KR102373869B1 - 에지 수집전극을 구비하는 태양전지 및 이를 포함하는 태양전지 모듈 - Google Patents
에지 수집전극을 구비하는 태양전지 및 이를 포함하는 태양전지 모듈 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102373869B1 KR102373869B1 KR1020207012472A KR20207012472A KR102373869B1 KR 102373869 B1 KR102373869 B1 KR 102373869B1 KR 1020207012472 A KR1020207012472 A KR 1020207012472A KR 20207012472 A KR20207012472 A KR 20207012472A KR 102373869 B1 KR102373869 B1 KR 102373869B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- solar cell
- edge
- electrode
- interconnector
- electrodes
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 54
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 21
- 238000005336 cracking Methods 0.000 abstract description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 28
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 8
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/20—Electrodes
- H10F77/206—Electrodes for devices having potential barriers
- H10F77/211—Electrodes for devices having potential barriers for photovoltaic cells
- H10F77/215—Geometries of grid contacts
-
- H01L31/05—
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F19/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one photovoltaic cell covered by group H10F10/00, e.g. photovoltaic modules
- H10F19/90—Structures for connecting between photovoltaic cells, e.g. interconnections or insulating spacers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F19/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one photovoltaic cell covered by group H10F10/00, e.g. photovoltaic modules
- H10F19/90—Structures for connecting between photovoltaic cells, e.g. interconnections or insulating spacers
- H10F19/902—Structures for connecting between photovoltaic cells, e.g. interconnections or insulating spacers for series or parallel connection of photovoltaic cells
- H10F19/904—Structures for connecting between photovoltaic cells, e.g. interconnections or insulating spacers for series or parallel connection of photovoltaic cells characterised by the shapes of the structures
-
- H01L31/02002—
-
- H01L31/022425—
-
- H01L31/042—
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F19/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one photovoltaic cell covered by group H10F10/00, e.g. photovoltaic modules
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F19/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one photovoltaic cell covered by group H10F10/00, e.g. photovoltaic modules
- H10F19/90—Structures for connecting between photovoltaic cells, e.g. interconnections or insulating spacers
- H10F19/902—Structures for connecting between photovoltaic cells, e.g. interconnections or insulating spacers for series or parallel connection of photovoltaic cells
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/20—Electrodes
- H10F77/206—Electrodes for devices having potential barriers
- H10F77/211—Electrodes for devices having potential barriers for photovoltaic cells
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/93—Interconnections
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/93—Interconnections
- H10F77/933—Interconnections for devices having potential barriers
- H10F77/935—Interconnections for devices having potential barriers for photovoltaic devices or modules
- H10F77/937—Busbar structures for 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
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
Abstract
본 발명은 태양전지의 평면 영역을 메인영역과 에지영역으로 구분하고, 인터커넥터의 최외각 접점을 메인영역과 에지영역의 경계에 위치하도록 하여 인터커넥터에 의한 셀 크랙 현상을 방지하고 인터커넥터의 접착 특성을 개선함과 함께, 에지영역에 인터커넥터와 물리적으로 분리된 에지 수집전극을 배치함으로써 캐리어 수집효율을 향상시킬 수 있는 에지 수집전극을 구비하는 태양전지 및 이를 포함하는 태양전지 모듈에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 에지 수집전극을 구비하는 태양전지는 메인영역과 에지영역을 구비하는 반도체 기판; 상기 기판의 전면과 후면 중 적어도 어느 한 면 상에 구비되며, 상기 메인영역 상에 평행하게 이격되어 배치된 복수의 수집전극; 및 상기 에지영역 상에 구비되어, 메인영역의 수집전극에 연결되는 복수의 에지 수집전극;을 포함하여 이루어지며, 상기 에지영역은 기판의 일단측 또는 양단측에 구비되며, 상기 수집전극의 배치 방향과 에지 수집전극의 배치 방향은 서로 다른 것을 특징으로 한다.
Description
본 명세서에 개시된 기술은 에지 수집전극을 구비하는 태양전지 및 이를 포함하는 태양전지 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태양전지의 평면 영역을 메인영역과 에지영역으로 구분하고, 인터커넥터의 최외각 접점을 메인영역과 에지영역의 경계 또는 그 부근에 위치하도록 하여 인터커넥터에 의한 셀 크랙 현상을 방지하고 인터커넥터의 접착 특성을 개선함과 함께, 에지영역에 인터커넥터와 물리적으로 분리된 에지 수집전극을 배치함으로써 캐리어 수집효율을 향상시킬 수 있는 에지 수집전극을 구비하는 태양전지 및 이를 포함하는 태양전지 모듈에 관한 것이다.
태양전지 모듈은 태양광을 수광하여 광전변환하는 장치로서, 복수의 태양전지(solar cell)로 이루어진다. 태양전지 모듈을 구성하는 각각의 태양전지는 p-n 접합 다이오드(diode)라 할 수 있다.
태양광이 태양전지에 의해 전기로 변환되는 과정 이른 바, 광전변환 과정을 살펴보면 다음과 같다. 태양전지의 p-n 접합부에 태양광이 입사되면 전자-정공 쌍이 생성되고, 전기장에 의해 전자는 n형 반도체층으로, 정공은 p형 반도체층으로 이동되어 p-n 접합부 사이에 광기전력이 발생된다. 이와 같은 상태에서 태양전지의 양단에 부하나 시스템을 연결하면 전류가 흐르게 되어 전력을 생산할 수 있다. 태양전지의 전면과 후면에는 전자, 정공을 수집하기 위한 전면전극과 후면전극이 각각 구비된다.
한편, 태양전지 모듈을 구성하는 복수의 태양전지는 전기적으로 연결되는데, 예를 들어 제 1 태양전지(110)의 전면전극(111)은 이웃하는 제 2 태양전지(120)의 후면전극(122)과 접속되는 형태로 연결된다. 제 1 태양전지(110)의 전면전극(111)과 제 2 태양전지(120)의 후면전극(122)을 전기적 연결시키는 도전체를 통상, 인터커넥터(interconnector)(130)라 한다(도 1 참조).
이웃하는 태양전지를 전기적으로 연결시키는 인터커넥터는 일정 폭과 두께를 갖는 도전체로 이루어지며, 이웃하는 태양전지를 연결시키는 형상이 리본 형태를 이루어 통상의 인터커넥터는 리본이라 칭하기도 한다.
리본 형태의 인터커넥터(이하, 리본 인터커넥터라 함)는 전술한 바와 같이 일정 폭과 두께 예를 들어, 약 1.5mm의 폭 및 약 270㎛의 두께로 이루어져, 태양전지의 일정 면적이 인터커넥터에 의해 가려질 수 밖에 없다. 태양전지가 태양광을 수광하여 이를 전기로 변환시키는 장치임에 따라, 태양전지의 수광면적이 줄어듦은 광전변환 효율의 저하를 의미한다.
인터커넥터에 의한 수광면적 축소 문제를 해결함과 함께 태양전지의 효율을 향상시키기 위해 최근에는 리본 인터커넥터를 와이어(wire) 형태의 인터커넥터(이하, 와이어 인터커넥터라 함)로 대체하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 와이어 인터커넥터 방식은 직경 약 200∼600㎛의 도전성 와이어를 이용하여 이웃하는 태양전지의 전극을 연결시키는 방식이다.
