KR20220101385A - 슁글드형 태양전지 모듈에 적용되는 도전성 배선 - Google Patents

슁글드형 태양전지 모듈에 적용되는 도전성 배선 Download PDF

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KR20220101385A
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이대용
강경찬
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명의 한 측면에 따른 도전성 배선은 슁글드형 태양전지 모듈에서 서로 이웃한 2개의 셀 슬라이스를 전기적으로 연결하는 데 사용될 수 있다.
상기 도전성 배선은, 편평한 부분; 및 상기 편평한 부분의 양쪽에 각각 위치한 셀 슬라이스 연결 부분을 포함하고, 상기 편평한 부분은 상기 셀 슬라이스 연결 부분의 두께보다 작은 두께 및 상기 셀 슬라이스 연결 부분의 폭보다 큰 폭을 갖고, 상기 편평한 부분에는 응력 감소부가 구비된다.

Description

슁글드형 태양전지 모듈에 적용되는 도전성 배선{A CONDUCTIVE LINE APPLIED TO SHINGLED SOLAR CELL MODULE}
본 발명은 슁글드형 태양전지 모듈에 적용되는 도전성 배선에 관한 것이다.
슁글드(shingled)형 태양전지 모듈(100)은 일반적으로 156.75mm×156.75mm 크기의 태양전지를 소형의 셀 슬라이스(110)로 절단하고, 도전성 배선(120)을 통해 직렬 또는 병렬 연결로 복수의 셀 슬라이스(110A, 110B, 110C)를 배열하여 구성된다 (도 1 참조).
그런데, 슁글드형 태양전지 모듈(100)을 제작함에 있어, 원형의 도전성 배선(120)을 이용하여 복수의 셀 슬라이스(110A, 110B, 110C)를 직렬 연결할 때에는 도전성 배선(120)을 "z" 형상으로 성형하고, 서로 이웃한 셀 슬라이스 간의 간격(L1)을 대략 2mm 정도 유지하여, 복수의 셀 슬라이스(110A, 110B, 110C)의 파손을 방지하고 있다.
따라서, 슁글드형 태양전지 모듈(100)의 효율을 높이기 위해서는 한정된 모듈 면적 내에서 더 많은 양의 셀 슬라이스를 배치함과 동시에, 셀 슬라이스와의 접촉 영역에서 셀 슬라이스의 파손을 효과적으로 방지할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 셀 슬라이스와의 접촉 영역에서 셀 슬라이스의 파손을 방지할 수 있으면서도 한정된 면적의 슁글드형 태양전지 모듈에 최대한의 셀 슬라이스를 배치할 수 있는 도전성 배선을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 측면에 따른 도전성 배선은, 편평한 부분; 및 상기 편평한 부분의 양쪽에 각각 위치한 셀 슬라이스 연결 부분을 포함하고, 상기 편평한 부분은 상기 셀 슬라이스 연결 부분의 두께보다 작은 두께 및 상기 셀 슬라이스 연결 부분의 폭보다 큰 폭을 갖고, 상기 편평한 부분에는 응력 감소부가 구비된다.
상기 셀 슬라이스 연결 부분은 원형의 단면으로 형성될 수 있고, 200 내지 400㎛의 직경으로 형성될 수 있다.
그리고 상기 편평한 부분은 100 내지 200㎛의 두께로 형성될 수 있다.
상기 셀 슬라이스 연결 부분의 직경에 대한 상기 편평한 부분의 두께의 압축률은 50% 이상일 수 있다.
상기 편평한 부분의 양쪽에 각각 위치한 셀 슬라이스 연결 부분들은 상기 편평한 부분을 기준으로 서로 다른 방향으로 돌출 형성될 수 있다.
상기 응력 감소부는 상기 편평한 부분의 전면과 후면을 관통하는 복수의 관통공을 포함하거나, 상기 편평한 부분의 전면과 후면 중 적어도 하나에 형성되는 복수의 홈을 포함할 수 있다.
상기 복수의 홈은 점(point) 형상으로 각각 형성되거나, 선(line) 형상으로 각각 형성될 수 있으며, 선 형상으로 형성되는 복수의 홈은 상기 도전성 배선의 길이 방향과 교차하는 방향으로 길게 형성될 수 있다.
본 실시 예에 따른 도전성 배선은 원형의 단면 형상을 갖는 일정한 직경의 와이어의 길이 방향 중간 부분을 포함한 일정 영역을 펀칭(punching)하여 편평한 부분을 형성하는 것에 의해 형성할 수 있다.
이러한 구성의 도전성 배선은 "z"자 형상으로 꺾이지 않고 서로 이웃한 2개의 셀 슬라이스를 평행하게 연결할 수 있으므로, 도전성 배선과 셀 슬라이스 사이의 접촉 면적을 증가시킬 수 있고, 부하 또는 온도 스트레스를 감소시킬 수 있다.
또한, 도전성 배선은 서로 이웃한 셀 슬라이스들의 간격을 최소화할 수 있다.
한 예로, 서로 이웃한 2개의 셀 슬라이스들은 -1 내지 0.5mm의 간격을 두고 배치될 수 있다. 여기에서, 셀 슬라이스들의 간격이 -1mm인 경우는 서로 이웃한 2개의 셀 슬라이스들이 1mm만큼 중첩하여 배치되는 것을 의미한다.
따라서, 셀 슬라이스와의 접촉 영역에서 셀 슬라이스가 파손되는 것을 방지할 수 있으며, 한정된 모듈 면적 내에 보다 많은 셀 슬라이스들을 배치할 수 있어 태양전지 모듈의 출력 및 효율을 향상시킬 수 있다.
그리고, 도전성 배선의 편평한 부분에 응력 감소부가 구비되어 있으므로, 도전성 배선의 변형을 감소시켜 신뢰성을 높일 수 있다.
도 1은 종래의 슁글드형 태양전지 모듈의 스트링 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 슁글드형 태양전지 모듈의 스트링 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 주요부 확대도이다.
