KR20210016592A - 태양 전지 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양 전지 모듈에 관한 것이다.
본 발명에 따른 태양 전지 모듈은 반도체 기판의 후면에 서로 이격되어 형성되는 복수의 제1 전극과 복수의 제2 전극, 복수의 제1 전극과 연결되는 제1 도전성 배선, 복수의 제2 전극과 연결되는 제2 도전성 배선을 포함하는 제1 태양 전지와 제2 태양 전지; 및 제1 태양 전지의 제1 도전성 배선과 제2 태양 전지의 제2 도전성 배선을 전기적으로 연결하는 인터커넥터;를 포함하고, 인터커넥터가 제1 태양 전지의 제1 도전성 배선에 접속하는 제1 접속 영역의 면적은 인터커넥터가 제2 태양 전지의 제2 도전성 배선에 접속하는 제2 접속 영역의 면적과 다르다.
본 발명에 따른 태양 전지 모듈은 반도체 기판의 후면에 서로 이격되어 형성되는 복수의 제1 전극과 복수의 제2 전극, 복수의 제1 전극과 연결되는 제1 도전성 배선, 복수의 제2 전극과 연결되는 제2 도전성 배선을 포함하는 제1 태양 전지와 제2 태양 전지; 및 제1 태양 전지의 제1 도전성 배선과 제2 태양 전지의 제2 도전성 배선을 전기적으로 연결하는 인터커넥터;를 포함하고, 인터커넥터가 제1 태양 전지의 제1 도전성 배선에 접속하는 제1 접속 영역의 면적은 인터커넥터가 제2 태양 전지의 제2 도전성 배선에 접속하는 제2 접속 영역의 면적과 다르다.
Description
본 발명은 태양 전지 모듈에 관한 것이다.
일반적인 태양 전지는 p형과 n형처럼 서로 다른 도전성 타입(conductive type)의 반도체로 이루어진 기판(substrate) 및 에미터부(emitter), 그리고 기판과 에미터부에 각각 연결된 전극을 구비한다. 이때, 기판과 에미터부의 계면에는 p-n 접합이 형성되어 있다.
특히, 태양전지의 효율을 높이기 위해 실리콘 기판의 수광면에 전극을 형성하지 않고, 실리콘 기판의 이면 만으로 n 전극 및 p 전극을 형성한 이면 전극 형 태양 전지 셀에 대한 연구 개발이 진행되고 있다. 이와 같은 이면 전극 형 태양전지 셀을 복수개 연결하여 전기적으로 접속하는 모듈화 기술도 진행되고 있다.
상기 모듈과 기술에는 복수 개의 태양전지 셀을 금속 인터커넥터로 전기적으로 연결하는 방법과, 미리 배선이 형성된 배선기판을 이용해 전기적으로 연결하는 방법이 대표적이다.
본 발명은 태양 전지 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 태양 전지 모듈은 반도체 기판의 후면에 서로 이격되어 형성되는 복수의 제1 전극과 복수의 제2 전극, 복수의 제1 전극과 연결되는 제1 도전성 배선, 복수의 제2 전극과 연결되는 제2 도전성 배선을 포함하는 제1 태양 전지와 제2 태양 전지; 및 제1 태양 전지의 제1 도전성 배선과 제2 태양 전지의 제2 도전성 배선을 전기적으로 연결하는 인터커넥터;를 포함하고, 인터커넥터가 제1 태양 전지의 제1 도전성 배선에 접속하는 제1 접속 영역의 면적은 인터커넥터가 제2 태양 전지의 제2 도전성 배선에 접속하는 제2 접속 영역의 면적과 다르다.
여기서, 인터커넥터와 제1, 2 태양 전지의 제1, 2 도전성 배선은 서로 중첩되고, 인터커넥터와 제1 도전성 배선이 중첩되는 영역에서 제1 접속 영역은 서로 이격되어 복수 개로 형성되고, 인터커넥터와 제2 도전성 배선이 중첩되는 영역에서 제2 접속 영역은 서로 이격되어 복수 개로 형성될 수 있다. 이때, 복수 개의 제1 접속 영역의 총 면적은 복수 개의 제2 접속 영역의 총 면적과 다를 수 있다.
또한, 인터커넥터와 제1, 2 태양 전지의 제1, 2 도전성 배선은 도전성 재질의 인터커넥터 접착제에 의해 서로 접속될 수 있는데, 이때에도, 인터커넥터와 제1 도전성 배선이 중첩되는 영역에서 인터커넥터 접착제의 제1 도포 영역의 면적은 인터커넥터와 제2 도전성 배선이 중첩되는 영역에서 인터커넥터 접착제의 제2 도포 영역의 면적과 다를 수 있다.
일례로, 인터커넥터와 제1 도전성 배선이 중첩되는 영역에서 제1 도포 영역은 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 서로 이격되어 복수 개로 형성되고, 인터커넥터와 제2 도전성 배선이 중첩되는 영역에서 제2 도포 영역은 제2 방향으로 서로 이격되어 복수 개로 형성될 수 있고, 이때에도, 복수 개의 제1 도포 영역의 총 면적과 복수 개의 제2 도포 영역의 총 면적은 다를 수 있다.
아울러, 인터커넥터는 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 길게 형성되고, 복수 개의 제1 접속 영역 중 어느 하나의 면적은 제2 방향과 나란한 인터커넥터의 중심선을 기준으로 서로 대칭하는 부분에 위치하는 복수 개의 제2 접속 영역 중 어느 하나의 면적과 다를 수 있다.
또한, 인터커넥터는 제1 태양 전지의 제1 도전성 배선 및 제2 태양 전지의 제2 도전성 배선과 중첩되고, 인터커넥터와 제1 도전성 배선 사이의 제1 중첩 면적은 인터커넥터와 제2 도전성 배선 사이의 제2 중첩 면적과 다를 수 있다.
일례로, 제1 태양 전지와 제2 태양 전지는 인터커넥터 연결에 의해 제1 방향으로 배열되며, 인터커넥터와 제1 도전성 배선이 중첩되는 제1 방향으로의 제1 중첩 폭은 인터커넥터와 제2 도전성 배선 사이에 중첩되는 제1 방향으로의 제2 중첩 폭과 다를 수 있다. 이때, 인터커넥터와 제1 도전성 배선이 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 중첩되는 길이는 인터커넥터와 제2 도전성 배선이 제2 방향으로 중첩하는 길이와 동일할 수 있다.
아울러, 제1, 2 태양 전지 각각에서, 제1 도전성 배선은 제1 전극과 연결되는 제1 접속부와 일단이 제1 접속부의 끝단에 연결되며, 타단이 인터커넥터와 접속되는 제1 패드부를 포함하고, 제2 도전성 배선은 제2 전극과 연결되는 제2 접속부와 일단이 제2 접속부의 끝단에 연결되며, 타단이 인터커넥터와 접속되는 제2 패드부를 포함할 수 있다.
또한, 제1, 2 태양 전지 각각에서, 제1, 2 도전성 배선 각각은 복수 개의 와이어로 형성되고, 제1 태양 전지에 복수 개의 와이어로 구비된 제1 도전성 배선이 인터커넥터에 접속하는 복수 개의 제1 접속 영역의 면적의 합은 제2 태양 전지에 복수 개의 와이어로 구비된 제2 도전성 배선이 인터커넥터에 접속하는 복수 개의 제2 접속 영역의 면적의 합과 다를 수 있다.
이때, 제1, 2 태양 전지 각각에서 인터커넥터에 접속하는 복수 개의 제1 접속 영역 중 적어도 하나의 제1 접속 영역의 접속 위치 또는 접속 면적은 나머지 제1 접속 영역의 접속 위치 또는 접속 면적과 다를 수 있다.
