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1. (WO2019050158) COMPOUND SOLAR CELL MODULE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF
Document

명세서

발명의 명칭

기술분야

1  

배경기술

2   3   4   5   6  

발명의 상세한 설명

기술적 과제

7  

과제 해결 수단

8   9  

발명의 효과

10  

도면의 간단한 설명

11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24   25   26   27   28   29   30   31   32  

발명의 실시를 위한 최선의 형태

33   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   53   54   55   56   57   58   59   60   61   62   63   64   65   66   67   68   69   70   71   72   73   74   75   76   77   78   79   80   81   82   83   84   85   86   87   88   89   90   91   92   93   94   95   96   97   98   99   100   101   102   103   104   105   106   107   108   109   110   111   112   113   114   115   116   117   118   119   120   121   122   123   124   125   126   127   128   129   130   131   132   133   134   135   136   137   138   139   140   141   142   143   144   145   146   147   148   149   150   151   152   153   154   155   156   157   158   159   160   161   162   163   164   165   166   167   168   169   170   171   172   173   174   175   176   177   178   179   180   181   182   183   184   185   186   187   188   189   190   191   192   193   194   195   196   197   198   199   200   201   202   203   204   205   206   207   208   209   210   211   212   213   214   215   216   217  

청구범위

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20  

도면

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24   25   26   27   28  

명세서

발명의 명칭 : 화합물 태양전지 모듈 및 그 제조 방법

기술분야

[1]
본 발명은 태양전지 모듈에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 태양전지 모듈끼리 연결이 쉽도록 전극 구조를 개선한 태양전지 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

배경기술

[2]
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예상되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양 전지는 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 차세대 전지로서 각광받고 있다.
[3]
이러한 태양 전지는 지금까지는 대규모로 설치해 태양광 발전을 통해 전력 생산을 하는데 주로 사용되었지만, 요즘 들어와서는 실제 생활에 적용 사용할 수 있게 건물의 외벽이나 창호에 설치하는 등, 그 사용범위를 넓혀 가고 있다.
[4]
일 예로, 건물 안의 창호에 햇빛을 가리도록 설치된 블라인드는 지금까지는 햇빛을 가리는 용도로만 사용되어왔으나, 최근에는 이와 더불어 건물 안 분위기를 반전시켜 주는 인테리어 수단으로도 이용되며, 최근에는 이 블라인드에 태양전지 모듈을 설치해 태양광 발전에 이용하기도 한다. 이하에서는 태양전지 모듈이 설치된 블라인드를 솔라 블라이드라 한다.
[5]
블라인드는 일반적으로 다수의 날개를 세로 또는 가로로 겹쳐 배열하고 이를 접었다 펼 수 있는 형태로 만들어 빛을 차단하도록 구성된다. 이와 비교해, 솔라 블라인드는 블라인드와 기본적 구성은 동일하나, 블레이드에 햇빛을 향하도록 태양전지 모듈을 더 설치해 블라인드를 태양광 발전에 이용할 수 있도록 구성한 것이다.
[6]
한편, 솔라 블라인드를 구성할 때 태양전지 모듈의 설치 및 관리가 쉽도록 모듈 단위로 태양전지 모듈을 블라인드에 설치할 필요가 있다. 그런데, 태양전지 모듈이 날개에 설치되다 보니, 태양전지 모듈을 설치할 수 있는 공간이 협소하고 한정되어 있어 태양전지 모듈 사이를 연결하기가 쉽지 않다.

발명의 상세한 설명

기술적 과제

[7]
본 발명은 이 같은 기술적 배경에서 창안된 것으로, 솔라 블라인드에서 쉽게 연결할 수 있는 태양전지 모듈을 제공하고자 한다.

과제 해결 수단

[8]
본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈은 반도체 기판의 후면에 제1 전극과 제2 전극이 나란하게 배치된 복수의 태양전지들, 상기 복수의 태양전지들을 연결하는 도전 패턴을 가지며, 상기 복수의 태양전지들이 설치된 기판, 상기 기판의 전면에서 상기 복수의 태양전지들을 밀봉하는 보호 필름을 포함하고, 상기 도전 패턴은, 상기 복수의 태양전지들 중 이웃한 제1 태양전지의 일부와 제2 태양전지의 일부와 각각 마주하도록 배치된 복수의 도전부, 상기 기판의 후면에 형성된 전극부, 상기 도전부와 상기 전극부 사이를 연결하며, 상기 기판의 측면을 감싸도록 형성된 연결부를 포함하도록 구성된다.
[9]
본 발명의 다른 실시예에 다른 태양전지 모듈은 반도체 기판의 후면에 제1 전극과 제2 전극이 나란하게 배치된 복수의 태양전지들, 상기 복수의 태양전지들을 연결하는 도전 패턴을 가지며, 상기 복수의 태양전지들이 설치된 기판, 상기 기판의 전면에서 상기 복수의 태양전지들을 밀봉하는 보호 필름을 포함하고, 상기 도전 패턴은 상기 기판의 전면에서 상기 복수의 태양전지들 중 이웃한 제1 태양전지의 일부와 제2 태양전지의 일부와 각각 마주하도록 배치된 된 복수의 도전부, 상기 기판의 전면으로 상기 복수의 도전부에 이웃하게 형성된 전극부를 포함하도록 구성된다.

발명의 효과

[10]
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도전 패턴이 기판의 전면에만 형성되기 때문에, 종전 비아홀을 통해 연결되던 방식과 비교해 모듈 내부로 수분이 침투하는 것을 보다 효과적으로 방지할 수가 있다. 또한, 전극이 태양전지 모듈의 전면에 위치하고 있기 때문에 모듈간 연결을 쉽게 할 수 있는 장점이 있다.

도면의 간단한 설명

[11]
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지 모듈의 전체 모습을 도시한 것이다.
[12]
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ′선에 따른 단면을 개념적으로 도시한 것이다.
[13]
도 3은 본 발명의 제1 실시예에서 사용되는 태양전지의 후면 모습을 도시한 것이다.
[14]
도 4 및 도 5는 제1 실시예에 따른 기판의 전면과 후면에 각각 형성된 도전 패턴을 보여준다.
[15]
도 6 및 도 7은 제1 실시예에 따른 전극부의 다른예들을 도시한 것이다.
[16]
도 8 내지 도 10은 도전 패턴을 동일한 평면에 펼쳐 도시한 다양한 예들이다.
[17]
도 11은 기판의 다른 예를 도시한 것이다.
[18]
도 12는 도전 패턴 위로 태양전지가 배치된 모습을 도시한 것이다.
[19]
도 13은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조 방법을 설명하는 흐름도이다.
[20]
도 14 및 도 15는 도 13의 제조 방법에서 사용되는 모 기판의 일 예를 도시한 것이다.
[21]
도 16은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지 모듈의 전체 모습을 보여준다.
[22]
도 17은 도 16의 Ⅱ-Ⅱ′선에 따른 단면을 개념적으로 도시한 것이다.
[23]
도 18은 본 발명의 제2 실시예에서 사용되는 태양전지의 후면 모습을 보여준다.
[24]
도 19는 제2 실시예에 따른 기판의 전면에 형성된 도전 패턴을 보여준다.
[25]
도 20 및 도 21은 제3 접촉구의 다양한 예들을 예시하는 도면들이다.
[26]
도 22는 기판과 태양전지의 배치 모습을 도시한 것이다.
[27]
도 23은 제3 실시예에 따른 태양전지 모듈의 평면 모습을 도시한다
[28]
도 24는 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양전지 모듈의 모습을 도시한 것이다.
[29]
도 25는 도 24의 Ⅲ-Ⅲ′선에 따른 단면을 개념적으로 도시한 것이다.
[30]
도 26은 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조 방법을 설명하는 흐름도이다.
[31]
도 27은 도 26의 제조 방법에서 사용되는 모 기판을 예시하는 도면이다.
[32]
도 28은 발명의 제제2 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조 방법을 설명하는 흐름도이다.

