KR101694553B1 - 태양 전지 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양 전지 모듈에 관한 것이다.
본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 일례는 기판, 기판의 입사면에 위치하여 기판과 p-n 접합을 형성하는 에미터부, 및 에미터부와 전기적으로 연결되는 핑거 전극 및 기판 입사면의 반대면에 위치하여 기판에 전기적으로 연결되는 후면 전극을 포함하고 서로 인접하여 배치되는 제 1 태양 전지 및 제 2 태양 전지; 제 1 면이 제 1 태양 전지의 제 1 핑거전극에 교차하는 방향으로 접촉하여 연결되고 및 제 2 면이 제 2 태양 전지의 제 2 후면 전극에 전기적으로 연결되는 인터커넥터;를 포함하며, 인터커넥터의 제 1 면에는 전기 전도성의 제 1 접착성 물질이 도포되고, 제 2 면에는 제 1 접착성 물질과 다른 전기 전도성의 제 2 접착성 물질이 도포된다.

Description

태양 전지 모듈{SOLAR CELL MODULE}
본 발명은 태양 전지 모듈에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 신재생 에너지에 대한 관심이 높아지면서, 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양 전지 셀이 주목 받고 있다.
이러한 태양 전지 셀은 원하는 출력을 얻기 위해 여러 개가 직렬 또는 병렬로 연결된 후 패널(panel) 형태로 방수 처리된 형태의 태양 전지 모듈로 사용된다.
일반적으로, 태양 전지 셀들을 갖는 태양 전지 모듈은 일정한 간격을 두고 배치된 복수 개의 태양 전지 셀들, 인접한 태양 전지 셀들 사이의 간격을 유지하는 실드(shield), 인접한 태양 전지 셀들의 전극을 전기적으로 연결하는 인터커넥터, 태양 전지 셀들을 보호하는 상부 및 하부 보호막, 태양 전지 셀들의 수광면 쪽으로 보호막 위에 배치되는 투명 부재, 및 수광면 반대 쪽으로 하부 보호막의 하부에 배치되는 후면 시트(back sheet)를 포함한다.
여기에서, 실드는 접착성을 갖는 폴리에스테르 테이프(polyester tape)로 이루어지며, 인접한 태양 전지 셀들 사이의 간격을 일정하게 유지하여 인접 셀들간의 전기적 절연을 유지하기 위해 인접 셀들의 단부에 접착된다. 그리고, 실드 위에는 인접 셀들의 전극을 전기적으로 연결하기 위한 인터커넥터가 배치된다.
본 발명은 효율이 향상된 태양 전지 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 일례는 기판, 기판의 입사면에 위치하여 기판과 p-n 접합을 형성하는 에미터부, 및 에미터부와 전기적으로 연결되는 핑거 전극 및 기판 입사면의 반대면에 위치하여 기판에 전기적으로 연결되는 후면 전극을 포함하고 서로 인접하여 배치되는 제 1 태양 전지 및 제 2 태양 전지; 제 1 면이 제 1 태양 전지의 제 1 핑거전극에 교차하는 방향으로 접촉하여 연결되고 및 제 2 면이 제 2 태양 전지의 제 2 후면 전극에 전기적으로 연결되는 인터커넥터;를 포함하며, 인터커넥터의 제 1 면에는 전기 전도성의 제 1 접착성 물질이 도포되고, 제 2 면에는 제 1 접착성 물질과 다른 전기 전도성의 제 2 접착성 물질이 도포된다.
여기서, 제 1 접착성 물질은 인터커넥터의 제 1 면 중에서 기판의 입사면에 대응하는 부분에만 도포되며, 제 2 접착성 물질은 인터커넥터의 제 2 면 중에서 기판 입사면의 반대면에 대응하는 부분에만 도포될 수 있다.
여기서, 제 1 접착성 물질은 은(Ag) 나노 입자를 포함할 수 있다.
또한, 제 2 접착성 물질은 Au, Ca, Ge, Cu, Fe, In, Mg, Ni, Zn 중 적어도 하나의 물질을 포함 할 수 있다. 아울러, 제 2 접착성 물질은 Sn, Pb, Bi 중 적어도 하나의 물질을 더 포함할 수 있다.
