KR101497941B1 - Solar cell module and method for manufacturing thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양전지 모듈 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고효율을 위한 패턴 및 요철이 형성된 커버글라스를 포함하는 태양전지 모듈 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a solar cell module and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a solar cell module including a cover glass having a pattern and an unevenness for high efficiency, and a method of manufacturing the same.
태양전지는 태양에너지를 전기에너지로 변환시키기 위해 제조되는 광전지를 말하는 것으로, 이는 태양전지가 태양광을 받으면 광전효과에 의해 광기전력이 일어나는 원리를 이용한 것이다. 태양전지는 무한한 태양에너지를 이용하는 것으로서, 다른 전력시스템과 달리 가동부분이 없어 무인화가 가능하고 안전하며, 환경친화적인 시스템으로 신재생에너지 부문에서도 가장 각광받고 있다.A solar cell is a photovoltaic cell that is manufactured to convert solar energy into electrical energy. This is based on the principle that when photovoltaic cells receive sunlight, photovoltaic power is generated by photoelectric effect. Unlike other power systems, solar cells utilize infinite solar energy. Unlike other power systems, solar cells are unmanned because they have no moving parts, and they are the most popular in the renewable energy sector as a safe and environmentally friendly system.
일반적으로 태양전지는 내부에 서로 다른 극성을 가지는 n형 반도체와 p형 반도체가 접합된 구조를 가질 수 있으며, 태양광에 의해 생성된 전자-정공쌍이 이러한 n-p접합구조에서 생성된 전위차에 의해서 분리되며 태양전지에 배치된 전극으로 수집되어 전류가 흐르게 된다. 상기 태양전지는 셀 단위로 구분할 수 있으며, 이러한 태양전지 셀을 패키징(packging)한 태양전지 모듈(module)과 함께 관련 산업에 활용되고 있다.In general, a solar cell may have a structure in which an n-type semiconductor and a p-type semiconductor having different polarities are connected to each other, and the electron-hole pairs generated by the sunlight are separated by a potential difference generated in the np junction structure The current is collected by the electrode placed in the solar cell. The solar cell can be divided into cell units, and is used in a related industry together with a solar cell module in which the solar cell is packaged.
태양광에 노출되기 위해 주로 외부에 설치되는 상기 태양전지 모듈 표면을 보호하기 위하여 태양전지 모듈 상부에 별도의 커버글라스를 배치하고 있다. 그러나, 일반적인 편평한(flat) 형태의 커버글라스는, 커버글라스 표면에서 태양광의 일부가 반사되어 광손실이 발생하는 문제점이 있다. 또한, 태양전지 모듈의 구조적 특징에 의해 태양전지 모듈 내 금속으로 이루어진 전면전극에 의해 커버글라스를 통해 입사되는 태양광의 일부가 반사 또는 흡수되어 전체적인 태양전지 모듈의 광효율이 저하되는 문제점도 있다.In order to protect the surface of the solar cell module, which is mainly installed on the outside in order to be exposed to sunlight, a separate cover glass is disposed on the upper part of the solar cell module. However, in a general flat type cover glass, there is a problem that a part of sunlight is reflected on the surface of the cover glass to cause light loss. In addition, due to the structural characteristics of the solar cell module, a part of solar light incident through the cover glass is reflected or absorbed by the front electrode made of metal in the solar cell module, thereby lowering the optical efficiency of the entire solar cell module.
이를 위하여, 종래에는 커버글라스 표면에 커버글라스로 사용되는 유리보다 낮은 굴절률을 가지는 재료로 반사방지막(Anti-reflection layer, AR layer)을 형성하여 표면반사율을 저하시킬 수 있으나, 상기 반사방지막을 이루는 재료에 대한 제조비용이 증가하는 단점이 있다. 또한, 커버글라스 표면을 텍스처링(texturing)하여 커버글라스 표면에서 일어나는 반사율을 줄일 수 있으나, 앞서 상술한 바와 같이, 태양전지 모듈 내 금속으로 이루어진 전면전극에 의한 광손실에 대해서는 개선하고 있지 않아, 이에 대한 연구가 더욱 필요한 실정이다.To this end, an anti-reflection layer (AR layer) may be formed of a material having a refractive index lower than that of glass used as a cover glass on the surface of a cover glass to reduce the surface reflectance. However, There is a disadvantage in that the manufacturing cost is increased. In addition, although the surface of the cover glass can be textured to reduce the reflectance occurring on the surface of the cover glass, the light loss due to the front electrode made of metal in the solar cell module is not improved as described above. Research is needed more.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 태양전지 모듈의 효율을 높일 수 있는 커버글라스가 구비된 태양전지 모듈 및 이의 제조방법을 제공하는 데에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a solar cell module having a cover glass capable of increasing the efficiency of the solar cell module and a method of manufacturing the same.
상기 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은, 패턴화된 전면전극을 형성한 태양전지부 및 커버글라스를 준비하는 단계, 상기 커버글라스 상에 광굴절 패턴부를 형성하는 단계, 상기 광굴절 패턴부가 형성된 커버글라스 상에 광반사 방지요철을 형성하는 단계, 및 상기 광반사 방지요철을 형성한 커버글라스를 상기 태양전지부의 상부에 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조방법을 제공할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a solar cell, including: preparing a solar cell unit and a cover glass having patterned front electrodes; forming a light refraction pattern unit on the cover glass; Forming a light reflection preventing convexo-concave on a cover glass, and attaching a cover glass having the light reflection preventing convexo-concave on an upper portion of the solar battery unit. can do.
본 발명의 다른 측면은, 패턴화된 전면전극을 포함하는 태양전지부, 및 상기 태양전지부의 상부에 광투과부 및 광굴절 패턴부로 이루어진 커버글라스가 배치되며, 상기 커버글라스는, 상기 광투과부 및 상기 광굴절 패턴부 상에 형성된 복수개의 광반사 방지요철을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈을 제공할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a solar cell comprising: a solar cell portion including a patterned front electrode; and a cover glass composed of a light transmitting portion and a light refraction pattern portion on an upper portion of the solar cell portion, And a plurality of light reflection preventing irregularities formed on the light refraction pattern portion.
상술한 바와 같이, 본 발명은 커버글라스의 광굴절 패턴부에 의해 태양광을 굴절시킴으로써 패턴화된 전면전극에 의해 흡수 또는 반사되어 손실되었던 태양광을 태양전지부 내에 투과시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, sunlight is refracted by the light refraction pattern portion of the cover glass, so that solar light absorbed or reflected by the patterned front electrode can be transmitted through the solar cell portion.
또한, 본 발명의 커버글라스에 형성된 광반사 방지요철에 의해 커버글라스 표면에서 반사되었던 태양광은 반사되지 않고, 태양전지부 내로 투과시킬 수 있다.In addition, sunlight that has been reflected from the surface of the cover glass by the light reflection preventing irregularities formed in the cover glass of the present invention can be transmitted into the solar battery portion without being reflected.
이에, 상기와 같이 본 발명의 광투과부 및 광굴절 패턴부로 이루어진 커버글라스에 광반사 방지요철을 형성함으로써, 이를 부착시킨 태양전지 모듈의 광손실을 최소화할 수 있어, 태양전지 모듈의 광효율이 향상될 수 있다.As described above, since the light reflection preventing convexo-concaves are formed in the cover glass made of the light transmitting portion and the light refraction pattern portion of the present invention, the optical loss of the solar cell module to which the light reflection preventing convexo-concave is attached can be minimized, .
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈의 구조를 나타낸 모식도이다.
도 2(a)는 종래의 태양전지 모듈에 입사되는 빛의 투과흐름을 나타낸 이미지이며, 도 2(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈에 입사되는 빛의 투과흐름을 나타낸 이미지이다.
도 3은 본 발명의 실시예1에 따라 제조된 광굴절 패턴부가 형성된 커버글라스의 SEM이미지이다.
도 4(a) 및 도 4(c)는 본 발명의 실시예1에 따라 제조된 광굴절 패턴부와 광투과부로 이루어진 커버글라스에 광반사 방지요철이 형성되어 있는 것을 나타낸 SEM이미지들이다.
도 5는 본 발명의 실시예1 및 비교예1에 따른 태양전지 모듈의 광굴절 패턴부 패턴폭 및 패턴높이에 따른 유효투과율(%)을 나타낸 도표이다.
도 6(a) 내지 도 6(c)은 본 발명의 실시예1 및 비교예2와 편평한 형태의 일반 커버글라스의 태양전지 모듈의 평행입사각 및 수직입사각에 따른 유효투과율(%)과 관련한 도표들이다.
도 7은 본 발명의 실시예1 및 비교예3에 따른 태양전지 모듈의 광반사 방지요철에 높이에 따른 파장별 투과율을 나타낸 도표이다.
도 8(a) 및 도 8(b)는 본 발명의 실시예1, 비교예4, 비교예5 의 커버글라스 및 일반적인 편평한 커버글라스의 투과이미지 및 상기 커버글라스들을 각각 부착시킨 태양전지 모듈의 파장에 따른 투과율을 나타낸 도표이다.
도 9는 본 발명의 실시예1, 비교예4, 비교예5 의 태양전지 모듈 및 일반적인 편평한 커버글라스를 부착시킨 태양전지 모듈, 커버글라스가 없는 태양전지 모듈의 전기적 특성을 나타낸 도표이다.1 is a schematic view illustrating a structure of a solar cell module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 (a) is an image showing a transmission flow of light incident on a conventional solar cell module, FIG. 2 (b) is an image showing a transmission flow of light incident on the solar cell module according to an embodiment of the present invention, to be.
3 is an SEM image of a cover glass formed with a photo-refractive-index portion according to Example 1 of the present invention.
FIGS. 4 (a) and 4 (c) are SEM images showing that a light reflection preventing convexo-concave is formed in a cover glass made of a light refraction pattern portion and a light transmitting portion manufactured according to
5 is a chart showing the effective transmittance (%) according to the pattern width and the pattern height of the light refraction pattern portion of the solar cell module according to Example 1 and Comparative Example 1 of the present invention.
6 (a) to 6 (c) are graphs related to Example 1 and Comparative Example 2 of the present invention and the effective transmittance (%) according to the parallel incident angle and the normal incident angle of the solar cell module of the flat cover glass .
7 is a graph showing the transmittance of the solar cell module according to Example 1 and Comparative Example 3 according to the height according to the heights of the light reflection preventing irregularities.
8A and 8B are graphs showing transmission images of a cover glass and a general flat cover glass of Example 1, Comparative Example 4 and Comparative Example 5 of the present invention, Of the transmittance.