도 4의 (a)는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 도전성 배선의 평면도이고, 도 4의 (b)는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 도전성 배선의 측면도이다.
도 5의 (a)는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 도전성 배선의 평면도이고, 도 5의 (b)는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 도전성 배선의 측면도이다.
도 6의 (a)는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 도전성 배선의 평면도이고, 도 6의 (b)는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 도전성 배선의 측면도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시 예에 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 상세한 설명에서 설명하는 수치 범위와 상관없이 선택적으로 구성요소의 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, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 슁글드형 태양전지 모듈의 스트링 구조를 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2의 주요부 확대도이며, 도 4의 (a)는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 도전성 배선의 평면도이고, 도 4의 (b)는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 도전성 배선의 측면도이다.
슁글드형 태양전지 모듈(200)에서, 복수의 셀 슬라이스(210A, 210B, 210C) 중에서 서로 이웃한 2개의 셀 슬라이스는 복수의 도전성 배선(220)들에 의해 전기적으로 접속된다.
이하에서는 셀 슬라이스(210A)와 셀 슬라이스(210B)의 전기적 연결 관계에 대해 설명하지만, 셀 슬라이스(210B)와 셀 슬라이스(210C)의 전기적 연결 관계는 셀 슬라이스(210A)와 셀 슬라이스(210B)의 전기적 연결 관계와 동일하다.
도전성 배선(220)은 도시하지 않은 도전성 접착제에 의해 셀 슬라이스(210A, 210B)들의 전극에 접합될 수 있다.
도전성 접착제는 금속 재료 간의 접착력이 뛰어난 솔더 페이스트, 절연성 수지 내에 금속 입자가 함유된 도전성 접착 페이스트 또는 도전성 접착 필름 중 어느 하나가 이용될 수 있다.
슁글드형 태양전지 모듈(200)에 적용되는 본 발명의 실시 예에 따른 도전성 배선(220)은 편평한 부분(220A)과, 편평한 부분(220A)의 양쪽에 각각 위치한 셀 슬라이스 연결 부분을 포함한다.
편의상, 편평한 부분(220A)의 좌측에 위치하는 셀 슬라이스 연결 부분을 제1 연결부(220B)라 하고, 편평한 부분(220A)의 우측에 위치하는 셀 슬라이스 연결 부분을 제2 연결부(220C)라 한다.
제1 연결부(220B)와 제2 연결부(220C)는 각각 200 내지 400㎛의 직경(D1)을 갖는 원형 단면 형상의 와이어로 형성되며, 편평한 부분(220A)은 100 내지 200㎛의 두께(T1)로 형성된다.
편평한 부분(220A)은 제1, 2 연결부(220B, 220C)의 직경(S1)에 대해 대략 50% 이상의 압축률로 압축된 부분일 수 있다.
편평한 부분(220A)은 200 내지 400㎛의 직경(D1)을 갖는 원형 단면 형상의 와이어의 중간 부분을 포함한 일정 영역을 펀칭(punching)하는 것에 의해 형성할 수 있다.
본 발명인의 실험에 따르면, 제1, 2 연결부(220B, 220C))가 360㎛의 직경(D1)을 갖는 원형 단면 형상의 와이어로 형성되는 경우, 편평한 부분(220A)은 175㎛의 두께(T1)와 520㎛의 폭(W1)으로 형성된다.
따라서, 제1, 2 연결부(220B, 220C)에 대한 편평한 부분(220A)의 압축률은 대략 51%이다.
그리고, 제1, 2 연결부(220B, 220C)가 300㎛의 직경(D1)을 갖는 원형 단면 형상의 와이어로 형성되는 경우, 편평한 부분(220A)의 두께(T1)는 125 내지 135㎛로 형성할 수 있다.
편평한 부분(220A)의 두께(T1)가 100㎛보다 작으면, 도전성 배선(220)의 항복강도가 낮아 태빙(tabbing) 공정 중 배선의 끊어짐이 발생할 수 있다.
그리고 편평한 부분(220A)의 두께(T1)가 200㎛보다 크면, 태빙 공정시 셀 슬라이스(210A, 210B)에 파손이 발생할 확률이 증가한다.
따라서, 편평한 부분(220A)은 100 내지 200㎛의 두께(T1)를 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.
제1 연결부(220B)와 제2 연결부(220C)는 편평한 부분(220A)을 기준으로 서로 다른 방향으로 돌출 형성될 수 있다.
한 예로, 편평한 부분(220A)의 좌측에 위치한 제1 연결부(220B)는 도 3의 상측으로 돌출될 수 있으며, 편평한 부분(220A)의 우측에 위치한 제2 연결부(220C)는 도 3의 하측으로 돌출될 수 있다.
