KR20180106081A - 태양전지, 태양전지 모듈 및 태양전지의 제조 방법 - Google Patents

태양전지, 태양전지 모듈 및 태양전지의 제조 방법 Download PDF

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KR20180106081A KR1020170033684A KR20170033684A KR20180106081A KR 20180106081 A KR20180106081 A KR 20180106081A KR 1020170033684 A KR1020170033684 A KR 1020170033684A KR 20170033684 A KR20170033684 A KR 20170033684A KR 20180106081 A KR20180106081 A KR 20180106081A
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강병준
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에서는, 반도체 기판, 상기 반도체 기판의 어느 한 면에 제1 방향에서 교대로 배치되고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향에서 길게 형성된 복수의 제1 전극들과 제2 전극들, 상기 제1 방향 및 제2 방향에서 각각 다른 선 상에 위치하는 제1 정렬 마크와 제2 정렬 마크를 포함하고, 상기 제1 정렬 마크는 배열 방향을 표시하는 태양 전지를 개시한다.

Description

태양전지, 태양전지 모듈 및 태양전지의 제조 방법{SOLAR CELL, SOLAR CELL MODULE AND FABRICATIONG METHOD THEREOF}
본 발명은 정렬 마크를 갖는 태양전지, 이를 이용한 태양전지 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예상되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양 전지는 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 차세대 전지로서 각광받고 있다.
전극이 모두 수광면의 반대면인 후면에 형성된 태양전지를 후면 접촉형 태양전지라 한다. 이 같은 후면 접촉형 태양전지는 전면에 전극이 형성되지 않기 때문에 태양전지로 입사되는 빛을 최대한 활용해 발전을 할 수 있다는 장점이 있다.
후면 접촉형 태양전지를 스트링하는 방법 중 하나로 종전 리본을 대신해 얇은 선폭을 갖는 다수의 배선들을 전극과 교차하게 배열해 연결하는 방법이 제안되었다.
그러나, 이 같은 스트링 방법은 다수의 배선들이 전극과 교차하는 부분에서 도전층과 절연층에 의해 선택적으로 연결되고 있어, 높은 정밀도를 가지고 배선이 태양전지에 위치해야 한다.
본 발명은 이 같은 기술적 배경에서 창안된 것으로, 복수의 배선들과 전극들과의 정렬 정밀도를 향상시킬 수 있는 후면 접촉형 태양전지, 이를 이용해 스트링된 태양전지 모듈과 그 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에서는, 반도체 기판, 상기 반도체 기판의 어느 한 면에 제1 방향에서 교대로 배치되고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향에서 길게 형성된 복수의 제1 전극들과 제2 전극들, 상기 제1 방향 및 제2 방향에서 각각 다른 선 상에 위치하는 제1 정렬 마크와 제2 정렬 마크를 포함하고, 상기 제1 정렬 마크는 배열 방향을 표시하는 태양 전지를 개시한다.
본 발명의 다른 실시예에서는 반도체 기판과, 상기 반도체 기판 상에 제1 방향으로 교대로 위치하고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향에서 길게 형성된 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 복수의 태양전지들, 상기 복수의 태양전지들 각각에서, 상기 제1 방향으로 길게 배치되고, 상기 제1 및 제2 전극들과 교차되는 교차점에 위치하는 도전층과 절연층에 의해 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극하고만 선택적으로 연결되는 도전성 배선들을 포함하고, 상기 복수의 태양전지들은, 상기 도전성 배선들 중 상기 제2 방향에서 최 외곽에 각각 배치된 도전성 배선과 이에 이웃하는 상기 반도체 기판의 측면 사이에 위치하는 제1 정렬 마크와 제2 정렬 마크를 포함하고, 상기 제1 정렬 마크는 배열 방향을 표시하는 태양전지 모듈을 개시한다.
본 발명의 다른 실시예에서는 반도체 기판의 어느 한 면에 제1 방향에서 교대로 배치되고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향에서 길게 형성된 복수의 제1 전극들과 제2 전극들과, 상기 제1 방향 및 제2 방향에서 각각 다른 선 상에 위치하는 제1 정렬 마크와 제2 정렬 마크를 포함하는 태양전지로부터 상기 제1 정렬 마크를 획득해 상기 태양전지의 배열 방향을 수정하는 단계, 상기 제1 정렬 마크와 상기 제2 정렬 마크를 참조로 상기 태양전지의 정렬 위치를 조정하는 단계를 포함하는 태양전지의 제조 방법을 개시한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 정렬 마크 중 어느 하나가 태양전지의 배열 방향을 표시하고 있기 때문에, 태양전지에 접합된 도전성 배선이 극성을 달리해 이웃한 것과 연결되는 것을 방지할 수가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 정렬 마크는 전극의 일부가 절단된 영역으로 형성되기 때문에 전극과 명암 대비가 뚜렷해 비전 검사시 이미지 판독을 쉽게 할 수가 있다
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈의 전체 모습을 보여준다.
도 2는 도 1의 I-I′선에 따른 개략적인 단면 모습을 보여준다.
도 3은 도 1에 도시한 태양전지 모듈의 후면 모습을 간략히 보여준다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈의 후면 모습을 간략히 보여준다.
도 5는 태양전지 사이의 스트링 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 6 내지 도 10은 정렬 마크를 포함하는 다양한 실시예의 태양전지를 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 방법을 설명하는 공정도이다.
도 13 및 도 14는 비전 검사를 통해 획득한 제1 및 제2 정렬 마크의 이미지를 예시한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 간단히 하거나 생략될 수 있다. 또한, 도면에서 도시하고 있는 다양한 실시예들은 예시적으로 제시된 것이고, 설명의 편의를 위해 실제와 다르게 구성 요소를 단순화해 도시한다.
