KR101306527B1 - 태양광 발전장치 - Google Patents
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Abstract
태양광 발전장치가 개시된다. 태양광 발전장치는 기판; 상기 기판 상에 배치되는 제 1 태양전지; 상기 기판 상에 배치되고, 상기 제 1 태양전지에 인접하는 제 2 태양전지; 상기 기판 상에 배치되고, 상기 제 2 태양전지에 인접하는 제 3 태양전지; 및 상기 기판을 관통하고, 상기 제 1 태양전지 및 상기 제 3 태양전지에 접속되는 바이패스 부재를 포함한다.
Description
실시예는 태양광 발전장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
태양광 발전을 위한 태양전지의 제조방법은 다음과 같다. 먼저, 기판이 제공되고, 상기 기판 상에 후면전극층이 형성되고, 이후, 상기 후면전극층 상에 광 흡수층, 버퍼층 및 고저항 버퍼층이 차례로 형성된다. 상기 광 흡수층을 형성하기 위해서 구리, 인듐, 갈륨, 셀레늄을 동시 또는 구분하여 증발시키면서 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계)의 광 흡수층을 형성하는 방법과 금속 프리커서 막을 형성시킨 후 셀레니제이션(Selenization) 공정에 의해 형성시키는 방법이 폭넓게 사용되고 있다. 상기 광 흡수층의 에너지 밴드갭(band gap)은 약 1 내지 1.8 eV 이다.
이후, 상기 광 흡수층 상에 황화 카드뮴(CdS)을 포함하는 버퍼층이 스퍼터링 공정에 의해서 형성된다. 상기 버퍼층의 에너지 밴드갭은 약 2.2 내지 2.4 eV 이다. 이후, 상기 버퍼층 상에 징크 옥사이드(ZnO)를 포함하는 고저항 버퍼층이 스퍼터링 공정에 의해서 형성된다. 상기 고저항 버퍼층의 에너지 밴드갭은 약 3.1 내지 3.3 eV 이다.
이후, 상기 고저항 버퍼층 상에 투명한 도전물질이 적층되고, 상기 고저항 버퍼층 상에 투명전극층이 형성된다. 상기 투명전극층으로 사용되는 물질의 예로서는 알루미늄 도핑된 징크 옥사이드 등을 들 수 있다. 상기 투명전극층의 에너지 밴드갭은 약 3.1 내지 3.3 eV 이다.
이와 같은 태양광 발전장치에 있어서, 상기 광 흡수층 내의 밴드갭 에너지를 조절하여, 광 전 변환 효율을 향상시키기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다.
이와 같이, 태양광을 전기에너지로 변환시키기 위해서, 다양한 형태의 태양광 발전장치가 제조되고, 사용될 수 있다. 이와 같은 태양광 발전장치는 특허 공개 공보 10-2008-0088744 등에 개시된다.
실시예는 향상된 광-전 변환 효율을 가지는 태양광 발전장치를 제공하고자 한다.
일 실시예에 따른 태양광 발전장치는 기판; 상기 기판 상에 배치되는 제 1 태양전지; 상기 기판 상에 배치되고, 상기 제 1 태양전지에 인접하는 제 2 태양전지; 상기 기판 상에 배치되고, 상기 제 2 태양전지에 인접하는 제 3 태양전지; 및 상기 기판을 관통하고, 상기 제 1 태양전지 및 상기 제 3 태양전지에 접속되는 바이패스 부재를 포함한다.
일 실시예에 따른 태양광 발전장치는 기판; 상기 기판 상에 배치되는 후면전극층; 상기 후면전극층 상에 배치되는 광 흡수층; 상기 광 흡수층 상에 배치되는 전면전극층; 및 상기 후면전극층에 접속되는 바이패스 부재를 포함하고, 상기 기판은 베이스 플레이트; 및 상기 베이스 플레이트로부터 돌기되는 돌출부를 포함하고, 상기 후면전극층의 일부는 상기 돌출부의 측면에 배치되고, 상기 바이패스 부재는 상기 후면전극층 중, 상기 돌출부의 측면에 배치되는 부분과 직접 접촉한다.
실시예에 따른 태양광 발전장치는 바이패스 부재를 포함합니다. 실시예에 따른 태양광 발전장치는 상기 바이패스 부재를 사용하여, 작동이 불가능한 태양전지에 인접하는 태양전지들을 서로 연결시킬 수 있다.
이에 따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 공정 등의 이유로 불량인 태양전지를 건너 뛰도록, 상기 바이패스 부재를 사용할 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 불량인 태양전지들을 효과적으로 발전에서 제외시킬 수 있다.
특히, 상기 바이패스 부재는 상기 기판을 관통하여, 이격되는 태양전지들을 서로 연결시킬 수 있다. 특히, 상기 바이패스 부재는 불량인 태양전지를 사이에 두고 서로 이격되는 태양전지들을 상기 기판의 하면을 통하여 연결시킬 수 있다.
이에 따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 상기 바이패스 부재를 상면에 노출시키지 않고도, 서로 이격되는 태양전지들을 연결시킬 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 향상된 외관을 가질 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 태양광 발전장치를 도시한 분해사시도이다.