아울러, 제1, 2 태양 전지 각각에서 인터커넥터에 접속하는 복수 개의 제2 접속 영역 중 적어도 하나의 제1 접속 영역의 접속 위치 또는 접속 면적도 나머지 제2 접속 영역의 접속 위치 또는 접속 면적과 다를 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 태양 전지 모듈은 인터커넥터가 제1 태양 전지에 접속하는 제1 접속 영역의 면적과 인터커넥터가 제2 태양 전지에 접속하는 제2 접속 영역의 면적을 서로 다르게 함으로써, 인터커넥터가 받을 수 있는 열팽창 스트레스를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 제1 실시예에 대한 평면 모습니다.
도 2a는 도 1에 도시된 2-2 라인에 따른 단면의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 2b는 도 1에 도시된 2-2 라인에 따른 단면의 다른 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 3은 본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 제2 실시예에 대한 평면 모습이다.
도 4는 도 3에서 4-4 라인에 따른 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 제3 실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 6은 본 발명의 일례에 따른 태양 전지의 일부 사시도의 일례이다.
도 7는 도 6에 도시한 태양 전지를 7-7 라인을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 8는 도 6 및 도 7에서 설명한 태양 전지에서 각각 낱개로 접속될 반도체 기판(110)과 절연성 부재(200)의 전극 패턴에 관한 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 9는 도 8에 도시된 반도체 기판(110)과 절연성 부재(200)가 서로 접속된 상태를 설명하기 위한 도이다.
도 10a는 도 9에서 10a-10a 라인의 단면을 도시한 것이다.
도 10b는 도 9에서 10b-10b 라인의 단면을 도시한 것이다.
도 10c는 도 9에서 10c-10c 라인의 단면을 도시한 것이다.
도 11 내지 도 15는 제1, 2 도전성 배선이 복수 개의 와이어로 형성된 태양 전지 모듈에 대해 설명하기 위한 도이다.
도 2a는 도 1에 도시된 2-2 라인에 따른 단면의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 2b는 도 1에 도시된 2-2 라인에 따른 단면의 다른 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 3은 본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 제2 실시예에 대한 평면 모습이다.
도 4는 도 3에서 4-4 라인에 따른 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 제3 실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 6은 본 발명의 일례에 따른 태양 전지의 일부 사시도의 일례이다.
도 7는 도 6에 도시한 태양 전지를 7-7 라인을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 8는 도 6 및 도 7에서 설명한 태양 전지에서 각각 낱개로 접속될 반도체 기판(110)과 절연성 부재(200)의 전극 패턴에 관한 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 9는 도 8에 도시된 반도체 기판(110)과 절연성 부재(200)가 서로 접속된 상태를 설명하기 위한 도이다.
도 10a는 도 9에서 10a-10a 라인의 단면을 도시한 것이다.
도 10b는 도 9에서 10b-10b 라인의 단면을 도시한 것이다.
도 10c는 도 9에서 10c-10c 라인의 단면을 도시한 것이다.
도 11 내지 도 15는 제1, 2 도전성 배선이 복수 개의 와이어로 형성된 태양 전지 모듈에 대해 설명하기 위한 도이다.
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 다양한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.
이하에서, 전면이라 함은 직사광이 입사되는 반도체 기판의 일면 또는 전면 유리 기판의 일면 일 수 있으며, 후면이라 함은 직사광이 입사되지 않거나, 직사광이 아닌 반사광이 입사될 수 있는 반도체 기판 및 전면 유리 기판의 일면의 반대면일 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈과 그에 적용되는 태양 전지에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 제1 실시예에 대한 평면 모습이고, 도 2a는 도 1에 도시된 2-2 라인에 따른 단면의 일례를 설명하기 위한 도이고, 도 2b는 도 1에 도시된 2-2 라인에 따른 단면의 다른 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 1 내지 도 2a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 일례는 제1 태양 전지(CE1), 제2 태양 전지(CE2) 및 인터커넥터(IC)를 포함한다.
여기의 도 1 내지 도 2a에서는 인터커넥터(IC)와 제1, 2 태양 전지(CE1, CE2) 사이의 중첩 면적이 동일한 상태에서 접속 면적이 서로 다른 경우를 일례로 설명한다.
여기서, 제1, 2 태양 전지(CE1, CE2) 각각은 반도체 기판(110), 반도체 기판(110)의 후면에 서로 이격되어 형성되는 복수의 제1 전극(C141)과 복수의 제2 전극(C142), 복수의 제1 전극(C141)과 연결되는 제1 도전성 배선(P141), 복수의 제2 전극(C142)과 연결되는 제2 도전성 배선(P142)을 포함하고, 아울러, 도 1 내지 도 2b에는 도시되지 않았지만, 도 6 이하에 도시된 바와 같이, 제1, 2 도전성 배선(P141, P142)의 후면에는 절연성 부재(미도시)가 더 포함될 수도 있다.
이와 같은 제1, 2 태양 전지(CE1, CE2) 각각에 적용되는 태양 전지에 대해서는 도 6 이하에서 보다 구체적으로 설명한다.
이와 같은 제1, 2 태양 전지(CE1, CE2)는 인터커넥터(IC)에 의해 제1 방향(x)으로 직렬 연결되어 배열될 수 있다.
여기서, 인터커넥터(IC)는 제1 태양 전지(CE1)와 제2 태양 전지(CE2)를 서로 전기적으로 직렬 연결하는 기능을 하며, 일례로, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 태양 전지(CE1)의 제1 도전성 배선(P141)과 제2 태양 전지(CE2)의 제2 도전성 배선(P142)을 서로 전기적으로 연결할 수 있다. 그러나, 이와 반대로, 제1 태양 전지(CE1)의 제2 도전성 배선(P142)과 제2 태양 전지(CE2)의 제1 도전성 배선(P141)을 서로 전기적으로 연결할 수도 있다.
이와 같은 인터커넥터(IC)는 도전성 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 일례로, 구리(Cu)를 포함하여 형성될 수 있고, 구리(Cu)의 산화 방지를 위해 표면에는 주석(Sn)으로 형성되는 산화 방지층이 형성될 수 있다.
여기서, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈에서는 도 2a에 도시된 바와 같이, 인터커넥터(IC)가 제1 태양 전지(CE1)의 제1 도전성 배선(P141) 및 제2 태양 전지(CE2)의 제2 도전성 배선(P142)에 별도의 인터커넥터 접착제(ICA) 없이 직접 접속될 수 있다.
*일례로, 인터커넥터(IC)는 레이저나 인덕션과 같은 국부적 선택적 열처리 방법 또는 초음파 접합 공법(sonic welding)과 같은 방법을 통하여 제1, 2 태양 전지(CE1, CE2)에 직접 접속될 수 있다.
이때, 도 1에 도시된 바와 같이, 인터커넥터(IC)가 제1 태양 전지(CE1)의 제1 도전성 배선(P141)에 접속되는 영역을 제1 접속 영역(CS1), 인터커넥터(IC)가 제2 태양 전지(CE2)의 제2 도전성 배선(P142)에 접속되는 영역을 제2 접속 영역(CS2)이라고 하면, 본 발명에서는 제1 접속 영역(CS1)의 면적이 제2 접속 영역(CS2)의 면적과 다를 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 도 1에 도시된 바와 같이, 인터커넥터(IC)는 제1, 2 태양 전지(CE1, CE2)의 제1, 2 도전성 배선(P141, P142) 각각과 중첩될 수 있다. 일례로, 인터커넥터(IC)와 제1 태양 전지(CE1)의 제1 도전성 배선(P141)과 제1 방향(x)으로 중첩되는 제1 중첩 폭(OS1)은 인터커넥터(IC)와 제2 태양 전지(CE2)의 제2 도전성 배선(P142)과 제1 방향(x)으로 중첩되는 제2 중첩 폭(OS2)과 동일할 수 있다. 그러나, 도시된 바와 다르게 중첩 폭이 서로 다른 것도 가능하다.