FIG. 9 is a graph showing electrical characteristics of the solar cell modules of Example 1, Comparative Example 4, and Comparative Example 5, solar cell modules having a general flat cover glass, and solar cell modules without a cover glass.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시 예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.
While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. Rather, the intention is not to limit the invention to the particular forms disclosed, but rather, the invention includes all modifications, equivalents and substitutions that are consistent with the spirit of the invention as defined by the claims.
1. 태양전지 모듈의 제조방법1. Manufacturing method of solar cell module
본 발명의 일 측면은 태양전지 모듈의 제조방법을 제공할 수 있다.One aspect of the present invention can provide a method of manufacturing a solar cell module.
본 발명의 태양전지 모듈의 제조방법은 1) 패턴화된 전면전극을 형성한 태양전지부 및 커버글라스를 준비하는 단계, 2) 상기 커버글라스 상에 광굴절 패턴부를 형성하는 단계, 3) 상기 광굴절 패턴부가 형성된 커버글라스 상에 광반사 방지요철을 형성하는 단계, 4) 상기 광반사 방지요철을 형성한 커버글라스를 상기 태양전지부의 상부에 부착하는 단계를 포함할 수 있다.
The method for manufacturing a solar cell module of the present invention comprises the steps of 1) preparing a solar cell portion and a cover glass having a patterned front electrode formed thereon, 2) forming a light refraction pattern portion on the cover glass, 3) Forming a light reflection preventing convexo-concave on a cover glass on which a refraction pattern portion is formed; and 4) attaching a cover glass having the light reflection preventing convexo-concave on an upper portion of the solar battery portion.
상기 단계 1)은 패턴화된 전면전극을 형성한 태양전지부 및 커버글라스를 준비하는 단계이다. The step 1) is a step of preparing a solar cell portion and a cover glass on which a patterned front electrode is formed.
상기 패턴화된 전면전극을 형성한 태양전지부는 일반적인 태양전지부의 제조방법에 따라 제조된 것일 수 있으므로, 특별히 한정하지는 않는다. 구체적으로, 상기 태양전지부는, 기판 상에 단일 개 또는 복수개의 태양전지 셀을 패키징(packging)한 것일 수 있다. 상기 태양전지 셀은 상기 기판 상에 태양전지를 형성한 것일 수 있으며, 상기 기판 및 태양전지 사이에 하부 전극을 추가적으로 형성한 것일 수 있고, 상기 태양전지 상에 패턴화된 전면전극을 형성하여, 기판/하부전극/태양전지/패턴화된 전면전극으로 이루어진 태양전지 셀일 수 있다. 상기 태양전지 셀을 이루는 태양전지, 하부전극 및 패턴화된 전면전극은 전기적으로 연결시킬 수 있도록 구성할 수 있다. The solar cell portion having the patterned front electrode formed thereon may be manufactured according to a general solar cell manufacturing method and is not particularly limited. Specifically, the solar cell unit may be a single or a plurality of solar cell cells packaged on a substrate. The solar cell may be a solar cell formed on the substrate, a lower electrode may be additionally formed between the substrate and the solar cell, a patterned front electrode may be formed on the solar cell, / Lower electrode / solar cell / patterned front electrode. The solar cell, the lower electrode, and the patterned front electrode constituting the solar cell may be electrically connected.
상기 복수개의 태양전지 셀을 형성하는 경우, 이들을 전기적으로 연결하는 인터커넥터(미도시)를 추가적으로 구성할 수 있으며, 이는 일반적인 방법으로 형성할 수 있으므로, 특별히 한정하지 않는다.
In the case of forming the plurality of solar cells, an interconnect (not shown) for electrically connecting the solar cells may be additionally formed. The solar cell may be formed by a general method, and is not particularly limited.
상기 기판은 편평한(flat) 형태 또는 필요에 따라 굴곡이 있는 형태일 수 있으며, 플렉서블(flexible)한 기판일 수 있다. 상기 기판은 단일 개 또는 복수개의 태양전지 셀을 지지하는 역할을 할 수 있다. 상기 기판은, 예를 들어, 실리콘, 유리, 고분자 수지와 같은 플라스틱, 또는 금속 등과 같은 다양한 물질로 이루어진 것일 수 있다.
The substrate may be in a flat form or in a bent form if necessary, and may be a flexible substrate. The substrate may serve to support a single cell or a plurality of solar cells. The substrate may be made of various materials such as, for example, silicon, glass, plastic such as polymer resin, or metal.
상기 하부전극은, 상기 기판과 상기 태양전지 사이에 형성하는 것일 수 있으며, 상기 태양전지와 전기적으로 연결되도록 형성할 수 있다. 상기 하부전극은, 금속으로 형성할 수 있다. 상기 하부전극은, 예를 들어, 은(Ag), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 안티몬(Sb), 또는 이들의 합금 중 선택되는 적어도 어느 하나로 이루어진 것으로 형성할 수 있다. 상기 하부전극은 진공열증착(Vaccum thermal evaporation) 또는 스퍼터링(Sputtering) 등의 일반적인 전극 형성방법으로 수행할 수 있다.
The lower electrode may be formed between the substrate and the solar cell, and may be formed to be electrically connected to the solar cell. The lower electrode may be formed of a metal. The lower electrode may be formed of, for example, silver (Ag), aluminum (Al), magnesium (Mg), zinc (Zn), manganese (Mn), molybdenum (Mo), copper (Cu), antimony And at least one selected from these alloys. The lower electrode may be formed by a general electrode formation method such as vacuum thermal evaporation or sputtering.
상기 하부전극 상에 형성하는 상기 태양전지는, 일반적인 태양전지의 형태로 형성할 수 있다. 상기 태양전지는 n형 반도체층 및 p형 반도체층을 접합한 구조로 형성할 수 있다. 상기 n형 반도체층 및 p형 반도체층의 구성물질 및 구조에 따라 상기 태양전지의 형태가 달라질 수 있다. 예를 들어, 상기 태양전지는, Ⅲ-V족 반도체 태양전지, Si 박막 태양전지, Si 결정형 태양전지, CIGS 박막 태양전지, CdTe 박막 태양전지, 또는 유기(Organic) 태양전지 중 선택되는 어느 하나의 태양전지로 형성할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. The solar cell formed on the lower electrode can be formed in the form of a general solar cell. The solar cell may be formed by bonding an n-type semiconductor layer and a p-type semiconductor layer. The shape of the solar cell may vary depending on the constituent materials and structures of the n-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer. For example, the solar cell may be any one selected from a III-V semiconductor solar cell, a Si thin film solar cell, a Si crystal solar cell, a CIGS thin film solar cell, a CdTe thin film solar cell, or an organic solar cell But it is not limited thereto.
구체적으로, 상기 n형 반도체층 및 p형 반도체층으로 이루어진 태양전지는, 갈륨비소(GaAs), 알루미늄갈륨비소(AlGaAs), 인듐인(InP), 갈륨인(GaP), 갈륨안티모니(GaSb), 게르마늄(Ge) 또는 이들의 화합물로 이루어진 태양전지, 또는, 비정질 실리콘, 비정질 SiC, 비정질 SiN, 비정질 SiGe, 비정질 SiSn, 또는 이들의 화합물로 이루어진 태양전지, 또는, 미세결정질 실리콘, 단결정 실리콘, 폴리실리콘, 또는 이들의 화합물로 이루어진 태양전지 또는, 카파인디움갈륨셀레나이드(Copper Indium Galium Selenide, CIGS), 또는 카파인디움다이셀레나이드(CuInSe2, CIS)로 이루어진 태양전지, 또는, 텔루르화카드뮴(CdTe), 황화카드뮴(CdS), 황화구리(Cu2S), 텔루르화아연(ZnTe), 황화납(PbS), 또는 이들의 화합물로 이루어진 태양전지, 또는 유기화합물로 이루어진 태양전지 중에서 선택되는 어느 하나의 태양전지로 형성할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에서 상기 태양전지는, GaInP/(In)GaAs/Ge 로 구성되는 삼중접합(triple junction) 형태의 태양전지일 수 있다.
Specifically, the solar cell including the n-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer may be formed of gallium arsenide (GaAs), aluminum gallium arsenide (AlGaAs), indium phosphorus (InP), gallium phosphorus (GaP), gallium antimony (GaSb) , Germanium (Ge) or a compound thereof, or a solar cell made of amorphous silicon, amorphous SiC, amorphous SiN, amorphous SiGe, amorphous SiSn, or a compound thereof, or a polycrystalline silicon, a monocrystalline silicon, A solar cell made of silicon or a compound thereof, or a solar cell made of copper indium gallium selenide (CIGS), or copper indium diselenide (CuInSe 2 , CIS), or a cadmium telluride A photovoltaic cell made of a photovoltaic cell (CdTe), cadmium sulfide (CdS), copper sulfide (Cu 2 S), zinc telluride (ZnTe), lead sulfide (PbS) which It can be formed with my solar. For example, in one embodiment of the present invention, the solar cell may be a triple junction solar cell composed of GaInP / (In) GaAs / Ge.
상기 태양전지를 상기 하부전극 상에 형성하는 방법은, 상기 태양전지를 형성하는 반도체층의 물질에 따른 증착방법을 이용할 수 있다. 상기 증착방법은, 예를 들어, 화학 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition), 금속 유기 화학 기상 증착법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition), 분자선 적층법(Molecular Beam Epitaxy), 금속 유기 분자선 적층법(Metal Organic Molecular Beam Epitaxy), 펄스 레이저 증착법(Pulsed Laser Deposition), 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition), 스퍼터링법(Sputtering), 또는 RF 마그네트런 스퍼터링법(RF Magnetron Sputtering)과 같은 방법을 이용하여 수행할 수 있다.
The method of forming the solar cell on the lower electrode may be a deposition method according to the material of the semiconductor layer forming the solar cell. The deposition method may be performed by, for example, chemical vapor deposition (CVD), metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), molecular beam epitaxy (MOCVD), metal organic molecular beam epitaxy (Metal Organic Molecular Beam Or may be performed by a method such as RF magnetron sputtering, Epitaxy, Pulsed Laser Deposition, Atomic Layer Deposition, Sputtering, or RF Magnetron Sputtering.
