KR20190141447A - Thin-film solar module and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 박막 태양전지 모듈 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 상세히는 데드 영역에 반사층을 활용하여 전기적 특성을 향상시키는 박막 태양전지 모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film solar cell module and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a thin film solar cell module and a method for manufacturing the same by using a reflective layer in a dead region to improve electrical characteristics.
태양전지는 빛 에너지를 전기에너지로 변환시키는 소자이다. 태양전지는 반도체의 p-n 접합을 이용하여 전기를 일으킨다. 구체적으로, 태양전지는 제1 도전형 반도체 기판 상에 제2 도전형 반도체 기판이 배치되고, 제2 도전형 반도체 기판의 상부면, 즉 태양광을 수광하는 수광면에 전면전극이, 제1 도전형 반도체 기판의 하부면에는 후면전극이 구비되는 구조로 이루어진다. 여기서, 제1 도전형 반도체 기판과 제2 도전형 반도체 기판이 접합하는 p-n 접합부에 태양광이 입사되면, 전자-정공쌍이 생성되고, 전자는 n층으로, 정공은 p층으로 이동하여 광기전력(전위차)이 발생하며, 이때 전면전극과 후면전극에 부하를 연결함으로써 전류를 흐르게 한다.Solar cells are devices that convert light energy into electrical energy. Solar cells generate electricity using p-n junctions in semiconductors. Specifically, in the solar cell, the second conductive semiconductor substrate is disposed on the first conductive semiconductor substrate, and the front electrode is formed on the upper surface of the second conductive semiconductor substrate, that is, the light receiving surface that receives sunlight. The bottom surface of the semiconductor substrate is made of a structure provided with a back electrode. Here, when sunlight is incident on the pn junction between the first conductivity type semiconductor substrate and the second conductivity type semiconductor substrate, electron-hole pairs are generated, electrons move to n layers, holes move to p layers, and photovoltaic ( Potential difference), and a current flows by connecting a load to the front electrode and the rear electrode.
한편, 제작한 태양전지를 통해 원하는 전력을 얻기 위해서는 일정 전압 및 출력을 구현하여야 한다. 태양전지의 최소단위를 단위셀이라고 부르며, 단위셀을 연결하여 원하는 전압을 구현한 형태를 모듈이라고 한다. 단위셀 자체의 전기적 특성뿐 아니라, 모듈화 시 저하 발생 요인 제어가 중요하다.Meanwhile, in order to obtain desired power through the manufactured solar cell, a constant voltage and output must be implemented. The smallest unit of a solar cell is called a unit cell, and the module that connects the unit cells and implements a desired voltage is called a module. In addition to the electrical characteristics of the unit cell itself, it is important to control degradation factors when modularizing.
태양전지 모듈 제작시 연결방법은 단위셀의 형상에 따라 2가지로 나뉜다. 단위셀들을 금속선을 이용하여 외부적으로 연결하는 방법과 전선없이 연결하는 방법이 있다. 박막 태양전지에 사용되는 태양전지 모듈은 전선없이 일체형으로 각 단위셀이 연결되며, 박막 태양전지 모듈은 직접적으로 전기 생산에 기여하는 영역인 엑티브 영역과 단위셀과 단위셀을 연결하기 위해 소모되는 부분으로 전기 생산에 기여하지 못하는 데드 영역으로 나뉜다. Connection method for manufacturing solar cell module is divided into two types according to the unit cell shape. There is a method of connecting unit cells externally using a metal wire and a method of connecting without a wire. The solar cell module used in the thin film solar cell is integrally connected to each unit cell without a wire, and the thin film solar cell module is a portion consumed to connect the unit cell and the unit cell, which is an area that directly contributes to electricity production. It is divided into dead areas that do not contribute to electricity production.
종래의 박막 태양전지 모듈은 액티브 영역을 통해서 전기생산을 하고, 전기생산에 기여하지 못하는 데드 영역을 포함하고 있어 박막 태양전지 모듈의 전기적 특성, 효율성이 저하되는 문제점이 있었다.Conventional thin film solar cell modules produce electricity through the active region, and includes a dead region that does not contribute to the electricity production, there is a problem that the electrical characteristics, efficiency of the thin film solar cell module is reduced.
또한, 종래의 박막 태양전지 모듈의 전기적 특성이 향상시키는 방법은 다소 복잡하고 제한적인 구조, 물질에만 적용될 수 있어 범용성이 낮은 문제점이 있었다.In addition, the method of improving the electrical characteristics of the conventional thin film solar cell module has a problem of low versatility because it can be applied only to a somewhat complicated and limited structure, materials.
본 발명의 목적은 전기생산에 기여하는 액티브 영역은 줄이지 않으면서도, 전기생산에 기여하지 못하는 데드 영역을 활용하여 박막 태양전지 모듈의 효율성을 향상시키는 것이다.An object of the present invention is to improve the efficiency of a thin film solar cell module by utilizing a dead region that does not contribute to electricity production, while reducing the active region that contributes to electricity production.
또한, 본 발명의 세부 목적은 박막 태양전지 모듈의 데드 영역을 활용함에 있어서 범용성을 확보하는 것이다.In addition, a detailed object of the present invention is to ensure versatility in utilizing the dead region of the thin film solar cell module.
상술한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 본 명세서는 기판 상에 서로 이격되어 배치된 복수개의 후면전극 패턴; 후면전극 패턴 상에 전극간 연결을 위한 콘택패턴 및 단위셀로 나누기 위한 분리패턴이 형성된 광흡수층 패턴; 콘택패턴 내에 배치되어 후면전극 패턴과 전기적으로 연결되고, 분리패턴에 의해 이격되어 배치된 전면전극 패턴; 및 모듈의 상부에 배치된 전면유리;를 포함하고, 분리패턴 사이의 반사층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 모듈을 개시한다.As a means for achieving the above object, the present specification provides a plurality of rear electrode patterns spaced apart from each other on a substrate; A light absorption layer pattern having a contact pattern for connecting between electrodes on the rear electrode pattern and a separation pattern for dividing into unit cells; A front electrode pattern disposed in the contact pattern and electrically connected to the rear electrode pattern and spaced apart by a separation pattern; And a windshield disposed on the upper portion of the module, and a reflective layer between the separation patterns.
본 발명의 각 박막 태양전지 모듈에 있어서, 콘택패턴은 기판 상에 형성되고, 분리패턴의 폭이 상부가 노출되는 후면전극 패턴의 폭과 동일한 것이 바람직하다.In each of the thin film solar cell modules of the present invention, it is preferable that the contact pattern is formed on the substrate, and the width of the separation pattern is the same as the width of the back electrode pattern on which the top is exposed.
본 발명의 각 박막 태양전지 모듈에 있어서, 반사층은 적어도 하나 이상의 유전체층을 포함하는 것이 바람직하다.In each thin film solar cell module of the present invention, the reflective layer preferably comprises at least one dielectric layer.
본 발명의 각 박막 태양전지 모듈에 있어서, 반사층은 은, 알루미늄, 주석, 텅스텐, 니켈, 크롬, 몰리브덴 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.In each of the thin film solar cell modules of the present invention, the reflective layer preferably includes at least one of silver, aluminum, tin, tungsten, nickel, chromium, molybdenum and combinations thereof.
본 발명의 각 박막 태양전지 모듈에 있어서, 반사층은 분리패턴과 가까운 단위셀로부터 10㎛ 이상 20㎛ 이하의 간격으로 이격하여 형성되는 것이 바람직하다.In each of the thin film solar cell modules of the present invention, the reflective layer is preferably spaced apart from the unit cell close to the separation pattern at intervals of 10 μm or more and 20 μm or less.
본 발명의 각 박막 태양전지 모듈에 있어서, 콘택패턴 내에 반사층과 같은 물질이 배치되는 것이 바람직하다.In each thin film solar cell module of the present invention, a material such as a reflective layer is preferably disposed in the contact pattern.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 본 명세서는 (a) 기판 상에 서로 이격되어 배치된 복수개의 후면전극 패턴을 형성하는 단계; (b) 후면전극 패턴 상에 전극간 연결을 위한 콘택패턴 및 단위셀로 나누기 위한 분리패턴을 포함하는 광흡수층 패턴을 형성하는 단계; (c) 콘택패턴 내에 배치되어 후면전극 패턴과 전기적으로 연결되고, 분리패턴에 의해 이격되어 배치된 전면전극 패턴을 형성하는 단계; 및 (d) 모듈의 상부에 전면유리를 형성하는 단계;를 포함하고, (c)단계 이후, 분리패턴 사이에 반사층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 모듈의 제조방법을 개시한다.In addition, the present specification as a means for achieving the above object comprises the steps of (a) forming a plurality of back electrode patterns spaced apart from each other on a substrate; (b) forming a light absorption layer pattern including a contact pattern for inter-electrode connection and a separation pattern for dividing into unit cells on the back electrode pattern; (c) forming a front electrode pattern disposed in the contact pattern and electrically connected to the rear electrode pattern and spaced apart from each other by the separation pattern; And (d) forming a windshield on the upper portion of the module; and, after (c), forming a reflective layer between the separation patterns. Initiate.
본 발명의 각 박막 태양전지 모듈의 제조방법에 있어서, 콘택패턴은 기판 상에 형성되고, 분리패턴의 폭이 상부가 노출되는 후면전극 패턴의 폭과 동일한 것이 바람직하다.In the manufacturing method of each thin film solar cell module of the present invention, it is preferable that the contact pattern is formed on the substrate, and the width of the separation pattern is equal to the width of the rear electrode pattern on which the upper portion is exposed.
본 발명의 각 박막 태양전지 모듈의 제조방법에 있어서, 반사층은 적어도 하나 이상의 유전체층을 포함하는 것이 바람직하다.In the method of manufacturing each thin film solar cell module of the present invention, the reflective layer preferably includes at least one dielectric layer.
본 발명의 각 박막 태양전지 모듈의 제조방법에 있어서, 반사층은 은, 알루미늄, 주석, 텅스텐, 니켈, 크롬, 몰리브덴 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.In the method for manufacturing each thin film solar cell module of the present invention, the reflective layer preferably includes at least one of silver, aluminum, tin, tungsten, nickel, chromium, molybdenum, and combinations thereof.
본 발명의 각 박막 태양전지 모듈의 제조방법에 있어서, 반사층은 분리패턴과 가까운 단위셀로부터 10㎛ 이상 20㎛ 이하의 간격으로 이격하여 형성되는 것이 바람직하다.In the manufacturing method of each thin film solar cell module of the present invention, the reflective layer is preferably formed spaced apart from the unit cell close to the separation pattern at intervals of 10 μm or more and 20 μm or less.
본 발명의 각 박막 태양전지 모듈의 제조방법에 있어서, 콘택패턴 내에 반사층과 같은 물질이 배치되는 것이 바람직하다.In the manufacturing method of each thin film solar cell module of the present invention, it is preferable that a material such as a reflective layer is disposed in the contact pattern.
본 발명은 액티브 영역을 줄이지 않으면서 전기생산에 기여하지 못하는 데드 영역에 반사층을 구비함으로써 빛의 태양전지로의 재입사를 유도하여 박막 태양전지 모듈의 효율성을 향상시킬 수 있다.The present invention can improve the efficiency of the thin-film solar cell module by inducing the re-incidence of light into the solar cell by providing a reflective layer in the dead region that does not contribute to electricity production without reducing the active region.
또한, 본 발명은 반사층으로서 다양한 금속, 유전체물질을 포함할 수 있고, 반사층을 구성하는 물질의 구조체가 다양하며, 데드 영역을 다양한 구조로 변형하여 보다 개선된 범용성을 확보한 반사층을 제공할 수 있다.In addition, the present invention may include a variety of metals, dielectric materials as a reflective layer, a variety of structures of the material constituting the reflective layer, it is possible to provide a reflective layer having a more improved versatility by transforming the dead region into various structures. .
