KR20230153588A

KR20230153588A - 태양광 모듈의 제조 방법

Info

Publication number: KR20230153588A
Application number: KR1020220053178A
Authority: KR
Inventors: 강윤묵
Original assignee: 고려대학교 산학협력단
Priority date: 2022-04-29
Filing date: 2022-04-29
Publication date: 2023-11-07

Abstract

본 발명은 A) 제1방향으로 배치된 복수의 단위 전지셀을 갖는 태양전지 구조체를 준비하는 단계; B) 상기 제1방향과 상이한 제2방향의 절단선을 따라 상기 태양전지 구조체를 절단하여, 복수 태양전지 유닛을 형성하는 단계; 및 C) 높이 방향에 대해 상기 복수의 태양전지 유닛의 상면이 이루는 각도가 30도 내지 90도가 되도록, 상기 복수의 태양전지 유닛 각각을 배치하는 단계; 를 포함하는 태양광 모듈의 제조 방법을 개시한다.

Description

태양광 모듈의 제조 방법{MANUFACTURING METHOD OF SOLAR CELL MODULE}

본 발명은 태양광 모듈의 제조 방법에 관한 것이다.

태양으로부터 생성되는 광자의 에너지를 광전효과를 통해 전기 에너지로 변환하는 소자를 태양전지라 하고, 두 개 이상의 태양전지를 단일 회로에 직렬 또는 병렬로 연결한 집합체를 태양광 모듈이라 한다.

태양전지의 핵심 소재는 광전효과를 나타내는 광 흡수층이라 할 수 있으며, 그 소재로는 실리콘, CIGS(Copper Indium Gallium Selenide), CdTe(Cadmium Telluride), III-V족 원소 복합소재, 광활성 유기물, 페로브스카이트, 양자점 등이 있다.

일반적으로 태양광 시스템은, 태양전지를 이용하여 광 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 시스템으로서, 일반 가정이나 산업용의 독립 전력원으로 이용되거나, 상용 교류전원의 계통과 연계되어 보조 전력원으로 이용된다.

상기 태양전지는 반도체 재료를 p-n접합시켜 제조되며, 광을 받을 때 작은 양의 전류가 흐르게 되는 광전효과(Photovoltaic Effect)를 이용한 것으로, 대부분 보통의 태양전지는 대면적의 p-n 접합 다이오드로 이루어져 있으며, 상기 p-n접합 다이오드의 양극단에 발생된 기전력을 외부 회로에 연결하면 단위 태양전지로서 작용하게 된다. 상기와 같이 이루어진 태양전지는 그 기전력이 작기 때문에 다수의 태양전지를 연결하여 적정 기전력을 갖는 태양광 모듈(Photovoltaic Module)을 구성하여 사용하게 된다.

통상적으로 사용되고 있는 건물 외장형으로 사용되는 계통연계형 태양광 시스템은, 태양에너지를 전기에너지로 변환시키는 다수의 태양 전지판(Solar Cell Array)과, 상기 태양 전지판에서 변환된 전기에너지인 직류전원을 교류전원으로 변환하여 사용처로 공급하는 인버터(Inverter) 등으로 구성된다.

이러한 태양광 시스템은 태양광의 에너지를 얻기 위해 설치되는 태양 전지판의 설치가 시스템의 구성에 있어서 가장 중요한 요소이며, 이러한 태양 전지판의 설치는 별도로 확보된 부지에 설치하거나 또는 건물의 옥상 등에 설치하게 된다.

따라서 건물에 태양광 시스템을 설치하려면 별도의 공간이 확보되어야 하는데, 통상적으로 건물의 옥상에는 냉방장치를 구성하는 냉각탑이 설치되어 있으므로 태양 전지판을 설치하기 위한 장소가 협소하고 한정되어 태양 전지판의 설치에 제한을 받게 되고 설치작업이 어렵게 된다.