이때, 인터커넥터(IC)와 제1 도전성 배선(P141)이 서로 중첩되는 영역에서 제1 접속 영역(CS1)은 제2 방향(y)으로 서로 이격되어 복수 개(CS1a, CS1b, CS1c)로 형성될 수 있고, 인터커넥터(IC)와 제2 도전성 배선(P142)이 서로 중첩되는 영역에서 제2 접속 영역(CS2)도 제2 방향(y)으로 서로 이격되어 복수 개(CS2a, CS2b, CS2c)로 형성될 수 있다.
이와 같이 인터커넥터(IC)와 제1 태양 전지(CE1) 사이에 형성된 복수 개의 제1 접속 영역(CS1)에서 인터커넥터(IC)에 가해지는 열팽창 스트레스를 보다 완화하기 위하여, CS1a 접속 영역의 면적은 바로 인접한 CS1b 접속 영역의 면적과 다를 수 있으며, CS1b 접속 영역의 면적은 바로 인접한 CS1c 접속 영역의 면적과 다를 수 있다.
아울러, 인터커넥터(IC)와 제2 태양 전지(CE2) 사이에 형성된 복수 개의 제2 접속 영역(CS2)에서도, 서로 바로 인접한 CS2a 접속 영역과 CS2b 접속 영역의 면적은 서로 다를 수 있으며, 아울러, 서로 바로 인접한 CS2b 접속 영역의 면적과 CS2c 접속 영역의 면적은 서로 다를 수 있다.
아울러, 복수 개의 제1 접속 영역(CS1)의 총 면적도 복수 개의 제2 접속 영역(CS2)의 총 면적과 다를 수 있다.
아울러, 이때, 인터커넥터(IC)는 제1 방향(x)과 교차하는 제2 방향(y)으로 길게 배치될 수 있고, 복수 개의 제1 접속 영역(CS1) 중 어느 하나(일례로, CS1a)의 면적은 제2 방향(y)과 나란한 인터커넥터(IC)의 중심선을 기준으로 서로 대칭하는 부분에 위치하는 복수 개의 제2 접속 영역(CS2) 중 어느 하나(일례로, CS2a)의 면적과 다를 수 있다.
따라서, 도 2a에 도시된 바와 같이, CS1a 접속 영역의 제1 방향(x)으로의 폭(WCS1a)은 CS2a 접속 영역의 제1 방향(x)으로의 폭(WCS2a)과 다를 수 있다. 일례로, CS1a 접속 영역의 폭(WCS1a)은 CS2a 접속 영역의 폭(WCS2a)보다 클 수 있다.
도 2a에서는 인터커넥터(IC)가 제1, 2 태양 전지(CE1, CE2)의 제1, 2 도전성 배선(P141, P142)에 직접 접속되는 경우를 일례로 설명하였였으나, 이와 다르게, 인터커넥터(IC)는 도 2b에 도시된 바와 같이, 인터커넥터(IC)와 제1, 2 태양 전지(CE1, CE2)의 제1, 2 도전성 배선(P141, P142)은 도전성 재질의 인터커넥터 접착제(ICA)에 의해 서로 접속될 수 있다.
이와 같은 경우, 인터커넥터 접착제(ICA)는 솔더 패이스트(solder paste), 절연성 수지 내에 금속 입자가 포함되는 도전성 패이스트(conductive paste) 또는 도전성 필름(conductive film) 등이 이용될 수 있다. 이 밖에도, carbon nano tube(CNT), carbon을 포함하는 전도성 particle, wire, needle등이 사용될 수 있다.
이와 같은 경우에도, 인터커넥터(IC)와 제1 도전성 배선(P141)이 중첩되는 영역(OS1)에서 인터커넥터 접착제(ICA)의 제1 도포 영역(CS1)의 면적은 인터커넥터(IC)와 제2 도전성 배선(P142)이 중첩되는 영역(OS2)에서 인터커넥터 접착제(ICA)의 제2 도포 영역(CS2)의 면적과 다를 수 있다.
따라서, 인터커넥터 접착제(ICA)를 통하여 인터커넥터(IC)가 제1, 2 태양 전지(CE1, CE2)의 제1, 2 도전성 배선(P141, P142)에 접속된 경우에도 제1, 2 접속 영역(CS1, CS2)은 도 1과 동일할 수 있다.
따라서, 인터커넥터(IC)와 제1 도전성 배선(P141)이 중첩되는 영역(OS1)에서 제1 도포 영역(CS1)은 제1 방향(x)과 교차하는 제2 방향(y)으로 서로 이격되어 복수 개로 형성되고, 인터커넥터(IC)와 제2 도전성 배선(P142)이 중첩되는 영역(OS2)에서 제2 도포 영역(CS1)은 제2 방향(y)으로 서로 이격되어 복수 개로 형성될 수 있으며, 이와 같은 경우에도, 복수 개의 제1 도포 영역(CS1)의 총 면적과 복수 개의 제2 도포 영역(CS1)의 총 면적은 다를 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈은 제1 접속 영역(CS1)과 제2 접속 영역(CS2)의 면적이 서로 다르게 형성되도록 하되, 제1, 2 접속 영역(CS1, CS2)이 복수 개로 서로 이격되어 분산되어 형성되도록 함으로써, 인터커넥터(IC)가 각 태양 전지에 접속될 때에, 인터커넥터(IC)에 가해지는 열팽창 스트레스를 보다 완화할 수 있다.
아울러, 도 1에 도시된 바와 같이, 인터커넥터(IC)의 제2 방향(y)으로 배치된 복수 개의 제1, 2 접속 영역(CS1, CS2) 각각의 면적이 서로 다르게 형성되도록 함으로써, 인터커넥터(IC)에 가해지는 열팽창 스트레스를 더욱더 완화할 수 있다.
아울러, 제1 접속 영역(CS1)과 제2 접속 영역(CS2)의 면적을 서로 동일하게 하기 위하여 얼라인할 필요가 없으므로, 설계 자유도를 보다 향상시키고, 인터커넥터(IC) 접속 공정을 보다 용이하게 할 수 있다.
도 1에서는 인터커넥터(IC)와 제1, 2 도전성 배선(P141, P142)과의 중첩 폭이 서로 동일한 경우를 일례로 설명하였으나, 여기서 중첩 폭이 반드시 동일할 필요는 없다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 제2 실시예를 설명하기 위한 도이다.
도 3은 본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 제2 실시예에 대한 평면 모습이고, 도 4는 도 3에서 4-4 라인에 따른 단면도이다. 이하의 도 3 및 도 4에서는 도 1 내지 도 2b에서 전술한 내용과 다른 부분에 대해서 설명한다.
여기의 도 3 내지 도 4에서는 인터커넥터(IC)와 제1, 2 태양 전지(CE1, CE2) 사이의 중첩 면적이 서로 다른 상태에서 접속 면적이 서로 다른 경우를 일례로 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 인터커넥터(IC)와 제1 도전성 배선(P141) 사이의 제1 중첩 면적(OS1)은 인터커넥터(IC)와 제2 도전성 배선(P142) 사이의 제2 중첩 면적(OS2)과 다를 수 있다.
예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 인터커넥터(IC)와 제1 도전성 배선(P141) 사이의 제1 중첩 면적(OS1)이 인터커넥터(IC)와 제2 도전성 배선(P142) 사이의 제2 중첩 면적(OS2)보다 클 수 있다.