그리고, 제1 연결부(220B)의 하부면에는 셀 슬라이스(210A)가 접합되고, 제2 연결부(220C)의 상부면에는 셀 슬라이스(210B)가 접합된다.
셀 슬라이스(210A, 210B)는 각각, 반도체 기판의 전면과 후면에 서로 다른 극성의 전극이 각각 형성된 구조로 이루어질 수 있다.
한 예로, 셀 슬라이스(210A, 210B)의 반도체 기판의 전면에는 음(-)극 또는 양(+)극이 형성될 수 있고, 셀 슬라이스(210A, 210B)의 반도체 기판의 후면에는 양(+)극 또는 음(-)극이 형성될 수 있다.
셀 슬라이스(210A, 210B)에 구비된 음극 및 양극은 도전성 배선(220)의 길이 방향(X-X')과 교차하는 방향으로 길게 형성될 수 있으며, 버스바를 구비하지 않는 논-버스바 구조로 형성될 수 있다.
따라서, 제1 연결부(220B)의 하부면에 셀 슬라이스(210A)를 접합하고, 제2 연결부(220C)의 상부면에 셀 슬라이스(210B)를 접합하면, 셀 슬라이스(210A, 210B)는 서로 직렬로 연결된다.
이러한 구성의 도전성 배선(220)은 슁글드형 태양전지 모듈(200) 내에서 서로 이웃한 셀 슬라이스(210A, 210B)의 간격을 최소화하도록 적용될 수 있다.
도 2 및 도 3은 셀 슬라이스들(210A, 210B)이 서로 중첩하여 배열된 경우를 도시하고 있다.
이와 같이, 셀 슬라이스들(210A, 210B)은 서로 중첩하여 배열될 수 있다.
이때, 셀 슬라이스들(210A, 210B)은 1mm 이하의 간격(L2)만큼 중첩하여 배치될 수 있다.
이와 달리, 셀 슬라이스들(210A, 210B)은 0.5mm 이하의 간격(L2)만큼 도전성 배선(220)의 길이 방향으로 서로 이격하여 배치될 수도 있다.
이와 같이, 서로 이웃한 셀 슬라이스들(210A, 210B)은 -1 내지 0.5mm의 간격(L2)을 두고 배치될 수 있다.
여기에서, 셀 슬라이스들(210A, 210B)의 간격(L2)이 -1mm인 경우는 서로 이웃한 2개의 셀 슬라이스들(210A, 210B)이 1mm만큼 중첩하여 배치되는 것을 의미한다.
따라서, 본 실시 예의 도전성 배선(220)을 사용하면, 셀 슬라이스와(210A, 210B)의 접촉 영역에서 셀 슬라이스(210A, 210B)가 파손되는 것을 방지할 수 있으며, 한정된 모듈 면적 내에 보다 많은 셀 슬라이스들을 배치할 수 있어 태양전지 모듈의 출력 및 효율을 향상시킬 수 있다.
도전성 배선(220)의 편평한 부분(220A)에는 도전성 배선의 변형을 감소시켜 신뢰성을 향상시키기 위한 응력 감소부가 구비되어 있다.
도 4의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 응력 감소부는 편평한 부분(220A)의 전면과 후면을 관통하는 복수의 관통공(220A-A)을 포함할 수 있다.
도 4의 (a) 및 (b)에서, 좌측에 도시한 것은 응력 감소부가 구비되지 않은 경우의 도전성 배선의 평면도 및 측면도이고, 우측에 도시한 것은 복수의 관통공(220A-A)으로 구성된 응력 감소부를 구비한 도전성 배선의 평면도 및 측면도이다.
도시한 바와 같이, 복수의 관통공(220A-A)으로 형성된 응력 감소부를 구비하면, 편평한 부분(220A)은 응력 감소부가 구비되지 않은 경우(도 4의 (a)와 (b)의 좌측에 도시한 도전성 배선에 해당함)에 비해 폭(W1)은 넓게 형성할 수 있고 두께(T1)은 작게 형성할 수 있다.
그리고 관통공(220A-A)의 형상, 개수, 직경 등은 요구되는 응력을 고려하여 적절하게 설정할 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 도전성 배선에 대해 설명한다.
도 5의 (a)는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 도전성 배선의 평면도이고, 도 5의 (b)는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 도전성 배선의 측면도이다.
그리고 도 6의 (a)는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 도전성 배선의 평면도이고, 도 6의 (b)는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 도전성 배선의 측면도이다.
도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 응력 감소부는 편평한 부분(220A)의 전면과 후면 중 적어도 하나에 형성되는 복수의 홈을 포함할 수 있다.
이에 대해 설명하면, 응력 감소부는 도 5의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이 점(point) 형상의 복수의 홈(220A-B)으로 형성될 수 있으며, 도 6의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이 선(line) 형상의 복수의 홈(220A-C)으로 형성될 수 있다.
그리고 선 형상으로 형성되는 복수의 홈(220A-C)은 도전성 배선(220)의 길이 방향과 교차하는 방향으로 길게 형성될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
200: 슁글드형 태양전지 모듈 210A 내지 210C: 셀 슬라이스
220: 도전성 배선 220A: 편평한 부분
220B, 220C: 연결부 220A-A 내지 220A-C: 응력 감소부