도 2는 지지기판을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 4 내지 도 8은 실시예에 따른 태양광 발전장치를 제조하는 과정을 도시한 도면들이다.
도 2는 지지기판을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 4 내지 도 8은 실시예에 따른 태양광 발전장치를 제조하는 과정을 도시한 도면들이다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 기판, 막, 전극, 홈 또는 층 등이 각 기판, 전극, 막, 홈 또는 층 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1은 실시예에 따른 태양광 발전장치를 도시한 분해사시도이다. 도 2는 지지기판을 도시한 사시도이다. 도 3은 도 1에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 태양광 발전장치는 지지기판(100), 후면전극층(200), 광 흡수층(300), 버퍼층(400), 고저항 버퍼층(500), 전면전극층(600), 접속부(700) 및 복수의 바이패스 부재들(800)을 포함한다.
상기 지지기판(100)은 상기 후면전극층(200), 상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400), 상기 고저항 버퍼층(500), 상기 전면전극층(600), 상기 접속부(700) 및 를 지지한다.
상기 지지기판(100)은 절연체일 수 있다. 상기 지지기판(100)은 유리기판, 플라스틱기판 또는 금속기판일 수 있다. 더 자세하게, 상기 지지기판(100)은 소다 라임 글래스(soda lime glass) 기판일 수 있다. 상기 지지기판(100)은 투명할 수 있다. 상기 지지기판(100)은 리지드하거나 플렉서블할 수 있다.
상기 지지기판(100)은 상면에 단차를 가진다. 상기 지지기판(100)은 베이스층(110) 및 복수의 돌출부들(120)을 포함한다.
상기 베이스층(110)은 상기 돌출부들(120)을 지지한다. 상기 베이스층(110)은 플레이트 형상을 가질 수 있다. 상기 베이스층(110) 및 상기 돌출부들(120)은 서로 일체로 형성될 수 있다. 즉, 상기 베이스층(110) 및 상기 돌출부들(120) 사이에는 실제적인 계면이 형성되지 않을 수 있다.
이와는 다르게, 상기 베이스층(110) 및 상기 돌출부들(120) 사이에 계면이 형성될 수 있다. 더 자세하게, 상기 베이스층(110) 및 상기 돌출부들(120)은 서로 다른 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 베이스층(110)은 유리를 포함하고, 상기 돌출부들(120)은 플라스틱을 포함할 수 있다.
상기 돌출부들(120)은 상기 베이스층(110) 상에 배치된다. 더 자세하게, 상기 돌출부들(120)은 상기 베이스층(110)으로부터 상방으로 돌출될 수 있다. 상기 돌출부들(120)은 서로 동일한 두께를 가질 수 있다.
또한, 상기 돌출부들(120)은 상기 제 2 방향으로 연장되는 형상을 가질 수 있다. 즉, 탑측에서 보았을 때, 상기 돌출부들(120)은 상기 제 2 방향으로 연장되는 형상을 가질 수 있다. 상기 돌출부들(120)의 폭(W2)은 약 0.5㎜ 내지 약 1㎜일 수 있다. 또한, 상기 돌출부들(120)의 높이는 약 1㎛ 내지 약 500㎛일 수 있다. 더 자세하게, 상기 돌출부들(120)의 높이는 약 100㎛ 내지 약 300㎛일 수 있다.
상기 후면전극층(200)은 상기 지지기판(100) 상에 배치된다. 더 자세하게, 상기 후면전극층(200)은 상기 돌출부들(120) 상에 배치된다. 더 자세하게, 상기 후면전극층(200)은 상기 돌출부들(120)의 상면에 배치될 수 있다.
상기 후면전극층(200)은 도전층이다. 상기 후면전극층(200)으로 사용되는 물질의 예로서는 몰리브덴 등의 금속을 들 수 있다.
또한, 상기 후면전극층(200)은 두 개 이상의 층들을 포함할 수 있다. 이때, 각각의 층들은 같은 금속으로 형성되거나, 서로 다른 금속으로 형성될 수 있다.
상기 후면전극층(200)에는 제 1 관통홈(TH1)이 형성된다. 상기 제 1 관통홈(TH1)은 상기 지지기판(100)의 상면을 노출하는 오픈 영역이다. 상기 제 1 관통홈(TH1)은 평면에서 보았을 때, 일 방향으로 연장되는 형상을 가질 수 있다.
상기 제 1 관통홈(TH1)은 상기 돌출부들(120)에 형성된다. 더 자세하게, 상기 제 1 관통홈(TH1)은 상기 돌출부들(120)의 측면 및 상면에 걸쳐서 형성된다. 예를 들어, 상기 제 1 관통홈(TH1)은 상기 돌출부들(120)의 상면의 일부 및 측면의 일부에 걸쳐서 형성될 수 있다. 즉, 상기 제 1 관통홈(TH1)은 상기 돌출부들(120)의 측면 및 상면이 만나는 부분에 대응하여 형성될 수 있다.
상기 제 1 관통홈(TH1)의 폭은 약 80㎛ 내지 200㎛ 일 수 있다.
