KR20230048715A - High-output shingled solar cell module using string array and manufacturing method thereof - Google Patents

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KR20230048715A
KR20230048715A KR1020210131486A KR20210131486A KR20230048715A KR 20230048715 A KR20230048715 A KR 20230048715A KR 1020210131486 A KR1020210131486 A KR 1020210131486A KR 20210131486 A KR20210131486 A KR 20210131486A KR 20230048715 A KR20230048715 A KR 20230048715A
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정채환
윤성민
박민준
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한국생산기술연구원
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Abstract

The present invention relates to a high output shingled solar cell module and a manufacturing method thereof, capable of manufacturing a high-density solar cell module by realizing optimization of a shingled string process and enabling high output in comparison with the same area. The manufacturing method thereof includes: a step (a) of forming a bus bar pattern for an electrode on a wafer; a step (b) of forming multiple unit cells by cutting the wafer on which the bus bar pattern is formed in the step (a); a step (c) of applying a conductive adhesive on each electrode of the unit cell prepared in step (b); a step (d) of forming a shingled string by connecting the multiple unit cells applied with the conductive adhesive; and a step (e) of forming the solar cell module by electrically connecting the shingled string in step (d). The connection in step (d) has a structure performed for an overlap width to be maintained at 1.6-1.7 mm. Therefore, an effective manufacturing process for a high-output solar cell module can be obtained through the optimization of an element process of the shingled string.

Description

고출력 슁글드 태양전지 모듈 및 그의 제조방법{High-output shingled solar cell module using string array and manufacturing method thereof} High-output shingled solar cell module using string array and manufacturing method thereof}

본 발명은 스트링 어레이를 이용한 고출력 슁글드 태양전지 모듈 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 슁글드 스트링 공정 최적화를 실현하여 고밀도 태양전지 모듈을 제조할 수 있고, 동일면적 대비 고출력화가 가능한 고출력 슁글드 태양전지 모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a high-output shingled solar cell module using a string array and a method for manufacturing the same, and in particular, a high-power shingled solar cell module capable of manufacturing a high-density solar cell module by realizing optimization of a shingled string process, and capable of high power output compared to the same area It relates to a battery module and a manufacturing method thereof.

현재 주 에너지원인 화석연료는 그 매장량이 점차 고갈되고 있으며 지구온난화 등 지구환경에 악영향을 미치고 있어 인류는 대체에너지 개발에 박차를 가하고 있다. 환경문제 및 고갈의 우려가 없는 대체에너지로 풍력, 수력, 원자력, 태양에너지 등이 있으며, 그중 무한한 에너지원으로 알려진 태양 에너지가 화석연료를 대체할 수 있는 미래의 대안으로 급부상하고 있는 추세이다.Fossil fuels, which are currently the main energy source, are gradually depleting their reserves and adversely affecting the global environment such as global warming, so mankind is accelerating the development of alternative energy. There are wind power, water power, nuclear power, solar energy, etc. as alternative energy without concerns about environmental problems and depletion.

태양 에너지 중에서도 태양광을 이용한 발전은 무한정, 무공해의 햇빛을 직접 전기로 바꿀 수 있도록 한 기술로서 무한한 청정에너지를 이용함에 있어 별도의 에너지원 및 구동원이 불필요하고 소규모에서 대규모까지 시스템의 시공이 간단하며 환경문제에 따른 설치 제한에 영향을 받지 않는 이점 등이 있다.Among solar energy, photovoltaic power generation is a technology that directly converts unlimited, non-polluting sunlight into electricity. In using infinite clean energy, no separate energy source or driving source is required, and the construction of the system is simple from small to large. There are advantages such as not being affected by installation restrictions due to environmental problems.

이러한 태양전지(Solar Cell)는 태양광을 흡수하여 흡수된 태양광을 사용할 수 있는 형태로 변환 에너지를 얻을 수 있는 전지이다. 복수의 태양전지들을 구성하는 태양전지모듈은 에너지원이 청정하고 무제한으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 유지 보수시 드는 비용이 적기 때문에 석유자원의 고갈 및 지구 온난화 등의 환경 문제를 해결하기 위한 하나의 대안으로 주목받고 있다. 복수의 태양전지들(태양전지 모듈)은 전지용량 등의 요구에 적합하도록 태양전지 모듈을 수용하는 태양전지 모듈 프레임 내에 배열된 형태로 제작된다.The solar cell is a cell capable of absorbing sunlight and converting the absorbed sunlight into a usable form of energy. The solar cell module, which consists of multiple solar cells, is an alternative to solving environmental problems such as depletion of petroleum resources and global warming, as the energy source is clean and can be used unlimitedly, and maintenance costs are low. It is getting attention. A plurality of solar cells (solar cell modules) are manufactured in an arrayed form in a solar cell module frame accommodating the solar cell modules to meet the requirements of battery capacity.

상기 태양전지 셀은 예를 들어, 양극 전극이 코팅된 양극 유리기판, 음극 전극이 코팅된 음극 유리기판, 양극 전극 상부에 단원자층 박막 수준으로 미세하게 도포된 촉매층, 염료를 흡착한 상태로 음극 전극 하부에 부착된 TiO2층 및 양극 전극과 음극 전극이 접촉되지 않도록 간격을 유지시키면서 내부에 전해질을 밀봉시키는 밀봉재를 포함하는 구조로 마련된다. 하나의 태양전지 셀이 생산하는 전기에너지의 전압은 1.0V 내외이므로, 실용적인 수준의 전압과 전류를 생성하기 위해서 여러 개의 태양전지 셀을 직렬로 연결하여야 한다.The solar cell may include, for example, an anode glass substrate coated with a cathode electrode, a cathode glass substrate coated with a cathode electrode, a catalyst layer finely applied to the level of a monatomic thin film on the anode electrode, and a cathode electrode in a state in which a dye is adsorbed. It is provided with a structure including a TiO 2 layer attached to the bottom and a sealant for sealing the electrolyte therein while maintaining a gap so that the anode electrode and the cathode electrode do not contact each other. Since the voltage of electric energy produced by one solar cell is around 1.0V, several solar cells must be connected in series to generate a practical level of voltage and current.

한편, 실리콘계에서의 고효율 태양전지인 PERC(Passivated Emitter and Rear Cell) 태양전지나 HIT-IBC(Heterojunction with Intrinsic Thin layer solar cell-Interdigitated Back Contact) 태양전지는 복잡한 구조를 구비하며, 이러한 복잡한 구조화는 전용 장비의 사용 및 모듈 제작에 있어서 일반구조의 태양전지에 비해 상대적으로 고비용을 초래한다.On the other hand, PERC (Passivated Emitter and Rear Cell) solar cells or HIT-IBC (Heterojunction with Intrinsic Thin layer solar cell-Interdigitated Back Contact) solar cells, which are high-efficiency solar cells in the silicon system, have complex structures, and these complex structures are made with dedicated equipment. In the use and module manufacturing, it causes a relatively high cost compared to the solar cell of the general structure.

즉, 태양전지를 사용한 태양전지 모듈을 제조하는 데 있어서 일반적으로 대규모 증설을 통한 고정비의 절감, 실리콘 웨이퍼의 비용을 줄이기 위해 셀의 두께를 줄이는 것과 같은 원재료 사용량을 줄이거나 공정상의 손실(loss)을 줄이는 방법 등으로 모듈 원가를 절감하는 것이 유효했지만, 기술의 발전에 따라 더 이상 대규모 증설과 원재료 사용량 감축은 쉽지 않아지고 있다.That is, in manufacturing solar cell modules using solar cells, in general, reduction of fixed costs through large-scale expansion, reduction of raw material usage, such as reduction of cell thickness to reduce silicon wafer cost, or loss in the process Although it was effective to reduce module costs through methods such as reduction, it is no longer easy to expand large-scale facilities and reduce raw material consumption as technology advances.