도 1은 반사층이 형성되지 않은 제1 박막 태양전지 모듈의 단면 구조이다.
도 2는 도 1의 데드 영역 일부를 제거하고 반사층을 형성한 박막 태양전지 모듈의 단면 구조이다.
도 3은 도 2의 반사층의 반사율을 높이기 위한 구조체를 도입한 박막 태양전지 모듈의 단면 구조이다.
도 4는 반사층이 형성되지 않은 제2 박막 태양전지 모듈의 단면 구조이다.
도 5는 도 4에 반사층을 형성한 박막 태양전지 모듈의 단면 구조이다.
도 6은 도 5의 반사층의 반사율을 높이기 위한 구조체를 도입한 박막 태양전지 모듈의 단면 구조이다.
도 7은 도 5의 콘택패턴이 반사층인 경우의 박막 태양전지 모듈의 단면 구조이다.
도 8은 실시예 1의 단면 구조도이다.
도 9는 비교예 1의 단면 구조도이다.
도 10은 실시예 1, 비교예 1의 빛 입사각도에 따른 각 전류밀도의 변화를 나타내는 그래프이다.1 is a cross-sectional structure of a first thin film solar cell module in which a reflective layer is not formed.
FIG. 2 is a cross-sectional structure of a thin film solar cell module in which a portion of the dead region of FIG. 1 is removed and a reflective layer is formed.
3 is a cross-sectional structure of a thin film solar cell module having a structure for increasing the reflectance of the reflective layer of FIG. 2.
4 is a cross-sectional structure of a second thin film solar cell module in which a reflective layer is not formed.
FIG. 5 is a cross-sectional structure of a thin film solar cell module in which a reflective layer is formed in FIG. 4.
6 is a cross-sectional structure of a thin film solar cell module incorporating a structure for increasing the reflectance of the reflective layer of FIG. 5.
7 is a cross-sectional structure of a thin film solar cell module when the contact pattern of FIG. 5 is a reflective layer.
8 is a cross-sectional structural view of the first embodiment.
9 is a cross-sectional structural view of Comparative Example 1;
FIG. 10 is a graph showing changes in current density according to light incidence angles of Example 1 and Comparative Example 1. FIG.
본 출원에서 사용하는 용어는 단지 특정한 예시를 설명하기 위하여 사용되는 것이다. 때문에 가령 단수의 표현은 문맥상 명백하게 단수여야만 하는 것이 아닌 한, 복수의 표현을 포함한다. 덧붙여, 본 출원에서 사용되는 "포함하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 명확히 지칭하기 위하여 사용되는 것이지, 다른 특징들이나 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것의 존재를 예비적으로 배제하고자 사용되는 것이 아님에 유의해야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular examples only. Thus, for example, singular forms include plural forms unless the context clearly indicates that they are to be singular. In addition, the terms "comprise" or "comprise" as used in the present application are used to clearly indicate that there exists a feature, step, function, component, or a combination thereof described in the specification, and other features. It should be noted that it is not intended to preliminarily exclude the presence of elements, steps, functions, components, or combinations thereof.
한편, 다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진 것으로 보아야 한다. 따라서, 본 명세서에서 명확하게 정의하지 않는 한, 특정 용어가 과도하게 이상적이거나 형식적인 의미로 해석되어서는 안 된다.On the other hand, unless defined otherwise, all terms used herein are to have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Accordingly, unless specifically defined herein, a particular term should not be construed in an excessively ideal or formal sense.
또한, 본 명세서의 "약", "실질적으로" 등은 언급한 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. In addition, the terms "about", "substantially", and the like herein, are used at or near the numerical values when the manufacturing and material tolerances inherent in the meanings mentioned are given, and are accurate for the understanding of the present invention. Or absolute figures are used to prevent unfair use of unscrupulous infringers.
또한, 본 명세서의 "제1", "제2", "셀1" "셀2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 상기 용어는 명세서 기재 전체의 맥락에서 통상의 기술자가 명확하게 이해할 수 있는 범위에서 해석되어야 하지, 명세서 기재 이외의 내용으로 다르게 해석되지 않는다. In addition, the terms "first", "second", "cell1" "cell2", and the like are used to distinguish one component from another component, and the component is used in the terms. It is not limited by. The term should be interpreted to the extent that a person skilled in the art can clearly understand in the context of the entire description of the specification, and is not interpreted differently to the contents other than the description of the specification.
이하 본 발명의 과제해결수단에 대해 구체적으로 상술한다. Hereinafter, the problem solving means of the present invention will be described in detail.
<본 발명의 박막 태양전지 모듈><Thin Film Solar Cell Module of the Present Invention>
본 발명의 박막 태양전지 모듈은 기판 상에 서로 이격되어 배치된 복수개의 후면전극 패턴; 상기 후면전극 패턴 상에 전극간 연결을 위한 콘택패턴 및 단위셀로 나누기 위한 분리패턴이 형성된 광흡수층 패턴; 상기 콘택패턴 내에 배치되어 상기 후면전극 패턴과 전기적으로 연결되고, 상기 분리패턴에 의해 이격되어 배치된 전면전극 패턴; 및 모듈의 상부에 배치된 전면유리;를 포함하고, 상기 분리패턴 사이의 반사층;을 더 포함할 수 있다. The thin film solar cell module of the present invention comprises: a plurality of back electrode patterns spaced apart from each other on a substrate; A light absorption layer pattern having a contact pattern for inter-electrode connection and a separation pattern for dividing into unit cells on the rear electrode pattern; A front electrode pattern disposed in the contact pattern and electrically connected to the rear electrode pattern and spaced apart from the separation pattern; And a windshield disposed on an upper portion of the module, and may further include a reflective layer between the separation patterns.
이하에서는 본 발명의 박막 태양전지 모듈을 구성하는 각 구성요소에 대하여 상세히 서술한다.Hereinafter, each component of the thin film solar cell module of the present invention will be described in detail.
단위셀Unit cell
본 발명의 단위셀은 박막 태양전지 모듈의 단위셀에 해당한다. 단위셀은 기판, 후면전극, 광흡수층, 전면전극이 순서대로 적층될 수 있다. 광흡수층과 전면적극 사이에 버퍼층을 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에서의 기판은 단단하거나 유연할 수 있고 특별히 제한되지는 않는다. 그러나, 단위셀의 구성은 이에 한정되는 것은 아니며 통상의 박막 태양전지의 구성을 모두 포함할 수 있다.The unit cell of the present invention corresponds to the unit cell of the thin film solar cell module. The unit cell may include a substrate, a rear electrode, a light absorption layer, and a front electrode in that order. A buffer layer may be further included between the light absorbing layer and the front electrode. In addition, the substrate in the present invention may be rigid or flexible and is not particularly limited. However, the configuration of the unit cell is not limited thereto, and may include all configurations of a conventional thin film solar cell.
본 명세서에서 단위셀은 액티브 영역(Active area)이라고도 해석될 수 있다. 액티브 영역이란 직접적으로 전기 생산에 기여하는 영역을 뜻하며, 단위셀 각각은 그 내부로 p-n접합을 통하여 광을 이용하여 기전력을 발생한다. In the present specification, the unit cell may also be interpreted as an active area. The active region is a region that directly contributes to electricity production, and each unit cell generates electromotive force using light through a p-n junction.
이와는 반대로 각 단위셀을 연결하기 위하여 공정 등으로 소모되는 모든 영역을 데드 영역(Dead area)이라고 하며, 데드 영역은 전기생산에 기여하지 못하는 것이 일반적이다. 가령 예를 들어, 도 1에서 데드 영역은 P1영역에서부터 P3영역까지의 영역이다. 본 발명은 액티브 영역을 줄이지 않으면서 단위셀의 사이에 있는 전기생산에 기여하지 못하는 데드 영역을 활용하여 박막 태양전지 모듈의 전기적 특성을 향상시키는 것에 기술적 특징이 있다. On the contrary, all areas consumed by a process or the like for connecting each unit cell are called dead areas, and the dead areas generally do not contribute to electricity production. For example, in FIG. 1, the dead region is a region from the P1 region to the P3 region. The present invention has a technical feature to improve the electrical characteristics of the thin film solar cell module by utilizing a dead region that does not contribute to the electricity production between the unit cells without reducing the active region.
후면전극 패턴Back electrode pattern
본 발명의 후면전극 패턴은 금속 등의 도전체로 구성될 수 있다. 예를 들어, 백금(Pt), 금(Au), 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 인듐(In), 루테늄(Ru), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh), 이리듐(Ir) 및 오스뮴(Os), 몰리브덴(Mo)과 같은 금속으로 이루어질 수 있다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 후면전극 패턴은 적어도 하나 이상의 층으로 형성될 수 있다.The back electrode pattern of the present invention may be composed of a conductor such as metal. For example, platinum (Pt), gold (Au), nickel (Ni), copper (Cu), silver (Ag), indium (In), ruthenium (Ru), palladium (Pd), rhodium (Rh), iridium (Ir) and metals such as osmium (Os) and molybdenum (Mo). In addition, although not shown in the drawings, the back electrode pattern may be formed of at least one layer.
본 발명의 후면전극 패턴은 기판 상에 서로 이격되어 형성된다. 본 발명의 후면전극 패턴 상에는 광흡수층 패턴, 전면전극 패턴, 반사층이 형성될 수 있다. The back electrode pattern of the present invention is formed spaced apart from each other on the substrate. The light absorption layer pattern, the front electrode pattern, and the reflective layer may be formed on the rear electrode pattern of the present invention.
광흡수층 패턴Light Absorption Layer Pattern
본 발명의 광흡수층 패턴은 하나 이상의 층으로 구성될 수 있다. 광흡수층 패턴은 Ⅰb-Ⅲb-Ⅵb계 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 구리-인듐-갈륨-셀레나이드계(Cu(In, Ga)Se2, CIGS계) 화합물, 구리-인듐-셀레나이드계(CuInSe2, CIS계) 화합물 또는 구리-갈륨-셀레나이드계(CuGaSe2, CIS계) 화합물을 포함할 수 있다.The light absorption layer pattern of the present invention may be composed of one or more layers. The light absorption layer pattern may include an Ib-IIIb-VIb-based compound. For example, a copper-indium-gallium-selenide-based (Cu (In, Ga) Se2, CIGS-based) compound, a copper-indium-selenide-based (CuInSe2, CIS-based) compound or a copper-gallium-selenide-based ( CuGaSe2, CIS-based) compound may be included.
본 발명의 광흡수층 패턴은 후면전극 패턴 상에 형성될 수 있다. 본 발명의 광흡수층 패턴 상에는 전면전극 패턴이 형성될 수 있다. 또한, 광흡수층 패턴과 전면전극 패턴 사이에는 버퍼층을 포함할 수 있다. 광흡수층 패턴과 전면전극 패턴 사이의 에너지 밴드갭의 차이가 크기 때문에, 밴드갭이 두 물질의 중간에 위치하는 버퍼층을 광흡수층 패턴과 전면전극 패턴 사이에 삽입하여 양호한 p-n접합을 형성할 수 있다. The light absorption layer pattern of the present invention may be formed on the back electrode pattern. The front electrode pattern may be formed on the light absorption layer pattern of the present invention. In addition, a buffer layer may be included between the light absorption layer pattern and the front electrode pattern. Since the difference in energy band gap between the light absorbing layer pattern and the front electrode pattern is large, a buffer layer having a band gap intermediate between the two materials can be inserted between the light absorbing layer pattern and the front electrode pattern to form a good p-n junction.