이러한 단점을 보완하고자 건축물의 채광 및 환기를 위해 설치된 창호시스템에 태양광 시스템이 적용된 사례가 있다.

하지만, 종래의 태양광 시스템은 설치 구조가 복잡하여 설치 및 확장에 어려움이 있었다.

본 발명은 설치 및 확장이 용이하고, 복수의 태양전지 각각의 배치를 용이하게 제어할 수 있는 태양광 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 태양광 모듈의 제조 방법은 A) 제1방향으로 배치된 복수의 단위 전지셀을 갖는 태양전지 구조체를 준비하는 단계; B) 상기 제1방향과 상이한 제2방향의 절단선을 따라 상기 태양전지 구조체를 절단하여, 복수 태양전지 유닛을 형성하는 단계; 및 C) 높이 방향에 대해 상기 복수의 태양전지 유닛의 상면이 이루는 각도가 30도 내지 90도가 되도록, 상기 복수의 태양전지 유닛 각각을 배치하는 단계; 를 포함할 수 있다.

또한, 상기 A)단계에서, 상기 복수의 단위 전지셀은 직렬 연결될 수 있다.

또한, 상기 C)단계에서, 상기 복수의 태양전지 유닛은 직렬 또는 병렬 연결될 수 있다.

또한, 상기 C)단계에서, 봉지재의 높이 방향과 태양전지 유닛의 상면이 이루는 각도가 30도 내지 90도가 되도록, 상기 봉지재 내에 복수의 상기 태양전지 유닛을 각각 배치할 수 있다.

또한, 상기 A)단계는, A-1) 기판 상에 후면전극을 배치하는 단계, A-2) 상기 후면전극에 복수의 제1그루부(groove)를 형성하여, 후면전극을 복수의 후면전극으로 분할하는 단계, A-3) 상기 후면전극 상에 광흡수층 및 버퍼층을 배치하는 단계; A-4) 상기 제1방향에서 상기 제1그루부의 위치와 어긋나는 위치에 제2그루부를 형성하여, 상기 광흡수층 및 버퍼층을 복수의 상기 광흡수층 및 버퍼층으로 분할하는 단계; A-5) 상기 버퍼층 상에 전면 전극을 배치하는 단계, 및 A-6) 상기 제1방향에서 상기 제1그루부 및 제2그루부의 위치와 어긋나는 위치에 제3그루부를 형성하여, 전면전극을 복수의 전면전극으로 분할하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 단위 전지셀의 기판과 상기 봉지재의 굴절률 차이는 0.3이하일 수 있다.

또한, 상기 A)단계는, A-I) 후면전극, 광흡수층, 버퍼층 및 전면전극이 적층된 단위 전지셀을 형성하는 단계, 및 A-II) 복수의 단위 전지셀을 상기 제1방향으로 슁글드 접합하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 단위 전지셀의 후면전극과 상기 봉지재의 굴절률 차이는 0.3이하일 수 있다.

또한, 상기 A-II)단계는, 연결부재를 통해, 복수의 단위 전지셀을 상기 제1방향으로 슁글드 접합할 수 있다.

또한, 상기 연결부재는 상기 제2방향에서 상기 절단선과 이격되어 배치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 설치 및 확장이 용이하고, 복수의 태양전지 각각의 배치를 용이하게 제어하는 것이 가능하다.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 모듈의 제조 방법을 나타낸 흐름도이고,
도 2 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 모듈의 제조 방법에 따른 과정을 설명하기 위한 예시도이고,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 모듈의 제조 방법을 나타낸 흐름도이고,
도 9 내지 도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 모듈의 제조 방법에 따른 과정을 순차적으로 설명하기 위한 예시도이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안을 명확하게 하기 위한 발명의 구성을 본 발명의 바람직한 실시 예에 근거하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 도면의 구성요소들에 참조번호를 부여함에 있어서 동일 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면상에 있더라도 동일 참조번호를 부여하였으며 당해 도면에 대한 설명 시 필요한 경우 다른 도면의 구성요소를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 모듈의 제조 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 2 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 모듈의 제조 방법에 따른 과정을 설명하기 위한 예시도이다.

