다. 상기 층 구조의 내부 영역에서, 선형 디코팅 영역의 제 2 태양전지 스트링은 바로 인접한 선형 디코팅 영역의 제 1 태양전지 스트링과 동일하고 그 반대도 마찬가지이다.
상기 광투명 구역들은 원칙적으로 임의의 형상을 가질 수 있다. 바람직하게는, 투명 구역들은 각각 선형, 점상형, 원형디스크형 또는 정사각형이다.
유리하게는, 모든 태양전지들의 총 면적에 대한 광투명 구역들의 총 면적의 비는 5 % 내지 50 %의 범위이다. 박막 태양광 모듈에 걸쳐서 가시광 평균투명도는 바람직하게는 5 % 내지 50 %의 범위이고, 특히 20 %이다. 이러한 방식으로, 한편으로, 비교적 높은 전기 출력이 달성될 수 있는 반면, 다른 한편으로는 광투과율이 실제 응용하기에 적절하게 높아서 출력과 광투명도라는 상충되는 특성에 대해서 양호한 타협이 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 박막 태양광 모듈의 유리한 일 실시예에서, 적어도 하나의 광투명 구역은 흡수층은 없지만 후면 전극층의 섹션을 갖는 바로 인접한 에지 구역에 의해 둘러싸여 있다. 이미 지적한 바와 같이, 상기 전극 구역들은 각각의 경우 에지 구역의 일부인 것으로 이해되어 진다. 즉, 광투명 구역의 에지 구역은 광투명 구역에 인접한 전극 구역들을 포함한다. 따라서 전극 구역들 및 에지 구역들의 구조는 동일하다.
예를 들어, 5 내지 50 나노 초 범위의 펄스 지속 시간을 갖는 펄스 레이저빔을 사용하여 광투명 구역을 생성하기 위한 디코팅 공정에 열 레이저 공정을 사용하는 경우, 단락 전류 경로들 ("분로" shunt)이 코팅이 없어진 (decoated) 영역들의 에지에서 발생하여 전력 손실을 증가시키는 위험이 일반적으로 존재한다. 이러한 불리한 효과는 에지 구역들에서의 부분적 디코팅에 의해 회피될 수 있고 모듈의 효율이 유리하게 개선될 수 있다.
본 발명에 따르면, 광투명 구역들의 총 면적 대 에지 구역들의 총 면적의 비가 1보다 크고, 바람직하게는 10보다 큰 것이 바람직하다. 이에 의해, 광전기 비활성 에지 구역들을 통한 과도한 전력 손실 없이 언급된 유리한 효과들이 만족스럽게 달성될 수 있다.
본 발명은 또한 전술한 바와 같이 구현된 박막 태양광 모듈을 제조하는 방법으로 확장된다. 이 방법은 다음 단계들로 구성된다.
먼저, 평면 기판이 제공된다. 후면 전극층은 기판의 일면에 증착된다. 후면 전극층은 기판의 표면 상에 직접 증착될 수 있다. 대안적으로, 적어도 하나의 추가 층이 기판과 후면 전극층 사이에 놓일 수 있다. 흡수층은 후면 전극층 위에 증착된다. 후면 전극층은 기판과 흡수층 사이에 놓인다. 흡수층은 후면 전극층의 한 표면 상에 직접 증착될 수 있다. 대안적으로, 적어도 하나의 추가 층이 후면 전극층과 흡수층 사이에 위치될 수 있다. 전면 전극층이 흡수층 위에 증착된다. 흡수층은 전면 전극층과 후면 전극층 사이에 위치한다. 전면 전극층은 흡수층의 표면 상에 직접 증착될 수 있다. 대안적으로, 적어도 하나의 추가 층이 전면 전극층과 흡수층 사이에 위치될 수 있다. 전형적으로, 적어도 하나의 버퍼층은 흡수층과 전면 전극층 사이에 위치된다. 층 구조는 적어도 후면 전극층, 흡수층 및 전면 전극층으로 구성된 층 시퀀스에 의해 형성된다.
적어도 후면 전극층은 제 1 패터닝 라인들 (P1)에 의해 패터닝 (분할)된다. 후면 전극층의 패터닝은 전형적으로, 그러나 필수적은 아니지만, 흡수층을 증착하기 전에 이루어진다. 적어도 흡수층은 제 2 패터닝 라인들 (P2)에 의해 패터닝 (분할)된다. 흡수층의 패터닝은 전형적으로, 그러나 필수적은 아니지만, 전면 전극층을 증착하기 전에 이루어진다. 적어도 전면 전극층은 제 3 패터닝 라인들 (P3)에 의해 패터닝 (분할)된다. 패터닝 라인들의 생성은 일반적으로 P1-P2-P3의 순서로 이루어진다. 제 1 패터닝 라인 (P1), 제 2 패터닝 라인 (P2) 및 제 3 패터닝 라인 (P3)의 직접적인 시퀀스는 패터닝 구역 (14)을 형성하며, 패터닝 구역들에 의해 태양전지들의 모노리식 (monolithic) 직렬 연결이 형성된다. 태양전지들은 각각의 경우 제 1 패터닝 라인 (P1)에 의해 후면 전극의 분할로 인해 후면 전극층 섹션을 갖는다.
각각의 경우 후면 전극층이 없는 광투명 구역들은 적어도 후면 전극층을 부분적으로 제거하는 것에 의해서도 생성된다. 또한, 각각의 경우 흡수층이 없지만, 후면 전극층 섹션을 갖는 전극 구역들은 적어도 흡수층을 부분적으로 제거함으로써 생성된다. 광투명 구역들 및 전극 구역들은 이들이 교대로 배열되어, 함께, 적어도 하나의 선형 디코팅 영역을 형성하고, 이에 의해서 직렬 연결된 태양전지들이 적어도 2 개의 태양전지 스트링 (string)들로 세분된다. 여기서, 적어도 하나의 전극 구역의 후면 전극층 섹션에 의해서 하나의 태양전지 스트링의 하나의 태양전지 및 다른 태양전지 스트링의 하나의 태양전지로 이루어진 적어도 한 쌍의 후면 전극층 섹션들이 서로 면으로 연결되도록 광투명 구역 및 전극 구역들이 구현되는 것이 필수적이다.
본 발명에 따른 방법의 일 실시예에 따르면, 광투명 구역들은 펄스 레이저 빔의 조사 및 / 또는 기계적 재료 제거에 의해 적어도 후면 전극층을 부분적으로 (section-wise) 제거함으로써 생성된다.
본 발명에 따른 방법의 또 다른 실시예에 따르면, 전극 구역들 및 선택적으로는 에지 구역들은 펄스 레이저 빔의 조사 및 / 또는 기계적 물질 제거에 의해 적어도 흡수층을 부분적으로 제거함으로써 생성된다.
일반적으로 말하면, 광투명 구역들은 패터닝 구역들을 만들기 전에, 즉 태양전지를 형성하여 모노리식 직렬 연결 과정 동안, 또는 패터닝 구역을 만든 후, 다시 말해서 태양전지들을 모노리식 직렬 연결을 만든 후에 생성될 수 있다. 선택적으로 제공되는 에지 구역들뿐만 아니라 전극 구역들도 마찬가지인데, 그것들은 패턴 구역을 만드는 동안이나 이후에 생성될 수 있다.
본 발명의 유리한 일 실시예에서, 광투명 구역들은 패터닝 구역을 만들기 전에 생성되고, 전극 구역뿐만 아니라 선택적으로는 에지 구역도 패터닝 구역들을 만든 후에 생성된다.
