KR102162719B1 - 태양전지 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈은, 반도체 기판의 후면에 위치하는 제1 내지 제4의 제1 전극용 패드(first to fourth pad for first electrode) 및 반도체 기판의 후면에 위치하는 제1 내지 제4의 제2 전극용 패드(first to fourth pad for second electrode)를 각각 포함하는 제1 후면 접합 태양전지 및 제2 후면 접합 태양전지; 및 제1 후면 접합 태양전지와 제2 후면 접합 태양전지를 전기적으로 연결하는 인터커넥터를 포함하고, 인터커넥터는 제1 및 제2 후면 접합 태양전지의 사이 공간에 위치하는 브릿지부(bridge portion), 및 제1 후면 접합 태양전지의 제1 전극용 패드와 제2 후면 접합 태양전지의 제2 전극용 패드를 향해 브릿지부로부터 각각 돌출된 제1 내지 제4 탭부(tab portion)를 포함하는 도전성 금속을 포함하며, 제1 내지 제4 탭부는 제1 후면 접합 태양전지의 제1 전극용 패드 및 제2 후면 접합 태양전지의 제2 전극용 패드와 각각 접합된다

Description

태양전지 모듈{SOLAR CELL MODULE}
본 발명은 복수의 후면 접합(IBC; Interdigitated Back Contact) 태양전지를 구비한 태양전지 모듈에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 신 재생 에너지에 대한 관심이 높아지면서, 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양전지가 주목 받고 있다.
일반적인 태양전지는 p형과 n형처럼 서로 다른 도전성 타입(conductive type)의 반도체로 각각 이루어지는 기판(substrate) 및 에미터부(emitter layer), 그리고 기판과 에미터부에 각각 연결된 전극을 구비한다. 이때, 기판과 에미터부의 계면에는 p-n 접합이 형성된다.
이러한 태양전지에 빛이 입사되면 반도체 내부의 전자가 광전 효과(photoelectric effect)에 의해 자유전자(free electron)(이하, '전자'라 함)가 되고, 전자와 정공은 p-n 접합의 원리에 따라 n형 반도체와 p형 반도체 쪽으로, 예를 들어 에미터부와 기판 쪽으로 각각 이동한다. 그리고 이동한 전자와 정공은 기판 및 에미터부에 전기적으로 연결된 각각의 전극에 의해 수집된다.
한편, 근래에는 전자용 집전부 및 정공용 집전부를 기판의 후면, 즉 빛이 입사되지 않는 후면에 형성함으로써 수광 면적을 증가시켜 태양전지의 효율을 향상시키는 후면 접합(interdigitated back contact) 태양전지가 개발되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전류 손실의 발생을 억제할 수 있으며 고출력을 얻을 수 있는 태양전지 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈은, 반도체 기판의 후면에 위치하는 제1 내지 제4의 제1 전극용 패드(first to fourth pad for first electrode) 및 반도체 기판의 후면에 위치하는 제1 내지 제4의 제2 전극용 패드(first to fourth pad for second electrode)를 각각 포함하는 제1 후면 접합 태양전지 및 제2 후면 접합 태양전지; 및 제1 후면 접합 태양전지와 제2 후면 접합 태양전지를 전기적으로 연결하는 인터커넥터를 포함하고, 인터커넥터는 제1 및 제2 후면 접합 태양전지의 사이 공간에 위치하는 브릿지부(bridge portion), 및 제1 후면 접합 태양전지의 제1 전극용 패드와 제2 후면 접합 태양전지의 제2 전극용 패드를 향해 브릿지부로부터 각각 돌출된 제1 내지 제4 탭부(tab portion)를 포함하는 도전성 금속을 포함하며, 제1 내지 제4 탭부는 제1 후면 접합 태양전지의 제1 전극용 패드 및 제2 후면 접합 태양전지의 제2 전극용 패드와 각각 접합된다.
도전성 금속의 적어도 한쪽 면에는 주석 계열의 솔더(solder)를 포함하는 코팅층이 위치할 수 있다.
태양전지 모듈은 후면 접합 태양전지의 전면(front surface) 쪽에 위치하는 광 투과성의 전면 기판, 후면 접합 태양전지의 후면(back surface) 쪽에 위치하는 후면 기판, 및 전면 기판과 후면 기판의 사이에 배치되며 복수의 후면 접합 태양전지를 밀봉하는 밀봉재를 더 포함할 수 있다.