우선, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 모듈의 제조 방법은 태양전지 준비 단계(S10), 태양전지 유닛 형성 단계(S20) 및 태양전지 모듈 형성 단계(S30)를 포함할 수 있다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 태양전지 준비 단계(S10)에서는 기판(11) 상에 제1방향(X축 방향)으로 직렬 연결된 복수의 단위 전지셀(10)을 포함하는 태양전지 구조체(100)를 준비할 수 있다.

순차적으로, 도 2를 참조하면, 기판(11) 상에 후면전극(12)을 배치하고, 제1그루부(1)를 형성하여 후면전극(12)을 복수개로 분할하여 패터닝할 수 있다.

여기서, 기판(11)은 단단한(hard) 재질의 기판 또는 유연성(flexible) 재질의 기판을 사용한다. 예를 들어, 기판(11)으로 단단한 재질의 기판을 사용하는 경우, 유리 플레이트, 석영 플레이트, 실리콘 플레이트, 합성수지 플레이트, 금속 플레이트 등을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 기판으로 투명한 절연 물질이 사용될 수 있으며, 구체적으로 소다 라임 유리(soda lime glass), 보로실리케이트 유리(borosilicate glass) 및 무알칼리 유리(alkali free glass) 기판 등 또한 이에 포함된다.

기판(11) 위에 형성되는 후면전극(12)은 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 코발트(Co), 티탄(Ti), 구리(Cu), 금(Au) 또는 이들의 합금 중 어느 하나일 수 있다. 이때 전극은 몰리브덴(Mo) 전극이 바람직하다. 몰리브덴(Mo)은 높은 전기전도성과 CZTS계 광흡수층과의 오믹 접합이 가능하고 내열특성 및 계면 접착력이 우수하다. 후면전극 두께는 0.2μm 내지 5μm일 수 있으며 스퍼터링 공정에 의해 형성될 수 있다.

여기서, 제1그루부(1)는 광학적 스크라이빙법, 기계적 스크라이빙법, 플라즈마 이용 에칭법, 습식에칭법, 건식 에칭법, 리프트 오프(lift-off)법, 와이어 마스크(wire mask)법 중에서 선택된 어느 하나의 방법으로 형성될 수 있다. 이를 통해, 후면전극(12)은 패터닝될 수 있다.

이후, 도 3을 참조하면, 후면전극(12) 상에 광흡수층(13) 및 버퍼층(14)을 배치하고, 제2그루부(2)를 형성하여, 광흡수층(13) 및 버퍼층(14)을 복수개로 분할하여 패터닝할 수 있다.

광흡수층(13)은 동시증착법에 의해 Cu(In, Ga)Se2 반도체가 증착된 p형 태양광 흡수층이며, CIS(Copper, Indium, Sulfur 또는 Selenide), CIGS(Copper, Indium, Galium, Sulfur 또는 Selenide) 또는 CZTS(Copper, Zinc, Tin, Sulfur 또는 Selenid) 계열일 수 있으며, CIGS인 것이 바람직하다.

여기서, 광흡수층(13) 중 일부는 제1그루부(1) 내에 형성되어, 기판(11)에 직접 접촉할 수 있다.

버퍼층(14)은 광흡수층(13) 위에 용액성장법을 이용하여 증착된 n형 버퍼층으로 광흡수층(13)의 p형 반도체인 Cu(In, Ga)Se2와 윈도우 역할을 하는 ZnO층을 이루는 n형 반도체인 ZnO와의 격자상수 및 에너지밴드 갭 차이가 너무 크므로 이를 완화해주기 위해 사용된다. 버퍼층(14)의 에너지 밴드값은 p형 반도체와 n형 반도체의 에너지밴드갭 값의 중간 정도의 크기를 가진다.