발명의 실시를 위한 최선의 형태

[33]
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
[34]
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 간단히 하거나 생략될 수 있다. 또한, 도면에서 도시하고 있는 다양한 실시예들은 예시적으로 제시된 것이고, 설명의 편의를 위해 실제 축척에 맞춰 도시되지 않을 수 있고. 형상이나 구조 역시 단순화해서 도시될 수 있다.
[35]
이하, 첨부한 도면을 참조로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양전지 모듈에 대해 설명한다.
[36]
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지 모듈의 전체 모습을 보여주며, 도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ′선에 따른 단면을 개념적으로 도시한 것이다. 여기서, 도 2는 설명의 편의를 위해 제1 전극과 제2 전극의 위치를 실제와 다르게 모식적으로 도시하였으며, 태양전지의 실제 전극 배치는 도 3에서 도시하는 바와 같다.
[37]
본 출원의 태양전지 모듈은 바람직하게 솔라 블라인드에 설치해서 사용하는 블라인드용 태양전지 모듈에 관한 것이다. 이 경우에 태양전지 모듈은 솔라 블라인드에서 날개에 설치되어 블라인드의 외관을 구성하기 때문에, 모듈간 연결 편리성과 디자인 요소가 고려되어야 한다.
[38]
연결 편리성을 위해서, 본 발명에서는 모듈 간 연결이 용이하도록 전극이 외부에 노출되도록 구성되며, 또한 디자인 요소가 고려되어 모듈의 전면은 그 내부에 위치하는 태양전지가 외부에서 보이지 않도록 구성될 수 있다.
[39]
제1 실시예의 태양전지 모듈은 소형인 복수의 태양전지들(10)과 상기 복수의 태양전지들(10)이 설치되며, 이들을 서로 연결시키는 기판(20), 그리고 태양전지들(10)을 밀봉하도록 기판(10)의 전면에 형성된 보호 필름(40)을 포함한다.
[40]
바람직한 한 형태에서, 태양전지(10)는 서로 다른 도전성 전하를 수집하는 제1 전극(11a)과 제2 전극(11b)이 모두 반도체 기판(11)의 한쪽 면, 일 예로 후면에 위치하도록 구성된 후면 접촉형 태양전지 또는 MWT(Metal Wrap Through) 태양전지일 수 있다.
[41]
제1 실시예에서는 복수의 태양전지(10)가 기판(20)에 실장되어 서로 전기적으로 연결된다. 이처럼, 하나의 기판(20)에 다수의 분할된 태양전지를 실장하는 이유는 태양전지 모듈의 전체 출력 손실을 줄일 수 있기 때문이다. 출력 손실은 태양 전지에서 전류의 제곱에 저항을 곱한 값을 가지며, 태양 전지의 전류 중에는 태양 전지의 면적 자체에 의하여 발생되는 전류가 존재한다. 따라서, 태양 전지의 면적이 커지면 해당 전류도 커지고 태양 전지의 면적이 작아지면 해당 전류도 작아지게 된다. 때문에, 태양전지의 면적이 줄어들수록 출력 손실을 줄일 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서와 같이 태양전지를 작은 단위로 쪼개어 이들을 연결시키게 되면, 기판 전체에 형성된 하나의 태양전지보다 출력을 높일 수가 있다.
[42]
또한, 태양전지(10)는 기판(20)에 실장된 상태로 연결되므로, 기계적 강도를 갖도록 태양전지 모듈을 구성할 수 있고, 기판(20)에 형성된 도전 패턴(30)을 통해 복수의 태양전지(10)를 쉽고 간단히 연결할 수 있는 장점이 있다. 나아가, 이 실시예에서 태양전지에 마련된 제1 및 제2 전극(11a, 11b)이 모두 반도체 기판(11)의 후면에 형성되므로, 태양전지(10)를 기판(20)에 플립 칩 본딩(flip chip bonding)으로 실장할 수가 있어, 태양전지 모듈을 쉽게 제조할 수가 있다.
[43]
기판(20)은 기판(20)에 설치되는 복수의 태양전지들(10) 사이를 전기적으로 연결시키기 위한 도전 패턴(30)을 포함한다.
[44]
도전 패턴(30)은 기판(20) 상에 구리와 같은 도전 물질을 인쇄해 형성될 수가 있다. 기판(20)은 바람직한 한 예에서, PCB(Printed Circuit Board) 기판으로 불리는 인쇄 회로 기판으로 구현될 수가 있다. 이러한 인쇄 회로 기판은 그 표면에 구리로 도전 패턴이 인쇄되어 있어, 기판(20)으로 바람직하게 사용될 수가 있다.
[45]
바람직한 한 예에서, 도전 패턴(30)은 기판 위에 형성된 절연층(미도시)에 의해 덮어져 있으며, 필요한 부분만 선택적으로 접촉구를 통해 노출되도록 구성될 수가 있다. 도전 패턴(30)은 접촉구에 의해 노출되어 솔더(51) 또는 도전성 접착제에 의해 태양전지의 전극들에 선택적으로 연결될 수 있다.
[46]
도 2에서는 도전 패턴(30)과 전극(11a, 11b)과의 접합 관계를 보여주기 위해 절연층은 생략한 채 도시하였다.
[47]
바람직한 한 형태에서, 도전 패턴(30)은 복수의 태양전지들 중 이웃한 제1 및 제2 태양전지(10a, 10b) 사이를 연결하며 서로 일정한 간격만큼 떨어져 배치된 복수의 도전부(31), 기판(20)의 가장자리에서 도전부(31)에 이웃하게 배치되는 터미널부(32), 기판의 후면 가장자리에 형성된 전극부(33), 터미널부(32)와 전극부(33)를 각각 연결하며 기판(20)의 측면(23)을 감싸도록 형성된 연결부(34)를 포함한다.
[48]
제1 실시예에서, 전극(외부 부하 연결용)으로 기능하는 전극부(34)는 기판(10)의 측면을 감싸도록 형성된 연결부(34)에 의해 기판(20)의 전면에 형성된 터미널부(32)에 연결된다.
[49]
때문에, 기판(20)에 기판을 관통하는 스루홀을 형성해 전극부(34)와 터미널부(32)를 연결하던 종전 방식보다 수분 오염을 보다 효과적으로 방지할 수가 있다.
[50]
즉, 지금까지 제안된 기술에서는 기판의 전면과 후면에 형성된 도전 패턴은 스루홀을 통해 연결되던 방식이다.
[51]
그런데, 이 같은 종전 방식은 수분이 스루홀을 통해 기판 전면으로 유입될 수가 있고, 결과적으로 도전 패턴이나 전극이 수분에 노출되어 부식되는 문제가 발생할 수가 있다.
[52]
그러나, 본 발명의 일 실시예서는 기판에 스루홀을 형성하지 않기 때문에, 스루홀에 의한 수분 침투 문제를 근본적으로 해결할 수가 있다.
[53]
한편, 기판(20)의 전면으로는 투명한 보호 필름(40)이 위치해 복수의 태양전지들을 밀봉하도록 형성된다. 이 보호 필름(40)은 EVA(ethylene-vinyl acetate) 또는 ETFE(Ethylene Tetra fluoro Ethylene)와 같은 투명한 중합체로 형성될 수 있고, 바람직하게 전면으로만 형성된다. 본 발명의 일 실시예에서, 기판(20)의 후면으로 전극부가 형성되어 있고, 또한 디자인 요소를 고려해 보호 필름(40)은 기판(20)의 전면으로만 형성되는 것이 바람직하다.
[54]
또한, 본 발명의 바람직한 한 형태에서, 보호필름(40)의 끝과 기판(40)의 끝은 동일한 선 상에 위치하도록 해, 태양전지 모듈의 디자인을 좋게 구성할 수가 있다.
[55]
본원 발명에서는 이처럼 보호필름(40)의 끝과 기판(20)의 끝이 동일한 선 상에 위치하도록 함으로써 디자인을 좋게 할 수가 있고, 제조 과정에서 보호 필름(40)과 기판(20)을 같이 절단해 이처럼 형성할 수가 있기 때문에 제조 과정을 단순화할 수가 있다.
[56]
도 3은 본 발명의 제1 실시예에서 사용되는 태양전지의 후면 모습을 보여준다.
[57]
도 3을 통해 예시하는 바처럼, 본 발명의 일 실시예에서 제1 전극(11a)과 제2 전극(11b)은 제1 방향(도면의 x축 방향)으로 길게 형성되고, 이웃한 것과 나란하게 배치된다. 그리고, 제2 방향(도면의 y축 방향)에서, 제1 전극(11a)과 제2 전극(11b)은 교번하게 배치가 될 수 있다.
[58]
도 4 및 도 5는 제1 실시예에 따른 기판의 전면과 후면에 각각 형성된 도전 패턴을 보여준다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에서 도전 패턴(30)은 기판(20)의 전면에 배치된 도전부(31)와 터미널부(32), 기판(20)의 후면에 배치된 전극부(33), 그리고 기판의 측면을 감싸도록 형성된 연결부(34)를 포함해 구성된다.