와이어 인터커넥터 방식은 리본 인터커넥터 방식에 비해 도전체의 폭(직경)이 현저히 작음에 따라 인터커넥터에 의해 수광면적이 축소되는 것을 최소화할 수 있으며, 인터커넥터에 의한 수광면적 축소 영향이 작음에 따라 리본 인터커넥터 방식에 대비하여 보다 많은 수의 인터커넥터를 태양전지에 배치할 수 있어 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 제 1 태양전지 전면의 전면전극과 제 2 태양전지 후면의 후면전극을 연결함에 있어서, 리본 인터커넥터 방식 및 와이어 인터커넥터 방식 모두 제 1 태양전지와 제 2 태양전지 사이 부분에서 인터커넥터가 절곡되는데, 이와 같은 절곡 부위에서 인터커넥터와 접촉하는 제 1 태양전지 및 제 2 태양전지에는 인터커넥터에 의한 미세 크랙(crack)이 발생될 가능성이 크다. 도 7의 EL(Electroluminescence) 이미지를 통해 태양전지의 모서리 부분에서 크랙(점선 표시 부분)이 발생된 것을 확인할 수 있다. 또한, 절곡으로 인한 인터커넥터와 전극 사이의 접착력 약화 현상에 대해서도 유의해야 한다.
리본 인터커넥터 방식 및 와이어 인터커넥터 방식 모두 상술한 셀 크랙 현상, 최외각 전극과의 접합력 약화 현상이 발생될 수 있으나 리본 인터커넥터 방식보다 와이어 인터커넥터 방식이 인터커넥터의 개수가 더 많기 때문에 와이어 인터커넥터 방식에서 더 발생빈도가 높을 수 있다.
본 명세서에 개시된 기술은 태양전지의 평면 영역을 메인영역과 에지영역으로 구분하고, 인터커넥터의 최외각 접점을 메인영역과 에지영역의 경계에 위치하도록 하여 인터커넥터에 의한 셀 크랙 현상을 방지하고 인터커넥터의 접착 특성을 개선함과 함께, 에지영역에 인터커넥터와 물리적으로 분리된 에지 수집전극을 배치함으로써 캐리어 수집효율을 향상시킬 수 있는 에지 수집전극을 구비하는 태양전지 및 이를 포함하는 태양전지 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 에지수집전극을 구비하는 태양전지는, 메인영역과 에지영역을 구비하는 반도체 기판, 상기 기판의 전면과 후면 중 적어도 어느 한 면 상에 구비되며, 상기 메인영역 상에 평행하게 이격되어 배치된 복수의 핑거전극 및 상기 에지영역 상에 구비되는 복수의 에지 수집전극을 포함하되, 상기 에지영역은, 기판의 일단측 또는 양단측에 구비되고, 상기 복수의 에지 수집전극의 배치방향은, 상기 복수의 핑거전극의 배치방향과 서로 다르고, 상기 복수의 에지 수집전극은, 상기 복수의 핑거전극 중 선택된 적어도 하나의 핑거전극에 연결되는 것일 수 있다.
또한 상기의 목적을 달성하기 위한 에지 수집전극을 구비하는 태양전지 모듈은, 이웃하여 배치되는 제 1 태양전지와 제 2 태양전지, 및 제 1 태양전지와 제 2 태양전지를 전기적으로 연결하는 인터커넥터를 포함하되, 상기 제 1 태양전지 또는 제 2 태양전지는, 메인영역과 에지영역을 구비하는 반도체 기판, 상기 기판의 전면과 후면 중 적어도 어느 한 면 상에 구비되며 상기 메인영역 상에 평행하게 이격되어 배치된 복수의 핑거전극 및 상기 에지영역 상에 구비되는 복수의 에지 수집전극을 포함하며, 상기 에지영역은, 기판의 일단측 또는 양단측에 구비되고, 상기 복수의 에지 수집전극의 배치방향은, 상기 복수의 핑거전극의 배치방향과 서로 다르고, 상기 복수의 에지 수집전극은, 상기 복수의 핑거전극 중 선택된 적어도 하나의 핑거전극에 연결되는 것일 수 있다.
본 명세서에 개시된 에지 수집전극을 구비하는 태양전지 및 이를 포함하는 태양전지 모듈은 다음과 같은 효과가 있다.
인터커넥터의 최외각 접점이 기판 모서리로부터 에지영역만큼 기판 내측에 위치되도록 함으로써, 인터커넥터에 의한 크랙 발생 현상을 방지함과 함께 인터커넥터의 접착력을 향상시킬 수 있다.
또한, 에지영역에 메인영역의 핑거전극에 교차되는 방향으로 배치되는 에지 수집전극을 구비시킴으로써 인터커넥터의 배치를 가이드함과 함께 캐리어 수집효율을 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 일반적인 태양전지 모듈의 구성도.
도 2는 본 명세서에 개시된 제1 실시예에 따른 에지 수집전극을 구비하는 태양전지의 평면도.
도 3a 및 도 3b는 본 명세서에 개시된 제2 실시예에 따른 에지 수집전극의 배치 형태를 나타낸 참고도.
도 4는 본 명세서에 개시된 제1 실시예에 따른 태양전지 모듈의 사시도.
도 5는 태양전지의 모서리 부분에서 크랙이 발생된 것을 나타낸 EL 사진.
도 2는 본 명세서에 개시된 제1 실시예에 따른 에지 수집전극을 구비하는 태양전지의 평면도.
도 3a 및 도 3b는 본 명세서에 개시된 제2 실시예에 따른 에지 수집전극의 배치 형태를 나타낸 참고도.
도 4는 본 명세서에 개시된 제1 실시예에 따른 태양전지 모듈의 사시도.
도 5는 태양전지의 모서리 부분에서 크랙이 발생된 것을 나타낸 EL 사진.
본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명은 생략될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 명세서에 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
본 명세서에서 사용되는 "포함한다," "포함할 수 있다" 등의 표현은 개시된 해당 기능, 동작, 구성 요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작, 구성 요소 등을 제한하지 않는다. 또한, 본 명세서에서, "구성된다" "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 다시 말하면, 상기 용어들은 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예들을 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 명세서에 개시된 기술을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 기술의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 그 기술의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
일반적인 인터커넥터에 대한 설명
인터커넥터는 이웃하는 태양전지의 전극 예를 들어, 제 1 태양전지 전면의 전극과 제 2 태양전지 후면의 전극을 서로 연결시키는 도전체를 의미할 수 있다.
인터커넥터는 기하학적 형태에 따라 리본 인터커넥터와 와이어 인터커넥터로 구분될 수 있으며, 리본 인터커넥터는 일정 폭과 두께를 갖는 리본 형태를 이루고, 와이어 인터커넥터는 직경이 일정한 원형의 와이어 형태 또는 폭과 두께가 서로 다른 와이어 형태로 이루어질 수 있다.