이하의 상세한 설명에서는 실시예에 따라 차이가 없는 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면번호를 붙이고 그 설명은 반복하지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈의 전체 모습을 보여주는 평면도이고, 도 2는 도 1의 I-I′선에 따른 개략적인 단면 모습을 보여준다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈에서 태양전지들(C1, C2)은 제1, 2 도전성 배선(200)과 태양전지 사이에 배치되는 인터 커넥터(300)에 의해 연결될 수 있다. 그리고, 제1, 2 도전성 배선(200)과 인터 커넥터(300)에 의해 스트링된 태양전지들은 충진재(20, 30)에 의해 캡슐화되고, 이를 사이에 두고 전면 투명 기판(10)과 후면 시트(40)가 위치하고, 둘레를 프레임(50)이 감싼 구조로 태양전지 모듈이 구성될 수 있다.
여기서, 복수의 태양 전지는 도 1에 도시된 바와 같이, 각각이 제1 방향으로 길게 배열되며, 반도체 기판(110)과 반도체 기판(110)의 후면에 복수의 제1 전극(141)과 제2 전극(142)을 구비할 수 있다. 바람직한 한 예에서, 태양전지는 제1 전극(141)과 제2 전극(142)이 모두 반도체 기판(110)의 후면에 위치하는 후면 접촉형 태양전지가 사용될 수 있다.
복수의 제1, 2 도전성 배선(200)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 태양 전지 각각의 후면에 접합될 수 있다.
이와 같이, 복수의 제1, 2 도전성 배선(200)이 접합된 복수의 태양 전지는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 인터커넥터(300)에 의해 제1 방향으로 직렬 연결될 수 있다.
일례로, 인터커넥터(300)는 복수의 태양 전지 중 제1 방향으로 서로 인접하여 배치되는 제1 태양 전지(C1)와 제2 태양 전지(C2)를 서로 직렬 연결할 수 있다.
이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 태양 전지(C1)에 접합된 복수의 제1 도전성 배선(210)의 전면과 제2 태양 전지(C2)에 접합된 복수의 제2 도전성 배선(220)의 전면이 인터 커넥터(300)의 후면에 접합될 수 있고, 이에 따라, 복수의 태양 전지가 직렬 연결되는 셀 스트링이 형성될 수 있다.
이와 같은 셀 스트링은 도 2에 도시된 바와 같이, 전면 투명 기판(10)과 후면 시트(40) 사이에 배치된 상태에서 열압착되어 라미네이팅될 수 있다.
일례로, 복수의 태양 전지는 전면 투명 기판(10)과 후면 시트(40) 사이에 배치되고, 폴리머 시트(예로, EVA)와 같이 투명한 충진재(20, 30)가 복수의 태양 전지 전체의 전면 및 후면에 배치된 상태에서, 열과 압력이 동시에 가해지는 라미네이션 공정에 의해 일체화되어 캡슐화될 수 있다.
아울러, 도 1에 도시된 바와 같이, 라미네이션 공정으로 캡슐화된 전면 투명 기판(10), 후면 시트(40) 및 충진재(20, 30)는 프레임(50)에 의해 가장 자리가 고정되어 보호될 수 있다.
더불어, 셀 스트링 각각은 제1 방향으로 길게 위치하고, 제1 방향과 교차하는 제2 방향(도면의 y축 방향)으로 이격되어 배열될 수 있고, 이와 같은 복수의 셀 스트링은 제2 방향(y)으로 길게 뻗어 있는 버싱바(310)에 의해 제2 방향으로 직렬 연결 될 수 있다.
여기서, 전면 투명 기판(10)은 투과율이 높고 파손 방지 기능이 우수한 강화 유리 등으로 형성될 수 있다.
후면 시트(40)는 태양 전지들(C1, C2)의 후면에서 습기가 침투하는 것을 방지하여 태양 전지를 외부 환경으로부터 보호할 수 있다. 이러한 후면 시트(40)는 수분과 산소 침투를 방지하는 층, 화학적 부식을 방지하는 층과 같은 다층 구조를 가질 수 있다.
이와 같은 후면 시트(40)는 FP(fluoropolymer), PE(polyeaster), FP (fluoropolymer)와 같은 절연 물질로 이루어진 얇은 시트로 이루어지지만, 다른 절연 물질로 이루어진 절연 시트일 수 있다.
바람직한 한 형태에서, 라미네이션 공정은 전면 투명 기판(10)과 태양 전지 사이 및 태양 전지와 후면 기판 사이에 시트 형상을 갖는 충진재(20, 30)가 배치된 상태에서 진행될 수 있다.
여기서, 충진재(20, 30)의 재질은 절연층(252)의 재질과 다른 재질로 형성될 수 있으며, 습기 침투로 인한 부식을 방지하고 태양 전지 (C1, C2)를 충격으로부터 보호하고, 이를 위해 충격을 흡수할 수 있는 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA, ethylene vinyl acetate)와 같은 물질로 형성될 수 있다.
따라서, 전면 투명 기판(10)과 태양 전지 사이 및 태양 전지와 후면 기판 사이에 배치된 면 형상의 충진재(20, 30)는 라미네이션 공정 중에 열과 압력에 의해 연화 및 경화될 수 있다.
도 3은 도 1에 도시한 태양전지 모듈의 후면 모습을 간략히 도시한 것으로, 이하 이 도면을 참조로 태양전지가 어떻게 직렬 연결되는지 설명한다.