[59]
터미널부(32)는 평판 형상을 가지며, 기판(20)의 측면 가장자리에 이웃하게 형성된다.
[60]
그리고, 도전부(31)는 기판(20)의 양쪽 측면에 각각 형성된 한 쌍의 터미널부(32) 사이에 복수개가 형성되고, 서로는 물리적으로 떨어져 있다. 도전부(31) 역시 터미널부(32)와 마찬가지로 평판 형상을 가지며, 터미널부(32)보다는 더 넓은 면적을 갖도록 형성될 수 있다.
[61]
그리고, 기판(20)의 후면으로는 전극부(33)가 형성된다. 이 전극부(33)는 도전 패턴의 전극으로 기능하는 구성으로, 태양전지 모듈을 외부 부하(load)에 연결하는 전극으로 기능한다.
[62]
전극부(33)는 기판(20)의 후면 중 측면 가장자리에 이웃하게 배치될 수 있다.
[63]
도시된 바처럼 기판의 전면에 형성된 각각의 복수의 도전부(31)와 터미널부(32)는 물리적으로 떨어져 형성된다. 본원 발명에서, 도전부(31)와 도전부(31) 사이 또는 도전부(31)와 터미널부(32) 사이로 태양전지가 배치됨으로써 서로는 전기적으로 연결된다.
[64]
연결부(34)는 기판(20)의 측면(23)을 감싸도록 형성되어, 기판(20)의 전면에 위치한 터미널부(32)와 후면에 위치한 전극부(33) 사이를 전기적으로 연결하도록 구성된다.
[65]
일 예에서, 기판(20)의 후면에 형성된 전극부(33)는 다양한 형상을 가질 수 있다.
[66]
일 예로, 도 5에서 예시하는 바 외에 도 6 및 도 7에서 예시하는 바와 같은 형상을 가질 수도 있다.
[67]
도 6의 예에서, 전극부(33)는 기판(20)의 후면 중 가장자리 전체에 형성될 수 있다.
[68]
이처럼 전극부(33)가 기판(20)의 후면 중 가장자리 전체에 형성되면, 전극부(33)의 면적이 넓기 때문에 모듈 사이를 연결(wiring)하기가 쉽고, 또한 접촉 저항을 줄여 태양전지의 출력 효율을 높일 수가 있다.
[69]
또는, 도 7에서 예시하는 바와 같이 전극부(33)는 각각 복수 개로 구성될 수도 있다. 이처럼 전극부(33)가 복수 개이면, 모듈의 위치에 따라 이웃한 모듈을 보다 쉽게 연결(wiring)할 수가 있다.
[70]
일 예로, 다른 태양전지 모듈이 기판(20)의 위 아래 각각 배치될 때, 위쪽에 배치된 모듈과는 위쪽에 배치된 전극부(33a)를 통해 연결할 수 있고, 기판 아래쪽에 배치되는 모듈과는 아래쪽에 배치된 전극부(33b)를 통해 연결할 수가 있다.
[71]
이처럼 일 예에서는 모듈 위치에 따라 연결하는 전극부(33a, 33b)를 다르게 선택함으로써 모듈 사이의 간격을 줄여 배선을 간단히 정리할 수가 있다.
[72]
도 8 내지 도 10은 터미널부, 전극부, 연결부를 동일한 평면 상에 펼쳐 도시한 도전 패터의 다양한 예들을 보여준다.
[73]
이 도면들을 참조하면, 일 실시예에서, 연결부(34)는 전극부(33)와 동일한 선폭(w1)을 갖도록 형성될 수가 있다. 연결부(34)와 전극부(33)가 동일한 선폭을 가지면, 선폭이 다른 경우와 비교해서 도전 패턴의 형성이 쉽다는 장점이 있다.
[74]
그리고, 연결부(34)의 선폭(w1)은 터미널부(32)의 선폭(w2)보다는 작을 수 있다.
[75]
또한, 일 예에서 연결부(34)는 적어도 2개 이상으로 구성될 수 있다. 도 9에서는 연결부(34)가 2개로 구성된 것을 예시한다. 연결부(34)가 이처럼 복수 개로 형성됨에 따라 연결부가 단선되는 문제를 극복할 수가 있다.
[76]
즉, 비아홀로 연결하던 종전과 다르게 본 발명의 제1 실시예에서 기판(20)의 전, 후면에 각각 형성된 도전 패턴은 기판(20)의 측면에 형성된 연결부(34)에 의해 연결된다. 그런데, 연결부(34)가 기판(20)의 측면에 위치하다 보니, 물리적 마찰에 의해 연결부(34)가 끊어질 위험이 있다. 본 실시예에서는 이러한 점을 고려해 터미널부(32)와 전극부(33)가 복수의 연결부(34)에 의해 연결되도록 구성한다.
[77]
또한, 일 예에서 연결부(34)와 전극부(33)의 선폭(w3)은 터미널부(32)의 선폭(w3)과 동일하게 구성될 수도 있다.
[78]
[79]
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판(20)을 보여준다.
[80]
도 11에서 예시하는 바와 같이, 이 예에서 예시하는 도전 패턴은 전면에 형성된 도전부(31), 터미널부(32), 후면에 형성된 전극부(33), 터미널부(32)와 전극부(33)를 서로 연결시켜 기판의 측면(32)에 형성된 연결부(34)를 포함하도록 구성되는 점은 상술한 바와 동일하다.
[81]
이 예에서, 기판(20)은 측면(23)으로 형성된 홈부(231)를 더 포함해 구성된다는 점에서 상술한 예들과 다르다.
[82]
홈부(231)는 기판(20) 안쪽으로 오목한 홈으로, 바람직하게 연결부(34)는 이 홈부(231)에 형성된다.
[83]
홈부(231)의 깊이(D1)는 적어도 도전 패턴의 두께와 같거나 그보다 큰 것이 바람직하다. 이에 따라, 연결부(34)가 홈부(231)에 형성되었을 때 연결부(34)가 기판의 측면보다 밖으로 돌출되지 않을 수 있다.
[84]
따라서, 도전 패턴이 기판(20)의 측면(23)에 형성되더라도 물리적 마찰 등에 의해 연결부(34)가 훼손되는 것을 방지할 수 있고, 또한 태양전지 모듈을 제조하는 과정에서 연결부(34)가 손상되는 것을 방지할 수가 있다. 이에 대해서는 제조 방법을 설명하면서 자세히 후술한다.
[85]
도 12는 제1 실시예에 따른 도전 패턴 위로 태양전지가 배치된 모습을 보여준다. 이하에서는 이 도면을 참조로, 도전 패턴에 의해 복수의 태양전지가 어떻게 연결되는지 자세히 설명한다.
[86]
이하의 설명에서는 기판(20) 위에 배치된 복수의 태양전지들을 순서에 맞춰 제1 내지 제8 태양전지(10a∼10h)라고 하며, 복수의 도전부들 역시 제1 내지 제7 도전부(31a∼31g)라고 한다.
[87]
상술한 바와 같이, 기판(20) 전면은 터미널부(32a, 32b) 그리고 이들 사이로 복수의 도전부(31a∼31g)가 형성되며, 이 위를 절연층(미도시)이 덮고 있다. 절연층은 도전부의 일부와 터미널부(32a, 32b)의 일부를 각각 노출하는 복수의 접촉구를 포함해 구성된다.
[88]
접촉구는 복수의 도전부(31a∼31g) 각각에 형성된 제1 및 제2 접촉구(ch1, ch2), 그리고 제1 및 제2 터미널부((32a, 32b) 각각에 형성된 제3 및 제4 접촉구(ch3, ch4)를 포함한다.
[89]
먼저, 복수의 제1 접촉구(ch1)는 각 도전부(31a∼31g)에서 왼편 일부를 노출시키도록 형성되며, 제2 방향(도면의 y축 방향)에서 일정한 거리만큼 떨어지게 형성된다. 여기서 일정한 거리는 제1 전극 사이의 거리 또는 제2 전극 사이의 거리와 실질적으로 동일한 거리를 말한다.
[90]
그리고, 복수의 제2 접촉구(ch2)는 각 도전부(31a∼31g)에서 오른편 일부를 노출시키도록 형성되며, 제2 방향(도면의 y축 방향)으로 일정한 거리만큼 떨어지게 형성된다. 여기서 일정한 거리는 제1 전극 사이의 거리 또는 제2 전극 사이의 거리와 실질적으로 동일한 거리를 말한다.
[91]
그리고, 제1 방향(도면의 x축 방향으로 전극의 길이 방향임)으로 제1 접촉구(ch1)와 제2 접촉구(ch2)는 동일한 선 상에 위치하지 않고, 일정한 거리로 쉬프트(shift)되어 있다. 여기서, 쉬프트된 거리는 제1 전극과 제2 전극 사이의 거리와 실질적으로 동일하다.
[92]
이에 따라, 제1 접촉구(ch1)와 제2 접촉구(ch2)는 제1 전극 및 제2 전극과 마찬가지로 제2 방향에서 교번하도록 위치하며, 둘 사이의 거리는 제1 전극 및 제2 전극 사이의 거리와 실질적으로 동일한 거리만큼 떨어지게 된다.
[93]
이처럼 태양전지에 형성된 제1 전극과 제2 전극의 교번 순서와 간격이 제1 접촉구(ch1)와 제2 접촉구(ch2)와 동일하므로, 복수의 태양전지 각각에서 제1 전극과 제2 전극은 각각 제1 및 제2 접촉구(ch1, ch2)를 통해 도전부에 연결될 수가 있다.
[94]
