WO2012057515A4 - 태양전지 모듈 - Google Patents

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WO2012057515A4
WO2012057515A4 PCT/KR2011/008014 KR2011008014W WO2012057515A4 WO 2012057515 A4 WO2012057515 A4 WO 2012057515A4 KR 2011008014 W KR2011008014 W KR 2011008014W WO 2012057515 A4 WO2012057515 A4 WO 2012057515A4
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WO
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solar cell
substrate
protection member
safety film
cell module
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PCT/KR2011/008014
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WO2012057515A3 (ko
WO2012057515A2 (ko
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강주완
문희수
윤주환
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엘지전자 주식회사
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Publication of WO2012057515A3 publication Critical patent/WO2012057515A3/ko
Publication of WO2012057515A4 publication Critical patent/WO2012057515A4/ko

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/048—Encapsulation of modules
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a solar cell module in which adjacent solar cells are electrically connected to each other by an interconnector.
  • a typical solar cell has a substrate and an emitter layer each of which is made of a semiconductor of a different conductive type such as a p-type and an n-type, and electrodes respectively connected to the substrate and the emitter. At this time, a p-n junction is formed at the interface between the substrate and the emitter.
  • electrons in the semiconductor become free electrons (hereinafter referred to as 'electrons') due to a photoelectric effect, and electrons and holes are attracted to n Type semiconductor and the p-type semiconductor, for example, toward the emitter portion and the substrate, respectively. And the transferred electrons and holes are collected by the respective electrodes electrically connected to the substrate and the emitter portion.
  • a solar cell module in which a plurality of solar cells are connected in series or parallel and waterproofed is manufactured and used for obtaining a desired output.
  • a plurality of solar cell modules are installed horizontally or vertically in a support frame.
  • the present invention provides a solar cell module capable of preventing a safety accident such as an electric shock during installation of a solar cell module.
  • a solar cell module includes a plurality of solar cells; A front protective member and a rear protective member respectively positioned on front and rear surfaces of the solar cell; A sealing member positioned between the front and rear protection members and sealing the solar cell; And a safety film positioned in at least a part of the upper surface of the front surface protecting member.
  • the safety film includes a base material and a release layer positioned between the base material and the front protective member, and the base material is formed of an opaque or translucent material.
  • the light blocking material may be dispersed inside the substrate.
  • the safety film may be located on the rim of the upper surface of the front protective member, on the entire upper surface, on the lower or upper half of the upper surface, or in the middle.
  • the solar cell module may further include a frame surrounding the front protective member and the rear protective member.
  • the solar cell module since the sunlight does not enter the solar cell in the area where the safety film is attached, the solar cell module does not generate electricity when the safety film is attached.
  • the solar cell module generates electricity during the installation of the solar cell module, .
  • FIG. 1 is a plan view of a solar cell module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of a main part of the solar cell module shown in FIG.
  • Figs. 3 and 4 are cross-sectional views according to various embodiments of the safety film shown in Fig.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a schematic structure of the solar cell shown in Fig.
  • FIG. 6 to 9 are plan views of a solar cell module according to another embodiment of the present invention.
  • a part when a part is "directly over" another part, it means that there is no other part in the middle.
  • a part is formed as " whole " on another part, it includes not only the part formed on the entire surface (or the entire surface) of the other part but also the part not formed on the edge part.
  • FIG. 1 is a plan view of a solar cell module according to the present invention
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of a main part of the solar cell module shown in FIG. 3 and 4 are cross-sectional views according to various embodiments of the safety film shown in FIG. 1,
  • FIG. 5 is a perspective view showing a schematic structure of the solar cell shown in FIG.
  • the solar cell module 100 includes a plurality of solar cells 110, an interconnector 120 for electrically connecting adjacent solar cells 110, a solar cell 110, A transparent member 140 disposed on the protective film 130 toward the light receiving surface of the solar cells 110 and an opaque rear sheet 130 disposed on the lower side of the protective film 130 opposite to the light receiving surface. back sheet (150).
  • the solar cell module 100 includes a frame 160 for housing the components integrated by the lamination process and a junction box for collecting power generated from the solar cells 110.
  • the solar cell module 100 further includes a safety film 170 positioned at least in a part of the upper surface of the transparent member 140.