도 3을 참조하면, 도전성 배선(200)은 제1, 2 태양 전지(C1, C2)에 구비된 반도체 기판(110)의 후면에 접합되어, 이웃하고 있는 제1 및 제2 태양전지(C1, C2)를 연결시킨다.
제1, 2 태양 전지(C1, C2)는 제1 방향(도면의 x축 방향)에서 떨어져 위치하고, 제1, 2 태양 전지(C1, C2) 각각은 적어도 반도체 기판(110)의 후면에 위치하고, 서로는 제1 방향에서 교대로 배치된 제1 전극(141)과 제2 전극(142)을 구비한다. 제1 및 제2 전극(141, 142)은 제2 방향(도면의 y축 방향)에서 긴 형상을 갖는다.
그리고, 도전성 배선(200)은 제1, 2 태양 전지(C1, C2) 각각에서 상기 제1 전극(141) 및 제2 전극(142)에 교차하게 제1 방향으로 길게 연장 배치되고, 교차점에서 도전층(151)과 절연층(152)에 의해 선택적으로 제1 또는 제2 전극(141, 142)하고만 연결된다.
도전성 배선(200)은 각각의 태양전지(C1, C2)에서 제1 전극(141)하고만 연결되는 제1 도전성 배선(210) 제2 전극(142)하고만 연결되는 제2 도전성 배선(220)을 포함한다. 여기서, 제1 전극(141)은 일 예로 전자를 수집하는 전극이고, 제2 전극(142)은 정공을 수집하는 전극일 수 있다.
제1 도전성 배선(210)은 제1 전극(141)과 교차하는 교차점마다 형성된 도전층(251)을 통해 제1 전극(141)과 접합되고 또한 전기적으로 연결되고, 제2 전극(142)과 교차하는 교차점마다 형성된 절연층(252)에 의해 제2 전극(142)과 절연된다.
여기서, 도전층(251)은 도전성 접착제 또는 솔더가 열 경화해 형성되고, 절연층(252) 역시 절연성 수지 물질이 열 경화해 형성된다. 도전성 접착제는 주성분을 폴리머 기재와 도전 필러 입자로 구성되어 도전 필러들의 기계적 물리적 접촉에 의해 부재 사이를 접합 및 도전시킨다. 솔더는 솔더　분말과 플러스(Flux)를 혼합하여 만든 페이스트(paste) 형태나 크림(cream) 상을 가지며, 솔더 분말이 융점 이상에서 용융했다 식으면서 모재와 물리 화학적으로 결합해 부재 사이를 접합 및 도전시킨다. 여기서, 솔더 분말은 Sn-Cu계, Sn-Ag계, Sn-Ag-Cu계, Sn-Ag-Bi계, Sn-Ag-Bi-In계, Sn-Ag-Zn계, Sn-Zn계, Sn-Bi계, Sn-In계 솔더 등 범용적으로 사용되는 다양한 종류의 솔더 물질로 만들어질 수 있다. 본 명세서에서는 특별한 제한이 없는 한, 전극과 배선 사이를 접합 및 도전시킬 때 사용하는 것들을 통칭해 도전성 접착제라 한다.
그리고, 도전성 배선(200)은 도전성 금속 재질로 형성되되, 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al) 중 어느 하나를 포함하는 도전성 금속과 이 도전성 금속을 피복하고 솔더 물질로 이뤄진 솔더층을 포함할 수 있다. 바람직한 형태로, 도전성 금속은 구리(Cu)이고, 솔더층은 Sn-Cu계, Sn-Ag계, Sn-Ag-Cu계, Sn-Ag-Bi계　, Sn-Ag-Bi-In계　, Sn-Ag-Zn계　, Sn-Zn계　, Sn-Bi계　, Sn-In계 솔더 등 범용적으로 사용되는 다양한 종류의 솔더 물질로 형성될 수 있다. 보다 바람직하게, 솔더층은 라미네이션 과정에서 금속과 접합될 수 있게, 라미네이션 온도 범위 내의 융점을 갖는 솔더 물질이 사용될 수 있다.
제1 도전성 배선(210)은 제1 태양전지(C1)를 가로질러 그 끝이 인터 커넥터(300) 상에 위치하고, 제2 도전성 배선(220)은 제2 태양전지(C2)를 가로 질러 그 끝이 인터 커넥터(300) 상에 위치할 수 있다. 여기서 제1 도전성 배선(210)과 제2 도전성 배선(220)은 바람직하게 인터 커넥터(300)의 동일한 면 위에 놓인다.
도전성 배선(200)은 단면이 폭이 두께보다 큰 리본 형상을 가지는 것이 바람직하다. 여기서, 제1, 2 도전성 배선(200) 각각의 선폭은 도전성 배선의 선저항을 충분히 낮게 유지하면서, 제조 비용이 최소가 되도록 고려하여, 0.5mm ~ 2.5mm 사이로 형성될 수 있으며, 제1 도전성 배선(210)과 제2 도전성 배선(220) 사이의 간격은 제1, 2 도전성 배선(200)의 총 개수를 고려하여, 태양 전지 모듈의 단락 전류가 훼손되지 않도록 4mm ~ 6.5mm 사이로 형성될 수 있다.
이와 같이 제1, 2 도전성 배선(200) 각각이 하나의 태양 전지에 접합되는 개수는 10개 ~ 20개일 수 있다. 따라서, 제1, 2 도전성 배선(200)이 하나의 태양 전지에 접합되는 총 개수의 합은 20개 ~ 40개일 수 있다.