본 발명의 광흡수층 패턴은 전극간 연결을 위한 콘택패턴 및 단위셀로 나누기 위한 분리패턴을 포함할 수 있다. 본 발명의 분리패턴은 각 단위셀의 전면전극 패턴을 서로 이격하여 배치함으로써 각 단위셀을 나눈다. 또한, 본 발명의 분리패턴 사이에는 반사층이 형성될 수 있다. 본 발명의 콘택패턴은 후면전극 패턴 상에 형성될 수 있고 각 단위셀의 전면전극 패턴과 후면전극 패턴을 전기적으로 연결할 수 있다. 또한, 본 발명의 콘택패턴은 전도성이 있으면 되고, 구성에 있어서 특별히 제한되지 않는다. The light absorption layer pattern of the present invention may include a contact pattern for connecting between electrodes and a separation pattern for dividing into unit cells. The separation pattern of the present invention divides each unit cell by disposing the front electrode patterns of each unit cell spaced apart from each other. In addition, a reflective layer may be formed between the separation patterns of the present invention. The contact pattern of the present invention may be formed on the rear electrode pattern and electrically connect the front electrode pattern and the rear electrode pattern of each unit cell. In addition, the contact pattern of this invention should just be conductive, and is not specifically limited in a structure.
또한, 본 발명에서 넓은 반사층을 확보하기 위하여 바람직하게는, 본 발명의 콘택패턴을 기판 상에 형성하면 분리패턴의 폭은 상부가 노출되는 후면전극 패턴의 폭과 동일할 수 있다. 분리패턴 사이에 형성되는 반사층의 영역은 상부가 노출되는 후면전극 패턴 영역과 동일한 폭으로 형성될 수 있다.In addition, in order to secure a wide reflective layer in the present invention, preferably, when the contact pattern of the present invention is formed on a substrate, the width of the separation pattern may be the same as the width of the rear electrode pattern to which the upper part is exposed. The region of the reflective layer formed between the separation patterns may be formed to have the same width as the rear electrode pattern region where the upper portion is exposed.
또한, 본 발명에서 보다 넓은 반사층을 확보하기 위하여 더 바람직하게는, 본 발명의 반사층을 전도성이 있는 물질로 구성하고 콘택패턴 내에 반사층과 같은 물질이 배치되도록 할 수 있다. 즉, 본 발명의 반사층을 콘택패턴 및 분리패턴 영역에 걸쳐서 형성함으로써 보다 넓은 반사층을 확보할 수 있다.Further, in order to secure a wider reflective layer in the present invention, more preferably, the reflective layer of the present invention may be made of a conductive material and a material such as a reflective layer may be disposed in the contact pattern. That is, by forming the reflective layer of the present invention over the contact pattern and the separation pattern region, a wider reflective layer can be ensured.
전면전극 패턴Front electrode pattern
본 발명의 전면전극 패턴은 광흡수층 패턴과 p-n접합을 형성하는 윈도우(window)층으로서, 광투과율이 높고 전기 전도성이 좋은 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 전면전극 패턴은 ITO(Indium Tin Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), PTO(Potassium Tin Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), AZO(Antimony Zinc Oxide) 등으로 구성될 수 있다.The front electrode pattern of the present invention is a window layer forming a p-n junction with the light absorption layer pattern, and may be made of a material having high light transmittance and good electrical conductivity. For example, the front electrode pattern of the present invention may be indium tin oxide (ITO), indium tin zinc oxide (ITZO), indium zinc oxide (IZO), potassium tin oxide (PTO), antimony tin oxide (ATO), or antimony (AZO). Zinc Oxide) and the like.
본 발명의 전면전극 패턴은 기판, 후면전극 패턴, 광흡수층 패턴 상에 배치될 수 있다. 본 발명의 전면전극 패턴과 광흡수층 패턴 사이에는 버퍼층을 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 전면전극 패턴은 콘택패턴 내에 배치되어 후면전극 패턴과 전기적으로 연결될 수 있고, 분리패턴에 의해 이격되어 배치될 수 있다.The front electrode pattern of the present invention may be disposed on the substrate, the rear electrode pattern, the light absorption layer pattern. A buffer layer may be further included between the front electrode pattern and the light absorption layer pattern of the present invention. In addition, the front electrode pattern of the present invention may be disposed in the contact pattern and electrically connected to the back electrode pattern, and may be spaced apart by the separation pattern.
봉지재 및 전면유리Encapsulant and Windshield
본 발명의 박막 태양전지 모듈을 습기로부터 보호하기 위하여 모듈 표면에 봉지재를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 봉지재는 그 구성에 있어서 특별히 제한되지 않으며, EVA필름을 포함한 태양전지 모듈의 봉지재로서 사용 가능한 모든 재료를 사용할 수 있다. In order to protect the thin film solar cell module of the present invention from moisture, an encapsulant may be further included on the surface of the module. The sealing material of this invention is not specifically limited in the structure, Any material which can be used as a sealing material of the solar cell module containing EVA film can be used.
또한, 본 발명의 박막 태양전지 모듈 상에는 전면유리가 배치될 수 있다. 박막 태양전지 모듈에 입사되는 태양광은 전면유리를 투과할 수 있어야 하므로, 전면유리는 투명하고, 내후성이 있는 재질로 이루어질 수 있다. 본 발명의 전면유리는 그 구성에 있어서 특별히 제한되지 않으며, 태양전지 모듈의 전면유리로서 사용 가능한 모든 재료를 사용할 수 있다.In addition, the windshield may be disposed on the thin film solar cell module of the present invention. Since the sunlight incident on the thin film solar cell module should be able to penetrate the windshield, the windshield may be made of a transparent and weather resistant material. The windshield of the present invention is not particularly limited in its configuration, and any material usable as the windshield of a solar cell module can be used.
본 발명의 전면유리는 박막 태양전지 모듈 상에 적층되며, 상부가 노출된 후면전극 패턴, 전면전극 패턴 및 반사층 상에 적층될 수 있다. 또한, 본 발명의 박막 태양전지 모듈이 봉지재를 더 포함하는 경우에는 본 발명의 봉지재 및 전면유리는 박막 태양전지 모듈 상에 봉지재, 전면유리 순으로 차례대로 적층되며, 상부가 노출된 후면전극 패턴, 전면전극 패턴 및 반사층 상에 적층될 수 있다. The windshield of the present invention may be stacked on a thin film solar cell module, and may be stacked on a rear electrode pattern, a front electrode pattern, and a reflective layer, the upper portion of which is exposed. In addition, when the thin film solar cell module of the present invention further includes an encapsulant, the encapsulant and the front glass of the present invention are sequentially stacked on the thin film solar cell module in the order of an encapsulant and a front glass. It may be stacked on the electrode pattern, the front electrode pattern and the reflective layer.
반사층Reflective layer
본 발명의 반사층은 반사층의 상부면에 입사되는 빛을 반사하고, 반사된 빛은 직접 태양전지로 재입사되거나 또는 전면유리에서 재반사되어 태양전지로 재입사되므로 (이하 상술한 반사, 재반사, 재입사 과정을 '내부반사'라고 약술한다.) 반사층은 빛의 태양전지로의 재입사를 유도할 수 있다. 이로 인해 태양전지는 보다 향상된 단락전류밀도(Jsc) 값을 가지게 되어 태양전지의 효율이 향상된다. 또한, 본 발명의 반사층은 상부면이 노출되는 후면전극 패턴 상에 형성되어 후면전극 패턴의 산화를 방지하고 불순물로부터 후면전극 패턴을 보호할 수 있다. The reflective layer of the present invention reflects light incident on the upper surface of the reflective layer, and the reflected light is directly re-entered into the solar cell or re-reflected from the windshield and re-entered into the solar cell (hereinafter, the reflection, re-reflection, The reentrant process is abbreviated as 'internal reflection'.) The reflective layer can induce light to reenter the solar cell. As a result, the solar cell has an improved short-circuit current density (Jsc) value, thereby improving the efficiency of the solar cell. In addition, the reflective layer of the present invention may be formed on the rear electrode pattern having the upper surface exposed to prevent oxidation of the rear electrode pattern and protect the rear electrode pattern from impurities.
본 발명의 반사층은 빛의 반사 각도를 조절할 수 있는 물질로 구성되면 되고 특별히 제한되지 않는다. 본 발명의 반사층은 높은 반사율 특성을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 바람직하게는 은(Ag), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 텅스텐(W), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 후면전극 자체를 반사율이 높은 물질로 구성하여 반사층으로 활용할 수도 있다.The reflective layer of the present invention may be made of a material capable of adjusting the reflection angle of light, and is not particularly limited. The reflective layer of the present invention may include a material having high reflectance properties. For example, preferably in the group consisting of silver (Ag), aluminum (Al), tin (Sn), tungsten (W), nickel (Ni), chromium (Cr), molybdenum (Mo), and combinations thereof It may include at least one. In addition, the back electrode of the present invention may be made of a material having a high reflectance and used as a reflective layer.
또한, 본 발명의 반사층을 높은 반사율 특성을 갖는 금속 또는 전도성이 있는 물질로 구성하는 경우, 반사층은 분리패턴과 가까운 단위셀로부터 10㎛ 이상 20㎛ 이하의 간격으로 이격하여 형성되는 것이 바람직하다. 이격되는 간격이 10㎛ 이하인 경우 션트패스(shunt path)로 전기적 손실이 일어나 태양전지의 전기적 특성이 저하될 수 있고, 이격되는 간격이 20㎛ 이상인 경우에는 확보할 수 있는 반사층이 좁아져 빛의 태양전지로의 재입사 효과가 감소하게 된다.In addition, when the reflective layer of the present invention is composed of a metal having high reflectance characteristics or a conductive material, the reflective layer is preferably spaced apart from the unit cell close to the separation pattern at intervals of 10 μm or more and 20 μm or less. If the spacing is less than 10㎛ the electrical loss of the solar cell may occur due to the shunt path (shunt path), and if the spacing is more than 20㎛ the reflective layer can be secured to narrow the light The effect of reinclusion into the battery is reduced.
본 발명의 반사층은 유전체층을 포함할 수 있다. 유전체층은 예를 들어, 티타늄옥사이드(TiOx), 실리콘나이트라이드(SiNx), 알루미늄옥사이드(Al2O3), 실리콘옥사이드(SiOx), 비정질 실리콘(a-Si), 아연옥사이드(ZrOx)과 같은 물질을 포함할 수 있다. 유전체층은 상술한 예시의 물질로 한정되지 않으며, 유전체의 굴절률을 고려하여 적절히 구성될 수 있다. The reflective layer of the present invention may comprise a dielectric layer. The dielectric layer is, for example, titanium oxide (TiO x ), silicon nitride (SiN x ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon oxide (SiO x ), amorphous silicon (a-Si), zinc oxide (ZrO x It may include a material such as). The dielectric layer is not limited to the above-described materials, and may be appropriately configured in consideration of the refractive index of the dielectric.
본 발명의 반사층은 바람직하게는 적어도 하나 이상의 유전체층을 포함할 수 있다. 유전체층의 굴절률을 고려하여 다양한 방식으로 구성될 수 있고 이하의 예시에 한정되어 해석되지는 않는다.The reflective layer of the present invention may preferably comprise at least one dielectric layer. It may be configured in various ways in consideration of the refractive index of the dielectric layer and is not limited to the following examples.
본 발명 반사층의 일 예로서, 반사층은 비흡수성 매질인 굴절률이 n1인 물질로 이루어진 유전체층과 상기 유전체층 하부에 형성된 굴절률이 n2인 물질의 유전체층을 포함할 수 있다. (단, n1>n2>1이다.) 프레넬 방정식(Fresnel equation)을 참조하면, n1, n2의 비인 n12가 증가하면 굴절률이 n1인 유전체층과 굴절률이 n2인 유전체층 사이 계면에서의 수직 입사 반사율(R1)은 증가한다. (n12 = n1/n2이다.) 수직 입사 반사율(R1)이 증가하게 되면 내부반사로 인한 빛의 태양전지로의 재입사를 유도하게 되어 태양전지의 효율을 올릴 수 있다.As an example of the reflective layer of the present invention, the reflective layer may include a dielectric layer made of a material having a refractive index of n1, which is a non-absorbent medium, and a dielectric layer made of a material having a refractive index of n2 formed under the dielectric layer. Referring to the Fresnel equation, when n12, the ratio of n1 and n2, is increased, the normal incident reflectance at the interface between the dielectric layer having a refractive index of n1 and the dielectric layer having a refractive index of n2 ( R 1 ) increases. (n12 = n1 / n2.) When the vertical incident reflectance (R 1 ) is increased, the incidence of light back into the solar cell due to internal reflection can be induced to increase the efficiency of the solar cell.