  • the safety film 170 is located at the rim portion of the upper surface of the transparent member 140.
  • the rear sheet 150 protects the solar cell 110 from the external environment by preventing moisture from penetrating the rear surface of the solar cell module 100.
  • the backsheet 150 which serves as a backsheet, can have a multi-layer structure such as a layer preventing moisture and oxygen penetration, a layer preventing chemical corrosion, and a layer having an insulating property.
  • the protective film 130 is integrated with the solar cells 110 by a lamination process in a state where the protective films 130 are disposed on the upper and lower sides of the solar cells 110, .
  • the protective film 130 functioning as the sealing member may be made of a material such as ethylene vinyl acetate (EVA).
  • the transparent member 140 positioned on the protective film 130 is made of a tempered glass or the like having a high transmittance and excellent breakage prevention function.
  • the tempered glass may be a low iron tempered glass having a low iron content.
  • the transparent member 140 functioning as the front surface protecting member can be embossed on the inner side to enhance the light scattering effect.
  • the safety film 170 includes a base material 172a as shown in Fig.
  • the base material 172a of the safety film 170 may be formed of a translucent material.
  • the light blocking material 174a may be dispersed in the substrate 172a in a predetermined amount.
  • the light blocking material 174a is one capable of absorbing or reflecting sunlight, there is no particular limitation on the type of the material.
  • the base material 172b may be formed of an opaque material so that solar light is not absorbed by the solar cell 110 in the area where the safety film 170 is located.
  • the safety film 170 further includes a release layer 176 located between the substrate 172a or 172b and the transparent member 140.
  • the release layer 176 is provided to allow the substrate 172a or 172b to be easily peeled off from the transparent member 140.
  • the release layer 176 is formed on the surface of the substrate 172a or 172b to form a cured coating of the silicone composition. ) Can be formed.
  • an organopolysiloxane containing an alkenyl group is subjected to an addition reaction with an organohydrogenpolysiloxane using a platinum-based compound as a catalyst to form a peelable film Can be used.
  • the silicon film may be a solvent type containing an organic solvent such as toluene or xylene or a solventless type containing no organic solvent.
  • a plurality of solar cells 110 are arranged in a matrix structure as shown in FIGS. 1 and 2, and the number of solar cells 110 arranged in row and column directions can be adjusted as needed.
  • each solar cell 110 includes a substrate 111, a front surface of the substrate 111 on which light is incident, that is, an emitter portion 112, an emitter portion And a plurality of front electrodes 113 and front electrode 113 and front electrode 113 and front electrode 113.
  • the front electrode 113 and the front electrode 114 are positioned on the emitter 112, A back electrode 116 positioned on the opposite side of the light receiving surface, and a back electrode current collector 117.
  • the solar cell 110 may further include a back surface field (BSF) portion formed between the rear electrode 116 and the substrate 111.
  • BSF back surface field
  • the rear electric field 118 is a region in which impurities of the same conductivity type as that of the substrate 111 are doped at a higher concentration than the substrate 111, for example, a p + region.
  • This rear electric field 118 acts as a potential barrier at the rear surface of the substrate 111. [ Therefore, the efficiency of the solar cell is improved because the recombination of electrons and holes at the rear side of the substrate 111 and the disappearance thereof are reduced.
  • the substrate 111 is a semiconductor substrate made of silicon of the first conductivity type, for example, p-type conductivity type.
  • the silicon may be monocrystalline silicon, polycrystalline silicon or amorphous silicon.
  • the substrate 111 contains an impurity of a trivalent element such as boron (B), gallium (Ga), indium (In) or the like.
  • the substrate 111 may be textured to form the surface of the substrate 111 as a texturing surface.
  • the surface of the substrate 111 is formed as a textured surface, the light reflection on the light receiving surface of the substrate 111 is reduced, and the incidence and reflection operations are performed on the textured surface, so that light is trapped inside the solar cell, .
  • the efficiency of the solar cell is improved.
  • the reflection loss of light incident on the substrate 11 is reduced, the amount of light incident on the substrate 11 is further increased.
  • the emitter portion 112 is a region doped with an impurity having a second conductivity type opposite to the conductivity type of the substrate 111, for example, an n-type conductivity type, Junction.