또한, 인터커넥터의 폭은 1mm 이상 2.5mm 이하일 수 있다.
또한, 제 1 태양 전지 및 제 2 태양 전지 각각은 기판의 입사면 상부에 핑거 전극과 교차하고 인터커넥터와 나란한 전면 버스바를 포함하지 않을 수 있다.
또한, 제 1 태양 전지 및 제 2 태양 전지 각각은 기판 입사면의 반대면 상부에는 인터커넥터와 나란한 후면 버스바를 포함하지 않을 수 있다.
또한, 인터커넥터에서 제 1 핑거 전극에 접촉하는 부분의 폭은 제 2 후면 전극에 접촉하는 부분의 폭보다 넓을 수 있다.
본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈은 전술한 바와 같이 인터커넥터의 제 1 면 및 제 2 면에 서로 다른 접착성 물질을 도포하여 태양 전지와의 전기적 연결시 접촉 저항의 상승을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 일실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1에 도시된 태양 전지의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈의 인터커넥터의 구조를 설명하기 위한 도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 다양한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈의 일실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 1을 참고로 하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈(100)은 복수 개의 태양 전지들(10A, 10B, 10C), 복수 개의 태양 전지들(10A, 10B, 10C)을 서로 전기적으로 연결하는 인터커넥터(20), 태양 전지들(10A, 10B, 10C)을 보호하는 보호막(EVA: Ethylene Vinyl Acetate)(30a, 30b), 태양 전지들(10A, 10B, 10C)의 수광면 쪽으로 보호막(30a) 위에 배치되는 투명 부재(40), 수광면 반대 쪽으로 보호막(30b)의 하부에 배치되는 후면 시트(back sheet)(50), 라미네이션 공정에 의해 일체화된 부품들을 수납하는 프레임(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.
복수 개의 태양 전지들(10A, 10B, 10C)은 입사되는 태양 에너지를 전기에너지로 변환하는 기능을 하며, 제 1 태양 전지(10A)과 제 2 태양 전지(10B)을 포함할 수 있다. 여기서, 본 발명에 따른 태양 전지에 대한 설명은 도 3 및 도 3b에서 보다 구체적으로 설명한다.
후면 시트(50)는 태양 전지들(10A, 10B, 10C)의 후면에서 습기가 침투하는 것을 방지하여 태양 전지들(10A, 10B, 10C)을 외부 환경으로부터 보호한다. 이러한 후면 시트(50)는 수분과 산소 침투를 방지하는 층, 화학적 부식을 방지하는 층, 절연 특성을 갖는 층과 같은 다층 구조를 가질 수 있다.
보호막(30a, 30b)은 도시된 바와 같이 상부 보호막(30a)과 하부 보호막(30b)을 포함하며, 태양 전지들(10A, 10B, 10C)의 상부 및 하부에 각각 배치된 상태에서 라미네이션 공정에 의해 태양 전지들(10A, 10B, 10C)과 일체화되어, 태양 전지들(10A, 10B, 10C)의 사이 공간에 채워지게 되며, 열처리를 통해 경화된다. 이와 같은 보호막(30a, 30b)은 습기 침투로 인한 부식을 방지하고 태양 전지(10A, 10B, 10C)를 충격으로부터 보호한다. 이러한 보호막(30a, 30b)은 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA, ethylene vinyl acetate)와 같은 물질로 이루어질 수 있다.
투명 부재(40)는 투과율이 높고 파손 방지 기능이 우수한 강화 유리 등으로 이루어져 있다. 이때, 강화 유리는 철 성분 함량이 낮은 저(low) 철분 강화 유리(low iron tempered glass)일 수 있다. 이러한 투명 부재(40)는 빛의 산란 효과를 높이기 위해서 내측면이 엠보싱(embossing) 처리될 수 있다.