따라서 새로운 구조의 태양전지들은 와트당 생산단가와 변환 효율의 상승이라는 두 가지 측면 사이에서의 신뢰성, 보전성, 성능 등을 고려해야 한다.Therefore, solar cells with a new structure must consider reliability, maintainability, performance, etc. between the two aspects of production cost per watt and increase in conversion efficiency.

이러한 기술의 일 예가 하기 특허문헌 1 내지 3 등에 개시되어 있다.An example of such technology is disclosed in Patent Documents 1 to 3 below.

예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 전지 셀 유닛이 정면과 뒷면을 구비하고, 정면에 발전 영역과 발전 영역 2개의 일측 가장자리에 설치된 정면 메인 그리드 선이 설치되고, 발전 영역에 복수의 가는 그리드 선이 설치되고, 가는 그리드 선이 정면 메인 그리드 선에 접속되고, 뒷면에 뒷면 메인 그리드 선과 알루미늄 뒷면 전계가 설치되고, 또 정면 메인 그리드 선과 뒷면 메인 그리드 선이 각각 전지 셀 유닛의 반대 측면에 위치하고, 레이저 절단기로 절단선에 따라 절단하고, 복수의 전지 셀 유닛을 형성하고, 절단선이 정면 메인 그리드 선의 에지와 겹쳐지며, 제1매의 전지 셀 유닛의 정면 메인 그리드 선에 도전성 접착 재료를 도포하고, 제2매의 전지 셀 유닛의 뒷면 메인 그리드 선을 제1매의 전지 셀 유닛의 정면 메인 그리드 선에 접착하여 2매의 전지 셀 유닛을 접착하는 구조에 대해 개시되어 있다.For example, in Patent Document 1 below, a battery cell unit has a front and a back side, a power generation area and a front main grid line installed at one edge of two power generation areas are installed on the front side, and a plurality of thin grid lines are installed in the power generation area. installed, the thin grid line is connected to the front main grid line, the rear main grid line and the aluminum back grid line are installed on the back, and the front main grid line and the rear main grid line are located on opposite sides of the battery cell unit, respectively, and the laser cutting machine cut along the furnace cutting line to form a plurality of battery cell units, the cutting line overlaps the edge of the front main grid line, and the conductive adhesive material is applied to the front main grid line of the first sheet of battery cell unit, Disclosed is a structure in which two battery cell units are bonded by adhering main grid lines on the rear side of the two battery cell units to main grid lines on the front side of the first battery cell unit.

또 하기 특허문헌 2에는 융점이 210℃ 이하인 금속을 포함하는 도전성 수지, 열경화성 수지 및 플럭스 활성화제를 함유하는 도전성 접착제 조성물로서, 도전성 접착제 조성물의 점도가 5~30 Pa·s이고, 도전성 입자의 함유량이 도전성 접착제 조성물의 전량에 대하여 70~90 질량% 이며, 배선 부재와 버스바 전극을 도전성 접착제 조성물을 통해 서로 마주보도록 배치한 후, 버스바 전극과 배선 부재가 140~210℃의 온도에서 1~30분 동안, 0.1~6.0 MPa의 압력으로 가열 압착을 수행하며, 비접촉 방식으로 대상 접촉면과 디스펜서의 토출구의 간격은 0.3~5.0mm이고, 노즐의 내경은 100~300mm인 디스펜서를 적용하는 구성에 대해 개시되어 있다.In addition, in Patent Document 2 below, a conductive adhesive composition containing a conductive resin containing a metal having a melting point of 210° C. or less, a thermosetting resin, and a flux activator, wherein the conductive adhesive composition has a viscosity of 5 to 30 Pa·s and a content of conductive particles It is 70 to 90% by mass with respect to the total amount of the conductive adhesive composition, and after arranging the wiring member and the bus bar electrode to face each other through the conductive adhesive composition, the bus bar electrode and the wiring member are applied at a temperature of 140 to 210 ° C. For 30 minutes, heat compression is performed at a pressure of 0.1 to 6.0 MPa, and the distance between the target contact surface and the discharge port of the dispenser is 0.3 to 5.0 mm in a non-contact manner, and the inner diameter of the nozzle is 100 to 300 mm. has been initiated.

한편, 하기 특허문헌 3에는 슈퍼 셀(super cell)을 형성하도록 중첩되고 전기적으로 연결되는 인접하는 태양 전지들의 단부들을 구비하는 슁글드 방식(shingled manner)으로 배열되는 직렬로 연결된 태양 전지들의 스트링(string)으로서, 둘 또는 그 이상의 평행한 열들로 배열되는 복수의 슈퍼 셀들을 포함하고, 각 슈퍼 셀은 실리콘 태양전지들을 전기적으로 직렬로 연결하도록 중첩되고 서로 도전성으로 결합되는 인접하는 실리콘 태양전지들의 긴 측면들과 일렬로 배열되는 복수의 직사각형 또는 실질적으로 직사각형의 실리콘 태양 전지들을 구비하며, 제1 태양전지의 후면 상에 위치하는 정상 동작에서 유효한 전류를 전도하지 않는 히든 탭(hidden tap) 콘택트 패드를 포함하는 태양전지 모듈에 대해 개시되어 있다.Meanwhile, in Patent Document 3 below, a string of solar cells connected in series arranged in a shingled manner having ends of adjacent solar cells overlapping and electrically connected to form a super cell ), comprising a plurality of super cells arranged in two or more parallel rows, each super cell overlapping the long sides of adjacent silicon solar cells conductively bonded to each other to electrically connect the silicon solar cells in series. a plurality of rectangular or substantially rectangular silicon solar cells arranged in a line with a plurality of rectangular or substantially rectangular silicon solar cells, including a hidden tap contact pad that does not conduct effective current in normal operation and is located on the rear surface of the first solar cell; A solar cell module to do is disclosed.

일본 공표특허공보 특표2018-515935호(2018.06.14 공개)Japanese Published Patent Publication No. 2018-515935 (published on June 14, 2018) 일본 재공표 특허공보 WO 2012/101869호(2014.06.30 발행)Japanese Republished Patent Publication No. WO 2012/101869 (issued on June 30, 2014) 대한민국 공개특허공보 제2011-0138435호(2017.05.24 공개)Republic of Korea Patent Publication No. 2011-0138435 (published on May 24, 2017)

상술한 바와 같은 특허문헌 1에 개시된 기술에서는 레이저 절단기 또는 다른 절단 장치로 절단선에 따라 절단하는 내용만 기재되어 있을 뿐, 전도성 접착제가 도포된 복수의 단위 셀을 서로 직렬연결하며, 열처리 조건에 따라 스트립을 형성하는 기술 사상에 대해 개시되어 있지 않았다.In the technology disclosed in Patent Document 1 as described above, only the content of cutting along the cutting line with a laser cutter or other cutting device is described, and a plurality of unit cells coated with conductive adhesive are connected in series to each other, and according to heat treatment conditions The technical idea of forming the strip is not disclosed.