이웃하는 태양전지의 전극을 연결함에 있어서 태양전지와 태양전지 사이의 공간에서 인터커넥터가 절곡되는데, 인터커넥터의 절곡으로 인해 인터커넥터의 절곡 지점과 접촉하는 태양전지 끝단에서 크랙이 발생하거나 태양전지 끝단부에서 인터커넥터가 버스바부에 부착되었다가 떨어지는 현상이 발생할 수 있다. 이와 같은 불량 현상의 발생빈도는 리본 인터커넥터 방식보다 와이어 인터커넥터 방식이 인터커넥터의 개수가 더 많기 때문에 와이어 인터커넥터 방식에서 더 발생빈도가 높을 수 있다.
인터커넥터의 절곡으로 인한 셀 크랙 현상 및 접착 불량 현상은 제1태양전지 전면의 최외각 패드에서 제2태양전지 후면의 최외각 패드까지의 인터커넥터의 길이가 짧을수록, 인터커넥터의 절곡 지점에서 수직방향 즉, 인터커넥터의 두께가 증가할수록 심화된다. 본 인터커넥터의 길이가 짧고, 두께가 크면 인터커넥터의 절곡 지점에서 더 큰 굽힘 응력이 발생하고 이는 인터커넥터의 절곡 지점과 접촉하는 태양전지 끝단에 전달되어 태양전지 끝단에서 크랙을 더 유발시킬 수 있고 태양전지 끝단부에서 인터커넥터의 부착이 떨어지는 현상을 더 유발시킬 수 있다.
본 문제점을 해결하기 위해, 인터커넥터의 두께를 감소시키는 것을 고려할 수 있지만, 인터커넥터의 두께 감소는 인터커넥터에서 걸리는 저항을 증가시킨다. 다른 방안으로는 제1태양전지의 전면 최외각 패드에서 제2태양전지 후면의 최외각 패드까지의 인터커넥터의 길이를 증가시키는 방안이 있다. 구체적으로 태양전지의 전면과 후면의 최외각 패드를 태양전지 내측 영역으로 이동시키는 방법이다.
한편, 인터커넥터와 전극의 최외각 접점이 태양전지의 상단 모서리로부터 멀어져 태양전지 내측 영역으로 이동함은, 최외각 접점과 태양전지의 상단 모서리 사이에 태양전지 전극이 존재하지 않음을 의미한다. 이를 통해 셀 크랙 현상 및 접착력 약화 현상을 해결할 수 있으나, 최외각 접점과 태양전지의 상단 모서리 사이에 태양전지 전극이 존재하지 않음에 따라 캐리어(carrier) 수집효율이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
본 명세서에 개시된 에지 수집전극에 대한 설명
본 명세서에 개시된 에지 수집전극은 전술한 인터커넥터에 의한 셀 크랙 현상 및 인터커넥터와 전극 사이의 접착력 약화 현상을 개선함과 함께 캐리어 수집효율을 향상시킬 수 있는 태양전지 및 이를 이용한 태양전지 모듈에 적용될 수 있다.
구체적으로, 본 명세서에 개시된 기술은 최외각 접점의 태양전지 내측 영역으로의 이동을 통해 셀 크랙 현상 및 접착력 약화 현상을 해결함과 함께, 최외각 접점과 태양전지 모서리 사이의 영역에 에지 수집전극을 구비시키고 에지 수집전극들 사이에 인터커넥터가 배치되도록 함으로써 캐리어 수집효율 등의 태양전지 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있는 기술을 제시한다.
또한, 본 명세서에 개시된 태양전지 내지 태양전지 모듈에 적용되는 인터커넥터는 그 형태에 제한되지 않는다. 바람직한 실시 구성으로 와이어 인터커넥터를 적용할 수 있으나, 리본 인터커넥터의 적용 또한 배제하지 않는다.
본 명세서에 개시된 기술에 따른 태양전지는, 메인영역과 에지영역을 구비하는 반도체 기판, 상기 기판의 전면과 후면 중 적어도 어느 한 면 상에 구비되며, 상기 메인영역 상에 평행하게 이격되어 배치된 복수의 핑거전극 및 상기 에지영역 상에 구비되는 복수의 에지 수집전극을 포함하되, 상기 에지영역은, 기판의 일단측 또는 양단측에 구비되고, 상기 복수의 에지 수집전극의 배치방향은, 상기 복수의 핑거전극의 배치방향과 서로 다르고, 상기 복수의 에지 수집전극은, 상기 복수의 핑거전극 중 선택된 적어도 하나의 핑거전극에 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 명세서에 개시된 기술에 따른 태양전지 모듈은, 이웃하여 배치되는 제 1 태양전지와 제 2 태양전지; 및 제 1 태양전지와 제 2 태양전지를 전기적으로 연결하는 인터커넥터를 포함하되, 상기 제 1 태양전지 또는 제 2 태양전지는, 메인영역과 에지영역을 구비하는 반도체 기판, 상기 기판의 전면과 후면 중 적어도 어느 한 면 상에 구비되며 상기 메인영역 상에 평행하게 이격되어 배치된 복수의 핑거전극 및 상기 에지영역 상에 구비되는 복수의 에지 수집전극을 포함하며, 상기 에지영역은, 기판의 일단측 또는 양단측에 구비되고, 상기 복수의 에지 수집전극의 배치방향은, 상기 복수의 핑거전극의 배치방향과 서로 다르고, 상기 복수의 에지 수집전극은, 상기 복수의 핑거전극 중 선택된 적어도 하나의 핑거전극에 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상술된 태양전지 또는 태양전지 모듈에 있어서, 상기 선택된 적어도 하나의 핑거전극은, 상기 메인영역의 최외각에 위치한 3개의 핑거전극 중에서 선택되는 것일 수 있다.
또한, 상기 복수의 에지 수집전극은 상기 복수의 핑거전극에 직교하는 형태로 배치되는 것일 수 있다.
또한, 상기 인터커넥터는, 상기 에지 수집전극 사이에 배치되는 것일 수 있다.
또한, 상기 복수의 에지 수집전극 중 태양전지 모서리 부분에 위치하는 에지 수집전극의 길이는, 다른 부분에 위치하는 에지 수집전극의 길이와 서로 다른 것일 수 있다.
또한, 상기 태양전지 또는 태양전지 모듈은 버스바전극을 더 포함할 수 있으며 이 경우 상기 버스바전극은, 상기 핑거전극에 교차되는 방향으로 배치되고, 상기 핑거전극에 연결되며, 이웃하는 태양전지를 전기적으로 연결시키는 인터커넥터와 연결되는 것일 수 있다.
또한, 상기 태양전지 또는 태양전지 모듈은 복수의 도전성패드를 더 포함할 수 있으며, 상기 복수의 도전성패드는, 상기 핑거전극에 교차되는 방향으로 이격되어 배치되고, 이웃하는 태양전지를 전기적으로 연결시키는 인터커넥터와 연결되는 것일 수 있다.
또한, 상기 태양전지 또는 태양전지 모듈은 버스바전극 및 도전성패드를 더 포함할 수 있으며, 상기 버스바전극은, 상기 핑거전극에 교차되는 방향으로 배치되고, 상기 핑거전극에 연결되며, 상기 복수의 도전성패드는, 상기 핑거전극에 교차되는 방향으로 이격되어 배치되고, 이웃하는 태양전지를 전기적으로 연결시키는 인터커넥터와 연결될 수 있다.