상기 제 1 관통홈(TH1)에 의해서, 상기 후면전극층(200)은 다수 개의 후면전극들(210, 220...)로 구분된다. 즉, 상기 제 1 관통홈(TH1)에 의해서, 상기 후면전극들(210, 220...)이 정의된다. 도 3에서는 상기 후면전극들(210, 220...) 중 제 1 후면전극(210) 및 제 2 후면전극(220)이 도시된다.
상기 후면전극들(210, 220...)은 상기 제 1 관통홈(TH1)에 의해서 서로 이격된다. 상기 후면전극들(210, 220...)은 스트라이프 형태로 배치된다.
이와는 다르게, 상기 후면전극들(210, 220...)은 매트릭스 형태로 배치될 수 있다. 이때, 상기 제 1 관통홈(TH1)은 평면에서 보았을 때, 격자 형태로 형성될 수 있다.
상기 광 흡수층(300)은 상기 후면전극층(200) 상에 배치된다. 또한, 상기 광 흡수층(300)에 포함된 물질은 상기 제 1 관통홈(TH1)에 채워진다.
상기 광 흡수층(300)은 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ족 계 화합물을 포함한다. 예를 들어, 상기 광 흡수층(300)은 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계) 결정 구조, 구리-인듐-셀레나이드계 또는 구리-갈륨-셀레나이드계 결정 구조를 가질 수 있다.
상기 광 흡수층(300)의 에너지 밴드갭(band gap)은 약 1eV 내지 1.8eV일 수 있다.
상기 광 흡수층(300)에는 제 2 관통홈(TH2)이 형성된다. 상기 제 2 관통홈(TH2)은 상기 광 흡수층(300)을 관통한다. 또한, 상기 제 2 관통홈(TH2)은 상기 후면전극층(200)의 상면을 노출하는 오픈영역이다.
상기 제 2 관통홈(TH2)은 상기 제 1 관통홈(TH1)과 일부 중첩될 수 있다. 즉, 상기 제 2 관통홈(TH2)의 일부는 평면에서 보았을 때, 상기 제 1 관통홈(TH1)과 중첩될 수 있다.
상기 제 2 관통홈(TH2)의 폭은 약 80㎛ 내지 약 200㎛ 일 수 있다.
또한, 상기 광 흡수층(300)은 상기 제 2 관통홈(TH2)에 의해서, 다수 개의 광 흡수부들(310, 320...)을 정의한다. 즉, 상기 광 흡수층(300)은 상기 제 2 관통홈(TH2)에 의해서, 상기 광 흡수부들(310, 320...)로 구분된다.
상기 버퍼층(400)은 상기 광 흡수층(300) 상에 배치된다. 상기 버퍼층(400)은 황화 카드뮴(CdS)를 포함하며, 상기 버퍼층(400)의 에너지 밴드갭은 약 2.2eV 내지 2.4eV이다.
상기 고저항 버퍼층(500)은 상기 버퍼층(400) 상에 배치된다. 상기 고저항 버퍼층(500)은 불순물이 도핑되지 않은 징크 옥사이드(i-ZnO)를 포함한다. 상기 고저항 버퍼층(500)의 에너지 밴드갭은 약 3.1eV 내지 3.3eV이다.
상기 버퍼층(400)은 상기 제 2 관통홈(TH2)에 의해서, 다수 개의 버퍼들(410, 420...)로 구분되고, 상기 고저항 버퍼층(500)은 상기 제 2 관통홈(TH2)에 의해서, 다수 개의 고저항 버퍼들(510, 520...)로 구분된다.
상기 전면전극층(600)은 상기 고저항 버퍼층(500) 상에 배치된다. 상기 전면전극층(600)은 투명하며, 도전층이다. 또한, 상기 전면전극층(600)의 저항은 상기 후면전극층(200)의 저항보다 높다. 예를 들어, 상기 전면전극층(600)의 저항은 상기 후면전극층(200)의 저항보다 약 10 내지 200배 더 클 수 있다. 상기 전면전극층(600)으로 사용되는 물질의 예로서는 알루미늄이 도핑된 징크 옥사이드(Al doped ZnO;AZO) 등을 들 수 있다.
상기 전면전극층(600)에는 제 3 관통홈(TH3)이 형성된다. 상기 제 3 관통홈(TH3)은 상기 후면전극층(200)의 상면을 노출하는 오픈 영역이다. 예를 들어, 상기 제 3 관통홈(TH3)의 폭은 약 80㎛ 내지 약 200㎛일 수 있다.
상기 제 3 관통홈(TH3)은 상기 제 2 관통홈(TH2)에 인접하는 위치에 형성된다. 더 자세하게, 상기 제 3 관통홈(TH3)은 상기 제 2 관통홈(TH2) 옆에 배치된다. 즉, 평면에서 보았을 때, 상기 제 3 관통홈(TH3)은 상기 제 2 관통홈(TH2)옆에 나란히 배치된다.
상기 제 3 관통홈(TH3)에 의해서, 상기 전면전극층(600)은 다수 개의 전면전극들(610, 620...)로 구분된다. 즉, 상기 전면전극들(610, 620...)은 상기 제 3 관통홈(TH3)에 의해서 정의된다.
