KR20210036027A - 앤드 리본을 포함하는 슁글드 태양전지 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 슁글드 태양전지 모듈은, 상면에 핑거들로부터 전류를 수집하기 위해 세로 방향으로 연장되는 복수의 상면 부스바, 및 상기 상면 부스바를 가로 방향으로 연결하는 상면 앤드 리본를 포함하고, 상면 후단에 접착제가 적층되고, 상기 접착제를 통하여 제2셀과 연결되는 제1셀, 및 배면에 핑거들로부터 전류를 수집하기 위해 세로 방향으로 연장되는 복수의 배면 부스바, 및 상기 배면 부스바를 가로 방향으로 연결하는 배면 앤드 리본를 포함하고, 배면 전단에 접착제가 적층되고, 상기 접착제를 통하여 제N-1셀과 연결되는 제N셀을 포함한다. 이와 같은 본 발명의 구성에 의하면, 광 흡수율이 증대되어 광전변환 효율이 극대화된다.
Description
본 발명은, 앤드 리본을 포함하는 슁글드 태양전지 모듈에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 인접한 태양전지 셀을 연결하기 위해 사용되는 인터커넥션 리본을 생략하고, 대신 태양전지 셀을 중첩되게 배치하는 슁글드 태양전지 모듈을 제공하며, 접착제를 통해서 연결되지 않는 모듈의 양단에는 엔드 리본을 이용하여 부스바를 연결함으로써, 광전변화 효율을 극대화하는 슁글드 태양전지 모듈에 관한 것이다.
일반적으로, 태양전지는 광전변환 효과를 이용하여 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 것으로, 한 개의 태양전지는 대략 수 와트(W) 내외의 작은 전력을 생산한다. 따라서 원하는 출력을 얻기 위해서는 여러 개의 태양전지를 일정 패턴으로 배치 및 정렬시키고, 직렬 또는 병렬로 연결한 후 방수 처리한 형태의 태양전지 모듈을 사용한다.
태양전지 모듈은 일반적으로 상면에 유리가 위치하고, EVA 시트가 배치되며, 스트링 라인이 설치된다. 또한, 셀 배면에는 셀을 보호하기 위한 EVA와 백시트(Backsheet)가 놓이고 라미네이션 공정이 진행된다. 라미네이션이 끝난 모듈은 외부로 전기를 추출하기 위한 배선이 포함된 정션 박스를 부착하고 모듈의 설치를 용이하게 하거나 보호를 위한 프레임을 부착하는 공정이 진행된다.
상기와 같은 종래의 태양전지 모듈에 있어서, 태양전지에 의해 발전된 전력을 외부로 출력하기 위해서는 태양전지에 형성된 버스바 및 인터커넥션 리본과, 리드선을 통해 태양전지 모듈의 외부로 취출하는 방법이 이용된다.
그러나, 종래의 태양전지 모듈은 복수의 태양전지를 서로 직렬 연결하기 위해 일측의 태양전지의 양극에 인터커넥션 리본의 일단을 부착하고, 인접하는 타측 태양전지의 음극에 인터커넥션 리본의 타단을 부착하는 구조이므로 인터커넥션 리본의 설치를 위한 영역 즉, 태양전지와 태양전지 사이에 이격 거리가 존재하게 되므로 발전에 기여하지 않는 무효 면적 부분이 발생하며, 이러한 무효 면적 부분으로 인해 태양전지의 점유율이 낮아지는 문제점이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 종래에는 태양전지 셀을 서로 중첩되게 배치한 구조가 제안된 바 있다.