인터커넥터(20)는 대략 250℃ 내지 350℃의 온도에서 테빙(tabbing) 공정을 통하여 태양 전지의 전면이나 후면에 접착되어 태양 전지들(10A, 10B, 10C)을 서로 전기적으로 연결하는 기능을 하며, 전기 전도성 물질로 형성된다. 이와 같은 인터커넥터(20)의 제 1 면에는 전기 전도성의 제 1 접착성 물질이 도포되고, 제 2 면에는 제 1 접착성 물질과 다른 전기 전도성의 제 2 접착성 물질이 도포된다.
이와 같이 본 발명에 따른 인터커넥터(20)가 제 1 면과 제 2 면에 서로 다른 금속성 물질을 도포하는 것은 태양 전지의 전면과 후면에서 인터커넥터(20)와 접촉하는 물질이 서로 다르기 때문에, 각각의 물질 특성에 따라 인터커넥터(20)의 제 1 면과 제 2 면에 서로 다른 금속성 물질이 도포되도록 함으로써, 각각의 태양 전지 면과의 접착성을 보다 향상시켜 인터커넥터(20)와 태양 전지 사이의 접촉 저항을 최소화하기 위함이다.
이와 같이 함으로써, 인터커넥터(20)의 전기 전도성을 양호한 상태로 유지하면서, 태양 전지의 입사면에 접촉하는 인터커넥터(20)의 제 1 면과 태양 전지 입사면의 반대면에 접촉하는 인터커넥터(20)의 제 2 면에 대한 접착성을 향상시킬 수 있다.
이와 같이 전술한 복수의 태양 전지들(10A, 10B, 10C)은 도 1에 도시한 바와 같이 행렬 구조로 배열되어 있다. 도 1에서, 하부 보호막(30b) 위에 배열된 태양 전지는 3×3 행렬 구조를 가지지만, 이에 한정되지 않고 필요에 따라 행과 열 방향으로 배치되는 태양전지의 개수는 조정이 가능하다.
복수의 태양 전지(10A, 10B, 10C)들은 도 2에 도시한 바와 같이 인터커넥터(20)에 의해 전기적으로 연결된다. 보다 구체적으로, 복수의 태양전지(10)들이 인접 배치된 상태에서, 어느 한 태양전지의 입사면에 형성된 핑거 전극(13)은 인터커넥터(20)의 제 1 면에 접촉되어 전기적으로 연결되고, 태양 전지의 후면에 형성된 후면 전극(16)부은 인터커넥터(20)의 제 2 면에 접촉되어 전기적으로 연결된다.
도 3a 및 도 3b는 도 1에 도시된 태양 전지의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지(10)는 기판(11), 에미터부(12), 핑거 전극(13), 반사방지막(15), 및 후면 전극(16)을 포함할 수 있다. 이와 같은 태양 전지(10)의 전면이나 후면에는 도시된 바와 같이 인터커넥터(20, 20’)가 연결된다.
여기서, 기판(11)은 외부로부터 입사되는 빛 에너지를 전기에너지로 변환하는 기능을 하며, 제1 도전성 타입, 예를 들어 p형 도전성 타입의 실리콘으로 이루어진 반도체 기판일 수 있다. 이때, 실리콘은 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 또는 비정질 실리콘일 수 있다. 기판(11)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물을 함유한다
이와 같은 기판(11)은 텍스처링 표면(texturing surface)으로 요철을 형성하기 위해 텍스처링(texturing) 처리될 수 있다. 기판(11)의 표면이 텍스처링 표면으로 형성되면 기판(11)의 수광면에서의 빛 반사도가 감소하고, 텍스처링 표면에서 입사와 반사 동작이 이루어져 태양 전지 내부에 빛이 갇히게 되어 빛의 흡수율이 증가된다. 따라서 기판(11)으로 입사되는 빛의 반사 손실이 줄어들어 기판(11)으로 입사되는 빛의 양을 더욱 증가시킬 수 있으며, 태양 전지의 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
에미터부(12)는 빛이 입사되는 기판(11)의 수광면에 위치하며 기판(11)의 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입일 수 있다. 예를 들어, 에미터부(12)는 n형의 도전성 타입을 구비하고 있는 불순물이 도핑(doping)된 영역으로서, 반도체 기판(11)과 p-n 접합을 이룬다. 에미터부(12)가 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(12)는 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 기판(11)에 도핑하여 형성될 수 있다.