또 상기 특허문헌 2에는 버스바 전극과 배선 부재가 140~210℃의 온도에서 1~30분 동안, 0.1~6.0 MPa의 압력으로 가열 압착을 수행하는 기술에 대해서만 개시되어 있을 뿐, 이 특허문헌 2에도 태양전지 모듈의 출력과 경제성을 고려한 도전성 접착제의 분사량(또는 도포량)과 전도성 접착제의 경화시간에 대해서는 개시되어 있지 않았다.In addition, Patent Document 2 only discloses a technology in which a bus bar electrode and a wiring member are heat-compressed at a temperature of 140 to 210 ° C. for 1 to 30 minutes at a pressure of 0.1 to 6.0 MPa. Even in this study, the spraying amount (or coating amount) of the conductive adhesive and the curing time of the conductive adhesive considering the output and economy of the solar cell module were not disclosed.

또한, 상기 특허문헌 3에서는 스크린 프린팅(screen printing) 또는 잉크제트 프린팅(ink jet printing)에 의해 도전성 접착제를 버스 바 또는 콘택트 패드들의 열에 적용하는 구성에 대해서만 개시되어 있을 뿐, 전도성 접착제의 경화시간에 대해서는 개시되어 있지 않았다.In addition, Patent Document 3 only discloses a configuration in which a conductive adhesive is applied to a row of bus bars or contact pads by screen printing or ink jet printing, and the curing time of the conductive adhesive was not disclosed.

한편, 종래의 기술에 따른 슁글드 스트링의 공정에서 마련된 전면 전극과 후면 전극의 접합 부분이 모듈의 제조 과정에서 파손된다는 문제도 있었다.On the other hand, there was also a problem that the joint portion of the front electrode and the rear electrode prepared in the process of the shingled string according to the prior art is damaged during the manufacturing process of the module.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 슁글드 스트립 구조의 셀을 이용한 태양전지 모듈의 제조 과정에서 스트링 파손율을 저감할 수 있는 고출력 슁글드 태양전지 모듈 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and a high-power shingled solar cell module capable of reducing a string breakage rate in the manufacturing process of a solar cell module using a cell of a shingled strip structure and a manufacturing method thereof is to provide

본 발명의 다른 목적은 레이저 스크라이빙의 최적화 조건을 통해 양산화를 위한 파손율 저감 조건을 확보하면서 분할 셀의 접합 조건(ECA 양, 경화속도, 경화 온도 및 오버랩 폭)의 최적화에 따라 태양전지 모듈의 제조시 경제성 및 양산성을 확보할 수 있는 고출력 슁글드 태양전지 모듈 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to optimize the bonding conditions (ECA amount, curing speed, curing temperature, and overlap width) of the split cell while securing the condition for reducing the breakage rate for mass production through the optimized conditions of laser scribing. It is to provide a high-power shingled solar cell module capable of securing economic feasibility and mass productivity during manufacturing and a manufacturing method thereof.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 고출력 슁글드 태양전지 모듈의 제조방법은 고출력 슁글드 태양전지 모듈을 제조하는 방법으로서, (a) 웨이퍼 상에 전극용 버스바(bus bar) 패턴을 형성하는 단계, (b) 상기 단계 (a)에서 버스바 패턴이 형성된 웨이퍼를 절단하여 복수의 단위 셀을 형성하는 단계, (c) 상기 단계 (b)에서 마련된 상기 단위 셀의 각각의 전극상에 전도성 접착제를 도포하는 단계, (d) 상기 전도성 접착제가 도포된 복수의 단위 셀을 서로 연결하여 슁글드 스트링을 형성하는 단계, (e) 상기 단계 (d)에서의 슁글드 스트링을 전기적으로 연결하여 태양전지 모듈을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 단계 (d)에서의 연결은 오버랩 폭이 1.6㎜~1.7㎜로 유지되도록 실행되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a method for manufacturing a high-power shingled solar cell module according to the present invention is a method for manufacturing a high-power shingled solar cell module, which includes (a) forming a bus bar pattern for electrodes on a wafer Step, (b) forming a plurality of unit cells by cutting the wafer on which the bus bar pattern is formed in step (a), (c) conductive adhesive on each electrode of the unit cells prepared in step (b) (d) connecting a plurality of unit cells coated with the conductive adhesive to form a shingled string, (e) electrically connecting the shingled strings in step (d) to form a solar cell and forming a module, characterized in that the connection in step (d) is performed such that the overlap width is maintained at 1.6 mm to 1.7 mm.

또 본 발명에 따른 태양전지 모듈의 제조방법에서, 상기 전극은 전면 전극과 후면 전극으로 이루어지고, 상기 전면 전극과 후면 전극은 서로 어긋나게 연결되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the manufacturing method of the solar cell module according to the present invention, the electrode is composed of a front electrode and a rear electrode, and the front electrode and the rear electrode are connected offset from each other.

또 본 발명에 따른 태양전지 모듈의 제조방법에서, 상기 단계 (c)에서 상기 전도성 접착제 도포는 상기 전면 전극과 후면 전극의 폭 이상으로 도포되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the manufacturing method of the solar cell module according to the present invention, in the step (c), the conductive adhesive is applied over a width of the front electrode and the rear electrode.

또 본 발명에 따른 태양전지 모듈의 제조방법에서, 상기 단계 (b)에서 웨이퍼의 절단은 532nm 파장을 사용하는 20ns 레이저에서 스캔 속도 1,300mm/s, 스크라이빙 반복횟수 30회, 스크라이빙에 의한 절단면의 깊이 50%의 조건으로 실행되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the method of manufacturing a solar cell module according to the present invention, in step (b), the wafer is cut with a 20ns laser using a 532nm wavelength at a scan speed of 1,300mm/s, a scribing repetition of 30 times, and scribing. It is characterized in that it is carried out under the condition of 50% of the depth of the cut surface by

또 본 발명에 따른 태양전지 모듈의 제조방법에서, 상기 단계 (c)에서 전도성 접착제의 도포는 경화 온도 130℃, 경화 시간 5초의 특성이 있는 전도성 접착제를 250㎛의 직경을 갖는 마이크로 디스펜서의 니들에서 토출용 모터 속도 60RPM, 단위 셀의 연결시 오버랩 폭 1.6㎜~1.7㎜의 제어로 실행되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the manufacturing method of the solar cell module according to the present invention, in step (c), the conductive adhesive having a curing temperature of 130 ° C and a curing time of 5 seconds is applied to a needle of a micro dispenser having a diameter of 250 μm. It is characterized in that the discharge motor speed is 60RPM, and the control is performed with an overlap width of 1.6 mm to 1.7 mm when unit cells are connected.

또 본 발명에 따른 태양전지 모듈의 제조방법에서, 상기 단계 (e)에서는 상기 슁글드 스트링을 직렬, 병렬 또는 직병렬 연결하여 태양전지 패널로 형성하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the method of manufacturing a solar cell module according to the present invention, in the step (e), the shingled strings are connected in series, parallel or series-parallel to form a solar cell panel.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 태양전지 모듈은 상술한 태양전지 모듈의 제조방법에 의해 형성된 것을 특징으로 한다.In addition, in order to achieve the above object, the solar cell module according to the present invention is characterized in that it is formed by the above-described manufacturing method of the solar cell module.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고출력 슁글드 태양전지 모듈 및 그의 제조방법에 의하면, 태양전지 모듈의 양산화를 위한 슁글드 스트링의 요소공정 최적화를 통해 효과적인 고출력 태양전지 모듈의 제조공정을 확보할 수 있다는 효과가 얻어진다.As described above, according to the high-power shingled solar cell module and manufacturing method thereof according to the present invention, an effective high-power solar cell module manufacturing process can be secured by optimizing the element process of the shingled string for mass production of the solar cell module. effect is obtained.