또한, 상기 태양전지 또는 태양전지 모듈은 버스바전극과 복수의 도전성패드를 더 포함할 수 있으며, 상기 복수의 도전성패드는, 이웃하는 태양전지를 전기적으로 연결시키는 인터커넥터가 배치되는 영역의 핑거전극 상에 이격되어 배치되고, 상기 버스바전극은, 상기 복수의 도전성패드 사이에 구비될 수 있다.
상술한 버스바전극 및 도전성패드는 후술할 버스전극부에 포함되는 구성일 수 있다.
또한, 상기 복수의 에지 수집전극 중 적어도 어느 하나 이상은 메인영역의 최외각에 위치하는 도전성패드에 연결되는 것을 특징으로 하는 에지 수집전극을 구비할 수 있다.
또한, 상기 인터커넥터는 리본 형태의 인터커넥터 또는 와이어 형태의 인터커넥터일 수 있다.
보다 구체적으로 본 명세서에 개시된 기술에 따른 에지 수집전극에 대해 설명하면 아래와 같다.
먼저, 상기 에지 수집전극은 반도체 기판의 에지영역 상에 구비될 수 있다. 또는 상기 에지 수집전극은 반도체 기판(또는 기판)의 일단측 또는 양단측에 구비되는 것일 수 있다.
상기 반도체 기판은 에지영역과 메인영역으로 나뉘어지는 데 에지영역은 메인영역의 일측 또는 양측에 구비되는 태양전지(또는 반도체 기판)의 끝 부분(또는 모서리 부분)을 의미할 수 있다.
또 다른 의미로 상기 메인영역은 복수의 핑거전극이 위치한 영역을 의미하며 상기 에지영역은 상기 에지 수집전극이 위치한 영역을 의미할 수 있다. 혹은 상기 에지영역은 상기 복수의 핑거전극이 위치하지 않는 태양전지(또는 반도체 기판)의 일측 또는 양측 끝 부분(또는 모서리 부분)을 의미할 수 있다.
또 다른 의미로 상기 메인영역은 버스전극부(또는 버스바부, 버스바 전극부)가 위치한 영역을 의미하며 상기 에지영역은 상기 메인영역의 일측 또는 양측에 구비되는 태양전지(또는 반도체 기판)의 끝 부분(또는 모서리 부분)을 의미할 수 있다. 혹은 상기 에지영역은 상기 버스전극부가 위치하지 않는 태양전지(또는 반도체 기판)의 일측 또는 양측 끝 부분(또는 모서리 부분)을 의미할 수 있다.
여기서 버스전극부는 상기 복수의 핑거전극 및 상기 에지 수집전극 중 적어도 하나를 통해 전하를 수집하는 역할을 할 수 있다.
또한, 상기 버스전극부는 상기 핑거전극에 교차되는 방향으로 배치되고, 이웃하는 태양전지를 전기적으로 연결시키는 인터커넥터와 연결될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 특정 전극에 '교차되는 방향' 또는 '교차 방향'은 일반적으로 특정 전극에 직교하는 방향을 의미할 수 있으나 본 명세서에 개시된 기술이 적용될 수 있는 범위에서 사선방향과 같이 평행이 아닌 각도로 배치되는 방향을 의미할 수 있다.
본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 버스전극부는 상기 핑거전극에 교차되는 방향으로 전극이 연속적으로 배치되어 형성된 버스바전극 및 상기 핑거전극에 교차되는 방향으로 이격되어 배치되는 복수의 도전성패드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 명세서에 개시된 기술에 따른 에지 수집전극은 기본적으로 상기 에지영역에 위치하여 전하를 수집하는 역할을 할 수 있다.
또한 상기 에지 수집전극은 복수 개로 이격되어 상기 에지영역에 위치되는 데 인터커넥터가 상기 배치된 에지 수집전극 사이로 배치되어 인터커넥터에 의한 셀 크랙 현상을 방지하고 인터커넥터의 접착 특성을 개선시키도록 구성될 수 있다.
또 다른 의미로는 상기 에지 수집전극의 배치방향은 상기 인터커넥터가 배치되는 공간을 제공하도록 상기 핑거전극의 배치방향과 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 상기 에지 수집전극의 배치방향은 상기 핑거전극과 교차하는 방향으로써 직교하는 방향이거나 상기 인터커넥터가 배치되는 공간을 제공할 수 있는 범위 안에서 사선(斜線) 등의 형태로 배치될 수 있다.
전술한 바와 같이 인터커넥터는 상기 에지 수집전극 사이로 배치될 수 있다. 따라서 상기 에지 수집전극에서 수집된 전하를 상기 인터커넥터로 전달해줄 수 있는 매개전극이 필요해질 수 있다. 왜냐하면 상기 에지 수집전극과 상기 인터커넥터는 배치방향의 특성 때문에 물리적으로 직접 접촉하지 않아 상기 전하를 중간에서 대신 전달해주는 전극이 필요하기 때문이다.
본 명세서에 개시된 기술에 따르면 메인영역에 위치한 핑거전극이 상기 매개전극의 역할을 할 수 있다. 따라서 이 경우 상기 에지 수집전극은, 메인영역에 위치한 복수의 핑거전극 중 선택된 적어도 하나의 핑거전극에 연결되는 것일 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 에지 수집전극에 대하여 자세히 설명하기로 한다.
제1 실시예 - 최외각 핑거전극에 연결되는 에지 수집전극
이하 도 2를 참조하여 본 명세서에 개시된 제1 실시예에 따른 에지 수집전극을 구비하는 태양전지에 대해 설명한다.
구체적으로 본 명세서에 개시된 제1 실시예는 에지 수집전극에 연결되는 상기 선택된 적어도 하나의 핑거전극이 메인영역의 최외각 핑거전극인 경우를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 제1 실시예에 따른 에지 수집전극을 구비하는 태양전지(10)는 p-n 접합부를 포함하는 반도체 기판(310)을 포함한다. 상기 기판(310) 전면과 후면에는 각각 핑거전극(320)이 구비된다. 기판(310) 전면에 구비된 핑거전극(320)은 광전변환에 의해 생성된 전자를 수집하고, 기판(310) 후면에 구비된 핑거전극(도시하지 않음)은 광전변환에 의해 생성된 정공을 수집하며, 그 역할이 반대로 설계될 수도 있다. 태양전지는 전극의 배치 형태에 따라 전면전극형, 후면전극형 등으로 구분되고, 태양광의 수광 형태에 따라 전면수광형, 양면수광형 등으로 구분되는데, 본 명세서에 개시된 기술에 적용되는 태양전지는 광전변환을 가능하게 하는 p-n 접합부를 포함함을 전제 하에 그 형태가 제한되지 않는다. 또한, 통상의 태양전지 셀이 복수개로 분할된 분할셀 역시 본 명세서에 개시된 기술에 따른 태양전지 내지 태양전지 모듈에 적용될 수 있다. 본 명세서에 개시된 '분할셀'이라 함은 태양전지 셀(이하, '단위셀'이라 함)이 복수개로 분할된 것을 일컫는다. 통상의 태양전지 셀 즉, 통상의 단위셀은 가로, 세로 6인치 크기(약 156mm x 156mm)의 실리콘 기판에 태양전지 공정을 적용하여 p-n 접합 구조 및 전극 구조가 완성된 태양전지를 의미하며, 본 발명의 '분할셀'은 이와 같은 단위셀을 복수 등분으로 분할한 셀을 의미한다. 단위셀은 가로, 세로 6인치의 실리콘 기판 이외에 가로, 세로 5∼8인치의 실리콘 기판을 이용할 수도 있다. 또한, 상기 '분할셀'은 상술한 단위셀로부터 분할된 셀에 대응되는 면적을 갖는 태양전지 셀을 의미할 수도 있다. 이 경우, '분할셀'은 단위셀로부터 분할된 셀에 대응되는 면적을 갖는 실리콘 기판 상에 태양전지 공정을 적용하여 완성된 태양전지 셀을 의미한다.