또한, 본 발명 반사층의 일 예로서, 반사층은 비흡수성 매질인 서로 다른 굴절률의 유전체층이 교대로 반복된 복수개의 유전체층을 포함할 수 있다. 가령, 고굴절률 유전체층(nH)과 상기 고굴절률 유전체층 하부에 형성된 저굴절률 유전체층(nL)이 교대로 반복될 수 있다. (단, nH>nL>1이다.) 프레넬 방정식을 참조하면, 기판에서 가까운 고굴절률 유전체층(nH)과 저굴절률 유전체층(nL) 사이 계면에서의 수직 입사 반사율(R2)은 nH, nL의 비인 nHL이 증가하는 경우 증가한다. (nHL=nH/nL이다.) In addition, as an example of the reflective layer of the present invention, the reflective layer may include a plurality of dielectric layers in which dielectric layers having different refractive indices, which are non-absorbent media, are alternately repeated. For example, the high refractive index dielectric layer n H and the low refractive index dielectric layer n L formed under the high refractive index dielectric layer may be alternately repeated. (A sweet, n H> n L> 1 .) Referring to the Fresnel equations, normal incidence reflectance at between near the high-refractive-index dielectric layer (n H) and a low refractive index dielectric layers (n L) surface in the substrate (R 2) is It increases when n HL which is the ratio of n H and n L increases. (n HL = n H / n L )
또한, 고굴절률 유전체층(nH)과 상기 고굴절률 유전체층 하부에 형성된 저굴절률 유전체층(nL)이 교대로 반복되는 횟수가 증가할수록 반사율(R2)이 증가한다. 본 발명에서 바람직하게는, 고굴절률 유전체층(nH)과 상기 고굴절률 유전체층 하부에 형성된 저굴절률 유전체층(nL)이 교대로 반복되는 횟수는 2번 이상 4번 이하인 것이 바람직하다. 반복되는 횟수가 2번 미만인 경우 반사율을 효율적으로 높일 수 없게 되고, 반복되는 횟수가 4번을 초과하는 경우 유전체층을 과도하게 교대로 반복하여 구성하므로 박막 태양전지 모듈의 양산성이 떨어질 수 있다. 반사율(R2)이 증가하면 내부반사로 인한 빛의 태양전지로의 재입사를 유도하게 되어 태양전지의 효율을 올릴 수 있다.In addition, as the number of times the high refractive index dielectric layer n H and the low refractive index dielectric layer n L formed under the high refractive index dielectric layer is alternately increased, the reflectance R 2 increases. In the present invention, the number of times the high refractive index dielectric layer n H and the low refractive index dielectric layer n L formed under the high refractive index dielectric layer is alternately repeated is preferably two or more times and four times or less. If the number of repetitions is less than two times, the reflectance cannot be increased efficiently. If the number of repetitions is more than four times, the dielectric layer may be excessively alternatingly altered, thereby decreasing the mass productivity of the thin film solar cell module. Increasing the reflectance (R 2 ) to induce the re-incidence of light into the solar cell due to internal reflection can increase the efficiency of the solar cell.
본 발명의 유전체층은 상술한 예시들에 한정되어 구성되지 않으며, 빛의 태양전지로의 내부반사를 증가시킬 수 있는 것을 전제로 다양하게 구성될 수 있다. 가령, 유전체층의 반사율이 증가하도록 유전체층을 구성하면 내부반사로 인한 빛의 태양전지로의 재입사를 잘 유도할 수 있게 되어 태양전지의 효율을 올릴 수 있게 된다.The dielectric layer of the present invention is not limited to the above examples, and may be variously configured on the premise that the internal reflection of light into a solar cell can be increased. For example, if the dielectric layer is configured to increase the reflectance of the dielectric layer, it is possible to induce the re-incidence of light into the solar cell due to internal reflection, thereby increasing the efficiency of the solar cell.
또한, 본 발명의 반사층이 서로 다른 굴절률을 갖는 복수개의 유전체층을 포함하는 경우, 더 바람직하게는 각 유전체층의 두께를 조절할 수 있다. 각 유전체층의 두께를 조절하게 되면 경계면에서 반사되는 광파장의 위상차를 조절할 수 있으므로 본 발명의 유전체층은 특정 광파장에 대하여서만 반사할 수 있도록 설계할 수도 있다. 가령, 각 경계면에서 반사되는 2개의 광파장 위상차가 180도가 되도록 설계하면 빛의 소멸간섭으로 인해 2개의 빛은 상쇄된다. (단, 2개 광파장의 에너지가 동일한 경우에는 완전히 상쇄된다.) 반사되는 2개의 광파장 위상차가 180도가 되기 위해서는, 유전체층의 두께는 입사파 파장의 1/4이 되도록 설계할 수 있다. 상술한 바와 같이 유전체층의 두께로 박막 태양전지 모듈에 재입사되는 광스펙트럼을 조절할 수 있게 되어 박막 태양전지 모듈이 과열되는 현상을 방지할 수 있고, 태양전지의 효율을 올릴 수 있게 된다.In addition, when the reflective layer of the present invention includes a plurality of dielectric layers having different refractive indices, the thickness of each dielectric layer may be adjusted more preferably. If the thickness of each dielectric layer is adjusted, the phase difference of the light wavelength reflected from the interface can be adjusted, so that the dielectric layer of the present invention can be designed to reflect only a specific light wavelength. For example, if the two light wavelength phase difference reflected at each interface is designed to be 180 degrees, the two lights cancel out due to the extinction interference of the light. (However, when the two light wavelengths have the same energy, they are completely canceled.) In order for the two reflected light wavelength phase differences to be 180 degrees, the thickness of the dielectric layer can be designed to be 1/4 of the incident wave wavelength. As described above, it is possible to control the light spectrum re-incident to the thin film solar cell module with the thickness of the dielectric layer, thereby preventing the thin film solar cell module from overheating and increasing the efficiency of the solar cell.
본 발명의 반사층은 바람직하게는 광결정 구조체층을 포함할 수 있으며, 광결정 구조체층은 내부반사 각도를 조절함으로써 태양전지로의 빛의 재입사를 유도하여 태양전지의 효율을 올릴 수 있다.The reflective layer of the present invention may preferably include a photonic crystal structure layer, the photonic crystal structure layer may increase the efficiency of the solar cell by inducing the re-incidence of light into the solar cell by adjusting the internal reflection angle.
또한 본 발명의 반사층은 반사각도를 조절하기 위하여 여러 형태의 구조체로 형성될 수 있다. 가령, 예를 들어 반사층의 구조체는 원뿔형, 타원형, 원통형, n-각 뿔 구조, 부정형 구조체 등을 들 수 있다. 본 발명의 반사층은 다양한 형상의 구조체로 형성되어 내부반사의 반사각도를 조절하여 빛의 태양전지로의 재입사를 높일 수 있으므로 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, the reflective layer of the present invention may be formed of various types of structures to adjust the reflection angle. For example, the structure of the reflective layer may be conical, elliptical, cylindrical, n-angle horn structure, irregular structure, or the like. Reflective layer of the present invention is formed of a structure of various shapes to increase the re-incidence of light into the solar cell by adjusting the reflection angle of the internal reflection can improve the efficiency of the solar cell.
본 발명의 반사층은 분리패턴 사이 상부면이 노출되는 후면전극 패턴 상에 형성될 수 있다. 본 발명의 반사층은 내부반사를 통해 빛의 태양전지로의 재입사를 유도하며, 전기생산에 기여하지 못하는 데드 영역 내에서 형성된다. 따라서, 액티브 영역을 감소시키지 않으면서도 데드 영역 내에서 반사층을 넓게 확보하면 빛의 태양전지로의 재입사를 더 잘 유도하여 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있다. The reflective layer of the present invention may be formed on the rear electrode pattern in which the upper surface between the separation patterns is exposed. The reflective layer of the present invention induces re-incidence of light into solar cells through internal reflection, and is formed in a dead region that does not contribute to electricity production. Therefore, if the reflective layer is widely secured in the dead region without reducing the active region, the solar cell can be induced to reenter the solar cell and improve the efficiency of the solar cell.
또한, 본 발명에서 보다 넓은 반사층을 확보하기 위하여 바람직하게는 콘택패턴을 기판 상에 형성하면 분리패턴의 폭은 상부가 노출되는 후면전극 패턴의 폭과 동일할 수 있다. 분리패턴 사이에 형성되는 반사층의 영역은 상부가 노출되는 후면전극 패턴 영역과 동일한 폭으로 형성될 수 있다.In addition, in order to secure a wider reflective layer in the present invention, preferably, when the contact pattern is formed on the substrate, the width of the separation pattern may be the same as the width of the rear electrode pattern to which the upper portion is exposed. The region of the reflective layer formed between the separation patterns may be formed to have the same width as the rear electrode pattern region where the upper portion is exposed.
또한, 본 발명에서 보다 더 넓은 반사층을 확보하기 위하여 더 바람직하게는, 본 발명의 반사층을 전도성이 있는 물질로 구성하고 콘택패턴 내에 반사층과 같은 물질이 배치되도록 할 수 있다. 본 발명의 반사층을 콘택패턴 및 분리패턴 영역에 걸쳐서 형성함으로써 보다 넓은 반사층을 확보할 수 있다.Further, in order to secure a wider reflective layer than in the present invention, more preferably, the reflective layer of the present invention may be made of a conductive material and a material such as a reflective layer may be disposed in the contact pattern. By forming the reflective layer of the present invention over the contact pattern and the separation pattern region, a wider reflective layer can be ensured.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 본 발명의 사상이 첨부된 도면에 한정하여 해석되지 않는 것을 유의해야 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention. It is to be noted that the appended drawings are provided to aid the understanding of the present invention and are not to be construed as limited to the accompanying drawings.
도 1은 반사층이 형성되지 않은 제1의 박막 태양전지 모듈의 단면 구조이다.1 is a cross-sectional structure of a first thin film solar cell module in which a reflective layer is not formed.
도 1에서 각 단위셀은 기판(10), 후면전극 패턴(20), 광흡수층 패턴(300), 버퍼층(40), 전면전극 패턴(50)이 순서대로 적층된다. 가령, 도면 상에서 셀 1과 셀 2가 각 단위셀을 의미한다. 각 단위셀은 이하의 도 2 내지 도 8에서는 셀 1, 셀 2가 도시되어 있지 않으나, 통상의 기술자가 명백하게 이해할 수 있는 범위에서 도 1과 동일한 맥락으로 해석될 수 있다. 기판(10) 상에 후면전극을 형성하고 P1영역의 후면전극을 제거하여 후면전극 패턴(20)을 형성한다. 이 후에 광흡수층 패턴(300), 버퍼층(40)을 형성한 후 G2간격을 두고 P2영역의 광흡수층 패턴(300), 버퍼층(40)을 제거하여 콘택패턴(310)을 형성한다. 전면전극 패턴(50)을 형성한 후 P3영역의 전면전극 패턴(50), 광흡수층 패턴(300), 버퍼층(40)을 제거하여 분리패턴(320)을 형성한다. P2영역의 콘택패턴(310)을 통하여 각 단위셀이 연결된다. 한편, 본 발명의 박막 태양전지 모듈을 습기로부터 보호하기 위하여 상부가 노출되는 모듈 표면에 봉지재(70)를 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 박막 태양전지 모듈 상에는 태양광을 투과할 수 있는 전면유리(80)가 배치될 수 있다. 도 1과 같이 본 발명의 태양전지 모듈이 봉지재(70)를 포함하는 경우에는 전면유리(80)는 봉지재(70) 상에 배치될 수 있다. 이하의 도면에서는, 본 발명의 봉지재(70), 전면유리(80)에 대하여 구체적으로 서술하고 있지는 않으나, 도 1과 마찬가지로 도 2 내지 도 8에서도 통상의 기술자가 명백하게 이해할 수 있는 범위 내에서 동일하게 해석될 수 있다.In FIG. 1, each unit cell includes a
본 발명의 도 1에는 반사층이 형성되어 있지 않으나, 본 발명의 일 예로서 반사층을 분리패턴(320) 사이의 상부면이 노출된 후면전극 패턴(20) 상에 형성할 수 있다. 또는 후면전극 패턴(20) 자체를 반사율이 높은 물질로 구성하여 반사층으로 활용할 수 있다. Although the reflective layer is not formed in FIG. 1 of the present invention, as an example of the present invention, the reflective layer may be formed on the
도 2는 도 1의 데드 영역 일부를 제거하고 반사층을 형성한 박막 태양전지 모듈의 단면 구조이다.FIG. 2 is a cross-sectional structure of a thin film solar cell module in which a portion of the dead region of FIG. 1 is removed and a reflective layer is formed.