  • the emitter section 112 When the emitter section 112 has an n-type conductivity type, the emitter section 112 dopes an impurity of a pentavalent element such as phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb) .
  • a pentavalent element such as phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb) .
  • the electrons in the semiconductor are energized by the light incident on the substrate 111, the electrons move toward the n-type semiconductor and the holes move toward the p-type semiconductor. Therefore, when the substrate 111 is p-type and the emitter section 112 is n-type, the separated holes move toward the substrate 111, and the separated electrons move toward the emitter section 112.
  • the substrate 111 may be of the n-type conductivity type and may be made of a semiconductor material other than silicon.
  • the substrate 111 may contain impurities of pentavalent elements such as phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb), and the like.
  • the emitter section 112 forms a p-n junction with the substrate 11, when the substrate 111 has an n-type conductivity type, the emitter section 112 has a p-type conductivity type. In this case, the separated electrons move toward the substrate 111, and the separated holes move toward the emitter section 112.
  • the emitter section 112 When the emitter section 112 has a p-type conductivity type, the emitter section 112 is formed by doping an impurity of a trivalent element such as boron (B), gallium (Ga), indium (In) .
  • a trivalent element such as boron (B), gallium (Ga), indium (In) .
  • An antireflection film 115 made of a silicon nitride film (SiNx), a silicon oxide film (SiO 2 ), a titanium dioxide film (TiO 2 ) or the like is formed on the emitter layer 112 of the substrate 111.
  • the antireflection film 115 reduces the reflectivity of light incident on the solar cell 110 and increases the selectivity of a specific wavelength region to increase the efficiency of the solar cell 110.
  • the antireflection film 115 may have a thickness of about 70 nm to 80 nm, and may be omitted if necessary.
  • a plurality of front electrodes 113 are formed on the emitter layer 112 and are electrically connected to the emitter layer 112 and are formed in a direction away from the adjacent front electrodes 113.
  • Each front electrode 113 collects an electric charge, for example, electrons, which has migrated toward the emitter section 112.
  • the plurality of front electrodes 113 are made of at least one conductive material such as Ni, Cu, Ag, Al, Sn, Zn, , Indium (In), titanium (Ti), gold (Au), and combinations thereof, but may be made of other conductive metal materials.
  • the front electrode 113 may be made of a silver (Ag) paste containing lead (Pb).
  • the front electrode 113 is formed by applying a silver paste on the antireflection film 115 using a screen printing process, and in the process of firing the substrate 111 at a temperature of about 750 ° C to 800 ° C, (Not shown).
  • the above-described electrical connection is made in accordance with the fact that the lead component contained in the silver (Ag) paste in the firing process etches the antireflection film 115 and silver particles come into contact with the emitter layer 112.
  • At least two front electrode current collectors 114 are formed on the emitter 112 of the substrate 111 in a direction crossing the front electrodes 113.
  • the front electrode current collector 114 is made of at least one conductive material and is electrically and physically connected to the emitter portion 112 and the front electrode 113. Therefore, the front electrode current collector 114 outputs a charge, for example, electrons, transmitted from the front electrode 113 to an external device.
  • the conductive metal material constituting the front electrode current collector 114 may be at least one selected from the group consisting of Ni, Cu, Ag, Al, Sn, Zn, And may be at least one selected from the group consisting of titanium (Ti), gold (Au), and combinations thereof, but may be made of other conductive metal materials.
  • the front electrode current collector 114 is formed by coating a conductive metal material on the antireflection film 115 and patterning the same in the same manner as the front electrode 113.
  • the punch- As shown in FIG.
  • the rear electrode 116 is formed on the opposite side of the light receiving surface of the substrate 111, that is, on the rear surface of the substrate 111, and collects charge, for example, holes moving toward the substrate 111.
  • the back electrode 116 is made of at least one conductive material.
  • the conductive material may be at least one selected from the group consisting of Ni, Cu, Ag, Al, Sn, Zn, In, Ti, Au, And combinations thereof, but may be made of other conductive materials.
  • a plurality of rear electrode current collectors 117 are located under the rear electrode 116 or on the same surface as the rear electrode.
  • the rear electrode current collector 117 is formed in a direction crossing the front electrode 113.
  • the rear electrode current collector 117 is also made of at least one conductive material and is electrically connected to the rear electrode 116. Accordingly, the back electrode current collector 117 outputs the charge, for example, holes, transmitted from the back electrode 116 to an external device.