상기 '분할셀'은 태양전지 제조공정이 완료된 셀을 분할 것임에 따라, 분할셀은 단위셀과 마찬가지로 완성된 형태의 p-n 접합 구조 및 전극 구조를 구비한다.
또한, 통상의 태양전지 셀이 복수개로 분할된 분할셀 역시 본 명세서에 개시된 기술에 따른 태양전지 내지 태양전지 모듈에 적용될 수 있다.
참고로, 전면수광형 태양전지를 구성하는 경우, 기판 후면에 구비되는 핑거전극은 후면전계층(back surface field) 형성을 유도하는 Al전극과 같이 판 형태로 구성할 수 있다. 이하의 설명에서는, 설명의 편의상 기판(310) 전면과 후면이 동일한 형태의 핑거전극(320)을 구비하는 태양전지(10)를 중심으로 설명하기로 한다.
상기 핑거전극(320)은 기판(310) 전면 또는 후면 상에 복수개 구비되며, 복수의 핑거전극(320)은 평행한 형태로 이격되어 배치된다.
또한, 상기 기판(310) 상에는 핑거전극(320)과 교차하는 방향(도 2의 경우, 직교하는 방향)으로 복수의 도전성패드(330)가 이격되어 될 수 있다. 각각의 도전성패드(330)는 구비된 위치에서 핑거전극(320)과 연결되며, 복수의 도전성패드(330)가 이루는 열(column)의 배치 방향은 후술하는 인터커넥터(360)(도 3 참조)가 배치되는 방향과 동일할 수 있다.
상기 도전성패드(330) 상에는 인터커넥터(360)가 배치되며, 인터커넥터(360)의 배치 방향은 복수의 도전성패드(330)가 이루는 열(column)의 배치 방향과 동일할 수 있으며, 또는 핑거전극(320)의 배치 방향에 교차(도 2의 경우 직교)하는 방향일 수 있다.
상기 도전성패드(330)는 핑거전극(320)에 의해 수집된 전자 또는 정공을 인터커넥터(360)로 전달하는 역할을 하며, 인터커넥터(360)는 핑거전극(320)에 의해 수집된 캐리어(carrier)를 도전성패드(330)를 매개로 전달받아 외부의 시스템 또는 전력저장장치로 전송하는 역할을 할 수 있다.
한편, 다른 실시예로 버스바전극(340)이 더 구비될 수 있다. 이 경우, 복수의 핑거전극(320)에 교차(도 2의 경우, 직교)하는 방향에 버스바전극(340)이 구비되고, 버스바전극(340)과 핑거전극(320)이 교차하는 지점의 버스바전극(340) 상에 도전성패드(330)가 구비되는 구조를 이룬다. 또 다른 실시예로, 도전성패드(330)와 도전성패드(330) 사이에 버스바전극(340)을 구비시킴으로써 도전성패드(330)에 핑거전극(320) 및 버스바전극(340)이 연결되도록 하는 구조도 가능하다.
상술한 실시예에서 인터커넥터(360)는 도전성 패드(330) 및 버스바전극(340) 중 적어도 하나에에 연결될 수 있다.
상기 도전성 패드(330) 및 상기 버스바 전극(340) 중 적어도 하나는 상술한 버스전극부를 의미할 수 있다.
이상의 실시예에서, 태양전지의 전면전극과 후면전극 각각이 핑거전극과 도전성패드의 조합이거나, 핑거전극과 버스바전극 및 도전성패드의 조합인 경우에 대해서 설명하였으나, 또 다른 실시예로 도전성패드를 생략하는 구성도 가능하다. 도전성패드가 생략되는 경우, 태양전지의 전면전극과 후면전극 각각이 핑거전극만으로 구성되거나 핑거전극과 버스바전극의 조합으로 구성될 수 있다. 핑거전극만으로 이루어지는 경우, 인터커넥터는 복수의 핑거전극과 직교하는 형태로 연결될 수 있다. 또한, 핑거전극과 버스바전극의 조합인 경우, 버스바전극은 복수의 핑거전극 상에 직교하는 형태로 배치될 수 있으며, 인터커넥터는 버스바전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
이상, 핑거전극(320), 도전성패드(330) 및 인터커넥터(360)의 구조에 대해 설명하였다. 한편, 상기 반도체 기판(310)은 평면 기준으로 '메인영역(M)'과 '에지영역(E)'으로 구분된다.
여기서 메인영역(M)과 에지영역(E)는 상술한 바와 같으며 추가적인 의미로써 '메인영역(M)'이라 함은 핑거전극(320), 도전성패드(330) 및 인터커넥터(360)의 결합구조가 구비된 영역을 의미할 수 있으며, 상기 '에지영역(E)'이라 함은 메인영역(M)의 일측 또는 양측에 구비되는 태양전지의 모서리 부분을 의미하는 것으로 에지영역(E)에는 에지 수집전극(350)이 구비될 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 메인영역(M) 내에서 복수의 핑거전극(320)이 평행하게 이격되어 배치되며, 상기 복수의 에지 수집전극(350) 각각은 메인영역(M)에 위치한 복수의 핑거전극(320) 중 선택된 핑거전극에 연결될 수 있다.
제1 실시예는 상기 선택된 핑거전극(320a)이 메인영역(M)의 최외각 위치에 구비된 핑거전극(320a)인 경우(도 2 참조)를 나타낸다.
복수의 에지 수집전극(350)이 구비되는 위치는 상술한 바와 같이 에지영역(E)이라 할 수 있다.
상기 최외각 핑거전극(320a)에 연결되어 에지영역(E)에 구비되는 복수의 에지 수집전극(350)은 기본적으로 핑거전극(320)과 마찬가지로 광전변환에 의해 생성된 캐리어를 수집하는 역할을 한다. 또한, 에지 수집전극(350)과 에지 수집전극(350) 사이의 영역에 인터커넥터(360)가 될 수 있다.
제1 실시예에 따른 태양전지는 메인영역(M)에 핑거전극(320)을 구비시킴과 함께 에지영역(E)에 구비되어 메인영역(M)에 위치한 복수의 핑거전극(320) 중 최외각 핑거전극(320a)에 연결되는 복수의 에지 수집전극(350)의 구조에 의해 달성될 수 있다.