이에 따라, 기판(11)에 입사된 빛에 의해 반도체 내부의 전자가 에너지를 받으면 전자는 n형 반도체 쪽으로 이동하고 정공은 p형 반도체 쪽으로 이동한다. 따라서, 기판(11)이 p형이고 에미터부(12)가 n형일 경우, 분리된 정공은 기판(11)쪽으로 이동하고 분리된 전자는 에미터부(12)쪽으로 이동한다.
이와는 반대로, 기판(11)은 n형 도전성 타입일 수 있고, 실리콘 이외의 다른 반도체 물질로 이루어질 수도 있다. 기판(11)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 기판(11)은 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 함유할 수 있다.
에미터부(12)는 기판(11)과 p-n접합을 형성하게 되므로, 기판(11)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우 에미터부(12)는 p형의 도전성 타입을 가진다. 이 경우, 분리된 전자는 기판(11)쪽으로 이동하고 분리된 정공은 에미터부(12)쪽으로 이동한다.
에미터부(12)가 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(12)는 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물을 기판(11)에 도핑하여 형성할 수 있다.
반사 방지막(15)은 핑거 전극(13)이 위치하지 않는 에미터부(12) 위에 위치하여, 외부로부터 입사되는 빛의 양이 보다 많이 기판(11) 내부로 입사되도록 하는 기능을 한다. 이와 같은 반사 방지막(15)은 실리콘 질화막(SiNx)이나 실리콘 산화막(SiO2) 등으로 이루어질 수 있으며, 태양 전지(10)로 입사되는 빛의 반사도를 줄이고 특정한 파장 영역의 선택성을 증가시켜 태양 전지(10)의 효율을 높인다. 이러한 반사 방지막(15)은 약 70㎚ 내지 80㎚ 의 두께를 가질 수 있으며, 필요에 따라 생략될 수 있다.
복수의 핑거 전극(13)은 에미터부(12) 위에 형성되어 에미터부(12)와 전기적으로 연결되고, 인접하는 핑거 전극(13)과 서로 이격된 상태로 어느 한 방향으로 형성된다. 각각의 핑거 전극(13)은 에미터부(12)쪽으로 이동한 전하, 예를 들면 전자를 수집하여 핑거 전극(13)에 접촉하는 인터커넥터(20)로 전달하는 기능을 한다.
복수의 핑거 전극(13)은 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어져 있고, 이들 도전성 물질은 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있지만, 이외의 다른 도전성 금속 물질로 이루어질 수 있다. 일례로 이하에서는 본 발명에 따른 태양 전지는 핑거 전극(13)이 전도성이 좋은 은(Ag)을 함유하는 것을 일례로 설명한다.
이와 같은 복수의 핑거 전극(13) 각각의 폭은 50㎛ 내지 300㎛의 범위로 형성될 수 있다.
후면 전극(16)은 기판(11) 입사면의 반대면, 즉 기판(11)의 후면 전면에 형성되어 있으며, 기판(11)쪽으로 이동하는 전하, 예를 들어 정공을 수집한다.
후면 전극(16)은 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어져 있다. 도전성 물질은 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있지만, 이외의 다른 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
일례로 이하에서는 본 발명에 따른 태양 전지는 후면 전극(16)이 전도성이 양호하고 비용이 상대적으로 저렴하고 반도체 기판과의 접착력이 좋은 알루미늄(Al)을 함유하는 것을 일례로 설명한다.
이외에, 도시되지는 않았지만, 태양 전지(10)는 후면 전극(16)과 기판(11) 사이에 형성되는 후면 전계(back surface field, BSF)부를 더 포함할 수 있다.
후면 전계부는 기판(11)과 동일한 도전성 타입의 불순물이 기판(11)보다 고농도로 도핑된 영역, 예를 들면, p+ 영역이다. 이와 같은 후면 전계부는 기판(11) 전위 장벽으로 작용하게 된다. 따라서, 후면 전계부는 기판(11)의 후면부 쪽에서 전자와 정공이 재결합하여 소멸되는 것을 감소시켜 태양 전지의 효율을 향상시키는 작용을 한다.