또 본 발명에 따른 고출력 슁글드 태양전지 모듈 및 그의 제조방법에 의하면, 단위 셀의 연결시 오버랩 폭 1.6㎜~1.7㎜의 제어에 의해 양산화를 위한 스트링 파손율 저감 조건을 확보하면서 분할 셀의 접합 조건의 최적화에 따라 경제성 및 양산성을 확보할 수 있어 제조 비용을 절감할 수 있다는 효과가 얻어진다.In addition, according to the high-power shingled solar cell module and method of manufacturing the same according to the present invention, when unit cells are connected, the overlap width of 1.6 mm to 1.7 mm is controlled to secure the condition for reducing the string breakage rate for mass production, while bonding conditions for split cells It is possible to secure economic feasibility and mass productivity according to the optimization of the effect that the manufacturing cost can be reduced.

또한, 본 발명에 따른 고출력 슁글드 태양전지 모듈 및 그의 제조방법에 의하면, 경화 온도 130℃, 경화 시간 5초의 특성이 있는 전도성 접착제를 사용하여 낮은 경화 온도와 매우 이른 경화시간으로 인해 고속으로 대량생산을 실현할 수 있다는 효과도 얻어진다.In addition, according to the high-power shingled solar cell module and its manufacturing method according to the present invention, a conductive adhesive having a curing temperature of 130 ° C and a curing time of 5 seconds is used, resulting in high-speed mass production due to low curing temperature and very early curing time. The effect that can be realized is also obtained.

도 1은 본 발명에 따른 고출력 슁글드 태양전지 모듈의 제조 과정을 설명하기 위한 공정도,
도 2는 본 발명에 적용하기 위한 레이저 스크라이빙에 따른 파손 및 양호 상태를 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명에 적용되는 레이저 스크라이빙의 절단면의 깊이에 따른 셀 파손의 범위를 나타내는 도면,
도 4는 본 발명에 따른 5 분할 셀에서의 성능 실험 그래프,
도 5는 본 발명에 적용되는 분할된 셀이 전도성 접착제에 의해 슁글드 어레이 형태로 접합하기 위한 최적의 전도성 접착제 도포 조건을 나타내는 그래프,
도 6은 슁글드 모듈의 제작시 스트링 파손율 저감을 위한 오버랩 폭의 상태를 나타내는 도면,
도 7은 본 발명에 따른 오버랩 폭의 설정에 따른 출력 특성을 나타내는 도면,
도 8은 본 발명에 따른 스트링 어레이를 이용한 태양전지 모듈의 제조 공정을 나타내는 도면,
도 9는 본 발명에 따라 제조된 태양전지 모듈 및 성능을 나타내는 도면.
1 is a process diagram for explaining a manufacturing process of a high-power shingled solar cell module according to the present invention;
2 is a diagram for explaining damage and good conditions according to laser scribing for application to the present invention;
3 is a view showing the range of cell damage according to the depth of the cut surface of laser scribing applied to the present invention;
4 is a performance experiment graph in a 5-division cell according to the present invention;
5 is a graph showing optimal conductive adhesive application conditions for bonding divided cells applied to the present invention in a shingled array form by a conductive adhesive;
6 is a view showing the state of overlap width for reducing the string breakage rate when manufacturing a shingled module;
7 is a diagram showing output characteristics according to setting of an overlap width according to the present invention;
8 is a view showing a manufacturing process of a solar cell module using a string array according to the present invention;
9 is a view showing the solar cell module manufactured according to the present invention and its performance.

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.The above and other objects and novel features of the present invention will become more apparent from the description of this specification and accompanying drawings.

본원에서 사용하는 용어 "슁글드(shingled) 어레이 구조"는 태양전지 모듈의 단위당 변환 효율과 출력을 높이기 위해 전면 전극과 후면 전극이 마련된 태양전지 셀을 절단하여 복수의 단위 셀을 형성하고 이 전면 전극과 후면 전극을 전도성 접착제로 접착하여 연결된 스트링 구조를 의미하고, "오버랩 폭(overlapped width)"은 슁글드 스트링을 제작하는 과정에서 전면 전극과 후면 전극이 접촉하는 폭(너비)을 의미한다.As used herein, the term "shingled array structure" refers to forming a plurality of unit cells by cutting a solar cell provided with a front electrode and a rear electrode in order to increase the conversion efficiency and output per unit of a solar cell module, and the front electrode It refers to a string structure in which the and rear electrodes are connected by bonding with a conductive adhesive, and "overlapped width" refers to the contact width (width) between the front electrode and the rear electrode in the process of manufacturing the shingled string.

또 "슁글드 태양전지 모듈"은 프레임 상에서 다수개의 슁글드 어레이 구조의 태양전지 스트링이 전기적으로 연결되고, 전면에 유리가 위치하고, 후면에는 EVA 시트가 형성되어 태양전지 패널을 형성한 것을 의미한다. In addition, "shingled solar cell module" means that a plurality of solar cell strings of a shingled array structure are electrically connected on a frame, glass is placed on the front side, and an EVA sheet is formed on the back side to form a solar cell panel.

본원에서 사용하는 용어 "전도성 접착제(Electroconductive Adhesive)"는 전기 전자 제품이나 회로의 배선 접합에 사용하는 전기 전도성을 가진 접착제로, 에폭시 수지에 은 입자를 배합한 것을 사용한다. 이러한 전도성 접착제가 전도성을 발현하는 원리는 접착제 중에 분산되어 있는 전도성 필러가 경화 또는 고화 단계에서 필러와 필러의 접촉이 일어나 전도성을 발현하는 것이다. 또 전도성 접착제는 마이크로 디스펜서를 이용하여 도포하며 니들로부터의 토출량이 일정해야 하고 흘러내리지 않게 한다. 전도성 충진제로는 금, 백금, 은, 구리, 니켈 등의 금속분말, 카본 또는 카본 섬유, 흑연 및 복합 분말 등이 사용할 수 있다.As used herein, the term "electroconductive adhesive" is an adhesive having electrical conductivity used for bonding wires of electrical and electronic products or circuits, in which silver particles are mixed with epoxy resin. The principle that such a conductive adhesive exhibits conductivity is that the conductive filler dispersed in the adhesive is in contact with the filler in a curing or solidifying step to develop conductivity. In addition, the conductive adhesive is applied using a micro dispenser, and the discharge amount from the needle must be constant and not run down. As the conductive filler, metal powders such as gold, platinum, silver, copper, and nickel, carbon or carbon fibers, graphite, and composite powders may be used.

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 도면에 따라서 설명한다.Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described according to the drawings.

도 1은 본 발명에 따른 고출력 슁글드 태양전지 모듈의 제조 과정을 설명하기 위한 공정도이다.1 is a process chart for explaining a manufacturing process of a high-output shingled solar cell module according to the present invention.

본 발명에 따른 고출력 슁글드 태양전지 모듈의 제조에서는 먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 태양전지 셀인 웨이퍼 상에 전극용 버스바(bus bar) 패턴을 형성한다(S10). 상기 전극은 전면 전극과 후면 전극으로 이루어질 수 있다.In manufacturing the high-output shingled solar cell module according to the present invention, first, as shown in FIG. 1, a bus bar pattern for an electrode is formed on a wafer, which is a solar cell (S10). The electrode may include a front electrode and a rear electrode.

