KR20120081417A

KR20120081417A - 태양전지 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20120081417A
Application number: KR1020110002751A
Authority: KR
Inventors: 최민호; 김성진
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2011-01-11
Filing date: 2011-01-11
Publication date: 2012-07-19

Abstract

본 발명은 태양 전지 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 태양전지는 제1 리본 및 제2 리본이 부착되며, 버스바를 포함하는 전면 전극과 후면 전극이 구비된 태양전지로서, 상기 버스바는 다른 태양전지로 연결되는 상기 제1 리본이 부착되는 제1 영역, 상기 제1 영역을 제외한 나머지 영역으로서, 상기 제1 영역보다 너비가 좁은 제2 영역을 포함하며, 또 다른 태양전지로 연결되는 상기 제2 리본은 상기 후면 전극의 끝단에 부착되는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 또는 그 제조 방법에 따르면, 단락전류밀도를 높이고 수광 면적의 손실을 줄여서 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

태양전지 및 그 제조방법 {Solar cell and manufacturing method of the same}

본 발명은 태양 전지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전면 전극의 디자인을 개선한 태양전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예상되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양전지는 반도체 소자를 이용하여 태양광 에너지를 직접 전기 에너지로 변화시키는 차세대 전지로서 각광받고 있다. 그러나 태양전지는 제조 단가, 변환 효율 및 수명이 문제된다. 따라서 최근의 태양전지에 관한 연구는 태양전지의 효율 향상과 관련된 기술에 집중되고 있다.

태양광 모듈은 태양광 발전을 위한 태양전지가 리본에 의해 직렬 혹은 병렬로 연결된 상태를 의미하며, 리본은 태양전지의 전면 전극 및 후면 전극과 연결된다. 태양전지 또는 태양전지 모듈의 효율 향상을 위해, 태양전지의 수광면에 있는 전면 전극의 구조나 패턴, 리본 부착 방식의 개선이 요구된다.

본 발명의 실시예를 통해, 열처리 과정을 거치면서 발생되는 보잉 현상을 줄이고, 전면 전극에 의한 수광 면적의 손실을 줄일 수 있는 태양전지 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 제1 리본 및 제2 리본이 부착되며, 버스바를 포함하는 전면 전극과 후면 전극이 구비된 태양전지에 있어서, 상기 버스바는 제1 영역과 제2 영역을 포함하며, 상기 제1 영역은 상기 제2 영역보다 너비가 좁으며, 상기 제2 영역에는 다른 태양전지로 연결되는 상기 제1 리본이 부착되고, 상기 후면 전극의 끝단에는 또 다른 태양전지로 연결되는 상기 제2 리본이 부착되는 것을 특징으로 하는 태양전지가 제공된다.

여기서 상기 제2 리본은 상기 후면 전극의 내측 일면 또는 외측 일면과 접한다.

그리고 여기서 상기 제2 영역은 상기 제1 영역에 비하여 너비가 넓고 길이가 짧다.

여기서 상기 버스바는 금속 페이스트로 프린팅 후 열처리되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 제1 태양전지 및 상기 제1 태양전지에 제1 리본을 통해 연결되는 제2 태양전지, 상기 제1 태양전지에 제2 리본을 통해 연결되는 제3 태양전지를 포함하되, 각각의 태양전지는 전면에 버스바를 구비하며, 상기 버스바는 너비가 좁은 제1 영역과 너비가 넓은 제2 영역을 포함하고, 상기 제1 리본은 상기 제1 태양전지의 상기 버스바의 상기 제2 영역과 제2 태양전지 후면전극의 끝단에 부착되고, 상기 제2 리본은 상기 제3 태양전지의 상기 버스바의 상기 제2 영역과 상기 제1 태양전지 후면전극의 끝단에 부착되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈이 제공된다.

여기서 상기 제2 리본은 상기 후면전극의 내측 일면 또는 외측 일면과 접한다.

여기서 상기 제2 영역은 상기 제1 영역에 비하여 너비가 넓고 길이가 짧다.

