KR102427904B1 - 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀의 제조방법 및 이를 이용한 태양광 패널 - Google Patents
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Abstract
제공되는 태양전지 셀을 각각의 독립적인 상 하부 버스바를 가지도록 스트립으로 분할하고, 복수개의 스트립이 서로 부분적으로 중첩(슁글드 구조)되어 스트링을 제작하는 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀의 분할방법 및 이를 이용한 태양광 패널에 관한 것으로, (a) 태양전지용 웨이퍼를 마련하는 단계, (b) 상기 웨이퍼의 전면부 및 후면부에 각각 다수의 절단선을 마련하는 단계, (c) 상기 웨이퍼의 전면부 및 후면부에 각각 다수의 버스바를 마련하는 단계, (d) 상기 다수의 절단선에 따라 상기 웨이퍼를 절단하여 다수의 태양전지 셀을 마련하는 단계를 포함하고, 상기 버스바는 상기 하나의 절단선에 인접하여 양측에 한 쌍으로 마련하여, 5개 또는 6개의 태양전지 셀을 효율적으로 분할할 수 있다.
Description
본 발명은 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀의 분할방법 및 이를 이용한 태양광 패널에 관한 것으로, 특히 제공되는 태양전지 셀을 각각의 독립적인 상 하부 버스바를 가지도록 스트립으로 분할하고, 복수개의 스트립이 서로 부분적으로 중첩(슁글드 구조)되어 스트링을 제작하는 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀의 분할방법 및 이를 이용한 태양광 패널에 관한 것이다.
최근, 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 환경문제 및 고갈의 우려가 없는 대체에너지로 풍력, 수력, 원자력, 태양에너지 등이 있으며, 그 중에서도 태양 전지는 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 전지로서, 에너지 자원이 풍부하고 환경오염에 대한 문제점이 없어 주목 받고 있다.
태양광 발전은 무한정, 무공해의 태양 에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 기술이다. 태양광 발전의 기본 원리는 반도체 PN 접합으로 구성된 태양전지(solar cell)에 태양광이 조사되면 광에너지에 의한 전자, 정공 쌍이 생겨나고, 전자와 정공이 이동하여 n 층과 p 층을 가로질러 전류가 흐르게 되는 광기전력 효과에 의해 기전력이 발생하여 외부에 접속된 부하에 전류가 흐르게 된다.
이러한 태양전지는 광전 변환 효과를 이용하여 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 것으로, 한 개의 태양전지는 대략 수 와트(W) 내외의 작은 전력을 생산한다. 따라서 원하는 출력을 얻기 위해서는 여러 개의 태양전지를 일정 패턴으로 배치 및 정렬시키고, 직렬 또는 병렬로 연결한 후 방수 처리한 형태의 태양전지모듈을 사용한다.
태양전지 모듈은 일반적으로 전면에 유리가 위치하고, 후면에는 EVA 시트가 배치되며, 스트링 라인이 설치된다. 또한, 셀 뒷면에는 셀을 보호하기 위한 EVA와 백시트(Backsheet)가 놓이고 라미네이션 공정이 진행된다. 라미네이션이 끝난 모듈은 외부로 전기를 추출하기 위한 배선이 포함된 정션박스를 부착하고 모듈의 설치를 용이하게 하거나 보호를 위한 프레임을 부착하는 공정이 진행된다.
상기와 같은 종래의 태양전지 모듈에서, 태양전지에 의해 발전한 전력을 외부로 출력하기 위해서는 태양전지에 형성된 버스바 및 인터커넥션 리본과, 리드선을 통해 태양전지 모듈의 외부로 취출하는 방법이 이용된다.
한편, 태양광 모듈은 다수의 스트링(string)이 직렬 연결되어 구성된다. 예를 들어, 6개의 스트링이 하나의 태양광 모듈을 구성하며, 이들 각각은 독립적으로 태양광 발전 기능을 갖는다. 이러한 태양광 모듈 스트링은 부하까지 직접 전력 케이블이 연결되는데 종종 선로의 누전으로 인해 불필요한 전력 소모가 심각하게 누적되는 문제점이 있다.
이러한 기술의 일 예가 하기 문헌 1 내지 3 등에 개시되어 있다.
예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 도 1에 도시된 바와 같이, 프레임(B) 상에서 직렬로 연결된 복수의 분할 태양전지 셀(10)로 구성된 복수의 스트링(S)을 서로 연결하도록 어느 한 스트링(S)의 최상부 분할 태양전지 셀(10) 또는 최하부 분할 전지셀(10)의 전면 버스바 전극 또는 후면 버스바 전극과 나란하도록 소정길이 연장되고, 접착부에 의해 분할 태양전지 셀(10)의 전면 버스바 전극 또는 후면 버스바 전극에 연결된 스트링 리본(40)과 상기 스트링 리본(40)의 분기 스트립 상에 인접하는 스트링(S)과의 접속을 위한 연결 리본(60)을 포함하고, 상기 스트링 리본(40)은 전면 버스바 전극 또는 후면 버스바 전극에 연결 및 접속될 수 있게 라인 상으로 형성된 메인 스트립과 메인 스트립으로부터 분기된 복수의 분기 스트립(45)을 구비한 분할 태양전지 모듈(1)에 대해 개시되어 있다.