상기 태양전지 상에 전면전극을 형성할 수 있으며, 상기 전면전극은 상기 태양전지와 전기적으로 연결시킬 수 있다. 상기 전면전극은 패턴화된 금속바(metal bar)의 형태로 형성할 수 있으며, 이에, 상기 금속바는 단일 또는 복수개로 형성할 수 있다. 상기 전면전극의 상기 금속바의 배치에 따라 상기 전면전극의 패턴은 다양해질 수 있다. 상기 전면전극의 금속바는, 예를 들어, 2㎛ 내지 30㎛의 폭으로 형성할 수 있으며, 바람직하게는 15㎛ 내지 20㎛의 폭으로 형성할 수 있고, 5mm 내지 10mm의 길이로 형성할 수 있으며, 상기 전면전극의 금속바 사이의 간격은 150㎛ 내지 180㎛의 일정간격으로 배치되어 패턴을 형성한 것일 수 있다. 이는 제조를 원하는 태양전지부의 형태에 따라 달라질 수 있다. A front electrode may be formed on the solar cell, and the front electrode may be electrically connected to the solar cell. The front electrode may be formed in the form of a patterned metal bar, and the metal bar may be formed of a single or a plurality of metal bars. The pattern of the front electrode may vary according to the arrangement of the metal bars of the front electrodes. The metal bar of the front electrode can be formed to have a width of, for example, 2 탆 to 30 탆, preferably 15 탆 to 20 탆, and can be formed to have a length of 5 mm to 10 mm And the spacing between the metal bars of the front electrodes may be in a range of 150 to 180 占 퐉 to form a pattern. This may vary depending on the type of solar battery unit desired to be manufactured.
상기 전면전극은, 금속으로 형성할 수 있으며, 예를 들어, 은(Ag), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 안티몬(Sb), 또는 이들의 합금 중 선택되는 적어도 어느 하나로 이루어진 것으로 형성할 수 있다. 상기 전면전극은, 진공열증착(Vaccum thermal evaporation) 또는 스퍼터링(Sputtering)의 방법으로 수행할 수 있으며, 상기 전면전극의 패터닝(patterning)은 식각공정을 통해 형성할 수도 있고, 또는 스크린 인쇄법, 잉크젯 인쇄법, 그라비아 인쇄법, 또는, 미세접촉 인쇄법의 방법을 이용하여 수행할 수 있으나, 특별히 한정하지는 않는다. 상기 전면전극의 패터닝은, 예를 들어, 상기 태양전지 상에 전극으로 사용할 금속페이스트(metal paste)를 진공증착한 다음, 포토 레지스트(photo resist) 공정을 이용하여 수행할 수 있다.
The front electrode may be formed of a metal such as silver (Ag), aluminum (Al), magnesium (Mg), zinc (Zn), manganese (Mn), molybdenum (Mo) , Antimony (Sb), or an alloy thereof. The front electrode may be formed by vacuum thermal evaporation or sputtering. Patterning of the front electrode may be performed through an etching process, or may be performed by a screen printing method, Printing method, gravure printing method, or fine contact printing method, but not particularly limited thereto. The front electrode may be patterned by, for example, vacuum depositing a metal paste to be used as an electrode on the solar cell, and then performing a photo resist process.
상기 전면전극이 금속으로 이루어진 금속바로 형성되므로, 커버글라스를 통해 입사되는 태양광이 상기 전면전극에 반사 또는 흡수될 수 있다. 이는, 상기 전면전극 하부의 태양전지로 입사되어야 할 태양광이 손실되는 것으로, 이에, 상기 패턴화된 전면전극의 면적은 태양광의 투과율에 영향을 미칠 수 있다. 즉, 상기 패턴화된 전면전극의 패턴 형태 및 크기에 의해 태양전지 모듈의 광효율이 영향을 받을 수 있다. Since the front electrode is formed of a metal bar made of metal, sunlight incident through the cover glass can be reflected or absorbed by the front electrode. This is because the sunlight to be incident on the solar cell under the front electrode is lost, and the area of the patterned front electrode may affect the transmittance of sunlight. That is, the light efficiency of the solar cell module may be affected by the pattern shape and size of the patterned front electrode.
상기와 같이, 패턴화된 전면전극에 의해 태양광의 손실이 발생하는 종래기술의 문제점은, 후술하는 본 발명의 전면전극에 의한 손실을 최소화할 수 있는 구조를 가진 커버글라스를 통해 개선될 수 있으며, 이에 태양전지 모듈의 광효율을 향상시킬 수 있다.
As described above, the problem of the prior art in which sunlight is lost due to the patterned front electrode can be improved through a cover glass having a structure capable of minimizing loss due to the front electrode of the present invention, Therefore, the light efficiency of the solar cell module can be improved.
실시예에 따라서, 상기 태양전지와 상기 패턴화된 전면전극 사이에 투명전극층을 추가적으로 형성할 수 있다. 상기 투명전극층은 빛을 투과시킬 수 있는 투명한 도전물질로 이루어진 것일 수 있으며, 상기 태양전지와 상기 전면전극의 전류의 흐름을 원활하게 할 수 있다. 상기 투명전극층은, 예를 들어, ITO(Indium tin oxide), SnO2, ZnO, SnO2:F, BZO(ZnO:B), ZnO:Al, 또는, ZnO:H 등과 같은 물질로 형성할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.According to the embodiment, a transparent electrode layer may be additionally formed between the solar cell and the patterned front electrode. The transparent electrode layer may be made of a transparent conductive material capable of transmitting light, and the flow of current between the solar cell and the front electrode may be smoothly performed. The transparent electrode layer may be formed of a material such as ITO (indium tin oxide), SnO 2 , ZnO, SnO 2 : F, BZO (ZnO: B), ZnO: Al, or ZnO: , But is not limited thereto.
또한, 상기 투명전극층 상에 절연을 위한 패시베이션층(passivation layer)을 추가적으로 형성할 수도 있다. 상기 패시베이션층은 Al2O3 박막층, Si3N4 박막층, SiO2 박막층 중 선택되는 어느 하나의 것일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
In addition, a passivation layer for insulation may be additionally formed on the transparent electrode layer. The passivation layer may be any one selected from an Al 2 O 3 thin film layer, a Si 3 N 4 thin film layer, and a SiO 2 thin film layer, but is not limited thereto.
상기 1)단계에서 준비하는 상기 커버글라스(cover glass)는 유리일 수 있다. 상기 유리는 투과율이 높은 것일 수 있으며, 외부환경에 따른 영향을 최소화할 수 있는 강화된 유리일 수 있다.
The cover glass prepared in the step 1) may be glass. The glass may have a high transmittance and may be reinforced glass that can minimize the influence of the external environment.
상기 2)단계는, 상기 커버글라스 상에 광굴절 패턴부를 형성하는 단계이다. The step 2) is a step of forming a light refraction pattern part on the cover glass.
상기 커버글라스 상에 광굴절 패턴부를 형성함으로써 상기 커버글라스는 상기 광굴절 패턴부와 상기 광굴절 패턴부가 형성되어 있지 않은 영역인 광투과부로 구성될 수 있다. 즉, 상기 광투과부는 상기 광굴절 패턴부가 형성되어 있지 않은 편평한 형태의 커버글라스 영역을 의미할 수 있다.By forming the light refraction pattern portion on the cover glass, the cover glass can be composed of the light refraction pattern portion and the light transmission portion which is an area where the light refraction pattern portion is not formed. That is, the light transmitting portion may mean a flat cover glass region where the light refraction pattern portion is not formed.
상기 커버글라스 상에 광굴절 패턴부를 형성하는 단계는, 상기 전면전극의 패턴과 대응되는 형상의 패턴으로 상기 광굴절 패턴부를 형성하는 것일 수 있다. 상기와 같이, 상기 커버글라스 상에 광굴절 패턴부를 형성함으로써, 상기 전면전극의 패턴에 의해 투과되지 못한 태양광을 상기 광굴절 패턴부에 의해 굴절시켜 상기 전면전극 하부에 형성한 태양전지 내에 입사시킬 수 있어 태양전지 모듈의 효율을 향상시킬 수 있다.
The step of forming the light refraction pattern portion on the cover glass may be to form the light refraction pattern portion in a pattern corresponding to the pattern of the front electrode. As described above, by forming the light refraction pattern portion on the cover glass, sunlight which can not be transmitted by the pattern of the front electrode is refracted by the light refraction pattern portion to be incident on the solar cell formed below the front electrode And the efficiency of the solar cell module can be improved.
상기 커버글라스 상에 상기 광굴절 패턴부를 형성하는 단계는, 먼저, 포토리소그래피(photo lithography)를 이용하여 상기 커버글라스 상에 패턴화된 SiNx층을 형성할 수 있다. 상세하게는, 상기 커버글라스 전체 표면에 1㎛ 내지 5㎛ 두께의 SiNx층을 화학증착법(CVD) 등을 통해 형성할 수 있다. 상기 커버글라스 상에 형성된 SiNx층에 에칭 마스크를 이용하여 원하는 크기(폭 및 길이)로 패턴을 구성하여 포토리소그래피를 수행함으로써 상기 패턴화된 SiNx층을 형성할 수 있다. 여기서, 상기 패턴화된 SiNx층은 상기 태양전지부의 전면전극의 패턴과 대응되는 형상으로 패턴화하여 형성하는 것일 수 있다. The step of forming the photo-refractive-index pattern part on the cover glass may firstly form a patterned SiN x layer on the cover glass using photo lithography. Specifically, an SiN x layer having a thickness of 1 to 5 탆 can be formed on the entire surface of the cover glass by chemical vapor deposition (CVD) or the like. The patterned SiN x layer can be formed by patterning a SiN x layer formed on the cover glass with a desired size (width and length) using an etching mask and performing photolithography. Here, the patterned SiN x layer may be patterned in a shape corresponding to the pattern of the front electrode of the solar cell unit.
상기 패턴화된 SiNx층이 형성된 커버글라스를 습식식각하여 복수개의 프리즘 형상이 일정간격으로 배치된 광굴절 패턴부를 형성하는 단계를 수행할 수 있다. 상기 패턴화된 SiNx층이 형성된 커버글라스에 습식식각을 수행하면, 상기 커버글라스인 유리가 가진 고유의 등방성(isotropically) 습식식각 특성에 의해 패턴화된 SiNx층이 형성된 영역의 커버글라스가 프리즘 형상으로 식각될 수 있다. 이와 같이, 상기 패턴화된 SiNx층이 형성된 영역의 커버글라스가 프리즘 형상으로 식각되면서, 상기 광굴절 패턴부는 상기 전면전극의 패턴과 대응되는 형상으로 복수개의 프리즘 형상이 일정간격으로 배치된 패턴을 형성할 수 있다.