  • the conductive metal material constituting the rear electrode current collector 117 may be at least one selected from the group consisting of Ni, Cu, Ag, Al, Sn, Zn, And may be at least one selected from the group consisting of titanium (Ti), gold (Au), and combinations thereof, but may be made of other conductive metal materials.
  • the front electrode current collector 114 of one solar cell and the back electrode current collector 117 of the neighboring solar cell are electrically connected by the interconnector 120, 100 can be collected at the terminal box.
  • the front electrode current collector and the back electrode current collector are located on different surfaces of the substrate.
  • the front electrode current collector and the back electrode current collector may be located on the same side of the substrate It is obvious that the solar cell having the structure of the present invention belongs to the scope of the present invention.
  • FIG. 6 to 9 are plan views of a solar cell module according to another embodiment of the present invention.
  • the safety film 170 may be positioned on the entire upper surface of the transparent member 140 (see FIG. 6) or may be located in the lower half or upper half of the upper surface (see FIGS. 7 and 8) (See FIG. 9).
  • the solar cell module when the solar cell module is installed in a state in which the safety film 170 is installed at a position that can be held by the operator, it is possible to prevent safety accidents such as electric shock of the operator due to the generated current.

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Abstract

태양전지 모듈은 복수의 태양전지; 태양전지의 전면 및 후면에 각각 위치하는 전면 보호 부재 및 후면 보호 부재; 전면 및 후면 보호 부재 사이에 위치하며 태양전지를 밀봉하는 밀봉 부재; 및 전면 보호 부재의 상부 표면 중 적어도 일부 영역에 위치하는 안전 필름을 포함한다. 안전 필름은 기재 및 상기 기재와 전면 보호 부재 사이에 위치하는 박리층을 포함하며, 기재는 불투명 또는 반투명한 재질로 형성된다. 일례로, 기재의 내부에는 광 차단 물질이 분산될 수 있다.

Description

태양전지 모듈
본 발명은 인접한 태양전지들을 인터커넥터에 의해 서로 전기적으로 접속한 태양전지 모듈에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지면서, 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양전지가 주목 받고 있다.
일반적인 태양전지는 p형과 n형처럼 서로 다른 도전성 타입(conductive type)의 반도체로 각각 이루어지는 기판(substrate) 및 에미터부(emitter layer), 그리고 기판과 에미터부에 각각 연결된 전극을 구비한다. 이때, 기판과 에미터부의 계면에는 p-n 접합이 형성된다.
이러한 태양전지에 빛이 입사되면 반도체 내부의 전자가 광전 효과(photoelectric effect)에 의해 자유전자(free electron)(이하, ‘전자’라 함)가 되고, 전자와 정공은 p-n 접합의 원리에 따라 n형 반도체와 p형 반도체 쪽으로, 예를 들어 에미터부와 기판 쪽으로 각각 이동한다. 그리고 이동한 전자와 정공은 기판 및 에미터부에 전기적으로 연결된 각각의 전극에 의해 수집된다.
이때, 에미터부와 기판 위에는 에미터부와 기판에 배치된 각각의 전극을 연결하는 버스 바(bus bar)와 같은 적어도 하나의 집전부가 형성된다.
이러한 구성의 태양전지에서 생산되는 전압 및 전류는 매우 작은 편이므로 원하는 출력을 얻기 위해서는 여러 개의 태양전지를 직렬 또는 병렬로 연결한 후 방수 처리한 형태의 태양 전지 모듈을 제조하여 사용한다.
그리고 보다 큰 출력을 얻기 위해서는 복수의 태양전지 모듈을 지지 프레임에 가로 또는 세로로 설치하고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 태양전지 모듈을 설치하는 동안 감전 등의 안전사고가 발생하는 것을 방지할 수 있는 태양전지 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 측면에 따르면, 태양전지 모듈은 복수의 태양전지; 태양전지의 전면 및 후면에 각각 위치하는 전면 보호 부재 및 후면 보호 부재; 전면 및 후면 보호 부재 사이에 위치하며 태양전지를 밀봉하는 밀봉 부재; 및 전면 보호 부재의 상부 표면 중 적어도 일부 영역에 위치하는 안전 필름을 포함한다.