버퍼층(14)은 CdS, ZnS, Zn(O, S), CdZnS, Inx(OH, S)y, ZnSe 및 Zn1-xMgxO 등으로 제조할 수 있으며, CdS인 것이 바람직하다.

여기서, 제2그루부(2)는 제1방향(X축 방향)에서 제1그루부(1)와 어긋나게 형성되며, 제1그루부(1)와 같이 광학적 스크라이빙법, 기계적 스크라이빙법, 플라즈마 이용 에칭법, 습식에칭법, 건식 에칭법, 리프트 오프(lift-off)법, 와이어 마스크(wire mask)법 중에서 선택된 어느 하나의 방법으로 형성될 수 있다. 이를 통해, 광흡수층(13) 및 버퍼층(14)은 패터닝될 수 있다.

이후, 도 4를 참조하면, 버퍼층(14) 상에 전면전극(15)을 배치하고, 제3그루부(3)를 형성하여, 전면전극(15)을 복수개로 분할하여 패터닝할 수 있다.

전면전극(15)은 ZnO층 단독 또는 ZnO층과 투명전극층으로 구성될 수 있으며, 스퍼터링법에 의해 순차적으로 증착될 수 있으며, 광투과율과 전기전도성이 높아야 한다. ZnO층 및 투명전극층은 광투과율과 전기전도성이 높도록, ZnO층의 산화아연은 무첨가(intrinsic) 산화아연인 ZnO: i 가 사용되는 것이 바람직하다. 또한, 투명전극층은 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2), 또는 산화인듐주석(ITO) 등으로 구성될 수 있으나, 바람직하게는 광투과율과 전기전도성이 높은 알루미늄(Al)이 도핑된 산화아연인 AZO(ZnO: Al)가 많이 사용될 수 있다.

여기서, 전면전극(15) 중 일부는 제2그루부(2) 내에 형성되어, 후면전극(12)에 직접 접촉하며, 이를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.

한편, 제3그루부(3)는 제1방향(X축 방향)에서 제1그루부(1) 및 제2그루부(2)와 어긋나게 형성되며, 제1그루부(1)와 같이 광학적 스크라이빙법, 기계적 스크라이빙법, 플라즈마 이용 에칭법, 습식에칭법, 건식 에칭법, 리프트 오프(lift-off)법, 와이어 마스크(wire mask)법 중에서 선택된 어느 하나의 방법으로 형성될 수 있다. 이를 통해, 전면전극(15)은 패터닝될 수 있다.

도 5를 참조하면, 상술한 바와 같이, 태양전지 준비 단계(S10)에서는 기판(11) 상에 제1방향(X축 방향)으로 직렬 연결된 복수의 단위 전지셀(10)을 포함하는 태양전지 구조체(100)를 준비할 수 있다.

또한, 도 5 및 도 6을 참조하면, 태양전지 유닛 형성 단계(S20)에서는 제1방향(X축 방향)과 상이한 방향으로 형성된 복수의 절단선(CL)을 통해, 태양전지를 복수의 태양전지 유닛(110)으로 분할한다.

여기서, 각 태양전지 유닛(110)은 분할된 복수의 단위 전지셀(10')로 구성될 수 있다. 즉, 각 태양전지 유닛(110)에서 복수의 단위 전지셀(10')은 직렬 연결될 수 있다.

한편, 복수의 절단선(CL)은 제2방향(Y축 방향)으로 복수개가 이격되어 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 태양전지(10')의 측면과 절단선(CL)이 이루는 각도는 직각인 것이 바람직하다.

이를 통해, 절단선(CL)을 따라 분할된 태양전지 유닛(110)은 직사각형 형태를 가질 수 있다.

절단선(CL)을 따른 절단은 기계적 절단(레이저 빔, 다이아몬드 블레이드) 방식 등에 의해 수행되는 것이 바람직하다. 물론, 절단선(CL)을 따라 화학적 식각 방식을 통해, 태양전지 유닛(110)으로 분할할 수 있다.