또 하기 특허문헌 2에는 둘 또는 그 이상의 평행한 열들로 배열되는 복수의 슈퍼 셀(super cell)들을 포함하고, 각 슈퍼 셀은 실리콘 태양 전지(solar cell)들을 전기적으로 직렬로 연결하도록 중첩되고 서로 도전성으로 결합되는 인접하는 실리콘 태양 전지들의 긴 측면들과 일렬로 배열되는 복수의 직사각형 또는 실질적으로 직사각형의 실리콘 태양 전지들을 구비하며, 제1 태양 전지의 후면 상에 위치하는 정상 동작에서 유효한 전류를 전도하지 않는 히든 탭(hidden tap) 콘택 패드를 포함하고, 상기 제1 태양 전지는 상기 슈퍼 셀들의 열들의 제1의 것 내의 상기 슈퍼 셀들의 제1의 것을 따라 중간 위치에 위치하며, 상기 히든 탭 콘택 패드는 상기 슈퍼 셀들의 열들의 제2의 것 내의 적어도 제2 태양 전지에 전기적으로 병렬로 연결되는 태양광 모듈에 대해 개시되어 있다.
한편, 하기 특허문헌 3에는 도 2에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(45)를 6등분의 분할 태양전지 셀(10)로 분할하고, 웨이퍼(45)의 제1 외측 에지에 평행하게 인접하게 배치된 제1 버스바(15)를 포함하는 전면 금속화 패턴 및 웨이퍼의 제1 에지에 대향하고 그에 평행한 웨이퍼의 제2 외측 에지에 평행하고, 그에 인접하게 배치된 제2 버스 바(접촉 패드 열)를 포함하고 다수의 핑거(20)를 구비한 분할 태양전지 셀(10) 각각에 스크라이브 라인을 레이저 스크라이빙하여 실리콘 태양 전지에 복수의 직사각형 영역을 한정하고, 웨이퍼(45)의 제1 및 제2 외측 에지에 평행한 스크라이브 라인을 따라 실리콘 웨이퍼를 절단하는 슁글드 태양전지 모듈에 대해 개시되어 있다.
상술한 바와 같은 특허문헌에 개시된 기술에서는 태양전지 셀을 분할할 때에 절단면에서 한쪽 방향으로 버스바를 형성하고, 에지면은 중심부보다 짧게 형성되므로, 이러한 경우 그 만큼 버스바 형성을 위한 재료가 낭비되는 단점이 있었다.
또 상기 특허문헌 등에 개시된 기술에서는 절단선에 따른 스크라이버의 가이드 기능이 결여되어 정밀한 스크라이빙이 요구되며, 각각의 전극에 대해 열처리를 실행하므로 어닐링 효과가 저하된다는 문제도 있었다.
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 제공되는 태양전지 셀을 각각의 독립적인 상 하부 버스바를 가지도록 스트립으로 분할하고, 복수개의 스트립이 서로 부분적으로 중첩(슁글드 구조)되어 스트링을 제작할 수 있는 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀의 제조방법 및 이를 이용한 태양광 패널을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 태양전지 셀의 효율적인 분할 구조를 가지며, 셀을 스트립으로 분할 후 추가적인 작업 없이 바로 적층 할 수 있는 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀의 제조방법 및 이를 이용한 태양광 패널을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀의 제조방법은 (a) 태양전지용 웨이퍼를 마련하는 단계, (b) 상기 웨이퍼의 전면부 및 후면부에 각각 다수의 절단선을 마련하는 단계, (c) 상기 웨이퍼의 전면부 및 후면부에 각각 일정 간격으로 다수의 버스바를 마련하는 단계, (d) 상기 다수의 절단선에 따라 상기 웨이퍼를 절단하여 다수의 태양전지 셀을 마련하는 단계를 포함하고, 상기 버스바는 도트 형상으로 마련되고, 상기 다수의 버스바 중 한 쌍의 버스바는 상기 전면부 및 후면부에서 하나의 절단선에 인접하여 양측에 270~350㎛의 간격을 두고 한 쌍으로 마련되고, 상기 도트 형상은 스크라이빙의 개시 위치에서 종료 위치까지 마련되고, 상기 단계 (d)에서 상기 절단선을 따라 스크라이버로 상기 웨이퍼를 절단할 때 상기 스크라이빙의 개시 위치와 종료 위치에 마련된 한 쌍의 버스바는 상기 스크라이버의 가이드 기능을 실현하고, 상기 버스바는 1.1~1.4㎜의 폭으로 상기 전면부 및 후면부에서 상기 절단선과 동일 길이로 마련되는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀의 제조방법에서, 상기 다수의 절단선은 일정 간격을 갖고 4개 또는 5개로 마련된 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀의 제조방법에서, 상기 전면부 및 후면부에 마련된 다수의 절단선은 일정 간격을 갖고 각각 제1 절단선, 제2 절단선, 제3 절단선, 제4 절단선으로 마련되고, 상기 전면부에 마련된 버스바는 하나의 에지부, 상기 제2 절단선의 양측 및 상기 제4의 절단선의 양측에 마련되고, 상기 후면부에 마련된 버스바는 상기 제1 절단선의 양측, 상기 제3의 절단선의 양측 및 다른 하나의 에지부에 마련된 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀의 