이와 같은 구조를 갖는 본 실시예에 따른 태양 전지(10)의 동작은 다음과 같다.
태양 전지(10)로 빛이 입사되어 반사 방지막(15)과 에미터부(12)를 통해 기판(11)으로 입사되면, 광전 효과(photoelectric effect)에 의해 자유전자(free electron)가 생기게 되고, p-n 접합의 원리에 따라 전자는 n형의 도전성 타입을 갖는 에미터부(12)쪽으로 이동하고, 정공은 p형의 도전성 타입을 갖는 기판(11)쪽으로 이동한다. 이처럼, 에미터부(12)쪽으로 이동한 전자는 핑거 전극(13)에 의해 수집되어 핑거 전극(13)에 접촉하여 전기적으로 연결되는 인터커넥터(20)로 이동하고, 기판(11)쪽으로 이동한 정공은 후면 전극(16)에 의해 수집되어 후면 전극(16)에 접촉하여 전기적으로 연결되는 인터커넥터(20)(20’)로 이동한다.
이러한 태양 전지(10)는 단독으로도 사용이 가능하지만, 보다 효율적인 사용을 위해, 동일한 구조를 갖는 태양 전지들(10A, 10B, 10C)을 직렬로 연결하여 태양 전지 모듈을 형성한다.
한편, 이와 같이 도 3a에 도시된 본 발명에 따른 태양 전지(10)는 종래의 태양 전지와 다르게 기판의 입사면 상부에 핑거 전극(13)과 교차하고 인터커넥터(20)와 나란한 전면 버스바를 포함하지 않을 수 있다.
이와 같은 전면 버스바는 통상적으로 은(Ag)과 같이 고가의 물질로 이루어지는 전극 페이스트를 사용하게 되는데, 전술한 바와 같이 전면 버스바를 생략한 경우 전면 버스바를 형성하는 전극 페이스트의 사용량을 줄일 수 있고, 전면 버스바를 형성하는 공정을 생략할 수 있어 제조 비용을 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 태양 전지(10)는 종래의 태양 전지와 다르게 기판 입사면의 반대면 상부에는 인터커넥터(20)와 나란한 후면 버스바를 포함하지 않을 수 있다. 여기서, 후면 버스바는 후면 전극(16)과 인터커넥터(20)의 사이에 배치되어 인터커넥터(20)가 태양 전지의 후면에 보다 잘 접촉되도록 하는 역할을 한다.
이와 같이 태양 전지에서 은(Ag)과 같이 고가의 물질로 이루어지는 후면 버스바를 제거한 경우 후면 버스바를 형성하는 페이스트의 사용량을 줄여 제조 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 도 3b에 도시된 바와 같이 태양 전지의 개방 전압(Voc)을 더욱 향상시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 도 3b에서 A는 후면 버스바를 생략하고 후면 전극(16)만 형성된 경우이고, B는 후면 전극(16) 상부면 일부에 후면 버스바를 형성한 경우, C는 후면 전극(16)의 일부를 제거하고 기판 후면에 접촉하여 후면 버스바를 점선 형태로 형성한 경우이고, D는 후면 전극(16)의 일부를 인터커넥터(20)와 나란한 방향으로 2mm의 폭만큼 제거하고 기판 후면에 접촉하여 후면 버스바를 2mm의 폭으로 형성한 경우이고, E는 D와 동일하 형태로 후면 버스바를 3mm의 폭으로, F는 D와 동일하 형태로 후면 버스바를 4mm의 폭으로 형성한 경우이다.
이와 같은 도 3b에 따르면, A와 같이 기판의 후면에서 후면 버스바를 생략하고 후면 전극(16)만으로 형성된 경우 개방 전압(Voc)이 0.638V로 가장 높게 나오는 반면, 기판의 후면에 어떠한 형태로 후면 버스바를 형성한 경우에는 태양 전지의 개방 전압(Voc)이 후면 버스바를 생략한 A의 경우보다 작게 나오는 것을 알 수 있다.