절연층(252)은 제1 도전성 배선들(210)과 제2 전극들(142)이 교차되는 복수의 교차점 및 제2 도전성 배선들(220)과 제1 전극들(141)이 교차되는 복수의 교차점에서 제1 도전성 배선(210)과 제2 전극(142) 사이 및 제2 도전성 배선(220)과 제1 전극(141) 사이에 각각 위치할 수 있다.
아울러, 제1 도전성 배선들(210)과 제2 전극들(142)이 교차되는 복수의 교차점 및 제2 도전성 배선들(220)과 제1 전극들(141)이 교차되는 복수의 교차점 각각에 위치한 절연층(252)은 각각이 서로 이격될 수 있다.
이와 같은 절연층(252)은 절연성 재질이면 어떠한 것이든 상관 없으며, 일례로, 에폭시 계열, 폴리이미드, 폴리에틸렌, 아크릴 계열 또는 실리콘 계열 중 어느 하나의 절연성 재질이 사용될 수 있다.
이와 같은 복수의 제1, 2 도전성 배선(200)은 각각의 일단이 인터커넥터(300)에 연결되어, 복수의 태양 전지를 서로 직렬 연결할 수 있다.
인터커넥터(300)는 제1 태양 전지(C1)와 제2 태양 전지(C2) 사이에 위치하고, 제2 방향(도면의 y축 방향)으로 길게 뻗어 있을 수 있다. 태양 전지를 평면에서 봤을 때, 인터커넥터(300)는 제1 태양 전지(C1)의 반도체 기판(110) 및 제2 태양 전지(C2)의 반도체 기판(110) 사이에 배치될 수 있다.
아울러, 이와 같은 인터커넥터(300)에 제1 태양 전지(C1)의 제1 전극(141)에 접합된 제1 도전성 배선(210)의 일단과 제2 태양 전지(C2)의 제2 전극(142)에 접합된 제2 도전성 배선(220)의 일단이 공통으로 접합되어, 제1, 2 태양 전지(C1, C2)는 제1 방향(도면의 x축 방향)으로 서로 직렬 연결될 수 있다.
이와 같은 구조를 갖는 태양 전지 모듈은 두 태양전지(C1, C2) 사이에 인터 커넥터(300)를 구비하므로, 복수 개의 태양 전지 중 제1, 2 도전성 배선(200)과 제1, 2 전극(200) 사이에 접합 불량이 발생한 태양 전지가 있는 경우, 인터커넥터(300)와 복수의 제1, 2 도전성 배선(200) 사이의 연결을 끊어, 해당 태양 전지만 보다 용이하게 교체할 수 있다.
또한, 열 변형력은 도전성 배선(200)을 따라 그 길이 방향으로 따라 전파되므로, 태양전지 사이에 존재하는 인터커넥터(300)는 제1 태양전지(C1)에서 전파되는 변형력과 제2 태양전지(C2)에서 전파되는 변형력을 완충시켜 제1 및 제2 태양전지가 열 변형되는 것을 줄일 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈의 후면 모습을 간략히 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 이 실시예의 태양전지 모듈은 상술한 도 3의 태양전지 모듈과 비교해서 인터 커넥터(300)를 사용하지 않고, 도전성 배선(200)이 제1 및 제2 태양전지(C1, C2) 사이를 직접 연결한다는 점에서 다르다.
도전성 배선(200)은 제1 및 제2 태양전지(C1, C2)에 걸쳐 제1 방향(도면의 x축 방향으로 길게 형성될 수 있다. 제1 도전성 배선(210)은 제1 태양전지(C1)에서 도전층(251)에 의해 제1 전극(141)에 연결되고, 절연층(252)에 의해 제2 전극(142)과는 절연된다. 그리고, 제2 태양전지(C2)에서 제1 도전성 배선(210)은 도전층(251)에 의해 제2 전극(142)에 연결되고, 절연층(252)에 의해 제1 전극(141)과는 절연된다.
이와 반대로, 제2 도전성 배선(220)은 제1 태양전지(C1)에서 도전층(251)에 의해 제2 전극(141)에 연결되고, 절연층(252)에 의해 제1 전극(141)과는 절연된다. 그리고, 제2 태양전지(C2)에서 제2 도전성 배선(210)은 도전층(251)에 의해 제1 전극(141)에 연결되고, 절연층(252)에 의해 제2 전극(142)과는 절연된다.
이에 따라, 이 실시예의 태양전지 모듈은 도전성 배선(200)만을 사용해 이웃하고 있는 두 태양전지(C1, C2)를 스트링할 수가 있다.
도 5는 태양전지 사이의 스트링 관계를 설명하기 위한 도면으로, 도 1에 도시한 태양전지 모듈에서 스트링의 일부를 보여준다.
각 태양전지(C1∼C4)에서 제1 도전성 배선(210)은 제1 전극하고만 연결되고, 제2 도전성 배선(220)은 제2 전극하고만 연결되어 있다.
제1 도전성 배선(210)은 제1 방향에서 각 태양전지(C1∼C4) 위로 길게 형성되며 일 단은 각 태양전지(C1∼C4)의 제2 측면(110b) 밖으로 연장되며, 제2 도전성 배선(220)의 일 단은 제1 도전성 배선(210)과 반대로 제1 측면(110a) 밖으로 연장된다.
그리고, 제1 도전성 배선(210)과 제2 도전성 배선(220)은 각 태양전지 사이에 존재하는 인터 커넥터(300)에 공통 접합됨으로써, 각 태양전지(C1∼C4)가 직렬 연결될 수가 있다.
한편, 도 5에서는 태양전지 모듈과 상관없는 비젼 검사장치(51)를 도시하고 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 방법에서는 이 비젼 검사장치(51)를 이용해 각 태양전지에서 정렬 마크(150)를 인식해 도전성 배선들(210, 220)과 태양전지의 상대적 위치를 조정한다.