안전 필름은 기재 및 상기 기재와 전면 보호 부재 사이에 위치하는 박리층을 포함하며, 기재는 불투명 또는 반투명한 재질로 형성된다. 일례로, 기재의 내부에는 광 차단 물질이 분산될 수 있다.
안전 필름은 전면 보호 부재의 상부 표면 중 테두리 부분에 위치하거나, 상부 표면 전체에 위치하거나, 상부 표면 중 하반부 또는 상반부에 위치하거나, 중반부에 위치할 수 있다.
태양전지 모듈은 전면 보호 부재 및 후면 보호 부재를 둘러싸는 프레임을 더 포함할 수 있다.
이러한 특징에 따르면, 안전 필름이 부착된 영역의 태양전지에는 태양광이 입사되지 않으므로, 안전 필름이 부착된 상태에서는 태양전지 모듈이 전기를 발전하지 않는다.
따라서, 안전 필름이 부착된 상태에서 태양전지 모듈을 설치하고, 설치 작업을 완료한 후에 안전 필름을 제거하면, 태양전지 모듈을 설치하는 동안 태양전지 모듈이 전기를 발전하여 작업자가 감전되는 안전사고를 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈의 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 태양전지 모듈의 주요부 분해 사시도이다.
도 3 및 도 4는 도 1에 도시한 안전 필름의 다양한 실시예에 따른 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시한 태양전지의 개략적인 구성을 나타내는 사시도이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈의 평면도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한 어떤 부분이 다른 부분 위에 “전체적”으로 형성되어 있다고 할 때에는 다른 부분의 전체 면(또는 전면)에 형성되어 있는 것뿐만 아니라 가장 자리 일부에는 형성되지 않은 것도 포함한다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 태양전지 모듈의 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시한 태양전지 모듈의 주요부 분해 사시도이다. 그리고 도 3 및 도 4는 도 1에 도시한 안전 필름의 다양한 실시예에 따른 단면도이며, 도 5는 도 1에 도시한 태양전지의 개략적인 구성을 나타내는 사시도이다.
도면을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 모듈(100)은 복수의 태양전지(110)들, 인접한 태양전지(110)들을 전기적으로 연결하는 인터커넥터(120), 태양전지(110)들을 보호하는 보호막(130), 태양전지(110)들의 수광면 쪽으로 보호막(130) 위에 배치되는 투명 부재(140), 및 수광면 반대 쪽으로 보호막(130)의 하부에 배치되는 불투명 재질의 후면 시트(back sheet)(150)를 포함한다.
그리고 태양전지 모듈(100)은 라미네이션 공정에 의해 일체화 된 상기 부품들을 수납하는 프레임(160) 및 태양전지(110)들에서 생산된 전력을 수집하는 단자함(junction box)을 포함한다.
또한, 태양전지 모듈(100)은 투명 부재(140)의 상부 표면 중 적어도 일부 영역에 위치하는 안전 필름(170)을 더욱 포함한다. 도 1에서, 안전 필름(170)은 투명 부재(140)의 상부 표면 중 테두리 부분에 위치하고 있다.
후면 시트(150)는 태양전지 모듈(100)의 후면에서 습기가 침투하는 것을 방지하여 태양전지(110)를 외부 환경으로부터 보호한다. 이와 같이, 후면 보호 부재로 기능하는 후면 시트(150)는 수분과 산소 침투를 방지하는 층, 화학적 부식을 방지하는 층, 절연 특성을 갖는 층과 같은 다층 구조를 가질 수 있다.
보호막(130)은 태양전지(110)들의 상부 및 하부에 각각 배치된 상태에서 라미네이션 공정에 의해 태양전지(110)들과 일체화 되는 것으로, 습기 침투로 인한 부식을 방지하고 태양전지(110)를 충격으로부터 보호한다. 이와 같이, 밀봉 부재로 기능하는 보호막(130)은 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA, ethylene vinyl acetate)와 같은 물질로 이루어질 수 있다.
보호막(130) 위에 위치하는 투명 부재(140)는 투과율이 높고 파손 방지 기능이 우수한 강화 유리 등으로 이루어져 있다. 이때, 강화 유리는 철 성분 함량이 낮은 저 철분 강화 유리(low iron tempered glass)일 수 있다. 이와 같이, 전면 보호 부재로 기능하는 투명 부재(140)는 빛의 산란 효과를 높이기 위해서 내측면이 엠보싱(embossing) 처리될 수 있다.