상기 태양전지 셀은 고효율 태양전지인 PERC(Passivated Emitter and Rear Cell) 태양전지나 HIT-IBC(Heterojunction with Intrinsic Thin layer solar cell-Interdigitated Back Contact) 태양전지로 마련될 수 있다. 즉, 상기 태양전지 셀은 예를 들어, 기판, 기판 중에서 빛이 입사되는 입사면인 전면에 형성된 에미터, 에미터 위에 형성된 반사 방지막, 기판의 전면과 대향하는 기판의 후면에 형성된 다수의 보호막(passivation layer), 에미터와 전기적으로 연결된 다수의 전면 전극, 다수의 보호막과 기판에 형성된 일체의 후면 전극, 후면 전극과 기판 사이에 형성된 다수의 후면 전계층을 포함할 수 있다.The solar cell may be provided as a high-efficiency solar cell, such as a passivated emitter and rear cell (PERC) solar cell or a heterojunction with intrinsic thin layer solar cell-interdigitated back contact (HIT-IBC) solar cell. That is, the solar cell may include, for example, a substrate, an emitter formed on the front surface of the substrate, which is an incident surface on which light is incident, an antireflection film formed on the emitter, and a plurality of protective films formed on the back surface of the substrate facing the front surface of the substrate ( passivation layer), a plurality of front electrodes electrically connected to the emitter, a plurality of passivation films and an integrated back electrode formed on the substrate, and a plurality of back surface electric layer formed between the rear electrode and the substrate.

상기 기판은 제1 도전성 타입, 예를 들어 n형 또는 p형 도전성 타입의 실리콘으로 이루어진 반도체일 수 있고, 상기 에미터는 기판의 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입, 예를 들어, p형 또는 n형의 도전성 타입의 불순물로서, 반도체 기판과 p-n 접합을 형성하게 한다.The substrate may be a semiconductor made of silicon of a first conductivity type, eg, n-type or p-type conductivity type, and the emitter may have a second conductivity type opposite to that of the substrate, eg, p-type or n-type conductivity. As an impurity of the type of conductivity, it forms a p-n junction with the semiconductor substrate.

상기 반사 방지막은 에미터 위에 실리콘 질화막(SiNx)이나 실리콘 산화막(SiOx)이 증착되어 형성될 수 있으며, 상기 다수의 보호막은 기판의 후면에 형성되며, 기판의 후면 근처에서 전하의 재결합율을 감소시키는 기능을 갖도록 한다.The antireflection film may be formed by depositing a silicon nitride film (SiNx) or a silicon oxide film (SiOx) on the emitter, and the plurality of protective films are formed on the rear surface of the substrate, reducing the recombination rate of charges near the rear surface of the substrate to have a function.

상기 다수의 전면 전극은 에미터 위에 형성되어 에미터와 전기적으로 연결되고, 서로 이격되게 정해진 방향으로 정렬되고, 에미터 쪽으로 이동한 전하, 예를 들면, 정공/전자를 수집하여 외부 장치(부하)로 출력하는 기능을 가지며, 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어지며, 본 발명에서 상기 전면 전극은 은(Ag)으로 이루어진 구성을 적용하였다.The plurality of front electrodes are formed on the emitter, are electrically connected to the emitter, are aligned in a predetermined direction spaced apart from each other, and collect charge, for example, holes/electrons moving toward the emitter to form an external device (load) It has the function of outputting as nickel (Ni), copper (Cu), silver (Ag), aluminum (Al), tin (Sn), zinc (Zn), indium (In), titanium (Ti), gold (Au) ) and at least one selected from the group consisting of combinations thereof, and in the present invention, a configuration made of silver (Ag) is applied to the front electrode.

상기 후면 전극은 도전성 물질로 이루어져 있고, 다수의 보호막과 기판의 후면에 일체로 형성될 수 있으며, 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어질 수 있으며, 본 발명에서는 제조 비용 등을 고려하여 상기 후면 전극은 구성을 적용하였다.The rear electrode is made of a conductive material, may be integrally formed on a plurality of passivation films and the rear surface of the substrate, and includes nickel (Ni), copper (Cu), silver (Ag), aluminum (Al), tin (Sn), It may be made of zinc (Zn), indium (In), titanium (Ti), gold (Au), or a combination thereof. In the present invention, the configuration of the rear electrode is applied in consideration of manufacturing cost and the like.

상기 후면 전계층은 후면 전극과 기판 사이에 형성될 수 있으며, 기판의 후면 쪽으로의 정공/전자 이동이 방해되어 기판의 후면에서 전자와 정공이 재결합하여 소멸되는 현상이 방지하는 기능을 갖는다.The rear surface electric field layer may be formed between the rear electrode and the substrate, and has a function of preventing a phenomenon in which electrons and holes recombine and disappear on the rear surface of the substrate due to hole/electron movement toward the rear surface of the substrate being hindered.

다음에 상기 단계 S10에서 마련된 태양전지 셀을 절단하여 복수의 단위 셀을 형성한다(S20). Next, the solar cell prepared in step S10 is cut to form a plurality of unit cells (S20).

상기 단계 S20에서의 절단은 양산화를 위한 파손율 저감 조건을 확립하기 위해 예를 들어, 나노 세컨드 레이저(532nm, 20ns, 30-100 KHz from Coherent)에 의해 실행될 수 있다. 즉 6인치 태양전지 셀을 5 분할 스크라이빙 하기 위한 최적의 조건을 찾기 위해서 평균 파워는 10W로 고정한 후 레이저의 주파수(30-70 KHz)와 절단횟수(10-40회) 및 레이저 스캔 속도(100-2,500 mm/s)를 바꿔가며 분석하였고, 태양전지 셀의 스크라이빙 된 깊이 및 폭은 광학 현미경(MF-A101D from Mitutoyo)에 의해 분석되었다. The cutting in step S20 may be performed by, for example, a nanosecond laser (532 nm, 20 ns, 30-100 KHz from Coherent) to establish breakage reduction conditions for mass production. That is, in order to find the optimal conditions for scribing a 6-inch solar cell into 5 divisions, the average power is fixed at 10W, the frequency of the laser (30-70 KHz), the number of cuts (10-40 times), and the laser scan speed ( 100-2,500 mm/s), and the scribed depth and width of the solar cell were analyzed by an optical microscope (MF-A101D from Mitutoyo).

본 발명에 따른 상기 단계 S20에서 레이저 스크라이빙은 하기와 같은 반복 실험에 의해 결정되었다. 즉, 절단 레이저의 평균 파워는 10W, 주파수는 50 KHz로 고정한 후, 스캔 속도를 100mm/s에서 2,500mm/s로 바꿔가면서 스크라이빙을 하였다. 스캔 속도가 100mm/s일 때는 스크라이빙 된 셀의 폭이 일정하지 않으며 표면이 타는 현상이 나타났다. 스캔 속도를 200mm/s 이상으로 올릴 때 이러한 현상은 점점 줄어들면서 스크라이빙 폭도 균일해지기 시작하며, 1,300mm/s에서 24.67㎛의 폭으로 스크라이빙 된다. 1,700mm/s 이상으로 속도를 올리면 오버랩되는 레이저 스팟의 간격이 벌어져 스크라이빙 후에 셀 분할시 제대로 분할되지 않게 된다.Laser scribing in step S20 according to the present invention was determined by repeated experiments as follows. That is, after fixing the average power of the cutting laser to 10 W and the frequency to 50 KHz, scribing was performed while changing the scan speed from 100 mm/s to 2,500 mm/s. When the scan speed was 100 mm/s, the width of the scribed cell was not constant and the surface burned. When the scan speed is raised above 200 mm/s, this phenomenon gradually decreases and the scribing width starts to become uniform, and scribing is performed with a width of 24.67 μm at 1,300 mm/s. If the speed is increased to 1,700 mm/s or more, the gap between the overlapping laser spots widens, so that the cells cannot be divided properly after scribing.