따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 태양전지 셀을 중첩되게 배치하는 슁글드 태양전지 모듈에서, 중첩되지 않는 모듈 양단에는 에지를 이용하여 부스바를 연결하는 앤드 리본의 슁글드 태양전지 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 태양전지 모듈의 양단에는 태양광을 흡수하고 반사를 방지하는 반사방지 잉크가 적절하게 프린트되는 엔드 리본의 슁글드 태양전지 모듈을 제공하는 것이다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명의 슁글드 태양전지 모듈은, 접합부를 통해서 복수의 태양전지 셀이 슁글드하게 배열되는 슁글드 태양전지 모듈에 있어서, N개의 태양전지 셀이 직렬로 연결되고, 제1셀의 상면 후단에 제2셀의 배면 전단이 일부 오버랩되어 적층되고, 연속해서, N-1셀의 상면 후단에 제N셀의 배면 전단이 일부 오버랩되어 적층됨으로써, 상기 제2셀 내지 상기 제N-1셀은 상기 접합부를 통하여 연결되고, 상기 제1셀의 전단 및 상기 제N셀의 후단은 상기 접합부를 통해 연결되지 않으며, 다만 상기 제1셀의 전단 에지 및 상기 N셀의 후단 에지를 통해 연결된다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 슁글드 태양전지 모듈은, 상면에 핑거들로부터 전류를 수집하기 위해 세로 방향으로 연장되는 복수의 상면 부스바, 및 상기 상면 부스바를 가로 방향으로 연결하는 상면 앤드 리본을 포함하고, 상면 후단에 접착제가 적층되고, 상기 접착제를 통하여 제2셀과 연결되는 제1셀, 및 배면에 핑거들로부터 전류를 수집하기 위해 세로 방향으로 연장되는 복수의 배면 부스바, 및 상기 배면 부스바를 가로 방향으로 연결하는 배면 앤드 리본을 포함하고, 배면 전단에 접착제가 적층되고, 상기 접착제를 통하여 제N-1셀과 연결되는 제N셀을 포함한다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 구성에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
첫째, 인터커넥터 리본을 사용하지 않기 때문에, 태양전지의 수광면이 인터커넥터 리본의 영역만큼 확대되어 광전변환 효율이 향상되며, 셀과 셀 사이에 무효 영역이 생략되기 때문에 역시 광전변환 효율이 개선되며, 앤드 리본을 이용하여 부수바를 에지 영역에서만 연결하기 때문에 역시 광전변환 효율을 개선할 수 있다.
둘째, 앤드 리본 상에 반사방지 잉크를 에지 상황에 따라 적절하게 패턴닝함으로써, 태양광 흡수를 극대화하고, 특히, 잉크의 두께를 조절하여, 라미네이션 공정 시 열과 압력에도 불구하고, 변색 되지 않아 광전변환 효율을 극대화할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 앤드 리본을 포함하는 슁글드 태양전지 모듈의 구성을 각각 나타내는 사시도 및 단면도.
도 3은 본 발명에 의한 상면 엔드 리본의 구성을 나타내는 사시도.
도 4는 도 3의 엔드 리본이 벤딩된 구성을 나타내는 사시도.
도 5 및 도 6은 본 발명에 의한 배면 엔드 리본의 구성을 각각 나타내는 상면 사시도, 및 저면 사시도.
도 7은 본 발명에 의한 상면 엔드 리본의 구성을 나타내는 단면도.
도 8은 본 발명에 의한 배면 엔드 리본의 구성을 나타내는 단면도.
도 9는 본 발명에 의한 엔드 리본의 제조 방법을 나타내는 구성도.
도 10은 본 발명에 의한 엔드 리본의 프레스 금형을 나타내는 분해 사시도.
도 11은 본 발명에 의한 판넬 플레이트에 단순 배치 및 엇갈리게 배치되는 상면/배면 엔드 리본들의 평면도.
도 3은 본 발명에 의한 상면 엔드 리본의 구성을 나타내는 사시도.
도 4는 도 3의 엔드 리본이 벤딩된 구성을 나타내는 사시도.
도 5 및 도 6은 본 발명에 의한 배면 엔드 리본의 구성을 각각 나타내는 상면 사시도, 및 저면 사시도.
도 7은 본 발명에 의한 상면 엔드 리본의 구성을 나타내는 단면도.
도 8은 본 발명에 의한 배면 엔드 리본의 구성을 나타내는 단면도.
도 9는 본 발명에 의한 엔드 리본의 제조 방법을 나타내는 구성도.
도 10은 본 발명에 의한 엔드 리본의 프레스 금형을 나타내는 분해 사시도.