한편, 도시하지 않았지만, 단위 전지셀(10')의 측면과 절단선(CL)이 이루는 각도는 예각을 이루고, 절단선(CL)이 사선으로 형성되어 다양한 형태의 태양전지 유닛(110)을 형성할 수 있다.

도 7을 참조하면, 태양전지 모듈 형성 단계(S30)에서는 분할된 태양전지 유닛(110)을 수평 방향으로 배열하여, 태양광 모듈(1000)을 제조한다.

태양광 모듈(1000)은 태양전지 유닛(110), 봉지재(120), 산란부(130), 제1기판(140), 및 제2기판(150)을 포함할 수 있다.

복수의 태양전지 유닛(110)은 봉지재(120)의 내부에 삽입된 형상으로 배치될 수 있다.

봉지재(120)는 투명하고, 유연하여 형상 변형이 용이하며, 열 또는 UV에 경화되는 재질로 구성되는 것이 바람직하다.

예컨대, 봉지재(120)는 EVA재질로 구성될 수 있다. 다만, 본 발명에서 봉지재(120)가 EVA에 한정되는 것은 아니고, 태양광 모듈의 봉지재로서 사용 가능한 모든 재료를 사용할 수 있다.

한편, 봉지재(120)는 습기 침투로 인한 부식을 방지하고 복수의 태양전지 유닛(110)을 충격으로부터 보호할 수 있다. 이러한 봉지재(120)는 EVA(ethylene vinyl acetate), PO(polyolefin), IONOMER, PVB(polyvinyl butyral), 실리콘 수지(silicone resin)와 같은 물질로 이루어질 수 있다.

봉지재(120)에는 복수의 태양전지 유닛(110)이 이격되어 배치될 수 있으며, 봉지재(120)는 태양전지 유닛(110)의 전면을 감쌀 수 있다.

본 발명에서는 태양전지 유닛(110)은 봉지재(120)의 높이 방향과 수직한 수평 배열로 설치되어 태양광의 입사각의 간섭에 방해되지 않고, 사용자(U)의 시야의 범위에서 간섭되지 않는 범위로 설치된다.

한편, 태양전지 유닛(110)은 높이 방향(Z축 방향)으로 상호 이격되어 배치된 복수의 태양전지 유닛(110)을 포함할 수 있다.

여기서, 복수의 태양전지 유닛(110)은 상호 등간격으로 이격되도록 배치되는 것이 바람직하고, 봉지재(120) 내에서 수평 배열로 설치되어 사용자(U)의 시야의 범위에서 간섭되지 않는 범위에 설치된다.

여기서, 수평 배열이란, 높이 방향(Z축 방향)으로 기립된 상태의 봉지재(120)의 높이 방향과 태양전지 유닛(110)의 상면이 이루는 각도가 30도 내지 90도인 것으로 정의될 수 있다.

한편, 봉지재(120)는 태양전지 유닛(110)의 기판(11)과 굴절률 차이는 0.3이하인 것이 바람직하다. 여기서, 기판(11)을 이루는 유리의 굴절율은 1.4 이상 1.7 이하이며, 전지셀 사이에서 공기의 굴절률이 1.000293 인 바, 두 물질간의 굴절률차는 최소 0.3인 것이 바람직하다. 즉, 봉지재(120)의 부재 시, 태양전지 유닛(110)간에 상의 왜곡이 생기니 공기를 대신해 봉지재(120)를 배치하여, 상의 왜곡을 절감할 수 있다. 예를 들어 봉지재인 EVA, POE, acrylic, etfe, pvb, pdms, ionomer는 굴절률이 1.4~1.6의 범의를 가질 수 있으며, teflon, ptfe은 1.38 정도의 굴절률을 가질 수 있다.