또한, 정렬 마크(150)는 형상이 다른 적어도 2 이상의 정렬 마크를 포함함으로써 태양전지의 배열 방향(제1 도전성 배선(210)과 제2 도전성 배선의 위치)을 알 수 있도록 구성된다. 이에, 태양전지가 이웃한 태양전지와 스트링될 때 제1 도전성 배선(210) 또는 제2 도전성 배선(220)의 위치가 뒤바뀌는 것을 방지할 수 있다.
정렬 마크(150)는 비전 검사에서 쉽게 인식될 수 있게, 도전성 배선들(210, 220) 중 제2 방향(도면의 y축 방향)에서 최 외곽에 각각 배치된 도전성 배선(200a, 200b)과 이에 이웃하는 반도체 기판의 측면(110c, 110d) 사이에 위치할 수 있다.
이하, 정렬 마크에 대해 첨부한 도면을 참조로 자세히 설명한다.
도 6은 본 발명의 태양전지 모듈에서 사용되는 태양전지의 후면 모습을 보여주며, 제1 전극(141)과 제2 전극(142) 위주로 단순화해 도시하였다.
바람직한 한 형태에서, 태양전지(100)는 제1 전극(141)과 제2 전극(142)이 모두 반도체 기판(110)의 후면에 위치하는 후면 접촉형 태양전지일 수 있다.
제1 전극(141)과 제2 전극(142)은 제1 방향(도면의 x축 방향)에서 교번하도록 배치되며, 이웃한 것과는 나란하게 배열될 수 있다. 그리고, 제1 전극(141)과 제2 전극(142)은 각각, 제2 방향으로 길게 뻗어 있어 전체적으로 스트라이프 배열을 이룰 수 있다.
제1 및 제2 전극(141, 142)은 각각, 선폭이 200(um) ∼ 400(um) 일 수 있고, 이때 제1 전극(141)과 제2 전극 사이의 거리(또는 피치)(D1)은 400(um) ∼ 600(um) 일 수 있다. 결과적으로, 제1 전극(141)사이의 간격(D1a), 또는 제2 전극(142)사이의 간격(D1b)은 각각 800(um) ∼ 1,200(um)가 될 수 있다. 여기서 제1 전극 또는 제2 전극 사이의 거리(D1a, D1b)는 각 전극의 중심선을 기준으로 한다. 그러나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 반도체 기판(110)의 크기, 전극의 두께 등을 변수로 그에 맞춰 조정될 수 있다.
정렬 마크(150)는 반도체 기판(110)의 제2 측면(110b)에 가깝게 위치하고, 배열 방향을 알려주는 제1 정렬 마크(150a)와 제1 방향에서 대향하는 제2 측면(110b)에 가깝게 위치하는 제2 정렬 마크(150b)를 포함할 수 있다.
제1 정렬 마크(150a)와 제2 정렬 마크(150b)는 제1 방향(도면의 x축 방향) 및 제2 방향(도면의 y축 방향)에서 각각 다른 선 상에 위치하는 것이 바람직하다. 여기서, 다른 선 상에 위치한다는 것은 제1 방향의 직선, 그리고, 제2 방향의 직선 상에 각각 제1 정렬 마크(150a)와 제2 정렬 마크(150b)가 같이 위치하고 있지 않음을 말한다.
바람직한 한 형태에서, 도시된 바처럼 제1 정렬 마크(150a)와 제2 정렬 마크(150b)는 제1 방향(도면의 x축 방향) 및 제2 방향(도면의 y축 방향)에서 각각 가장 멀게 위치할 수 있는 반도체 기판(110)의 대각선 방향으로 나눠 배치될 수 있다. 일 예로, 제1 정렬 마크(150a)는 우측 상단 코너에 이웃하게 위치하고, 제2 정렬 마크(150b)는 좌측 하단 코너에 이웃하게 위치할 수 있다. 또는 도시하지는 않았지만 제1 정렬 마크(150a)는 좌측 상단 코너에 이웃하게 위치할 수 있고, 제2 정렬 마크(150b)는 우측 하단 코너에 이웃하게 위치할 수도 있다.
이처럼, 제1 정렬 마크(150a)와 제2 정렬 마크(150b)가 제1 방향 및 제2 방향에서 동일 선상에 형성되지 않으므로, 태양전지가 정 위치에 위치하는지 검사하는 비전 검사에서 제1 정렬 마크(150a)와 제2 정렬 마크(150b)의 조합에 의해 x축 및 y축의 변이(정 위치와의 차이)를 쉽게 관측할 수가 있다.
바람직하게, 제1 정렬 마크(150a)는 제2 방향(도면의 y축 방향)에서의 제1 측면(110c) 또는 제2 측면(110d) 중 어느 하나에 인접하고, 제2 정렬 마크(150b)는 나머지 측면에 인접하도록 위치한다. 도면에서는 제1 정렬 마크(150a)가 제2 방향에서의 제1 측면(110c)에 인접하고, 제2 정렬 마크(150b)가 제2 방향에서의 제2 측면(110d)에 인접하는 것을 예시한다.
본 실시예에서 정렬 마크(150)는 제1 전극(141) 또는 제2 전극(142)의 선단 일부를 절단한 영역으로 형성될 수 있고, 제1 정렬 마크(150a)와 제2 정렬 마크(150b)는 형상이 다른 것이 바람직하다.