유리하게는, 이러한 방법은 흡수층을 증착하기 전에 적어도 후면 전극층을 부분적으로 제거함으로써 광투명 구역들이 생성되는 단계를 포함한다. 후면 전극층을 디코팅하는 것은 레이저 빔을 조사함으로써 하는 것이 바람직하다. 이 방법은 전극 구역들 및 선택적으로는 에지 구역들이, 적어도 흡수층 및 전면 전극층을 부분적으로 제거함으로써, 흡수층 및 전면 전극층을 증착한 후 및 제 3 패터닝 라인 (P3)을 만든 후 생성되는 단계를 더 포함한다. 흡수층 및 전면 전극층의 디코팅은 기계적 물질 제거에 의해 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 유리한 실시예에서, 광투명 구역들 및 전극 구역들뿐만 아니라 선택적으로는 에지 구역들은 패터닝 구역들을 만든 후에만, 즉 태양전지들의 모노리식 직렬 연결을 생성한 후에만 생성된다. 이 절차는 종래 방식대로 제조된 박막 태양광 모듈들의 태양전지들 직렬 연결이 박막 태양광 모듈들에 원하는 반투명성을 제공하기 위한 본 발명에 따른 방법을 따를 수 있다는 이점을 갖는다. 유리하게도 직렬 연결된 태양전지들을 제조하는데 이미 사용된 방법들이 유지될 수 있다.
유리하게는, 에지 구역들 (edge zones)로 둘러싸인 광투명 구역들을 생성하기 위한 이러한 방법은 적어도 흡수층이 처리 구역들 (processing zones)에서 부분적으로 제거되는 단계를 포함한다. 처리 구역들은 각각의 경우에 그들의 치수들은 제조될 광투명 구역 및 에지 구역의 치수들에 상응한다. 여기서, 광투명 구역들은 처리 구역들의 내부 영역에서 생성되고, 에지 구역들은 각 경우에 내부 영역을 둘러싸는 처리 구역들의 에지 영역들 (edge regions)에서 생성된다. 처리 구역들에서 층 제거는 바람직하게는 기계적 물질 제거에 의해 수행된다. 이 방법은 적어도 후면 전극층이 처리 구역들의 내부 영역들에서 제거되는 추가 단계를 포함하며, 이로써 광투명 구역들이 생성된다. 상기 처리 구역들의 후면 전극층이 없는 내부 영역을 둘러싸는 에지 영역들은 흡수층이 없는 에지 구역을 형성하지만, 후면 전극층의 섹션을 갖는다. 내부 영역들에서 층을 제거하는 것은 펄스 레이저 빔의 조사에 의해 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광투명 구역들은 1 나노 초 미만의 펄스 지속 시간 펄스를 갖는 펄스 레이저 빔으로 적어도 후면 전극층, 특히 층 구조 (layer structure)를 조사하는 것에 의해 생성된다. 대안적으로, 광투명 구역들은 적어도 1 나노 초의 펄스 지속 시간을 갖는 펄스 레이저 빔으로 적어도 후면 전극층, 특히 층 구조를 조사하는 것에 의해 생성된다. 예를 들어, 니들 라이팅 (needle writing), 브러싱 (brushing) 또는 스크래핑 (scraping)에 의한 기계적 물질 제거가 또한 고려될 수 있다. 바람직하게는, 펄스가 1 나노 초 미만, 특히 바람직하게는 100 피코 초 미만의 지속 시간을 갖는 펄스 레이저 빔이 광투명 구역들을 생성하는데 사용된다. 본 발명자들의 실험에서 밝혀진 바와 같이, 예를 들어 5 내지 50 나노 초 범위의 더 긴 펄스 폭을 갖는 레이저 펄스의 사용은 흡수층으로의 높은 열 유입 및 전면과 후면 전극층 사이에서 융합된 연결들 (fused connections)이 생성되기 때문에 층 구조의 국부적 손상을 초래한다. 놀랍게도, 1 나노 초 미만의 지속 기간을 갖는 레이저 펄스의 사용을 통해 이러한 불리한 효과를 상당히 감소시키는 것이 유리하게 가능하였다.
바람직하게는, 전극 구역들뿐만 아니라 선택적으로는 에지 구역들조차도 적어도 흡수층을 펄스 레이저 빔으로 조사함으로써 생성될 수 있는데, 여기서 펄스는 1 나노 초 미만의 펄스 지속 시간을 갖는다. 대안적으로, 층 제거는 기계적 물질 제거, 예를 들어 니들 라이팅, 브러싱 또는 스크래핑에 의해 될 수 있다. 특히 유리하게는, 융합된 연결들이 만들어지는 것을 피하기 위해, 1 나노 초 미만, 바람직하게는 100 피코 초 미만의 펄스 지속 시간을 갖는 레이저 빔이 광투명 구역들을 둘러싸는 에지 구역들을 생성하는 데에도 사용된다.
광투명 구역들 및 전극 구역들뿐만 아니라 선택적으로 에지 구역들을 생성하기 위해 레이저 빔을 사용하여 층 구조에서 층들을 선택적으로 제거하는 것은 특히 다음의 공정 파라미터들 중 하나 이상을 변경함으로써 달성될 수 있다 :
- 레이저 출력,
- 층 구조 또는 기판의 조사되는 표면에 대한 레이저 빔의 진행 속도,
- 레이저 펄스 반복률
- 펄스 지속 시간,
- 레이저의 온-오프 기간.
특히, 층 구조에서 특히 생성된 홀의 깊이는 레이저 펄스의 공간적 중첩에 의해 변할 수 있는데, 예를 들어 에지 구역들의 경우 본질적으로 후면 전극층 위의 층들만이 제거될 수 있다.
레이저 펄스에 의해 투명 구역들 및 전극 또는 에지 구역들의 생성은 예를 들어 단일 공정 단계 동안 단일 단계 절차 (single-stage procedure)에서, 예를 들어 공정 파라미터들, 레이저 펄스들의 조사 전력 및 / 또는 반복률을 변경함으로써 이루어질 수 있다. 여기에서, 각각의 경우에 광투명 구역 및 이어서 전극 구역 또는 에지 구역이 생성된다. 그러나, 모든 광투명 구역들이 제 1 공정 단계에서 생성되고 모든 전극 구역들 또는 에지 구역들이 변경된 공정 파라미터를 갖는 추가 공정 단계에서 생성되는 2 단계 절차도 또한 가능하다. 여기서 순서는 관계 없다.