여기서 상기 제1 리본은 상기 제1 태양전지의 상기 버스바의 상기 제1 영역과 제2 태양전지의 후면전극의 끝단에 위치한 후 열처리되고, 상기 제2 리본은 상기 제3 태양전지의 상기 버스바의 상기 제1 영역과 상기 제1 태양전지의 후면전극의 끝단에 위치한 후 열처리하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또다른 양태에 따르면 태양전지를 제조하는 방법에 있어서, 후면 전극을 프린팅하는 단계; 버스바를 포함하는 전면 전극을 프린팅하는 단계-여기서 상기 버스바는 제1 영역과 제2 영역을 포함하며, 상기 제2 영역은 상기 제1 영역에 비하여 너비가 좁음-; 상기 전면 전극과 상기 후면 전극을 열처리하는 단계; 상기 제1 영역에 제1 리본을 위치시키고 부착하는 단계를 포함하는 태양전지 제조 방법이 제공된다.

여기서 상기 후면 전극의 끝단에 제2 리본을 부착하는 단계를 더 포함하며, 여기서 상기 제1 리본은 상기 태양전지를 다른 태양전지와 연결하고, 상기 제2 리본은 상기 태양전지를 또 다른 태양전지와 연결한다.

여기서 상기 제1 영역은 상기 제2 영역에 비하여 길이가 짧다.

여기서 상기 전면 전극을 프린팅하는 단계는, 은을 포함하는 금속 페이스트로 상기 버스바의 상기 제1 영역과 상기 제2 영역을 프린팅하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 태양전지의 단락전류밀도를 높이고, 전면 전극에 의한 수광 면적의 손실량을 줄임으로써 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있다. 또한 열처리 시의 쇼크를 줄여서 보잉 현상을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 모듈에 대한 분해 사시도.
도 2는 도 1의 태양광 모듈에 대한 분해 측면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 적용 가능한 태양전지의 단면도.
도 4는 리본으로 연결된 2 이상의 태양전지를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 전면 전극의 패턴을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지들로 구성된 태양전지 모듈의 일부를 도시한 전면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지들로 구성된 태양전지 모듈의 일부를 도시한 후면도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 리본이 부착된 태양전지의 단면도.

이하의 도면에서, 각 구성요소는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 또한, 동일한 구성요소에 대하여서는 동일한 도번을 사용하여 설명하기로 한다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 모듈에 대한 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 태양광 모듈에 대한 분해 측면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 태양광 모듈(100)은 복수의 태양전지(150), 복수의 태양전지를 전기적으로 연결하는 복수의 리본(143), 복수의 리본(143)을 연결하는 버스 리본(145), 복수의 태양전지(150)를 양면에서 밀봉하는 제1 밀봉 필름(131)과 제2 밀봉 필름(132), 태양전지(150)의 수광면을 보호하는 전면 유리(110) 및 태양전지(150)의 이면을 보호하는 백시트(120)을 포함할 수 있다. 여기서는 태양전지 모듈의 전면에 유리가 사용되는 경우를 일 예로 들어 전면 기판을 전면 유리(110)로 기재하였으나, 유리 이외에도 다양한 물질이 사용될 수 있다.

태양전지(150)는 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 반도체 소자로써, 도 2의 태양전지(150)를 확대한 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 태양전지(150)는 기판(151), 기판(151)의 일면에 형성된 전면전극(155) 및 타면에 형성된 후면 전극(157) 및 후면 전극(157)의 일면과 접하는 리본(143)을 포함하고, 후면 전극(157)과 리본(143)은 서로 접하고 있다.

도 1 및 도 2에서는 태양전지(150)의 전면전극(155), 기판(151) 및 후면전극(157)만을 간략히 도시하고 이외의 부분은 생략하였으나, 이하 도 3을 참조하여 태양전지의 각 구성부를 보다 상세하게 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 단면을 나타낸 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 태양전지는 기판(151), 에미터층(152), 반사 방지막(153), 전면전극(155), 후면전극(157) 및 BSF 층(156)을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 기판(151)으로는 반도체 기판이 사용될 수 있다. 여기서 기판(151)은 제1 도전형 불순물로 도핑된다. 그리고 기판(151) 일면 상에는 에미터층(152)이 형성된다. 에미터층(152)은 기판(151)과는 반대의 도전형인 제2 도전형의 불순물을 가진다.

에미터층(152)이 형성되면, 에미터층(152) 상에는 반사방지막(153)이 형성된다. 이 경우 에미터층(152) 및 반사 방지막(153)이 형성되는 기판(151)의 일면은 태양광의 수광면에 해당된다. 태양전지의 전면전극(155)은 반사방지막(153) 상에 형성되는데, 프린팅 후 열처리 과정을 통해 반사방지막(153)을 관통하고 에미터층(152)에 전기적으로 연결될 수 있다.