그리고 제1 전극용 패드들과 제2 전극용 패드들은 각각 5개 내지 100개로 구성될 수 있고, 인터커넥터는 제1 전극용 패드들 및 제2 전극용 패드들의 개수와 동일한 개수의 탭부를 포함할 수 있다.
이때, 제1 전극용 패드들의 개수 및 제2 전극용 패드들의 개수는 반도체 기판의 크기가 커질수록, 그리고 태양전지의 요구되는 출력이 높아질수록 증가할 수 있다.
한 예로, 3 인치(inch)의 크기를 갖는 반도체 기판에는 4개의 제1 전극용 패드와 4개의 제2 전극용 패드가 구비될 수 있고, 4 인치의 크기를 갖는 반도체 기판에는 6개의 제1 전극용 패드와 6개의 제2 전극용 패드가 구비될 수 있으며, 5 인치의 크기를 갖는 반도체 기판에는 8개의 제1 전극용 패드와 8개의 제2 전극용 패드가 구비될 수 있다.
그러나 반도체 기판의 크기 또는 요구되는 태양전지의 출력의 크기에 따라 제1 전극용 패드와 제2 전극용 패드의 개수는 4개 내지 100개의 범위 내에서 다양하게 변경할 수 있다.
제1 전극용 패드들은 반도체 기판의 후면 중 제1 모서리 쪽에 위치할 수 있고, 제2 전극용 패드들은 반도체 기판의 후면 중 제1 모서리와 마주하는 제2 모서리 쪽에 위치할 수 있다.
이와는 달리, 제1 전극용 패드들은 반도체 기판의 후면 중 제1 모서리 및 제2 모서리 쪽에 각각 위치할 수 있고, 제2 전극용 패드들은 반도체 기판의 후면 중 중심부에 위치할 수도 있다.
후면 접합 태양전지는 반도체 기판의 후면에 위치하며 제1 모서리 및 제2 모서리와 직교하도록 연장되는 복수의 제1 전극; 및 반도체 기판의 후면에서 제1 모서리 및 제2 모서리의 길이 방향을 따라 제1 전극과 교대로 위치하며 복수의 제1 전극과 동일한 방향으로 연장되는 복수의 제2 전극을 더 포함할 수 있다.
그리고 후면 접합 태양전지는 제1 모서리 및 제2 모서리의 길이 방향을 따라 연장되며 제1 모서리 쪽에서 복수의 제1 전극들의 단부를 연결하는 제1 전극용 집전 전극; 및 제1 전극용 집전 전극과 동일한 방향으로 연장되며 제2 모서리 쪽에서 복수의 제2 전극들의 단부를 연결하는 제2 전극용 집전 전극을 더 포함할 수 있다.
제1 전극용 패드들은 제1 전극용 집전 전극에 전기적 및 물리적으로 연결될 수 있고, 제2 전극용 패드들은 제2 전극용 집전 전극에 전기적 및 물리적으로 연결될 수 있다.
동일 극성의 전극용 패드들 사이의 간격은 1㎜ 내지 80㎜로 형성될 수 있으며, 동일 극성의 전극용 패드들 사이의 간격은 동일 극성의 전극용 패드들의 개수에 반비례하여 증가 또는 감소할 수 있다.
제1 전극용 패드들 및 제2 전극용 패드들의 평면적은 각각 1㎟ 내지 780㎟로 형성될 수 있으며, 제1 전극용 패드들 각각의 평면적 및 제2 전극용 패드들 각각의 평면적은 동일 극성의 전극용 패드들 사이의 간격에 비례하여 증가 또는 감소할 수 있다.
제1 전극용 패드들은 제1 모서리로부터 서로 동일한 간격을 두고 위치할 수 있으며, 제2 전극용 패드들은 제2 모서리로부터 서로 동일한 간격을 두고 위치할 수 있다.
이러한 구성의 특징을 갖는 후면 접합 태양전지를 구비한 태양전지 모듈은 후면 접합 태양전지의 전극용 패드의 크기 및 개수를 반도체 기판의 크기 또는 요구되는 출력의 크기에 따라 적절히 조절함으로써, 이웃한 태양전지 간에 전류가 이송될 때 발생하는 손실을 줄여 태양전지 모듈의 출력을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 후면 접합 태양전지의 후면을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1의 제2 방향 부분 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 후면 접합 태양전지를 구비한 태양전지 모듈의 주요부 단면도이다.
도 4는 도 3의 태양전지 모듈에 사용된 인터커넥터의 한 실시예에 따른 평면도이다.
도 5는 전극용 패드의 개수에 따른 주울 손실(Joule loss)의 실험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 후면 접합 태양전지의 후면을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 후면 접합 태양전지의 후면을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해될 수 있다.