정렬 마크(150)가 전극(140)의 일부가 절단된 영역으로 형성되면, 빛이 반사가 잘되는 금속으로 만들어진 전극(140)과 명암 대비가 뚜렷해 비전 검사에서 정렬 마크(150)를 쉽게 인식할 수 있는 장점이 있다.
도시된 바에 따르면, 제1 정렬 마크(150a)는 제11 정렬 마크(150a1)와 제12 정렬 마크(150a2)를 포함해 제1 정렬 마크(150a)와 제2 정렬 마크(150b)의 형상을 다르게 구성할 수 있다. 바람직한 한 형태에서, 제11 정렬 마크(150a1)와 제12 정렬 마크(150a2) 사이의 간격(W)은 제11 정렬 마크(150a1)와 제12 정렬 마크(150a2) 사이에 적어도 1개의 제1 또는 제2 전극이 존재할 수 있게 제1 전극 또는 제2 전극 사이의 간격(D1a, D1b)과 같거나 큰 것이 바람직하다. 도 6에서는 제11 정렬 마크(150a1)와 제12 정렬 마크(150a2) 사이의 간격(W)이 제2 전극(142) 사이의 거리(D1b)와 동일한 것으로 예시한다. 여기서, 제11 정렬 마크(150a1)와 제12 정렬 마크(150a2) 사이의 간격(W)은 제2 방향에 따른 전극의 중심을 기준으로 한다.
이처럼 제11 정렬 마크(150a1)와 제12 정렬 마크(150a2) 사이에 전극이 존재하면, 제1 및 제2 방향에서 각각 정렬마크는 어둡고 전극은 밝기 때문에 명암 대비가 뚜렷해져 비전 검사시 제11 정렬 마크(150a1)와 제12 정렬 마크(150a2)를 선명하게 인식할 수가 있다.
유사하게, 제11 정렬 마크(150a1)와 제12 정렬 마크(150a2)는 제1 방향(도면의 x축 방향)에서 동일 선상에 있지 않도록 경사지게 배치되는 것이 바람직하다. 제11 정렬 마크(150a1)와 제12 정렬 마크(150a2)가 제1 방향에서 동일 선상에 있는 것보다는 동일 선상에 위치하지 않아야 비전 검사에서 정렬 마크의 인식율을 높일 수 있다.
바람직한 한 형태에서, 제11 정렬 마크(150a1)와 제12 정렬 마크(150a2)는 동일한 형상을 갖거나 다른 형상을 가질 수 있다.
도 6에서는 제11 정렬 마크(150a1)가 제1 길이(L1)를 갖고, 제12 정렬 마크(150a2) 역시 제1 길이(L1)와 같은 제2 길이(L2)를 갖도록 예시한다. 이에 의해, 제11 정렬 마크(150a1)와 제12 정렬 마크(150a2)는 동일한 형상, 즉 사각 형상을 갖도록 구성될 수 있다.
그리고, 이와 비교해서 제2 정렬 마크(150b)는 제3 길이(L3)를 갖도록 형성되며, 이 제3 길이(L3)는 제1 또는 제2 길이(L2, L3)와 같거나 다를 수 있다. 도 6에서는 제3 길이(L3)가 제1 또는 제2 길이(L2, L3)와 같은 것을 예시한다.
이상과 같이 제1 정렬마크(150a)와 제2 정렬 마크(150b)는 형상이 달리 구성되며, 특히 제1 정렬 마크(150a)는 배열 방향을 나타내도록 형성됨으로써 도전성 배선(200)에 의해 태양전지들이 스트링될 때, 제1 도전성 배선(210)과 제2 도전성 배선(220)의 배열 방향이 바뀌는 것을 방지할 수 있다.
도 7은 제1 정렬 마크가 형상이 다른 제11 정렬마크와 제22 정렬 마크를 포함하도록 구성된 모습을 보여준다.
도 7에 도시된 바에 따르면, 제11 정렬 마크(150a1)는 제1 길이(L1)를 갖도록 구성된 반면, 제12 정렬 마크(150a2)는 제1 길이(L1)보다 작은 제2 길이(L2)를 갖도록 구성될 수 있다. 일 형태에서, 제11 정렬 마크(150a1)는 평면 상으로 직사각형 형상을 가질 수 있고, 제21 정렬 마크(150a2)는 정사각형 형상일 수 있다. 이에 따르면, 비전 검사시 제11 정렬 마크(150a1)와 제12 정렬 마크(150a2)가 구별되어 인식되므로, 제1 정렬 마크(150a)의 인식율을 높일 수 있다.
한편, 도 7에서는 제11 정렬 마크(150a1)의 제1 길이(L1)가 제12 정렬 마크(150a2)의 제2 길이L2)보다 더 큰 것으로 예시하나, 이와 반대로 구성되는 것 역시 가능하다.
한편, 지금까지 설명에서는 제1 정렬 마크(150a)가 제11 정렬 마크(150a1)와 제12 정렬 마크(150a2)를 포함해 제2 정렬 마크(150b)와 형상이 다르게 구성된 것을 설명하였다. 이와 다르게, 도 8에서 예시하는 바처럼, 구성되는 것도 가능하다.
도 8을 참조하면, 제1 정렬 마크(150a)는 제1 방향(도면의 y축 방향)에서 제1 길이(R1)를 갖도록 형성되며, 제2 정렬 마크(150b)는 제2 길이(R2)를 갖도록 형성된다. 여기서, 제2 길이(R2)는 제1 길이(R1)보다 작거나 크다. 도 7에서는 제1 길이(R1)가 제2 길이(R2)보다 큰 것으로 예시한다.