일례로, 인터커넥터(IC)와 제1 도전성 배선(P141) 사이의 제2 방향(y)으로의 중첩 길이와 인터커넥터(IC)와 제2 도전성 배선(P142) 사이의 제2 방향(y)으로의 중첩 길이는 서로 동일할 수 있으나, 도 4에 도시된 바와 같이, 인터커넥터(IC)와 제1 도전성 배선(P141) 사이의 제1 방향(x)으로의 제1 중첩 폭(OS1)은 인터커넥터(IC)와 제2 도전성 배선(P142) 사이의 제1 방향(x)으로의 제2 중첩 폭(OS2)과 다르고, 일례로, 제1 중첩 폭(OS1)이 제2 중첩 폭(OS2)보다 클 수 있다.
일례로, 제1 중첩 폭(OS1) 또는 제2 중첩 폭(OS2)은 0.5mm ~ 3mm 사이의 범위에서 형성될 수 있으나, 이와 같은 범위 내에서 제1 중첩 폭(OS1)과 제2 중첩 폭(OS2)이 서로 다르게 형성될 수 있다.
아울러, 여기서, 인터커넥터(IC)와 제1 태양 전지(CE1)에 포함된 반도체 기판(110) 사이의 제1 이격 간격(DCI1)도 인터커넥터(IC)와 제2 태양 전지(CE2)에 포함된 반도체 기판(110) 사이의 제2 이격 간격(DCI2)과 다를 수 있다.
또한, 인터커넥터(IC)와 제1, 2 태양 전지(CE1, CE2)는 서로 중첩되는 전체 영역에서 인터커넥터 접착제(ICA)에 의해 서로 접속될 수 있다. 따라서, 인터커넥터(IC)가 제1 태양 전지(CE1) 사이에 접속하는 제1 접속 영역(CS1)의 면적은 제1 중첩 면적(OS1)과 동일할 수 있으며, 인터커넥터(IC)가 제2 태양 전지(CE2) 사이에 접속하는 제2 접속 영역(CS2)의 면적은 제2 중첩 면적(OS2)과 동일할 수 있다. 이에 따라, 제1 접속 영역(CS1)의 면적과 제2 접속 영역(CS2)의 면적도 다를 수 있다.
이와 같이, 제1 중첩 면적(OS1)과 제2 중첩 면적(OS2)이 다른 상태에서, 도 1 내지 도 2b와 같이, 제1, 2 접속 영역(CS1, CS2) 각각이 복수 개로 형성될 수 있다. 이에 대해 도 5를 통하여 설명하면, 다음과 같다.
도 5는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 제3 실시예를 설명하기 위한 도이다.
여기의 도 5에서는 인터커넥터(IC)와 제1, 2 태양 전지(CE1, CE2) 사이의 중첩 면적이 서로 다른 상태에서 접속 면적이 복수 개로 형성된 경우에 대해 설명한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제3 실시예는 인터커넥터(IC)와 제1, 2 태양 전지(CE1, CE2) 사이의 제1, 2 중첩 면적(OS1, OS2)이 서로 다른 상태에서 제1, 2 접속 영역(CS1, CS2) 각각이 복수 개로 형성될 수 있으며, 여기서, 복수 개의 제1 접속 영역(CS1)의 총 면적은 복수 개의 제2 접속 영역(CS2)의 총 면적과 다를 수 있다.
아울러, 여기서, 제1 중첩 영역(OS1)에서 복수 개의 제1 접속 영역(CS1) 각각의 면적은 제2 중첩 영역(OS2)에서 복수 개의 제2 접속 영역(CS2) 각각의 면적보다 클 수 있다.
이하에서는 이와 같은 태양 전지 모듈에 적용되는 태양 전지의 일례에 대해 보다 상세하게 설명한다.
도 6 및 도 7는 도 1 내지 도 5에 도시된 태양 전지 모듈에 적용되는 태양 전지의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 6은 본 발명의 일례에 따른 태양 전지의 일부 사시도의 일례이고, 도 7는 도 6에 도시한 태양 전지를 7-7 라인을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 8는 도 6 및 도 7에서 설명한 태양 전지에서 각각 낱개로 접속될 반도체 기판(110)과 절연성 부재(200)의 전극 패턴에 관한 일례를 설명하기 위한 도이다.
여기서, 도 8의 (a)는 반도체 기판(110)의 후면에 배치되는 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142)의 패턴 일례 설명하기 위한 도이고, 도 8의 (b)는 도 8의 (a)에서 8(b)-8(b) 라인에 따른 단면도이고, 도 8의 (c)는 절연성 부재(200)의 전면에 배치되는 제1 도전성 배선(P141)과 제2 도전성 배선(P142)의 패턴 일례을 설명하기 위한 도이고, 도 8의 (d)는 도 8의 (c)에서 8(d)-8(d) 라인에 따른 단면도이다.
도 6 및 도 7를 참고로 하면, 본 발명에 따른 태양 전지의 일례는 반도체 기판(110), 반사 방지막(130), 에미터부(121), 후면 전계부(back surface field;BSF, 172), 복수의 제1 전극(C141), 복수의 제2 전극(C142), 제1 도전성 배선(P141) 및 제2 도전성 배선(P142) 및 절연성 부재(200)를 포함할 수 있다.
여기서, 반사 방지막(130)과 후면 전계부(172)는 생략될 수도 있으며, 아울러, 반사 방지막(130)과 빛이 입사되는 반도체 기판(110) 사이에 위치하며, 반도체 기판(110)과 동일한 도전성 타입의 불순물이 반도체 기판(110)보다 높은 농도로 함유된 불순물부인 전면 전계부(미도시)를 더 구비하는 것도 가능하다.
이하에서는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 반사 방지막(130)과 후면 전계부(172)가 포함된 것을 일례로 설명한다.
반도체 기판(110)은 제1 도전성 타입, 예를 들어 n형 도전성 타입의 실리콘으로 이루어진 벌크형 반도체 기판(110)일 수 있다. 이와 같은 반도체 기판(110)은 실리콘 재질로 형성되는 웨이퍼에 제1 도전성 타입의 불순물이 도핑되어 형성될 수 있다.
이러한 반도체 기판(110)의 상부 표면은 텍스처링되어 요철면인 텍스처링 표면(textured surface)을 가질 수 있다. 반사 방지막(130)은 반도체 기판(110)의 입사면 상부에 위치하며, 한층 또는 복수 층으로 이루어질 수 있으며, 수소화된 실리콘 질화막(SiNx:H) 등으로 이루어질 수 있다. 아울러, 추가적으로 반도체 기판(110)의 전면에 전면 전계부 등이 더 형성되는 것도 가능하다.
에미터부(121)는 전면과 마주보고 있는 반도체 기판(110)의 후면 내에 서로 이격되어 위치하며, 서로 나란한 방향으로 뻗어 있다. 이와 같은 에미터부(121)는 복수 개일 수 있으며, 복수의 에미터부(121)는 반도체 기판(110)의 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입일 수 있다.
이와 같은 복수의 에미터부(121)는 결정질 실리콘 반도체 기판(110)의 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입인 p형의 불순물이 확산 공정을 통하여 고농도로 함유되어 형성될 수 있다.
복수의 후면 전계부(172)는 반도체 기판(110)의 후면 내부에 복수 개가 위치할 수 있으며, 복수의 에미터부(121)와 나란한 방향으로 이격되어 형성되며 복수의 에미터부(121)와 동일한 방향으로 뻗어 있다. 따라서, 도 6 및 도 7에 도시한 것처럼, 반도체 기판(110)의 후면에서 복수의 에미터부(121)와 복수의 후면 전계부(172)는 교대로 위치한다.