본 발명을 설명함에 있어서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
"및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함할 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "결합되어" 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 결합되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 결합되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않을 수 있다.
아울러, 이하의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명에 대하여 설명한다.
이하의 실시예에서는 제1 전극, 제1 전극의 반대 극성인 제2 전극, 제1 전극용 집전부 및 제2 전극용 집전부가 모두 반도체 기판의 후면에 위치한 후면 접합 태양전지에 대해 설명하지만, 본 발명은 제2 전극(또는 제1 전극)이 반도체 기판의 전면에 위치하고 제1 전극(또는 제2 전극), 제1 전극용 집전부 및 제2 전극용 집전부가 반도체 기판의 후면에 위치하는 MWT(Metal Wrap Through) 구조의 태양전지에도 적용이 가능하다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 후면 접합 태양전지에 대해 먼저 설명한다.
도 1은 후면 접합 태양전지의 후면을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 제2 방향 부분 단면도이다.
도면을 참고로 하면, 후면 접합 태양전지(100)는 제1 전도성 타입의 반도체 기판(110), 반도체 기판(110)의 수광면, 예컨대 전면(front surface)에 형성된 전면 유전층(120), 전면 유전층(120) 위에 형성된 반사 방지막(130), 반도체 기판(110)의 다른 면, 즉 후면(back surface)에 형성되어 있고 제1 전도성 타입의 불순물이 고농도로 도핑된 제1 도핑부(141), 제1 도핑부(141)와 인접한 위치에서 반도체 기판(110)의 후면에 형성되고 제1 전도성 타입의 반대인 제2 전도성 타입의 불순물이 고농도로 도핑된 제2 도핑부(142), 제1 도핑부(141)와 제2 도핑부(142)의 일부를 노출하는 후면 유전층(150), 후면 유전층(150)에 의해 노출된 제1 도핑부(141)와 전기적으로 연결되는 복수의 전자용 전극(160, 이하, '제1 전극'이라 함), 후면 유전층(150)에 의해 노출된 제2 도핑부(142)와 전기적으로 연결되는 복수의 정공용 전극(170, 이하, '제2 전극'이라 함), 반도체 기판(110)의 후면 중 제1 모서리(E1) 쪽에 위치하는 복수의 전자용 패드(160b, 이하, '제1 전극용 패드'라 함), 그리고 반도체 기판(110)의 후면 중 제1 모서리(E1)와 마주하는 제2 모서리(E2) 쪽에 위치하는 복수의 정공용 패드(170b, 이하, '제2 전극용 패드'라 함)를 포함한다.
여기에서, 반도체 기판(110)의 제1 모서리(E1)는 도 1에서 제1 방향(X-X')으로 좌측에 위치하는 모서리를 말하고, 제2 모서리(E2)는 제1 방향(X-X')으로 우측에 위치하는 모서리를 말한다.
따라서, 제1 모서리(E1)와 제2 모서리(E2)는 각각 제1 방향(X-X')에 직교하는 제2 방향(Y-Y')으로 길게 형성된다.
복수의 제1 전극(160)은 반도체 기판(110)의 제1 모서리(E1) 및 제2 모서리(E2)와 직교하는 방향, 즉 제1 방향(X-X')으로 연장되며, 복수의 제2 전극(170)은 제1 모서리(E1) 및 제2 모서리(E2)의 길이 방향(Y-Y'), 즉 제2 방향(Y-Y')을 따라 제1 전극(160)과 교대로 위치하며 복수의 제1 전극(160)과 동일한 방향, 즉 제1 방향(X-X')으로 연장된다.
그리고 복수의 제1 전극(160)들의 왼쪽 단부들은 제1 모서리(E1) 쪽에서 제1 전극용 패드(160b)와 전기적으로 연결되고, 복수의 제2 전극(170)들의 오른쪽 단부들은 제2 모서리(E1) 쪽에서 제2 전극용 패드(170b)와 전기적으로 연결된다.
반도체 기판(110)의 수광면은 복수 개의 요철(111)을 구비한 텍스처링 표면(texturing surface)으로 형성될 수 있다. 이 경우, 전면 유전층(120) 및 반사 방지막(130)도 텍스처링 표면으로 형성된다.
반도체 기판(110)은 제1 전도성 타입, 예를 들어 n형의 단결정질 실리콘으로 이루어진다. 하지만 이와는 달리, 반도체 기판(110)은 p형의 전도성 타입을 가질 수 있고, 다결정 실리콘으로 이루어질 수 있다. 또한 반도체 기판(110)은 실리콘 이외의 다른 반도체 물질로 이루어질 수도 있다.