그리고 기판(151)의 후면에는 후면 전극(157)이 형성된다. 후면전극(157)과 기판(151) 사이에는 후면전계(BSF)층(156)이 형성된다.

태양전지의 기판(151)은 실리콘(silicon), 화합물 반도체(compound semiconductor) 및 적층형(tandem) 등 일 수 있으며, P-N접합(junction)이 형성되어 광이 조사되면 광전효과에 의해 광기전력이 발생할 수 있다.

본 발명의 일례에서 기판(151)은 실리콘 기판상에 실리콘 기판과 반대극성을 갖는 불순물층을 형성하여 P-N 접합을 이루어 형성된다.

후면 전극(157)은, 일 예로 알루미늄, 석영 실리카, 바인더 등이 첨가된 후면 전극용 페이스트를 기판(151)의 일면에 인쇄한 후 열처리를 행하여 형성할 수 있다.

도포된 후면 전극용 페이스트는 소성과정을 거치면서 페이스트에 포함된 유기물과 용매 등이 제거되며, 페이스트의 열처리 시에는 전극 구성 물질인 알루미늄이 기판(151)의 배면을 통해 확산됨으로써, 후면 전극(157)과 기판(151)의 경계면에 앞서 설명한 후면 전계(Back Surfacefield)층(156)이 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면 태양전지(150)는 리본(143)을 포함하고, 리본(143)은 후면 전극(157)의 일면과 접한다.

후면 전극(157)이 기판(151)의 후면 전체에 형성됨에 따라 후면 전계(Back Surface field)층(미도시)도 기판(151)의 후면 전체에 형성될 수 있으므로, 은 패드를 형성할 때 부분적인 후면 전계층의 미형성으로 인한 태양전지(150)의 특성 저하를 방지할 수 있다.

후면 전극(157)이 형성된 일면과 대향하는 기판(151)의 타면은 텍스쳐된 표면을 가질 수 있으며, 기판(151)의 타면 상에는 전면 전극(155)이 위치할 수 있다.

텍스쳐링(texturing)이란 표면에 요철 형상의 패턴을 형성하는 것을 의미한다. 텍스쳐링(texturing)으로 인해 기판(151)의 표면이 거칠어지면 입사된 빛의 반사율이 감소됨으로써 광 포획량이 증가할 수 있다. 따라서 광학적 손실이 저감되는 효과를 얻을 수 있다.

다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 리본(143)은 두 라인이 각각 태양전지(150)의 상,하부에 부착되어 복수의 태양전지(150)가 서로 전기적으로 직렬 연결이 되도록 할 수 있는데, 리본은 태빙공정, 공융접합 등의 방법에 의해 부착될 수 있다.

태빙공정은 태양전지(150)의 상면의 버스바 상에 플럭스(flux)를 도포하고, 플럭스(flux)가 도포된 태양전지(150)의 상면에 리본(143)을 위치시킨 다음 소성 과정을 거침으로써 수행될 수 있다.

이와 같이 리본(143)에 의해 전기적으로 연결된 복수의 태양전지(150)는 스트링(140)을 이루며, 태양전지 스트링(140)은 수 개의 열을 이루도록 서로 이웃하여 위치할 수 있다.

버스 리본(145)은 여러개의 태양전지 스트링(140)이 서로 직렬로 연결되도록 배치되어 리본(143)과 연결된다. 버스 리본(145)은 태양전지(150)가 생산한 전기를 모으며 전기가 역류되는 것을 방지하는 단자 박스(미도시)와 연결되는 단자 박스의 리드선과 연결된다.

또한, 버스 리본(145)은 태양전지 스트링(140)의 리본(143) 양끝단을 교대로 연결하여, 태양전지 스트링(140)을 전기적으로 연결한다. 버스 리본(145)은 복수 열 종대로 배치되는 태양전지 스트링(140)의 양단에 횡으로 배치될 수 있다.

수 개의 열을 이루는 태양전지 스트링(140)는 제1 밀봉 필름(131)과 제2 밀봉 필름(132) 사이에 위치할 수 있다.

제 1 밀봉 필름(131)은 태양전지(150)의 수광면에 위치하고, 제 2 밀봉 필름(132)은 태양전지(150)의 이면에 위치할 수 있으며, 제1 밀봉 필름(131)과 제2 밀봉 필름(132)은 라미네이션에 의해 접착하여, 태양전지(150)에 악영향을 미칠 수 있는 수분이나 산소를 차단할 수 있다.