기판(10) 상에 후면전극을 형성하고 P1영역의 후면전극을 제거하여 후면전극 패턴(20)을 형성한다. 이 후에 광흡수층 패턴(300), 버퍼층(40)을 형성한 후 G2간격을 두고 P2영역의 광흡수층 패턴(300), 버퍼층(40)을 제거한다. 전면전극 패턴(50)을 형성한 후 N-G3의 간격을 두고 N-P3영역의 전면전극 패턴(50), 광흡수층 패턴(300), 버퍼층(40)을 제거하여 분리패턴(320)을 형성한다. N-G3영역의 콘택패턴(310)을 통하여 각 단위셀이 연결된다.The back electrode is formed on the
본 발명의 반사층(610)은 N-P3영역의 분리패턴(320) 내에 형성되어 P3영역에 형성하는 경우보다 더 넓은 영역의 반사층(610)을 확보할 수 있게 된다. 넓은 영역의 반사층(610)으로 확보함으로써 빛의 태양전지로의 재입사를 보다 더 잘 유도할 수 있게 되어 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있게 된다. 가령, 도 2에 기재된 내부반사는 본 발명의 반사층(610)에 입사되는 빛을 반사층(610)이 반사하면, 반사층(610)에서 반사되는 빛은 직접 태양전지로 재입사되거나 또는 전면유리(80)에서 다시 반사되어, 빛이 태양전지로 재입사되는 과정을 포함하는 의미로 해석될 수 있다. 본 발명의 반사층(610)은 상술한 내부반사를 통하여 빛의 태양전지로의 재입사를 유도할 수 있다. 이하에서는, 본 발명의 반사층(610)이 내부반사에 대하여 도 3 내지 도 8은 도 2와 같이 도면에 도시하고 있지는 않으나, 통상의 기술자가 명백하게 이해할 수 있는 범위 내에서 도 2와 같이 동일하게 해석될 수 있다.The
도 3은 도 2의 반사층의 반사율을 높이기 위한 구조체를 도입한 박막 태양전지 모듈의 단면 구조이다.3 is a cross-sectional structure of a thin film solar cell module having a structure for increasing the reflectance of the reflective layer of FIG. 2.
본 발명의 반사층(620)은 반사각도를 조절하기 위하여 여러 형태의 구조체로 형성될 수 있다. 가령, 예를 들어 도 3의 반사층 구조체(620)는 원뿔형, 타원형, 원통형, n-각 뿔 구조, 부정형 구조체 등을 들 수 있다. 도 3의 반사층(620)은 다양한 형상의 구조체로 형성되어 내부반사의 반사각도를 조절하여 빛의 태양전지로의 재입사를 유도할 수 있으므로 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있다.The
도 4는 반사층이 형성되지 않은 제1의 박막 태양전지 모듈과는 다른 구조의 제2의 박막 태양전지 모듈의 단면 구조이다.4 is a cross-sectional structure of a second thin film solar cell module having a structure different from that of the first thin film solar cell module in which no reflective layer is formed.
기판(10) 상에 후면전극을 형성하고 P1'영역의 후면전극을 제거하여 후면전극 패턴(20)을 형성한다. 이 후에 광흡수층 패턴(300), 버퍼층(40)을 형성한 후 G2'간격을 두고 P2'영역의 광흡수층 패턴(300), 버퍼층(40)을 제거한다. 전면전극 패턴(50)을 형성한 후 G3'간격을 두고 P3'영역의 전면전극 패턴(50), 광흡수층 패턴(300), 버퍼층(40)을 제거하여 분리패턴(320)을 형성한다. 콘택패턴(310)을 통하여 각 단위셀이 연결된다. The back electrode is formed on the
도 5는 도 4에 반사층을 형성한 박막 태양전지 모듈의 단면 구조이다.FIG. 5 is a cross-sectional structure of a thin film solar cell module in which a reflective layer is formed in FIG. 4.
도 5에서 반사층(610)은 도 4의 분리패턴(320) 내에 있는 상부면이 노출되는 후면전극 패턴(20) 상에 형성된다. 또한, 도 5에서 광흡수층 패턴(300)은 후면전극 패턴(20) 및 기판(10)의 상부면이 노출되도록 형성된다. 도 5에서 콘택패턴(310)의 영역에서 도 4의 G3'영역의 전면전극 패턴(50)을 제거하더라도 기판(10) 상의 전면전극 패턴(50)으로 각 단위셀이 연결된다. 따라서, 분리패턴(320)을 도 4의 G3'영역과 P3'영역에 걸쳐서 보다 넓게 형성할 수 있으므로, 분리패턴(320) 사이에 형성되는 도 5의 반사층(610)은 도 4의 P3'영역과 G3'영역에 걸쳐서 형성될 수 있어 보다 더 넓게 형성될 수 있다. 그 결과 보다 넓은 반사층(610)으로 빛의 태양전지로의 재입사를 보다 더 잘 유도할 수 있게 되어 태양전지의 효율을 올릴 수 있다. In FIG. 5, the
상술한 바와 같이 본 발명에서 보다 넓은 반사층(610)을 확보하기 위하여 바람직하게는 콘택패턴(310)을 기판(10) 상에 형성하면 분리패턴(320)의 폭은 상부가 노출되는 후면전극 패턴(20)의 폭과 동일할 수 있다. 분리패턴(320) 사이에 형성되는 반사층(610)의 영역은 상부가 노출되는 후면전극 패턴(20) 영역과 동일한 폭으로 형성될 수 있다.As described above, in order to secure a wider
도 6은 도 5의 반사층의 반사율을 높이기 위한 구조체를 도입한 박막 태양전지 모듈의 단면 구조이다. 6 is a cross-sectional structure of a thin film solar cell module incorporating a structure for increasing the reflectance of the reflective layer of FIG. 5.
본 발명의 반사층(620)은 반사각도를 조절하기 위하여 여러 형태의 구조체로 형성될 수 있다. 가령, 예를 들어 도 6의 반사층 구조체(620)는 원뿔형, 타원형, 원통형, n-각 뿔 구조, 부정형 구조체 등을 들 수 있다. 도 6의 반사층(620)은 다양한 형상의 구조체로 형성되어 내부반사의 반사각도를 조절하여 빛의 태양전지로의 재입사를 높일 수 있으므로 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있다.The
도 7은 도 5의 콘택패턴이 반사층인 경우의 박막 태양전지 모듈의 단면 구조이다. 7 is a cross-sectional structure of a thin film solar cell module when the contact pattern of FIG. 5 is a reflective layer.
도 7에서 반사층(630)은 전도성을 가진다. 도 7에서 기판(10) 상에 후면전극을 형성하고 도 4의 P1'영역을 제거하여 후면전극 패턴(20)을 형성한다. 이 후에 광흡수층 패턴(300), 버퍼층(40), 전면전극 패턴(50)을 형성한 후 N-G3'간격을 두고 N-P3'영역의 광흡수층 패턴(300), 버퍼층(40)을 제거하여 분리패턴(320)을 형성한다. 이 후 전도성이 있는 반사층(630)을 전면전극 패턴(50)과 후면전극 패턴(20)이 연결되도록 N-P3'영역에 형성할 수 있고, 도 7처럼 N-G3'영역의 일부분을 포함하여 N-P3'영역에 걸쳐 배치하여 콘택패턴(310)을 형성할 수도 있다.In FIG. 7, the
본 발명의 일 예로서 도 7에서는 전도성이 있는 반사층(630)으로 각 단위셀을 연결하는 콘택패턴(310)을 형성할 수 있다. 본 발명의 반사층(630)을 콘택패턴(310) 및 분리패턴(320)을 포함하여 형성함으로써, 도 7의 반사층(630)은 도 5 또는 도 6에서 도시한 반사층(610,620)보다 더 넓은 영역의 반사층(630)을 확보할 수 있다. 그 결과 보다 더 넓은 반사층(630)으로 빛의 태양전지로의 재입사를 보다 더 잘 유도할 수 있게 되어 태양전지의 효율을 올릴 수 있다.As an example of the present invention, in FIG. 7, the
상술한 바와 같이 본 발명에서 보다 더 넓은 반사층(630)을 확보하기 위하여 더 바람직하게는, 본 발명의 반사층(630)을 전도성이 있는 물질로 구성하고 콘택패턴(310) 내에 반사층(630)과 같은 물질이 배치되도록 할 수 있다. 본 발명의 반사층(630)을 콘택패턴(310) 및 분리패턴(320) 영역에 걸쳐서 형성함으로써 보다 넓은 반사층(630)을 확보할 수 있다.As described above, in order to secure a wider
결합양상 및 특유효과Combination Aspects and Specific Effects
본 발명의 박막 태양전지 모듈 기판 상에 서로 이격되어 배치된 복수개의 후면전극 패턴; 후면전극 패턴 상에 전극간 연결을 위한 콘택패턴 및 단위셀로 나누기 위한 분리패턴이 형성된 광흡수층 패턴; 콘택패턴 내에 배치되어 후면전극 패턴과 전기적으로 연결되고, 분리패턴에 의해 이격되어 배치된 전면전극 패턴; 및 모듈의 상부에 배치된 전면유리;를 포함하고, 분리패턴 사이의 반사층;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.A plurality of back electrode patterns spaced apart from each other on the thin film solar cell module substrate of the present invention; A light absorption layer pattern having a contact pattern for connecting between electrodes on the rear electrode pattern and a separation pattern for dividing into unit cells; A front electrode pattern disposed in the contact pattern and electrically connected to the rear electrode pattern and spaced apart by a separation pattern; And a windshield disposed on the upper portion of the module, and further comprising a reflective layer between the separation patterns.
본 발명의 반사층은 분리패턴 사이 상부면이 노출되는 후면전극 패턴 상에 형성될 수 있다. 본 발명의 반사층은 내부반사를 통해 빛의 태양전지로의 재입사를 유도하며, 전기생산에 기여하지 못하는 데드 영역 내에서 형성된다. 따라서, 액티브 영역을 감소시키지 않으면서도 데드 영역 내에서 반사층을 넓게 확보하면 빛의 태양전지로의 재입사를 더 잘 유도하여 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있다. The reflective layer of the present invention may be formed on the rear electrode pattern in which the upper surface between the separation patterns is exposed. The reflective layer of the present invention induces re-incidence of light into solar cells through internal reflection, and is formed in a dead region that does not contribute to electricity production. Therefore, if the reflective layer is widely secured in the dead region without reducing the active region, the solar cell can be induced to reenter the solar cell and improve the efficiency of the solar cell.