또 본 발명의 실험에 사용된 셀의 두께는 217.58㎛이며 레이저 반복 횟수를 10~40회로 증가시키며 스크라이빙 된 셀의 측면 깊이를 분석하였고 레이저의 평균 파워는 10W, 주파수 50 KHz, 스캔 스피드는 1,300 mm/s로 고정을 하였다. 스크라이빙 횟수가 10회 미만일 때는 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 스크라이빙 후 셀 분할시 제대로 분할되지 않고 셀이 깨지는 현상이 발생했으며, 스크라이빙 횟수를 증가시킴에 따라 절단면의 깊이가 깊어졌는데 50㎛ 이상일 때부터 셀 분할이 가능해지지만 분할선을 잘 맞추지 않으면 스크라이빙 된 셀 분할시 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 셀에 크랙이 생기게 된다. 스크라이빙 횟수 30회가 되면 절단면 깊이가 108.78㎛가 되는데 이는 전체 셀 두께 대비 50%의 깊이이며 50% 이상의 깊이로 스크라이빙 시 셀에 무리를 주지 않고 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이 분할이 양호하게 실행되었다. 도 2는 본 발명에 적용하기 위한 레이저 스크라이빙에 따른 파손 및 양호 상태를 설명하기 위한 도면이다.In addition, the thickness of the cell used in the experiment of the present invention is 217.58㎛, and the lateral depth of the scribed cell was analyzed by increasing the number of laser repetitions from 10 to 40 times. It was fixed at 1,300 mm/s. When the number of scribing was less than 10 times, as shown in (a) of FIG. 2, when dividing cells after scribing, the cell was not divided properly and the cell was broken, and as the number of scribing increased, the cut surface The depth of is deepened, and cell division becomes possible from 50 μm or more. However, if the division lines are not aligned well, cracks occur in the cells as shown in FIG. 2 (a) when the scribed cells are divided. When the number of scribing reaches 30 times, the depth of the cut surface becomes 108.78㎛, which is 50% of the total cell thickness, and when scribing at a depth of 50% or more, the cell is not burdened and as shown in (c) of FIG. The division worked fine as well. 2 is a diagram for explaining damage and good conditions according to laser scribing for application to the present invention.

스크라이빙 횟수 40회가 되면 절단면 깊이가 134.62㎛로 되며, 이 반복횟수는 모듈 양산시 중요한 요소가 되는데 스크라이빙 반복횟수가 늘어날수록 전체 공정시간이 길어지게 되며 이는 가격 상승의 요인이 되기 때문이다. 결국, 분할시 셀에 무리를 주지 않으면서 최소화된 스크라이빙 횟수를 찾아야 하는데, 절단면의 깊이가 50~60% 일 때 이 조건을 만족하는 것으로 실험적으로 알게 되었다. When the number of scribing reaches 40 times, the cutting surface depth becomes 134.62㎛, and this number of repetitions becomes an important factor in module mass production. . In the end, it is necessary to find the minimum number of scribing without straining the cell during division, and it was found experimentally that this condition is satisfied when the depth of the cut surface is 50 to 60%.

위의 결과에 근거하여, 본 발명에서는 표 1 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 고출력 슁글드 태양전지 모듈을 제작하기 위한 공정의 최적화 과정에서 슁글드 스트링 구조를 이용한 태양전지 셀을 만들기 위해 사용한 셀의 레이저 스크라이빙 조건은 532nm 파장을 사용하는 20ns 레이저에서 평균 파워 10W, 주파수 50KHz, 스캔 속도 1,300mm/s, 스크라이빙 반복횟수 30회, 스크라이빙에 의한 절단면의 깊이 50%의 조건으로 선택할 수 있었다. 도 3은 본 발명에 적용되는 레이저 스크라이빙의 절단면의 깊이에 따른 셀 파손의 범위를 나타내는 도면이며, 표 1은 본 발명에 따른 레이저 스크라이빙에서 양산화를 위한 파손율 저감 조건을 나타낸다.Based on the above results, in the present invention, as shown in Table 1 and FIG. 3, in the process of optimizing the process for manufacturing a high-power shingled solar cell module, the cell used to make a solar cell using a shingled string structure The laser scribing conditions were selected under the conditions of average power of 10W, frequency of 50KHz, scan speed of 1,300mm/s, number of scribing repetitions of 30, and depth of cut surface by scribing of 50% in a 20ns laser using a wavelength of 532nm. could 3 is a diagram showing the range of cell breakage according to the depth of the cut surface of laser scribing applied to the present invention, and Table 1 shows breakage rate reduction conditions for mass production in laser scribing according to the present invention.

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 표 1과 같은 조건으로 스크라이빙을 실행한 결과 도 4에 도시된 바와 같이, 5 분할 셀의 이론적 출력치인 1.04W에 근접하는 1.019W(2% 출력 손실)를 확보할 수가 있었다. 도 4는 본 발명에 따른 5 분할 셀에서의 성능 실험 그래프를 나타낸다. 즉, 5 분할 셀에서의 성능 시험한 결과, 출력 특성으로서 도 4와 같이 개방전압(Voc) 0.660V, 단락전류(Isc) 1.647A, 측정 전력(Pm) 1.019W, 곡선인자(FF) 0.793을 얻었다.As a result of scribing under the same conditions as in Table 1, as shown in FIG. 4, it was possible to secure 1.019W (2% output loss), which is close to the theoretical output value of 1.04W of a 5-division cell. 4 shows a performance test graph in a 5-division cell according to the present invention. That is, as a result of the performance test in the 5-division cell, the open circuit voltage (Voc) 0.660V, short circuit current (Isc) 1.647A, measured power (Pm) 1.019W, and curve factor (FF) 0.793 as shown in FIG. Got it.

이어서 상기 단계 S20 마련된 상기 단위 셀의 전면 전극과 후면 전극 중의 적어도 어느 하나에 전도성 접착제(ECA : Electroconductive Adhesive)를 도포한다(S30). Subsequently, a conductive adhesive (ECA) is applied to at least one of the front electrode and rear electrode of the unit cell prepared in step S20 (S30).

이러한 전도성 접착제로서는 예를 들어, 상용의 SKC Panacol의 EL-3012, EL-3556, EL-3653, EL-3655과 Henkel의 CE3103WLV, CA3556HF을 적용할 수 있으며, 25℃에서의 점도 28,000~35,000 mPa·s(cP), 전기적 특성으로서, 체적 저항률 0.0025 Ω·cm, 경화 온도 120~140℃, 경화 시간 3~10초의 특성이 있는 접착제를 적용할 수 있다. 또 전도성 접착제에서 전도성 충진제는 Au, Pt, Pd, Ag, Cu, Ni 및 카본 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.As such a conductive adhesive, for example, commercially available SKC Panacol's EL-3012, EL-3556, EL-3653, EL-3655 and Henkel's CE3103WLV, CA3556HF can be applied, and the viscosity at 25 ° C is 28,000 to 35,000 mPa. s(cP), as electrical properties, an adhesive having a volume resistivity of 0.0025 Ω·cm, a curing temperature of 120 to 140° C., and a curing time of 3 to 10 seconds can be applied. In addition, the conductive filler in the conductive adhesive may include at least one material selected from Au, Pt, Pd, Ag, Cu, Ni, and carbon.