또한, 제1 밀봉 필름(131)과 제2 밀봉 필름(132)은 태양전지의 각 요소들이 화학적으로 결합할 수 있도록 한다. 이러한 제1 밀봉 필름(131)과 제2 밀봉 필름(132)은 에틸렌초산비닐 공중합체 수지(EVA), 폴리비닐부티랄, 에틸렌초산비닐 부분 산화물, 규소 수지, 에스테르계 수지, 올레핀계 수지 등이 사용될 수 있다.

전면 유리(110)은 태양광을 투과하도록 제1 밀봉 필름(131) 상에 위치하며, 외부의 충격 등으로부터 태양전지(150)를 보호하기 위해 강화유리인 것이 바람직하다. 또한, 태양광의 반사를 방지하고 태양광의 투과율을 높이기 위해 철분이 적게 들어간 저철분 강화유리인 것이 더욱 바람직하다.

백시트(120)는 태양전지(150)의 이면에서 태양전지를 보호하는 층으로서, 방수, 절연 및 자외선 차단 기능을 하며, TPT(Tedlar/PET/Tedlar) 타입일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.

또한, 백시트(120)은 전면 유리(110) 측으로부터 입사된 태양광을 반사하여 재이용될 수 있도록 반사율이 우수한 재질인 것이 바람직하며, 태양광이 입사될 수 있는 투명 재질로 형성될 수도 있다.

도 4는 리본으로 연결된 2 이상의 태양전지를 나타낸 도면이다. 도 4는 태양전지 모듈의 일부를 도시한 것일 수 있다.

도 4에 도시된 태양전지(200)는 태양전지 모듈에 사용되는 종래 기술에 따른 것으로서, 종래기술에 따른 태양전지 전면부의 전면 전극을 도시한다. 즉, 핑거 전극(220)과 버스바(210)이 형성된 태양전지 전면부의 모습이 나타나 있다.

도 4에 도시된 태양전지에는 종래의 전면 전극의 패턴이 도시되어 있다. 전면 전극은 조밀한 핑거 전극(220)과 이에 접속되어 있는 버스바(210)으로 구성된다. 이 외에도 전면 전극의 패턴에 관련하여 다양한 패턴이 공지되어 있다.

태양 전지의 전면에는, 입사된 태양광에 의해 생성된 전하를 수집하기 위하여 금속성분을 가진 전면 전극이 형성된다. 전면 전극은 일반적으로 핑거(Finger) 전극(220) 또는 핑거 메탈 라인 등으로 지칭되는 그리드와, 상기 그리드에 전기적으로 연결되는 막대 형태의 주전극인 버스바(Bus bar)(210)로 구성된다. 태양전지(200)에서 전기를 발전함에 따라 핑거 전극(220)으로 이동한 전자는 버스바(210)에서 수집된 후, 버스바(210)에 부착된 리본(143)을 통해 상술한 버스 리본(145)으로 다시 수집된다.

그런데 전면 전극은 태양광을 기판으로 투과시키지 못하고 반사시키므로, 태양 전지의 효율을 저하시키는 쉐이딩 손실(Shading loss)이 발생시키는 요인이 된다. 따라서 이러한 손실을 줄이기 위해선 전면 전극이 태양 전지(200)의 수광면 상에서 차지하는 면적을 최소화하는 것이 필요하다. 그러나 이를 위해 전극 선폭을 낮춰 접촉 면적을 줄이는 경우, 전극의 단면적이 좁아짐에 따라 전극 저항이 커지게 되기 때문에 전기적인 손실이 발생하게 된다.

즉, 태양 전지(200)의 전면에 형성되는 전극의 구조는 입사되는 태양광을 많이 받아들이기 위해 높은 개구율이 필요함과 동시에 저항 손실 및 쉐이딩 손실을 최소화 할 수 있는 최적의 패턴이 요구된다. 공지된 패턴들은 대체로 핑거 전극(220)의 폭과 수광 면적을 조절하여 효율을 향상시키고자 하는 방법을 보이고 있으나, 기본적으로 선폭이 100㎛ 이상이어서 개구율을 저해하지 않는 범위 내에서 제한적으로 전극 패턴을 구현하는 문제점이 있다. 또한, 핑거 전극(220)의 폭을 줄이기 위하여 공정에 있어서 리쏘그라피법, 레이저 트랜스퍼 등의 방법이 제시되고 있지만 생산 비용이 상승하는 문제점이 있다.