제조방법에서, 상기 전면부 및 후면부에 마련된 다수의 절단선은 일정 간격을 갖고 각각 제1 절단선, 제2 절단선, 제3 절단선, 제4 절단선, 제5절단선으로 마련되고, 상기 전면부에 마련된 버스바는 상기 제1 절단선의 양측, 제3 절단선의 양측 및 상기 제5의 절단선의 양측에 마련되고, 상기 후면부에 마련된 버스바는 하나의 에지부, 상기 제2 절단선의 양측, 상기 제4의 절단선의 양측 및 다른 하나의 에지부에 마련된 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀의 제조방법에서, 상기 웨이퍼는 4 모서리 부분이 테이퍼진 사각 형상(pseudo-squared) 또는 사각 형상(full-squared)으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀의 제조방법에서, 상기 태양전지 셀은 p-PERC(Passivated Emitter and Rearside Contact), n-HIT(Hetrojunction with Intrinsic Thin lyaer), n-PERT (Passivated Emitter and Rear Totally diffused), CSC(Charge Selective Contact) 중의 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀은 상술한 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀의 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 태양광 패널.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀의 제조방법 및 이를 이용한 태양광 패널에 의하면, 버스바가 하나의 절단선에 인접하여 양측에 한 쌍으로 마련되어 전극의 열처리를 통한 어닐링의 효과가 상승하고, 5개 또는 6개의 태양전지 셀을 효율적으로 분할할 수 있다는 효과가 얻어진다.
또 본 발명에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀의 제조방법 및 이를 이용한 태양광 패널에 의하면, 스크라이빙의 개시 위치와 종료 위치에 한 쌍의 버스바를 마련하는 것에 의해, 스크라이빙의 효율을 증가시켜 시간당 7,200개의 브레이킹을 실현하여 태양전지 셀의 제조에서 양산성을 향상시킬 수 있다는 효과도 얻어진다.
또 본 발명에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀의 제조방법 및 이를 이용한 태양광 패널에 의하면, 다수의 버스바를 도트 형상으로 마련하므로, 버스바를 형성하기 위한 페이스트량을 50% 정도 절감할 수 있다는 효과도 얻어진다.
도 1은 분할 태양전지 모듈의 스트링 리본의 배치 구조를 나타내는 도면,
도 2는 종래의 기술에 따른 슁글드 태양전지 모듈의 실리콘 웨이퍼의 도면,
도 3은 본 발명에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀의 제조 과정을 설명하기 위한 공정도,
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀을 제조하기 위한 웨이퍼의 전면부의 사시도,
도 5는 도 4에 도시된 웨이퍼의 후면부의 사시도,
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀을 제조하기 위한 웨이퍼의 전면부의 사시도,
도 7은 도 6에 도시된 웨이퍼의 후면부의 사시도,
도 8은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀을 제조하기 위한 웨이퍼의 전면부의 사시도,
도 9는 도 8에 도시된 웨이퍼의 후면부의 사시도,
도 10은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀을 제조하기 위한 웨이퍼의 전면부의 사시도,
도 11은 도 10에 도시된 웨이퍼의 후면부의 사시도,
도 12는 본 발명의 제5 실시 예에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀을 제조하기 위한 웨이퍼의 전면부의 사시도,
도 13은 도 12에 도시된 웨이퍼의 후면부의 사시도,
도 14는 본 발명의 제6 실시 예에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀을 제조하기 위한 웨이퍼의 전면부의 사시도,
도 15는 도 14에 도시된 웨이퍼의 후면부의 사시도,
도 16은 본 발명의 제7 실시 예에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀을 제조하기 위한 웨이퍼의 전면부의 사시도,
도 17은 도 16에 도시된 웨이퍼의 후면부의 사시도,
도 18은 본 발명의 제8 실시 예에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀을 제조하기 위한 웨이퍼의 전면부의 사시도,
도 19는 도 18에 도시된 웨이퍼의 후면부의 사시도.