상기 전면전극들(610, 620...)은 상기 후면전극들(210, 220...)과 대응되는 형상을 가진다. 즉, 상기 전면전극들(610, 620...)은 스트라이프 형태로 배치된다. 이와는 다르게, 상기 전면전극들(610, 620...)은 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.
또한, 상기 제 3 관통홈(TH3)에 의해서, 다수 개의 태양전지들(C1, C2...)이 정의된다. 더 자세하게, 상기 제 2 관통홈(TH2) 및 상기 제 3 관통홈(TH3)에 의해서, 상기 태양전지들(C1, C2...)이 정의된다. 즉, 상기 제 2 관통홈(TH2) 및 상기 제 3 관통홈(TH3)에 의해서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 상기 태양전지들(C1, C2...)로 구분된다.
즉, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 다수 개의 태양전지들(C1, C2...)을 포함한다. 상기 태양전지들(C1, C2...)은 예를 들어, 상기 태양광 발전장치는 제 1 태양전지(C1), 제 2 태양전지(C2) 및 제 3 태양전지(C3)를 포함한다.
상기 태양전지들(C1, C2...)은 각각 후면전극, 광 흡수부, 버퍼, 고저항 버퍼 및 전면전극을 포함한다. 예를 들어, 상기 제 1 태양전지(C1)는 상기 제 1 후면전극(210), 상기 제 1 광 흡수부(310), 상기 제 1 버퍼(410), 상기 제 1 고저항 버퍼(510) 및 상기 제 1 전면전극(610)을 포함한다. 또한, 상기 제 2 태양전지(C2)는 상기 지지기판(100) 상에 순차적으로 적층되는 상기 제 2 후면전극(220), 상기 제 2 광 흡수부(320), 상기 제 2 버퍼(420), 상기 제 2 고저항 버퍼(520) 및 상기 제 2 전면전극(620)을 포함한다. 또한, 상기 제 3 태양전지(C3)는 차례로 적층되는 제 3 후면전극(230), 제 3 광 흡수층(330), 제 3 버퍼(430), 제 3 고저항 버퍼(530) 및 제 3 전면전극(630)을 포함한다.
상기 태양전지들은 서로 나란히 배치될 수 있다. 즉, 상기 제 1 태양전지(C1) 옆에 상기 제 2 태양전지(C2)가 배치된다. 또한, 상기 제 2 태양전지(C2) 옆에 상기 제 3 태양전지(C3)가 배치된다. 상기 제 2 태양전지(C2)는 상기 제 1 태양전지(C1) 및 상기 제 3 태양전지(C3) 사이에 배치된다.
상기 접속부(700)는 상기 제 2 관통홈(TH2) 내측에 배치된다. 상기 접속부(700)는 상기 돌출부들(120) 상에 각각 배치될 수 있다.
상기 접속부(700)는 상기 전면전극층(600)으로부터 연장되며, 상기 후면전극층(200)에 직접 접촉한다. 예를 들어, 상기 접속부(700)는 상기 제 1 전면전극(610)으로부터 연장되어, 상기 제 2 후면전극(220)에 직접 접촉된다.
따라서, 상기 접속부(700)는 서로 인접하는 태양전지들에 각각 포함된 전면전극과 후면전극을 연결한다. 예를 들어, 상기 접속부(700)는 상기 제 1 전면전극(610) 및 상기 제 2 후면전극(220)을 연결한다. 또한, 상기 접속부(700)는 상기 제 2 전면전극(620) 및 상기 제 3 후면전극(230)을 연결한다.
상기 접속부(700)는 상기 전면전극들(610, 620...)과 일체로 형성된다. 즉, 상기 접속부(700)로 사용되는 물질은 상기 전면전극층(600)으로 사용되는 물질과 동일하다.
상기 접속부(700)는 상기 후면전극들(210, 220...)에 직접 접촉된다. 더 자세하게, 상기 접속부(700)는 상기 후면전극들(210, 220...)의 상면에 직접 접촉될 수 있다.
상기 바이패스 부재(800)는 상기 작동되지 않는 태양전지의 양 옆에 배치되는 태양전지들을 전기적으로 연결시킨다. 예를 들어, 상기 제 2 태양전지(C2)가 작동되지 않는 경우, 상기 바이패스 부재(800)는 상기 제 1 태양전지(C1) 및 상기 제 3 태양전지(C3)를 서로 전기적으로 연결시킬 수 있다.
또한, 상기 바이패스 부재(800)는 상기 후면전극층(200)에 접속될 수 있다. 더 자세하게, 상기 바이패스 부재(800)는 상기 후면전극층(200) 중, 상기 돌출부(120)의 측면에 배치되는 부분에 직접 접촉될 수 있다.
상기 바이패스 부재(800)는 상기 지지기판(100)을 관통할 수 있다. 또한, 상기 바이패스 부재(800)는 상기 지지기판(100)의 하면에도 배치될 수 있다. 상기 바이패스 부재(800)는 와이어 형상을 가질 수 있다. 상기 바이패스 부재(800)는 서로 연결하고자하는 태양전지들 중, 하나로부터 다른 하나로 연장된다. 더 자세하게, 상기 바이패스 부재(800)는 정상적인 태양전지로부터 연장되어, 상기 지지기판(100)을 관통된다. 또한, 상기 지지기판(100)의 하면에서 연장된 후, 상기 지지기판(100)을 관통한 후, 다른 정상적인 태양전지에 연결된다.