비용 측면에서 본 발명의 유리한 일실시예에서, 층 구조에서의 광투명 구역들 (즉, 패터닝 구역들을 만드는)은 레이저 빔 소스의 펄스 레이저 빔을 사용하여 생성되며, 여기서 레이저 빔의 펄스는 1 나노 초 초과, 특히 5 내지 50 나노 초 범위의 펄스 지속 시간을 갖는다. 그 후, 전극 구역들 및 선택적으로는 에지 구역들이 레이저 빔 소스의 펄스 레이저 빔을 사용하여 생성되며, 레이저 빔의 펄스는 1 나노 초 미만, 바람직하게는 100 피코 초 미만의 지속 시간을 갖는다. 대안적으로, 전극 구역들뿐만 아니라 선택적으로 에지 구역들도 층 구조에서 기계적 물질 제거를 사용하여, 예를 들어 니들 라이팅, 브러싱 또는 스크래핑에 의해 만들어질 수 있다. 경제적인 이유로 에지 구역들을 생성하기 위해 층 구조에서 기계적 물질 제거를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 방법에서, (패터닝 구역들을 만든 후) 층 구조에서의 층 제거는 광투명 구역들 및 전극 구역들뿐만 아니라 선택적으로 에지 구역들을 생성하기 위한 펄스 레이저를 사용하여 층 구조의 측면으로부터 조사함으로써 이루어질 수 있다. 대안적으로, 층 제거는 투명 기판 을 통해 이루어질 ("절제") 수 있다. 이를 위해, 층 구조는 투명 기판, 예를 들어 유리 위에 도포된다. 절제 (ablation)하는 동안, 도입된 레이저 에너지는 후면 전극층에 흡수되고, 후면 전극의 일부는 기화되어, 그 위에 완전한 층 구조를 갖는 후면 전극층은 팽창 가스로 인해 부풀려진다. 이것은 부풀어진 영역이 원형 모양의 주변 층 스택으로부터 파열될 때까지 발생한다. 파열 결과, 뚜렷한 레이저 에너지가 이 에지 영역을 녹이거나 후면 및 전면 전극들을 융합 (fuse) 조차도 하지 않았기 때문에 원형 영역의 에지들은 션트 (shunt)가 없는 상태로 유지된다. 이러한 방식으로, 비교적 작은 비율의 션트 경로를 갖는 투명한 구역이 생성될 수 있으며, 이에 의해 모듈의 성능 손실이 감소될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 실현될 수 있다. 특히, 상기 및 이후에 언급된 특징들은 예시된 조합들로뿐만 아니라 다른 조합들로 또는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 분리하여 사용될 수 있다.
본 발명은 이제 예시적인 실시예들을 사용하고 첨부 도면들을 참조하여 상세하게 설명된다. 그들은 실물 크기를 나타내지 않고서 간략하게 표시된다.
도 1은 본 발명에 따른 박막 태양광 모듈의 일 실시예에 따른 태양전지들의 집적된 직렬 연결을 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 박막 태양광 모듈을 개략적으로 나타낸 예시적인 실시예의 평면도이고,
도 3은 본 발명에 따른 박막 태양광 모듈을 개략적으로 나타낸 다른 예시적인 실시예의 평면도이고,
도 4는 주변 에지 구역을 갖는 광투명 구역의 개략도이고,
도 5는 절선 A-A를 따라 도 4의 광투명 구역 및 에지 구역 단면도이고,
도 6은 본 발명에 따른 방법의 예시적인 실시예를 나타내는 흐름도이다.
도 1은 단면도를 사용하여 숫자 1을 전체로서 참조한 본 발명에 따른 박막 태양광 모듈을 개략적으로 도시한다. 박막 태양광 모듈 (1)은 집적된 형태로 서로 직렬 연결된 복수의 태양전지들 (11)을 포함하며, 아주 단순화해서 단지 2 개의 태양전지들 (11)만이 도시되어 있다. 물론, 일반적으로, 박막 태양광 모듈 (1)에서, 많은 수의 태양전지들 (11) (예를 들어, 대략 100 내지 150)이 직렬로 연결된다.
박막 태양광 모듈 (1)은 기판 구성에서 복합판유리 구조를 갖는다. 즉, 그 위에 도포된 박막으로 만들어진 층 구조 (3)를 갖는 제 1 기판 (2)을 가지며, 층 구조 (3)는 제 1 기판 (2)의 광 입사측 면 상에 배열된다. 여기서, 제 1 기판 (2)은 예를 들어 비교적 높은 광 투과율을 갖는 강성 유리판으로 구현되는 한편, 수행되는 공정 단계들과 관련하여 원하는 안정성 및 불활성 거동을 갖는 다른 전기 절연 재료도 마찬가지로 사용될 수 있다.
층 구조 (3)는, 제 1 기판 (2)의 광 입사측 면 상에 배열되어 있는데, 불투명 후면 전극층 (5)을 포함하며, 그것은 예를 들어 몰리브덴 (Mo)과 같은 광 불투과성 (light impermeable) 금속으로 제조되고 기상 증착 또는 마그네트론-강화 캐소드 스퍼터링 (스퍼터링)에 의해 제 1 기판 (2)에 도포되었다. 후면 전극층 (5)은 예를 들어 300 nm 내지 600 nm 범위의 층 두께를 갖는다.
밴드갭 (bandgap)이 최대의 가능한 태양광을 흡수할 수 있는, 금속 이온들로 도핑된 반도체로 만들어진 광전기 (photovoltaically) 활성 (불투명한) 흡수층 (6)이 후면 전극층 (5) 위에 도포된다. 흡수층 (6)은, 예를 들어, Cu(In/Ga)(S/Se)2 그룹의 화합물, 특히 나트륨 (Na) 도핑된 Cu(In/Ga)(S/Se)2 화합물인 p 전도성 칼코피라이트 화합물 반도체로 만들어진다. 상기 화학식은 인듐 (In) 또는 갈륨 (Ga)뿐만 아니라 황 (S) 또는 셀레늄 (Se)도 대안적으로 또는 조합하여 존재할 수 있음을 의미하는 것으로 이해된다. 흡수층 (6)은 예를 들어 1 내지 5 ㎛ 범위의 층 두께를 가지며, 특히 대략 2 μm이다. 전형적으로, 흡수층 (6)의 제조를 위해, 다양한 재료의 층들이, 예를 들어, 스퍼터링에 의해 도포되고, 이어서 가열로에서 가열함으로써 (RTP = rapid treatment processing, 급속 열처리), 선택적으로 S 및/또는 Se를 함유한 대기안에서 가열함으로써 화합물 반도체를 형성하도록 열적으로 전환된다. 이러한 화합물 반도체 제조 방식은 당업자에게 공지되어 있으므로 여기서 상세하게 논의될 필요가 없다.
흡수층 (6)에는, 예를 들어, 황화 카드뮴 (CdS)의 단일 층 및 고유 산화 아연 (i-ZnO)의 단일 층으로 구성된 버퍼층 (7)이 증착된다 (도 1에 상세히 도시되지 않음).
버퍼층 (7)에 예를 들어 스퍼터링에 의해 전면 전극층 (8)이 도포된다. 전면 전극층 (8)은 가시 광선 스펙트럼 범위에서의 조사 (radiation)에 투명하여 ( "창 전극") 들어오는 햇빛 (도 1에 평행한 4 개의 화살표들로 표시됨)이 약간만 약화된다. 전면 전극층 (8)은 예를 들어 도핑 금속 산화물, 예를 들어 n 전도성 알루미늄 (Al)-도핑 산화 아연 (ZnO)에 기초한다. 이러한 전면 전극층 (8)은 일반적으로 TCO 층 (TCO = transparent conductive oxide, 투명 전도성 산화물)으로 불린다. 전면 전극층 (8)의 층 두께는, 예를 들어 약 500 nm이다. 버퍼층 (7)을 갖는 전면 전극층 (8)과 및 흡수층 (6)에 의해 이종 접합 (즉, 반대되는 전도성 타입의 일련의 층들)이 형성된다. 버퍼층 (7)은 흡수층 (6)과 전면 전극층 (8) 사이에서의 전자적응 (electronic addaptation)에 영향을 미칠 수 있다.