도 2는 종래의 기술에 따른 슁글드 태양전지 모듈의 실리콘 웨이퍼의 도면,
도 3은 본 발명에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀의 제조 과정을 설명하기 위한 공정도,
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀을 제조하기 위한 웨이퍼의 전면부의 사시도,
도 5는 도 4에 도시된 웨이퍼의 후면부의 사시도,
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀을 제조하기 위한 웨이퍼의 전면부의 사시도,
도 7은 도 6에 도시된 웨이퍼의 후면부의 사시도,
도 8은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀을 제조하기 위한 웨이퍼의 전면부의 사시도,
도 9는 도 8에 도시된 웨이퍼의 후면부의 사시도,
도 10은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀을 제조하기 위한 웨이퍼의 전면부의 사시도,
도 11은 도 10에 도시된 웨이퍼의 후면부의 사시도,
도 12는 본 발명의 제5 실시 예에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀을 제조하기 위한 웨이퍼의 전면부의 사시도,
도 13은 도 12에 도시된 웨이퍼의 후면부의 사시도,
도 14는 본 발명의 제6 실시 예에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀을 제조하기 위한 웨이퍼의 전면부의 사시도,
도 15는 도 14에 도시된 웨이퍼의 후면부의 사시도,
도 16은 본 발명의 제7 실시 예에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀을 제조하기 위한 웨이퍼의 전면부의 사시도,
도 17은 도 16에 도시된 웨이퍼의 후면부의 사시도,
도 18은 본 발명의 제8 실시 예에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀을 제조하기 위한 웨이퍼의 전면부의 사시도,
도 19는 도 18에 도시된 웨이퍼의 후면부의 사시도.
본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.
본원에서 사용하는 용어 "웨이퍼"는 태양전지용 웨이퍼로서 단결정 또는 다결정 실리콘으로 이루어지고, "태양전지 셀"은 P-형의 실리콘 기판에 전극이 스크린 프린트(screen print)된 형태로 마련되며, p-PERC(Passivated Emitter and Rearside Contact), n-HIT(Hetrojunction with Intrinsic Thin lyaer), n-PERT (Passivated Emitter and Rear Totally diffused), CSC(Charge Selective Contact)로 형성될 수 있다.
또 용어 "슁글드(shingled) 어레이 구조"는 태양전지 모듈의 단위당 변환 효율과 출력을 높이기 위해 전면 전극과 후면 전극(버스바)이 마련된 태양전지 셀을 절단하여 복수의 단위 셀을 형성하고 이 전면 전극과 후면 전극을 전도성 접착제로 접착하여 연결된 구조를 의미한다.
또 "태양전지 모듈"은 프레임 상에서 다수개의 슁글드 어레이 구조의 태양전지 스트링이 전기적으로 연결되고, 전면에 유리가 위치하고, 후면에는 EVA 시트가 형성되고, 중간에 충진재 등이 배치되어 태양전지 패널을 형성하는 것을 의미한다.
본원에서 사용하는 용어 "전도성 접착제(Electroconductive Adhesive)"는 전기 전자 제품이나 회로의 배선 접합에 사용하는 전기 전도성을 가진 접착제로, 에폭시 수지에 은 입자를 배합한 것을 사용한다. 이러한 전도성 접착제가 전도성을 발현하는 원리는 접착제 중에 분산되어 있는 전도성 필러가 경화 또는 고화 단계에서 필러와 필러의 접촉이 일어나 전도성을 발현하는 것이다. 또 전도성 접착제는 마이크로 디스펜서를 이용하여 도포하며 니들로부터의 토출량이 일정해야 하고 흘러내리지 않게 한다. 전도성 충진제로는 금, 백금, 은, 구리, 니켈 등의 금속분말, 카본 또는 카본 섬유, 흑연 및 복합 분말 등이 사용할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 실시 예를 도면에 따라서 설명한다.
[ 제1 실시 예 ]
도 3은 본 발명에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀의 제조 과정을 설명하기 위한 공정도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀을 제조하기 위한 웨이퍼의 전면부의 사시도 이며, 도 5는 도 4에 도시된 웨이퍼의 후면부의 사시도 이다.
먼저, 본 발명에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀을 제조하기 위해 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같은 태양전지용 웨이퍼(100)를 마련한다(S10). 상기 웨이퍼(100)는 태양전지용 웨이퍼로서 단결정 또는 다결정 실리콘으로 이루어질 수 있으며, 4 모서리 부분이 테이퍼진 사각 형상(pseudo-squared)으로 마련된다.
다음에, 상기 단계 S10에서 마련된 상기 웨이퍼(100)의 전면부 및 후면부에 각각 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 다수의 절단선(200)을 마련한다(S20).
상기 전면부 및 후면부에 마련된 다수의 절단선(200)은 일정 간격, 즉 절단선에 따른 절단 후 각각의 태양전지 셀의 폭이 동일하게 되도록 각각 제1 절단선, 제2 절단선, 제3 절단선 및 제4 절단선으로 마련된다.
또 상기 웨이퍼(100)의 전면부 및 후면부에 각각 다수의 버스바(300)를 마련한다(S30). 각각의 버스바(300)는 스크라이빙의 개시 위치에서 종료 위치까지 1.1~1.4㎜의 폭으로 마련된다.