복수의 후면 전계부(172)는 반도체 기판(110)과 동일한 도전성 타입의 불순물이 반도체 기판(110)보다 고농도로 함유한 불순물, 예를 들어 n++ 부이다. 이와 같은 복수의 후면 전계부(172)는 결정질 실리콘 반도체 기판(110)과 동일한 도전성 타입의 불순물(n++)이 확산 또는 증착 공정을 통하여 고농도로 함유되어 형성될 수 있다.
복수의 제1 전극(C141)은 에미터부(121)와 각각 물리적 및 전기적으로 연결되어 에미터부(121)를 따라서 서로 이격되어 연장된다. 따라서, 에미터부(121)가 제1 방향(x)으로 연장된 경우, 제1 전극(C141)도 제1 방향(x)으로 연장될 수 있고, 에미터부(121)가 제2 방향(y)으로 연장된 경우, 제1 전극(C141)도 제2 방향(y)으로 연장될 수 있다.
또한, 복수의 제2 전극(C142)은 후면 전계부(172)를 통하여 반도체 기판(110)과 각각 물리적 및 전기적으로 연결되어 복수의 후면 전계부(172)를 따라서 연장된다.
따라서, 후면 전계부(172)가 제1 방향(x)으로 연장된 경우, 제2 전극(C142)도 제1 방향(x)으로 연장될 수 있고, 후면 전계부(172)가 제2 방향(y)으로 연장된 경우, 제2 전극(C142)도 제2 방향(y)으로 연장될 수 있다.
여기서, 반도체 기판(110)의 후면 상에서 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142)은 서로 물리적으로 이격되어, 전기적으로 격리되어 있다.
따라서, 에미터부(121) 상에 형성된 제1 전극(C141)은 해당 에미터부(121)쪽으로 이동한 전하, 예를 들어, 정공을 수집하고, 후면 전계부(172) 상에 형성된 제2 전극(C142)은 해당 후면 전계부(172)쪽으로 이동한 전하, 예를 들어, 전자를 수집할 수 있다.
제1 도전성 배선(P141)은 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 접속부(PC141)와 제1 패드부(PP141)를 포함하고, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 접속부(PC141)는 복수의 제1 전극(C141)과 연결되며, 제1 패드부(PP141)는 도 8에 도시된 바와 같이, 일단이 제1 접속부(PC141)의 끝단에 연결되며, 타단이 인터커넥터(IC)와 접속될 수 있다.
이와 같은 제1 접속부(PC141)는 복수 개로 형성되어 각각이 복수 개의 제1 전극(C141)에 접속될 수도 있고, 이와 다르게 하나의 통 전극으로 형성되어, 하나의 통 전극에 복수 개의 제1 전극(C141)이 접속될 수도 있다.
아울러, 제1 접속부(PC141)가 복수 개로 형성된 경우, 제1 접속부(PC141)는 복수의 제1 전극(C141)과 동일한 방향으로 형성될 수도 있고, 교차하는 방향으로 형성될 수도 있다. 이때, 이와 같은 제1 접속부(PC141)는 제1 전극(C141)과 중첩되는 부분에서 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 도전성 배선(P142)은 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 접속부(PC142)와 제2 패드부(PP142)를 포함할 수 있다. 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 접속부(PC142)는 복수의 제2 전극(C142)과 연결되며, 제2 패드부(PP142)는 도 8에 도시된 바와 같이, 일단이 제2 접속부(PC142)의 끝단에 연결되며, 타단이 인터커넥터(IC)와 접속될 수 있다.
이와 같은 제2 접속부(PC142)도 도시된 바와 같이, 복수 개로 형성되어 각각이 복수 개의 제2 전극(C142)에 접속될 수도 있고, 도시된 바와 다르게 하나의 통 전극으로 형성되어, 하나의 통 전극에 복수 개의 제2 전극(C142)이 접속될 수도 있다.
여기서, 제2 접속부(PC142)가 복수 개로 형성된 경우, 제2 접속부(PC142)는 복수의 제2 전극(C142)과 동일한 방향으로 형성될 수도 있고, 교차하는 방향으로 형성될 수도 있다. 이때, 제2 접속부(PC142)는 제2 전극(C142)과 중첩되는 부분에서 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
이와 같은 제1 도전성 배선(P141) 및 제2 도전성 배선(P142)의 재질은 Cu, Au, Ag, Al 중 적어도 어느 하나를 포함하여 형성될 수 있다.
아울러, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 도전성 배선(P141)은 도전성 재질의 전극 접착제(ECA)를 통하여 제1 전극(C141)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 제2 도전성 배선(P142)은 도전성 재질의 전극 접착제(ECA)를 통하여 제2 전극(C142)에 전기적으로 연결될 수 있다.
이와 같은 전극 접착제(ECA)의 재질은 전도성 물질이면, 특별한 제한이 없으나, 상대적으로 낮은 온도인 140℃ ~ 180℃에서 녹는점이 형성되는 도전성 물질이 더 바람직하다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 녹는점은 달라질 수도 있다.
일례로, 전극 접착제(ECA)는 도전성 금속 입자가 절연성 수지 내에 포함되는 도전성 패이스트(conductive paste)가 이용될 수 있고, 이 외에도 솔더 페이스트 또는 도전성 접착 필름(conductive adhesive film)과 같은 도전성 재질이 등이 이용될 수 있다.
또한, 전술한 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142) 사이 및 제1 도전성 배선(P141)과 제2 도전성 배선(P142) 사이에는 단락을 방지하는 절연층(IL)이 위치할 수 있다. 이와 같은 절연층(IL)은 에폭시(epoxy)와 같은 절연성 수지가 포함될 수 있다.
아울러, 도 6 및 도 7에서는 제1 전극(C141)과 제1 도전성 배선(P141)의 제1 접속부(PC141)가 서로 중첩되고, 제2 전극(C142)과 제2 도전성 배선(P142)의 제2 접속부(PC142)가 중첩되는 경우만 도시하고 있으나, 이와 다르게 제1 전극(C141)과 제2 접속부(PC142)가 서로 중첩될 수 있고, 제2 전극(C142)과 제1 접속부(PC141)가 서로 중첩될 수도 있다. 이와 같은 경우, 제1 전극(C141)과 제2 접속부(PC142) 사이 및 제2 전극(C142)과 제1 접속부(PC141) 사이에도 단락을 방지하는 절연층(IL)이 위치할 수 있다.
절연성 부재(200)는 제1 도전성 배선(P141)과 제2 도전성 배선(P142)의 후면에 배치될 수 있다.
이와 같은 절연성 부재(200)의 재질은 절연성 재질이면 특별한 제한이 없으나, 상대적으로 녹는점이 높은 것이 바람직할 수 있으며, 일례로, 고온에 대해 내열성 있는 polyimide, epoxy-glass, polyester, BT(bismaleimide triazine) 레진 중 적어도 하나의 재질을 포함하여 형성될 수 있다.
이와 같은 절연성 부재(200)는 유연한(flexible) 필름 형태로 형성되거나 유연하지 않고 단단한 플레이트(plate) 형태로 형성될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 태양 전지는 절연성 부재(200)의 전면에 제1 도전성 배선(P141)과 제2 도전성 배선(P142)이 미리 형성되고, 반도체 기판(110)의 후면에 복수의 제1 전극(C141) 및 복수의 제2 전극(C142)이 미리 형성된 상태에서, 절연성 부재(200)와 반도체 기판(110)이 각각 낱개로 접속되어 하나의 개별 소자로 형성될 수 있다.