Claims (11)

  1. 슁글드형 태양전지 모듈에 적용되어 서로 이웃한 2개의 셀 슬라이스를 전기적으로 연결하는 도전성 배선으로서,
    편평한 부분; 및
    상기 편평한 부분의 양쪽에 각각 위치한 셀 슬라이스 연결 부분
    을 포함하고,
    상기 편평한 부분은 상기 셀 슬라이스 연결 부분의 두께보다 작은 두께 및 상기 셀 슬라이스 연결 부분의 폭보다 큰 폭을 갖고,
    상기 편평한 부분에는 응력 감소부가 구비되는, 슁글드형 태양전지 모듈에 적용되는 도전성 배선.
  2. 제1항에서,
    상기 셀 슬라이스 연결 부분은 원형의 단면으로 형성되는, 슁글드형 태양전지 모듈에 적용되는 도전성 배선.
  3. 제2항에서,
    상기 셀 슬라이스 연결 부분은 200 내지 400㎛의 직경으로 형성되는, 슁글드형 태양전지 모듈에 적용되는 도전성 배선.
  4. 제3항에서,
    상기 편평한 부분은 100 내지 200㎛의 두께로 형성되는, 슁글드형 태양전지 모듈에 적용되는 도전성 배선.
  5. 제3항에서,
    상기 셀 슬라이스 연결 부분의 직경에 대한 상기 편평한 부분의 두께의 압축률은 50% 이상인, 슁글드형 태양전지 모듈에 적용되는 도전성 배선.
  6. 제3항에서,
    상기 편평한 부분의 양쪽에 각각 위치한 셀 슬라이스 연결 부분들은 상기 편평한 부분을 기준으로 서로 다른 방향으로 돌출 형성되는, 슁글드형 태양전지 모듈에 적용되는 도전성 배선.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에서,
    상기 응력 감소부는 상기 편평한 부분의 전면과 후면을 관통하는 복수의 관통공을 포함하는, 슁글드형 태양전지 모듈에 적용되는 도전성 배선.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에서,
    상기 응력 감소부는 상기 편평한 부분의 전면과 후면 중 적어도 하나에 형성되는 복수의 홈을 포함하는, 슁글드형 태양전지 모듈에 적용되는 도전성 배선.
  9. 제8항에서,
    상기 복수의 홈은 점(point) 형상으로 각각 형성되는, 슁글드형 태양전지 모듈에 적용되는 도전성 배선.
  10. 제8항에서,
    상기 복수의 홈은 선(line) 형상으로 각각 형성되는, 슁글드형 태양전지 모듈에 적용되는 도전성 배선.
  11. 제10항에서,
    상기 복수의 홈은 상기 도전성 배선의 길이 방향과 교차하는 방향으로 길게 형성되는, 슁글드형 태양전지 모듈에 적용되는 도전성 배선.
KR1020210003335A 2021-01-11 2021-01-11 슁글드형 태양전지 모듈에 적용되는 도전성 배선 KR20220101385A (ko)

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