이와 같이, 전면 버스바가 생략된 상태에서, 인터커넥터(20)가 태양 전지의 핑거 전극(13)에 접촉하여 연결되는 경우 접촉 면적이 전면 버스바에 접촉하는 경우보다 적어 접촉 저항이 증가될 수 있다. 따라서, 이와 같은 접촉 저항의 증가를 방지하기 위해서 핑거 전극(13)과 접촉하여 연결되는 인터커넥터(20)의 제 1 면에 핑거 전극(13)의 물질과 쉽게 접착할 수 있는 제 1 접착성 물질이 도포되도록 함으로써, 핑거 전극(13)과의 접착력을 더 강화하여 인터커넥터(20)의 제 1 면과 접촉하는 핑거 전극(13)의 접촉 면적이 작음에도 불구하고 접촉 저항이 증가되지 않도록 할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이 후면 버스바가 생략된 상태에서 인터커넥터(20)가 후면 전극(16)에 바로 접촉하여 전기적으로 연결되는 경우, 후면 버스바와 후면 전극(16)은 서로 다른 물질을 사용하므로 후면 버스바와의 접착력이 좋은 물질이라 하더라고 후면 전극(16)과의 접착력은 나쁠 수 있다. 따라서, 본 발명의 인터커넥터(20)와 같이 제 2 면에 후면 전극(16)과 접착력이 상대적으로 좋은 제 2 접착성 물질이 도포되도록 함으로써 후면 전극(16)과의 첩착력을 향상시켜 인터커넥터(20)와 후면 전극(16) 사이의 접촉 저항을 최소화시킬 수 있다.
또한, 인터커넥터(20)의 폭(WR)은 1mm 이상 2.5mm 이하일 수 있다. 인터커넥터(20)의 폭(WR)을 1mm 이상이 되도록 하는 것은 태양 전지의 핑거 전극(13)이나 후면 전극(16)에 접촉되는 인터커넥터(20)의 접촉 면적을 최소한으로 확보하여 접촉 저항을 최소화하기 위함이고, 인터커넥터(20)의 폭(WR)을 2.5mm 이하가 되도록 하는 것은 태양 전지의 전면에서 인터커넥터(20)가 차지하는 면적을 최소화하기 위함이다.
이하에서는 태양 전지 모듈의 전기적 연결 구조에 대해 설명한다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈의 인터커넥터(20) 구조를 설명하기 위한 도이다.
도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 인터커넥터(20)의 제 1 면 전체에는 제 1 접착성 물질(20a)이 도포되고, 제 2 면 전체에는 제 2 접착성 물질(20b)이 도포된다.
도 4의 (a)와 같이 구성된 인터커넥터(20)는 제 1 면이 도 4의 (b)와 같이 제 1 태양 전지(10A)의 전면에 배치되는 제 1 핑거 전극(13A)에 교차하는 방향으로 접촉하여 전기적으로 연결되고, 제 2 면이 제 2 태양 전지(10B)의 후면에 배치되는 제 2 태양 전지(10B)의 제 2 후면 전극(16B)에 접촉하여 전기적으로 연결된다.
여기서, 제 1 태양 전지(10A)의 제 1 핑거 전극(13A)은 전술한 바와 같이 은(Ag)를 함유할 수 있으며, 제 2 태양 전지(10B)의 후면 전극(16)은 전술한 바와 같이 알루미늄(Al)을 함유할 수 있다.
여기서, 인터커넥터(20)는 구리(Cu)를 주로 함유하는 전기 전도성 물질로 형성될 수 있으며, 인터커넥터(20)의 제 1 면에 도포되는 제 1 접착성 물질(20a)은 은(Ag) 나노 입자를 페이스트의 형태로 포함할 수 있다.
이와 같은 제 1 접착성 물질(20a)의 은(Ag) 나노 입자는 테빙(tabbing) 공정이 수행되는 경우 제 1 핑거 전극(13A)과 쉽게 접착할 수 있으며 전기 전도성이 양호하여 접촉 저항을 최소화할 수 있어 접촉 면적이 작더라도 태양 전지의 효율을 양호하게 유지할 수 있다.