또한 접촉구는, 터미널부(32a, 32b) 각각을 노출하는 제3 및 제4 접촉구(ch3, ch4)를 포함한다. 여기서 제3 접촉구(ch3)는 제1 터미널부(32a) 위로 형성되며, 제4 접촉구(ch4)는 제2 터미널부(32b) 위로 형성된다.
[95]
바람직한 한 형태에서, 제3 접촉구(ch3)는 제1 방향에서 상기 제2 접촉구(ch2)와 동일 선 상에 위치하고, 제4 접촉구(ch4)는 제1 접촉구(ch1)와 동일 선 상에 위치할 수 있다.
[96]
복수의 태양전지(10a∼10h)중 제2 내지 제7 태양전지(10b∼10g)는 도전부에 의해 서로 연결된다.
[97]
일 예로, 제2 태양전지(10b)는 왼편 일부가 제1 도전부(31a)의 오른편에 위치하고, 오른편 일부는 제2 도전부(31b)의 왼편에 위치한다. 이 상태에서, 제2 태양전지(10b)는 제1 도전부(31a)의 오른 편에 마련된 제2 접촉구(ch1)에 의해 제2 전극(11b)이 제1 도전부(31a)에 연결되고, 제2 도전부(31b)의 왼편에 마련된 제1 접촉구(ch1)에 의해 제1 전극(11a)이 제2 도전부(31b)에 연결된다.
[98]
그리고, 제2 태양전지(10b)에 이웃한 제3 태양전지(10c)는 제2 도전부(31b)의 오른편 및 제3 도전부(31c)의 왼편에 걸쳐 위치한다. 이 상태에서, 제2 도전부(31c)의 오른편에서 제3 태양전지(10c)의 제2 전극(11b)은 제2 접촉구(ch2)에 의해 제2 도전부(31b)에 연결되므로, 제2 도전부(31b)에 의해 제2 및 제3 태양전지(10b, 10c)가 직렬 연결된다.
[99]
이 같은 연결방식에 의해, 제2 내지 제7 태양전지(10b∼10g) 역시 제2 도전부 내지 제6 도전부에 의해 직렬 연결된다.
[100]
그리고, 제1 태양전지(10a)는 제1 터미널부(31a) 및 제1 도전부(31a)의 왼편 일부와 중첩되게 위치한다.
[101]
앞서 설명한 바와 동일하게, 복수의 태양전지들 중 맨 첫번째로 배치된 제1 태양전지(10a)의 제1 전극(11a)은 제1 접촉구(ch1)를 통해 제1 도전부(31a)에 연결되어 제1 태양전지(10a)는 제2 태양전지(10b)와 직렬 연결된다.
[102]
그리고, 제3 접촉구(ch3)를 통해서, 제1 태양전지(10a)의 제2 전극(11b)이 제1 터미널부(32a)에 연결된다.
[103]
그리고, 복수의 태양전지들 중 맨 마지막에 배치된 제8 태양전지(10h)는 왼편이 제7 도전부(31g)의 오른편 위에 위치하고, 오른편은 제2 터미널부 위로 위치한다. 이에 따라, 제8 태양전지(10h)의 제2 전극은 제7 도전부(31g)의 오른편에 형성된 제2 도전부(ch2)에 의해 제7 도전부(31g)에 연결되며, 제8 태양전지(10h)의 제1 전극은 제4 접촉구(ch4)에 의해 제2 터미널부(32b)에 연결된다.
[104]
이처럼 열을 이루며 기판에 배치된 제1 내지 제8 태양전지(10a-10h)는 제1 내지 제7 도전부(31a-31g)에 의해 직렬 연결되며, 제1 태양전지(10a)는 제1 터미널(32a)에 그리고 제8 태양전지(10b)는 제2 터미널(32b)에 각각 연결될 수가 있다.
[105]
이하에서는 상술한 태양전지 모듈의 제조 방법에 대해 설명한다.
[106]
도 13은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조 방법을 설명하는 흐름도이다.
[107]
도 13에서 예시하는 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조 방법은 상술한 도전 패턴을 갖는 모 기판에 복수의 태양전지들을 부착하는 단계(S10), 모 기판의 전면으로 복수의 태양전지 전체를 덮도록 보호 필름을 부착하는 단계(S20), 모 기판과 상기 보호필름을 동시에 절단해 상기 모 기판을 적어도 둘 이상의 태양전지 모듈로 분할하는 단계(S30)를 포함하도록 구성될 수 있다.
[108]
S10 단계에서, 태양전지들은 모 기판에 리플로우 솔더링(reflow soldering) 또는 플로우 솔더링(flow soldering)을 통해 부착될 수가 있다. 리플로우 솔더링이나 플로우 솔더링은 당해 기술분야에서 이미 잘 알려진 기술이므로 그 상세한 설명은 생략한다.
[109]
리플로우 공정에서, 모 기판에 형성된 도전 패턴으로는 크림상의 솔더(솔더 크림이라 불림)가 인쇄되고, 그 위로 복수의 태양전지가 위치해 온풍이 순환되는 열풍기로 이동된다. 열풍기에서, 솔더는 가열 및 냉각되면서 모 기판에 태양전지가 솔더링된다.
[110]
도 14는 모 기판의 평면 모습을 보여주는 도면이다.
[111]
도시된 바처럼, 모 기판(M10)은 인쇄회로기판으로 구성될 수 있다. 이 모 기판(M10)은 태양전지가 실장되는 액티브 영역(AA)과 액티브 영역(AA)의 둘레를 감싸는 더미 영역(DA)을 포함할 수 있다. 더미 영역(DA)은 공정 마진을 위한 영역으로 모 기판(M10)을 복수의 태양전지 모듈로 분할하는 단계(S30)에서 모 기판(M10)에서 제거된다.
[112]
또한 액티브 영역(AA)은 복수의 셀(AAa∼AAc)로 분할될 수가 있다. 각각의 셀은 상술한 태양전지 모듈이 만들어지는 부분으로, 모 기판(M10)은 복수의 태양전지 모듈을 만들기 위한 베이스 기판으로 이용될 수 있다.
[113]
S10 단계에서, 각 셀(AAa∼AAc)에 형성된 도전 패턴을 따라 태양전지들이 모 기판(M10)에 실장되고, 일 예에서, 태양전지들은 리플로우 공정을 통해 모 기판(M10)에 실장될 수가 있다.
[114]
S20 단계에서, 보호 필름(40)이 모 기판(100)의 전면, 즉 태양진지가 실장된 면 위로 부착이 된다. 이때 보호 필름(40)은 액티브 영역(AA)뿐만 아니라 더미 영역(DA)까지 위치하도록 부착되는 것이 바람직하다.
[115]
바람직한 한 형태에서, 보호 필름(40)은 진공 상태에서 기판(20)에 라미네이팅될 수가 있다. 이 진공 라미네이팅은 진공 설비가 갖춰진 챔버 내부에서 진행되며, 챔버를 일정 수준 이상의 진공 상태를 형성한 후에 라미네이터 장치를 이용해 보호 필름(40)을 기판 전면에 열 압착시켜 부착을 한다. 따라서, 라미네이팅 과정에서 이물질이 유입되는 것을 방지해 깨끗하게 보호 필름(40)을 기판(20)에 부착할 수가 있다.
[116]
다음으로, S30 단계에서 모 기판(M10)이 셀 단위로 분할된다. 모 기판(M10)은 톱을 사용한 기계적 절단, 기판에 미세한 구멍을 형성하는 타발 장치를 이용한 방법, 또는 레이저를 이용한 방법처럼 알려진 다양한 절단 방법에 의해 모 기판(M10)이 복수 개의 태양전지 모듈로 분할될 수가 있다.
[117]
모 기판(M10)은 도 14에서 예시하는 바와 같이 제1 절단선(L1)과 제2 절단선(L2)을 따라 절단될 수가 있다. 제1 절단선(L1)은 액티브 영역(AA)과 더미 영역(DA)을 나누며, 제2 절단선(L2)은 액티브 영역(AA)에 속한 다수의 셀들(AAa∼AAc)을 나눈다.
[118]
한편, 모 기판(M10)은 제1 및 제2 절단선(L1, L2)을 따라 절단 공구, 예로 톱이 움직여 기계적으로 절단된다. 그런데, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈은 기판(20)의 측면에 형성된 도전 패턴(34)을 통해 기판의 전면과 후면에 각각 형성된 도전 패턴이 연결된다. 따라서, 기판의 측면으로 형성된 연결부(34)가 절단 과정에서 손상될 수가 있다.
[119]
그런데, 본 발명의 일 실시예에서는 도 15에서 예시하는 바와 같이 기판에 제1 절단선(L1)에서 벗어난 위치로 홈부(231)가 형성되어 있고, 이 홈부(231)에 연결부(34)가 배치되므로, 제1 절단선(L1)을 따라 모 기판(M10)이 절단되더라도 연결부(231)가 손상되는 것을 방지할 수가 있다.
[120]
그리고, S30 단계에서, 모 기판(M10)과 그 위로 형성된 보호 필름이 같이 절단이 된다. 이처럼 이 실시예에서는 모 기판(M10)과 보호 필름을 동시에 절단하기 때문에, 태양전지 모듈의 외관을 깔끔하게 만들 수 있다.
[121]
이하, 제2 실시예에 따른 태양전지 모듈에 대해 설명한다.
[122]