반도체 기판(110)의 수광면이 복수의 요철(111)을 구비하는 텍스처링(texturing) 표면으로 형성되므로, 빛의 흡수율이 증가되어 태양전지의 효율이 향상된다.
복수의 요철(111)이 형성된 반도체 기판(110)의 수광면에 형성된 전면 유전층(120)은 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물이 반도체 기판(110)보다 높은 고농도로 도핑된 막일 수 있으며, BSF(back surface field)와 유사한 FSF(front surface field)로 작용할 수 있다. 따라서 입사되는 빛에 의해 분리된 전자와 정공이 반도체 기판(110)의 수광면 표면에서 재결합되어 소멸하는 것이 방지된다.
전면 유전층(120)의 표면에 형성된 반사 방지막(130)은 실리콘 질화막(SiNx)이나 실리콘 산화막(SiO2) 등으로 이루어진다. 반사 방지막(130)은 입사되는 태양 광의 반사율을 줄이고 특정한 파장 영역의 선택성을 증가시켜, 태양전지의 효율을 높인다.
반도체 기판(110)의 후면에 형성된 복수의 제1 도핑부(141)에는 n형 불순물이 반도체 기판(110)보다 높은 고농도로 도핑되어 있으며, 복수의 제2 도핑부(142)에는 p형 불순물이 고농도로 도핑되어 있다. 따라서 제2 도핑부(142)는 n형의 반도체 기판(110)과 p-n 접합을 형성한다.
제1 도핑부(141)와 제2 도핑부(142)는 캐리어(전자와 정공)들의 이동 통로로서 작용한다.
제1 도핑부(141)와 제2 도핑부(142)의 일부분을 노출하는 후면 유전층(150)은 실리콘 산화막(SiO2), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 이들의 조합 등으로 형성될 수 있다.
후면 유전층(150)은 전자와 정공으로 분리된 캐리어가 재결합되는 것을 방지하고 입사된 빛이 외부로 손실되지 않도록 태양전지 내부로 반사시켜 외부로 손실되는 빛의 양을 감소시키는 BSF로 작용할 수 있다.
후면 유전층(150)은 단일막으로 형성될 수 있지만, 이중막 또는 삼중막과 같은 다층 구조를 가질 수 있다.
후면 유전층(150)으로 덮여지지 않은 제1 도핑부(141)와 이 제1 도핑부(141)에 인접한 후면 유전층(150) 부분 위에는 제1 전극(160)이 형성되고, 후면 유전층(150)으로 덮여지지 않은 제2 도핑부(142)와 이 제2 도핑부(142)에 인접한 후면 유전층(150) 부분 위에는 제2 전극(170)이 형성된다.
그리고, 반도체 기판(110)의 후면 중 도 1의 좌측에 위치하는 제1 모서리(E1) 쪽에는 복수의 제1 전극과 전기적으로 연결된 제1 내지 제4의 제1 전극용 패드(160b)가 형성되고, 도 1의 우측에 위치하는 제2 모서리(E2) 쪽에는 복수의 제2 전극(170)과 전기적으로 연결된 제1 내지 제4의 제2 전극용 패드(170b)가 형성된다.제1 내지 제4의 제1 전극용 패드(160b)는 제2 방향(Y-Y')으로 연장된 제1 전극용 집전 전극(160a)에 전기적 및 물리적으로 연결되고, 제1 내지 제4의 제2 전극용 패드(170b)는 제2 방향으로 연장된 제2 전극용 집전 전극(170a)에 전기적 및 물리적으로 연결된다.
여기에서, 패드(160b, 170b)는 전극(160, 160a, 170, 170a)보다 면적이 크게 형성되거나, 두께가 크게 형성되거나, 우수한 도전성을 갖는 부분을 말한다.
이와 같이, 패드(160b, 170b)가 전극(160, 160a, 170, 160a)에 비해 큰 면적으로 형성되거나, 두껍게 형성되거나, 우수한 도전성을 갖는 물질로 형성되므로, 패드(160b, 170b)는 전극(160, 160a, 170, 160a)에 비해 작은 면저항을 갖는다.
따라서, 인터커넥터의 탭부를 태양전지의 패드에 안정적으로 접합할 수 있으며, 태양전지에서 발생된 전류를 인터커넥터에 양호하게 전달할 수 있다.