즉, 하나의 절연성 부재(200)에 부착되어 접속되는 반도체 기판(110)은 하나일 수 있고, 이와 같은 하나의 절연성 부재(200)와 하나의 반도체 기판(110)은 서로 부착되어 하나의 일체형 개별 소자로 형성되어 하나의 태양 전지 셀을 형성할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 하나의 절연성 부재(200)와 하나의 반도체 기판(110)을 서로 부착하여 하나의 일체형 개별 소자로 형성하는 공정에 의해, 하나의 반도체 기판(110)의 후면에 형성된 복수의 제1 전극(C141)과 복수의 제2 전극(C142) 각각은 하나의 절연성 부재(200)의 전면에 형성된 제1 도전성 배선(P141) 및 제2 도전성 배선(P142)과 부착되어 전기적으로 서로 연결될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 태양 전지에서, 제1 도전성 배선(P141) 및 제2 도전성 배선(P142) 각각의 두께(T2)는 제1 전극(C141) 및 제2 전극(C142) 각각의 두께(T1)보다 클 수 있다.
이와 같이, 제1 접속부(PC141)와 제2 접속부(PC142) 각각의 두께(T2)를 제1 전극(C141) 및 제2 전극(C142) 각각의 두께(T1)보다 크게 함으로써, 태양 전지 제조 공정 시간을 보다 단축할 수 있고, 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142)을 반도체 기판(110)의 후면에 바로 형성하는 것보다 기판에 대한 열팽창 스트레스를 보다 감소시킬 수 있어, 태양 전지의 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
이와 같은 절연성 부재(200)는 제1 도전성 배선(P141)과 제2 도전성 배선(P142)을 반도체 기판(110)의 후면에 형성된 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142)에 접착시킬 때에, 공정을 보다 용이하게 도와주는 역할을 한다.
즉, 반도체 제조 공정으로 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142)이 형성된 반도체 기판(110)의 후면에 제1 도전성 배선(P141)과 제2 도전성 배선(P142)이 형성된 절연성 부재(200)의 전면을 부착시켜 접속시킬 때에, 절연성 부재(200)는 얼라인 공정이나 접속 단계를 보다 용이하게 도와줄 수 있다.
따라서, 이와 같은 절연성 부재(200)는 접속 단계에 의해 제1, 2 전극(C141, C142)에 제1, 2 도전성 배선(P141, P142)이 각각 접속된 이후, 제거될 수 있다. 따라서, 태양 전지의 최종 소자에서는 절연성 부재(200)가 생략될 수 있다. 이하에서는 지금까지와 같이, 절연성 부재(200)가 구비된 경우를 일례로 설명한다.
이와 같은 구조로 제조된 본 발명에 따른 태양 전지에서 제1 도전성 배선(P141)을 통하여 수집된 정공과 제2 도전성 배선(P142)을 통하여 수집된 전자는 외부의 회로 장치를 통하여 외부 장치의 전력으로 이용될 수 있다.
지금까지는 반도체 기판(110)이 결정질 실리콘 반도체 기판(110)이고, 에미터부(121)와 후면 전계부(172)가 확산 공정을 통하여 형성된 경우를 예로 설명하였다.
그러나, 이와 다르게 비정질 실리콘 재질로 형성된 에미터부(121)와 후면 전계부(172)가 결정질 반도체 기판(110)과 접합하는 이종 접합 태양 전지나, 에미터부(121)가 반도체 기판(110)의 전면에 위치하고, 반도체 기판(110)에 형성된 복수의 비아홀을 통해 반도체 기판(110)의 후면에 형성된 제1 전극(C141)과 연결되는 구조의 태양 전지에서도 본 발명이 동일하게 적용될 수 있다.
이와 같은 구조를 갖는 태양 전지는 인터커넥터(IC)에 의해 서로 인접하는 태양 전지를 연결할 수 있으며, 이에 따라 복수 개의 태양 전지가 직렬로 연결될 수 있다.
한편, 이와 같은 구조에서, 반도체 기판(110)의 후면에 형성되는 제1 전극(C141) 및 제2 전극(C142)의 패턴과, 절연성 부재(200)의 전면에 형성되는 제1 도전성 배선(P141) 및 제2 도전성 배선(P142)의 패턴에 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 8의 (a) 및 (b)에 도시된 하나의 반도체 기판(110)의 후면에 도 8의 (c) 및 (d)에 도시된 하나의 절연성 부재(200)의 전면이 부착되어 접속됨으로써, 하나의 일체형 개별 소자를 형성할 수 있다. 즉, 절연성 부재(200)와 반도체 기판(110)은 1:1로 결합 또는 부착될 수 있다.
이때, 도 8의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)의 후면에는 복수 개의 제1 전극(C141)과 복수 개의 제2 전극(C142)이 서로 이격되어 제1 방향(x)으로 길게 형성될 수 있다.
아울러, 도 8의 (c) 및 (d)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 절연성 부재(200)의 전면에는 제1 도전성 배선(P141)과 제2 도전성 배선(P142)이 형성될 수 있다.
여기서, 전술한 바와 같이, 제1 도전성 배선(P141)은 제1 접속부(PC141)와 제1 패드부(PP141)를 포함하고, 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이, 제1 접속부(PC141)는 제1 방향(x)으로 길게 형성될 수 있으며, 제1 패드부(PP141)는 제2 방향(y)으로 길게 형성되며, 일단이 제1 접속부(PC141)의 끝단에 연결되며, 타단은 인터커넥터(IC)에 접속될 수 있다.
아울러, 제2 도전성 배선(P142)도 제2 접속부(PC142)와 제2 패드부(PP142)를 포함하고, 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이, 제2 접속부(PC142)는 제1 접속부(PC141)와 이격되어 제1 방향(x)으로 길게 형성될 수 있으며, 제2 패드부(PP142)는 제2 방향(y)으로 길게 형성되며, 일단이 제2 접속부(PC142)의 끝단에 연결되며, 타단은 인터커넥터(IC)에 접속될 수 있다.
여기서, 제1 접속부(PC141)와 제2 패드부(PP142)는 서로 이격되고, 제2 접속부(PC142)와 제1 패드부(PP141)도 서로 이격될 수 있다.
따라서, 절연성 부재(200)의 전면에서, 제1 방향(x)의 양끝단 중 일단에는 제1 패드부(PP141)가 형성되고, 타단에는 제2 패드부(PP142)가 형성될 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 태양 전지는 하나의 반도체 기판(110)에 하나의 절연성 부재(200)만 결합되어, 하나의 일체형 개별 소자를 형성함으로써, 태양 전지 모듈 제조 공정을 보다 용이하게 할 수 있으며, 태양 전지 모듈 제조 공정 중에 어느 하나의 태양 전지에 포함된 반도체 기판(110)이 파손되거나 결함이 발생하더라도 하나의 일체형 개별 소자로 형성되는 해당 태양 전지만 교체할 수 있고, 공정 수율을 보다 향상시킬 수 있다.
아울러, 이와 같이, 하나의 일체형 개별 소자로 형성되는 태양 전지는 제조 공정시 반도체 기판(110)에 가해지는 열팽창 스트레스를 최소화할 수 있다.
여기서, 절연성 부재(200)의 면적을 반도체 기판(110)의 면적과 동일하거나 크게 함으로써, 태양 전지와 태양 전지를 서로 연결할 때에, 절연성 부재(200)의 전면에 인터커넥터(IC)가 부착될 수 있는 영역을 충분히 확보할 수 있다. 이를 위해, 절연성 부재(200)의 면적은 반도체 기판(110)의 면적보다 클 수 있다.
이를 위해, 절연성 부재(200)의 제1 방향(x)으로의 길이를 반도체 기판(110)의 제1 방향(x)으로의 길이보다 길게 할 수 있다.
이와 같은 반도체 기판(110)의 후면과 절연성 부재(200)의 전면은 서로 부착되어, 제1 전극(C141)과 제1 도전성 배선(P141)이 서로 연결되고, 제2 전극(C142)과 제2 도전성 배선(P142)이 서로 연결될 수 있다.