상기 바이패스 부재(800)는 'ㄷ'자 형상을 가질 수 있다. 상기 바이패스 부재(800)는 상기 지지기판(100)의 하면에 끼워질 수 있다.
상기 바이패스 부재(800)는 도전체를 포함한다. 상기 바이패스 부재(800)는 전체적으로 도전체로 형성될 수 있다. 상기 바이패스 부재(800)는 몰리브덴, 알루미늄, 구리, 은, 금 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
상기 바이패스 부재(800)는 제 1 관통부(810), 제 2 관통부(820) 및 연결부(830)를 포함한다.
상기 제 1 관통부(810)는 상기 지지기판(100)을 관통한다. 상기 제 1 관통부(810)는 정상적인 태양전지들 중 하나에 접속된다. 예를 들어, 상기 제 1 관통부(810)는 상기 제 1 태양전지(C1)에 접속된다. 더 자세하게, 상기 제 1 관통부(810)는 상기 제 1 전면전극에 접속될 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 1 관통부(810)는 상기 제 2 후면전극(220)을 통하여, 상기 제 1 전면전극(610)에 접속될 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 1 관통부(810)는 상기 제 2 후면전극(220) 및 상기 접속부(700)를 통하여, 상기 제 1 전면전극(610)에 접속될 수 있다.
또한, 상기 제 1 관통부(810)는 제 1 돌출부(121)의 측면에 배치되는 제 2 후면전극(220)에 접속된다. 즉, 상기 제 1 관통부(810)는 상기 제 2 후면전극(220) 중, 상기 제 1 돌출부(121)의 측면에 배치되는 부분에 직접 접촉될 수 있다. 이에 따라서, 상기 제 1 관통부(810) 및 상기 제 2 후면전극(220) 사이의 접촉 면적이 향상될 수 있다. 따라서, 상기 제 1 관통부(810) 및 상기 제 2 후면전극(220) 사이의 접촉 저항이 감소될 수 있다.
상기 제 2 관통부(820)는 상기 지지기판(100)을 관통한다. 상기 제 2 관통부(820)는 정상적인 태양전지들 중 하나에 접속된다. 예를 들어, 상기 제 2 관통부(820)는 상기 제 1 태양전지(C1)에 접속된다. 더 자세하게, 상기 제 2 관통부(820)는 상기 제 3 후면전극(210)에 접속될 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 2 관통부(820)는 상기 제 3 후면전극(230)에 직접 접촉될 수 있다.
또한, 상기 제 2 관통부(820)는 제 2 돌출부(122)의 측면에 배치되는 제 3 후면전극(230)에 접속된다. 즉, 상기 제 2 관통부(820)는 상기 제 3 후면전극(230) 중, 상기 제 2 돌출부(122)의 측면에 배치되는 부분에 직접 접촉될 수 있다. 이에 따라서, 상기 제 2 관통부(820) 및 상기 제 3 후면전극(230) 사이의 접촉 면적이 향상될 수 있다. 따라서, 상기 제 2 관통부(820) 및 상기 제 3 후면전극(230) 사이의 접촉 저항이 감소될 수 있다.
상기 연결부(830)는 상기 제 1 관통부(810) 및 상기 제 2 관통부(820)를 서로 연결시킨다. 상기 연결부(830)는 상기 제 1 관통부(810)의 일 끝단으로부터 상기 제 2 관통부(820)의 일끝단으로 연장될 수 있다. 상기 연결부(830)는 상기 지지기판(100) 아래에 배치될 수 있다. 더 자세하게, 상기 연결부(830)는 상기 제 1 관통부(810) 및 상기 제 2 관통부(820)와 일체로 형성될 수 있다.
상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400), 상기 고저항 버퍼층(500) 및 상기 전면전극층(600)에는 상기 제 1 관통부(810)의 다른 끝단을 노출시키는 제 1 오픈 영역(OR1)이 형성된다. 또한, 상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400), 상기 고저항 버퍼층(500) 및 상기 전면전극층(600)에는 상기 제 2 관통부(820)의 다른 끝단을 노출시키는 제 2 오픈 영역(OR2)이 형성된다. 즉, 상기 제 1 오픈 영역(OR1) 및 상기 제 2 오픈 영역(OR2)은 상기 바이패스 부재(800)의 일부를 노출시킨다.
또한, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 제 1 솔더부(910) 및 제 2 솔더부(920)를 더 포함한다.
상기 제 1 솔더부(910)는 상기 제 1 오픈 영역(OR1)에 배치된다. 또한, 상기 제 1 솔더부(910)는 상기 제 1 관통부(810) 및 상기 제 2 후면전극(220)에 직접 접촉된다. 또한, 상기 제 1 솔더부(910)는 상기 제 1 관통부(810)의 다른 끝단을 덮을 수 있다. 상기 제 1 솔더부(910)는 상기 제 1 관통부(810) 및 상기 제 2 후면전극(220) 사이의 저항을 낮출 수 있다.