이러한 구성의 후면 접합 태양전지에 있어서, 제1 내지 제4의 제1 전극용 패드(160b)와 제1 내지 제4의 제2 전극용 패드(170b)는 아래와 같은 특징을 갖는다.
이에 대해 구체적으로 설명하면, 제1 전극용 패드(160b)와 제2 전극용 패드(170b)는 반도체 기판(110)의 크기에 따라 4개 내지 100개의 범위 내에서 다양한 개수로 구비되며, 반도체 기판의 크기가 커질수록, 그리고 요구되는 출력의 크기가 커질수록 패드의 개수도 증가한다.
한 예로, 본 실시예의 후면 접합 태양전지(100)는 3 인치(inch)의 크기를 갖는 반도체 기판(110)을 구비하고, 반도체 기판(110)의 후면에는 제1 내지 제4의 제1 전극용 패드(160b)와 제1 내지 제4의 제2 전극용 패드(170b)가 위치한다.
제1 내지 제4의 제1 전극용 패드(160b)는 제1 모서리(E1)로부터 서로 동일한 간격(D1)을 두고 위치하며, 제1 내지 제4의 제2 전극용 패드(170b)는 제2 모서리(E2)로부터 서로 동일한 간격(D2)을 두고 위치한다.
이때, 제1 모서리(E1)로부터 제1 전극용 패드(160b) 사이의 간격(D1)과 제2 모서리(E2)로부터 제2 전극용 패드(170b) 사이의 간격(D2)는 서로 동일할 수도 있지만, 서로 다를 수도 있다.
그리고 동일한 극성의 전극용 패드들 사이의 간격(D3)은 1㎜ 내지 80㎜의 범위 내에서 다양하게 변경될 수 있으며, 동일한 극성의 전극용 패드들 사이의 간격(D3)은 동일 극성의 전극용 패드들의 개수에 반비례하여 증가 또는 감소할 수 있다.
예컨대, 동일한 극성의 전극용 패드들의 개수가 증가할수록 동일한 극성의 전극용 패드들 사이의 간격(D3)은 감소하며, 이와는 반대로 동일 극성의 전극용 패드들의 개수가 감소할수록 동일한 극성의 전극용 패드들 사이의 간격(D3)은 증가한다.
그리고 제1 전극용 패드(160b) 및 제2 전극용 패드(170b)의 평면적은 1㎟ 내지 780㎟의 범위 내에서 다양하게 형성될 수 있으며, 제1 전극용 패드(160b)의 평면적 및 제2 전극용 패드(170b)의 평면적은 동일 극성의 전극용 패드들 사이의 간격(D3)에 비례하여 증가 또는 감소할 수 있다.
예컨대, 동일 극성의 전극용 패드들 사이의 간격(D3)이 증가하면 패드들의 평면적은 증가하며, 동일 극성의 전극용 패드들 사이의 간격(D3)이 감소하면 패드의 평면적은 감소한다.
이와 유사하게, 제1 전극용 패드(160b)의 평면적 및 제2 전극용 패드(170b)의 평면적은 패드의 개수에 반비례하여 증가 또는 감소할 수 있다.
예컨대, 패드의 개수가 증가하면 각 패드의 평면적은 감소하고, 패드의 개수가 감소하면 각 패드의 평면적은 증가한다.
하지만, 패드의 평면적은 패드의 개수 및 동일 극성의 패드 사이의 간격과 무관하게 일정한 크기로 형성될 수도 있다.
이러한 구성의 후면 접합 태양전지는 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 전극용 패드와 제2 전극용 패드가 각각 3개씩 구비된 경우에 비해 70% 정도 주울 손실(Joule loss)이 감소한 것을 알 수 있다.
여기에서, 주울 손실이 70% 정도 감소한다는 것은 상대적인 손실이 70% 정도 감소한다는 것으로, 제1 전극용 패드와 제2 전극용 패드가 각각 3개씩 구비된 경우의 주울 손실을 100%로 볼 때, 제1 전극용 패드와 제2 전극용 패드가 각각 4개씩 구비된 후면 접합 태양전지에서는 주울 손실이 70% 정도 발생한다는 것을 의미한다.
따라서, 이웃한 태양전지 간에 전류가 이송될 때 발생하는 손실이 종래에 비해 감소되므로, 복수의 후면 접합 태양전지를 구비한 태양전지 모듈의 출력이 향상된다.
이상에서는 제1 전극용 패드(160b)가 반도체 기판(110)의 제1 모서리(E1) 쪽에 위치하고, 제2 전극용 패드(170b)가 반도체 기판(110)의 제2 모서리(E2) 쪽에 위치하는 것을 예로 들어 설명하였지만, 제1 전극용 패드(160b)와 제2 전극용 패드(170b) 중 적어도 하나의 패드는 반도체 기판의 내부 영역 중 중심부에 위치할 수도 있다.