이를 통해, 태양전지 유닛(110)에서 가장 큰 부피를 차지하는 기판(11)이 봉지재(120) 내에서 시각적으로 구분되지 않아, 제조된 태양전지 모듈(1000)의 시인성을 향상시킬 수 있다.

산란부(130)는 봉지재(120) 내에서 복수의 나노 입자 형태로 배치될 수 있으며, 입사되는 태양광을 분산시켜 태양전지 유닛(110) 측으로 집광 시킬 수 있고, 이를 통해 광전 효율을 향상시킬 수 있다.

산란부(130)는 LSC(Luminescent Solar Concentrator)가 적용될 수 있다.

제1기판(140)은 필름 형태로 형성되어 모듈의 후방에 배치됨으로써, 모듈의 후면으로 습기나 오염물, 자외선 등이 유입되는 것을 차단하고, 전기나 열을 통하지 않게 하여, 태양전지를 외부 환경으로부터 보호하는 역할을 한다. 따라서, 제1기판(140)은 고온 다습, 고전압 및 강한 자외선 등에서도 잘 견딜 수 있는 내후성, 내습성, 내절연성, 자외선 차단성 등의 내구성을 가진 재질로 이루어질 수 있는데, 제1기판(140)은 수분과 산소 침투를 방지하는 층, 화학적 부식을 방지하는 층, 절연 특성을 갖는 층과 같은 다층 구조를 가질 수 있으며, 한 예로, 제1기판(140)은 PVF(polyvinyl fluoride), PVDF(polyvinylidene fluoride), PET(polyethylene terephtalate), 저 철분 강화 유리(low iron tempered glass) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.

다만, 제1기판(140)은 이러한 재료로 한정되어야 하는 것은 아니며, 제2기판(150)과 같이 투명 기판으로 구성될 수 있다.

제2기판(150)은 필름 형태로 형성되어 모듈의 전방에 배치되며, 입사되는 광을 투과하도록 투과율이 높고 파손 방지 기능이 우수한 강화 유리 등으로 이루어 지거나, 고투과 불소 필름으로 이루어질 수 있다.

이때, 강화 유리는 철 성분 함량이 낮은 저 철분 강화 유리(low iron tempered glass)일 수 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 모듈의 제조 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 9 내지 도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 모듈의 제조 방법에 따른 과정을 순차적으로 설명하기 위한 예시도이다.

도 8 내지 도 15를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 모듈의 제조 방법 도 1 내지 도7에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 모듈의 제조 방법에 비해 태양전지 유닛(210)의 구성이 상이하므로, 이하에서는 차별되는 태양전지 유닛(210)의 구성에 대해서만 상세히 설명하며 동일한 구성에 중복되는 도면부호에 대해서는 상세한 설명은 생략한다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 모듈의 제조 방법은 태양전지 준비 단계(S110), 태양전지 유닛 형성 단계(S120) 및 태양전지 모듈 형성 단계(S130)를 포함할 수 있다.

도 9 및 도 11을 참조하면, 후면전극(21)과 전면전극(24)이 마련된 단위 전지셀(20) 복수 개를 준비하며, 복수의 단위 전지셀(20)을 제1방향(X축 방향)으로 정렬하고 이를 슁글드 접합하여 태양전지 구조체(200)를 형성하고, 제1방향(X축 방향)과 상이한 방향으로 형성된 복수의 절단선(CL)을 통해, 태양전지를 복수의 태양전지 유닛(210)으로 분할한다.

여기서, 각 태양전지 유닛(210)은 분할된 복수의 단위 전지셀(20')로 구성될 수 있다. 즉, 각 태양전지 유닛(110)에서 복수의 단위 전지셀(20')은 직렬 연결될 수 있다.

한편, 복수의 절단선(CL)은 제2방향(Y축 방향)으로 복수개가 이격되어 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 단위 전지셀(20)의 측면과 절단선(CL)이 이루는 각도는 직각인 것이 바람직하다.