And wet-etching the cover glass on which the patterned SiN x layer is formed to form a light refraction pattern portion having a plurality of prism shapes arranged at regular intervals. When the wet etching is performed on the cover glass on which the patterned SiN x layer is formed, the cover glass of the region where the SiN x layer patterned by the inherently isotropically wet etching characteristic of the glass as the cover glass is formed, And can be etched into a shape. As described above, the cover glass of the region where the patterned SiN x layer is formed is etched in a prism shape, and the light refraction pattern portion has a pattern in which a plurality of prism shapes are arranged at regular intervals in a shape corresponding to the pattern of the front electrode .
상기 습식식각은 45% 내지 50% 농도의 HF 용액에 5분 내지 10분의 시간 동안 침지하여 수행할 수 있다. 상기 습식식각에 사용되는 HF용액은 45% 내지 50%에서 상기 습식식각이 최적화될 수 있으며, 45% 미만의 농도의 HF용액을 사용하는 경우, 식각속도에 영향을 주어 공정시간이 길어질 수 있으며, 50% 초과의 농도의 HF용액을 사용하는 경우, 식각속도가 너무 빠르게 되어 등방성 식각이 균일하게 형성되지 못하게 됨으로써, 원하는 프리즘 형상의 광굴절 패턴부를 형성하기 어려울 수 있다.
The wet etching may be performed by immersing in a 45 to 50% HF solution for 5 minutes to 10 minutes. The HF solution used for the wet etching may be optimized for the wet etching at 45% to 50%, and if the HF solution having a concentration of less than 45% is used, the etching time may be affected, When an HF solution having a concentration of more than 50% is used, the etching rate is too fast and the isotropic etching can not be uniformly formed, so that it may be difficult to form a desired prism-shaped optical refraction pattern portion.
상기 3)단계는, 상기 광굴절 패턴부가 형성된 커버글라스 상에 광반사 방지요철을 형성하는 단계이다.The step 3) is a step of forming a light reflection preventing convexo-concave on a cover glass on which the light refraction pattern part is formed.
상기 2)단계에서 상기 광굴절 패턴부가 형성된 커버글라스 전체 표면에 광반사 방지요철을 형성하여 상기 커버글라스 표면에서 반사되었던 태양광을 투과시켜 태양전지 내에 입사되도록 할 수 있다. 상기 광굴절 패턴부가 형성된 커버글라스에 광반사 방지요철을 형성하는 단계에서, 상기 광굴절 패턴부가 형성되지 않은 커버글라스 영역인 광투과부에도 상기 광반사 방지요철을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 광굴절 패턴부와 상기 광투과부로 이루어진 커버글라스 전체 영역에 광반사 방지요철이 형성되는 것일 수 있다. 따라서, 상기 커버글라스는 상기 광반사 방지 요철이 형성된 광굴절 패턴부와 상기 광반사 방지요철이 형성된 광투과부로 이루어진 것일 수 있다.
In the step 2), light reflection anti-reflective irregularities may be formed on the entire surface of the cover glass having the photorefractive pattern formed thereon so that sunlight reflected on the surface of the cover glass is transmitted through the solar cell. The step of forming the light reflection preventing convexo-concaves in the cover glass having the light refraction pattern portion may further include forming the light reflection preventing convexo-concaves in the light transmitting portion that is the cover glass region where the light refraction pattern portion is not formed. That is, the light reflection preventing convexo-concaves may be formed in the entire area of the cover glass including the light refraction pattern portion and the light transmitting portion. Therefore, the cover glass may be composed of a light refraction pattern portion where the light reflection preventing irregularities are formed and a light transmitting portion where the light reflection preventing irregularities are formed.
상기 광반사 방지요철은 상기 광굴절 패턴부가 형성된 커버글라스 상에 반응성 이온 식각 방법을 이용하여 건식식각을 수행하는 것일 수 있다.The light reflection preventing irregularities may be dry etching using a reactive ion etching method on a cover glass on which the light refraction pattern portion is formed.
상기 반응성 이온 식각(Reactive ion etching, RIE)방법은 이온 충격을 이용하는 건식식각 기술로, 반응성 이온 식각 장치를 이용하여 수행할 수 있다. 상기 건식식각은, 상기 광굴절 패턴부가 형성된 커버글라스를 상기 반응성 이온 식각 장치에 배치하여 CF4 및 산소가 혼합된 가스를 주입하고 5분 내지 10분의 시간 동안 식각을 수행할 수 있다. 상기 건식식각은 5분 내지 10분의 시간 동안 수행시 최적화될 수 있다. 건식식각 수행시간이 5분 미만인 경우, 측벽 식각이 충분히 수행되지 않아, 테이퍼드(tapered) 형상의 광반사 방지요철이 형성되지 않을 수 있다. 또한, 상기 건식식각 수행시간이 10분을 초과하는 경우에도 식각이 불균일하게 진행될 수 있어 원하는 테이퍼드 형상의 광반사 방지요철이 형성되지 않을 수 있으므로, 상기 건식식각을 상기 언급된 시간범위 내에서 수행할 수 있도록 식각시간을 조절하는 것이 필요할 수 있다.
The reactive ion etching (RIE) method is a dry etching technique using ion bombardment, and can be performed using a reactive ion etching apparatus. In the dry etching, a cover glass on which the photorefractive pattern is formed may be placed in the reactive ion etching apparatus, and a mixed gas of CF 4 and oxygen may be injected and etched for 5 to 10 minutes. The dry etch may be optimized for a period of time ranging from 5 minutes to 10 minutes. If the dry etching time is less than 5 minutes, the sidewall etching is not sufficiently performed, and tapered light reflection preventing irregularities may not be formed. In addition, even if the dry etching time is more than 10 minutes, the etching can be performed nonuniformly and the desired tapered light reflection preventing irregularities may not be formed. Therefore, the dry etching is performed within the above- It may be necessary to adjust the etching time.
상기 단계4)는, 상기 광반사 방지요철을 형성한 커버글라스를 상기 태양전지부의 상부에 부착하는 단계이다.The step 4) is a step of attaching the cover glass on which the light reflection preventing convexo-concave is formed to the upper part of the solar battery unit.
상기 패턴화된 전면전극을 형성한 태양전지부의 상부에, 상기 광굴절 패턴부와 상기 광투과부로 이루어진 커버글라스 전체 영역에 상기 광반사 방지요철을 형성한 커버글라스를 부착하는 것으로, 접착제를 이용하여 수행할 수 있다. 상기 접착제는 일반적인 실링재료를 사용할 수 있으므로, 특별히 한정하지는 않는다. 상기 커버글라스와 상기 태양전지부를 접착제를 이용하여 부착시킬 때, 빈틈이 생기지 않도록 상기 접착제를 고르게 형성할 수 있다. 상기 커버글라스와 상기 태양전지부 사이에 후술하는 봉지재가 배치되는 경우, 상기 접착제는 상기 커버글라스와 상기 봉지재 사이에 형성하여 부착시키는 것일 수 있다.
A cover glass on which the light reflection preventing convexo-concaves are formed is attached to the entire area of the cover glass composed of the light refraction pattern portion and the light transmission portion on the top of the solar cell portion on which the patterned front electrode is formed, . The adhesive is not particularly limited because a general sealing material can be used. When the cover glass and the solar cell unit are attached using an adhesive agent, the adhesive agent can be uniformly formed so that no gaps are formed. When an encapsulating material to be described later is disposed between the cover glass and the solar cell, the adhesive may be formed between the cover glass and the encapsulating material.
상기 단계 4) 이전에 상기 태양전지 모듈과 상기 커버글라스 사이를 충진하기 위한 봉지재를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 봉지재는, 상기 태양전지부와 상기 커버글라스 사이를 충진하기 위하여 형성하는 것일 수 있으며, 상기 봉지재에 의해 상기 태양전지부가 봉지될 수 있다. 상기 봉지재는, 일반적인 태양전지 모듈용 실링물질을 사용할 수 있다. 상기 봉지재는, 예를 들어, 에틸렌-비닐-아세테이트 공중합체(EVA), 실리콘 수지, 또는 폴리비닐 부틸알(PVB) 등의 실링물질일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
The method may further include forming an encapsulant for filling the gap between the solar cell module and the cover glass before the step 4). The sealing material may be formed to fill the gap between the solar cell portion and the cover glass, and the solar cell portion may be sealed by the sealing material. As the encapsulating material, a general sealing material for a solar cell module can be used. The encapsulant can be, but is not limited to, a sealing material such as, for example, an ethylene-vinyl-acetate copolymer (EVA), silicone resin, or polyvinylbutylal (PVB).
2. 태양전지 모듈2. Solar module
본 발명의 다른 측면은, 태양전지 모듈을 제공할 수 있다.Another aspect of the present invention can provide a solar cell module.
본 발명의 태양전지 모듈은, 상기 "1.태양전지 모듈의 제조방법" 항목에서 설명한 제조 방법에 의하여 제조된 것으로서, 상기 태양전지 모듈은, 패턴화된 전면전극을 포함하는 태양전지부, 및 상기 태양전지부의 상부에 광투과부 및 광굴절 패턴부로 이루어진 커버글라스가 배치되며, 상기 커버글라스는, 상기 광투과부 및 상기 광굴절 패턴부 상에 형성된 복수개의 광반사 방지요철을 포함할 수 있다.
The solar cell module of the present invention is manufactured by the manufacturing method described in the item " 1. Manufacturing Method of Solar Cell Module & quot ;, and the solar cell module includes a solar cell portion including a patterned front electrode, A cover glass including a light transmitting portion and a light refraction pattern portion is disposed on an upper portion of the solar cell portion, and the cover glass may include a plurality of light reflection preventing irregularities formed on the light transmitting portion and the light refraction pattern portion.
상기 태양전지 모듈은 상기 "1.태양전지 모듈의 제조방법" 에서 설명한 제조방법에 의하여 제조된 것이므로, 상기 태양전지 모듈을 구성하는 패턴화된 전면전극을 포함하는 태양전지부, 상기 태양전지부의 상부에 광투과부 및 광굴절 패턴부로 이루어지며, 상기 광투과부 및 상기 광굴절 패턴부 상에 형성된 복수개의 광반사 방지요철을 포함하는 커버글라스에 관해서는 "1.태양전지 모듈의 제조방법" 에서 설명한 바와 동일할 수 있다.Since the solar cell module is manufactured by the manufacturing method described in the " 1. Manufacturing Method of the Solar Cell Module & quot ;, the solar cell module including the patterned front electrode constituting the solar cell module, made light transmitting portion and light-refractive pattern on the top, with respect to the cover glass comprising a plurality of light reflection preventing irregularities formed on the light transmitting portions and the light-refractive pattern portion is described in the "method of manufacturing a
이에, 본 발명의 태양전지 모듈은 "1.태양전지 모듈의 제조방법" 에서 설명을 원용하여 상세한 설명은 생략하도록 하고, 이하에서는 상기 태양전지 모듈의 특이적인 구성에 대해서 설명할 수 있다.