태양전지들 (11)의 형성 및 직렬 연결을 위해, 층 구조 (3)는 적절한 패터닝 기술, 예를 들어 레이저 리소그래피 및 / 또는 기계적 제거를 사용하여 패터닝되었다. 전형적으로, 각각의 경우에 층 도랑들 (ditches) 형태로 3 개의 패터닝 라인들 (P1-P2-P3)의 복수의 즉각적인 시퀀스들 (immediate sequences)이 이 순서로 층 구조 (3)에 도입된다. 여기서, 각각의 도랑들을 만듦으로써 적어도 후면 전극 (5)은 제 1 패터닝 라인들 (P1)에 의해 세분화되고, 적어도 흡수층은 제 2 패터닝 라인들 (P2)에 의해, 적어도 전면 전극층 (8)은 제 3 패터닝 라인들에 의해 세분화된다. 제 2 패터닝 라인들 (P2)을 통해, 하나의 태양전지 (11)의 전면 전극층 (8)은 각각의 경우에 인접한 태양전지 (11)의 후면 전극층 (5)에 전기 전도성으로 연결되며, 전면 전극층 (8)은 예를 들어 후면 전극층 (5)과 직접 접촉한다. 도시된 예시적인 실시예에서, 제 1 패터닝 라인들 (P1)의 도랑들은 흡수층 (6)의 재료로 채워진다. 제 2 패터닝 라인들 (P2)의 도랑들은 전면 전극층 (8)의 재료로 채워지고, 제 3 패터닝 라인들 (P3)의 도랑들은 다음에 언급되는 접착제 층 (9)에 의해 채워진다. 제 1, 제 2 및 제 3 패터닝 라인 (P1-P2-P3)의 각각의 즉각적인 시퀀스는 패터닝 구역 (14)을 형성한다. 도 1에서, 예를 들어, 단일 패터닝 구역 (14)만이 도시되어 있고, 이에 의해서 2개의 인접한 태양전지들 (11)이 정의되며 박막 태양광 모듈 (1)에서 이러한 상당히 많은 패터닝 구역들 (14)이 태양전지들 (11)의 패터닝과 직렬 연결을 위해 제공되는 것으로 이해된다.
여기에 도시된 예시적인 실시예에서, 박막 태양광 모듈 (1)의 포지티브 파워 커넥터 (+) 및 네거티브 파워 커넥터 (-)는 후면 전극층 (5)을 통해 라우팅되고 (routed) 거기에서 전기적으로 접촉된다. 이를 위해, 층 구조 (3)의 층들은 박막 태양광 모듈 (1)의 2 개의 주변 연결 섹션들 (13)에서 후면 전극층 (5)까지 완전히 제거된다.
환경 영향으로부터 보호하기 위해, 층 구조 (3)를 캡슐화하는 역할을 하는 (플라스틱) 접착제 층 (9)이 전면 전극층 (8) 상에 도포된다. 접착제 층 (9)과 접착제로 접착된 것은 태양광에 대해 투명한 제 2 기판 (10)이며, 제 2 기판은, 예를 들어, 철 함량이 낮은 특별히 하얀 (extra white) 유리로 제조된 유리 시트의 형태로, 수행되는 공정 단계들과 관련해서 원하는 강도 및 불활성 거동을 갖는 다른 전기 절연 재료들을 동일하게 사용할 수 있게 구현된다. 제 2 기판 (10)은 층 구조 (3)의 밀봉 및 기계적 보호를 위해 쓰인다. 박막 태양광 모듈 (1)은 제 2 기판 (10)의 전면 모듈 표면 (4)을 통해 광을 흡수하여 두 개의 전원 커넥터 (+,-)에 전기 전압을 생성할 수 있다. 결과적인 전류 경로는 도 1에 직렬로 배열된 화살표로 도시되어 있다.
두 개의 기판들 (2, 10)은 접착제 층 (9)을 통해 서로에 대해 고정적으로 결합 ("적층")되고, 여기서 접착제 층 (9)은 예를 들어 열가소성 접착제 층으로서 구현되며, 가열에 의해 유연하게 성형될 수 있고 냉각하는 동안 두 기판 (2, 10)을 서로 고정적으로 결합시킨다. 여기서 접착제 층 (9)은 예를 들어 PVB로 만들어진다. 더불어, 접착제 층 (9)에 매설된 태양전지들 (11)을 갖는 두 개의 기판들 (2, 10)은 적층된 복합재 (12)를 형성한다.
이제 도 2 및 도 3을 참조한다. 각각의 경우에, 본 발명에 따른 박막 태양광 모듈 (1)의 예시적인 실시예들의 개략도들이 평면도로 도시되어 있다. 2 개의 박막 태양광 모듈들 (1)은 각각의 경우에 도 1을 참조하여 설명된 바와 같이 태양전지들 (11)의 집적된 직렬 연결을 갖는다.
먼저 도 2를 고려하면, 박막 태양광 모듈 (1)의 정사각형 또는 전형적으로 직사각형 형상은 평면도로 볼 수 있다. 서로 평행하고 패터닝 구역들 (14)을 형성하는 제 1 내지 제 3 패터닝 라인 (P1-P2-P3)의 즉각적인 시퀀스는 간단하게 표현하기 위해 각각의 경우 단일 라인들로 도 2에 도시되어 있다. 패터닝 구역들 (14)은 각각의 경우 에너지 생산에 기여할 수 없는 광전기 비활성 데드존 (dead zone) (15)을 형성한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 패터닝 구역들 (14)은 각각의 경우에 모듈 에지와 평행하게, 예를 들어 여기서 x 방향으로 배열되며, 이는 또한 박막 태양광 모듈 (1)의 폭으로 지칭될 수 있다. 그에 수직인 y 방향은 박막 태양광 모듈 (1)의 길이로 지칭될 수 있다. 도 1에 도시된 주변 연결 섹션들 (pheripheral connection sections) (13)은 도 2에 상세하게 도시되지 않았다. 두개의 연결 섹션들 (13)은 각각 에너지 생산에 기여할 수 없는 광전기 비활성 데드존을 형성한다.
하나의 패터닝 구역 (14)에 인접한 양측에는 각각의 경우에 본 발명의 맥락에서 광전기 활성구역 (17)을 갖는 태양전지 (11)를 나타내는 층 영역 (16)이 있다. 박막 태양광 모듈 (1)의 내부 영역에서, 각각의 층 영역 (16)은 바로 인접한 두 개의 패터닝 구역들 (14) 사이에 배열되고 이에 의해 한정된다. 두 개의 주변 태양전지들 (11)의 경우에, 층 영역 (16)은 각각의 경우에 하나의 패터닝 구역 (14)과 인접한 연결 섹션 (13) 사이에 배치되고 이에 의해 한정된다. 층 영역들 (16)은 인접한 패터닝 구역들 (14)의 전체 치수에 걸쳐 x 방향으로 연장된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 층 구조 (3)는 패터닝 구역들 (14)에 직교하는 복수의 선형 디코팅 영역들 (19)을 더 포함한다. 선형 디코팅 영역들 (19)에 의한 세분화로 인해, 직렬 연결된 태양전지들 (11) 은 복수의 태양전지 스트링들 (22-1, 22-2, 22-3) 로 세분되고, 각각의 경우 직렬로 연결된 태양전지들 (11-1, 11-2, 11-3)을 갖는다. 도 2는 세 개의 태양전지 스트링들 (22-1, 22-2, 22-3)을 정의하는 두 개의 선형 디코팅 영역 (19)을 예로서 도시한다. 태양전지 스트링들의 태양전지들은 서로 대향하여 위치하며, 각각의 경우에, 디코팅 영역 (19)의 양측에서 선형 디코팅 영역 (19)에 바로 인접하고 본 발명의 맥락에서 한 쌍의 태양전지들을 형성하는 두 개의 바로 인접한 태양전지 스트링들에 속하는 두 개의 태양전지들이 서로 대향하여 위치된다. 도 2에서, 태양전지들 (11-1, 11-2)은 서로 대향하여 상부 선형 디코팅 영역 (19)의 양측에 배열되어 하나의 태양전지 쌍을 형성한다. 태양전지들 (11-2, 11-3)도 그러한데, 서로 대향하여 하부 선형 디코팅 영역 (19)의 양쪽에 배치되어 마찬가지로 하나의 태양전지 쌍을 형성한다. 제 1 태양전지 스트링의 태양전지들 (11-1)은 각각의 경우 후면 전극층 섹션 즉 후면 전극 (5-1), 흡수층 섹션 즉 흡수체 (6-1) 및 전면 전극층 섹션 즉 전면 전극( 8-1)을 포함한다. 상응하게, 제 2 태양전지 스트링 (22-2)의 태양전지들 (11-2)은 각각의 경우 후면 전극층 섹션 즉 후면 전극 (5-2), 흡수층 섹션 즉 흡수체 (6-2) 및 전면 전극층 섹션 즉 전면 전극 (8-2)을 포함한다. 제 2 태양전지 스트링 (22-3)의 태양전지들 (11-3)는 각각의 경우 후면 전극층 섹션 즉 후면 전극 (5-3), 흡수층 섹션 즉 흡수체 (6-3) 및 전면 전극층 섹션 즉 전면 전극 (8-3)을 포함한다.