한 예로, 제1 전극용 패드(160b)는 반도체 기판(110)의 후면 중 제1 모서리(E1) 및 제2 모서리(E2) 쪽에 각각 위치할 수 있고, 제2 전극용 패드(170b)는 반도체 기판(110)의 후면 중 중심부에 위치할 수도 있다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 후면 접합 태양전지를 구비한 태양전지 모듈에 대해 설명한다.
도 3은 태양전지 모듈의 주요부 단면도이고, 도 4는 도 3의 태양전지 모듈에 사용된 인터커넥터의 실시예에 따른 평면도이다.
전술한 후면 접합 태양전지를 복수 개 구비한 태양전지 모듈은 서로 이웃한 2개의 후면 접합 태양전지를 전기적으로 연결하기 위한 인터커넥터(200)와, 후면 접합 태양전지를 밀봉하는 밀봉재(300), 광 투과성의 전면 기판(310) 및 후면 시트(320)를 포함한다.
이하에서, 서로 이웃한 2개의 후면 접합 태양전지 중 어느 한 태양전지를 제1 태양전지(100A)라 하고, 다른 한 태양전지를 제2 태양전지(100B)라 한다.
인터커넥터(200)는 서로 이웃한 제1 태양전지(100A)의 제2 전극용 패드(170b)를 제2 태양전지(100B)의 제1 전극용 패드(160b)에 연결하기 위해 사용된다.
인터커넥터(200)는 도전성 금속(210)을 포함하며, 도전성 금속(210)의 적어도 전면(front surface)에는 주석(Sn) 계열의 솔더(solder)를 포함하는 코팅층(260)이 형성될 수 있다. 한 예로, 코팅층(260)은 도전성 금속(210)의 전면, 후면 및 측면에 위치할 수 있다.
인터커넥터(200)의 도전성 금속(210)은 제1 방향(X-X')에 직교하는 제2 방향(Y-Y')으로 일정한 간격을 두고 위치하며 후면 접합 태양전지(100)의 해당 패드(160b, 170b)와 접합되는 4개의 탭부(tap portion, 220)와, 제2 방향(Y-Y')으로 이격된 4개의 탭부(220)를 연결하도록 제2 방향(Y-Y')으로 연장되며 제1 후면 접합 태양전지와 제2 후면 접합 태양전지의 사이 공간에 위치하는 브릿지부(bridge portion, 230)를 구비한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 인터커넥터(200)의 도전성 금속(210)에 구비된 4개의 탭부는 제2 방향(Y-Y')으로 도전성 금속(210)의 양쪽 단부에 각각 위치하는 제1 탭부(220-1) 및 제2 탭부(220-2)와, 제1 탭부(220-1)와 제2 탭부(220-2)의 사이에 위치하는 제3 탭부(220-3) 및 제4 탭부(220-4)를 포함하며, 각 탭부는 주석(Sn) 계열의 솔더 페이스트 또는 은(Ag) 계열의 도전성 페이스트로 형성되는 접착제(250)에 의해 해당 패드와 접합될 수 있다.
이때, 각 탭부 사이의 간격은 서로 동일하게 형성될 수 있지만, 이와는 달리 각 탭부 사이의 간격이 서로 다르게 형성될 수도 있다.
그리고 도전성 금속(210)에는 점선으로 도시한 바와 같이 인터커넥터(200)에 가해지는 열응력을 흡수하기 위한 슬릿(240) 또는 슬롯이 형성될 수 있으며, 슬릿(240) 또는 슬롯은 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
한편, 전면 기판(310)은 저철분 강화 유리로 형성될 수 있으며, 후면 시트(320)는 티피티(TPT; Tedlar/PET/Tedlar), 티피이(TPE; Tedlar/PET/EVA), 티에이티(TAT; Tedlar/Al foil/Tedlar), 티피에이티(TPAT; Tedlar/PET/Al foil/Tedalr), 티피오티(TPOT; Tedlar/PET/Oxide/Tedlar), 페이에피(PAP; PEN/Al foil/PET) 또는 피이티(Polyester) 중 하나로 형성될 수 있다.
이하, 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 후면 접합 태양전지에 대해 설명한다.