도 11은 본 발명에 의한 판넬 플레이트에 단순 배치 및 엇갈리게 배치되는 상면/배면 엔드 리본들의 평면도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해 질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려 주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 개략도인 평면도 및 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 앤드 리본을 포함하는 슁글드 태양전지 모듈의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 슁글드 태양전지 모듈(100)은, 슁글드하게 배열되는 복수의 태양전지 셀(110), 및 각 셀(110)을 접속하는 접합부(120)를 포함한다. 즉, 복수의 태양전지 셀(110)이 일렬로 배치되되, 일단이 포게진 상태로 스트링을 형성한다. 여기서, 태양전지 셀(110)의 수광면과 그 배면을 연결하는 통상의 인터커넥션 리본의 탭핑(tabbing) 공정은 생략된다.
태양전지 셀(110)은, 광기전력 효과(photovoltaic effect)를 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 장치로서, 그 구성 물질에 따라서 실리콘 태양전지, 박막형 태양전지, 염료감응형 태양전지 및 유기고분자형 태양전지 등을 포함하나 이에 제한되지는 않는다.
접합부(120)는, 에폭시, PI, PET, 실리콘 등에 도전성 접착제가 혼합되어, 각 태양전지 셀을 기계적으로 지지하고 전기적으로 연결할 수 있다.
그 밖에도 도면에 도시되어 있지 않지만, 태양전지 셀(110)의 상면을 보호하는 투명기판과, 태양전지 셀(110)을 감싸도록 배치되는 상/하부 보호층, 하부 보호층 하부에 배치되는 백시트, 및 프레임을 포함한다.
상기 투명기판은 태양광은 투과하면서도 태양전지 셀(110)의 보호를 위하여 강화유리를 사용할 수 있다. 상기 상/하부 보호층은 라미네이션 공정 등을 통하여 접착되며, EVA 혹은 에스테르계 수지나 올레핀계 수지를 사용할 수 있다. 상기 백시트는 전면 수광형 태양전지의 경우 반사율이 우수한 재질을 사용할 수 있다. 프레임은 기본적으로 모듈의 골격을 유지하도록 내구성을 가지고, 내후성을 위하여 그 표면은 각종 도료로 코팅 혹은 도금 처리될 수 있다.
각 태양전지 셀(110)은, 인접 셀의 상면 단부 영역과 인접 셀의 배면 단부 영역이 중첩되도록 배치된다. 따라서 인접한 셀과 셀 사이에는 발전에 기여하지 않는 무효 영역이 존재하지 않게 된다.
가령, N개의 태양전지 셀(110)이 직렬로 연결되고, 제1셀의 상면 후단에 제2셀의 배면 전단이 일부 오버랩되어 적층되고, 연속해서, N-1셀의 상면 후단에 제N셀의 배면 전단이 일부 오버랩되어 적층된다. 여기서, 상기 제2셀 내지 상기 제N-1셀은 상기 접합부를 통하여 연결되지만, 상기 제1셀의 전단 및 상기 제N셀의 후단은 상기 접합부를 통해 연결되지 않는다. 다만 상기 제1셀의 전단 에지 및 상기 N셀의 후단 에지를 통해 연결된다.
각 셀(110)은, 셀 상면(front surface)에 가로 방향에서 일정한 간격으로 배열되는 핑거들(112f), 셀 상면에 세로 방향에서 상기 핑거들로부터 전류를 수집하기 위한 복수의 상면 부스바(114f), 및 셀 배면(rear surface)에 상면 부스바(114f)와 평행하게 연장되는 복수의 배면 부스바(114r)를 포함한다. 셀 배면에는 상면과 마찬가지로 핑거들(도면부호 없음)이 배열될 수 있다.
복수의 배면 부스바(114r)는 복수의 상면 부스바(114f)와 나란하지만, 복수의 배면 부스바(114r)의 간격은 복수의 상면 부스바(114f)의 간격과 동일하거나 혹은 더 넓을 수 있다.
한편, 도면에는 도시되어 있지 않지만, 셀 상면 및 셀 배면에는 각각 상면 및 배면 부스바(114f, 114r)에 각각 대응되는 상면 인터커넥션 리본 및 배면 인터커넥션 리본이 생략되며, 따라서 상면 및 배면 인터커넥션 리본을 각각 상면 부스바(114f)와 배면 부스바(114r)에 팁팽(tapping)할 필요가 없기 때문에, 공정수가 생략되고, 특히 리본에 의하여 태양광이 차단되지 않아 수광율이 상승된다.