메인영역(M)의 핑거전극(320)이 도전성패드(330)와 연결되는 것과 마찬가지로, 최외각 핑거전극(320a) 또한 도전성패드(330)(이하, 최외각 도전성패드(330a)라 칭함)와 연결되며, 최외각 도전성패드(330a) 상에는 인터커넥터(360)가 연결될 수 있다.
최외각 도전성패드(330a)가 메인영역(M)의 최외각에 배치되는 도전성패드(330)임에 따라 최외각 도전성패드(330a)와 인터커넥터(360)의 접점은 기판(310) 상에 도전성패드(330)와 인터커넥터(360)가 이루는 마지막 접점이라 할 수 있으며, 이하에서는 최외각 접점이라 칭하기로 한다.
한편, 전술한 바와 같이 도전성패드(330)가 생략되는 구조 또한 가능하며, 이 경우 최외각 접점은 인터커넥터와 최외곽 수집전극의 접점 또는 인터커넥터와 최외각 버스바전극 부위의 접점을 의미할 수 있다.
이와 같이, 최외각 접점이 에지영역(E)의 거리만큼 기판(310) 내측 영역으로 이동되는 구성을 통해 상술한 바와 같은 크랙 방지 및 인터커넥터(360) 결합력 향상을 이룰 수 있다.
이에 더해, 에지영역(E)에 복수의 에지 수집전극(350)이 구비되고, 복수의 에지 수집전극(350)은 최외각 수집전극(320a)에 연결되는 구조를 이룸에 따라, 에지영역(E)에서의 캐리어 수집효율 저하를 방지할 수 있게 된다.
제2 실시예 - 최외각 3개의 핑거전극 중 선택된 적어도 하나의 핑거전극에 연결되는 에지 수집전극
이하 도 3a 및 도 3b를 참조하여 본 명세서에 개시된 제2 실시예에 따른 에지 수집전극을 구비하는 태양전지에 대해 설명한다.
구체적으로 본 명세서에 개시된 제2 실시예는 에지 수집전극이 최외각 3개의 핑거전극 중 선택된 적어도 하나의 핑거전극에 연결되는 경우를 나타낸다.
제2 실시예에 따른 에지 수집전극(350)의 구조는 다음과 같다.
도 3a 내지 도 3b를 참조하면, 복수의 에지 수집전극(350)은 메인영역(M)의 복수의 핑거전극(320) 중 선택된 적어도 하나의 핑거전극(320a, 320b, 320c)에 연결될 수 있다.
즉, 상기 선택된 적어도 하나의 핑거전극(320a)은 메인영역(E)의 최외각 3개의 핑거전극 중 적어도 하나일 수 있다.
복수의 에지 수집전극(350)은 이격되어 반복 배치되며, 인터커넥터(360)는 에지 수집전극(350)과 접촉하지 않도록 에지 수집전극(350)과 에지 수집전극(350) 사이에 배치될 수 있다.
도 3a의 경우 상기 선택된 핑거전극이 메인영역(M)의 최외각으로부터 두 번째 핑거전극(320b)까지인 경우를 나타내며 도 3b의 경우 상기 선택된 핑거전극이 메인영역(M)의 최외각으로부터 세 번째 핑거전극(320c)까지인 경우를 나타낸다.
상기 복수의 에지 수집전극(350)은 메인영역(M)의 핑거전극(320)에 직교하는 방향으로 구비될 수 있으나, 에지 수집전극(350)들 사이에 인터커넥터(360)가 배치되는 공간을 제공한다는 전제 하에 사선(斜線) 등의 형태로 배치되는 것도 가능하다.
정리하면, 본 명세서에 개시된 기술에 따른 에지 수집전극(350)은 1) 상기 에지영역(E)에 위치하고, 2) 상기 메인영역(M)에 위치한 복수의 핑거전극(320) 중 선택된 핑거전극(320a)에 연결되며, 3) 배치방향이 상기 핑거전극(320)의 배치방향과 서로 다른 것을 특징으로 한다. 이러한 구성으로 인하여 인터커넥터(360)가 에지 수집전극(350) 사이에 배치될 수 있어 캐리어 수집효율의 저하 없이 셀 크랙 현상을 방지하고 인터커넥터의 접착 특성을 개선할 수 있다. 또한 상기 에지 수집전극(350)의 폭, 두께, 상기 에지영역(E) 상에 배치되는 에지 수집전극(350)의 개수 및 에지 수집전극(350) 간의 간격 등을 최적화하는 경우 캐리어 수집효율이 더 향상될 수 있다.
본 명세서에 개시된 기술에 따른 태양전지 모듈
이상, 명세서에 개시된 실시예들에 따른 에지 수집전극을 구비하는 태양전지에 대해 설명하였다. 다음으로, 본 명세서에 개시된 기술에 따른 에지 수집전극을 구비하는 태양전지를 포함하는 태양전지 모듈에 대해 설명하기로 한다.
본 명세서에 개시된 기술에 따른 태양전지 모듈은, 이웃하여 배치되는 제 1 태양전지와 제 2 태양전지; 및 제 1 태양전지와 제 2 태양전지를 전기적으로 연결하는 인터커넥터를 포함하되, 상기 제 1 태양전지 또는 제 2 태양전지는, 메인영역과 에지영역을 구비하는 반도체 기판, 상기 기판의 전면과 후면 중 적어도 어느 한 면 상에 구비되며 상기 메인영역 상에 평행하게 이격되어 배치된 복수의 핑거전극 및 상기 에지영역 상에 구비되는 복수의 에지 수집전극을 포함하며, 상기 에지영역은, 기판의 일단측 또는 양단측에 구비되고, 상기 복수의 에지 수집전극의 배치방향은, 상기 복수의 핑거전극의 배치방향과 서로 다르고, 상기 복수의 에지 수집전극은, 상기 복수의 핑거전극 중 선택된 적어도 하나의 핑거전극에 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 명세서에 개시된 기술에 따른 태양전지 모듈은 복수의 태양전지를 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 태양전지 모듈은 이웃하여 배치되는 제 1 태양전지(10), 제 2 태양전지(20)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 4의 경우 상기 선택된 적어도 하나의 핑거전극이 제1 실시예에서와 같이 메인영역의 최외각 핑거라인(320a)인 경우를 나타내었으나 제2 실시예서와 같이 상기 선택된 적어도 하나의 핑거전극은 메인영역의 최외각 3개의 핑거라인 중에서 선택되는 것일 수 있다.
상기 각각의 태양전지(10)(20)는 전술한 바와 같은 본 명세서에 개시된 기술에 따른 에지 수집전극(350)을 구비하는 태양전지의 구조를 가질 수 있다.
상기 복수의 태양전지(10)(20)는 인터커넥터(360)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
구체적으로, 인터커넥터(360)는 제 1 태양전지(10) 전면의 전극과 제 2 태양전지(20) 후면의 전극을 전기적으로 연결시키며, 인터커넥터(360)는 제 1 태양전지(10)의 상단 모서리에서 제 2 태양전지(20)의 하단 모서리를 향하여 절곡될 수 있다.