Therefore, the solar cell module of the present invention will be described in detail in " 1. Method for manufacturing solar cell module " and a detailed description thereof will be omitted. In the following, a specific configuration of the solar cell module can be described.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈의 구조를 나타낸 모식도이다. 1 is a schematic view illustrating a structure of a solar cell module according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 패턴화된 전면전극(240)을 포함하는 태양전지부(200) 및 상기 태양전지부(200)의 상부에 광투과부(410) 및 광굴절 패턴부(420)로 이루어진 커버글라스(400)가 배치될 수 있다. 상기 커버글라스(400)는, 상기 광투과부(410) 및 상기 광굴절 패턴부(420) 상에 형성된 복수개의 광반사 방지요철(430)을 포함할 수 있다.1, a
구체적으로, 상기 패턴화된 전면전극(240)을 포함하는 태양전지부(200)는 기판(100) 상에 배치된 것일 수 있다. 상기 기판(100) 상에 배치된 태양전지부(200)는 단일 또는 복수개의 태양전지 셀이 패키징(packaging)되어 배치된 것일 수 있다. 상기 기판(100) 상에 배치된 태양전지 셀은 하부전극(210), 태양전지(220), 패턴화된 전면전극(240)으로 이루어진 것일 수 있으며, 추가적으로 상기 태양전지(220), 상기 패턴화된 전면전극(240) 사이에 투명전극층(230)을 추가로 배치한 것일 수 있다.Specifically, the
상기 패턴화된 전면전극(240)을 포함하는 태양전지부(200) 및 상기 커버글라스(400) 사이에 봉지재(300)가 더 배치될 수 있다. 상기 봉지재(300)는, 상기 태양전지부(200)와 상기 커버글라스(400) 사이를 충진하기 위하여 배치된 것일 수 있으며, 상기 봉지재(300)에 의해 상기 태양전지부(200)가 봉지될 수 있다.
An
상기 봉지재(300) 상에 광투과부(410) 및 광굴절 패턴부(420)로 이루어지며, 상기 광투과부(410) 및 상기 광굴절 패턴부(420) 상에 형성된 복수개의 광반사 방지요철(430)을 포함하는 커버글라스(400)가 배치될 수 있다. 상기 광굴절 패턴부(420)는 상기 태양전지부(200)에 포함된 전면전극(240)의 패턴과 대응되는 형상의 패턴으로 형성(점선으로 도시)된 것일 수 있다. 상기 전면전극(240)의 패턴과 대응되는 형상의 패턴으로 상기 광굴절 패턴부(420)가 형성됨으로써 상기 전면전극(240)의 패턴에 의해 흡수 또는 반사되는 태양광을 상기 광굴절 패턴부(420)에 의해 굴절시켜 태양전지부(200)로 입사되도록 할 수 있다.
A plurality of light reflection preventing concave and convex portions formed on the
상기 광굴절 패턴부(420)는 복수개의 마이크로 크기의 프리즘 형상이 일정간격으로 배치된 형상일 수 있다. 밑면과 두 개의 빗변을 갖는 삼각형 형태의 프리즘 형상의 상기 광굴절 패턴부(420)에 의해 태양광의 일부를 굴절시킬 수 있다.The light
상기 광굴절 패턴부(420)의 상기 프리즘 형상의 밑면에 대한 빗변의 각도는10도 내지 70도일 수 있다. 상기 프리즘 형상의 밑면에 대한 빗변의 각도가 10도 미만이거나, 또는 70도를 초과하는 경우, 상기 광굴절 패턴부(420)를 통해 굴절되는 태양광이 상기 전면전극(240)과 접촉할 수 있는 범위 내로 굴절될 수 있어, 태양광이 반사 또는 흡수됨으로써, 광손실이 발생할 수 있다.
The angle of the hypotenuse of the light
상기 광굴절 패턴부(420)의 상기 프리즘 형상의 폭은 상기 전면전극(240)의 패턴 폭보다 1 ㎛ 내지 10 ㎛ 정도 더 넓은 폭을 갖는 것일 수 있다. 이는, 상기 전면전극(240)의 패턴 폭보다 1 ㎛ 내지 10 ㎛ 더 넓은 폭을 갖도록 프리즘 형상의 패턴을 형성함으로써, 태양광을 상기 광굴절 패턴부(420)에 의해 굴절시킬 수 있다. 이에, 굴절된 태양광은 상기 전면전극(240)에 닿지 않고 태양전지(220) 내로 투과시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 광굴절 패턴부(420)의 프리즘 형상의 폭이 18 ㎛ 내지 38 ㎛의 범위의 폭으로 배치되는 경우, 상기 광굴절 패턴부(420)의 프리즘 형상의 폭은 19 ㎛ 내지 48 ㎛ 정도의 폭으로 형성된 것일 수 있다. The width of the prism shape of the
상기와 같이, 본 발명은 커버글라스(400)에 광굴절 패턴부(420)을 형성함으로써, 태양광을 굴절시켜 태양전지부(200)에 입사되는 태양광의 투과율을 향상시킬 수 있다.
As described above, the present invention can improve the transmittance of sunlight incident on the
상기 광반사 방지요철(430)은 요철의 끝이 뾰족한 테이퍼드(tapered) 형상을 갖는 것일 수 있다. 상기 광반사 방지요철(430)은 상기 커버글라스(400) 표면 전체에 형성되어 있는 것으로, 상기 광굴절 패턴부(420) 및 상기 광굴절 패턴부가 형성되어 있지 않은 영역인 광투과부(410) 상에도 균일하게 형성될 수 있다. 상기 커버글라스(400) 표면 전체에 끝이 뾰족한 테이퍼드 형상의 요철을 복수개로 형성한 구조를 가짐으로써, 상기 커버글라스(400) 표면에서 반사되는 태양광이 상기 광반사 방지요철(430)에 의해 상기 커버글라스(400)를 투과하게 할 수 있다. 이에, 상기 광반사 방지요철(430)이 형성된 상기 커버글라스(400)를 통해 상기 태양전지부(200)에 투과되는 태양광을 증가시킴으로써 고효율의 태양전지 모듈을 구성할 수 있다. The light
상기 광반사 방지요철(430)은 250nm 내지 300nm의 높이로 형성된 것일 수 있다. 상기 광반사 방지요철(430)의 높이가 250nm 미만이거나, 또는, 상기 광반사 방지요철(430)의 높이가 300nm 초과인 경우, 상기 광반사 방지요철(430)에 의해 입사될 수 있는 태양광이 감소할 수 있으므로, 상기 광반사 방지요철(430)은 250nm 내지 300nm의 높이에서 최적화될 수 있다.
The light reflection preventing convexo-
도 2(a)는 종래의 태양전지 모듈에 입사되는 빛의 투과흐름을 나타낸 이미지이며, 도 2(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈에 입사되는 빛의 투과흐름을 나타낸 이미지이다.FIG. 2 (a) is an image showing a transmission flow of light incident on a conventional solar cell module, FIG. 2 (b) is an image showing a transmission flow of light incident on the solar cell module according to an embodiment of the present invention, to be.
도 2(a)를 참조하면, 종래의 태양전지 모듈에 있어서, 편평한 형태의 커버글라스(500)를 통해 태양전지(220)에 입사되는 빛은 태양전지(220) 상부에 형성된 패턴화된 전면전극(240) 영역에서 상기 전면전극(240)의 금속바에 영향을 받아 빛이 반사되며 태양전지(220) 내로 입사되지 못하는 것을 확인할 수 있다. 이에, 종래의 태양전지 모듈은 편평한 형태의 커버글라스(500)를 통해 입사되는 태양광의 일부가 태양전지(220) 내에 입사되지 못하므로 태양전지 모듈의 광효율이 저하되는 것을 확인할 수 있다.2 (a), in the conventional solar cell module, the light incident on the
도 2(b)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈은 패턴화된 전면전극(240)의 패턴과 대응되는 형상을 가진 광굴절 패턴부(420)에 의해 광굴절 패턴부(420) 영역으로 입사되는 빛이 굴절되면서, 금속바 패턴 사이의 태양전지(220) 영역으로 도달하게 될 수 있다. 이에, 커버글라스(400)를 통해 투과되는 태양광이 패턴화된 전면전극(240)의 금속바에 접촉되지 않고, 태양전지 내(220)로 입사되는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 2B, the solar cell module according to an embodiment of the present invention includes a
이와 같이, 종래의 편평한 형태의 커버글라스(500)와는 달리 본 발명의 광굴절 패턴부(420)를 형성한 커버글라스(400)는 패턴화된 전면전극(240)과 대응되는 형상의 패턴으로 광굴절 패턴부(420)를 통해 태양광을 굴절시켜 투과시킴으로써 광손실을 줄일 수 있고, 이에, 태양전지 모듈의 광효율이 향상될 수 있다는 것을 알 수 있다.
In this manner, unlike the conventional
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.
단, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
It is to be understood, however, that the following examples are intended to assist the understanding of the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention.
<실시예1: 태양전지 모듈의 제조>≪ Example 1: Production of solar cell module >
폭 17 ㎛, 길이 6mm, 및 전면전극인 금속바 간의 거리가 163 ㎛인 패턴으로 형성된 전면전극을 포함하는 태양전지부를 준비했다. 상기 태양전지부의 태양전지는 GaInP/(In)GaAs/Ge로 구성되는 삼중접합(triple junction) 형태의 태양전지로 형성하였다. A front electrode formed in a pattern having a width of 17 mu m, a length of 6 mm, and a distance between the metal bars as the front electrode of 163 mu m was prepared. The solar cell of the solar cell portion was formed of a triple junction type solar cell composed of GaInP / (In) GaAs / Ge.