도 9는 도 8에 도시된 반도체 기판(110)과 절연성 부재(200)가 서로 접속된 상태를 설명하기 위한 도이고, 도 10a는 도 9에서 10a-10a 라인의 단면을 도시한 것이고, 도 10b는 도 9에서 10b-10b 라인의 단면을 도시한 것이고, 도 10c는 도 9에서 10c-10c 라인의 단면을 도시한 것이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 하나의 반도체 기판(110)이 하나의 절연성 부재(200)에 완전히 중첩되어 하나의 태양 전지 개별 소자가 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 10a에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)의 후면에 형성된 제1 전극(C141)과 절연성 부재(200)의 전면에 형성된 제1 접속부(PC141)는 서로 중첩되며, 전극 접착제(ECA)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
아울러, 반도체 기판(110)의 후면에 형성된 제2 전극(C142)과 절연성 부재(200)의 전면에 형성된 제2 접속부(PC142)도 서로 중첩되며, 전극 접착제(ECA)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 제1 전극(C141)과 제2 전극(C142) 사이의 서로 이격된 공간에는 절연층(IL)이 채워질 수 있고, 제1 접속부(PC141)와 제2 접속부(PC142) 사이의 이격된 공간에도 절연층(IL)이 채워질 수 있다.
아울러, 도 10b에 도시된 바와 같이, 제2 접속부(PC142)와 제1 패드부(PP141) 사이의 이격된 공간에도 절연층(IL)이 채워질 수 있으며, 도 10c에 도시된 바와 같이, 제1 접속부(PC141)와 제2 패드부(PP142) 사이의 이격된 공간에도 절연층(IL)이 채워질 수 있다.
아울러, 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 패드부(PP141)와 제2 패드부(PP142) 각각은 반도체 기판(110)과 중첩되는 제1 영역(PP141-S1, PP142-S1)과, 반도체 기판(110)과 중첩되지 않는 제2 영역(PP141-S2, PP142-S2)을 포함할 수 있다.
이와 같이, 인터커넥터(IC)와 연결될 수 있는 공간을 확보하기 위하여 마련된 제1 패드부(PP141)의 제2 영역(PP141-S2) 및 제2 패드부(PP142)의 제2 영역(PP142-S2)에 인터커넥터(IC)가 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 제1 패드부(PP141)와 제2 패드부(PP142) 각각은 제2 영역(PP141-S2, PP142-S2)을 구비함으로써, 인터커넥터(IC)를 보다 용이하게 연결할 수 있으며, 아울러, 인터커넥터(IC)를 연결할 때에, 반도체 기판(110)에 대한 열팽창 스트레스를 최소화할 수 있다.
아울러, 전술한 바와 같이, 복수의 태양 전지를 연결하기 위해 이와 같은 제1 패드부(PP141) 또는 제2 패드부(PP142)에 인터커넥터(IC)가 접속될 수 있다.
지금까지는 반도체 기판(110)에 형성된 제1 전극(C141) 및 제2 전극(C142)이 절연성 부재(200)에 형성된 제1 접속부(PC141) 및 제2 접속부(PC142)와 나란한 방향으로 중첩되어 연결되는 경우에 대해 설명하였으나, 이와 다르게, 반도체 기판(110)에 형성된 제1 전극(C141) 및 제2 전극(C142)이 절연성 부재(200)에 형성된 제1 접속부(PC141) 및 제2 접속부(PC142)와 교차하는 방향으로 중첩되어 접속할 수도 있다.
또한, 도시된 바와 다르게 제1 접속부(PC141)와 제2 접속부(PC142)가 복수 개로 형성되지 않고, 하나의 통전극으로 형성될 수 있으며, 하나의 통전극으로 형성되는 제1 접속부(PC141)에는 복수 개의 제1 전극(C141)이 접속될 수 있고, 하나의 통전극으로 형성되는 제2 접속부(PC142)에는 복수 개의 제2 전극(C142)이 접속될 수 있다.
지금까지는 제1 패드부(PP141)와 제2 패드부(PP142)가 각각 하나로만 형성된 경우를 일례로 설명하였으나, 이와 다르게, 제1 패드부(PP141)와 제2 패드부(PP142)가 각각 복수 개로 형성될 수도 있다. 복수 개로 형성된 제1 패드부(PP141) 또는 제2 패드부(PP142) 각각에 복수 개의 제1 접속부(PC141) 또는 복수 개의 제2 접속부(PC142)가 연결될 수도 있다.
아울러, 도 6 내지 도 10c에서는 본 발명에 따른 태양 전지에서 절연성 부재(200)가 구비된 경우를 일례로 도시하고 설명하였으나, 이와 다르게, 절연성 부재(200)는 제1, 2 전극(C141, C142)과 제1, 2 도전성 배선(P141, P142)이 서로 접속된 이후 제거될 수 있고, 이와 같이, 절연성 부재(200)가 제거된 상태에서 인터커넥터(IC)가 제1 도전성 배선(P141) 또는 제2 도전성 배선(P142)에 접속될 수 있다.
도 11 내지 도 15는 제1, 2 도전성 배선(P141, P142)이 복수 개의 와이어로 형성된 태양 전지 모듈에 대해 설명하기 위한 도이다.
이하의 도 11 내지 도 15에서는 도 1 내지 도 10c에서 설명한 바와 동일한 내용에 대해서는 구체적인 설명을 생략하고, 다른 점을 위주로 설명한다.
여기서, 도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 제1, 2 도전성 배선(P141, P142)이 복수 개의 와이어로 형성될 경우 적용되는 태양 전지의 일례를 설명하기 위한 도로서, 도 11은 태양 전지의 일부 사시도를 도시한 것이고, 도 12는 도 11에 도시된 태양 전지의 후면에 형성된 제1, 2 전극(C141, C142)의 패턴을 도시한 것이다.
도 13은 도 11 및 도 12에 도시된 각 태양 전지의 후면에 복수 개의 와이어로 형성된 제1, 2 도전성 배선(P141, P142)이 인터커넥터(IC)를 통해 연결된 일례를 도시한 것이고, 도 14는 도 13에서 제1, 2 도전성 배선(P141, P142)과 인터커넥터(IC) 사이의 접속 영역의 면적 차이를 설명하기 위한 도이다.
아울러, 도 15는 제1, 2 도전성 배선(P141, P142)에 구비된 복수 개의 와이어와 인터커넥터 사이의 접속 영역 및 접속 위치를 설명하기 위한 도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈에 적용 가능한 태양 전지는 반사 방지막(130), 반도체 기판(110), 에미터부(121), 후면 전계부(172), 및 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)을 포함할 수 있다.
아울러, 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)은 도 12에 도시된 바와 같이, 서로 교번되어 제1 방향(x)으로 길게 뻗어 형성될 수 있다. 여기서, 반사 방지막(130), 반도체 기판(110), 에미터부(121), 후면 전계부(172) 및 복수의 제1, 2 전극(C141, C142)에 대한 설명은 앞선 도 6 내지 도 10c에서 설명한 바와 동일할 수 있다.
제1, 2 도전성 배선(P141, P142)은 앞선 도 6 내지 도 10c에서 설명한 바와 다르게, 도 13에 도시된 바와 같이, 복수 개의 와이어 형태로 구비될 수 있다.
여기서, 복수 개의 와이어 형태로 구비된 제1, 2 도전성 배선(P141, P142) 각각은 도 13에 도시된 바와 같이, 태양 전지의 후면에 형성되는 제1, 2 전극(C141, C142)의 길이 방향과 교차하는 방향인, 제2 방향(y)으로 길게 배치되어 형성될 수 있다. 그러나, 제1, 2 도전성 배선(P141, P142) 각각의 길이 방향이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
이때, 제1, 2 태양 전지(CE1, CE2) 각각에 포함되는 복수 개의 제1, 2 전극(C141, C142) 각각은 제1 방향(x)으로 길게 형성되며, 제1, 2 태양 전지(CE1, CE2)는 제1 방향(x)과 교차하는 제2 방향(y)을 따라 일렬로 배열될 수 있다. 아울러, 복수 개의 와이어 형태로 구비된 제1, 2 도전성 배선(P141, P142) 각각은 제2 방향(y)으로 길게 위치할 수 있다.