도 16은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지 모듈의 전체 모습을 보여주며, 도 17은 도 16의 Ⅱ-Ⅱ′선에 따른 단면을 개념적으로 도시한 것이다. 여기서, 도 17은 설명의 편의를 위해 제1 전극과 제2 전극의 위치를 실제와 다르게 도시하였다. 제1 전극과 제2 전극의 실제 배치는 도 18에 도시된 바와 같다.
[123]
제2 실시예의 태양전지 모듈은 소형인 복수의 태양전지들(100)과 상기 복수의 태양전지들(100)이 설치되며, 이들을 서로 연결시키는 기판(200), 그리고 태양전지들(100)을 밀봉하도록 기판(100)의 전면에 형성된 보호 필름(400)을 포함한다.
[124]
바람직한 한 형태에서, 태양전지(100)는 서로 다른 도전성 전하를 수집하는 제1 전극(110a)과 제2 전극(110b)가 모두 반도체 기판(110)의 한쪽 면, 일 예로 후면에 위치하도록 구성된 후면 접촉형 태양전지 또는 MWT(Metal Wrap Through) 태양전지일 수 있다.
[125]
제2 실시예에서는 제1 실시예와 동일하게 복수의 태양전지(100)가 기판(200)에 실장되어 서로 전기적으로 연결된다. 이처럼, 하나의 기판(200)에 다수의 분할된 태양전지를 실장하는 이유는 태양전지 모듈의 전체 출력 손실을 줄일 수 있기 때문이다. 출력 손실은 태양 전지에서 전류의 제곱에 저항을 곱한 값을 가지는데, 태양 전지의 전류 중에는 태양 전지의 면적 자체에 의하여 발생되는 전류가 있어, 태양 전지의 면적이 커지면 해당 전류도 커지고 태양 전지의 면적이 작아지면 해당 전류도 작아지게 된다. 따라서, 태양전지의 면적이 줄어들수록 출력 손실이 줄어들게 된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서와 같이 태양전지를 작은 단위로 쪼개어 이들을 연결시키게 되면, 기판 전체에 형성된 하나의 태양전지보다 출력을 높일 수가 있다.
[126]
또한, 태양전지(100)가 기판(200)에 실장된 채 서로 연결되므로, 기계적 강도를 갖도록 태양전지 모듈을 구성할 수 있고, 또한 기판(200)에 형성된 도전 패턴(300)을 통해 복수의 태양전지(100)를 쉽고 간단히 연결할 수가 있는 장점이 있다. 나아가, 제2 실시예에서 태양전지에 마련된 제1 및 제2 전극(110a, 110b)이 모두 반도체 기판(110)의 후면에 형성되므로, 태양전지(100)를 기판(200)에 플립 칩 본딩(flip chip bonding)으로 실장할 수가 있어, 태양전지 모듈을 쉽게 제조할 수가 있다.
[127]
기판(200)은 기판(200)에 설치되는 복수의 태양전지들(100) 사이를 전기적으로 연결시키기 위한 도전 패턴(300)을 포함한다.
[128]
기판의 표면은 전면에서 잘 보이지 않도록 무채색 계열 색상을 갖도록 형성될 수 있다. 일 예로, 기판 표면에 형성되는 절연층은 무채색 안료를 포함하도록 형성해 기판 표면이 시각적으로 보이지 않도록 형성할 수 있다.
[129]
도전 패턴(300)은 기판(200) 상에 구리와 같은 도전 물질을 인쇄해 형성될 수가 있다. 기판(200)은 바람직한 한 예에서, PCB(Printed Circuit Board) 기판으로 불리는 인쇄 회로 기판으로 구현될 수가 있다. 이러한 인쇄 회로 기판은 그 표면에 구리로 도전 패턴이 인쇄되어 있어, 기판(200)으로 바람직하게 사용될 수가 있다.
[130]
도전 패턴(300)은 기판 위에 형성된 절연층(미도시)에 의해 덮어져 있으며, 필요한 부분만 선택적으로 접촉구를 통해 노출되도록 구성될 수가 있다. 도전 패턴(300)은 접촉구에 의해 노출되어 솔더(510) 또는 도전성 접착제에 의해 태양전지의 전극들에 선택적으로 연결될 수 있다.
[131]
도 17에서는 도전 패턴(300)과 전극(110a, 110b)과의 접합 관계를 보여주기 위해 절연층은 생략하고 도시하였다.
[132]
바람직한 한 형태에서, 도전 패턴(300)은 제1 방향(도면의 x축 방향)을 따라 배열된 복수의 도전부(310)와, 제1 방향에서 상기 복수의 도전부의 양측 가장자리에 각각 형성된 전극부(320)를 포함한다.
[133]
제2 실시예에서, 전극으로 기능하는 전극부(320)는 기판(100)의 측면(230)으로 도전부(310)가 형성된 면과 동일한 면에 형성되고, 외부에 노출된 형태로 구성될 수 있다.
[134]
바람직한 한 형태에서, 보호 필름(400)의 너비(제1 방향 기준)는 기판(200)의 너비보다 작도록 구성되고, 보호 필름(400)은 복수의 태양전지들(100) 만을 선택적으로 덮도록 위치할 수 있다. 이에, 기판(200)의 양쪽 측면 가장자리 일부가 외부로 노출될 수 있고, 전극부(320)가 이 오픈된 영역에 배치됨으로써 전극부(320)는 외부로 노출될 수가 있다.
[135]
한편, 기판의 전면으로는 보호 필름(400)이 위치해 복수의 태양전지들을 밀봉하고 외부 충격에서 태양전지를 보호한다. 이 보호 필름(400)은 EVA(ethylene-vinyl acetate) 또는 ETFE(Ethylene Tetra fluoro Ethylene)와 같은 중합체로 형성될 수 있고, 바람직하게 전면으로만 형성된다. 보호 필름(140)이 전면에만 형성되므로, 모듈을 두께를 줄여 제품을 슬림하게 만들 수 있다.
[136]
또한, 보호 필름(400)은 디자인을 고려해 속이 잘 보이지 않도록 무채색 색상을 갖도록 구성될 수 있다.
[137]
도 18은 제2 실시예에서 사용되는 태양전지의 후면 모습을 보여준다.
[138]
도 18을 통해 예시하는 바처럼, 제2 실시예에서 제1 전극(110a)과 제2 전극(110b)은 제1 방향(도면의 x축 방향)으로 길게 형성되고, 이웃한 것과 나란하게 배치된다. 그리고, 제2 방향(도면의 y축 방향)에서, 제1 전극(110a)과 제2 전극(110b)은 교번하게 배치가 될 수 있다.
[139]
도 19는 제2 실시예에 따른 기판의 전면에 형성된 도전 패턴을 보여준다.
[140]
도 19를 참조하면, 제2 실시예에서 도전 패턴(300)은 기판(200)의 전면에 배치된 도전부(310)와 도전부의 양측 가장자리에 각각 형성된 전극부(320)를 포함한다.
[141]
바람직한 한 형태에서, 도전부(310)와 전극부(320)는 각각 직사각형의 평판 형상을 가질 수 있고, 도전부(310)와 전극부(320)는 크기 및 모양이 동일하게 형성될 수가 있다.
[142]
한편, 기판(200)은 기판의 측면에 이웃하게 보호 필름이 없는 제1 영역(2000)과 상기 보호 필름이 배치된 제2 영역(1000)으로 나눌 수 있다. 여기서 복수의 도전부(310)는 제2 영역(1000)으로 위치하고, 전극부(320)는 제1 영역(2000)과 제2 영역(1000)에 걸쳐 배치될 수 있다.
[143]
복수의 도전부(310)는 각각 제1 방향(도면의 x축 방향)에서 이웃한 것과 제1 간격(s1)만큼 떨어져 배치되어, 도전부끼리는 서로 물리적으로 떨어지게 배치된다.
[144]
그리고, 전극부(320)는 도전부(310)와 제2 간격(s2)만큼 떨어져 배치되며, 제2 간격(s2)은 제1 간격(s1)과 동일할 수가 있다.
[145]
여기서, 도전부(310)는 제1 방향에서 이웃하는 두 태양전지 사이에 위치해 이들을 전기적으로 연결시킨다. 그리고, 전극부(320)는 전극으로 기능하는 구성으로, 도전부(310)에 의해 연결된 복수의 태양전지들의 입력과 출력을 위한 전극으로 기능한다.
[146]
제2 실시예에서는 이처럼 도전부(310)와 전극부(310)를 동일한 면, 일 예로 기판(200)의 전면에 배치해 이웃한 태양전지 모듈 사이를 전기적 물리적으로 쉽게 연결할 수가 있다.
[147]
제2 실시예에서, 기판(200)의 전면에 형성된 도전 패턴(300)은 절연층(미도시)에 의해 덮어져 있고, 일부만 접촉구에 의해 노출되어 태양전지의 전극과 접촉되거나, 배선이 접합되는 또 다른 전극을 형성한다.
[148]
일 예에서, 이 절연층은 기판(20)의 전면 전체에 형성될 수 있고, 도면들에서는 설명의 편의를 위해 생략하였다.
[149]
제2 실시예에서, 접촉구는 제1 접촉구(ch1), 제2 접촉구(ch2), 제3 접촉구(ch3)를 포함할 수 있다.
[150]