상면 및 배면/부스바(114f, 114r) 상에는 도전성 필름(Conductivne Film:CF)이 더 포함될 수 있다. 가령, 도전성 필름(CF)은 도전성이 우수한 금, 은, 니켈 등으로 형성된 도전성 입자가 에폭시 수지, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지 등에 분산된 필름 형태로 제공될 수 있다. 도전성 필름에 열을 가하면서 압착하면 도전성 입자가 필름의 외부로 노출되고, 노출된 도전성 입자에 의해 태양전지와 앤드 리본 기타 전극 사이의 전기적 연결이 효과적이다. 이와 같이, 태양전지와 앤드 리본이 도전성 필름을 매개로 연결되면, 공정 온도를 180℃까지 낮출 수 있어 공정 수율이 개선될 수 있다.
제2셀 및 제N-1셀(110)은 접합부(120)를 통하여 연결되어 있기 때문에, 이와 별도의 연결이 필요하지 않지만, 스트링 양단의 제1셀 및 제N셀(110)은 단부의 상면/배면 부스바(114f, 114r)를 연결하기 위한 상면 앤드 리본/배면 앤드 리본(130f, 130r)이 설치된다.
가령, 제1셀의 상면 후단에 제2셀의 배면 전단이 일부 오버랩되어 적층되고, 연속해서, N-1셀의 상면 후단에 제N셀의 배면 전단이 일부 오버랩되어 적층되는 경우라면, 제N셀의 후단은 기준면에 닿아 있지만, 제1셀의 전단은 기준면으로부터 부양되어 있다. 따라서 상면/배면 부스바(114f, 114r)를 연결하는 상면/배면 앤드 리본(130f, 130r)의 구조가 상이할 수 있다.
따라서, 본 발명의 태양전지 셀(100)은, 복수의 상면 부스바(114f)를 연결하는 상면 앤드 리본(130f), 및 복수의 배면 부스바(114r)를 연결하는 배면 앤드 리본(130r)을 더 포함한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 평면을 기준으로 바라볼 때, 상면 앤드 리본(130f)은, 복수의 상면 부스바(114f)와 각각 콘택되는 상면 분기 영역(130fb), 및 각 분기 영역(130fb)을 연결하기 위하여 스트링의 가로 방향으로 연장되는 상면 바디 영역(130fa)을 포함한다.
마찬가지로, 도 5 및 도 6을 참조하면, 배면 앤드 리본(130r)은, 복수의 배면 부스바(114r)와 각각 콘택되는 배면 분기 영역(130ra), 및 각 분기 영역(130ra)을 연결하기 위하여 스트링의 가로 방향으로 연장되는 배면 바디 영역(130rb)을 포함한다.
단면을 기준으로 바라볼 때, 도 7 및 도 8을 참조하면, 상면/배면 앤드 리본(130f, 130r)은, 도전성 플레이트(Cunductive Plating:CP) 그 표면에 선택적으로 인쇄되는 반사 방지 광흡수 SR 잉크(Soldering Resister Ink:SR)를 포함한다.
상면 앤드 리본(130f)은 각 상면 분기 영역(130fb) 중 일부 영역만이 상면 부스바(114f)와 셀 평면 상에서 연결되고, 나머지 영역은 셀 바디 측면을 감싸도록 벤딩되며, 더 나아가 상면 바디 영역(130fa)이 셀의 배면과 대응될 수 있도록 2차 벤딩된다.
배면 앤드 리본(130r)은 도면에는 도시되어 있지 않지만, 정션 박스(junction box) 등의 외부 전극과 기준면 상에서 연결되어야 하기 때문에, 별도의 벤딩이 필요없다. 즉, 본 발명의 실시예에서는 배면 앤드 리본(130r)을 통하여 태양전지 셀에서 발행하는 전류가 외부로 공급될 수 있다.