또한, 본 발명에서 보다 넓은 반사층을 확보하기 위하여 바람직하게는 콘택패턴을 기판 상에 형성하면 분리패턴의 폭은 상부가 노출되는 후면전극 패턴의 폭과 동일할 수 있다. 분리패턴 사이에 형성되는 반사층의 영역은 상부가 노출되는 후면전극 패턴 영역과 동일한 폭으로 형성될 수 있다.In addition, in order to secure a wider reflective layer in the present invention, preferably, when the contact pattern is formed on the substrate, the width of the separation pattern may be the same as the width of the rear electrode pattern to which the upper portion is exposed. The region of the reflective layer formed between the separation patterns may be formed to have the same width as the rear electrode pattern region where the upper portion is exposed.
또한, 본 발명에서 보다 더 넓은 반사층을 확보하기 위하여 더 바람직하게는, 본 발명의 반사층을 전도성이 있는 물질로 구성하고 콘택패턴 내에 반사층과 같은 물질이 배치되도록 할 수 있다. 즉, 본 발명의 반사층을 콘택패턴 및 분리패턴 영역에 걸쳐서 형성함으로써 보다 넓은 반사층을 확보할 수 있다.Further, in order to secure a wider reflective layer than in the present invention, more preferably, the reflective layer of the present invention may be made of a conductive material and a material such as a reflective layer may be disposed in the contact pattern. That is, by forming the reflective layer of the present invention over the contact pattern and the separation pattern region, a wider reflective layer can be ensured.
본 발명의 박막 태양전지 모듈은 전기생산에 기여하지 못하는 데드 영역에 반사층을 구비함으로써 내부반사를 통한 빛의 태양전지로의 재입사를 유도하게 되므로 보다 높은 단락전류밀도(Jsc)를 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명은 전기생산에 기여하지 못하는 종래 박막 태양전지 모듈의 데드 영역에 반사층을 구비함으로써 박막 태양전지 모듈의 효율성을 향상시킬 수 있다.Since the thin film solar cell module of the present invention has a reflective layer in a dead region that does not contribute to electricity production, it induces re-entry of light into the solar cell through internal reflection, thereby obtaining a higher short-circuit current density (Jsc). Therefore, the present invention can improve the efficiency of the thin film solar cell module by providing a reflective layer in the dead region of the conventional thin film solar cell module that does not contribute to electricity production.
본 발명의 반사층은 높은 반사율을 갖는 다양한 금속을 포함할 수 있으며, 경우에 따라서는 굴절률을 고려하여 적어도 하나 이상의 유전체층으로 포함할 수도 있다. 또한, 본 발명의 반사층은 광결정 구조체층을 포함할 수 있다. 한편, 반사층은 데드 영역을 다양한 구조로 변형하여 보다 넓은 반사층을 확보할 수 있다. 또한, 반사층의 구조체는 원뿔형, 타원형, 원통형, n-각 뿔 구조, 부정형 구조체 등 난반사를 높일 수 있는 구조체를 적용할 수 있다. 따라서, 본 발명의 반사층은 박막 태양전지 모듈의 효율성을 향상시킬 수 있고, 동시에 상술한 바와 같이 범용성을 확보한 반사층을 제공할 수 있다.The reflective layer of the present invention may include various metals having high reflectance, and in some cases, may be included as at least one dielectric layer in consideration of refractive index. In addition, the reflective layer of the present invention may include a photonic crystal structure layer. On the other hand, the reflective layer can secure a wider reflective layer by deforming the dead region into various structures. In addition, the structure of the reflective layer may be a structure that can increase the diffuse reflection, such as conical, elliptical, cylindrical, n-angle horn structure, irregular structure. Therefore, the reflective layer of the present invention can improve the efficiency of the thin-film solar cell module, and at the same time can provide a reflective layer that ensures versatility as described above.
<본 발명의 박막 태양전지 모듈의 제조방법><Method of manufacturing thin film solar cell module of the present invention>
본 발명의 박막 태양전지 모듈의 제조방법은 (a) 기판 상에 서로 이격되어 배치된 복수개의 후면전극 패턴을 형성하는 단계; (b) 상기 후면전극 패턴 상에 전극간 연결을 위한 콘택패턴 및 단위셀로 나누기 위한 분리패턴을 포함하는 광흡수층 패턴을 형성하는 단계; (c) 상기 콘택패턴 내에 배치되어 상기 후면전극 패턴과 전기적으로 연결되고, 상기 분리패턴에 의해 이격되어 배치된 전면전극 패턴을 형성하는 단계; 및 (d) 모듈의 상부에 전면유리를 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 (c)단계 이후, 상기 분리패턴 사이에 반사층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Method for manufacturing a thin film solar cell module of the present invention comprises the steps of (a) forming a plurality of back electrode patterns spaced apart from each other on a substrate; (b) forming a light absorption layer pattern on the back electrode pattern, the light absorbing layer pattern including a contact pattern for inter-electrode connection and a separation pattern for dividing into unit cells; (c) forming a front electrode pattern disposed in the contact pattern and electrically connected to the rear electrode pattern and spaced apart from the separation pattern; And (d) forming a windshield on the upper portion of the module. After the step (c), a reflective layer is formed between the separation patterns.
이하에서는 본 발명의 박막 태양전지 모듈의 제조방법의 각 단계에 대하여 상세히 서술한다.Hereinafter, each step of the manufacturing method of the thin film solar cell module of the present invention will be described in detail.
후면전극 패턴을 형성하는 단계Forming a rear electrode pattern
본 발명의 후면전극 패턴을 형성하는 방법은 서로 이격되어 형성되는 것을 전제로 형성 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 후면전극 패턴은 패터닝(Patterning) 공정을 통해서 각 후면전극 패턴이 서로 이격되도록 형성될 수도 있다. 또한, 다른 예로 후면전극 패턴은 이미 형성된 후면전극을 스크라이빙(Scribing) 공정을 통하여 각 후면전극 패턴이 서로 이격하여 형성될 수 있다.The method of forming the back electrode pattern of the present invention is not particularly limited, provided that it is formed spaced apart from each other. For example, the back electrode patterns may be formed to be spaced apart from each other through a patterning process. In addition, as another example, the back electrode pattern may be formed by spaced apart from each other by a scribing process of the back electrode already formed.
광흡수층 패턴을 형성하는 단계Forming a light absorption layer pattern
본 발명의 광흡수층 패턴은 후면전극 패턴 상에 형성된다. 또한, 본 발명의 광흡수층 패턴 상에는 전면전극 패턴이 형성될 수 있다. 또한, 광흡수층 패턴과 전면전극 패턴 사이에는 버퍼층을 더 포함하여 형성될 수 있다. 본 발명의 광흡수층 패턴은 후면전극 패턴 상에 형성될 수 있으며, 형성되는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 광흡수층 패턴은 패터닝 공정을 통하여 형성될 수 있다. 또한, 다른 예로 이미 형성된 광흡수층을 스크라이빙 공정 등을 통하여 부분적으로 제거하여 광흡수층 패턴을 형성할 수도 있다. The light absorption layer pattern of the present invention is formed on the back electrode pattern. In addition, a front electrode pattern may be formed on the light absorption layer pattern of the present invention. In addition, a buffer layer may be further included between the light absorption layer pattern and the front electrode pattern. The light absorption layer pattern of the present invention may be formed on the rear electrode pattern, the method of forming is not particularly limited. For example, the light absorption layer pattern may be formed through a patterning process. As another example, the light absorption layer may be partially removed through a scribing process to form a light absorption layer pattern.
본 발명의 광흡수층 패턴은 전극간 연결을 위한 콘택패턴 및 단위셀로 나누기 위한 분리패턴을 포함하여 형성된다. 본 발명의 분리패턴은 각 단위셀의 전면전극 패턴을 서로 이격하여 배치함으로써 각 단위셀을 분리한다. 또한, 본 발명의 분리패턴 사이의 후면전극 상에는 반사층이 형성될 수 있다.The light absorption layer pattern of the present invention includes a contact pattern for connecting between electrodes and a separation pattern for dividing into unit cells. The separation pattern of the present invention separates each unit cell by disposing the front electrode patterns of each unit cell apart from each other. In addition, a reflective layer may be formed on the rear electrodes between the separation patterns of the present invention.
본 발명의 콘택패턴은 후면전극 패턴 상에 형성되어 각 단위셀의 전면전극 패턴과 후면전극 패턴을 전기적으로 연결할 수 있다. 본 발명의 콘택패턴의 일 예로서, 콘택패턴은 도 1을 참조하면 셀 1의 전면전극 패턴과 셀 2의 후면전극 패턴이 접하는 전면전극 패턴일부를 남겨둔 채 나머지 부분을 제거하여 형성될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 예로서, 콘택패턴은 도 7을 참조하면 반사층을 전도성이 있는 물질로 구성하고 콘택패턴에 반사층과 같은 물질을 배치함으로써 형성될 수 있다. The contact pattern of the present invention may be formed on the rear electrode pattern to electrically connect the front electrode pattern and the rear electrode pattern of each unit cell. As an example of the contact pattern of the present invention, referring to FIG. 1, the contact pattern may be formed by removing a portion of the front electrode pattern which is in contact with the front electrode pattern of the
또한, 본 발명에서 넓은 반사층을 확보하기 위하여 바람직하게는, 본 발명의 콘택패턴을 기판 상에 형성하면 분리패턴의 폭은 상부가 노출되는 후면전극 패턴의 폭과 동일할 수 있다. 분리패턴 사이에 형성되는 반사층의 영역은 상부가 노출되는 후면전극 패턴 영역과 동일한 폭으로 형성될 수 있다.In addition, in order to secure a wide reflective layer in the present invention, preferably, when the contact pattern of the present invention is formed on a substrate, the width of the separation pattern may be the same as the width of the rear electrode pattern to which the upper part is exposed. The region of the reflective layer formed between the separation patterns may be formed to have the same width as the rear electrode pattern region where the upper portion is exposed.
또한, 본 발명에서 보다 넓은 반사층을 확보하기 위하여 더 바람직하게는, 본 발명의 반사층을 전도성이 있는 물질로 구성하고 콘택패턴 내에 반사층과 같은 물질이 배치되도록 할 수 있다. 본 발명의 반사층을 콘택패턴 및 분리패턴 영역에 걸쳐서 형성함으로써 보다 넓은 반사층을 확보할 수 있다.Further, in order to secure a wider reflective layer in the present invention, more preferably, the reflective layer of the present invention may be made of a conductive material and a material such as a reflective layer may be disposed in the contact pattern. By forming the reflective layer of the present invention over the contact pattern and the separation pattern region, a wider reflective layer can be ensured.
전면전극 패턴을 형성하는 단계Forming a front electrode pattern
본 발명의 전면전극 패턴은 형성되는 단계는 콘택패턴 내에 배치되어 후면전극 패턴과 전기적으로 연결되고, 분리패턴에 의해 이격되어 배치되는 것을 전제로 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 전면전극 패턴은 패터닝 공정을 통하여 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 다른 예로 이미 형성된 전면전극을 스크라이빙 공정을 통하여 이격하여 배치할 수도 있다. The step of forming the front electrode pattern of the present invention is not particularly limited on the premise that the step of forming the front electrode pattern is disposed in the contact pattern and electrically connected to the back electrode pattern and spaced apart by the separation pattern. For example, the front electrode pattern may be spaced apart through a patterning process. Also, as another example, the previously formed front electrode may be spaced apart through a scribing process.
본 발명의 전면전극 패턴은 기판, 후면전극 패턴, 광흡수층 패턴 상에 배치될 수 있다. 본 발명의 전면전극 패턴과 광흡수층 패턴 사이에는 버퍼층을 더 포함할 수 있다.The front electrode pattern of the present invention may be disposed on the substrate, the rear electrode pattern, the light absorption layer pattern. A buffer layer may be further included between the front electrode pattern and the light absorption layer pattern of the present invention.