상기 단계 S30에서 전도성 접착제의 도포는 마이크로 디스펜서의 니들에서 토출되는 전도성 접착제의 토출량을 제어하여 실행될 수 있다. 상술한 전도성 접착제의 도포는 예를 들어, 25℃에서의 점도 28,000~35,000 mPa·s(cP), 전기적 특성의 체적 저항률 0.0025 Ω·cm, 경화 온도 130℃, 경화 시간 5초의 특성이 있는 전도성 접착제를 250㎛의 직경을 갖는 마이크로 디스펜서의 니들에서 토출용 모터 속도 60RPM, 단위 셀의 연결시 오버랩 폭 1.6㎜~1.7㎜의 제어로 실행된다. 또한, 전도성 접착제의 도포는 상기 전면 전극과 후면 전극의 폭 이상으로 도포될 수 있다.The application of the conductive adhesive in step S30 may be performed by controlling the discharge amount of the conductive adhesive discharged from the needle of the micro dispenser. The application of the above-described conductive adhesive is, for example, a conductive adhesive having a viscosity of 28,000 to 35,000 mPa s (cP) at 25 ° C, a volume resistivity of 0.0025 Ω cm, a curing temperature of 130 ° C, and a curing time of 5 seconds. The needle of the micro dispenser having a diameter of 250 μm is executed under the control of the discharge motor speed of 60 RPM and the overlap width of 1.6 mm to 1.7 mm when unit cells are connected. In addition, the conductive adhesive may be applied over a width of the front electrode and the rear electrode.

즉, 상기 단계 S30에서의 전도성 접착제 도포는 도 5와 하기 표 2에 나타낸 바와 같이, 경화 온도 130℃, 경화 시간 5초, 토출 속도 60RPM, 오버랩 폭 1.6㎜~1.7㎜로 전도성 접착제의 도포를 실행하는 것에 태양 전지 모듈의 제조 과정에서 낮은 에너지 소모, 빠른 공정시간 및 소모성 소재양 최적화 등 양산화 및 스트링 조건의 최적화를 달성할 수 있다.That is, in the application of the conductive adhesive in step S30, as shown in FIG. 5 and Table 2 below, the conductive adhesive is applied at a curing temperature of 130° C., a curing time of 5 seconds, a discharge speed of 60 RPM, and an overlap width of 1.6 to 1.7 mm. By doing this, it is possible to achieve optimization of mass production and string conditions, such as low energy consumption, fast process time, and optimization of the amount of consumable materials in the manufacturing process of solar cell modules.

Figure pat00002
Figure pat00002

도 5는 본 발명에 적용되는 분할된 셀이 전도성 접착제에 의해 슁글드 어레이 형태로 접합하기 위한 최적의 전도성 접착제 도포 조건을 나타내는 그래프로서, 도 5의 (a)는 경화 온도에 대한 실험 데이터, 도 5의 (b)는 토출 속도에 대한 실험 데이터, 도 5의 (c)는 경화 시간에 대한 실험 데이터에 따른 그래프이다.5 is a graph showing optimal conductive adhesive application conditions for bonding divided cells applied to the present invention in a shingled array form by conductive adhesive. FIG. 5 (a) is experimental data for curing temperature, FIG. 5(b) is a graph of experimental data for ejection speed, and FIG. 5(c) is a graph according to experimental data for curing time.

도 6은 슁글드 모듈의 제작시 스트링 파손율 저감을 위한 오버랩 폭의 상태를 나타내는 도면으로서, 도 6의 (a)는 이상적인 스트링의 구조의 접합 상태를 나타내고, 도 6의 (b)는 본 발명에 따른 스트링의 구조의 접합 상태를 나타낸다.Figure 6 is a view showing the state of overlap width for reducing the string breakage rate when manufacturing a shingled module. Indicates the junction state of the structure of the string according to

즉, 도 6의 (a)에서는 전면 전극과 후면 전극이 접촉하는 폭인 오버랩 폭이 1㎜이고, Ag-Ag 전극 접합의 경우, 저항을 최소화할 수 있지만, 슁글드 모듈의 제작시 스트링이 파손되는 문제가 발생하면, 고가의 Ag를 사용하므로 제작 비용이 상승한다는 문제가 있었다.That is, in (a) of FIG. 6, the overlap width, which is the contact width between the front electrode and the rear electrode, is 1 mm, and in the case of Ag-Ag electrode bonding, resistance can be minimized, but the string is damaged during the manufacture of the shingled module. If a problem occurs, there is a problem that manufacturing cost increases because expensive Ag is used.

본 발명에서는 이와 같은 문제를 해결하기 위해 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 전면 전극과 후면 전극이 서로 어긋나게 연결되도록 전도성 접착제가 전면 전극과 후면 전극의 폭 이상으로 도포되어 오버랩 폭을 1.6㎜~1.7㎜로 유지하며, Ag-Al 또는 Si 전극 접합을 적용하므로, ECA에 의한 저항이 소폭 증가하지만, 슁글드 모듈의 제작시 스트링의 파손을 방지할 수 있다는 이점을 갖는다. In the present invention, in order to solve this problem, as shown in (b) of FIG. 6, the conductive adhesive is applied over the width of the front electrode and the rear electrode so that the front electrode and the rear electrode are connected offset from each other, so that the overlap width is 1.6 Since it is maintained at mm to 1.7 mm and Ag-Al or Si electrode bonding is applied, the resistance by ECA slightly increases, but it has the advantage of preventing breakage of the string when manufacturing a shingled module.

도 7은 본 발명에 따른 오버랩 폭의 설정에 따른 출력 특성을 나타내는 도면이다. 예를 들어, 18개 셀의 접합시 이론적인 출력은 18.36W를 나타내며, 본 발명에 따라 오버랩 폭을 1.6㎜~1.7㎜로 유지하는 경우, 도 7의 (a)에서 알 수 있는 바와 같이, 17.67~17.8W로서 3~3.6%의 손실로서 최적화할 수 있었다. 도 7의 (b)는 이론적 출력 특성과 본 발명에 따른 시제품의 모듈의 출력 특성을 나타낸다.7 is a diagram showing output characteristics according to the overlap width setting according to the present invention. For example, when 18 cells are bonded, the theoretical output is 18.36 W, and when the overlap width is maintained at 1.6 mm to 1.7 mm according to the present invention, as can be seen in (a) of FIG. 7, 17.67 As ~17.8 W, it was possible to optimize with a loss of 3-3.6%. 7(b) shows theoretical output characteristics and output characteristics of a prototype module according to the present invention.

즉 본 발명에 따른 고출력 슁글드 태양전지 모듈의 제조 과정에서는 모듈의 출력에 약간의 손실이 발생하지만, 레이저 스크라이빙의 최적화 및 양산화를 위한 스트링 파손율 저감 조건을 확보하면서 분할 셀의 접합 조건의 최적화에 따라 경제성 및 양산성을 확보할 수 있어 제조 비용을 절감할 수 있다.That is, in the manufacturing process of the high-power shingled solar cell module according to the present invention, some loss occurs in the output of the module, but optimizing the bonding conditions of the split cells while securing the conditions for reducing the string breakage rate for optimization of laser scribing and mass production Accordingly, it is possible to secure economic feasibility and mass productivity, thereby reducing manufacturing costs.

한편, 상술한 전도성 접착제의 도포는 상기 전면 전극 또는 후면 전극 중의 어느 하나에 대해 실행되던가 전면 전극과 후면 전극에 각각 실행될 수 있다. 이와 같은 전면 전극과 후면 전극에 대한 도포의 위치 설정은 전도성 접착제의 특성 및 토출량에 따라 결정될 수 있다. Meanwhile, the above-described application of the conductive adhesive may be performed on either the front electrode or the rear electrode, or may be performed on the front electrode and the rear electrode, respectively. Positioning of the application of the front electrode and the rear electrode may be determined according to the characteristics and discharge amount of the conductive adhesive.