상기 제 2 솔더부(920)는 상기 제 2 오픈 영역(OR2)에 배치된다. 또한, 상기 제 2 솔더부(920)는 상기 제 2 관통부(820) 및 상기 제 3 후면전극(230)에 직접 접촉된다. 또한, 상기 제 2 솔더부(920)는 상기 제 2 관통부(820)의 다른 끝단을 덮을 수 있다. 상기 제 2 솔더부(920)는 상기 제 2 관통부(820) 및 상기 제 3 후면전극(230) 사이의 저항을 낮출 수 있다.
상기 제 1 솔더부(910) 및 상기 제 2 솔더부(920)로 사용되는 물질의 예로서는 낮은 연화온도를 가지는 납 합금 등을 들 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 상기 바이패스 부재(800)를 사용하여, 작동이 불가능한 태양전지에 인접하는 태양전지들을 서로 연결시킬 수 있다.
이에 따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 공정 등의 이유로 불량인 태양전지를 건너 뛰도록, 상기 바이패스 부재(800)를 사용할 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 불량인 태양전지들을 효과적으로 발전에서 제외시킬 수 있다.
특히, 상기 바이패스 부재(800)는 상기 지지기판(100)을 관통하여, 이격되는 태양전지들을 서로 연결시킬 수 있다. 특히, 상기 바이패스 부재(800)는 불량인 태양전지를 사이에 두고 서로 이격되는 태양전지들을 상기 지지기판(100)의 하면을 통하여 연결시킬 수 있다.
이에 따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 상기 바이패스 부재(800)를 상면에 노출시키지 않고도, 서로 이격되는 태양전지들을 연결시킬 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 태양광 발전장치는 향상된 외관을 가질 수 있다.
도 4 내지 도 9는 실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조방법을 도시한 단면도들이다. 본 제조방법에 관한 설명은 앞서 설명한 태양광 발전장치에 대한 설명을 참고한다.
도 4를 참조하면, 지지기판(100) 상에 후면전극층(200)이 형성된다. 상기 후면전극층(200)은 몰리브덴 등의 금속을 상기 지지기판(100) 상에 증착시켜서 형성될 수 있다. 상기 후면전극층(200)은 상기 돌출부들(120)의 상면에 형성된다. 또한, 상기 후면전극층(200)은 상기 돌출부들(120)의 측면에도 형성될 수 있다. 상기 후면전극층(200)은 스퍼터링 공정에 의해서 형성될 수 있다.
이후, 상기 후면전극층(200)은 패터닝되어 제 1 관통홈(TH1)이 형성된다. 이에 따라서, 상기 지지기판(100) 상에 다수 개의 후면전극들(210, 220...)이 형성된다. 상기 후면전극층(200)은 레이저에 의해서 패터닝된다.
이때, 상기 제 1 관통홈(TH1)은 상기 돌출부들(120)의 측면 및 상면이 서로 만나는 부분에 대응하여 각각 형성될 수 있다. 즉, 상기 제 1 관통홈(TH1)은 상기 돌출부들(120)의 측면 및 상면에 걸쳐서 형성될 수 있다.
상기 제 1 관통홈(TH1)은 상기 지지기판(100)의 일부를 노출하며, 약 80㎛ 내지 약 200㎛의 폭을 가질 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 후면전극층(200) 상에 광 흡수층(300)이 형성된다.
상기 광 흡수층(300)은 스퍼터링 공정 또는 증발법 등에 의해서 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 광 흡수층(300)을 형성하기 위해서 구리, 인듐, 갈륨, 셀레늄을 동시 또는 구분하여 증발시키면서 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계)의 광 흡수층을 형성하는 방법과 금속 프리커서 막을 형성시킨 후 셀레니제이션(Selenization) 공정에 의해 형성시키는 방법이 폭넓게 사용되고 있다.
금속 프리커서 막을 형성시킨 후 셀레니제이션 하는 것을 세분화하면, 구리 타겟, 인듐 타겟, 갈륨 타겟을 사용하는 스퍼터링 공정에 의해서, 상기 후면전극(200) 상에 금속 프리커서 막이 형성된다.
이후, 상기 금속 프리커서 막은 셀레니제이션(selenization) 공정에 의해서, 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In,Ga)Se2;CIGS계)의 광 흡수층이 형성된다.
이와는 다르게, 상기 구리 타겟, 인듐 타겟, 갈륨 타겟을 사용하는 스퍼터링 공정 및 상기 셀레니제이션 공정은 동시에 진행될 수 있다.
이와는 다르게, 구리 타겟 및 인듐 타겟 만을 사용하거나, 구리 타겟 및 갈륨 타겟을 사용하는 스퍼터링 공정 및 셀레니제이션 공정에 의해서, CIS계 또는 CIG계 광 흡수층이 형성될 수 있다.
이후, 상기 광 흡수층(300) 상에 황화 카드뮴이 스퍼터링 공정 또는 용액성장법(chemical bath depositon;CBD) 등에 의해서 증착되고, 상기 버퍼층(400)이 형성된다.