상기 전면부에 마련된 버스바(300)는 도 4에 도시된 바와 같이 좌측의 하나의 에지부, 상기 제2 절단선의 양측 및 상기 제4의 절단선의 양측에 마련된다. 또 상기 후면부에 마련된 버스바(300)는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1 절단선의 양측, 상기 제3의 절단선의 양측 및 우측의 다른 하나의 에지부에 마련된다.
즉 본 발명에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀의 제조에서는 종래의 기술과 달리, 버스바(300)가 하나의 절단선(200)에 인접하여 스크라이빙의 개시 위치에서 종료 위치까지 양측에 한 쌍으로 마련될 수 있다.
상기 하나의 절단선에 인접하여 양측에 마련된 한 쌍의 버스바는 270~350㎛의 간격, 바람직하게는 300㎛으로 형성된다. 즉 본 발명자의 반복적인 실험 결과, 한 쌍의 버스바의 간격이 270㎛ 미만이면, 레이저 스크라이빙 과정에서 레이저 빔에 의해 버스바 부분에서 버닝이 발생하여 버스바가 손상되는 문제가 발생하며, 한 쌍의 버스바의 간격이 350㎛를 초과하면 태양전지 셀의 출력 저하가 발생한다는 문제가 있었다. 따라서, 최적의 조건으로 한 쌍의 버스바는 300㎛으로 형성되는 것이 바람직하다.
이어서, 상기 다수의 절단선(200)에 따라 상기 웨이퍼(100)를 절단하여 다수의 태양전지 셀을 마련한다(S40). 상술한 바와 같이, 스크라이빙의 개시 위치와 종료 위치까지 한 쌍의 버스바의 간격을 270~350㎛으로 마련하고, 한 쌍의 버스바를 스크라이버의 가이드 기능으로 실현하는 것에 의해, 스크라이빙의 효율을 증가시켜 시간당 7,200개의 브레이킹을 실현하여 태양전지 셀의 제조에서 양산성을 향상시킬 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀의 제조에 관한 제1 실시예에서는 5개의 태양전지 셀을 마련할 수 있다.
한편, 본 발명에서는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 버스바(300)가 하나의 절단선(200)에 인접하여 스크라이빙의 개시 위치에서 종료 위치까지 양측에 한 쌍으로 마련되므로, 상기 단계 S40에서 절단선(200)에 따라 스크라이버로 상기 웨이퍼(100)를 절단할 때, 한 쌍의 버스바(300)는 상기 스크라이버의 가이드 기능을 실현할 수 있다. 또 레이저 조사에 의한 스크라이빙의 실행시 인접한 버스바(300)에서 전극의 열처리를 통한 어닐링의 효과가 상승된다. 특히, 저온 공정에서 형성되는 HIT(Heterojunction with Intrinsic Thinlayer) 셀에 적용하는 경우 어닐링 효과는 더 상승하게 된다.
또 상기 스크라이빙은 예를 들어, 나노 세컨드 레이저(532nm, 20ns, 30-100 KHz from Coherent)에 의해 실행될 수 있다. 즉 532nm 파장을 사용하는 20ns 레이저에서 평균 파워 10W, 주파수 50KHz, 스캔 속도 1,300mm/s로 설정하여 실행될 수 있다.
이어서 상기 단계 S40 마련된 5개의 태양전지 셀의 전면부의 버스바(300)와 후면부의 버스바(300) 중의 적어도 어느 하나에 전도성 접착제를 도포한다(S50).
이러한 전도성 접착제로서는 시장에 나와 있는 전도성 접착제 중에 높은 전도성과 알맞은 점도를 가진 제품으로서, 예를 들어 SKC Panacol의 EL-3012, EL-3556, EL-3653, EL-3655과 Henkel의 CE3103WLV, CA3556HF을 적용할 수 있으며, 예를 들어, 25℃에서의 점도 28,000~35,000 mPa·s(cP), 전기적 특성으로서, 체적 저항률 0.0025 Ω·cm, 경화 온도 130~150℃, 경화 시간 25~35초의 특성이 있는 접착제를 적용한다. 또 전도성 접착제에서 전도성 충진제는 Au, Pt, Pd, Ag, Cu, Ni 및 카본 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 또 전도성 접착제는 예를 들어 250㎛의 직경을 갖는 마이크로 디스펜서의 니들에서 토출량을 RPM의 제어로 실행될 수 있다.
다음에 상기 단계 S50에서 상기 전도성 접착제가 도포된 상기 전면부의 버스바와 후면부의 버스바를 서로 직렬 연결하여 슁글드 모듈 구조의 태양전지 스트링을 형성한다(S60). 상기 단계 S60에서의 스트링 형성은 예를 들어, 25~35초 및 130~150℃의 열처리 조건에서 실행될 수 있다.