상기 단계 S30에서 접착제가 도포된 복수의 단위 셀을 서로 직렬 연결하여 슁글드 스트링을 형성한다(S40).A plurality of unit cells to which the adhesive is applied in step S30 are connected in series to form a shingled string (S40).

이어서, 상기 단계 S40에서 마련된 슁글드 스트링을 전기적으로 직렬, 병렬 또는 직병렬 연결하여 태양전지 모듈을 형성한다(S50).Subsequently, a solar cell module is formed by electrically connecting the shingled strings prepared in step S40 in series, parallel, or series-parallel (S50).

이에 따라 본 발명에 따른 스트링 어레이를 이용한 태양전지 모듈이 완성된다.Accordingly, a solar cell module using the string array according to the present invention is completed.

또한, 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 스트링 어레이를 이용한 태양전지 모듈의 제조 과정에서는 스트링 파손율 저감 조건을 확보할 수 있으므로, 도 8에 도시된 바와 같이, 슁글드 모듈의 제조 과정에서 스트링 엔드 포인트 H 리본을 동시 적용하여 어레이의 최적화를 달성할 수 있다. 도 8은 본 발명에 따른 스트링 어레이를 이용한 태양전지 모듈의 제조 공정을 나타내는 도면이다.In addition, as described above, in the manufacturing process of the solar cell module using the string array according to the present invention, since the condition for reducing the string breakage rate can be secured, as shown in FIG. 8, the string end point in the manufacturing process of the shingled module Optimization of the array can be achieved by co-application of the H ribbon. 8 is a view showing a manufacturing process of a solar cell module using a string array according to the present invention.

도 9는 본 발명에 따라 제조된 태양전지 모듈 및 성능을 나타내는 도면으로서, 도 9의 (a)는 본 발명에 따른 고효율 양면 수광 슁글드 태양전지 모듈의 시제품 이미지이고, 도 9의 (b)는 본 발명에 따른 고효율 양면 수광 슁글드 태양전지 모듈의 성능 시험 그래프이다.9 is a diagram showing a solar cell module manufactured according to the present invention and its performance. FIG. 9 (a) is a prototype image of a high-efficiency double-sided light-receiving shingled solar cell module according to the present invention, and FIG. 9 (b) is It is a performance test graph of the high-efficiency double-sided light-receiving shingled solar cell module according to the present invention.

본 발명에 따른 스트링 최적화를 통한 고효율 양면 수광 슁글드 태양전지 모듈의 출력 특성은 오버랩 폭 1.7㎜, 모듈 영역 2.6㎡에서 개방전압(Voc) 55.39V, 단락전류(Isc) 10.89A, 측정 전력(Pm) 453.9W, 곡선인자(FF) 75.21%를 얻었다. The output characteristics of the high-efficiency double-sided light-receiving shingled solar cell module through string optimization according to the present invention are an overlap width of 1.7 mm, an open voltage (Voc) of 55.39 V, a short circuit current (Isc) of 10.89 A, and measured power (Pm) in a module area of 2.6 m2. ) 453.9W, curve factor (FF) of 75.21% was obtained.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.Although the invention made by the present inventors has been specifically described according to the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments and can be changed in various ways without departing from the gist of the invention.

본 발명에 따른 고출력 슁글드 태양전지 모듈 및 그의 제조방법을 사용하는 것에 의해 고출력 태양전지 모듈 제조를 통한 육상, 지상, 수상용 태양광 발전에 적용할 수 있다.By using the high-output shingled solar cell module and its manufacturing method according to the present invention, it can be applied to solar power generation for land, land, and water through the manufacture of high-power solar cell modules.

Claims (7)

고출력 슁글드 태양전지 모듈을 제조하는 방법으로서,
(a) 웨이퍼 상에 전극용 버스바(bus bar) 패턴을 형성하는 단계,
(b) 상기 단계 (a)에서 버스바 패턴이 형성된 웨이퍼를 절단하여 복수의 단위 셀을 형성하는 단계,
(c) 상기 단계 (b)에서 마련된 상기 단위 셀의 각각의 전극상에 전도성 접착제를 도포하는 단계,
(d) 상기 전도성 접착제가 도포된 복수의 단위 셀을 서로 연결하여 슁글드 스트링을 형성하는 단계,
(e) 상기 단계 (d)에서의 슁글드 스트링을 전기적으로 연결하여 태양전지 모듈을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 단계 (d)에서의 연결은 오버랩 폭이 1.6㎜~1.7㎜로 유지되도록 실행되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조방법.
As a method of manufacturing a high-power shingled solar cell module,
(a) forming a bus bar pattern for an electrode on a wafer;
(b) forming a plurality of unit cells by cutting the wafer on which the bus bar pattern is formed in step (a);
(c) applying a conductive adhesive on each electrode of the unit cell prepared in step (b);
(d) forming a shingled string by connecting a plurality of unit cells coated with the conductive adhesive;
(e) forming a solar cell module by electrically connecting the shingled strings in step (d);
The method of manufacturing a solar cell module, characterized in that the connection in step (d) is performed so that the overlap width is maintained at 1.6 mm to 1.7 mm.
제1항에서,
상기 전극은 전면 전극과 후면 전극으로 이루어지고,
상기 전면 전극과 후면 전극은 서로 어긋나게 연결되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조방법.
In paragraph 1,
The electrode is composed of a front electrode and a rear electrode,
The method of manufacturing a solar cell module, characterized in that the front electrode and the rear electrode are connected offset from each other.
제2항에서,
상기 단계 (c)에서 상기 전도성 접착제 도포는 상기 전면 전극과 후면 전극의 폭 이상으로 도포되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조방법.
In paragraph 2,
The method of manufacturing a solar cell module, characterized in that in the step (c), the conductive adhesive is applied to a width equal to or greater than the width of the front electrode and the rear electrode.
제3항에서,
상기 단계 (b)에서 웨이퍼의 절단은 532nm 파장을 사용하는 20ns 레이저에서 스캔 속도 1,300mm/s, 스크라이빙 반복횟수 30회, 스크라이빙에 의한 절단면의 깊이 50%의 조건으로 실행되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조방법.
In paragraph 3,
In step (b), the cutting of the wafer is performed with a 20ns laser using a 532nm wavelength under the conditions of a scan speed of 1,300mm/s, a scribing repetition of 30 times, and a depth of 50% of the cut surface by scribing. A method for manufacturing a solar cell module.
제4항에서,
상기 단계 (c)에서 전도성 접착제의 도포는 경화 온도 130℃, 경화 시간 5초의 특성이 있는 전도성 접착제를 250㎛의 직경을 갖는 마이크로 디스펜서의 니들에서 토출용 모터 속도 60RPM, 단위 셀의 연결시 오버랩 폭 1.6㎜~1.7㎜의 제어로 실행되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조방법.
In paragraph 4,
In the step (c), the conductive adhesive having a curing temperature of 130 ° C and a curing time of 5 seconds is discharged from a needle of a micro dispenser having a diameter of 250 μm at a motor speed of 60 RPM and an overlap width when unit cells are connected. A method of manufacturing a solar cell module, characterized in that carried out under control of 1.6 mm to 1.7 mm.
제1항에서,
상기 단계 (e)에서는 상기 슁글드 스트링을 직렬, 병렬 또는 직병렬 연결하여 태양전지 패널로 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 제조방법.
In paragraph 1,
In the step (e), the shingled strings are connected in series, parallel or series-parallel to form a solar cell panel.
청구항 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항의 태양전지 모듈 제조방법에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
A solar cell module, characterized in that formed by the manufacturing method of any one of claims 1 to 6.
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