태양전지 모듈 제조시 태양전지와 태양전지를 연결시켜주는 리본(ribbon)(143)은 그 버스바(210)의 한쪽 끝단에 여백을 가지고 붙여지게 된다. 이 경우 태양전지 전,후면에 부착되는 리본의 길이가 짧아짐으로 인해 공정 난이도가 낮아질 수 있고, 또한 리본의 형성을 위한 금속 페이스트를 절감할 수 있어 제조 공정을 낮추는 데에 도움이 된다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 전면 전극의 패턴을 도시한다.

본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 전면 전극은 버스바(310)와 핑거 전극(320)을 포함하며, 버스바(310)는 그 너비에 따라 제1 영역(313)과 제2 영역(315)으로 구분된다.

버스바(310)의 제1 영역(313)은 리본이 부착되는 부분이다. 그리고 제2 영역(315)은 버스바(310) 중 제1 영역(313)을 제외한 부분으로, 리본이 부착되지 않는다. 그리고 제2 영역(315)은 제1 영역(313)에 비하여 그 너비가 좁다. 따라서 앞서 설명한 버스바(310)에 의한 쉐이딩 로스를 줄일 수가 있다.

버스바(310)에 의한 쉐이딩 로스를 최소화하기 위해서는 제1 영역(313)의 길이를 최소화하는 것이 도움이 되겠으나, 제1 영역(313)과 제2 영역(315) 간의 비율은 전면 전극용 페이스트의 전도도와 제1 영역(313)과 제2 영역(315)의 너비, 너비의 비율 등이 얼마인지 등을 고려하여 결정하는 것이 바람직하다.

예컨대, 제1 영역과 제2 영역의 비율은 9:1 내지 1:9의 비율 내에서 결정될 수 있다. 최소한의 전류 경로가 확보되는 경우, 제1 영역의 비율이 90% 이상을 차지하는 것도 가능하다. 또한, 리본은 제2 영역의 전체에 부착되는 경우에 접촉 저항을 줄일 수 있다. 후면 전극에 리본이 부착되는 영역과 나머지 영역의 비율 역시 전면 버스바의 경우와 마찬가지로 9:1 내지 1:9의 비율 내에서 결정될 수 있다.

제2 영역(315)의 너비를 좁게 제작함으로써, 불필요한 부분의 리본 부착을 생략하고, 단락전류밀도(Jsc)를 높일 수 있다. 단락전류밀도(Jsc)의 상승은 태양전지 모듈 전체의 수율 향상으로 연결된다. 또한 리본을 버스바(310) 전 영역에 부착하는 과정에서 가해지는 열처리 등으로 인한 쇼크를 줄일 수 있고, 보잉(bowing) 현상을 줄일 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지들이 리본을 통해 연결된 태양전지 모듈의 일면을 도시한 전면도이다.

태양전지(300)에는 제1 리본(330)과 제2 리본(340)이 부착된다. 태양전지(300)는 제1 리본(330)을 통해 다른 태양전지(300-1)와 연결되고, 제2 리본(340)을 통해 또 다른 태양전지(300-2)와 연결된다. 제1 리본(330)은 태양전지(300)의 전면부 버스바(310)에서 다른 태양전지(300-1)의 후면부의 후면 전극으로 연결되고, 제2 리본(340)은 또 다른 태양전지(300-2)의 전면부 버스바로부터 본 발명의 실시예에 따른 태양전지(300)의 후면부로 연결된다.

이미 도 6을 참조하여서도 설명하였지만, 버스바(310)는 제1 영역(313)과 제2 영역(315)을 포함한다. 제1 리본(330)은 버스바(310)의 제2 영역(315)에 부착된다. 그리고 리본이 부착되지 않는 버스바(310)의 제1 영역(313)은 가로 폭이 제2 영역(315)보다 좁게 제작된다.

쉐이딩 로스나 보잉 현상 등을 줄이기 위해서는 제2 영역(315)에 비해 제1 영역(313)의 비율이 크고, 제1 영역(313)의 가로폭이 좁을수록 유리하겠으나, 이는 버스바(310)를 형성하는 금속 페이스트의 전도도, 내부 저항 등을 모두 고려하여 결정되는 것이 바람직하다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지들이 리본을 통해 연결된 태양전지 모듈의 다른 일면을 도시한 후면도이다.