먼저, 복수의 제1 접촉구(ch1)는 각 도전부(310a∼310g)에서 도전부의 왼편 일부를 노출시키도록 형성되며, 제2 방향(도면의 y축 방향)에서 이웃한 것과 일정한 간격을 이루며 떨어져 배치된다. 여기서 제1 접촉구(ch1) 사이의 거리(d1)는 제2 전극(또는 제1 전극) 사이의 거리와 실질적으로 동일한 거리일 수 있다.
[151]
또한, 제1 접촉구(ch1)는 한 쌍의 전극부(320a, 320b) 중 오른쪽에 배치된 제2 전극부(320b)의 왼편 일부를 노출시키도록 더 형성된다.
[152]
그리고, 복수의 제2 접촉구(ch2)는 각 도전부(310a∼310g)에서 오른편 일부를 노출시키도록 형성되며, 제2 방향(도면의 y축 방향)에서 이웃한 것과 일정한 간격(d2)만큼 떨어져 형성되어 있다. 여기서 제2 접촉구(ch2) 사이의 거리(d2)는 제1 접촉구(ch1) 사이의 거리(d1)와 실질적으로 동일하다.
[153]
또한, 제2 접촉구(ch2)는 기판의 왼편 측면에 배치된 제1 전극부(320a)의 오른편 일부를 노출시키도록 더 형성된다.
[154]
그리고, 제1 방향(도면의 x축 방향으로 전극의 길이 방향임)으로 제1 접촉구(ch1)와 제2 접촉구(ch2)는 동일한 선 상에 위치하지 않고, 일정 거리만큼 쉬프트(shift)되어 있다. 여기서, 쉬프트된 거리는 제1 전극과 제2 전극 사이의 거리와 실질적으로 동일하다.
[155]
이에 따라, 제1 접촉구(ch1)와 제2 접촉구(ch2)는 제1 전극 및 제2 전극과 마찬가지로 제2 방향에서 교번하도록 위치하며, 제1 접촉구와 제2 접촉구 사이의 거리는 제1 전극 및 제2 전극 사이의 거리와 실질적으로 동일한 거리가 된다.
[156]
이처럼 태양전지에 형성된 제1 전극과 제2 전극의 교번 순서와 간격이 제1 접촉구(ch1)와 제2 접촉구(ch2)와 동일하므로, 일 예로 복수의 태양전지 각각에서 제1 전극은 제2 접촉구(ch2)를 통해 도전부에 연결될 수가 있고, 제2 전극은 제1 접촉구(ch1)를 통해 도전부에 연결될 수가 있다.
[157]
또한, 접촉구는 전극부(32a, 32b) 일부를 노출시키는 제3 접촉구(ch3)를 더 포함한다.
[158]
제1 전극부(320a)에서, 제3 접촉구(ch3)는 제1 방향(도면의 x축 방향)으로 제2 접촉구(ch2)에서 일정 거리 떨어져 제1 전극부(320a) 일부를 외부에 노출되도록 형성된다. 여기서, 제3 접촉구(ch3)가 형성되는 위치는 기판(200)의 제1 영역(1000)으로 이 곳으로는 보호 필름(400)이 형성되지 않기 때문에, 제3 접촉구(ch3)를 통해 제1 전극부(320a)읠 일부는 외부로 노출되어 모듈의 전극을 구성할 수가 있다.
[159]
바람직한 한 형태에서, 제3 접촉구(ch3)의 크기는 제1 또는 제2 접촉구의 크기보다 커서, 제3 접촉구(ch3)에 의해 노출되는 도전패턴의 면적이 제1 또는 제2 접촉구에 의해 노출되는 도전패턴의 면적보다 크다. 따라서 배선이 제3 접촉구(ch3)를 통해 제1 전극부(32a)에 접합될 때 충분한 접합 면적을 제공할 수가 있다.
[160]
바람직하게, 배선은 스트립 형상을 가지며 표면에 솔더가 코팅된 리본일 수 있고, 솔더링에 의해 배선은 제2 전극부(320a)에 접합될 수가 있다.
[161]
제2 전극부(320b)에 형성되는 제3 접촉구(ch3) 역시 상술한 바와 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.
[162]
도 20 및 도 21은 제3 접촉구의 다른 예들을 예시하는 도면들이다.
[163]
먼저, 도 20에서 예시하는 바와 같이, 제3 접촉구(ch3)는 제1 접촉구(ch1) 또는 제2 접촉구(ch1) 중 어느 하나로 형성될 수가 있고, 이 제3 접촉구의 형상은 제1 접촉구(ch1) 또는 제2 접촉구(ch1)와 동일한 형상을 가질 수 있다.
[164]
또는 도 21에서 예시하는 바와 같이, 제3 접촉구(ch3)는 접촉구 사이의 간격이 제1 또는 제2 접촉구보다 더 조밀하게 형성되거나, 또는 이와 반대로 더 넓게 형성될 수도 있다.
[165]
이처럼, 제3 접촉구(ch3)는 전극부 일부를 드러낼 수 있는 형태라면 특별한 제한이 없이 다양한 형상을 가지도록 형성될 수가 있다.
[166]
이하 도 22를 참조로, 제2 실시예에서 도전패턴과 태양전지가 어떻게 연결되는지 설명한다. 도 22는 기판과 태양전지의 배치 모습을 도시한 것이다.
[167]
도 22에서, 복수의 태양전지(100a∼100h)들은 제1 내지 제 7 도전부(310a∼310g)에 의해 서로 연결된다.
[168]
일 예로, 제2 태양전지(100b)는 왼편 일부가 제1 도전부(310a)의 오른편에 위치하고, 오른편 일부는 제2 도전부(310b)의 왼편에 위치한다. 이 같은 배치에 의해, 제2 태양전지(100b)는 제1 도전부(310a)의 오른 편에 마련된 제2 접촉구(ch1)에 의해 제2 전극(110b)이 제1 도전부(310a)에 연결된다.
[169]
그리고, 제2 도전부(310b) 편에서, 제2 태양전지(100b)는 제2 도전부(310b)의 왼편에 마련된 제1 접촉구(ch1)에 의해 제1 전극(110a)이 제2 도전부(310b)에 연결된다.
[170]
그리고, 제2 태양전지(100b)에 이웃한 제3 태양전지(100c)는 제2 도전부(310b)의 오른편 및 제3 도전부(310c)의 왼편 일부와 각각 마주하도록 배치된다. 이 같은 배치에 의해, 제3 태양전지(100c)의 제2 전극(110b)은 제2 접촉구(ch2)를 통해 제2 도전부(310b)에 연결된다. 결국 제2 도전부(310b)에 의해 제2 및 제3 태양전지(100b, 100c)가 직렬 연결될 수가 있다.
[171]
제2 도전부 내지 제6 도전부는 이와 동일한 방식으로 제2 내지 제7 태양전지(100b∼100g)를 직렬 연결시킨다.
[172]
그리고, 제1 태양전지(100a)는 제1 전극부(320a)의 오른편 일부 그리고 제1 도전부(310a)의 왼편 일부와 중첩되게 위치한다.
[173]
앞서 설명한 바와 동일하게, 복수의 태양전지 중 맨 처음에 위치하는 제1 태양전지(100a)의 제1 전극(110a)은 제1 접촉구(ch1)를 통해 제1 도전부(310a)에 연결되고, 결과적으로 제1 태양전지(100a)는 제2 태양전지(100b)와 직렬 연결된다.
[174]
그리고, 제2 접촉구(ch2)를 통해서, 제1 태양전지(100a)의 제2 전극(110b)이 제1 전극부(320a)에 연결된다.
[175]
그리고, 복수의 태양전지 중 맨 마지막에 위치하는 제8 태양전지(100h)는 왼편이 제7 도전부(310g)의 일부와 중첩되도록 위치하고, 오른편은 제2 전극부(320)와 중첩되도록 위치한다. 이 상태에서, 제8 태양전지(100h)의 제2 전극은 제7 도전부(310g)의 오른편에 형성된 제2 접촉구(ch2)에 의해 제7 도전부(31g)에 연결된다. 그리고, 제8 태양전지(10h)의 제1 전극은 제1 접촉구(ch1)에 의해 제2 전극부(320b)에 연결된다.
[176]
이처럼, 이 실시예에서 복수의 태양전지(10a∼10h)들은 제1 내지 제 7 도전부(31a∼31g)에 의해 서로 연결된다.
[177]
도 23은 제2 실시예에 따른 태양전지 모듈의 평면 모습을 도시한다. 제2 실시예에 따른 태양전지 모듈에서 전극부는 외부에 노출된 채 기판의 측면 가장자리에 형성될 수가 있다.
[178]
때문에, 태양전지 모듈을 서로 연결시킬 때 전극부가 모듈의 후면이 아닌 전면에 위치하고 있어 이웃하게 배치된 두 태양전지모듈 사이를 연결하는 것이 편리한 장점이 있다.
[179]
도 24는 제3 실시예에 따른 태양전지 모듈의 모습을 도시한 것이고, 도 25는 도 24의 Ⅲ-Ⅲ′선에 따른 단면을 개념적으로 도시한 것이다.
[180]
이 도면들을 참조하면, 제3 실시예의 태양전지 모듈은 상술한 제2 실시예와 비교해 기판과 그 기판 위에 형성된 도전 패턴, 그리고 투명 필름을 포함해 구성된다는 점은 동일하다.
[181]
다만, 이 실시예에서 투명 필름(400)은 기판(200) 전체를 덮도록 형성된다는 점에서 상술한 제2 실시예와 다르다.
[182]