플라즈마 화학기상 증착방법(Plasma chemical vapor deposition)을 이용하여 커버글라스 기판(BoroFloat 33, Schott)에 1㎛ 두께로 SiNx층을 형성하였다. 여기에, Az 4430 포토레지스터를 이용하여 상기 태양전지부의 전면전극과 대응될 수 있도록 상기 커버글라스 상에 형성된 SiNx층을 30㎛의 폭으로 패터닝하였다. 이 후, 반응성 이온 식각방법(RIE)을 통해 CF4를 30sccm으로 주입하고, 100mTorr의 압력하에서 20분간 100W의 RF전력을 공급하여 상기 SiNx층을 건식식각하였다. 이 후. 패턴화된 SiNx층이 형성된 커버글라스를 실온에서 49%의 HF 식각용액에 240초 동안 침지하여 습식식각을 수행하였다. 이에, 폭 20㎛, 높이 4.4㎛, 밑면과 빗변의 각도가 35도인 복수개의 프리즘 형상이 일정간격으로 배치된 광굴절 패턴부가 상기 커버글라스에 형성되었다.A SiNx layer having a thickness of 1 mu m was formed on a cover glass substrate (BoroFloat 33, Schott) using a plasma chemical vapor deposition method. The SiNx layer formed on the cover glass was patterned to have a width of 30 탆 so as to correspond to the front electrode of the solar cell unit using an Az 4430 photo resistor. Thereafter, CF 4 was injected at 30 sccm through a reactive ion etching method (RIE), and the SiNx layer was dry-etched by applying RF power of 100 W for 20 minutes under a pressure of 100 mTorr. after. Wet etching was performed by immersing the cover glass on which the patterned SiNx layer was formed in a 49% HF etching solution at room temperature for 240 seconds. Thus, a light refraction pattern portion having a width of 20 mu m, a height of 4.4 mu m, and a plurality of prism shapes having a bottom surface and an oblique angle of 35 degrees were arranged at regular intervals was formed in the cover glass.
상기 광굴절 패턴부가 형성된 커버글라스를 RIE장치를 이용하여 50mTorr의 압력에서 CF4 및 O2가 혼합된 가스를 공급하며 50W의 RF전력으로 7분간 건식식각을 수행하여 테이퍼드(tapered) 형상의 광반사 방지요철을 상기 커버글라스 전체 표면에 형성시켰다. 상기 태양전지 모듈 전면에 봉지재인 EVA를 증착시킨 뒤, 상기 커버글라스를 접착제를 이용하여 상기 태양전지부 상에 형성된 봉지재 상부에 부착시켰다.
The cover glass on which the optical refraction pattern portion was formed was dry etched for 7 minutes at 50 W RF power by supplying a mixed gas of CF 4 and O 2 at a pressure of 50 mTorr using an RIE apparatus to form tapered light Reflection unevenness was formed on the entire surface of the cover glass. EVA, which is an encapsulating material, was deposited on the entire surface of the solar cell module, and then the cover glass was attached to the top of the encapsulant formed on the solar cell unit using an adhesive.
도 3은 본 발명의 실시예1에 따라 제조된 광굴절 패턴부가 형성된 커버글라스의 SEM이미지이다.3 is an SEM image of a cover glass formed with a photo-refractive-index portion according to Example 1 of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예1에 따라 커버글라스 상에 형성된 광굴절 패턴이 마이크로 크기의 프리즘 형상을 갖는 것을 확인할 수 있다. 도 3의 왼쪽 상단은 광굴절 패턴부 형성을 위한 습식식각이 60초 정도 수행되었을 때의 이미지로, 밑면에 대한 빗변의 각도가 높고 좁은 폭의 모습으로 식각이 점차 진행되고 있는 것을 나타내고 있다. 습식식각이 계속 진행되며, 습식식각이 2분 30초 시간 동안 수행된 왼쪽 하단의 이미지를 보면, 낮은 각도와 긴 빗변을 가진 프리즘 형상으로 광굴절 패턴부가 형성된 것을 확인할 수 있다. 습식식각이 끝난 광굴절 패턴부의 프리즘 형상은 도 3의 오른쪽 이미지와 같이 양 빗변이 유사한 각도 및 길이를 갖는 프리즘 형상으로 형성된 것을 알 수 있다. 이와 같이, 유리의 등방성 식각의 특성을 이용하여 본 발명은 커버글라스에 복수개의 마이크로 크기의 프리즘 형상이 일정간격으로 배치된 광굴절 패턴부를 형성할 수 있다.
Referring to FIG. 3, it can be seen that the light refraction pattern formed on the cover glass according to the first embodiment of the present invention has a micro-sized prism shape. The upper left corner of FIG. 3 is an image when the wet etching for forming the photorefractive pattern portion is performed for about 60 seconds, and the etching is progressing gradually with the angle of the hypotenuse with respect to the bottom surface being high and narrow. As the wet etching continues and wet etching is performed for 2 minutes and 30 seconds, the bottom left image shows that the light refraction pattern is formed in a prism shape having a low angle and a long angle. It can be seen that the prism shape of the photoresist pattern portion after the wet etching is formed into a prism shape having both the angles and lengths similar to each other as shown in the right image of FIG. As described above, the present invention can form a light refraction pattern portion in which a plurality of micro-sized prism shapes are arranged at regular intervals in a cover glass using the characteristics of isotropic etching of glass.
도 4(a) 및 도 4(c)는 본 발명의 실시예1에 따라 제조된 광굴절 패턴부와 광투과로 이루어진 커버글라스에 광반사 방지요철이 형성되어 있는 것을 나타낸 SEM이미지들이다. 4 (a) and 4 (c) are SEM images showing that a light refraction pattern portion manufactured according to Example 1 of the present invention and a cover glass formed by light transmission have light reflection anti-reflective irregularities.
도 4(a) 및 도 4(c)를 참조하면, 도 4(a)는 광반사 방지요철이 형성된 커버글라스의 SEM 이미지를 나타낸 것이다. 상기 커버글라스 표면의 일부영역을 확대한 도 4(b)를 통해 광굴절 패턴부 상에 테이퍼드(tapered) 형상의 광반사 방지요철이 균일하게 형성된 것을 확인할 수 있다. 또한, 상기 커버글라스 표면의 일부영역을 확대한 도 4(c)를 통해 커버글라스를 이루고 있는 광투과부 상에도 광반사 방지요철이 균일한 크기로 형성된 것을 확인할 수 있다. 이를 통해 본 발명의 건식식각 방법을 통해 커버글라스 상에 테이퍼드 형상의 복수개의 요철을 균일하게 형성할 수 있다는 것을 알 수 있다.
Referring to Figs. 4 (a) and 4 (c), Fig. 4 (a) shows an SEM image of a cover glass on which light reflection preventing irregularities are formed. It can be confirmed from FIG. 4 (b) that a part of the surface area of the cover glass is enlarged that the tapered concave / convex portions of light reflection are uniformly formed on the light refraction pattern portion. It can also be seen from FIG. 4 (c) that a part of the surface of the cover glass is enlarged that the light reflection preventing convexo-concaves are uniformly formed on the light transmitting portion constituting the cover glass. Thus, it can be seen that a plurality of tapered irregularities can be uniformly formed on the cover glass through the dry etching method of the present invention.
<비교예1: 광굴절 패턴부의 패턴폭(width) 및 패턴높이를 달리한 태양전지 모듈의 제조>≪ Comparative Example 1: Fabrication of solar cell module with different pattern width and pattern height of photorefractive portion >
태양전지 모듈의 패턴화된 전면전극의 패턴폭을 2 ㎛ 내지 30 ㎛의 범위로 다양하게 준비하여 상기 전면전극의 패턴폭보다 1 ㎛ 내지 10 ㎛ 정도 더 넓은 패턴폭을 갖는 프리즘 형상이 배치된 광굴절 패턴부를 형성하였다. 또한 상기 광굴절 패턴부의 패턴 높이를 2 ㎛ 내지 10 ㎛의 범위를 갖도록 광굴절 패턴부를 형성한 커버글라스를 제조하였다. 제조시 다른 조건은, 상기 실시예1과 동일하게 진행하였다.
The pattern width of the patterned front electrode of the solar cell module is variously prepared in the range of 2 to 30 占 퐉 and the prism pattern having the pattern width wider than the pattern width of the front electrode by 1 占 퐉 to 10 占 퐉 Thereby forming a refraction pattern portion. Also, a cover glass having a light refraction pattern portion formed so as to have a pattern height of 2 to 10 탆 in the light refraction pattern portion was prepared. Other conditions in the production were the same as in Example 1 above.
도 5는 본 발명의 실시예1 및 비교예1에 따른 태양전지 모듈의 광굴절 패턴부 패턴폭 및 패턴높이에 따른 유효투과율의 컨투어플롯(Contour plot)을 나타낸 도표이다.5 is a chart showing a contour plot of effective transmittance according to the pattern width and the pattern height of the light refraction pattern portion of the solar cell module according to Example 1 and Comparative Example 1 of the present invention.
도 5를 참조하면, 광굴절 패턴부의 프리즘 형상의 높이(Height)가 증가할수록 유효투과율(Transmittance, %)은 크게 변화가 없는 것을 확인할 수 있다. 반면에, 상기 광굴절 패턴의 프리즘 형상이 일정범위의 폭으로 형성될 때, 투과율이 더욱 증가되는 것을 확인할 수 있다. 또한, 상기 광굴절 패턴부의 프리즘 형상의 패턴폭이 17 ㎛ 내지 38 ㎛의 범위일 때 광의 유효투과율이 높으며, 구체적으로는 패턴폭이 17 ㎛일 때, 광의 유효투과율이 96%로 가장 높아지는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 5, it can be seen that the effective transmittance (%) does not change significantly as the height of the prism shape of the light refraction pattern portion increases. On the other hand, when the prism shape of the light refraction pattern is formed with a certain width, it can be confirmed that the transmissivity is further increased. Further, it is confirmed that the effective transmittance of light is high when the pattern width of the prismatic shape of the light refraction pattern portion is in the range of 17 탆 to 38 탆, and specifically, when the pattern width is 17 탆, the effective transmittance of light is the highest at 96% .
이를 통해, 상기 광굴절 패턴부의 프리즘 형상의 패턴폭이 17㎛ 내지 38 ㎛인 범위에서 광의 유효투과율이 최대화될 수 있으므로, 이와 연관되는 상기 광굴절 패턴부와 대응되는 형상의 패턴을 갖는 패턴화된 전면전극의 금속바의 폭(Width)을 함께 조절하여 고효율 태양전지 모듈을 제조할 수 있다는 것을 알 수 있다.
As a result, the effective transmittance of light can be maximized in the range of the pattern width of the prismatic shape of the light refraction pattern portion in the range of 17 mu m to 38 mu m. Thus, the patterned pattern having the pattern corresponding to the light refraction pattern portion The width of the metal bar of the front electrode can be adjusted together to produce a high-efficiency solar cell module.