반사층을 형성하는 단계Forming a reflective layer
본 발명의 반사층은 분리패턴 내에 상부면이 노출되는 후면전극 패턴 상에 형성되는 것을 전제로 형성되는 방법에 대해서 특별히 제한되지 않는다. 가령 예를 들어, 반사층은 CVD(Chemical Vapor Deposition) PVD(Physical Vapor Deposition), 스크린 프린팅 등의 일반적인 증착법을 통하여 형성될 수 있다.The reflective layer of the present invention is not particularly limited to the method formed on the premise that the reflective layer is formed on the rear electrode pattern in which the upper surface is exposed. For example, the reflective layer may be formed through a general deposition method such as chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (PVD), screen printing, or the like.
본 발명의 반사층은 분리패턴 내에 상부면이 노출되는 후면전극 패턴 상에 형성될 수 있다. 본 발명의 반사층은 내부반사를 통하여 빛의 태양전지로의 재입사를 유도하며, 전기생산에 기여하지 못하는 데드 영역 내에서 형성된다. 따라서, 액티브 영역을 감소시키지 않으면서도 데드 영역 내에서 반사층을 넓게 확보하면 빛의 태양전지로의 재입사를 더 잘 유도하여 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있다. The reflective layer of the present invention may be formed on the rear electrode pattern in which the upper surface is exposed in the separation pattern. The reflective layer of the present invention induces re-incidence of light into solar cells through internal reflection, and is formed in a dead region that does not contribute to electricity production. Therefore, if the reflective layer is widely secured in the dead region without reducing the active region, the solar cell can be induced to reenter the solar cell and improve the efficiency of the solar cell.
또한, 본 발명에서 보다 넓은 반사층을 확보하기 위하여 바람직하게는 콘택패턴을 기판 상에 형성하면 분리패턴의 폭은 상부가 노출되는 후면전극 패턴의 폭과 동일할 수 있다. 분리패턴 사이에 형성되는 반사층의 영역은 상부가 노출되는 후면전극 패턴 영역과 동일한 폭으로 형성될 수 있다.In addition, in order to secure a wider reflective layer in the present invention, preferably, when the contact pattern is formed on the substrate, the width of the separation pattern may be the same as the width of the rear electrode pattern to which the upper portion is exposed. The region of the reflective layer formed between the separation patterns may be formed to have the same width as the rear electrode pattern region where the upper portion is exposed.
또한, 본 발명에서 보다 더 넓은 반사층을 확보하기 위하여 더 바람직하게는, 본 발명의 반사층을 전도성이 있는 물질로 구성하고 콘택패턴 내에 반사층과 같은 물질이 배치되도록 할 수 있다. 본 발명의 반사층을 콘택패턴 및 분리패턴 영역에 걸쳐서 형성함으로써 보다 넓은 반사층을 확보할 수 있다.Further, in order to secure a wider reflective layer than in the present invention, more preferably, the reflective layer of the present invention may be made of a conductive material and a material such as a reflective layer may be disposed in the contact pattern. By forming the reflective layer of the present invention over the contact pattern and the separation pattern region, a wider reflective layer can be ensured.
전면유리를 형성하는 단계Forming windshield
본 발명의 전면유리를 형성하는 단계는 전면유리가 박막 태양전지 모듈 상에서 태양광을 투과할 수 있도록 하면 되고 특별히 제한되지는 않는다. Forming the windshield of the present invention is not particularly limited as long as the windshield can transmit sunlight on the thin film solar cell module.
전면유리는 박막 태양전지 모듈 상에 적층되며, 상부가 노출된 후면전극 패턴, 전면전극 패턴 및 반사층 상에 적층될 수 있다. 또한, 본 발명의 박막 태양전지 모듈을 습기로부터 보호하기 위하여 모듈 표면에 봉지재를 더 포함하는 경우에는, 본 발명의 봉지재 및 전면유리는 박막 태양전지 모듈 상에 봉지재, 전면유리 순으로 차례대로 적층되며, 상부가 노출된 후면전극 패턴, 전면전극 패턴 및 반사층 상에 적층될 수 있다. The windshield may be stacked on the thin film solar cell module, and may be stacked on the rear electrode pattern, the front electrode pattern, and the reflective layer, the upper portion of which is exposed. In addition, in order to further include a sealing material on the surface of the module in order to protect the thin film solar cell module of the present invention from the moisture, the encapsulant and the front glass of the present invention in turn in order of the encapsulant, the front glass on the thin film solar cell module. The stack may be stacked as described above, and may be stacked on the exposed rear electrode pattern, the front electrode pattern, and the reflective layer.
{실시예}{Example}
이하에서는 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 제공되는 것으로서, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 본 발명의 사상이 반드시 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is provided to be easily implemented by those skilled in the art, and the present invention may be embodied in many different forms, and the spirit of the present invention is not necessarily limited to the embodiments. no.
실시예 1 : 박막 태양전지 모듈Example 1 thin film solar cell module
(ㄱ)단계 기판(10) 상에 P1영역의 후면전극 패턴(20)을 형성하였다. 기판(10)은 유리기판을 사용하였고, 후면전극 패턴(20)으로는 몰리브덴(Mo)을 사용하였다. (A) Step The
(ㄴ)단계 광흡수층 패턴(300), 버퍼층(40)을 형성한 후 G2간격을 두고 P2영역의 광흡수층 패턴(300), 버퍼층(40)을 제거하여 콘택패턴(310)을 형성하였다. 광흡수층 패턴(300)으로는 구리-인듐-셀레나이드계(CIGS(Cu(In, Ga)Se2) 화합물, 및 황화카드뮴(CdS)로 구성하였다. 버퍼층(40)으로는 i-ZnO을 사용하였다. Step (b) After the light absorbing
(ㄷ)단계 전면전극 패턴(50)을 형성한 후 G3+P3영역의 전면전극 패턴(50), 광흡수층 패턴(300), 버퍼층(40)을 제거하여 분리패턴(320)을 형성하였다. P2영역의 콘택패턴(310)을 통하여 후면전극 패턴(20)과 전면전극 패턴(50)이 연결되었다. 전면전극 패턴(50)으로는 ZnO:Al을 사용하였다. (C) After the formation of the step the
(ㄹ)단계 반사층은 G3+P3영역에 있는 후면전극 패턴의 몰리브덴(Mo)으로 구성하였다. Step (d) The reflective layer is composed of molybdenum (Mo) of the rear electrode pattern in the G3 + P3 region.
비교예 1 : 실시예 1보다 좁은 반사층을 가지는 박막 태양전지 모듈Comparative Example 1: Thin film solar cell module having a narrower reflective layer than Example 1
실시예 1과 동일한 조건에서 제조하되, (ㄷ)단계에서 P3영역의 전면전극 패턴(50), 광흡수층 패턴(300), 버퍼층(40)만을 제거하여 분리패턴(320)을 형성하는 것이 상이하다. (ㄹ)단계의 반사층은 P3영역에 있는 후면전극 패턴의 몰리브덴(Mo)으로 구성하였다.Manufactured under the same conditions as in Example 1, except that in step (c), only the
<실시예 1 및 비교예 1의 평가><Evaluation of Example 1 and Comparative Example 1>
도 8, 9는 각각 실시예 1, 비교예 1의 단면 구조도이다. 도 8,9의 각 P1, G2, P2, G3, P3의 너비는 아래 표 1과 같다. 8 and 9 are cross-sectional structural views of Example 1 and Comparative Example 1, respectively. The widths of each of P1, G2, P2, G3, and P3 in FIGS. 8 and 9 are shown in Table 1 below.
데드 영역(Dead area) : 300㎛Active area: 4.5mm
Dead area: 300㎛
표 1의 액티브 영역(Active area)은 기판(10), 후면전극 패턴(20), 광흡수층 패턴(300), 버퍼층(40), 전면전극 패턴(50)이 순서대로 적층되어 직접적으로 전기생산에 기여하는 영역에 해당되며, 박막 태양전지 모듈에서 단위셀에 해당된다. 도 8,9에서는 각 점선을 기준으로 점선이 굽히는 방향의 부분이 각 단위셀 영역이 된다.또한, 표 1의 데드 영역(Dead area)은 액티브 영역 사이에서 각 단위셀을 연결하기 위하여 공정 등으로 소모되는 모든 영역으로, 전기생산에 기여하지 못한다. 실시예 1, 비교예 1에서는 도 8,9를 참조하면 P1, G2, P2, G3, P3의 영역이 데드 영역에 해당된다.In the active area of Table 1, the
도 10은 실시예 1, 비교예 1의 빛 입사각도(degree)에 따른 각 전류밀도(mA/cm2)의 변화를 나타내는 그래프이다. 가로축은 입사각도(angle of incidence)로서 단위는 degree(°)이다. 세로축은 단락전류밀도(Short Circuit current, Jsc)로서 단위는 mA/cm2이다. 한편, 도 10의 각 결과값은 Silvaco사의 ATLAS프로그램을 이용하여 계산하였으며, 광학 영향을 반영하기 위하여 전달 매트릭스법(transfer matrix method)를 적용하였다.FIG. 10 is a graph showing changes in respective current densities (mA / cm 2 ) according to light incident angles (degree) of Example 1 and Comparative Example 1. FIG. The abscissa is the angle of incidence and the unit is degree (°). The vertical axis is short circuit current (Jsc), and the unit is mA / cm 2 . Meanwhile, each result of FIG. 10 was calculated using the ATLAS program of Silvaco, and a transfer matrix method was applied to reflect optical effects.
실시예 1 및 비교예 1의 각 결과값은 아래 표 2와 같다.Each result of Example 1 and Comparative Example 1 is as Table 2 below.
전류밀도(mA/cm2)Comparative Example 1
Current density (mA / cm 2 )
전류밀도(mA/cm2)Example 1
Current density (mA / cm 2 )
(mA/cm2)Current gain
(mA / cm 2 )
실시예 1은 비교예 1에 비하여 G3영역을 반사층으로 더 구성함으로써 비교예 1보다 더 반사층에서 반사되는 빛이 직접 태양전지에 재입사되어 태양전지의 전기적 특성이 향상된다. 표 2를 참조하면, 입사각도가 90°일 때는 반사각도가 90°여서 재입사가 어려우나, 입사각도 85°일때는 전류이득이 +0.13mA/cm2이 된다. 입사각도가 80°일때는 전류이득이 +0.13mA/cm2이 된다. 입사각도가 75°일때는 전류이득이 +0.09mA/cm2이 된다. 입사각도가 70°일때는 전류이득이 +0.07mA/cm2이 된다.비교예 1은 P3영역을 반사층으로 구성하여 50㎛ 너비의 반사층을 가진다. 실시예 1은 P3뿐 아니라 G3영역을 추가로 제거하여 P3+G3 영역을 반사층으로 구성한다. 그 결과 실시예 1은 총 130㎛너비의 반사층을 가진다. 표 2의 결과를 해석하면 실시예 1은 비교예 1에 비하여 보다 넓은 반사층을 구비하는 차이가 있으며, 빛의 입사각도가 70~85°에서 실시예 1은 비교예 1에 비하여 양의 전류이득(mA/cm2)을 가지게 된다. 즉, 본 발명의 반사층으로 태양전지의 전기적 특성이 향상되는 것을 알 수 있다.Example 1 further comprises a G3 region as a reflective layer compared to Comparative Example 1, the light reflected from the reflective layer is directly re-incident to the solar cell than the comparative example 1 to improve the electrical characteristics of the solar cell. Referring to Table 2, when the angle of incidence is 90 °, the reflection angle is 90 °, making it difficult to reenter, but when the angle of incidence is 85 °, the current gain is +0.13 mA / cm 2 . At an angle of incidence of 80 °, the current gain is +0.13 mA / cm 2 . When the incident angle is 75 °, the current gain is +0.09 mA / cm 2 . When the incidence angle is 70 °, the current gain is +0.07 mA / cm 2. Comparative Example 1 has a reflective layer having a width of 50 μm by forming a P3 region as a reflective layer. Example 1 further removes the G3 region as well as the P3 to form the P3 + G3 region as a reflective layer. As a result, Example 1 had a total reflection layer of 130 mu m width. When analyzing the results of Table 2, Example 1 has a difference with a wider reflective layer than Comparative Example 1, Example 1 is a positive current gain compared to Comparative Example 1 at a light incidence angle of 70 ~ 85 ° mA / cm 2 ). That is, it can be seen that the electrical characteristics of the solar cell are improved by the reflective layer of the present invention.