이후, 상기 버퍼층(400) 상에 징크 옥사이드가 스퍼터링 공정 등에 의해서 증착되고, 상기 고저항 버퍼층(500)이 형성된다.
이후, 상기 광 흡수층(300)의 일부, 상기 버퍼층(400)의 일부 및 상기 고저항 버퍼층(500)의 일부가 제거되어 제 2 관통홈(TH2)이 형성된다.
상기 제 2 관통홈(TH2)은 팁 등의 기계적인 장치 또는 레이저 장치 등에 의해서 형성될 수 있다.
예를 들어, 약 40㎛ 내지 약 180㎛의 폭을 가지는 팁에 의해서, 상기 광 흡수층(300) 및 상기 버퍼층(400)은 패터닝될 수 있다. 또한, 상기 제 2 관통홈(TH2)은 약 200 내지 600㎚의 파장을 가지는 레이저에 의해서 형성될 수 있다.
이때, 상기 제 2 관통홈(TH2)의 폭은 약 100㎛ 내지 약 200㎛ 일 수 있다. 또한,상기 제 2 관통홈(TH2)은 상기 후면전극층(200)의 상면의 일부를 노출하도록 형성된다.
도 6을 참조하면, 상기 고저항 버퍼층(500) 상에 전면전극층(600)이 형성된다. 이때, 상기 제 2 관통홈(TH2) 내측에 상기 전면전극층(600)을 이루는 물질이 채워진다.
상기 전면전극층(600)을 형성하기 위해서, 상기 고저항 버퍼층(500) 상에 투명한 도전물질이 적층된다. 상기 투명한 도전물질은 상기 제 2 관통홈(TH2) 전체에 채워진다. 상기 투명한 도전물질의 예로서는 알루미늄 도핑된 징크 옥사이드 등을 들 수 있다.
이에 따라서, 상기 전면전극층(600)으로부터 연장되어, 상기 후면전극층(200)에 직접 접속되는 접속부(700)가 상기 제 2 관통홈(TH2) 내측에 형성된다.
이후, 상기 전면전극층(600)의 일부가 제거되어 제 3 관통홈(TH3)이 형성된다. 즉, 상기 전면전극층(600)은 패터닝되어, 다수 개의 전면전극들(610, 620...) 및 다수 개의 태양전지들(C1, C2...)이 정의된다.
상기 제 3 관통홈(TH3)의 폭은 약 80㎛ 내지 약 200㎛ 일 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 지지기판(100)에 제 1 관통홀(111) 및 제 2 관통홀(112)이 형성된다. 이때, 상기 제 1 관통홀(111) 및 상기 제 2 관통홀(112)은 상기 후면전극층(200)도 관통한다.
이후, 상기 광 흡수층(300), 상기 버퍼층(400), 상기 고저항 버퍼층(500) 및 상기 전면전극층(600)에 제 1 오픈 영역(OR1) 및 제 2 오픈 영역(OR2)이 형성된다. 상기 제 1 오픈 영역(OR1)은 상기 제 1 관통홀(111)에 대응하고, 상기 제 2 오픈 영역(OR2)은 제 2 관통홀(112)에 대응된다. 상기 제 1 오픈 영역(OR1) 및 상기 제 2 오픈 영역(OR2)은 탑측에서 보았을 때, 점 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 제 1 오픈 영역(OR1) 및 상기 제 2 오픈 영역(OR2)의 평면적은 상기 제 1 관통홀(111) 및 상기 제 2 관통홀(112)의 단면적(직경 방향의 단면적)보다 더 클 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 제 1 관통홀(111) 및 상기 제 2 관통홀(112)에 제 1 관통부(810) 및 제 2 관통부(820)가 각각 삽입된다.
이후, 상기 제 1 관통부(810)의 끝단 및 상기 제 1 오픈 영역(OR1)에 제 1 솔더부(910)가 형성된다. 또한, 상기 제 2 관통부(820)의 끝단 및 상기 제 2 오픈 영역(OR2)에 제 2 솔더부(920)가 형성된다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 태양광 발전장치의 제조방법에 의해서, 향상된 광-전 변환 효율을 가지는 태양광 발전장치가 제공될 수 있다.
또한, 이상에서 실시예들에 설명된 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 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (14)
- 기판;
상기 기판 상에 배치되는 제 1 태양전지;
상기 기판 상에 배치되고, 상기 제 1 태양전지에 인접하는 제 2 태양전지;
상기 기판 상에 배치되고, 상기 제 2 태양전지에 인접하는 제 3 태양전지; 및
상기 기판을 관통하고, 상기 제 1 태양전지 및 상기 제 3 태양전지에 접속되는 바이패스 부재를 포함하는 태양광 발전장치. - 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 태양전지는 상기 제 1 태양전지 및 상기 제 3 태양전지 사이에 배치되는 태양광 발전장치.