디코팅 영역들 (19)은 각각의 경우에 다수의 태양전지들 (11) 위의 층 구조 (3) 위로 연속적으로 연장된다. 각 선형 디코팅 영역 (19)은 광전기적으로 비활성이고, 광투명 구역들 (18)과 전극 구역들(20)로 교대로 구성된다. 즉 하나의 광투명 구역 (18)이 두 개의 전극 구역들 (20) 사이에 위치하고 및 / 또는 하나의 전극 구역 (20)이 두 개의 광투명 구역들 (18) 사이에 위치한다.
광투명 구역들 (18) 및 전극 구역들 (20)의 구조는 도 4 및 5에 도시되어 있다. 광투명 구역들 (18) 및 전극 구역들 (20)의 층 시퀀스는 도 5에 도시되어 있으며, 이는 도 4를 절선 A-A를 따라 만든 단면도이다. 따라서, 상기 광투명 구역 (18)은 박막 태양광 모듈 (1)의 원하는 광학적 투명성을 달성하기 위해, 후면 전극층이 없고 바람직하게는 또한 흡수층이 없다. 도 5에 도시된 바와 같이, 광투명 구역 (18)에서, 예를 들어, 층 구조 (3)의 모든 층들이 기판 (2)에 이르기까지 (즉, 후면 전극층 (5), 흡수층 (6), 버퍼층 (7) 및 전면 전극층 (8)) 완전히 제거된다. 그러나, 층 구조 (3)의 모든 층이 광투명 구역 (18)에서 제거되지는 않고, 어떤 경우에는 일반적으로 불투명한 후면 전극층 (5)이 제거되는 것도 가능하다.
도시된 바와 같이, 광투명 구역 (18)은 에지 구역 (21)에 의해 둘러싸여 있으며, 전극 구역 (20)은 서로 마주 보고 위치해 있는 에지 구역 (21)의 두 섹션들이다. 따라서, 전극 구역들 (20) 및 이를 포함하는 에지 구역 (21)에서의 층 시퀀스는 동일하다. 전극 구역 들(20) 또는 에지 구역 (21)에서, 후면 전극층 섹션 (5-4)을 제외하고 모든 층이 제거된다.
추가의 설명을 위해, 이제 도 2를 다시 참조한다. 도 4 및 5의 실시예와 달리, 이들 실시예들에서, 광투명 구역들 (18)은 에지 구역들 (21)에 의해 완전히 둘러싸이지 않고 대신에 각각의 경우에, 두 개의 전극 구역들 (20)은 광투명 구역 (18)에 인접한다. 전극 구역들 (20)은 각각 직사각형이고 x 방향으로 패터닝 구역들 (14)에 평행하게 연장되며, 이들은 선형 디코팅 영역들 (19)의 치수를 완전히 가교시켜서 각각의 경우에 바로 인접한 두 개의 태양전지들 11-1 및 11-2 또는 11-2 및 11-3의 후면 전극층 섹션들 5-1 및 5-2 또는 5-2 및 5-3 이 전극 구역 (20)의 후면 전극층 섹션들 (5-4)에 의해 서로 면으로 연결되어 있다. 따라서 선형 디코팅 영역들 (19)에 수직으로 일열로 배열된 태양전지들 (11-1, 11-2, 11-3)의 후면 전극들 (5-1, 5-2, 5-3) 이 전극 구역들 (20)에 의해서 서로 면으로 연결되어 있다. 이로써 선형 디코팅 영역들 (19)에 수직인 열로 배열된 태양전지들 (11-1, 11-2, 11-3)이 직렬 접속으로 서로 전기적으로 직접 연결되어 있다. 물론, 선형 디코팅 영역들 (19)에 수직으로 일열로 배열된 태양전지들 (11-1, 11-2, 11-3)의 두 개의 바로 인접한 후면 전극층 섹션들 (5-1 및 5-2 또는 5-2 및 5-3)은 각각의 경우에 복수의 전극 구역들 (20)에 의해서 서로 면으로 접착될 수도 있다. 도 2에서, 선형 디코팅 영역들 (19)은 패터닝 구역들 (14)에 수직으로 배열되며, 그것들이 패터닝 구역들 (14)에 대해 90°와 다른 각도로 비스듬하게 배열되는 것이 또한 가능하다.
광전기 활성 구역들 (17) 또는 태양전지들 (11)은 불투명하고 가시 광선에 대한 투과율이 5 % 미만이다. 이에 비해, 선형 디코팅 영역들 (19)의 광투명 구역들 (18)은 가시광에 대해 적어도 85 %의 투과율을 갖는다. 모든 광투명 구역들 (18)의 총 면적 대 태양전지들 (11)의 총 면적의 비는 5 % 내지 50 %의 범위이다. 따라서, 박막 태양광 모듈 (1)의 전체 면적에 대해 평균화된 반투명 박막 태양광 모듈의 광투명도는 5 % 내지 50 %의 범위이고, 특히 20 %이다.
광투명 구역들 (18)은 선형 디코팅 영역 (19)을 따라 박막 태양광 모듈 (1) 위에 균일하게 분포되어 배열되어, 매우 부드러운 전체적인 시각 효과가 얻어질 수 있다. 선형 디코팅 영역들 (19)에 수직으로 일렬로 배열된 태양전지들 (11-1, 11-2, 11-3)의 직렬 연결에 의해, 서두에서 언급된 장점들 (예를 들어, 음영에 대한 낮은 감도, 열점 (hot spots) 의 회피, 층 불균일성의 가능한 보상)이 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 박막 태양광 모듈 (1)의 또 다른 예시적인 실시예가 평면도로 도시된 도 3을 참조한다. 불필요한 반복을 피하기 위해, 도 2의 예시적인 실시예에 대한 차이점들만이 설명되고, 아니면, 거기에 있는 설명들이 참조된다. 따라서, 광투명 구역들 (18)은 각각의 경우에 도 4 및 5와 관련하여 이미 설명된 에지 구역 (21)을 가지며, 에지구역은 광투명 구역 (18)을 완전히 둘러싼다. 각 에지 구역 (21)은 서로 대향하여 위치된 두 개의 전극 구역들 (20)을 포함하고, 디코팅 영역 (19)의 끝을 제외하고는, 하나의 전극 영역 (20)은 두 개의 바로 인접한 에지 구역 (21)에 속한다. 에지 구역 (21)에 의해, 디코팅된 지역의 에지들 상에 단락 전류 경로들이 유리하게 회피될 수 있다. 유리하게는, 광투명 구역들 (18)의 총 면적 대 에지 구역들 (21)의 총 면적의 비는 1보다 크고, 바람직하게는 10보다 크다.