아울러, 제 1 접착성 물질(20a)에는 인터커넥터(20)의 제 1 면이 제 1 핑거 전극(13A)과 접착하는 접착력을 더욱 향상시키기 위하여 고분자 바인더도 함께 포함될 수 있다. 이와 같은 고분자 바인더는 B2O3, Bi2O3, SnO, P2O5, ZnO, PbO 등의 물질로 이루어질 수 있다.
또한, 인터커넥터(20)의 제 1 면이 제 1 핑거 전극(13A)에만 접착될 경우보다, 인터커넥터(20)의 제 1 면이 제 1 태양 전지(10A)의 나머지 전면에도 함께 부착되는 경우 인터커넥터(20)의 제 1 면이 제 1 핑거 전극(13A)과 접착하는 접착력을 더욱 향상시킬 수 있다. 따라서 이를 고려하여 제 1 접착성 물질(20a)에는 글래스 프릿(glass frit)이 함께 포함될 수 있다. 이와 같은 글래스 프릿은 용윰점이 낮고 접착력이 뛰어나, 제 1 태양 전지(10A)의 전면에서 제 1 핑거 전극(13A)이 없는 나머지 부분에도 인터커넥터(20)의 제 1 면이 쉽게 접착되도록 할 수 있다.
다음, 인터커넥터(20)의 제 2 면에 도포되는 제 2 접착성 물질(20b)은 Au, Ca, Ge, Cu, Fe, In, Mg, Ni, Zn 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 이와 같은 전기 전도성의 금속성 물질은 제 2 태양 전지(10B)의 후면 전극(16)에 포함되는 알루미늄(Al) 물질과 접합되거나 혼합되는 경우 상대적으로 저온에서 공정(eutectic) 반응을 가지는 금속 재료들로서, 상대적으로 낮은 온도에서 수행되는 테빙(tabbing) 공정에서도 알루미늄(Al) 물질과 쉽게 접착될 수 있는 특징이 있다.
따라서, 제 2 접착성 물질(20b)의 Au, Ca, Ge, Cu, Fe, In, Mg, Ni, Zn 중 적어도 하나의 물질은 알루미늄(Al)과의 접착력이 양호하여 접촉 저항을 최소화할 수 있어 태양 전지의 효율을 양호하게 유지할 수 있다.
또한, 제 2 접착성 물질(20b)은 Sn, Pb, Bi 중 적어도 하나의 물질을 더 포함할 수 있다. Sn, Pb, Bi와 같은 물질들은 전술한 Au, Ca, Ge, Cu, Fe, In, Mg, Ni, Zn 중 적어도 하나와 혼합하여 사용될 때, 제 2 접착성 물질(20b)의 용융점을 더욱 낮춰 접착력을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
아울러, 이와 같은 제 2 접착성 물질(20b)에도 제 1 접착성 물질(20a)에서 전술한 바와 같은 고분자 바인더나 글래스 프릿이 함께 포함될 수도 있다.
또한, 본 발명은 태양 전지의 제조 비용을 보다 절감하기 위해서 도 5의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 인터커넥터(20)의 제 1 접착성 물질(20a)은 인터커넥터(20)의 제 1 면 중에서 기판의 입사면에 대응하는 부분에만 도포되며, 인터커넥터(20)의 제 2 접착성 물질(20b)은 인터커넥터(20)의 제 2 면 중에서 기판 입사면의 반대면에 대응하는 부분에만 도포되도록 할 수도 있다.
이와 같이 함으로써 인터커넥터(20)의 제 1 면 중에서 제 1 접착성 물질(20a)이 제 1 핑거 전극(13A)과 실질적으로 접촉하는 부분에만 도포되도록 하고, 제 2 면 중에서 제 2 접착성 물질(20b)이 제 2 후면 전극(16B)에 실질적으로 접촉하는 부분에만 도포되도록 할 수 있어 인터커넥터(20)의 접촉 저항을 최소로 유지하면서 제 1 접착성 물질(20a) 및 제 2 접착성 물질(20b)의 사용량을 감소시켜 제조 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 태양 전지의 인터커넥터(20)는 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 핑거 전극(13A)에 접촉하는 부분의 폭(W1)을 제 2 후면 전극(16B)에 접촉하는 부분의 폭(W2)보다 넓게 형성할 수도 있다.