도 24에서 예시하는 바처럼, 전극부(320)로는 배선(600)이 접합된다. 여기서 배선(600)은 스트립 모양의 리본일 수 있다. 리본은 구리에 주석 등을 도금한 선재를 말한다.
[183]
배선(600)의 단부는 전극부에 솔더링되며, 제1 방향으로 길게 형성되어 모듈 밖으로 돌출된 형태를 이룬다.
[184]
제3 실시예에서는 배선(600)과 전극부(320)가 접합된 부분이 보호 필름(400)에 의해 밀봉되기 때문에, 배선(600)과 전극부(320)의 접합 영역이 손상되는 것을 방지할 수가 있다.
[185]
또한 이 실시예의 태양전지 모듈은 배선이 포함되어 있기 때문에, 태양전지 모듈 사이를 연결하기가 간편하다는 장점이 있다.
[186]
이하에서는 상술한 제3 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조 방법에 대해 설명한다.
[187]
도 26은 제3 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조 방법을 설명하는 흐름도이다.
[188]
도 26에서 예시하는 바와 같이, 제2 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조 방법은 복수의 도전부와 전극부를 포함하는 도전 패턴이 형성된 모 기판에 복수의 태양전지들을 실장하는 단계(S100), 각 셀에서 배선을 상기 전극부에 연결시키는 단계(S200), 상기 셀의 전면에 보호 필름을 부착하는 단계(S300), 상기 모 기판을 셀 단위로 절단하는 단계(S400)를 포함하고, 상기 배선의 일부는 상기 S400 단계에서 상기 보호필름 밖으로 노출되고, 상기 배선이 접합된 상기 전극부는 상기 보호 필름으로 밀봉될 수 있다.
[189]
여기서, S300 단계와 S200 단계의 순서는 변경 가능하다.
[190]
S100 단계에서, 태양전지들은 모 기판(M100)에 리플로우 솔더링(reflow soldering) 또는 플로우 솔더링(flow soldering)을 통해 부착될 수가 있다. 리플로우 솔더링이나 플로우 솔더링은 이미 잘 알려진 기술이므로 여기서는 간단히 설명한다.
[191]
리플로우 공정에서, 모 기판에 형성된 도전 패턴으로는 크림상의 솔더(솔더 크림이라 불림)가 인쇄되고, 그 위로 복수의 태양전지가 위치해 노 내에서 온풍이 순환되는 열풍기로 이동된다. 여기서, 솔더는 가열 및 냉각되면서 모 기판에 태양전지가 솔더링된다.
[192]
도 27은 모 기판의 평면 모습을 보여주는 도면이다.
[193]
도시된 바처럼, 모 기판(M100)은 인쇄회로기판으로 구성될 수 있다. 이 모 기판(M100)은 태양전지가 실장되는 액티브 영역(AA)과 액티브 영역(AA)의 둘레를 감싸는 더미 영역(DA), 그리고 전극부가 형성되는 접합 영역(AC)을 포함한다.
[194]
더미 영역(DA)은 공정 마진을 위한 영역으로 모 기판(M100)을 복수의 태양전지 모듈로 분할하는 단계(S300)에서 모 기판(M100)에서 제거된다.
[195]
또한 액티브 영역(AA)은 복수의 셀(AAa∼AAc)로 분할될 수가 있다. 각각의 셀에서 복수의 태양전지가 도전패턴에 의해 연결되어 스트링을 이룬다.
[196]
또한, 접합 영역(AC)은 선택적 영역으로, 보호 필름이 부착되지 않고 외부로 노출되는 영역이다. 일 실시예에서 전극부(320)는 이 접합 영역(AC)에 배치되어 모듈 외부로 노출될 수가 있다.
[197]
여기서, 모 기판(M100)은 복수의 태양전지 모듈을 만들기 위한 베이스 기판으로 이용될 수 있다.
[198]
S100 단계에서, 각 셀(AAa∼AAc)에 형성된 도전 패턴을 따라 태양전지들이 모 기판(M100)에 실장되고, 일 예에서, 태양전지들은 리플로우 공정을 통해 모 기판(M100)에 실장될 수가 있다.
[199]
다음으로, S200 단계에서 각 셀(AAa∼AAc)의 전극부(320)에 배선을 접합시킨다. 여기서, 배선의 접합은 솔더링 방법에 바람직하게 이용될 수 있다. 배선은 바람직하게 리본이 사용될 수 있다. 그리고, 배선은 기판의 길이 방향으로 길게 기판 밖에까지 연장되도록 전극부(320)에 부착된다.
[200]
다음으로 S300 단계에서, 보호 필름(400)이 각 셀(AAa∼AAc)의 전면, 즉 태양진지가 실장된 면 위로 부착이 된다. 이때 보호 필름(400)은 모 기판(M100)의 전면 전체에 부착된다.
[201]
바람직한 한 형태에서, 보호 필름(400)은 기판(200)에 진공 라미네이팅될 수가 있다. 진공 라미네이팅은 진공 설비가 갖춰진 챔버 내부에서 진행되며, 챔버를 일정 수준 이상의 진공 상태를 형성한 후에 라미네이터기를 이용해 보호 필름(400) 기판 전면에 열 압착시켜 부착을 한다. 따라서, 라미네이팅 과정에서 이물질이 유입되는 것을 방지해 깨끗하게 보호 필름(400)을 기판(200)에 부착할 수가 있다.
[202]
이 단계(S300)에서 보호 필름(400)은 모 기판(M100) 전면 전체에 형성이 된다.
[203]
마지막으로, S400 단계에서, 모 기판(M100)은 다수의 셀 들(AAa∼AAc)로 절단된다. 여기서, 모 기판(M100)의 절단은 알려진 다양한 기술들이 이용될 수 있다. 일 예로, 모 기판(M100)은 톱을 사용한 기계적 절단인 소잉(sawing), 모 기판(M100)에 미세한 머신홀을 연속적으로 형성하고 이를 따라 모 기판을 브레이킹하는 방식, 또는 모 기판(M100)의 표면에 V컷 홈을 형성하고 이를 따라 모 기판을 브레이킹하는 방식 등이 이용될 수 있다.
[204]
여기서, 모 기판(M100)은 도 27에서 예시하는 바와 같이 제1 절단선(L1)과 제2 절단선(L2)을 따라 절단될 수가 있다. 제1 절단선(L1)은 액티브 영역(AA)과 더미 영역(DA)을 나누며, 제2 절단선(L2)은 액티브 영역(AA)에 속한 다수의 셀들(AAa∼AAc)을 나눈다.
[205]
이 실시예의 제조 방법에서 모 기판(M100)과 그 위로 형성된 보호 필름이 같이 절단이 된다. 이처럼 이 실시예에서는 모 기판(M100)과 보호 필름을 동시에 절단하기 때문에, 태양전지 모듈의 외관을 깔끔하게 만들 수 있다.
[206]
이하, 도 28을 참조로 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조 방법에 대해 설명한다. 이하의 제조 방법은 도 제2 실시예에 따른 태양전지 모듈의 제조 방법에 대한 것이다.
[207]
이 실시예의 제조 방법은 모 기판에 복수의 태양전지들을 실장하는 단계(S1000), 전극부가 외부에 노출되도록 상기 모 기판에 보호 필름을 부착하는 단계(S2000), 모 기판을 셀 별로 절단하는 단계(S3000)을 포함한다.
[208]
S1000 단계는 상술한 S10 단계와 동일하므로, 그 상세한 설명은 생략한다.
[209]
다음으로, S2000 단계에서, 보호 필름(400)이 각 셀(AAa∼AAc)의 전면, 즉 태양진지가 실장된 면 위로 부착이 된다. 이때 보호 필름(400)은 모 기판(M100)의 접합 영역(AC)을 제외한 영역에 부착되어, 전극부(320)를 외부에 노출시킨다.
[210]
바람직한 한 형태에서, 보호 필름(400)은 기판(200)에 진공 라미네이팅될 수가 있다.
[211]
마지막으로, S3000 단계에서, 모 기판(M100)은 다수의 셀 들(AAa∼AAc)로 절단된다. 여기서, 모 기판(M100)의 절단은 알려진 다양한 기술들이 이용될 수 있다.
[212]
일 예로, 모 기판(M100)은 톱을 사용한 기계적 절단인 소잉(sawing), 모 기판(M100)에 미세한 머신홀을 연속적으로 형성하고 이를 따라 모 기판을 브레이킹하는 방식, 또는 모 기판(M100)의 표면에 V컷 홈을 형성하고 이를 따라 모 기판을 브레이킹하는 방식 등이 이용될 수 있다.
[213]
여기서, 모 기판(M100)은 도 27에서 예시하는 바와 같이 제1 절단선(L1)과 제2 절단선(L2)을 따라 절단될 수가 있다. 제1 절단선(L1)은 액티브 영역(AA)과 더미 영역(DA)을 나누며, 제2 절단선(L2)은 액티브 영역(AA)에 속한 다수의 셀들(AAa∼AAc)을 나눈다.
[214]
상술한 실시예들에 따른 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
[215]
[216]
[217]