이를 위하여, 배면 앤드 리본(130r)에서 반사방지 잉크(SR)는 배면 바디 영역(130ra)에만 도포되어 있다. 배면 앤드 리본(130r)에서 배면 분기 영역(130rb)은 외부 전극과 콘택을 형성하고, 태양광에 직접 노출되는 부분이 아기 때문에, 별도의 반사방지 잉크(SR)가 코팅될 필요가 없다.
상면 앤드 리본(130f)에서 반사방지 잉크(SR)는 상면 바디 영역(130fa) 전체와 상면 분기 영역(130fb) 일부에만 도포되어 있다. 상면 분기 영역(130fb) 중 일부는 상면 부스바(114f)와 콘택을 형성해야 하기 때문에 반사방지 잉크(SR)가 도포되지 않지만, 나머지 영역은 태양광에 노출되는 부분이기 때문에 반드시 반사방지 잉크(SR)가 도포되어야 한다. 가령, 해당 영역에 도전성 플레이트(CP)가 태양광에 노출되면, 반사에 의한 손실이 예상되기 때문이다.
도전성 플레이트(CP)는, 구리 포일(cupper foil)의 상부 및/혹은 하부에 주석(Sn)을 도포하여 띠 형태의 리본으로 제공되고, 그 표면에는 반사방지 잉크(SR)가 도포된다.
더 자세하게는 상면 및 배면 앤드 리본(130f, 130r)은, 구리 포일층(Cu), 구리 포일층의 양면에 형성되는 주석 도금층(Sn), 및 주석 도금층의 상면에 형성되는 반사방지 잉크층을 포함한다. 반사방지 잉크층의 두께는 15㎛ 이상인 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 상면 앤드 리본(130f)의 경우 셀의 에지 영역에서 2차 벤딩되기 때문에, 벤딩 영역에서 반사방지 잉크(SR)에 크랙(crack)이 발생하거나 잉크(SR)가 임의로 분리되는 경우가 발생한다. 만약, 잉크(SR)가 제거되면, 메탈로 구성되는 도전성 플레이트(CP)의 반사로 인하여 태양전지의 효율이 크게 저하된다.
또한, 전술한 라미네이션 공정 후 잉크(SR)에서 변색이 발생한다. 반사방지 잉크(SR)는 본래 검정색(black)이나, 라미네이션 공정으로 인하여 변색되기 쉽다. 가령, 태양전지 모듈(100)의 제작 과정에서 태양전지의 수명을 연장하기 위하여 진공 상태에서 소정의 열과 압력을 가하는 라미네이션 공정이 필수적인데, 상기 열과 압력은 변색의 원인이 된다. 변색으로 인하여 검정색은 회색으로 변경될 수 있다. 역시 회색의 잉크(SR)는 광흡수율이 저감되기 때문에, 광전변환 효율을 저하시키는 원인이 된다. 특히 리지드(rigid) 마킹 잉크의 경우에는 위 현상이 뚜렷하다.
본 발명의 실시예에서는, 벤딩 공정 시 크랙 방지와 라미네이션 공정 시 변색 방지를 위하여 러버(rubber) 성분이 함유된 플렉서블(flexible) 마킹 잉크를 사용한다.
또한, 반사방지 잉크(SR)의 두께에 따라 라미네이션 공정 후 광흡수 정도가 상이하다. 가령, 아래 [실시예 1]에서 반사방지 잉크층의 두께가 5㎛인 경우, 잉크(SR)가 회색으로 변색되는 것을 알 수 있으나, [실시예 2]에서 반사방지 잉크층의 두께를 15㎛로 한 경우 잉크(SR)가 검정색을 유지하고 있다.
이하, 본 발명에 의한 상면/배면 앤드 리본을 블라킹 하는 제조 방법을 도면을 참조하여 설명한다.
도 9를 참조하면, 릴-투-릴로 권취되는 구리 포일(copper foil)(210)을 준비한다.
스트립 형태의 구리 포일(210)의 표면에 주석(Sn)을 도금한다. 구리(Cu) 포일의 표면에 주석(Sn) 도금 공정을 통하여 완성된 원단 플레이트(220)는 롤에 권취되어 공급될 수 있다.