<비교예2: 광굴절 패턴부의 프리즘 형상의 밑면에 대한 빗변의 각도를 달리한 태양전지 모듈의 제조>≪ Comparative Example 2: Fabrication of a solar cell module with different angle of hypotenuse with respect to the bottom surface of the prismatic shape of the light refraction pattern portion &
실시예1에서 광굴절 패턴부의 프리즘 형상의 밑면에 대한 빗변의 각도를 1도 내지 60도의 범위로 다양하게 형성한 태양전지 모듈을 제조하였다. 제조시 다른 조건은, 상기 실시예1과 동일하게 진행하였다.
The solar cell module in which the angle of the hypotenuse with respect to the bottom surface of the prismatic shape of the photorefractive pattern portion was varied in the range of 1 degree to 60 degrees in Example 1 was manufactured. Other conditions in the production were the same as in Example 1 above.
도 6(a) 내지 도 6(c)은 본 발명의 실시예1 및 비교예2와 편평한 형태의 일반 커버글라스의 태양전지 모듈의 평행입사각 및 수직입사각에 따른 유효투과율(%)과 관련한 도표들이다.
6 (a) to 6 (c) are graphs related to Example 1 and Comparative Example 2 of the present invention and the effective transmittance (%) according to the parallel incident angle and the normal incident angle of the solar cell module of the flat cover glass .
도 6(a)는 본 발명의 실시예1 및 비교예2에 따른 태양전지 모듈의 구조를 모식화한 것으로, 입사각 의존성 투과율(incident angle-dependent transmittance)을 계산하기 위하여 상기 도 6(a)의 간격(p)은 163㎛, 높이(H)는 4.5㎛, 폭(w)은 20㎛, 두께(t1)은 500㎛, 두께(t2)는 150㎛로 하였고, 이에, 각각의 평행입사각(parallel incident angle) 및 수직입사각(vertical incident angle)에 따른 유효투과율의 컨투어 플롯(contour plot)을 도 6(b)에 나타내었다.6 (a) is a schematic view of the structure of a solar cell module according to Example 1 and Comparative Example 2 of the present invention. In order to calculate an incident angle-dependent transmittance, The distance p was 163 占 퐉, the height H was 4.5 占 퐉, the width w was 20 占 퐉, the thickness t1 was 500 占 퐉 and the thickness t2 was 150 占 퐉, The contour plot of the effective transmittance according to the incident angle and the vertical incident angle is shown in Fig. 6 (b).
도 6(b)를 참조하면, 광굴절 패턴의 프리즘 형상에 대한 평행입사각(parallel incident angle)은 1도 내지 60도의 범위에서 각도의 변화에 따른 투과율에 큰 변화가 없는 것을 확인할 수 있다. 이와 달리, 상기 광굴절 패턴부의 프리즘 형상에 대한 수직입사각(vertical incident angle)은 1도 내지 60도의 범위에서 각도에 따라 투과율이 다양하게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 이는, 구체적으로, 상기 수직입사각이 특히, 25도와 45도의 범위에서 투과율이 90%이상을 나타내며, 높아진 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 6 (b), it can be seen that the parallel incident angle with respect to the prism shape of the photorefractive pattern does not vary greatly with the change of the angle in the range of 1 degree to 60 degrees. In other words, the vertical incident angle with respect to the prism shape of the light refraction pattern portion varies in accordance with the angle in the range of 1 degree to 60 degrees. Specifically, it can be confirmed that the transmittance of 90% or more in the range of the vertical incidence angle of 25 ° and 45 ° is particularly high.
도 6(c)는 본 발명의 비교예2 및 편평한(flat) 형태의 일반적인 태양전지 모듈의 수직 및 평행 입사각에 의존성 유효투과율을 비교한 도표로, 왼쪽 그래프는, 일반적인 커버글라스를 가진 태양전지 모듈은 평행입사각(θ)과 수직입사각(φ)에 따른 의존성 평균 유효투과율이 85.67%를 나타내는 것을 확인할 수 있다. 가운데 그래프는, 본 발명의 광굴절 패턴부가 형성된 커버글라스를 포함하는 태양전지 모듈의 수직입사각에 따른 의존성 평균 유효투과율은 86.86%로써 종래의 일반 커버글라스 대비 수직입사각에 따른 의존성 평균 유효투과율은 큰 차이가 없는 것을 알 수 있다. 그러나, 도 6(c)의 오른쪽 그래프를 참조하면, 본 발명의 광굴절 패턴부가 형성된 커버글라스를 포함하는 태양전지 모듈의 평행입사각(θ)에 따른 의존성 평균 유효투과율이 94.68%를 나타내는 것을 확인할 수 있다. 6 (c) is a graph comparing the effective transmittance depending on the vertical and parallel incident angles of a general solar cell module of Comparative Example 2 of the present invention and a flat type general solar cell module, and the graph on the left shows a solar cell module It can be confirmed that the dependency average effective transmittance according to the parallel incident angle (?) And the normal incident angle (?) Is 85.67%. In the middle graph, the dependency average effective transmittance according to the normal incidence angle of the solar cell module including the cover glass formed with the light refraction pattern portion of the present invention is 86.86%, which is dependent on the normal incidence angle relative to the conventional cover glass. It can be seen that there is no. However, referring to the right graph of FIG. 6 (c), it can be seen that the dependency average effective transmittance according to the parallel incident angle? Of the solar cell module including the cover glass formed with the light refraction pattern portion of the present invention is 94.68% have.
이를 통해, 본 발명의 광굴절패턴부가 형성된 커버글라스를 포함하는 태양전지 모듈은 상기 광굴절 패턴부에 의하여 빛의 굴절이 수행됨으로써, 종래의 일반적인 커버글라스보다 평행입사각 따른 유효투과율이 향상될 수 있는 것을 알 수 있다.
Accordingly, in the solar cell module including the cover glass formed with the light refraction pattern portion of the present invention, the light refraction is performed by the light refraction pattern portion, so that the effective transmittance according to the parallel incidence angle of the conventional cover glass can be improved .
<비교예3: 광반사 방지요철의 높이를 달리한 태양전지 모듈의 제조>≪ Comparative Example 3: Production of a solar cell module with different heights of light reflection preventive irregularities >
실시예1에서 광반사 방지요철의 높이를 150nm, 200nm, 250nm, 및 300nm로 형성한 태양전지 모듈을 제조하였다. 제조시 다른 조건은, 상기 실시예1과 동일하게 진행하였다.
In Example 1, a solar cell module having heights of 150 nm, 200 nm, 250 nm, and 300 nm were formed on the light reflection anti-irregularities. Other conditions in the production were the same as in Example 1 above.
도 7은 본 발명의 실시예1 및 비교예3에 따른 태양전지 모듈의 광반사 방지요철에 높이에 따른 파장별 투과율을 나타낸 도표이다.7 is a graph showing the transmittance of the solar cell module according to Example 1 and Comparative Example 3 according to the height according to the heights of the light reflection preventing irregularities.
도 7을 참조하면, 본 발명의 태양전지 모듈의 파장별 투과율은 종래의 편평한(flat) 형태의 커버글라스에 비하여 전체적으로 증가된 것을 확인할 수 있다. 또한, 광반사 방지요철의 높이가 250nm 내지 300nm일 때, 투과율이 가장 많이 증가되는 것을 확인할 수 있다. 특히, 400nm 내지 600nm의 파장(wave length)인 단파장, 특히 가시광선 파장대의 영역에서 투과율이 가장 큰 폭으로 증가된 것을 확인할 수 있다. 상기 끝이 뾰족한 형상의 광반사 방지요철의 구조적 특징으로 인해 종래의 커버글라스 표면상에서 반사되었던 광의 손실을 줄일 수 있으며, 상기 광반사 방지요철을 통해 보다 많은 양의 광이 태양전지 내로 투과될 수 있다. 이에, 본 발명의 태양전지 모듈은 단파장대의 투과율을 증가시킴으로써 단파장대의 태양광손실을 저감시킬 수 있어 태양전지 모듈의 효율이 더욱 향상될 수 있다.
Referring to FIG. 7, it can be seen that the transmittance of the solar cell module according to the present invention is increased as a whole compared to a conventional flat glass. It can also be seen that the transmittance is increased most when the height of the light reflection anti-irregularity is from 250 nm to 300 nm. In particular, it can be seen that the transmittance is increased most greatly in a short wavelength range of 400 nm to 600 nm, particularly in the region of the visible light wavelength band. Due to the structural feature of the light reflection preventing irregularities having a sharp tip, the loss of light reflected on the surface of the conventional cover glass can be reduced, and a larger amount of light can be transmitted into the solar cell through the light reflection preventing irregularities . Accordingly, the solar cell module of the present invention can reduce the solar light loss in the short wavelength band by increasing the transmittance of the short wavelength band, and the efficiency of the solar cell module can be further improved.
<비교예4: 광굴절 패턴부를 형성한 커버글라스를 포함하는 태양전지 모듈의 제조>≪ Comparative Example 4: Production of a solar cell module including a cover glass having a photorefractive portion &
실시예1에서 광굴절 패턴부 및 광투과부로 이루어진 커버글라스에 광반사 방지요철을 형성하지 않고 제조한 커버글라스를 태양전지 모듈에 부착시켰다. 제조시 다른 조건은, 상기 실시예1과 동일하게 진행하였다.
In Example 1, a cover glass, which was formed without forming light reflection preventing convexo-concaves in a cover glass made of a light refraction pattern portion and a light transmitting portion, was attached to the solar cell module. Other conditions in the production were the same as in Example 1 above.
<비교예5: 광반사 방지요철만을 형성한 커버글라스를 포함하는 태양전지 모듈의 제조>≪ Comparative Example 5: Fabrication of a solar cell module including a cover glass having only light reflection preventing irregularities >
실시예1에서 광굴절 패턴부를 형성하지 않아 광투과부로만 이루어진 커버글라스에 광반사 방지요철만을 형성하여 제조한 커버글라스를 태양전지 모듈에 부착시켰다. 제조시 다른 조건은, 상기 실시예1과 동일하게 진행하였다.
In Example 1, a cover glass prepared by forming only a light reflection preventing convexo-concave in a cover glass consisting only of a light transmitting portion without forming a light refraction pattern portion was attached to the solar cell module. Other conditions in the production were the same as in Example 1 above.
도 8(a) 및 도 8(b)는 본 발명의 실시예1, 비교예4, 비교예5 의 커버글라스 및 일반적인 편평한 형태의 커버글라스의 투과이미지와 상기 커버글라스들을 각각 부착시킨 태양전지 모듈의 파장에 따른 투과율을 나타낸 도표이다.FIGS. 8A and 8B are diagrams showing transmission images of a cover glass of Example 1, Comparative Example 4, and Comparative Example 5, and a cover glass of a general flat shape, and a solar cell module Of FIG.