청구범위

[청구항 1]
반도체 기판의 후면에 제1 전극과 제2 전극이 나란하게 배치된 복수의 태양전지들; 상기 복수의 태양전지들을 연결하는 도전 패턴이 형성된 기판; 및, 상기 기판의 전면에서 상기 복수의 태양전지들을 밀봉하는 보호 필름; 을 포함하고, 상기 도전 패턴은, 상기 복수의 태양전지들 중 이웃한 제1 태양전지의 일부와 제2 태양전지의 일부와 각각 마주하도록 배치된 복수의 도전부, 상기 기판의 후면에 형성된 전극부, 상기도전부와 상기 전극부 사이를 연결하며, 상기 기판의 측면을 감싸도록 형성된 연결부 를 포함하는 태양전지 모듈.
[청구항 2]
제1항에 있어서, 상기 복수의 도전부는 각각 크기 및 형상이 동일하도록 형성된 태양전지 모듈.
[청구항 3]
제2항에 있어서, 상기 복수의 도전부는 상기 태양전지와 동일하게 평판 형상을 갖도록 형성된 태양전지 모듈.
[청구항 4]
제1항에 있어서, 상기 기판은 상기 도전 패턴이 인쇄되어 있는 인쇄회로 기판인 태양전지 모듈.
[청구항 5]
제1항에 있어서, 상기 기판은 상기 기판의 측면에서 안쪽으로 오목하게 형성된 홈부를 더 포함하고, 상기 연결부는 상기 홈부에 배치된 태양전지 모듈.
[청구항 6]
제5항에 있어서, 상기 홈부의 깊이는 상기 연결부의 두께와 같거나 큰 태양전지 모듈.
[청구항 7]
제1항에 있어서, 상기 연결부는 상기 기판의 측면보다 돌출되게 형성된 태양전지 모듈.
[청구항 8]
제1항에 있어서, 상기 기판의 전면에서 상기 복수의 도전부를 덮으며, 상기 도전부를 부분적으로 노출하는 접촉구가 형성된 절연층을 더 포함하고, 상기 접촉구는, 상기 도전부의 왼편 일부를 노출시키는 제1 접촉구와 상기 도전부의 오른편 일부를 노출시키는 제2 접촉구를 포함하고, 상기 제1 접촉구와 상기 제2 접촉구는 상기 제1 전극의 길이 방향에서 어긋나게 배치된 태양전지 모듈.
[청구항 9]
제1항에 있어서, 상기 보호 필름은 상기 기판의 전면에만 형성된 태양전지 모듈.
[청구항 10]
제9항에 있어서, 상기 보호필름의 끝과 상기 기판의 끝은 나란하게 형성된 태양전지 모듈.
[청구항 11]
제1항에 있어서, 상기 복수의 태양전지들 또는 상기 기판 중 적어도 하나는 시각적으로 보이지 않도록 처리된 태양전지 모듈.
[청구항 12]
반도체 기판의 후면에 제1 전극과 제2 전극이 나란하게 배치된 복수의 태양전지들; 상기 복수의 태양전지들을 연결하는 도전 패턴을 가지며, 상기 복수의 태양전지들이 설치된 기판; 및, 상기 기판의 전면에서 상기 복수의 태양전지들을 밀봉하는 보호 필름; 을 포함하고, 상기 도전 패턴은, 상기 기판의 전면에서 상기 복수의 태양전지들 중 이웃한 제1 태양전지의 일부와 제2 태양전지의 일부와 각각 마주하도록 배치된 된 복수의 도전부, 상기 기판의 전면으로 상기 복수의 도전부에 이웃하게 형성된 전극부 를 포함하는 태양전지 모듈.
[청구항 13]
제12항에 있어서, 상기 전극부는 상기 태양전지의 배열 방향으로 상기 기판의 측면에 이웃하게 배치된 태양전지 모듈.
[청구항 14]
제12항에 있어서, 상기 도전부와 상기 전극부는 동일한 형상을 갖도록 형성된 태양전지 모듈.
[청구항 15]
제14항에 있어서, 상기 동일한 형상은 직사각형의 평판 형상인 태양전지 모듈.
[청구항 16]
제12항에 있어서, 상기 태양전지의 배열 방향으로, 처음에 배치된 태양전지와 마지막에 배치된 태양전지는 각각 상기 도전부 일부와 상기 전극부 일부와 각각 마주하도록 배치된 태양전지 모듈.
[청구항 17]
제12항에 있어서, 상기 기판은, 기판의 측면에 이웃하게 상기 보호 필름이 없는 제1 영역과 상기 보호 필름이 배치된 제2 영역을 포함하고, 상기 전극부는 상기 제1 영역에서 외부로 노출된 태양전지 모듈.
[청구항 18]
제12항에 있어서, 상기 기판의 전면에서 상기 도전 패턴을 덮으며, 상기 도전부와 상기 전극부를 각각 부분적으로 노출하는 접촉구가 형성된 절연층을 더 포함하고, 상기 접촉구는, 각각 상기 도전부의 왼편 일부를 노출시키는 제1 접촉구와 상기 도전부의 오른편 일부를 노출시키는 제2 접촉구를 포함하고, 상기 제1 접촉구와 상기 제2 접촉구는 상기 태양전지의 배열 방향에서 어긋나게 배치된 태양전지 모듈.
[청구항 19]
제12항에 있어서, 상기 보호필름은 상기 기판의 전면에만 형성되고, 상기 보호필름의 끝과 상기 기판의 끝은 나란하게 형성된 태양전지 모듈.
[청구항 20]
제12항에 있어서, 상기 복수의 태양전지들 또는 상기 기판 중 적어도 하나는 시각적으로 보이지 않도록 처리된 태양전지 모듈.

도면

[도1]

[도2]

[도3]

[도4]

[도5]

[도6]

[도7]

[도8]

[도9]

[도10]

[도11]

[도12]

[도13]

[도14]

[도15]

[도16]

[도17]

[도18]

[도19]

[도20]

[도21]

[도22]

[도23]

[도24]

[도25]

[도26]

[도27]

[도28]