안전 필름(170)은 도 3에 도시한 바와 같이 기재(172a)를 포함한다. 이때, 안전 필름(170)의 기재(172a)는 반투명한 재질로 형성될 수 있다. 이 경우, 기재(172a)의 내부에는 광 차단 물질(174a)이 소정의 양으로 분산될 수 있다. 한편, 광 차단 물질(174a)을 태양광을 흡수 또는 반사할 수 있는 성질의 것이라면 물질의 종류에 특별한 제한이 없다.
이와는 달리, 도 4에 도시한 바와 같이, 안전 필름(170)이 위치하는 영역의 태양전지(110)에 태양광이 흡수되지 않도록 하기 위해 기재(172b)는 불투명한 재질로 형성될 수 있다.
안전 필름(170)은 기재(172a 또는 172b)와 투명 부재(140) 사이에 위치하는 박리층(176)을 더 포함한다. 박리층(176)은 투명 부재(140)로부터 기재(172a 또는 172b)를 쉽게 박리할 수 있도록 하기 위한 것으로, 기재(172a 또는 172b) 표면에 실리콘 조성물의 경화 피막을 형성하는 것에 따라 박리층(176)을 형성할 수 있다.
이 경우, 기재(172a 또는 172b) 표면에 실리콘 피막을 형성하는 방법으로는, 백금계 화합물을 촉매로 하여 알케닐기를 함유하는 오르가노 폴리실록산과 오르가노 하이드로겐 폴리실록산을 부가 반응시켜 박리성 피막을 형성하는 방법을 사용할 수 있다.
실리콘 피막은 톨루엔, 크실렌 등의 유기 용제를 함유하는 용제 타입, 또는 유기 용제를 함유하지 않는 무용제 타입일 수 있다.
복수의 태양전지(110)는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 행렬 구조로 배열되어 있으며, 행과 열 방향으로 배치되는 태양전지(110)의 개수는 필요에 따라 조정이 가능하다.
각각의 태양전지(110)는 도 5에 도시한 바와 같이 기판(111), 빛이 입사되는 기판(111)의 전면(front surface), 즉 수광면에 위치하는 에미터부(112), 에미터부(112) 위에 위치하는 복수의 전면 전극(113) 및 전면 전극용 집전부(114), 전면 전극(113) 및 전면 전극용 집전부(114)가 위치하지 않는 에미터부(112) 위에 위치하는 반사방지막(115), 수광면의 반대쪽 면에 위치하는 후면 전극(116) 및 후면 전극용 집전부(117)를 포함한다.
태양전지(110)는 후면 전극(116)과 기판(111) 사이에 형성되는 후면 전계(back surface field, BSF)부를 더 포함할 수 있다. 후면 전계부(118)는 기판(111)과 동일한 도전성 타입의 불순물이 기판(111)보다 고농도로 도핑된 영역, 예를 들면, p+ 영역이다.
이러한 후면 전계부(118)는 기판(111)의 후면에서 전위 장벽으로 작용하게 된다. 따라서, 기판(111)의 후면 쪽에서 전자와 정공이 재결합하여 소멸되는 것이 감소되므로 태양전지의 효율이 향상된다.
기판(111)은 제1 도전성 타입, 예를 들어 p형 도전성 타입의 실리콘으로 이루어진 반도체 기판이다. 이때, 실리콘은 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 또는 비정질 실리콘일 수 있다. 기판(111)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물을 함유한다.
도시하지는 않았지만, 기판(111)의 표면을 텍스처링 표면(texturing surface)으로 형성하기 위해 상기 기판(111)은 텍스처링(texturing) 처리될 수 있다.
기판(111)의 표면이 텍스처링 표면으로 형성되면 기판(111)의 수광면에서의 빛 반사도가 감소하고, 텍스처링 표면에서 입사와 반사 동작이 이루어져 태양전지 내부에 빛이 갇히게 되어 빛의 흡수율이 증가된다.
따라서, 태양전지의 효율이 향상된다. 이에 더하여, 기판(11)으로 입사되는 빛의 반사 손실이 줄어들어 기판(11)으로 입사되는 빛의 양은 더욱 증가한다.