바람직한 한 형태에서, 제1 정렬 마크(150a)는 이에 따라 비전 검사에서 평면 형상이 직사각형 모양으로 인식될 수 있고, 제2 정렬 마크(150b)는 정사각형 모양으로 인식될 수 있어, 제1 정렬 마크(150a)와 제2 정렬 마크(150b)의 형상이 다르게 인식될 수 있다.
한편, 상술한 설명에서는 정렬 마크(150)가 형상이 다른 제1 및 제2 정렬 마크(150a, 150b)를 포함해 구성되는 것으로 설명하였다.
지금까지 설명과 다르게, 정렬 마크(150)는 제1 내지 제3 정렬 마크(150a ∼150c)를 포함해 구성될 수도 있다.
도 9에 도시하는 바에 따르면, 정렬 마크(150)는 좌측 하단 코너 또는 우측 상단코너에 이웃하게 위치하는 제3 정렬 마크(150c)를 더 포함할 수 있다. 도면에서는 좌측 하단 코너에 제3 정렬 마크(150c)가 형성되는 것을 예시한다.
제3 정렬 마크(150c)는 제1 또는 제2 전극(141, 142)의 일부를 절단한 영역으로 구성되며, 제2 방향에서 제4 길이(L4)를 갖는다. 이 제4 길이(L4)는 제1 내지 제3 길이(L1∼L3) 중 적어도 하나와 같거나, 이들과 다를 수 있다.
바람직한 한 형태에서, 제1 내지 제3 정렬 마크(150a∼150c)를 구분할 수 있게 제1 내지 제3 길이(L1∼L3)는 서로 다른 것이 바람직하다. 이에 따라, 3점 기준을 통해 비전 검사를 실시하므로, 제2 점을 통해 비전 검사를 실시하는 것보다 보다 정밀하게 태양전지의 위치를 조정할 수가 있다.
제3 정렬 마크(150c)는 제1 방향에서 제2 정렬 마크(150b)와 동일 선상 또는 다른 선상에 위치할 수 있고, 제2 방향에서 제1 정렬 마크(150a)와 동일 선상 또는 다른 선상에 위치할 수 있다.
보다 바람직하게, 제3 정렬 마크(150c)는 제2 방향에서 제1 정렬 마크(150a)와 동일 선상에 위치하지 않는다. 전극의 일부가 단선된 영역으로 형성되는 정렬마크가 제1 방향에서 동일 선 상에 위치하면, 같은 전극 상에 제1 및 제3 정렬마크(150a, 150c)가 형성되므로 전하의 수집 효율이 떨어질 수가 있다.
한편, 도 9에서 도시한 바에 따르면 제3 정렬 마크(150c)가 하나로 구성되는 것을 예시하나, 도 10에서 예시하는 바와 같이 제31 정렬 마크(150c1)과 제32 정렬 마크(150c2)를 포함하는 것도 가능하다. 이때, 제3 정렬 마크(150c)는 제1 정렬 마크(150a)와 형상이 달라야 한다. 만일, 제1 정렬 마크(150a)와 제3 정렬 마크(150c)가 동일한 형상이면 배열 방향, 즉 제1 도전성 배선과 제2 도전성 배선을 구분할 수가 없어 바람직하지 못하다.
도 10에 도시된 바에 따르면, 제1 정렬 마크(150a)를 이루는 제11 정렬 마크(150a1)와 제12 정렬 마크(150a2)의 길이는 동일한 반면, 제3 정렬 마크(150c)를 이루는 제31 정렬 마크(150c1)과 제32 정렬 마크(150c2)의 길이를 다르게 구성해 제1 정렬 마크(150a)와 제3 정렬 마크(150c)의 형상이 다를 수 있다.
태양전지와 도전성 배선 사이의 정렬은 상술한 정렬 마크(150)를 이용한 비전 검사를 통해서 실시될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 방법을 설명하는 흐름도이고, 도 12는 이의 공정을 모식적으로 보여준다.
비전 검사 장치(51)는 지정된 검사 위치에서 제1 정렬 마크(150a)가 포함된 이미지(도 13과 같은)를 획득하는 제1 카메라(CA1)와 제2 정렬 마크(150b)가 포함된 이미지(도 14와 같은)를 획득하는 제2 카메라(CA2)를 포함한다. 또한 도면에 별도로 도시하지 않았지만, 태양전지(C1∼C4)를 이송하는 스테이지(400)를 2차원 방향에서 조정하는 구동부를 포함하고 있다.
태양전지(C1∼C4)는 스테이지(400)에 고정된 채 공정 방향(도면의 화살표 방향)으로 이송되어, 제1 및 제2 카메라(CA1, CA2)가 위치하는 검사 위치로 공급된다. 검사 위치에서, 비전 검사 장치(51)는 제1 및 제2 카메라(CA1, CA2)를 통해 도 13 및 도 14에서 예시하는 바와 같은 이미지를 획득한다(S11 단계).
S12 단계에서, 비전 검사 장치(51)는 제1 카메라(CA1)를 통해 획득한 이미지를 분석해, 태양전지(C1∼C4)가 배열 방향으로 정상적으로 위치하는지 판단한다. 판단은 제1 카메라(CA1)를 통해 획득한 이미지가 도 13에서 예시하는 바와 같은 이미지인지를 대조함으로써 실시될 수 있다. 비전 검사 장치(51)는 제1 카메라(CA1)를 획득한 이미지가 도 13과 같으면 태양전지가 배열 방향에 맞춰 정상적으로 위치하는 것으로 판단하고, 도 14와 같으면 태양전지가 뒤집혀 위치한다고 판단해 구동부를 동작시켜 스테이지(400)를 180도 회전시켜 제1 정렬 마크(150a)가 상단 우측에 위치하도록 태양전지의 위치를 수정한다.