릴-투-릴의 원단 플레이트(220)는 컷딩 공정을 통하여 판넬 플레이트(222)의 형태로 절단된다. 판넬 플레이트(222)의 길이는 후술하는 프레스 금형(300)이 사이즈에 대응될 수 있다.
판넬 플레이트(222)의 양단에는 프레스 금형(300)에 개별 판넬 플레이트(222)을 정렬 및 고정할 수 있는 복수의 얼라인 홀(224)이 구비된다.
판넬 플레이트(222)의 중앙에는 태양광을 흡수하고 반사를 방지하는 반사방지 잉크(SR)가 프린트를 통해 패턴(230)으로 된다. 패턴(230)은 전술한 상면/배면 앤드 리본(130f, 130r)에 대응되며, 이에 따라 다양하게 제공된다. 또한, 패턴(230f, 230r)은 실제 상면/배면 앤드 리본(130f, 130r)의 사이즈 보다 크게 형성될 수 있다.
상면 앤드 리본용 잉크 패턴(230f)은 바디 패턴(230fa)과 이로부터 분기되는 분기 패턴(230fb)으로 구성되지만, 배면 앤드 리본용 잉크 패턴(230r)은 바디 패턴(230fa)으로만 구성될 수 있다.
블라킹 공정을 통하여 판넬 플레이트(222)를 절단하고, 상면/배면 앤드 리본(130f, 130r)을 분리한다. 가령, 프레스 금형(300)을 이용하여 판넬 플레이트(222)를 블랭킹 하여 상면 앤드 리본(130f, 130r)으로 절단한다.
전술한 바와 같이, 상면 앤드 리본(130f, 130r)은 상면 바디 영역(130fb)과, 이로부터 수직으로 연결되고, 나란하게 연장되는 두 개 이상의 상면 분기 영역(130fb)으로 구성된다. 상면 분기 영역(130fb)은, 상면 부스바(114r)와 콘택되는 부분이고, 상면 바디 영역(130fa)은 이웃한 상면 부스바(114r)를 가로 방향에서 연결하는 부분이다. 이때, 반사방지 잉크(SR)는 상면 바디 영역(130fa) 전체와 상면 분기 영역(130fb) 일부에만 프린트 된다.
마찬가지로, 배면 앤드 리본(130r)은, 배면 바디 영역(130rb)과, 이로부터 나란하게 연장되는 두 개 이상의 배면 분기 영역(130rb)으로 구성된다. 이때, 반사방지 잉크(SR)는 배면 바디 영역(130rb)에만 프린트 된다.
이하, 본 발명에 의한 상면/배면 앤드 리본을 블라킹 하는 프레스 금형을 도면을 참조하여 설명한다.
도 10을 참조하면, 프레스 금형(300)은 상부 금형(300a)과 하부 금형(300b)을 포함한다.
상부 금형(300a)에는 상면/배면 앤드 리본(130f, 130r)의 형상에 대응하는 블랭크 펀치(330)가 마련되고, 하부 금형(300b)에는 상기 펀치에 대응되는 블랭크 홈(340)이 마련된다.
반대로, 하부 금형(300b)에 상기 블랭크 펀치가 마련되고, 상부 금형(300b)에 상기 블랭크 홈이 마련되는 경우에는 금형 타발 방향이 위로 향하기 때문에, 상면/배면 앤드 리본(130f, 130r)의 단면 처리에 불량이 발생한다.
판넬 플레이트(222) 자체가 구리 포일을 베이스로 하고 있기 때문에, 통상의 스틸이나 금속과 비교하여 내구성이 현저히 저하된다. 따라서 휨 발생의 염려가 크다. 만약, 이를 통해 제작되는 앤드 리본(130f, 130r)이 평평(flat) 하지 못하고 휘게 되면, 치수 변형에 의한 불량과 솔더링 공정 시 접속 불량이 발생하는 문제점이 있다.
한편, 프레스 금형(300)의 SUS 재질에 따라 단면 처리가 달라진다. 금형 SUS 재질로 SKD를 사용하는 경우, 10만 타발만 프레스하는 경우에도 도전성 플레이트에서 주석(Sn) 도금층이 제거되고 구리(Cu) 포일층이 외부로 노출되며, 반사방지 잉크(SR)에 크랙이 발생하는 것을 확인할 수 있다. 구리(Cu) 포일층이 노출되면, 솔더링 공정 시 접속 불량으로 작업성이 저하되며, 반사방지 잉크(SR)에 크랙이 발생하는 경우 태양광 반사로 인하여 광전변환 효율이 현저히 떨어진다.