도 6에 도시한 후면 접합 태양전지는 전술한 도 1에 도시한 후면 접합 태양전지에 비해 크기가 1 인치 증가한 반도체 기판(100')을 구비하며, 도 7에 도시한 후면 접합 태양전지는 도 1의 실시예에 도시한 후면 접합 태양전지에 비해 크기가 2 인치 증가한 반도체 기판(100")을 구비한다.
즉, 도 6에 도시한 후면 접합 태양전지의 반도체 기판(110')은 4 인치의 크기로 형성되며, 도 7에 도시한 후면 접합 태양전지의 반도체 기판(110")은 5 인치의 크기로 형성된다.
그리고 반도체 기판(110')은 반도체 기판(110)에 비해 많은 개수의 제1 전극(160) 및 제2 전극(170)을 구비하며, 또한 반도체 기판(100)에 비해 많은 개수의 제1 전극용 패드(160b)와 제2 전극용 패드(170b)를 구비한다.
하지만, 반도체 기판(110')에 형성되는 제1 전극(160) 및 제2 전극(170)의 개수는 전술한 제1 실시예와 동일할 수도 있다.
그리고, 반도체 기판(110")은 반도체 기판(110')에 비해 많은 개수의 제1 전극(160) 및 제2 전극(170)을 구비하며, 또한 반도체 기판(100')에 비해 많은 개수의 제1 전극용 패드(160b)와 제2 전극용 패드(170b)를 구비한다.
하지만, 반도체 기판(110")에 형성되는 제1 전극(160) 및 제2 전극(170)의 개수는 전술한 제1 실시예와 동일할 수도 있다.
한 예로, 도시한 바와 같이, 반도체 기판(110')은 제1 내지 제6의 제1 전극용 패드(160b)와 제1 내지 제6의 제2 전극용 패드(170b)를 구비할 수 있고, 반도체 기판(110")은 제1 내지 제8의 제1 전극용 패드(160b)와 제1 내지 제8의 제2 전극용 패드(170b)를 구비할 수 있다.
하지만, 각각의 반도체 기판(110' 및 110")에 구비된 제1 전극용 패드(160b)의 개수와 제2 전극용 패드(170b)의 개수는 100개 이하의 범위에서 다양하게 변경할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
100A: 제1 태양전지 100B: 제2 태양전지
160: 제1 전극 170: 제2 전극
160b: 제1 전극용 패드 170b: 제2 전극용 패드
200: 인터커넥터

Claims (14)

  1. 반도체 기판의 후면에 위치하는 제1 내지 제4의 제1 전극용 패드(first to fourth pad for first electrode) 및 상기 반도체 기판의 후면에 위치하는 제1 내지 제4의 제2 전극용 패드(first to fourth pad for second electrode)를 각각 포함하는 제1 후면 접합 태양전지 및 제2 후면 접합 태양전지; 및
    상기 제1 후면 접합 태양전지와 상기 제2 후면 접합 태양전지를 전기적으로 연결하는 인터커넥터
    를 포함하고,
    상기 제1 전극용 패드들은 상기 반도체 기판의 후면 중 제1 모서리 쪽에 위치하고, 상기 제2 전극용 패드들은 상기 반도체 기판의 후면 중 상기 제1 모서리와 마주하는 제2 모서리 쪽에 위치하며,
    상기 제1 및 제2 후면 접합 태양전지는 각각,
    상기 반도체 기판의 후면에 위치하며, 상기 제1 모서리 및 상기 제2 모서리와 직교하도록 연장되는 복수의 제1 전극;
    상기 반도체 기판의 후면에서 상기 제1 모서리 및 상기 제2 모서리의 길이 방향을 따라 상기 제1 전극과 교대로 위치하며, 상기 복수의 제1 전극과 동일한 방향으로 연장되는 복수의 제2 전극;
    상기 제1 모서리 및 상기 제2 모서리의 길이 방향을 따라 연장되며, 상기 제1 모서리 쪽에서 상기 복수의 제1 전극들의 단부를 연결하는 제1 전극용 집전 전극; 및
    상기 제1 전극용 집전 전극과 동일한 방향으로 연장되며, 상기 제2 모서리 쪽에서 상기 복수의 제2 전극들의 단부를 연결하는 제2 전극용 집전 전극
    을 더 포함하고,
    상기 제1 모서리로부터 상기 제1 전극의 제1 모서리측 단부 사이의 거리는 상기 제1 모서리로부터 상기 제2 전극의 제1 모서리측 단부 사이의 거리보다 작고,
    상기 제2 모서리로부터 상기 제2 전극의 제2 모서리측 단부 사이의 거리는 상기 제2 모서리로부터 상기 제1 전극의 제2 모서리측 단부 사이의 거리보다 작고,
    상기 제1 전극용 패드들은 상기 제1 전극용 집전 전극과 상기 제2 전극의 상기 제1 모서리측 단부의 사이 영역에 위치하며,
    상기 제2 전극용 패드들은 상기 제2 전극용 집전 전극과 상기 제1 전극의 상기 제2 모서리측 단부의 사이 영역에 위치하고,
    상기 인터커넥터는 상기 제1 및 제2 후면 접합 태양전지의 사이 공간에 위치하는 브릿지부(bridge portion), 및 상기 제1 후면 접합 태양전지의 제1 전극용 패드와 상기 제2 후면 접합 태양전지의 제2 전극용 패드를 향해 상기 브릿지부로부터 각각 돌출된 제1 내지 제4 탭부(tab portion)를 포함하는 도전성 금속을 포함하며,
    상기 제1 내지 제4 탭부는 상기 제1 후면 접합 태양전지의 상기 제1 전극용 패드 및 상기 제2 후면 접합 태양전지의 상기 제2 전극용 패드와 각각 접합되는 태양전지 모듈.