- 제 2 항에 있어서, 상기 바이패스 부재는
상기 기판을 관통하여, 상기 제 1 태양전지에 접속되는 제 1 관통부;
상기 기판을 관통하여, 상기 제 3 태양전지에 접속되는 제 2 관통부; 및
상기 기판 아래에 배치되고, 상기 제 1 관통부 및 상기 제 2 관통부에 연결되는 연결부를 포함하는 태양광 발전장치. - 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 태양전지는
상기 기판 상에 배치되는 제 1 후면전극;
상기 제 1 후면전극 상에 배치되는 제 1 광 흡수부; 및
상기 제 1 광 흡수부 상에 배치되는 제 1 전면전극을 포함하고,
상기 제 2 태양전지는
상기 기판 상에 배치되고, 상기 제 1 전면전극과 연결되는 제 2 후면전극을 포함하고,
상기 바이패스 부재는 상기 제 2 후면전극을 통하여 상기 제 1 전면전극과 연결되는 태양광 발전장치. - 제 4 항에 있어서, 상기 제 2 후면전극 및 상기 바이패스 부재와 직접 접촉되는 제 1 솔더부를 더 포함하는 태양광 발전장치.
- 제 4 항에 있어서, 상기 제 3 태양전지는
상기 기판 상에 배치되는 제 3 후면전극;
상기 제 3 후면전극 상에 배치되는 제 3 광 흡수부; 및
상기 제 3 광 흡수부 상에 배치되는 제 3 전면전극을 포함하고,
상기 바이패스 부재는 상기 제 3 후면전극에 접속되는 태양광 발전장치. - 제 6 항에 있어서, 상기 바이패스 부재 및 상기 제 3 후면전극에 직접 접촉되는 제 2 솔더부를 더 포함하는 태양광 발전장치.
- 제 7 항에 있어서, 상기 제 3 광 흡수부 및 상기 제 3 전면전극은 상기 제 3 후면전극의 일부 및 상기 바이패스 부재의 일부를 노출시키는 제 2 오픈 영역을 포함하는 태양광 발전장치.
- 제 8 항에 있어서, 상기 제 2 솔더부는 상기 제 2 오픈 영역에 배치되는 태양광 발전장치.
- 제 6 항에 있어서, 상기 기판은
베이스 플레이트; 및
상기 베이스 플레이트로부터 상방으로 돌기되는 돌출부를 포함하고,
상기 제 3 후면전극의 일부는 상기 돌출부의 측면에 배치되고,
상기 바이패스 부재는 상기 제 3 후면전극 중, 상기 돌출부의 측면에 배치되는 부분과 직접 접촉하는 태양광 발전장치. - 제 4 항에 있어서, 상기 기판은
베이스층; 및
상기 베이스층으로부터 상방으로 돌기되는 돌출부를 포함하고,
상기 제 2 후면전극의 일부는 상기 돌출부의 측면에 배치되고,
상기 바이패스 부재는 상기 제 2 후면전극 중, 상기 돌출부의 측면에 배치되는 부분과 직접 접촉하는 태양광 발전장치. - 기판;
상기 기판 상에 배치되는 후면전극층;
상기 후면전극층 상에 배치되는 광 흡수층;
상기 광 흡수층 상에 배치되는 전면전극층; 및
상기 후면전극층에 접속되는 바이패스 부재를 포함하고,
상기 기판은
베이스층; 및
상기 베이스층으로부터 돌기되는 돌출부를 포함하고,
상기 후면전극층의 일부는 상기 돌출부의 측면에 배치되고,
상기 바이패스 부재는 상기 후면전극층 중, 상기 돌출부의 측면에 배치되는 부분과 직접 접촉하는 태양광 발전장치. - 제 12 항에 있어서, 상기 광 흡수층 및 상기 전면전극층은 상기 후면전극층의 일부 및 상기 바이패스 부재의 일부를 노출시키는 오픈 영역을 포함하는 태양광 발전장치.
- 제 13 항에 있어서, 상기 오픈 영역에 배치되고, 상기 후면전극층 및 상기 바이패스 부재와 직접 접촉하는 솔더부를 더 포함하는 태양광 발전장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120043860A KR101306527B1 (ko) | 2012-04-26 | 2012-04-26 | 태양광 발전장치 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120043860A KR101306527B1 (ko) | 2012-04-26 | 2012-04-26 | 태양광 발전장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101306527B1 true KR101306527B1 (ko) | 2013-09-09 |
Family
ID=49455621
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020120043860A KR101306527B1 (ko) | 2012-04-26 | 2012-04-26 | 태양광 발전장치 |
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| KR (1) | KR101306527B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000174308A (ja) | 1998-12-01 | 2000-06-23 | Toshiba Corp | 太陽電池発電モジュール |
| JP2007110123A (ja) | 2005-10-11 | 2007-04-26 | Emcore Corp | 一体型バイパスダイオードを含む太陽電池における信頼性のある内部接続 |
| KR101055616B1 (ko) | 2009-03-30 | 2011-08-09 | 김혁 | 바이패스 유닛을 구비하는 태양 전지판 |
| KR20130047513A (ko) * | 2011-10-31 | 2013-05-08 | 엘지이노텍 주식회사 | 태양전지 및 이의 제조방법 |
-
2012
- 2012-04-26 KR KR1020120043860A patent/KR101306527B1/ko not_active IP Right Cessation
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