도 6은 본 발명에 따른 박막 태양전지 모듈 (1)의 예시적인 제조 방법을 도시한다.
이에 따라, 단계 I에서, 직렬 연결된 태양전지들 (11)의 형성을 위해 층 구조에 도입된 패터닝 구역들 (14)로 위에 도포되는 층 구조 (3)를 갖는 기판 (2)이 제공된다.
단계 II에서, 선형 디코팅 영역들 (19)이 생성된다. 여기서, 광투명 구역들 (18)은 레이저 빔 소스의 펄스 레이저 빔을 사용하여 기판 (2)에 이를 때까지 층 구조 (3)의 모든 층을 제거함으로써 생성된다. 이를 위해, 층 구조 (3)는 1 나노 초 미만 지속 시간의 펄스를 갖는 펄스 레이저 빔으로 조사된다. 층 구조 (3)는 바람직하게 투명 기판 (2)을 통해 조사되고, 그러나 기판 (2)으로부터 멀어지는 쪽에서 층 구조물 (3)을 직접 조사하는 것도 가능하다. 대안적으로, 광투명 구역들 (18)이 기계적 물질 제거에 의해 생성될 수 있다. 또한, 전극 구역들 (20)은 1 나노 초 미만 지속 시간의 펄스를 갖는 펄스 레이저 빔으로 층 구조 (3)를 조사하는 것에 의해서 및/또는 기계적 물질 제거에 의해서 생성된다. 전극 구역들 (20)은 선형 디코팅 영역에 횡방향으로 일렬로 배열된 태양전지들 (11-1, 11-2, 11-3)의 후면 전극층 섹션들 (5-1, 5-2, 5-3)을 면으로 접합한다. 광투명 구역들 (18) 및 전극 구역들 (20)의 제조는 반드시 시간적으로 연속적으로 수행될 필요는 없다. 대신에, 하나의 광투명 구역 (18) 및 인접한 전극 구역 (20)이 바로 연속해서 생성될 수 있다.
대안적으로, 단계 II에서, 전극 구역들 (20)을 포함하는 에지 구역들 (21)은 광투명 구역들 (18) 주위에 생성된다. 에지 구역들 (21)은 1 나노 초 미만 지속 시간의 펄스를 갖는 펄스 레이저 빔으로 층 구조 (3)를 조사하는 것에 의해서 및/또는 기계적 물질 제거에 의해 만들어진다. 에지 구역들 (21)이 광투명 구역들 (18) 주위에 만들어질 때, 적어도 1 나노 초 지속 시간의 펄스 레이저 빔으로 조사함으로써 광투명 구역 (18)을 만들 수도 있다.
본 발명은 가시광선에 반투명한 박막 태양광 모듈을 이용할 수 있게 하며, 여기서 층 구조는 선형 디코팅 영역들에 의해 복수의 태양전지 스트링들로 세분되며, 각 선형 디코팅 영역은 교대로 광투명 구역들 및 전극 구역들을 갖는다. 광투명 구역들은 간단한 방식으로 비교적 복잡한 패턴으로 배열될 수 있다. 따라서 표면 패터닝을 작은 부분으로 시각적으로 매력적으로 분할하는 것이 간단하게 실현될 수 있다. 선형 디코팅 영역에 수직으로 일렬로 배열된 태양전지들의 후면 전극들을 면으로 연결하는 것에 의해서, 국부적 음영(shading) 및 높은 전류 밀도로 인한 국부 과열 부위가 방지된다. 또한, 연결된 후면 전극층이 전위 보상 표면으로서 기능하기 때문에 층 불균일성의 불리한 효과를 피할 수 있다.
상기 설명에서 언급된 바와 같이, 본 발명은 기술적으로 비교적 복잡하지 않고 매우 다양하며 경제적인 박막 태양광 모듈 생산을 가능하게 하며, 박막 태양광 모듈의 비교적 높은 가시 광선 투과율을 갖는 비교적 넓은 광활성 (optically active) 면적이 얻어질 수 있다.
1 박막 태양광 모듈
2 제 1 기판
3 층 구조
4 모듈 표면
5 후면 전극층
5-1, 5-2, 5-3, 5-4 후면 전극층 섹션
6 흡수층
6-1, 6-2, 6-3 흡수층 섹션
7 버퍼층
8 전면 전극층
9 접착제 층
10 제 2 기판
11-1, 11-2, 11-3 태양전지
12 복합재
13 연결 섹션
14 패터닝 구역
15 데드존 (dead zone)
16 층 영역
17 광전기 활성구역
18 광투명 구역
19 디코팅 영역
20 전극 구역
21 에지 구역
22-1, 22-2, 22-3 태양전지 스트링

Claims (15)

  1. 기판 (2) 및 그 위에 도포되며 후면 전극층 (5), 전면 전극층 (8) 및 상기 후면 전극층과 상기 전면 전극층 사이에 배열된 흡수층 (6)을 포함하는 층 구조 (3)을 갖는 박막 태양광 모듈 (1)에서, 직렬 연결된 태양전지들 (11-1, 11-2, 11-3)이 각각의 경우에 후면 전극층 섹션 (5-1, 5-2, 5-3)을 갖는 패터닝 구역들 (14)에 의해 층 구조 (3)에 형성되며, 층 구조 (3)는 적어도 하나의 선형 디코팅 영역 (19)를 가지며, 이에 의해서 직렬 연결된 태양전지들 (11)이 적어도 두 개의 태양전지 스트링들 (22-1, 22-2, 22-3)로 세분되며, 상기 디코팅 영역 (19)은 교번적 시퀀스의 광투명 구역들 (18)과 전극 구역들 (20)을 가지며, 상기 광투명 구역들 (18)은 각각 후면 전극층이 없고 상기 전극 구역들 (20)은 각각 흡수층이 없고 후면 전극층 섹션 (5-4)을 가지며, 하나의 태양전지 스트링 (22-1, 22-2-, 22-3)의 하나의 태양전지 (11-1, 11-2, 11-3)와 다른 태양전지 스트링 (22-1, 22-2-, 22-3) 의 하나의 태양전지 (11-1, 11-2, 11-3)로 이루어진 적어도 한 쌍의 상기 후면 전극층 섹션들 (5-1, 5-2, 5-3)이 적어도 하나의 전극 구역 (20)의 상기 후면 전극층 섹션 (5-4)에 의해 서로 면으로 연결되는, 박막 태양광 모듈 (1).
  2. 제 1 항에 있어서, 광투명 구역들 (18)은 흡수층이 없는, 박막 태양광 모듈 (1).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 선형 디코팅 영역 (19)은 상기 패터닝 영역들 (14)에 대해 수직으로 또는 90°와 다른 각도로 비스듬하게 배열되는, 박막 태양광 모듈 (1).