금형 SUS 재질로 HISS를 사용하는 경우, 15만 타발의 프레스 시, 도전성 플레이트에서 부분적으로 주석(Sn) 도금층이 제거되고 구리(Cu) 포일층이 외부로 노출되며, 반사방지 잉크(SR)에 크랙이 발생하는 것을 확인할 수 있다.
반면, 금형 SUS 재질로 10v를 사용하는 경우, 20만 타발의 경우에도 도전성 플레이트에서 구리(Cu) 포일층이 외부로 노출되지 않으며, 반사방지 잉크(SR)에 크랙이 발생하지 않는다.
전술한 바와 같이, 판넬 플레이트(222)의 내구성이 낮아 프레스 공정 시 가해지는 하중에 대하여 매우 민감하다. 가령, 상면/배면 앤드 리본용 잉크 패턴(230f, 230r)을 형상 및 방향 모두 동일하게 배열하는 경우, 블랭크 프레스 공정 시 상기 패턴에 가해지는 스트레스가 증가하고, 언밸런스 하기 때문에, 휨 현상이 증가한다. 특히, 주석(Sn) 도금층이 제거되고 구리(Cu) 포일층이 노출되어 작업성이 저하된다. 특히 단위 면적 당 밀도가 낮아, 수율이 저하된다.
따라서, 도 11을 참조하면, 이웃하는 한 쌍의 블랭크 펀치(330)를 마주보게 형성함으로써, 제1블랭크 펀치(330-1)의 제1분기 펀치(333-1b)가 제2블랭크 펀치(330-2)의 제2분리 펀치(330-2b) 사이에 엇갈리게 배열되도록 한다. 가령, 제1블랭크 펀치(330-1)의 제1바디 펀치(330-1a)와 제2블랭크 펀치(330-2)의 제2분기 펀치(330-2b) 사이에 간극은 적어도 2mm 이상이 되도록 한다.
블랭크 펀치(330)와 대응되는 블랭크 홈(340)의 경우에도 마찬가지다.
이로써, 하나의 판넬 플레이트(222)에서 생산될 수 있는 상면/배면 엔드 리본(130f, 130r)의 개수가 최대 2배까지 증가할 수 있을 뿐만 아니라, 전술한 바와 같이, 상면/배면 엔드 리본(130f, 130r)에 가해지는 스트레스가 분산되어 수율이 크게 개선될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 인접한 태양전지 셀을 연결하기 위해 인터커넥션 리본을 사용하지 않고, 접착제를 이용하여 태양전지 셀을 중첩되게 배치하는 슁글드 태양전지 모듈에서, 상기 접착제를 통해서 연결되지 않는 모듈의 양단에는 엔드 리본을 이용하여 부스바를 연결하는 구성을 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다. 이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.