에미터부(112)는 기판(111)의 도전성 타입과 반대인 제2 도전성 타입, 예를 들어, n형의 도전성 타입을 구비하고 있는 불순물이 도핑(doping)된 영역으로서, 기판(111)과 p-n 접합을 이룬다.
에미터부(112)가 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(112)는 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 기판(111)에 도핑하여 형성될 수 있다.
이에 따라, 기판(111)에 입사된 빛에 의해 반도체 내부의 전자가 에너지를 받으면 전자는 n형 반도체 쪽으로 이동하고 정공은 p형 반도체 쪽으로 이동한다. 따라서, 기판(111)이 p형이고 에미터부(112)가 n형일 경우, 분리된 정공은 기판(111)쪽으로 이동하고 분리된 전자는 에미터부(112)쪽으로 이동한다.
이와는 반대로, 기판(111)은 n형 도전성 타입일 수 있고, 실리콘 이외의 다른 반도체 물질로 이루어질 수도 있다. 기판(111)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 기판(111)은 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물을 함유할 수 있다.
에미터부(112)는 기판(11)과 p-n접합을 형성하게 되므로, 기판(111)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우 에미터부(112)는 p형의 도전성 타입을 가진다. 이 경우, 분리된 전자는 기판(111)쪽으로 이동하고 분리된 정공은 에미터부(112)쪽으로 이동한다.
에미터부(112)가 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부(112)는 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소의 불순물을 기판(111)에 도핑하여 형성할 수 있다.
기판(111)의 에미터부(112) 위에는 실리콘 질화막(SiNx)이나 실리콘 산화막(SiO2) 또는 이산화 티탄막(TiO2) 등으로 이루어진 반사방지막(115)이 형성되어 있다. 반사방지막(115)은 태양전지(110)로 입사되는 빛의 반사도를 줄이고 특정한 파장 영역의 선택성을 증가시켜 태양전지(110)의 효율을 높인다. 이러한 반사 방지막(115)은 약 70㎚ 내지 80㎚ 의 두께를 가질 수 있으며, 필요에 따라 생략될 수 있다.
복수의 전면 전극(113)은 에미터부(112) 위에 형성되어 에미터부(112)와 전기적으로 연결되고, 인접하는 전면 전극(113)과 서로 이격된 상태로 어느 한 방향으로 형성된다. 각각의 전면 전극(113)은 에미터부(112)쪽으로 이동한 전하, 예를 들면 전자를 수집한다.
복수의 전면 전극(113)은 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어져 있고, 이들 도전성 물질은 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 하나일 수 있지만, 이외의 다른 도전성 금속 물질로 이루어질 수 있다.
예를 들면, 전면 전극(113)은 납(Pb)을 포함하는 은(Ag) 페이스트로 이루어질 수 있다. 이 경우, 전면 전극(113)은 스크린 인쇄 공정을 이용하여 은 페이스트를 반사방지막(115) 위에 도포하고, 기판(111)을 약 750℃ 내지 800℃의 온도에서 소성(firing)하는 과정에서 에미터부(112)와 전기적으로 연결될 수 있다.
이때, 전술한 전기적 연결은 소성 과정에서 은(Ag) 페이스트에 포함된 납 성분이 반사방지막(115)을 식각하여 은 입자가 에미터부(112)와 접촉하는 것에 따라 이루어진다.
기판(111)의 에미터부(112) 위에는 전면 전극(113)과 교차하는 방향으로 전면 전극용 집전부(114)가 적어도 2개 이상 형성된다.
전면 전극용 집전부(114)는 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어져 있고, 에미터부(112) 및 전면 전극(113)과 전기적 및 물리적으로 연결된다. 따라서, 전면 전극용 집전부(114)는 전면 전극(113)으로부터 전달되는 전하, 예를 들면 전자를 외부 장치로 출력한다.
전면 전극용 집전부(114)를 구성하는 도전성 금속 물질은 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 하나일 수 있지만, 이외의 다른 도전성 금속 물질로 이루어질 수 있다.
전면 전극용 집전부(114)는 전면 전극(113)과 마찬가지로 도전성 금속 물질을 반사방지막(115) 위에 도포한 후 패터닝하고, 이를 소성하는 과정에서 펀치 스루(punch through) 작용에 의해 에미터부(112)와 전기적으로 연결될 수 있다.