또한, 실시예 1의 반사층을 구성하는 몰리브덴(Mo)을 반사도가 높은 금속인 은(Ag), 알루미늄(Al), 주석(Sn) 등과 같은 금속을 사용하는 경우 보다 높은 전류이득(mA/cm2)을 얻을 수 있다.In addition, a higher current gain (mA / cm 2 ) is used for molybdenum (Mo) constituting the reflective layer of Example 1 using metals such as silver (Ag), aluminum (Al), tin (Sn), etc. ) Can be obtained.
또한, 실시예 1의 P2 영역을 각 단위셀을 연결하는 콘택패턴을 일부 남겨둔채 제거하여 넓은 반사층을 확보할 수 있다.In addition, a large reflective layer may be secured by removing a portion of the contact pattern connecting each unit cell from the P2 region of the first embodiment.
또한, 실시예1의 콘택패턴(310)의 전면전극 패턴을 함께 제거하고, 반사층을 P2+P3+G3영역에 걸쳐 형성한다면 보다 넓은 반사층을 확보할 수 있어 높은 전류이득(mA/cm2)을 얻을 수 있다. 다만, 이 경우 각 단위셀을 전기적으로 연결하기 위하여 반사층은 전도성이 있는 물질인 은(Ag), 알루미늄(Al), 주석(Sn) 등과 같은 금속을 사용한다.In addition, if the front electrode pattern of the
또한, 실시예 1의 반사층을 구성하는 물질의 구조를 원뿔형, 타원형, 원통형, n-각 뿔 구조, 부정형 구조체 등으로 난반사를 높일 수 있는 여러 구조체를 이용하는 경우 보다 높은 전류이득(mA/cm2)을 얻을 수 있다.In addition, when the structure of the material constituting the reflective layer of Example 1 is a conical, elliptical, cylindrical, n-angle horn structure, irregular structure, etc. using a variety of structures that can increase the diffuse reflection (mA / cm 2 ) Can be obtained.
또한, 실시예 1의 박막 태양전지 모듈 상에 봉지재와 전면유리를 순서대로 적층하는 경우, 반사층에서 반사되는 빛이 직접 태양전지에 재입사될 수 있고, 또한 전면유리에 재반사되어 태양전지로 재입사될 수 있다. 따라서, 실시예 1의 박막 태양전지 모듈 상에 봉지재와 전면유리가 순서대로 적층되면 빛의 태양전지로의 재입사를 더 잘 유도할 수 있게 되어 보다 높은 전류이득(mA/cm2)을 얻을 수 있다.In addition, when the encapsulant and the windshield are sequentially stacked on the thin film solar cell module of Example 1, the light reflected from the reflective layer may be directly reincident to the solar cell, and may be reflected back to the windshield to the solar cell. Can be reincarnated. Therefore, when the encapsulant and the front glass are laminated in order on the thin film solar cell module of Example 1, it is possible to better induce the re-incidence of light into the solar cell to obtain a higher current gain (mA / cm 2 ). Can be.
실시예 1로부터 본 발명의 박막 태양전지 모듈은 전기생산에 기여하지 못하는 데드 영역에 반사층을 구비함으로써 보다 높은 단락전류밀도(Jsc)를 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명의 특장점 중 하나는 전기생산에 기여하지 못하는 종래의 박막 태양전지 모듈의 데드 영역에 반사층을 구비함으로써 박막 태양전지 모듈의 전기적 특성을 효율적으로 향상시킬 수 있다.From the first embodiment, the thin film solar cell module of the present invention can obtain a higher short-circuit current density (Jsc) by providing a reflective layer in a dead region that does not contribute to electricity production. Therefore, one of the advantages of the present invention is that by providing a reflective layer in the dead region of the conventional thin film solar cell module that does not contribute to electricity production, it is possible to efficiently improve the electrical characteristics of the thin film solar cell module.
본 발명의 반사층은 높은 반사율을 갖는 다양한 금속으로 구성될 수 있으며, 경우에 따라서는 굴절률을 고려하여 적어도 하나 이상의 유전체층을 포함할 수도 있다. 또한, 본 발명의 반사층은 광결정 구조체층을 포함할 수 있다. 한편, 반사층은 데드 영역을 다양한 구조로 변형하여 보다 넓은 반사층을 확보할 수 있다. 또한, 반사층의 구조체는 원뿔형, 타원형, 원통형, n-각 뿔 구조, 부정형 구조체 등 난반사를 높일 수 있는 구조체를 적용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 범용성을 갖춘 반사층을 제공하는바, 종래의 박막 태양전지 모듈에도 적용이 가능하다.The reflective layer of the present invention may be made of various metals having high reflectance, and in some cases, may include at least one dielectric layer in consideration of refractive index. In addition, the reflective layer of the present invention may include a photonic crystal structure layer. On the other hand, the reflective layer can secure a wider reflective layer by deforming the dead region into various structures. In addition, the structure of the reflective layer may be a structure that can increase the diffuse reflection, such as conical, elliptical, cylindrical, n-angle horn structure, irregular structure. Therefore, the present invention provides a reflecting layer having general versatility, and can be applied to a conventional thin film solar cell module.
10 : 기판
20 : 후면전극 패턴
300 : 광흡수층 패턴
310 : 콘택패턴
320 : 분리패턴
40 : 버퍼층
50 : 전면전극 패턴
610 : 반사층
620 : 여러 구조의 반사층
630 : 전도성을 가지는 반사층
70 : 봉지재
80 : 전면유리10: substrate
20: back electrode pattern
300: light absorption layer pattern
310: contact pattern
320: separation pattern
40: buffer layer
50: front electrode pattern
610: reflective layer
620: reflective layers of various structures
630: reflective layer having conductivity
70: encapsulant
80: windshield
Claims (12)
상기 후면전극 패턴 상에 전극간 연결을 위한 콘택패턴 및 단위셀로 나누기 위한 분리패턴이 형성된 광흡수층 패턴;
상기 콘택패턴 내에 배치되어 상기 후면전극 패턴과 전기적으로 연결되고, 상기 분리패턴에 의해 이격되어 배치된 전면전극 패턴; 및
모듈의 상부에 배치된 전면유리;를 포함하고,
상기 분리패턴 사이의 반사층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 모듈.
A plurality of back electrode patterns spaced apart from each other on the substrate;
A light absorption layer pattern having a contact pattern for inter-electrode connection and a separation pattern for dividing into unit cells on the rear electrode pattern;
A front electrode pattern disposed in the contact pattern and electrically connected to the rear electrode pattern and spaced apart from the separation pattern; And
It includes; a windshield disposed on the upper portion of the module,
The thin film solar cell module further comprises a; reflective layer between the separation pattern.
상기 콘택패턴은 상기 기판 상에 형성되고, 상기 분리패턴의 폭이 상부가 노출되는 상기 후면전극 패턴의 폭과 동일한 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 모듈.
The method of claim 1,
The contact pattern is formed on the substrate, the thin film solar cell module, characterized in that the width of the separation pattern is the same as the width of the back electrode pattern is exposed.
상기 반사층은 적어도 하나 이상의 유전체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 모듈.
The method according to claim 1 or 2,
The reflective layer is a thin film solar cell module comprising at least one dielectric layer.
상기 반사층은 은, 알루미늄, 주석, 텅스텐, 니켈, 크롬, 몰리브덴 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 모듈.
The method according to claim 1 or 2,
The reflective layer is a thin film solar cell module, characterized in that it comprises at least one from the group consisting of silver, aluminum, tin, tungsten, nickel, chromium, molybdenum and combinations thereof.
상기 반사층은 상기 분리패턴과 가까운 단위셀로부터 10㎛ 이상 20㎛ 이하의 간격으로 이격하여 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 모듈.
The method of claim 4, wherein
The reflective layer is a thin film solar cell module, characterized in that spaced apart from the unit cell close to the separation pattern at intervals of 10㎛ 20㎛.
상기 콘택패턴 내에 상기 반사층과 같은 물질이 배치되는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 모듈.
The method of claim 5,
The thin film solar cell module, wherein the same material as the reflective layer is disposed in the contact pattern.
(b) 상기 후면전극 패턴 상에 전극간 연결을 위한 콘택패턴 및 단위셀로 나누기 위한 분리패턴을 포함하는 광흡수층 패턴을 형성하는 단계;
(c) 상기 콘택패턴 내에 배치되어 상기 후면전극 패턴과 전기적으로 연결되고, 상기 분리패턴에 의해 이격되어 배치된 전면전극 패턴을 형성하는 단계; 및
(d) 모듈의 상부에 전면유리를 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 (c)단계 이후, 상기 분리패턴 사이에 반사층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 모듈의 제조방법.
(a) forming a plurality of back electrode patterns spaced apart from each other on a substrate;
(b) forming a light absorption layer pattern on the back electrode pattern, the light absorbing layer pattern including a contact pattern for connection between electrodes and a separation pattern for dividing into unit cells;
(c) forming a front electrode pattern disposed in the contact pattern and electrically connected to the rear electrode pattern and spaced apart from the separation pattern; And
(d) forming a windshield on top of the module;
After the step (c), forming a reflective layer between the separation pattern; manufacturing method of a thin film solar cell module further comprises.
상기 콘택패턴은 상기 기판 상에 형성되고, 상기 분리패턴의 폭이 상부가 노출되는 상기 후면전극 패턴의 폭과 동일한 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 모듈의 제조방법.
The method of claim 7, wherein
The contact pattern is formed on the substrate, the method of manufacturing a thin film solar cell module, characterized in that the width of the separation pattern is the same as the width of the back electrode pattern is exposed.
상기 반사층은 적어도 하나 이상의 유전체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 모듈.
The method according to claim 7 or 8,
The reflective layer is a thin film solar cell module comprising at least one dielectric layer.
상기 반사층은 은, 알루미늄, 주석, 텅스텐, 니켈, 크롬, 몰리브덴 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 모듈.
The method according to claim 7 or 8,
The reflective layer is a thin film solar cell module, characterized in that it comprises at least one from the group consisting of silver, aluminum, tin, tungsten, nickel, chromium, molybdenum and combinations thereof.
상기 반사층은 상기 분리패턴과 가까운 단위셀로부터 10㎛ 이상 20㎛ 이하의 간격으로 이격하여 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 모듈.
The method of claim 10,
The reflective layer is a thin film solar cell module, characterized in that spaced apart from the unit cell close to the separation pattern at intervals of 10㎛ 20㎛.
상기 콘택패턴 내에 상기 반사층과 같은 물질이 배치되는 것을 특징으로 하는 박막 태양전지 모듈.
The method of claim 11,
The thin film solar cell module, wherein the same material as the reflective layer is disposed in the contact pattern.
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|---|---|---|---|---|
| WO2023116224A1 (en) * | 2021-12-24 | 2023-06-29 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | Solar cell and manufacturing method therefor, photovoltaic module, and electrical device |
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| KR101081143B1 (en) * | 2009-06-25 | 2011-11-07 | 엘지이노텍 주식회사 | Solar cell and method of fabricating the same |
| JP2013077749A (en) * | 2011-09-30 | 2013-04-25 | Fujifilm Corp | Solar cell module |
| KR101429695B1 (en) | 2012-11-14 | 2014-08-14 | 재단법인대구경북과학기술원 | High efficiency dye-sensitized solar cells comprising 3-D photonic crystal structure, and the preparation method thereof |
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2018
- 2018-06-14 KR KR1020180068235A patent/KR102107798B1/en active IP Right Grant
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