한편, 본 명세서에 개시된 기술에 따른 태양전지 모듈에 적용되는 인터커넥터는 그 형태에 제한되지 않는다. 바람직한 실시예로 와이어 인터커넥터를 적용할 수 있으나, 리본 인터커넥터의 적용 또한 배제하지 않는다.
제 1 태양전지(10) 전면의 전극 및 제 2 태양전지(20) 후면의 전극은 평행한 형태로 이격하여 배치되는 복수의 핑거전극을 포함할 수 있다.
또한, 제 1 태양전지(10) 전면의 전극 및 제 2 태양전지(20) 후면의 전극은 복수의 핑거전극만으로 구성되거나, 복수의 핑거전극과 도전성패드의 조합으로 이루어지거나, 복수의 핑거전극과 버스바전극의 조합으로 이루어지거나, 복수의 핑거전극과 버스바전극 및 도전성패드의 조합으로 이루어질 수 있다.
핑거전극만으로 이루어지는 경우, 인터커넥터는 복수의 핑거전극과 직교하는 형태로 연결된다. 핑거전극과 도전성패드의 조합인 경우, 인터커넥터가 배치되는 영역의 핑거전극 상에 도전성패드가 구비되고, 복수의 도전성패드는 인터커넥터와 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 각각의 핑거전극 상에 도전성패드가 구비되는 것이 바람직하다. 핑거전극과 버스바전극의 조합인 경우, 버스바전극은 복수의 핑거전극 상에 직교하는 형태로 배치되며, 버스바전극은 인터커넥터와 전기적으로 연결될 수 있다.
핑거전극과 버스바전극 및 도전성패드의 조합인 경우, 버스바전극은 복수의 핑거전극과 교차하는 형태로 배치되며, 버스바전극과 핑거전극이 교차하는 지점의 버스바전극 상에 도전성패드가 구비될 수 있다. 이와 함께, 인터커넥터가 배치되는 영역의 핑거전극 상에 도전성패드가 구비되고, 도전성패드와 도전성패드 사이에 버스바전극이 구비되는 구조 또한 가능하다. 도전성패드를 구비하는 경우, 인터커넥터는 도전성패드와 연결될 수 있다.
한편, 제 1 태양전지(10) 전면과 제 2 태양전지(20) 후면에는 각각 에지 수집전극(350)이 구비되는 에지영역(E)이 구비될 수 있다. 또한, 제 1 태양전지의 전면에서, 인터커넥터(360)는 최외각 도전성패드(330a)와 최외각 접점을 이루며, 최외각 접점을 이룬 인터커넥터(360)는 에지영역(E)의 에지 수집전극(350)들 사이에 배치되어 제 1 태양전지의 모서리를 향하여 연장될 수 있다.
제 2 태양전지의 후면 역시, 인터커넥터(360)는 최외각 도전성패드(330a)와 최외각 접점을 이루며, 최외각 접점을 이룬 인터커넥터(360)는 에지영역(E)의 에지 수집전극(350)들 사이에 배치되어 제 2 태양전지의 모서리를 향하여 연장될 있다.
여기서, 전술한 바와 같이 도전성패드(330)가 생략되는 구조 또한 가능하며, 이 경우 최외각 접점은 인터커넥터와 최외곽 핑거전극의 접점 또는 인터커넥터와 최외각 버스바전극 부위의 접점을 의미한다.
인터커넥터의 최외각 접점이 기판 모서리로부터 에지영역만큼 기판 내측에 위치되도록 함으로써, 인터커넥터에 의한 크랙 발생 현상을 방지할 수 있으며 이와 함께 인터커넥터의 접착력을 향상시킬 수 있다.
또한, 에지영역에 메인영역의 핑거전극에 교차되는 방향으로 배치되는 에지 수집전극을 구비시킴으로써 인터커넥터의 배치를 가이드함과 함께 캐리어 수집효율을 향상시킬 수 있게 된다.
10 : 제 1 태양전지 20 : 제 2 태양전지
310 : 반도체 기판 320 : 핑거전극
320a : 최외각 핑거전극 320b : 최외각으로부터 두 번째 핑거전극
320c : 최외각으로부터 세 번째 핑거전극 330 : 도전성패드
330a : 최외각 도전성패드 340 : 버스바전극
350 : 에지 수집전극 360 : 인터커넥터
M : 메인영역 E : 에지영역
310 : 반도체 기판 320 : 핑거전극
320a : 최외각 핑거전극 320b : 최외각으로부터 두 번째 핑거전극
320c : 최외각으로부터 세 번째 핑거전극 330 : 도전성패드
330a : 최외각 도전성패드 340 : 버스바전극
350 : 에지 수집전극 360 : 인터커넥터
M : 메인영역 E : 에지영역
Claims (12)
- 태양전지에 있어서,
메인영역과 에지영역을 구비하는 반도체 기판;
상기 기판의 전면과 후면 중 적어도 어느 한 면 상에 구비되며, 상기 메인영역 상에 평행하게 이격되어 배치된 복수의 핑거전극;
상기 태양전지를 이웃한 태양전지와 전기적으로 연결하는 와이어 인터커넥터 - 상기 와이어 인터커넥터는 상기 반도체 기판의 메인영역과 에지영역 사이의 경계 또는 그 주변에 위치한 최외곽 접점을 가짐; 및
상기 에지영역 상에 구비되는 복수의 에지 수집전극;을 포함하되,
상기 에지영역은,
상기 반도체 기판의 일단측 또는 양단측에 구비되고,
상기 복수의 에지 수집전극의 배치방향은,
상기 복수의 핑거전극의 배치방향과 서로 다르고,
상기 복수의 에지 수집전극은,
상기 복수의 핑거전극 중 선택된 적어도 하나의 핑거전극에 연결되는 것을 특징으로 하는 태양전지. - 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 핑거전극 중 선택된 적어도 하나의 핑거전극은,
상기 메인영역의 최외각에 위치한 3개의 핑거전극 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 태양전지. - 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 에지 수집전극은 상기 복수의 핑거전극에 직교하는 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
- 제 1 항에 있어서, 상기 와이어 인터커넥터가,
상기 에지 수집전극 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 태양전지. - 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 에지 수집전극 중 태양전지의 모서리 부분에 위치하는 에지 수집전극의 길이는,
다른 부분에 위치하는 에지 수집전극의 길이와 서로 다른 것을 특징으로 하는 태양전지. - 제 1 항에 있어서, 버스바전극을 더 포함하며,
상기 버스바전극은,
상기 복수의 핑거전극에 교차되는 방향으로 배치되고, 상기 복수의 핑거전극 중 적어도 하나에 연결되는 것을 특징으로 하는 태양전지. - 제 1 항에 있어서, 복수의 도전성패드를 더 포함하며,
상기 복수의 도전성패드는,
상기 복수의 핑거전극에 교차되는 방향으로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 태양전지. - 제 1 항에 있어서, 버스바전극과 복수의 도전성패드를 더 포함하며,
상기 버스바전극은,
상기 복수의 핑거전극에 교차되는 방향으로 배치되고, 상기 핑거전극에 연결되며,
상기 복수의 도전성패드는,
상기 버스바 전극을 사이에 두고 상기 핑거전극에 교차하는 방향으로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 태양전지. - 제 1 항에 있어서, 버스바전극과 복수의 도전성패드를 더 포함하며,
상기 복수의 도전성패드는 서로 이격되어 배치되고,
상기 버스바전극은,
상기 복수의 도전성패드 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 태양전지. - 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 에지 수집전극 중 적어도 어느 하나 이상은 메인영역의 최외각에 위치하는 도전성패드에 연결되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
- 삭제
- 이웃하여 배치되는 제 1 태양전지와 제 2 태양전지; 및
제 1 태양전지와 제 2 태양전지를 전기적으로 연결하는 와이어 인터커넥터;를 포함하되,
상기 제 1 태양전지 또는 제 2 태양전지는,
메인영역과 에지영역을 구비하는 반도체 기판, 상기 기판의 전면과 후면 중 적어도 어느 한 면 상에 구비되며 상기 메인영역 상에 평행하게 이격되어 배치된 복수의 핑거전극 및 상기 에지영역 상에 구비되는 복수의 에지 수집전극을 포함하며,
상기 에지영역은,
상기 반도체 기판의 일단측 또는 양단측에 구비되고,
상기 복수의 에지 수집전극의 배치방향은,
상기 복수의 핑거전극의 배치방향과 서로 다르고,
상기 복수의 에지 수집전극은,
상기 복수의 핑거전극 중 선택된 적어도 하나의 핑거전극에 연결되며,
상기 와이어 인터커넥터는 상기 반도체 기판의 메인영역과 에지영역 사이의 경계 또는 그 주변에 위치한 최외곽 접점을 가지는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/KR2017/011823 WO2019083059A1 (ko) | 2017-10-25 | 2017-10-25 | 에지 수집전극을 구비하는 태양전지 및 이를 포함하는 태양전지 모듈 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200058531A KR20200058531A (ko) | 2020-05-27 |