이어서, 상기 단계 S60에서 마련된 각각의 스트링을 직렬, 병렬 또는 직병렬 연결하여 태양전지 패널을 형성한다(S70).
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀의 제조에 관한 제1 실시 예에서는 5개의 태양전지 셀을 효율적으로 분할하는 구조를 마련할 수 있다.
[ 제2 실시 예 ]
다음에 본 발명의 제2 실시 예에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀의 제조에 대해 도 6 및 도 7에 따라 설명한다. 또 제2 실시 예에서 제1 실시 예와 동일 부분에는 동일 부호를 부여하고 그 반복적인 설명은 생략한다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀을 제조하기 위한 웨이퍼의 전면부의 사시도 이고, 도 7은 도 6에 도시된 웨이퍼의 후면부의 사시도 이다.
본 발명의 제2 실시 예에는 4 모서리 부분이 테이퍼진 사각 형상으로 이루어진 제1 실시 예의 웨이퍼와 달리 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 웨이퍼(100)가 사각 형상(full-squared)으로 이루어진다.
이 제2 실시 예에서는 버스바(300)가 스크라이빙의 개시 위치에서 종료 위치까지 하나의 절단선(200)에 인접하여 양측에 한 쌍으로 마련되고, 웨이퍼(100)의 에지 부분이 중심부와 동일 길이로 마련되므로, 버스바를 형성하기 위한 재료의 낭비를 방지할 수 있고, 웨이퍼(100)의 좌우 양측의 에지 부분도 중심부와 동일하게 사용할 수 있으므로, 제1 실시 예에 비해 태양전지 패널의 제조 효율성을 향상시킬 수 있다.
[ 제3 실시 예 ]
다음에 본 발명의 제3 실시 예에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀의 제조에 대해 도 8 및 도 9에 따라 설명한다. 또 제3 실시 예에서 제1 실시 예와 동일 부분에는 동일 부호를 부여하고 그 반복적인 설명은 생략한다.
도 8은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀을 제조하기 위한 웨이퍼의 전면부의 사시도 이고, 도 9는 도 8에 도시된 웨이퍼의 후면부의 사시도 이다.
본 발명의 제3 실시 예에서는 제1 실시 예와 같이, 웨이퍼(100)가 태양전지용 웨이퍼로서 단결정 또는 다결정 실리콘으로 이루어질 수 있으며, 4 모서리 부분이 테이퍼진 사각 형상(pseudo-squared)으로 마련되고, 버스바(300)가 하나의 절단선(200)에 인접하여 양측에 한 쌍으로 마련되며, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(100)의 전면부 및 후면부에 각각 마련된 다수의 버스바(300)가 도트 형상으로 이루어진 것이다.
이 제3 실시 예에서는 다수의 버스바(300)가 스크라이빙의 개시 위치에서 종료 위치까지 도트 형상으로 이루어지므로, 제1 실시 예에 비해 버스바를 형성하기 위한 페이스트량을 50% 정도 절감할 수 있다.
[ 제4 실시 예 ]
다음에 본 발명의 제4 실시 예에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀의 제조에 대해 도 10 및 도 11에 따라 설명한다. 또 제4 실시 예에서 제2 실시 예와 동일 부분에는 동일 부호를 부여하고 그 반복적인 설명은 생략한다.
도 10은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀을 제조하기 위한 웨이퍼의 전면부의 사시도 이고, 도 11은 도 10에 도시된 웨이퍼의 후면부의 사시도 이다.
본 발명의 제4 실시 예에서는 제2 실시 예와 동일하게 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 웨이퍼(100)가 사각 형상(full-squared)으로 이루어지고, 버스바(300)가 하나의 절단선(200)에 인접하여 양측에 한 쌍으로 마련되며, 웨이퍼(100)의 전면부 및 후면부에 각각 마련된 다수의 버스바(300)가 스크라이빙의 개시 위치에서 종료 위치까지 도트 형상으로 이루어진 것이다.
이 제4 실시 예에서는 다수의 버스바(300)가 도트 형상으로 이루어지므로, 제2 실시 예에 비해 버스바를 형성하기 위한 페이스트량을 50% 정도 절감할 수 있다.
[ 제5 실시 예 ]
다음에 본 발명의 제5 실시 예에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀의 제조에 대해 도 12 및 도 13에 따라 설명한다. 또 제5 실시 예에서 제1 실시 예와 동일 부분에는 동일 부호를 부여하고 그 반복적인 설명은 생략한다.
도 12는 본 발명의 제5 실시 예에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀을 제조하기 위한 웨이퍼의 전면부의 사시도 이고, 도 13은 도 12에 도시된 웨이퍼의 후면부의 사시도 이다.
본 발명의 제5 실시 예에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀을 제조하기 위해 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 4 모서리 부분이 테이퍼진 사각 형상(pseudo-squared)으로 웨이퍼(100)를 마련된다.