태양전지의 후면에는 후면 전극(157)이 형성되어 있으며, 제1 리본(330)과 제2 리본(340)은 태양전지 후면 전극의 끝단에 부착된다. 도시된 바와 같이, 제1 리본은 다른 태양전지(300-1)의 후면 전극의 끝단에 부착되어 본 발명의 태양전지의 전면으로 연결된다. 그리고 제2 리본(340)은 또 다른 태양전지(300-2)의 전면 전극으로부터 본 발명의 실시예에 따른 태양전지의 후면 전극(157)의 끝단에 부착되어 양 태양전지를 연결한다. 즉 본 발명의 실시예에 따르면 각 태양전지의 후면 전극(157)에 부착되는 제1 리본(330)과 제2 리본(340)은, 후면 전극(157)의 전체 영역에 오버랩되는 것이 아닌, 후면 전극(157)의 끝단에 부착된다.

이로 인해, 후면 전극의 전체 영역에 리본이 오버랩되어 부착되는 기존의 태양전지와 달리, 본 발명의 실시예에 따른 태양전지는 리본의 태빙 공정이 쉬워질 수 있으며, 보잉 효과를 줄일 수 있고, 리본의 재료 절감을 통해 태양전지의 제조 단가를 낮출 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따라 리본이 부착된 태양전지의 단면도이다.

도 8에 도시된 바에 따르면, 태양전지는 기판(151)을 구비하며, 그 양면에 전면 전극(155)과 후면 전극(151)을 포함한다. 기존에는 전면 전극(155)과 후면 전극(157)의 전체 영역 위로 리본이 부착되었으나, 본 발명의 실시예에서는 전면 전극(155)의 일부 영역과 후면 전극(157)의 일부 영역에 제1 리본(330)과 제2 리본(340)이 각각 부착된다. 특히, 제1 리본(330)이 부착되는 영역이 전면 전극(155)의 버스바에 마련되며, 이 부분을 제2 영역(315)이라 지칭한다. 그리고 제2 영역을 제외한 버스바의 나머지 영역을 제1 영역(313)이라 지칭한다. 제2 영역(315)은 리본의 부착을 위해 제1 영역(313)에 비하여 너비가 다소 넓게 제작될 수 있다. 그리고 제1 영역(313)은 수광 면적의 확보를 위해 제2 영역(315)에 비하여 너비가 좁게 제작된다.

예컨대 태양 전지(100)는 전면 전극(155)과 후면 전극(157) 외에도 반사 방지층(미도시), 에미터층(미도시)을 전면 전극과 기판의 사이에 더 포함하며, 후면전극과 기판 사이에는 BSF층(미도시) 등을 더 포함할 수 있다. 전면 전극(155)과 반사 방지층은 기판(151)의 일면에, 후면 전계(BSF)층과 후면 전극(157)은 기판(151)의 다른 일면 상에 형성될 수 있다. 전면 전극(155)과 에미터 층, 반사 방지층이 형성되는 면은 기판의 수광면에 해당되며, 나머지 일면에 후면 전극 등이 형성된다.

기판(151)은 실리콘으로 형성될 수 있으며, 일 예로 P형 불순물로서 3족 원소인 B, Ga, In 등이 불순물로 도핑 되어 P형으로 구현될 수 있다. 에미터층(130)은 일 예로 N형 불순물로 5족 원소인 P, As, Sb 등이 불순물로 도핑 될 수 있다. 기판(151)과 에미터층에 반대 도전형의 불순물이 도핑되면, 계면에 P-N접합(junction)이 형성되고, P-N접합에 광이 조사되면 광전효과에 의해 광기전력이 발생할 수 있다.

한편, 에미터층이 형성되는 기판(151)의 일면은 텍스쳐링(texturing)된 표면을 가질 수 있다. 텍스쳐링(texturing)이란 기판 등의 표면에 요철 형상의 패턴을 형성하는 것을 의미하는 것으로, 이와 같이 텍스쳐링(texturing)으로 기판의 표면이 거칠어지면 입사된 빛의 반사율이 감소됨으로써 광 포획량이 증가할 수 있다. 따라서 광학적 손실이 저감되는 효과를 얻을 수 있다.