후면 전극(116)은 기판(111)의 수광면 반대쪽, 즉 기판(111)의 후면에 형성되며, 기판(111) 쪽으로 이동하는 전하, 예를 들어 정공을 수집한다.
후면 전극(116)은 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어진다. 도전성 물질은 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 하나일 수 있지만, 이외의 다른 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
후면 전극(116) 아래, 또는 후면 전극과 동일한 면에는 복수의 후면 전극용 집전부(117)가 위치하고 있다. 후면 전극용 집전부(117)는 전면 전극(113)과 교차하는 방향으로 형성된다.
후면 전극용 집전부(117) 또한 적어도 하나의 도전성 물질로 이루어지고, 후면 전극(116)과 전기적으로 연결된다. 따라서, 후면 전극용 집전부(117)는 후면 전극(116)으로부터 전달되는 전하, 예를 들면 정공을 외부 장치로 출력한다.
후면 전극용 집전부(117)를 구성하는 도전성 금속 물질은 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 하나일 수 있지만, 이외의 다른 도전성 금속 물질로 이루어질 수 있다.
이러한 구조에 따르면, 어느 한 태양전지의 전면 전극용 집전부(114)와 이웃하는 태양전지의 후면 전극용 집전부(117)를 인터커넥터(120)에 의해 전기적으로 연결하는 것에 따라 태양전지 모듈(100)에서 발생된 전류를 단자함에서 집전할 수 있다.
이상에서는 전면 전극용 집전부와 후면 전극용 집전부가 기판의 서로 다른 면에 위치하는 통상의 태양전지를 예로 들어 설명하였지만, 전면 전극용 집전부와 후면 전극용 집전부가 기판의 동일한 면에 위치하는 구조의 태양전지도 본원 발명의 범주에 속하는 것은 자명하다.
도 6내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 모듈의 평면도이다.
도시한 바와 같이, 안전 필름(170)은 투명 부재(140)의 상부 표면 전체에 위치하거나(도 6 참조), 상부 표면 중 하반부 또는 상반부에 위치하거나(도 7 및 도 8 참조), 중반부에 위치할 수 있다(도 9 참조).
이상에서 설명한 바와 같이, 작업자가 손으로 잡을 수 있는 위치에 안전 필름(170)을 설치한 상태에서 태양전지 모듈을 설치하면, 발생한 전류로 인해 작업자가 감전되는 등의 안전사고를 방지할 수 있다.

Claims (9)

  1. 복수의 태양전지;
    상기 태양전지의 전면 및 후면에 각각 위치하는 전면 보호 부재 및 후면 보호 부재;
    상기 전면 및 후면 보호 부재의 사이에 위치하며, 상기 태양전지를 밀봉하는 밀봉 부재; 및
    상기 전면 보호 부재의 상부 표면 중 적어도 일부 영역에 위치하는 안전 필름
    을 포함하는 태양전지 모듈.
  2. 제1항에서,
    상기 안전 필름은 기재 및 상기 기재와 전면 보호 부재 사이에 위치하는 박리층을 포함하는 태양전지 모듈.
  3. 제2항에서,
    상기 기재는 불투명 또는 반투명한 재질로 형성되는 태양전지 모듈.
  4. 제3항에서,
    상기 기재의 내부에는 광 차단 물질이 분산된 태양전지 모듈.
  5. 제3항에서,
    상기 안전 필름은 상기 전면 보호 부재의 상부 표면 중 테두리 부분에 위치하는 태양전지 모듈.
  6. 제3항에서,
    상기 안전 필름은 상기 전면 보호 부재의 상부 표면 전체에 위치하는 태양전지 모듈.
  7. 제3항에서,
    상기 안전 필름은 상기 전면 보호 부재의 상부 표면 중 하반부 또는 상반부에 위치하는 태양전지 모듈.
  8. 제3항에서,
    상기 안전 필름은 상기 전면 보호 부재의 상부 표면 중 중반부에 위치하는 태양전지 모듈.
  9. 제3항에서,
    상기 전면 보호 부재 및 후면 보호 부재를 둘러싸는 프레임을 더 포함하는 태양전지 모듈.
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