또, 상기 웨이퍼(100)의 전면부 및 후면부에 마련된 다수의 절단선(200)은 일정 간격, 즉 절단선에 따른 절단 후 각각의 태양전지 셀의 폭이 동일하게 되도록 각각 제1 절단선, 제2 절단선, 제3 절단선, 제4 절단선 및 제5 절단선으로 마련되고, 상기 웨이퍼(100)의 전면부에는 도 12에 도시된 바와 같이 상기 제1 절단선의 양측, 제3 절단선의 양측 및 상기 제5의 절단선의 양측에 버스바(300)가 마련되고, 상기 후면부에는 도 13에 도시된 바와 같이 하나의 에지부, 상기 제2 절단선의 양측, 상기 제4의 절단선의 양측 및 다른 하나의 에지부에 버스바(300)가 마련된다.
즉 본 발명의 제5 실시 예에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀의 제조에서는 종래의 기술과 달리, 버스바(300)가 스크라이빙의 개시 위치에서 종료 위치까지 하나의 절단선(200)에 인접하여 양측에 한 쌍으로 마련되며, 6개의 태양전지 셀을 마련할 수 있다.
본 발명에 따른 제5 실시 예에서도 상술한 제1 실시 예와 같이, 버스바(300)가 하나의 절단선(200)에 인접하여 양측에 한 쌍으로 마련되므로, 절단선(200)에 따라 스크라이버로 상기 웨이퍼(100)를 절단할 때, 한 쌍의 버스바(300)는 상기 스크라이버의 가이드 기능을 실현할 수 있고, 레이저 조사에 의한 스크라이빙의 실행시 인접한 버스바(300)에서 전극의 열처리를 통한 어닐링의 효과가 상승된다.
또 본 발명에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀의 제조에 관한 제5 실시 예에서는 6개의 태양전지 셀을 효율적으로 분할하는 구조를 마련할 수 있다.
[ 제6 실시 예 ]
다음에 본 발명의 제6 실시 예에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀의 제조에 대해 도 14 및 도 15에 따라 설명한다. 또 제6 실시 예에서 제5 실시 예와 동일 부분에는 동일 부호를 부여하고 그 반복적인 설명은 생략한다.
도 14는 본 발명의 제6 실시 예에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀을 제조하기 위한 웨이퍼의 전면부의 사시도 이고, 도 15는 도 14에 도시된 웨이퍼의 후면부의 사시도 이다.
본 발명의 제6 실시 예에는 4 모서리 부분이 테이퍼진 사각 형상으로 이루어진 제5 실시 예의 웨이퍼와 달리 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이 웨이퍼(100)가 사각 형상(full-squared)으로 이루어진다.
이 제6 실시 예에서는 버스바(300)가 스크라이빙의 개시 위치에서 종료 위치까지 하나의 절단선(200)에 인접하여 양측에 한 쌍으로 마련되고, 웨이퍼(100)의 에지 부분이 중심부와 동일 길이로 마련되므로, 제5 실시 예에 비해 버스바를 형성하기 위한 재료의 낭비를 방지할 수 있고, 웨이퍼(100)의 좌우 양측의 에지 부분도 중심부와 동일하게 사용할 수 있으므로, 제5 실시 예에 비해 태양전지 패널의 제조 효율성을 향상시킬 수 있다.
[ 제7 실시 예 ]
다음에 본 발명의 제7 실시 예에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀의 제조에 대해 도 16 및 도 17에 따라 설명한다. 또 제7 실시 예에서 제5 실시 예와 동일 부분에는 동일 부호를 부여하고 그 반복적인 설명은 생략한다.
도 16은 본 발명의 제7 실시 예에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀을 제조하기 위한 웨이퍼의 전면부의 사시도 이고, 도 17은 도 16에 도시된 웨이퍼의 후면부의 사시도 이다.
본 발명의 제7 실시 예에서는 제5 실시 예와 같이, 웨이퍼(100)가 태양전지용 웨이퍼로서 단결정 또는 다결정 실리콘으로 이루어질 수 있으며, 4 모서리 부분이 테이퍼진 사각 형상(pseudo-squared)으로 마련되고, 버스바(300)가 스크라이빙의 개시 위치에서 종료 위치까지 하나의 절단선(200)에 인접하여 양측에 한 쌍으로 마련되며, 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(100)의 전면부 및 후면부에 각각 마련된 다수의 버스바(300)가 도트 형상으로 이루어진 것이다.
이 제3 실시 예에서는 다수의 버스바(300)가 도트 형상으로 이루어지므로, 제5 실시 예에 비해 버스바를 형성하기 위한 페이스트량을 50% 정도 절감할 수 있다.
[ 제8 실시 예 ]
다음에 본 발명의 제8 실시 예에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀의 제조에 대해 도 18 및 도 19에 따라 설명한다. 또 제8 실시 예에서 제6 실시 예와 동일 부분에는 동일 부호를 부여하고 그 반복적인 설명은 생략한다.