도 8(a)를 참조하면, 종래의 편평한 커버글라스는 커버글라스 표면의 광반사에 의해 커버글라스 뒷면의 글씨가 뚜렷하게 보이지 않는 것을 확인할 수 있다. 반면에, 본 발명의 광반사 방지요철만을 형성한 커버글라스 및 광굴절 패턴부를 형성하고, 상기 광굴절 패턴부 및 광투과부 영역에 광반사 방지요철을 형성한 커버글라스는 그 구조적 특징에 의해 표면에서 일어나는 태양광 반사가 감소되면서 빛의 투과율이 증가하여 커버글라스 뒷면의 글씨가 선명하게 보이는 것을 확인할 수 있다. 상기와 같이, 본 발명의 커버글라스는 커버글라스 표면에서의 광반사에 의한 광손실을 줄일 수 있으므로, 상기 커버글라스가 부착된 태양전지 모듈은 고효율의 성능을 가질 수 있다.Referring to FIG. 8 (a), it can be seen that the conventional flat cover glass is not clearly visible on the back side of the cover glass due to light reflection on the cover glass surface. On the other hand, the cover glass formed with the cover glass and the light refraction pattern portion having only the light reflection preventing irregularities according to the present invention and the light refraction pattern portion and the light transmitting portion region having the light reflection preventing irregularities, As the sunlight reflections are reduced, the transmittance of light increases and the letters on the back of the cover glass are clearly visible. As described above, since the cover glass of the present invention can reduce light loss due to light reflection on the surface of the cover glass, the solar cell module with the cover glass can have high efficiency.
도 8(b)를 참조하면, 종래의 편평한 형태의 커버글라스의 투과율이 92%정도인 반면, 본 발명의 실시예1에 따라 제조된 커버글라스를 부착시킨 태양전지 모듈의 투과율은 96% 이내로 종래보다 4% 이상 향상된 것을 확인할 수 있다. 이는, 특히 단파장(400nm 내지 800nm)대에서 가장 높은 것을 알 수 있으며, 이를 통해 종래의 커버글라스를 통해 입사되는 단파장대의 태양광이 손실되는 문제점이 본 발명의 태양전지 모듈의 커버글라스의 구조적 특징에 의해 개선되었다는 것을 알 수 있다.
8 (b), the transmittance of the conventional flat cover glass is about 92%, while the transmittance of the solar cell module with the cover glass manufactured according to the first embodiment of the present invention is within 96% Than that of the previous study. In particular, it can be seen that the highest value is obtained in a short wavelength band (400 nm to 800 nm), and the solar light of a short wavelength band incident through the conventional cover glass is lost through the structure, which is a structural characteristic of the cover glass of the solar cell module of the present invention It can be seen that it is improved.
도 9는 본 발명의 실시예1, 비교예4, 비교예5 의 태양전지 모듈 및 일반적인 편평한 형태의 커버글라스를 부착시킨 태양전지 모듈, 커버글라스가 없는 태양전지 모듈의 전기적 특성을 나타낸 도표이다.FIG. 9 is a graph showing electrical characteristics of the solar cell module of Example 1, Comparative Example 4, and Comparative Example 5, and the solar cell module to which the cover glass of a general flat shape is attached, and the solar cell module without the cover glass.
도 9를 참조하면, 커버글라스가 없거나 일반적인 편평한 형태의 커버글라스를 부착시킨 태양전지 모듈에 비하여 본 발명의 실시예1에 따라 제조된 태양전지 모듈이 일정 전압에서 더 높은 전류밀도를 보여주는 것을 확인할 수 있다. 또한, 도 9의 하단의 표에서와 같이 본 발명의 실시예1에 따라 제조된 태양전지 모듈의 광효율 향상비(Enhancement ratio)는 16.20%로 가장 높은 것을 확인할 수 있다.
Referring to FIG. 9, it can be seen that the solar cell module manufactured according to
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.It should be noted that the embodiments of the present invention disclosed in the present specification and drawings are only illustrative of specific examples for the purpose of understanding and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.
100: 기판 200: 태양전지부
210: 하부전극 220: 태양전지
230: 투명전극층 240: 전면전극
300: 봉지재 400: 커버글라스
410: 광투과부 420: 광굴절 패턴부
430: 광반사 방지요철 500: 커버글라스100: substrate 200: solar battery
210: lower electrode 220: solar cell
230: transparent electrode layer 240: front electrode
300: sealing material 400: cover glass
410: light transmitting portion 420: light refraction pattern portion
430: Uneven reflection preventing light 500: Cover glass
Claims (16)
상기 태양전지부의 상부에 광투과부 및 광굴절 패턴부로 이루어진 커버글라스가 배치되며,
상기 커버글라스는, 상기 광투과부 및 상기 광굴절 패턴부 상에 형성된 복수개의 광반사 방지요철을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.A solar battery portion including a patterned front electrode; And
A cover glass made up of a light transmitting portion and a light refraction pattern portion is disposed on the solar cell portion,
Wherein the cover glass includes a plurality of light reflection preventing irregularities formed on the light transmitting portion and the light refraction pattern portion.
상기 태양전지부 및 상기 커버글라스 사이에 봉지재가 더 배치되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.The method according to claim 1,
And an encapsulating material is further disposed between the solar cell portion and the cover glass.
상기 광굴절 패턴부는 상기 전면전극의 패턴과 대응되는 형상의 패턴으로 형성된 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.The method according to claim 1,
Wherein the photorefractive pattern portion is formed in a pattern corresponding to the pattern of the front electrode.
상기 광굴절 패턴부는 복수개의 마이크로 크기의 프리즘 형상이 일정간격으로 배치된 형상인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.The method according to claim 1,
Wherein the photorefractive pattern portion has a shape in which a plurality of micro-sized prisms are arranged at regular intervals.
상기 프리즘 형상의 밑면에 대한 빗변의 각도가 10도 내지 70도인 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.5. The method of claim 4,
And an angle of a hypotenuse with respect to the bottom surface of the prism shape is 10 to 70 degrees.
상기 프리즘 형상의 폭은 상기 전면전극의 패턴 폭보다 1 ㎛ 내지 10 ㎛ 정도 더 넓은 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.5. The method of claim 4,
And the width of the prism shape is greater than the pattern width of the front electrode by about 1 占 퐉 to 10 占 퐉.
상기 광반사 방지요철은 요철의 끝이 뾰족한 테이퍼드(tapered) 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.The method according to claim 1,
Wherein the light reflection preventing convexo-concaves have a tapered shape with a sharp end of the concavity and convexity.
상기 광반사 방지요철은 250nm 내지 300nm의 높이로 형성된 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.The method according to claim 1,
Wherein the light reflection preventing irregularities are formed at a height of 250 nm to 300 nm.
상기 커버글라스 상에 광굴절 패턴부를 형성하는 단계;
상기 광굴절 패턴부가 형성된 커버글라스 상에 광반사 방지요철을 형성하는 단계; 및
상기 광반사 방지요철을 형성한 커버글라스를 상기 태양전지부의 상부에 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조방법.Preparing a solar cell portion and a cover glass in which a patterned front electrode is formed;
Forming a light refraction pattern on the cover glass;
Forming a light reflection preventing concavity and convexity on a cover glass on which the light refraction pattern portion is formed; And
And attaching a cover glass having the light reflection preventing convexo-concave on an upper portion of the solar battery unit.
상기 광반사 방지요철을 형성한 커버글라스를 상기 태양전지부 상부에 부착하는 단계 이전에,
상기 태양전지부와 상기 커버글라스 사이를 충진하기 위한 봉지재를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조방법.10. The method of claim 9,
Before the step of attaching the cover glass on which the light reflection preventing convexo-concave is formed to the upper part of the solar battery unit,
Further comprising the step of forming an encapsulating material for filling between the solar cell portion and the cover glass.
상기 커버글라스 상에 광굴절 패턴부를 형성하는 단계는,
상기 전면전극의 패턴과 대응되는 형상의 패턴으로 상기 광굴절 패턴부를 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조방법.10. The method of claim 9,
Wherein forming the light refraction pattern portion on the cover glass comprises:
Wherein the photoresist pattern is formed in a pattern corresponding to a pattern of the front electrode.
상기 커버글라스 상에 광굴절 패턴부를 형성하는 단계는,
포토리소그래피를 이용하여 상기 커버글라스 상에 패턴화된 SiNx층을 형성하는 단계; 및
상기 패턴화된 SiNx층이 형성된 커버글라스를 습식식각하여 복수개의 프리즘 형상이 일정간격으로 배치된 광굴절 패턴부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조방법.10. The method of claim 9,
Wherein forming the light refraction pattern portion on the cover glass comprises:
Forming a patterned SiN x layer on the cover glass using photolithography; And
And wet-etching the cover glass on which the patterned SiN x layer is formed to form a photo-refractive pattern portion having a plurality of prism shapes arranged at regular intervals.
상기 습식식각은 45% 내지 50% 농도의 HF 용액에 5분 내지 10분의 시간 동안 침지하여 수행하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조방법.13. The method of claim 12,
Wherein the wet etching is performed by immersing in an HF solution having a concentration of 45% to 50% for 5 minutes to 10 minutes.
상기 광굴절 패턴부가 형성된 커버글라스에 광반사 방지요철을 형성하는 단계에서,
상기 광굴절 패턴부가 형성되지 않은 커버글라스 영역인 광투과부에도 상기 광반사 방지요철을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조방법.10. The method of claim 9,
In the step of forming the light reflection preventing convexo-concaves in the cover glass on which the light refraction pattern portion is formed,
Further comprising the step of forming the light reflection preventing convexo-concave in the light transmitting portion which is the cover glass region where the light refraction pattern portion is not formed.
상기 광굴절 패턴부가 형성된 커버글라스에 광반사 방지요철을 형성하는 단계는,
상기 커버글라스 상에 반응성 이온 식각 방법을 이용하여 건식식각을 수행하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조방법.10. The method of claim 9,
The step of forming light reflection anti-reflective irregularities in a cover glass having the photo-refractive-
And dry etching is performed on the cover glass using a reactive ion etching method.
상기 건식식각은 CF4 및 산소가 혼합된 가스를 이용하여 5분 내지 10분의 시간 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조방법. 16. The method of claim 15,
Wherein the dry etching is performed using a mixed gas of CF 4 and oxygen for 5 minutes to 10 minutes.
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