한편, 도시하지 않았지만, 단위 전지셀(20)의 측면과 절단선(CL)이 이루는 각도는 예각을 이루고, 절단선(CL)이 사선으로 형성되어 다양한 형태의 태양전지 유닛(110)을 형성할 수 있다.

단위 전지셀(20) 각각은 후면전극(21), 광흡수층(22), 버퍼층(23) 및 전면전극(24)이 순차적으로 적층되어 구성될 수 있다.

또한, 이웃하여 연결되는 단위 전지셀(20)은 제1방향(X축 방향)으로 정렬된 복수의 단위 전지셀(20)이 중첩영역(5)을 형성하고, 상호 접합되도록 배치한다. 예컨대, 태양전지 준비 단계(S110)에서는 단위 전지셀(20)을 슁글드 접합하여 상호 직렬 연결할 수 있다.

한편, 도 12 및 도 13을 참조하면, 복수의 단위 전지셀(20)은 전면전극(24) 상에 배치되며, 제1방향(X축 방향)으로 길이를 갖는 연결부재(25)를 더 포함할 수 있다.

이웃하는 단위 전지셀(20)은 연결부재(25)를 통해 상호 직렬 연결될 수 있으며, 중첩영역을 형성하지 않을 수 있다. 한편, 연결부재(25)는 전도성 접착제로 구성될 수 있으며, 이 경우는 중첩영역을 형성할 수 있다.

여기서, 연결부재(25)는 제2방향(Y축 방향)에서 절단선(CL)과 이격되어 배치될 수 있다.

한편, 연결부재(25)는 도전성 와이어 또는 시장에 나와 있는 전도성 접착제 중에 본 발명에 적합한 높은 전도성과 알맞은 점도를 가진 제품으로 구성될 수 있다.

이를 통해, 복수의 단위 전지셀(20)은 상호 직렬 연결될 수 있다.

도 14 및 도 15를 참조하면, 태양전지 모듈 형성 단계(S130)에서는 분할된 태양전지 유닛(210)을 수평 방향으로 배열하여, 태양광 모듈(2000)을 제조한다.

태양광 모듈(2000)은 태양전지 유닛(210), 봉지재(120), 산란부(130), 제1기판(140), 및 제2기판(150)을 포함할 수 있다.

한편, 봉지재(120), 산란부(130), 제1기판(140), 및 제2기판(150)은 제1실시예에 따른 태양광 모듈(1000)과 동일한 구성인 바, 이하에서 상세한 설명은 생략한다.

복수의 태양전지 유닛(210)은 봉지재(120)의 내부에 삽입된 형상으로 배치될 수 있다.

한편, 봉지재(120)는 태양전지 유닛(210)의 후면전극(21)과 굴절률 차이가 0.3 이하인 것이 바람직하다.

여기서, 후면전극(21)을 이루는 투명전극의 굴절율은 1.4 이상 1.7 이하이며, 전지셀 사이에서 공기의 굴절률이 1.000293 인 바, 두 물질 간의 굴절률 차는 최소 0.3인 것이 바람직하다. 즉, 봉지재(120)의 부재 시, 태양전지 유닛(110)간에 상의 왜곡이 생기니 공기를 대신해 봉지재(120)를 배치하여, 상의 왜곡을 절감할 수 있다. 예를 들어 봉지재인 EVA, POE, acrylic, etfe, pvb, pdms, ionomer는 굴절률이 1.4~1.6의 범의를 가질 수 있으며, teflon, ptfe은 1.38 정도의 굴절률을 가질 수 있다.

이를 통해, 태양전지 유닛(210)이 봉지재(120) 내에서 시각적으로 구분되지 않아, 제조된 태양전지 모듈(1000)의 시인성을 향상시킬 수 있다.

이하, 태양전지 모듈(2000)에서 복수의 태양전지 유닛(210)의 직렬 연결관계에 대해 보다 구체적으로 설명한다.