| KR102373869B1 true KR102373869B1 (ko) | 2022-03-14 |
Family
ID=66246936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020207012472A Active KR102373869B1 (ko) | 2017-10-25 | 2017-10-25 | 에지 수집전극을 구비하는 태양전지 및 이를 포함하는 태양전지 모듈 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20200373448A1 (ko) |
| KR (1) | KR102373869B1 (ko) |
| WO (1) | WO2019083059A1 (ko) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200084732A (ko) * | 2019-01-03 | 2020-07-13 | 엘지전자 주식회사 | 태양 전지 패널 |
| TWI708402B (zh) * | 2020-01-20 | 2020-10-21 | 友達光電股份有限公司 | 太陽能電池 |
| CN113421940B (zh) * | 2021-06-18 | 2023-05-23 | 晶澳(扬州)新能源有限公司 | 一种太阳能电池组件及其制备方法 |
| CN113725306B (zh) | 2021-08-27 | 2023-08-15 | 上海晶科绿能企业管理有限公司 | 一种电池片以及太阳能电池组件 |
| CN117790596A (zh) * | 2021-08-27 | 2024-03-29 | 晶科能源股份有限公司 | 光伏电池片、电池组件及制备工艺 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016100605A (ja) * | 2014-11-26 | 2016-05-30 | エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド | 太陽電池モジュール |
| US20170243992A1 (en) | 2014-09-29 | 2017-08-24 | Rec Solar Pte. Ltd. | Solar cell with specific front surface electrode design |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101138174B1 (ko) | 2010-09-09 | 2012-04-25 | 현대중공업 주식회사 | 태양전지의 후면전극 형성방법 |
| KR20120053239A (ko) * | 2010-11-17 | 2012-05-25 | 현대중공업 주식회사 | 태양전지 모듈 및 그 제조방법 |
| KR101145926B1 (ko) * | 2011-03-29 | 2012-05-15 | 엘지전자 주식회사 | 태양전지 |
| KR20150102543A (ko) * | 2014-02-28 | 2015-09-07 | 현대중공업 주식회사 | 태양전지의 멀티 버스바 전극 |
-
2017
- 2017-10-25 KR KR1020207012472A patent/KR102373869B1/ko active Active
- 2017-10-25 WO PCT/KR2017/011823 patent/WO2019083059A1/ko active Application Filing
- 2017-10-25 US US16/758,733 patent/US20200373448A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170243992A1 (en) | 2014-09-29 | 2017-08-24 | Rec Solar Pte. Ltd. | Solar cell with specific front surface electrode design |
| JP2016100605A (ja) * | 2014-11-26 | 2016-05-30 | エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド | 太陽電池モジュール |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2019083059A1 (ko) | 2019-05-02 |
| US20200373448A1 (en) | 2020-11-26 |
| KR20200058531A (ko) | 2020-05-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102373869B1 (ko) | 에지 수집전극을 구비하는 태양전지 및 이를 포함하는 태양전지 모듈 | |
| KR102053138B1 (ko) | 태양 전지 | |
| US10276733B2 (en) | Solar cell and solar cell module | |
| US10879410B2 (en) | Solar cell module | |
| EP3300123B1 (en) | Solar cell and solar cell panel including the same | |
| US20130306128A1 (en) | Solar cell and solar cell module | |
| CN108155261A (zh) | 太阳能电池和包括该太阳能电池的太阳能电池板 | |
| KR102018649B1 (ko) | 태양 전지 | |
| EP3026715A1 (en) | Solar cell module | |
| US20140109952A1 (en) | Solar cell module | |
| US20170373210A1 (en) | Solar cell module | |
| KR102393953B1 (ko) | 에지 수집전극을 구비하는 태양전지 및 이를 포함하는 태양전지 모듈 | |
| KR102374145B1 (ko) | 태양 전지 패널 | |
| KR20190032584A (ko) | 태양전지 모듈 | |
| US20190109251A1 (en) | System and method for shingling wafer strips connected in parallel | |
| CN105374897A (zh) | 太阳能电池模组及其制造方法 | |
| KR20180001203A (ko) | 태양전지 모듈 | |
| CN102130196A (zh) | 一种低电阻的晶体硅太阳电池组件 | |
| TWM502963U (zh) | 太陽能電池模組 | |
| EP4002492B1 (en) | Back-contact solar cell and solar cell module including same | |
| KR20120081417A (ko) | 태양전지 및 그 제조방법 | |
| KR102271047B1 (ko) | 후면 접합 태양전지 및 이를 구비한 태양전지 모듈 | |
| KR20190043291A (ko) | 분할셀 및 포일을 이용한 태양전지 모듈 | |
| KR20190091130A (ko) | 태양전지의 후면전극 구조 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0105 | International application |
Patent event date: 20200428 Patent event code: PA01051R01D Comment text: International Patent Application |
|
| PA0201 | Request for examination | ||
| PG1501 | Laying open of application | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20210929 Patent event code: PE09021S01D |
|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20211217 |
|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20220308 Patent event code: PR07011E01D |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20220310 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
| PG1601 | Publication of registration | ||
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20241224 Start annual number: 4 End annual number: 4 |