반사 방지층은 에미터층 상에 형성될 수 있다. 그리고 반사 방지층 상에 본 발명의 실시예에 다른 버스바를 포함하는 전면 전극(155)이 프린팅된다. 그리고 반사 방지막이 형성된 후에는, 그 배면에 후면 전극(157)이 프린팅된다. 그리고 전면 전극을 프린팅 하는데, 전면 전극 중 버스바는 상술한 형상으로 프린팅하게 된다. 그리고 전면 전극과 후면 전극을 열처리한다. 이후 전면 전극(155)의 버스바의 제1 영역에 제1 리본(330)을 부착하고, 후면 전극(157)의 끝단에 제2 리본(340)을 부착한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

100: 태양광 모듈 110: 전면 유리
120: 백시트 151: 기판
157: 후면전극층 155 : 전면전극층
310 : 버스바 330, 340 : 리본

Claims

제1 리본 및 제2 리본이 부착되며, 버스바를 포함하는 전면 전극과 후면 전극이 구비된 태양전지에 있어서,
상기 버스바는 제1 영역과 제2 영역을 포함하며,
상기 제1 영역은 상기 제2 영역보다 너비가 좁으며, 상기 제2 영역에는 다른 태양전지로 연결되는 상기 제1 리본이 부착되고,
상기 후면 전극의 끝단에는 또 다른 태양전지로 연결되는 상기 제2 리본이 부착되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
제1항에 있어서,
상기 제2 리본은 상기 후면 전극의 내측 일면 또는 외측 일면과 접하는 것을 특징으로 하는 태양전지.
제1항에 있어서,
상기 제2 영역은 상기 제1 영역에 비하여 너비가 넓고 길이가 짧은 것을 특징으로 하는 태양전지.
제1항에 있어서,
상기 버스바는 금속 페이스트로 프린팅 후 열처리되어 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
제1 태양전지 및 상기 제1 태양전지에 제1 리본을 통해 연결되는 제2 태양전지, 상기 제1 태양전지에 제2 리본을 통해 연결되는 제3 태양전지를 포함하되,
각각의 태양전지는 전면에 버스바를 구비하며, 상기 버스바는 너비가 좁은 제1 영역과 너비가 넓은 제2 영역을 포함하고,
상기 제1 리본은 상기 제1 태양전지의 상기 버스바의 상기 제2 영역과 제2 태양전지 후면전극의 끝단에 부착되고, 상기 제2 리본은 상기 제3 태양전지의 상기 버스바의 상기 제2 영역과 상기 제1 태양전지 후면전극의 끝단에 부착되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
제5항에 있어서,
상기 제2 리본은 상기 후면전극의 내측 일면 또는 외측 일면과 접하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
제5항에 있어서,
상기 제2 영역은 상기 제1 영역에 비하여 너비가 넓고 길이가 짧은 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
제5항에 있어서,
상기 제1 리본은 상기 제1 태양전지의 상기 버스바의 상기 제1 영역과 제2 태양전지의 후면전극의 끝단에 위치한 후 열처리되고, 상기 제2 리본은 상기 제3 태양전지의 상기 버스바의 상기 제1 영역과 상기 제1 태양전지의 후면전극의 끝단에 위치한 후 열처리하여 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈.
태양전지를 제조하는 방법에 있어서,
후면 전극을 프린팅하는 단계;
버스바를 포함하는 전면 전극을 프린팅하는 단계-여기서 상기 버스바는 제1 영역과 제2 영역을 포함하며, 상기 제2 영역은 상기 제1 영역에 비하여 너비가 좁음-;
상기 전면 전극과 상기 후면 전극을 열처리하는 단계;
상기 제1 영역에 제1 리본을 위치시키고 부착하는 단계를 포함하는 태양전지 제조 방법.
제9항에 있어서,
상기 후면 전극의 끝단에 제2 리본을 부착하는 단계를 더 포함하며,
여기서 상기 제1 리본은 상기 태양전지를 다른 태양전지와 연결하고, 상기 제2 리본은 상기 태양전지를 또 다른 태양전지와 연결하는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조 방법.
제9항에 있어서,
상기 제1 영역은 상기 제2 영역에 비하여 길이가 짧은 것을 특징으로 하는 태양전지 제조 방법.
제9항에 있어서,
상기 전면 전극을 프린팅하는 단계는,
은을 포함하는 금속 페이스트로 상기 버스바의 상기 제1 영역과 상기 제2 영역을 프린팅하는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조 방법.