100: 슁글드 태양전지 모듈
110: 태양전지 셀
120: 접합부 114f, 114r: 상면/배면 부스바
130f, 130r: 상면/배면 앤드 리본
120: 접합부 114f, 114r: 상면/배면 부스바
130f, 130r: 상면/배면 앤드 리본
Claims (10)
- 접합부를 통해서 복수의 태양전지 셀이 슁글드하게 배열되는 슁글드 태양전지 모듈에 있어서,
N개의 태양전지 셀이 직렬로 연결되고, 제1셀의 상면 후단에 제2셀의 배면 전단이 일부 오버랩되어 적층되고, 연속해서, N-1셀의 상면 후단에 제N셀의 배면 전단이 일부 오버랩되어 적층됨으로써, 상기 제2셀 내지 상기 제N-1셀은 상기 접합부를 통하여 연결되고, 상기 제1셀의 전단 및 상기 제N셀의 후단은 상기 접합부를 통해 연결되지 않으며, 다만 상기 제1셀의 전단 에지 및 상기 N셀의 후단 에지를 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 슁글드 태양전지 모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 태양전지 셀은,
셀 상면에 가로 방향에서 일정한 간격으로 배열되는 복수의 핑거들;
상기 셀 상면에 상기 핑거들로부터 전류를 수집하기 위하여 세로 방향에서 연장되는 복수의 상면 부스바; 및
셀 배면에 상기 상면 부스바와 평행하게 연장되는 복수의 배면 부스바를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 슁글드 태양전지 모듈. - 제 2 항에 있어서,
상기 제1셀의 전단 에지에서 상기 복수의 상면 부스바를 연결하는 상면 앤드 리본을 포함하고,
상기 제N셀의 후단 에지에서 상기 복수의 배면 부스바를 연결하는 배면 앤드 리본을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 슁글드 태양전지 모듈. - 제 3 항에 있어서,
상기 상면 앤드 리본은, 복수의 상면 부스바와 각각 콘택되고, 나란하게 배열되는 적어도 두 개 이상의 상면 분기 영역; 및 상기 각 분기 영역을 연결하기 위하여 스트링의 가로 방향으로 연장되는 상면 바디 영역을 포함하고,
상기 배면 앤드 리본은, 복수의 배면 부스바와 각각 콘택되고, 나란하게 배열되는 적어도 두 개 이상의 배면 분기 영역; 및 상기 각 분기 영역을 연결하기 위하여 스트링의 가로 방향으로 연장되는 배면 바디 영역을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 슁글드 태양전지 모듈. - 제 4 항에 있어서,
상기 제N셀의 후단 에지는 기준면과 닿고, 상기 상면 앤드 리본은, 상기 각 상면 분기 영역 중 일부 영역만이 상기 상면 부스바와 셀 평면 상에서 연결되고, 나머지 영역은 셀 바디 측면을 감싸도록 벤딩되며, 더 나아가 상기 상면 바디 영역이 셀의 배면과 대응될 수 있도록 2차 벤딩되고,
상기 제1셀의 전단 에지는 기준면에서 부양되며, 상기 배면 앤드 리본은, 외부 전극과 상기 기준면 상에서 연결되어 상기 셀에서 발생하는 전류를 외부로 공급하는 것을 특징으로 하는 슁글드 태양전지 모듈. - 제 3 항에 있어서,
상기 상면/배면 앤드 리본은,
도전성 플레이트, 및 상기 도전성 플레이트의 표면에 선택적으로 인쇄되는 반사방지 잉크를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 슁글드 태양전지 모듈. - 제 3 항에 있어서,
상기 도전성 플레이트는, 구리(Cu) 포일층, 상기 구리 포일층 상에 적층되는 주석(Sn) 도금층을 포함하여 구성되고,
상기 반사방지 잉크는 솔더레지스트로 구성되는 것을 특징으로 하는 앤드 리본을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 슁글드 태양전지 모듈. - 상면에 핑거들로부터 전류를 수집하기 위해 세로 방향으로 연장되는 복수의 상면 부스바, 및 상기 상면 부스바를 가로 방향으로 연결하는 상면 앤드 리본를 포함하고, 상면 후단에 접착제가 적층되고, 상기 접착제를 통하여 제2셀과 연결되는 제1셀; 및
배면에 핑거들로부터 전류를 수집하기 위해 세로 방향으로 연장되는 복수의 배면 부스바, 및 상기 배면 부스바를 가로 방향으로 연결하는 배면 앤드 리본를 포함하고, 배면 전단에 접착제가 적층되고, 상기 접착제를 통하여 제N-1셀과 연결되는 제N셀을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 슁글드 태양전지 모듈. - 제 8 항에 있어서,
상기 상면 및 배면 앤드 리본은,
구리(Cu) 포일층;
구리(Cu) 포일층의 양면에 형성되는 주석 도금층; 및
주석 도금층의 상면에 형성되는 반사방지 잉크층을 포함하고,
상기 반사방지 잉크층의 두께는 15마이크로 미터 이상인 것을 특징으로 하는 슁글드 태양전지 모듈. - 제 9 항에 있어서,
상기 반사방지 잉크층은 러버를 포함하는 플렉서블 잉크를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 슁글드 태양전지 모듈.
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