S13 단계에서, 비전 검사 장치(51)는 획득한 이미지를 통해 태양전지가 정 위치에 위치하는지를 판단한다. 태양전지는 도전성 배선(200)과 도전층 및 절연층을 통해 제1 전극 또는 제2 전극과 선택적으로 점 접합을 이룬다. 때문에, 태양전지와 도전성 배선 사이의 상대적 위치를 미세하게 조정할 필요가 있다.
획득한 제1 정렬 마크(150a)와 제2 정렬 마크(150b)가 정 위치에 위치하지 못하는 경우에, 비전 검사 장치(51)는 프로그래밍에 맞춰 구동부를 동작시켜 스테이지(400)를 미세하게 위치 조정을 실시해 태양전지가 정 위치에 위치하도록 한다.
이처럼, 비전 검사를 통해 태양전지의 위치를 수정한 이후에는 태양전지가 다음 공정으로 이송되어 태양전지에 도전성 배선을 접합하는 공정이 실시된다.
본 발명의 일 실시예에서는 이와 같이 정렬 마크(150)를 참조로, 태양전지의 방향이 제대로 위치하는지 확인할 수가 있고, 또한 위치를 미세하게 조정한 후에 도전성 배선의 접합 공정이 실시되기 때문에, 제1 도전성 배선과 제2 도전성 배선이 정상적으로 태양전지에 접합할 수 있고, 또한 복수의 도전성 배선들을 정확하게 태양전지에 접합시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (20)

  1. 반도체 기판;
    상기 반도체 기판의 어느 한 면에 제1 방향에서 교대로 배치되고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향에서 길게 형성된 복수의 제1 전극들과 제2 전극들; 및,
    상기 제1 방향 및 제2 방향에서 각각 다른 선 상에 위치하는 제1 정렬 마크와 제2 정렬 마크를 포함하고,
    상기 제1 정렬 마크는 배열 방향을 표시하는 태양 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 정렬 마크는 상기 제1 전극 또는 제2 전극이 절단된 영역인 태양 전지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 절단된 영역은 사각 형상인 태양 전지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 정렬 마크는 형상이 다른 태양 전지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 정렬 마크는 상기 제1 반도체 기판의 대각선 방향으로 위치하는 태양 전지.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1 정렬 마크는 적어도 2 이상의 상기 절단된 영역을 포함하는 태양전지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 2 이상의 절단된 영역은 상기 제1 방향에서 다른 선 상에 배치된 태양전지.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 2 이상의 절단된 영역 사이로 상기 제1 방향에서 적어도 1개 이상의 상기 제1 또는 제2 전극이 위치하는 태양전지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 방향에서 상기 제1 정렬 마크는 상기 반도체 기판의 제1 측면에 이웃하고, 상기 제2 정렬 마크는 상기 제1 측면에 대향하는 제2 측면에 이웃하는 태양 전지.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 전극들과 제2 전극들은 상기 반도체 기판의 후면에 형성된 태양 전지.
  11. 반도체 기판과, 상기 반도체 기판 상에 제1 방향으로 교대로 위치하고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향에서 길게 형성된 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 복수의 태양전지들; 및
    상기 복수의 태양전지들 각각에서, 상기 제1 방향으로 길게 배치되고, 상기 제1 및 제2 전극들과 교차되는 교차점에 위치하는 도전층과 절연층에 의해 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극하고만 선택적으로 연결되는 도전성 배선들,
    을 포함하고,
    상기 복수의 태양전지들은, 상기 도전성 배선들 중 상기 제2 방향에서 최 외곽에 각각 배치된 도전성 배선과 이에 이웃하는 상기 반도체 기판의 측면 사이에 위치하는 제1 정렬 마크와 제2 정렬 마크를 포함하고,
    상기 제1 정렬 마크는 배열 방향을 표시하는 태양전지 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 정렬 마크는 상기 제1 전극 또는 제2 전극이 절단된 영역인 태양 전지 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 절단된 영역은 사각 형상인 태양 전지 모듈.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 정렬 마크는 형상이 다른 태양 전지 모듈.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 정렬 마크는 상기 반도체 기판의 대각선 방향으로 위치하는 태양 전지 모듈.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1 정렬 마크는 적어도 2 이상의 상기 절단된 영역을 포함하는 태양 전지 모듈.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 2 이상의 절단된 영역은 상기 제1 방향에서 다른 선상에 배치된 태양전지 모듈.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 2 이상의 절단된 영역 사이로 상기 제1 방향에서 적어도 1개 이상의 상기 제1 또는 제2 전극이 위치하는 태양전지 모듈.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 제1 전극들과 제2 전극들은 상기 반도체 기판의 후면에 형성된 태양 전지.
  20. 반도체 기판의 어느 한 면에 제1 방향에서 교대로 배치되고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향에서 길게 형성된 복수의 제1 전극들과 제2 전극들과, 상기 제1 방향 및 제2 방향에서 각각 다른 선 상에 위치하는 제1 정렬 마크와 제2 정렬 마크를 포함하는 태양전지로부터 상기 제1 정렬 마크를 획득해 상기 태양전지의 배열 방향을 수정하는 단계; 그리고,
    상기 제1 정렬 마크와 상기 제2 정렬 마크를 참조로 상기 태양전지의 정렬 위치를 조정하는 단계;
    를 포함하는 태양전지의 제조 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117577712A (zh) * 2023-11-28 2024-02-20 无锡博而远智能装备有限公司 一种基于视觉纠偏技术的边缘eva铺设机

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