이와 같이 함으로써, 인터커넥터(20)에서 제 1 핑거 전극(13A)과 접촉하는 부분의 면적을 상대적으로 더 크게 할 수 있어 접촉 저항이 증가되는 것을 더욱 방지할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 태양 전지의 전면 및 후면에 버스바가 없는 경우에도 인터커넥터의 제 1 면 및 제 2 면에 태양 전지의 전면 및 후면의 물질 특성에 따른 서로 다른 접착성 물질이 도포되도록 함으로써, 버스바가 없는 상태에서도 인터커넥터와 태양 전지간의 접촉 저항을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 기판, 상기 기판의 입사면에 위치하여 상기 기판과 p-n 접합을 형성하는 에미터부, 및 상기 에미터부와 전기적으로 연결되는 핑거 전극 및 상기 기판 입사면의 반대면에 위치하여 상기 기판에 전기적으로 연결되는 후면 전극을 포함하고 서로 인접하여 배치되는 제 1 태양 전지 및 제 2 태양 전지;
    제 1 면이 상기 제 1 태양 전지의 제 1 핑거전극에 교차하는 방향으로 접촉하여 연결되고 및 제 2 면이 제 2 태양 전지의 제 2 후면 전극에 전기적으로 연결되는 인터커넥터;를 포함하며,
    상기 인터커넥터의 상기 제 1 면에는 전기 전도성을 가지며 열에 의해 경화되는 제 1 접착성 물질이 도포되고, 상기 제 2 면에는 전기 전도성을 가지며 열에 의해 경화되고 상기 제 1 접착성 물질과 다른 제 2 접착성 물질이 도포되며,
    상기 핑거 전극은 제1 도전성 금속을 포함하고, 상기 제1 접착성 물질은 상기 제1 도전성 금속과 동일한 금속으로 형성된 제1 도전성 금속 입자를 포함하며,
    상기 후면 전극은 제2 도전성 금속을 포함하고, 상기 제2 접착성 물질은 상기 제1 도전성 금속 입자와는 다른 종류의 금속으로 형성된 제2 도전성 금속 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 접착성 물질은 상기 인터커넥터의 제 1 면 중에서 상기 기판의 입사면에 대응하는 부분에만 도포되며,
    상기 제 2 접착성 물질은 상기 인터커넥터의 제 2 면 중에서 상기 기판 입사면의 반대면에 대응하는 부분에만 도포되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 도전성 금속은 은(Ag)으로 이루어지며, 상기 제1 도전성 금속 입자는 은 나노 입자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 도전성 금속은 알루미늄으로 이루어지며, 상기 제2 도전성 금속 입자는 Au, Ca, Ge, Cu, Fe, In, Mg, Ni, Zn 중 적어도 하나의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 접착성 물질은 Sn, Pb, Bi 중 적어도 하나의 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 인터커넥터의 폭은 1mm 이상 2.5mm 이하인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 태양 전지 및 제 2 태양 전지 각각은 상기 기판의 입사면 상부에 상기 핑거 전극과 교차하고 상기 인터커넥터와 나란한 전면 버스바를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 태양 전지 및 제 2 태양 전지 각각은 상기 기판 입사면의 반대면 상부에는 상기 인터커넥터와 나란한 후면 버스바를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 인터커넥터에서 상기 제 1 핑거 전극에 접촉하는 부분의 폭은 상기 제 2 후면 전극에 접촉하는 부분의 폭보다 넓은 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 접착성 물질과 상기 제2 접착성 물질은 B203, Bi2O3, SnO, P2O5, ZnO, PbO 중에서 선택된 적어도 하나의 고분자 바인더를 각각 포함하는 태양전지 모듈.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 접착성 물질은 글라스 프릿을 더 포함하는 태양전지 모듈.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제2 접착성 물질은 상기 글라스 프릿을 더 포함하는 태양전지 모듈.
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