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나의 태양전지 스트링 (22-1, 22-2, 22-3)의 하나의 태양전지 (11-1, 11-2, 11-3)와 다른 태양전지 스트링 (22-1, 22-2-, 22-3) 의 하나의 태양전지 (11-1, 11-2, 11-3)로 이루어진 적어도 한 쌍의 상기 후면 전극층 섹션들 (5-1, 5-2, 5-3)은 적어도 하나의 전극 구역 (20)의 상기 후면 전극층 섹션 (5-4)에 의해 서로 면으로 연결되어 있지 않은, 박막 태양광 모듈 (1).
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 층 구조 (3)는 병렬로 배열된 복수의 선형 디코팅 영역들 (19)을 갖는, 박막 태양광 모듈 (1).
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 광투명 구역 (18)은 흡수층이 없는 바로 인접한 에지 구역 (21)에 의해 완전히 둘러싸여 있는, 박막 태양광 모듈 (1).
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 광투명 구역들 (18)의 총 면적 대 상기 에지 구역들 (21)의 총 면적의 비가 1보다 크고, 바람직하게는 10보다 큰, 박막 태양광 모듈 (1).
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광투명 구역 (18)의 총 면적 대 상기 태양전지들 (11)의 총 면적의 비가 5 % 내지 50% 의 범위인, 박막 태양광 모듈 (1).
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 다음 단계들을 포함하는 박막 태양광 모듈 (1)의 제조 방법 으로서:
    - 평면 기판(2)을 제공하는 단계
    - 상기 기판 (2)의 일면에 후면 전극층 (5)을 증착하는 단계,
    - 상기 후면 전극층 (5) 위에 흡수층 (6)을 증착하는 단계,
    - 상기 흡수층 (6) 위에 전면 전극층 (8)을 증착하는 단계,
    - 제 1 패터닝 라인들 (P1)에 의해 상기 후면 전극층 (5)을 패터닝하는 단계,
    - 제 2 패터닝 라인들 (P2)에 의해 상기 흡수층 (6)을 패터닝하는 단계,
    - 제 3 패터닝 라인들 (P3)에 의해 상기 전면 전극층 (8)을 패터닝하는 단계를 포함하고,
    패터닝 구역 (14)은 제 1 패터닝 라인 (P1), 제 2 패터닝 라인 (P2) 및 제 3 패터닝 라인 (P3)의 즉각적인 시퀀스 (immediate sequence)에 의해 형성되고, 상기 패터닝 구역들 (14)은 태양전지들 (11-1, 11-2, 11-3)의 모노리식 직렬 연결을 형성하며, 태양전지들 (11-1, 11-2, 11-3)는 각각의 경우 후면 전극층 섹션 (5-1, 5-2, 5-3)을 갖고,
    - 적어도 상기 후면 전극층 (5)을 부분적으로 제거함으로써 각각의 경우 후면 전극층이 없는 광투명 구역 (18)을 형성하는 단계,
    - 각각의 경우 흡수층이 없고 적어도 상기 흡수층 (6)을 부분적으로 제거함으로써 후면 전극층 섹션 (5-4)을 갖는 전극 구역들 (20)을 형성하는 단계,여기서 상기 광투명 구역들 (18)과 상기 전극 구역들 (20)은 교대로 배열되어 적어도 하나의 선형 디코팅 영역 (19)을 형성하도록 형성되며, 이에 의해 상기 직렬 연결된 태양전지들이 적어도 두 개의 태양전지 스트링들 (22-1, 22-2, 22-3)로 세분되며, 여기서 하나의 태양전지 스트링 (22-1, 22-2-, 22-3)의 하나의 태양전지 (11-1, 11-2, 11-3)와 다른 태양전지 스트링 (22-1, 22-2-, 22-3)의 하나의 태양전지 (11-1, 11-2, 11-3)로 이루어진 적어도 한 쌍의 후면 전극층 섹션들 (5-1, 5-2, 5-3)은 적어도 하나의 전극 구역 (20)의 후면 전극층 섹션 (5-4)에 의해 서로 면으로 연결되어 있는, 박막 태양광 모듈 (1)의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 광투명 구역들 (18)은
    - 펄스 레이저 빔 조사 및 / 또는
    - 기계적 물질 제거에 의해
    적어도 상기 후면 전극층 (5)을 부분적으로 제거함으로써 생성되는, 제조 방법.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 전극 구역들 (20) 및 선택적으로 에지 구역들 (21)은
    - 펄스 레이저 빔 조사 및 / 또는
    - 기계적 물질 제거에 의해
    적어도 흡수층 (6)을 부분적으로 제거함으로써 생성되는, 제조 방법.
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광투명 구역들 (18)은 패터닝 구역들 (14)을 제조하기 전에 생성되고, 상기 전극 구역들 (20) 및 선택적으로 에지 구역들 (21)은 패터닝 구역들 (14)을 만든 후에 생성되는, 제조 방법.
  13. 제 12 항에있어서,
    - 흡수층 (6)을 증착하기 전에, 바람직하게는 레이저 빔의 조사에 의해 적어도 후면 전극층 (6)을 부분적으로 제거함으로써 광투명 구역 (18)을 생성하는 단계;
    - 흡수층 (6) 및 전면 전극층 (8)을 증착한 후 및 제 3 패터닝 라인들 (P3)을 생성한 후, 적어도 흡수층 (6) 및 전면 전극층 (8)을 부분적으로 제거하는 것에 의해, 바람직하게는 기계적 물질 제거하는 것에 의해 전극 구역들 (20) 및 선택적으로 에지 구역들 (21)을 생성하는 단계를 포함하는, 제조 방법.
  14. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 광투명 구역들 (18) 및 전극 구역들 (20), 및 선택적으로 에지 구역들 (21)은 패터닝 구역들 (14)을 만든 후에 생성되는, 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 에지 구역들 (21)에 의해서 둘러싸인 광투명 구역들 (18)이 생성되며, 상기 광투명 구역들은
    - 각각의 경우에 생성될 상기 광투명 구역 (18) 및 주변 에지 구역들 (21)에 대응하는 처리 구역들 (processing zones)에서 바람직하게는 기계적 물질 제거에 의해 적어도 흡수층 (6)을 부분적으로 제거함으로써 - 상기 광투명 구역 (18)은 내부 영역에 생성되며, 상기 에지 구역 (21)은 상기 처리 구역의 에지 영역에 생성됨 -,
    - 상기 광투명 구역들 (18)을 생성하기 위한 상기 처리 구역들의 상기 내부 영역에서, 바람직하게는 펄스 레이저 빔에 의한 조사에 의해 적어도 상기 후면 전극층 (5)을 제거함으로써 - 상기 처리 구역들의 상기 에지 영역들이 상기 에지 구역들 (21)을 형성함 - 생성되는, 제조 방법.