  2. 제1항에서,
    상기 도전성 금속의 적어도 한쪽 면에는 주석 계열의 솔더(solder)를 포함하는 코팅층이 위치하는 태양전지 모듈.
  3. 제1항에서,
    상기 후면 접합 태양전지의 전면(front surface) 쪽에 위치하는 광 투과성의 전면 기판;
    상기 후면 접합 태양전지의 후면(back surface) 쪽에 위치하는 후면 기판; 및
    상기 전면 기판과 상기 후면 기판의 사이에 배치되며 상기 복수의 후면 접합 태양전지를 밀봉하는 밀봉재
    를 더 포함하는 태양전지 모듈.
  4. 제1항에서,
    상기 제1 전극용 패드들과 상기 제2 전극용 패드들은 각각 5개 내지 100개로 구성되고, 상기 인터커넥터는 상기 제1 전극용 패드들 및 상기 제2 전극용 패드들의 개수와 동일한 개수의 탭부를 포함하는 태양전지 모듈.
  5. 제4항에서,
    상기 제1 전극용 패드들의 개수 및 상기 제2 전극용 패드들의 개수는 상기 반도체 기판의 크기가 커질수록 증가하는 태양전지 모듈.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에서,
    상기 제1 전극용 패드들은 상기 제1 전극용 집전 전극과 상기 제1 전극에 전기적 및 물리적으로 연결되고, 상기 제2 전극용 패드들은 상기 제2 전극용 집전 전극과 상기 제2 전극에 전기적 및 물리적으로 연결되는 태양전지 모듈.
  10. 제1항 내지 제5항 및 제9항 중 어느 한 항에서,
    동일 극성의 전극용 패드들 사이의 간격은 1㎜ 내지 80㎜로 형성되는 태양전지 모듈.
  11. 제10항에서,
    상기 동일 극성의 전극용 패드들 사이의 간격은 동일 극성의 전극용 패드들의 개수에 반비례하여 증가 또는 감소하는 태양전지 모듈.
  12. 제10항에서,
    상기 제1 전극용 패드들 및 상기 제2 전극용 패드들의 평면적은 각각 1㎟ 내지 780㎟로 형성되는 태양전지 모듈.
  13. 제12항에서,
    상기 제1 전극용 패드들 각각의 평면적 및 상기 제2 전극용 패드들 각각의 평면적은 상기 동일 극성의 전극용 패드들 사이의 간격에 비례하여 증가 또는 감소하는 태양전지 모듈.
  14. 제13항에서,
    상기 제1 전극용 패드들은 상기 제1 모서리로부터 서로 동일한 간격을 두고 위치하며, 상기 제2 전극용 패드들은 상기 제2 모서리로부터 서로 동일한 간격을 두고 위치하는 태양전지 모듈.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050172996A1 (en) * 2004-02-05 2005-08-11 Advent Solar, Inc. Contact fabrication of emitter wrap-through back contact silicon solar cells
KR101890324B1 (ko) * 2012-06-22 2018-09-28 엘지전자 주식회사 태양 전지 모듈 및 이에 적용되는 리본 결합체

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005011869A (ja) 2003-06-17 2005-01-13 Sekisui Jushi Co Ltd 太陽電池モジュールおよびその製造方法
JP2012074414A (ja) * 2010-09-27 2012-04-12 Sanyo Electric Co Ltd 太陽電池モジュール及びその製造方法

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