도 18은 본 발명의 제8 실시 예에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀을 제조하기 위한 웨이퍼의 전면부의 사시도 이고, 도 19는 도 18에 도시된 웨이퍼의 후면부의 사시도 이다.
본 발명의 제8 실시 예에서는 제6 실시 예와 동일하게 도 18 및 도 19에 도시된 바와 같이 웨이퍼(100)가 사각 형상(full-squared)으로 이루어지고, 버스바(300)가 하나의 절단선(200)에 인접하여 양측에 한 쌍으로 마련되며, 웨이퍼(100)의 전면부 및 후면부에 각각 마련된 다수의 버스바(300)가 스크라이빙의 개시 위치에서 종료 위치까지 도트 형상으로 이루어진 것이다.
이 제8 실시 예에서는 다수의 버스바(300)가 도트 형상으로 이루어지므로, 제6 실시 예에 비해 버스바를 형성하기 위한 페이스트량을 50% 정도 절감할 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
본 발명에 따른 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀의 제조방법 및 이를 이용한 태양광 패널을 사용하는 것에 의해 버스바가 하나의 절단선에 인접하여 양측에 한 쌍으로 마련되어 5개 또는 6개의 태양전지 셀을 효율적으로 분할할 수 있다.
100 : 웨이퍼
200 : 절단선
300 : 버스바
200 : 절단선
300 : 버스바
Claims (7)
- (a) 태양전지용 웨이퍼를 마련하는 단계,
(b) 상기 웨이퍼의 전면부 및 후면부에 각각 다수의 절단선을 마련하는 단계,
(c) 상기 웨이퍼의 전면부 및 후면부에 각각 일정 간격으로 다수의 버스바를 마련하는 단계,
(d) 상기 다수의 절단선에 따라 상기 웨이퍼를 절단하여 다수의 태양전지 셀을 마련하는 단계를 포함하고,
상기 버스바는 스크라이빙의 개시 위치에서 종료 위치까지 도트 형상으로 마련되고,
상기 다수의 버스바 중 한 쌍의 버스바는 상기 전면부 및 후면부에서 하나의 절단선에 인접하여 스크라이빙의 개시 위치에서 종료 위치까지 양측에 270~350㎛의 간격을 두고 한 쌍으로 마련되고,
상기 단계 (d)에서 상기 절단선을 따라 스크라이버로 상기 웨이퍼를 절단할 때 상기 스크라이빙의 개시 위치와 종료 위치에 마련된 한 쌍의 버스바는 상기 스크라이버의 가이드 기능을 실현하고,
상기 버스바는 1.1~1.4㎜의 폭으로 상기 전면부 및 후면부에서 상기 절단선과 동일 길이로 마련되며,
상기 스크라이빙은 532nm 파장을 사용하는 20ns 레이저에서 평균 파워 10W, 주파수 50KHz, 스캔 속도 1,300mm/s로 설정하여 실행되는 것을 특징으로 하는 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀의 제조방법. - 제1항에서,
상기 다수의 절단선은 일정 간격을 갖고 4개 또는 5개로 마련된 것을 특징으로 하는 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀의 제조방법. - 제2항에서,
상기 전면부 및 후면부에 마련된 다수의 절단선은 일정 간격을 갖고 각각 제1 절단선, 제2 절단선, 제3 절단선, 제4 절단선으로 마련되고,
상기 전면부에 마련된 버스바는 하나의 에지부, 상기 제2 절단선의 양측 및 상기 제4의 절단선의 양측에 마련되고, 상기 후면부에 마련된 버스바는 상기 제1 절단선의 양측, 상기 제3의 절단선의 양측 및 다른 하나의 에지부에 마련된 것을 특징으로 하는 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀의 제조방법. - 제2항에서,
상기 전면부 및 후면부에 마련된 다수의 절단선은 일정 간격을 갖고 각각 제1 절단선, 제2 절단선, 제3 절단선, 제4 절단선, 제5절단선으로 마련되고,
상기 전면부에 마련된 버스바는 상기 제1 절단선의 양측, 제3 절단선의 양측 및 상기 제5의 절단선의 양측에 마련되고, 상기 후면부에 마련된 버스바는 하나의 에지부, 상기 제2 절단선의 양측, 상기 제4의 절단선의 양측 및 다른 하나의 에지부에 마련된 것을 특징으로 하는 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀의 제조방법. - 제1항에서,
상기 웨이퍼는 4 모서리 부분이 테이퍼진 사각 형상(pseudo-squared) 또는 사각 형상(full-squared)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀의 제조방법. - 제2항에서,
상기 태양전지 셀은 p-PERC(Passivated Emitter and Rearside Contact), n-HIT(Hetrojunction with Intrinsic Thin lyaer), n-PERT (Passivated Emitter and Rear Totally diffused), CSC(Charge Selective Contact) 중의 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀의 제조방법. - 청구항 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항의 슁글드 태양광 패널용 태양전지 셀의 제조방법에 의해 제조된 태양전지 셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널.
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