이웃하여 직렬 연결되는 복수의 태양전지 유닛(210) 각각은 일단이 제1단자(6)(예를 들어, - 전극)에 전기적으로 연결되고, 타단이 제2단자(7)(예를 들어, + 전극)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 통해, 높이 방향(Z축방향)에서 복수의 태양전지 유닛(210) 각각은 상호 병렬 연결될 수 있다. 물론 도시하지 않았지만, 단자의 구조를 변경하여 높이 방향(Z축방향)에서 복수의 태양전지 유닛(210) 각각은 상호 직렬 연결될 수도 있다.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

A) 제1방향으로 배치된 복수의 단위 전지셀을 갖는 태양전지 구조체를 준비하는 단계;
B) 상기 제1방향과 상이한 제2방향의 절단선을 따라 상기 태양전지 구조체를 절단하여, 복수 태양전지 유닛을 형성하는 단계; 및
C) 높이 방향에 대해 상기 복수의 태양전지 유닛의 상면이 이루는 각도가 30도 내지 90도가 되도록, 상기 복수의 태양전지 유닛 각각을 배치하는 단계;
를 포함하는 태양광 모듈의 제조 방법.
제 1항에 있어서,
상기 A)단계에서,
상기 복수의 단위 전지셀은 직렬 연결되는 태양광 모듈의 제조 방법.
제 2항에 있어서,
상기 C)단계에서,
상기 복수의 태양전지 유닛은 직렬 또는 병렬 연결되는 태양광 모듈의 제조 방법.
제 3항에 있어서,
상기 C)단계에서,
봉지재의 높이 방향과 태양전지 유닛의 상면이 이루는 각도가 30도 내지 90도가 되도록, 상기 봉지재 내에 복수의 상기 태양전지 유닛을 각각 배치하는,
태양광 모듈의 제조 방법.
제 4항에 있어서,
상기 A)단계는,
A-1) 기판 상에 후면전극을 배치하는 단계,
A-2) 상기 후면전극에 복수의 제1그루부(groove)를 형성하여, 후면전극을 복수의 후면전극으로 분할하는 단계,
A-3) 상기 후면전극 상에 광흡수층 및 버퍼층을 배치하는 단계;
A-4) 상기 제1방향에서 상기 제1그루부의 위치와 어긋나는 위치에 제2그루부를 형성하여, 상기 광흡수층 및 버퍼층을 복수의 상기 광흡수층 및 버퍼층으로 분할하는 단계;
A-5) 상기 버퍼층 상에 전면 전극을 배치하는 단계, 및
A-6) 상기 제1방향에서 상기 제1그루부 및 제2그루부의 위치와 어긋나는 위치에 제3그루부를 형성하여, 전면전극을 복수의 전면전극으로 분할하는 단계를 포함하는,
태양광 모듈의 제조 방법.
제 5항에 있어서,
상기 단위 전지셀의 기판과 상기 봉지재의 굴절률 차이는 0.3 이하인,
태양광 모듈의 제조 방법.
제 4항에 있어서,
상기 A)단계는,
A-I) 후면전극, 광흡수층, 버퍼층 및 전면전극이 적층된 단위 전지셀을 형성하는 단계, 및
A-II) 복수의 단위 전지셀을 상기 제1방향으로 슁글드 접합하는 단계를 포함하는,
태양광 모듈의 제조 방법.
제 7항에 있어서,
상기 단위 전지셀의 후면전극과 상기 봉지재의 굴절률 차이는 0.3이하인
태양광 모듈의 제조 방법.
제 7항에 있어서,
상기 A-II)단계는,
연결부재를 통해, 복수의 단위 전지셀을 상기 제1방향으로 슁글드 접합하는,
태양광 모듈의 제조 방법.
제 9항에 있어서,
상기 연결부재는 상기 제2방향에서 상기 절단선과 이격되어 배치되는,
태양광 모듈의 제조 방법.