따라서, 제1, 2 도전성 배선(P141, P142)과 각 제1, 2 전극(C141, C142)은 서로 교차하여 중첩되는 부분 중에서 제1, 2 태양 전지(CE1, CE2)의 직렬 연결을 위하여 필요한 부분에서 서로 접속되거나 절연될 수 있다.
이때, 제1, 2 도전성 배선(P141, P142)과 각 제1, 2 전극(C141, C142) 사이의 접속은 전극 접착제(ECA)에 의해 이루어질 수 있다. 여기서, 전극 접착제(ECA)의 재질은 도 6 내지 도 10c에서 설명한 바와 동일할 수 있다.
아울러, 제1, 2 도전성 배선(P141, P142)과 각 제1, 2 전극(C141, C142) 사이는 절연층(IL)에 의해 절연될 수 있다. 여기서, 절연층(IL)은 전극 접착제(ECA)에서 도 6 내지 도 10c에서 설명한 바와 동일할 수 있다.
여기서, 제1, 2 태양 전지 각각에 구비된 제1, 2 도전성 배선(P141, P142)은 도 13에 도시된 바와 같이, 별도의 인터커넥터(IC)에 의해 연결될 수 있다.
일례로, 제1 태양 전지의 제1 도전성 배선(P141)과 제2 태양 전지의 제2 도전성 배선(P142)은 인터커넥터(IC)를 사이에 두고, 인터커넥터(IC) 접착제(ICA)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 인터커넥터(IC) 접착제(ICA)의 재질은 도 1 내지 도 5에서 설명한 바와 동일할 수 있다.
이때, 도 14에 도시된 바와 같이, 제1 태양 전지에 복수 개의 와이어로 구비된 제1 도전성 배선(P141)이 인터커넥터(IC)에 접속하는 복수 개의 제1 접속 영역(CS1a ~ CS1c)의 면적의 합은 제2 태양 전지에 복수 개의 와이어로 구비된 제2 도전성 배선(P142)이 인터커넥터(IC)에 접속하는 복수 개의 제2 접속 영역(CS2a ~ CS2c)의 면적의 합과 다를 수 있다.
일례로, 도 14에 도시된 바와 같이, 복수 개의 제1 접속 영역(CS1a ~ CS1c) 각각의 면적의 합은 복수 개의 제2 접속 영역(CS2a ~ CS2c) 각각의 면적의 합보다 클 수 있다. 그러나, 이와 반대로 복수 개의 제2 접속 영역(CS2a ~ CS2c) 각각의 면적의 합은 복수 개의 제1 접속 영역(CS1a ~ CS1c) 각각의 면적의 합보다 큰 것도 가능하다.
아울러, 복수 개의 제1 접속 영역(CS1a ~ CS1c) 각각이 인터커넥터(IC)와 중첩되는 길이(OS1)는 복수 개의 제2 접속 영역(CS2a ~ CS2c) 각각이 인터커넥터(IC)와 중첩되는 길이(OS2)와 다를 수 있다. 일례로 도 14에 도시된 바와 같이, 제1 접속 영역(CS1a ~ CS1c)의 중첩 길이(OS1)가 제2 접속 영역(CS2a ~ CS2c)의 중첩 길이(OS2)보다 클 수 있다. 그러나, 이와 반대로 제2 접속 영역(CS2a ~ CS2c)의 중첩 길이(OS2)가 제1 접속 영역(CS1a ~ CS1c)의 중첩 길이(OS1)보다 큰 것도 가능하다.
이와 같이, 제1 접속 영역(CS1a ~ CS1c)의 면적이나 중첩 길이가 제2 접속 영역(CS2a ~ CS2c)의 면적이나 중첩 길이와 다르게 함으로써, 복수의 태양 전지를 직렬 연결시키는 공정시 복수 개의 와이어로 구비된 제1, 2 도전성 배선(P141, P142)의 얼라인 공정을 보다 용이하게 할 수 있다.
아울러, 본 발명은 제1, 2 태양 전지 각각에서 인터커넥터(IC)에 접속하는 복수 개의 제1 접속 영역(CS1a ~ CS1c) 중 적어도 하나의 제1 접속 영역(CS1a ~ CS1c)의 접속 위치 또는 접속 면적을 나머지 제1 접속 영역(CS1a ~ CS1c)의 접속 위치 또는 접속 면적과 다르게 할 수 있다.
아울러, 제1, 2 태양 전지 각각에서 인터커넥터(IC)에 접속하는 복수 개의 제2 접속 영역(CS2a ~ CS2c) 중 적어도 하나의 제1 접속 영역(CS1a ~ CS1c)의 접속 위치 또는 접속 면적을 나머지 제2 접속 영역(CS2a ~ CS2c)의 접속 위치 또는 접속 면적과 다르게 형성할 수도 있다.
일례로 도 15의 (a)에 도시된 바와 같이, 복수 개의 제1 접속 영역(CS1a ~ CS1c)[또는 제2 접속 영역(CS2a ~ CS2c)]의 각각의 면적이 서로 다르게 형성될 수 있다.
아울러, 도 15의 (b)에 도시된 바와 같이, 복수 개의 제1 접속 영역(CS1a ~ CS1c)[또는 제2 접속 영역(CS2a ~ CS2c)] 중 CS1b(또는 CS2b)의 접속 위치는 제1 도전성 배선(P141)[또는 제2 도전성 배선(P142)]의 끝단으로부터 D1에 위치할 수 있으며, CS1a 및 CS1c(또는 CS2a 및 CS2c)의 접속 위치는 제1 도전성 배선(P141)[또는 제2 도전성 배선(P142)]의 끝단으로부터 D1보다 작은 D2에 위치할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 제1, 2 도전성 배선(P141, P142)과 인터커넥터(IC)와의 접속 면적이나 접속 위치가 서로 다르게 형성되도록 하여, 태양 전지를 직렬 연결하는 공정을 보다 용이하게 할 수 있다.
아울러, 도 11 내지 도 15에서는 제1, 2 도전성 배선(P141, P142)이 복수 개의 와이어로 형성된 경우를 일례로 설명하였으나, 제1, 2 도전성 배선(P141, P142)이 복수 개의 리본(ribbon)으로 형성된 경우에도 동일하게 적용 가능하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (1)
- 반도체 기판의 후면에 배치되는 복수의 제1 전극과, 상기 반도체 기판의 후면에 배치되고 상기 복수의 제1 전극과 이격되는 복수의 제2 전극과, 상기 복수의 제1 전극과 연결되고 상기 복수의 제2 전극과 절연되는 제1 도전성 배선과, 상기 복수의 제2 전극과 연결되고 상기 복수의 제1 전극과 절연되는 제2 도전성 배선을 포함하고, 제1 방향으로 연결되는 제1 태양 전지 및 제2 태양 전지; 및
상기 제1 태양 전지의 제1 도전성 배선과 상기 제2 태양 전지의 제2 도전성 배선을 전기적으로 연결하는 인터커넥터를 포함하고,
상기 복수의 제1 전극과 상기 복수의 제2 전극은 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되고,
상기 제1 도전성 배선과 상기 제2 도전성 배선은 상기 제1 방향으로 연장되는 태양 전지 모듈.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210011842A KR102327041B1 (ko) | 2014-02-24 | 2021-01-27 | 태양 전지 모듈 |
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