KR1020207011880A 2017-09-29 2018-09-26 반투명 박막 태양광 모듈 KR102378492B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17194074 2017-09-29
EP17194074.5 2017-09-29
PCT/CN2018/107709 WO2019062773A1 (en) 2017-09-29 2018-09-26 SEMI-TRANSPARENT THIN FILM SOLAR MODULE

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200088808A true KR20200088808A (ko) 2020-07-23
KR102378492B1 KR102378492B1 (ko) 2022-03-25

Family

ID=59997257

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207011880A KR102378492B1 (ko) 2017-09-29 2018-09-26 반투명 박막 태양광 모듈

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11515440B2 (ko)
EP (1) EP3698410A4 (ko)
JP (1) JP7047078B2 (ko)
KR (1) KR102378492B1 (ko)
CN (1) CN111448671A (ko)
WO (1) WO2019062773A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019062788A1 (en) 2017-09-29 2019-04-04 (Cnbm) Bengbu Design & Research Institute For Glass Industry Co., Ltd SEMI-TRANSPARENT THIN FILM SOLAR MODULE
WO2019062739A1 (en) 2017-09-29 2019-04-04 (Cnbm) Bengbu Design & Research Institute For Glass Industry Co., Ltd SEMI-TRANSPARENT THIN FILM SOLAR MODULE

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012074619A (ja) * 2010-09-29 2012-04-12 Showa Shell Sekiyu Kk 化合物系薄膜太陽電池モジュール及びその製造方法
KR20150093291A (ko) * 2014-02-06 2015-08-18 주성엔지니어링(주) 시인성이 향상된 태양 전지 및 그의 제조 방법
US20160126407A1 (en) * 2013-05-23 2016-05-05 Sunpartner Technologies Semi-transparent thin-film photovoltaic mono cell

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04348570A (ja) * 1991-05-25 1992-12-03 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 集積型光起電力素子モジュール及びその製法
JP2002299663A (ja) * 2001-03-30 2002-10-11 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd シースルー型薄膜太陽電池モジュール
CN100454584C (zh) * 2003-01-10 2009-01-21 株式会社钟化 透光性薄膜太阳能电池模块及其制造方法
JP4340246B2 (ja) * 2005-03-07 2009-10-07 シャープ株式会社 薄膜太陽電池およびその製造方法
KR20060100108A (ko) * 2005-03-16 2006-09-20 한국과학기술원 집적형 박막 태양전지용 투명전극의 가공 방법과 그 구조,그 투명전극이 형성된 투명기판
TWI330891B (en) * 2006-12-29 2010-09-21 Ind Tech Res Inst Thin film solar cell module of see-through type
KR101460580B1 (ko) 2008-02-20 2014-11-12 주성엔지니어링(주) 박막형 태양전지 및 그 제조방법
KR20100009249A (ko) 2008-07-18 2010-01-27 삼성전자주식회사 태양 전지 및 그 제조 방법
TWI382557B (zh) 2008-11-14 2013-01-11 Nexpower Technology Corp 薄膜太陽能電池之穿透孔製作方法
US8298852B2 (en) * 2008-12-29 2012-10-30 Jusung Engineering Co., Ltd. Thin film type solar cell and method for manufacturing the same
US7795067B1 (en) * 2009-03-30 2010-09-14 Solopower, Inc. Semitransparent flexible thin film solar cells and modules
AU2010201980A1 (en) * 2009-05-21 2010-12-09 Suntech Power Co., Ltd. Thin film solar module
CN102576764A (zh) 2009-10-15 2012-07-11 Lg伊诺特有限公司 太阳能电池设备及其制造方法
JP5077407B2 (ja) 2010-09-03 2012-11-21 大日本印刷株式会社 太陽電池および太陽電池モジュール
WO2012055808A2 (de) 2010-10-25 2012-05-03 Saint-Gobain Glass France Solarmodul mit anschlusselement
WO2013020864A2 (de) * 2011-08-10 2013-02-14 Saint-Gobain Glass France Solarmodul mit verringertem leistungsverlust und verfahren zu dessen herstellung
JP5100875B1 (ja) 2011-08-31 2012-12-19 株式会社東芝 視域調整装置、映像処理装置および視域調整方法
EP2758993B1 (de) * 2011-09-19 2015-12-16 Saint-Gobain Glass France Dünnschichtsolarmodul mit serienverschaltung und verfahren zur serienverschaltung von dünnschichtsolarzellen
KR20130107115A (ko) * 2012-03-21 2013-10-01 삼성에스디아이 주식회사 태양전지 및 이의 제조방법
FR3010232A1 (fr) 2013-09-05 2015-03-06 Commissariat Energie Atomique Module photovoltaique semi-transparent et procede d'obtention correspondant.
KR20150057808A (ko) 2013-11-20 2015-05-28 삼성에스디아이 주식회사 태양 전지
CN105140310B (zh) * 2015-06-30 2017-07-18 山东淄博汉能薄膜太阳能有限公司 一种透光型铜铟镓硒电池组件制备工艺
KR20170030311A (ko) 2015-09-09 2017-03-17 주식회사 무한 박막형 태양전지 및 그 제조 방법
WO2019062739A1 (en) 2017-09-29 2019-04-04 (Cnbm) Bengbu Design & Research Institute For Glass Industry Co., Ltd SEMI-TRANSPARENT THIN FILM SOLAR MODULE
WO2019062788A1 (en) 2017-09-29 2019-04-04 (Cnbm) Bengbu Design & Research Institute For Glass Industry Co., Ltd SEMI-TRANSPARENT THIN FILM SOLAR MODULE

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012074619A (ja) * 2010-09-29 2012-04-12 Showa Shell Sekiyu Kk 化合物系薄膜太陽電池モジュール及びその製造方法
US20160126407A1 (en) * 2013-05-23 2016-05-05 Sunpartner Technologies Semi-transparent thin-film photovoltaic mono cell
KR20150093291A (ko) * 2014-02-06 2015-08-18 주성엔지니어링(주) 시인성이 향상된 태양 전지 및 그의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
US11515440B2 (en) 2022-11-29
US20200266313A1 (en) 2020-08-20
EP3698410A4 (en) 2021-10-06
EP3698410A1 (en) 2020-08-26
KR102378492B1 (ko) 2022-03-25
WO2019062773A1 (en) 2019-04-04
JP7047078B2 (ja) 2022-04-04
CN111448671A (zh) 2020-07-24
JP2020535656A (ja) 2020-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100454584C (zh) 透光性薄膜太阳能电池模块及其制造方法
KR101688401B1 (ko) 박막 태양전지의 제조 방법 및 모듈 구조
KR20200092943A (ko) 반투명 박막 태양광 모듈
KR20190000339A (ko) 박막 태양전지 모듈 구조 및 이의 제조 방법
KR20180043113A (ko) 박막 태양전지 모듈 구조 및 이의 제조 방법
EP2278619A2 (en) Solar cell module and method for manufacturing the same
KR102378492B1 (ko) 반투명 박막 태양광 모듈
KR102413995B1 (ko) 반투명 박막 태양광 모듈
EP2811537A2 (en) Photoelectric module and method of manufacturing the same
US6576866B1 (en) Method for structuring transparent electrode layers
US20240088315A1 (en) Semitransparent thin-film solar module
KR101760801B1 (ko) 집광 태양광발전 시스템 제조방법
KR102419215B1 (ko) 박막 태양광 모듈을 제조하는 방법
KR101777453B1 (ko) P2 패터닝과 p3 패터닝을 동시에 수행하는 박막 태양전지의 제조방법 및 이에 사용되는 장치
JPH11177108A (ja) 薄膜太陽電池およびその製造方法
KR101349525B1 (ko) 태양광 발전장치
KR20150142414A (ko) 도전성 금속층을 적용한 p2 패터닝부를 포함하는 박막 태양전지 및 이의 제조방법
KR20110086335A (ko) 박막형 태양전지 및 그 제조방법
KR20150082978A (ko) 태양전지 및 이의 제조 방법
KR20100118431A (ko) 태양 전지 모듈 및 그 제조 방법

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