薄膜太陽電池モジュール及び製造方法
【課題】本発明は薄膜太陽電池モジュール及び製造方法に関する。
【解決手段】本発明に係る薄膜太陽電池モジュールは基板、基板上部に接触され形成される第1電極と第1電極上部に離隔され形成される第2電極と、第1電極と第2電極の間に形成される光電変換部を含む複数のセルと複数のセルの中で最外郭セルの上部に配置されるリボンと、最外郭セルとリボンの間に形成され最外郭セルとリボンを互いに接続させる導電性接着部とを含み、第1最外郭セルの第2電極とリボンの間に位置する導電性接着部は第1最外郭セルに含まれる第1電極、光電変換部及び第2電極それぞれと電気的に接続される第1接続部を含む。
【解決手段】本発明に係る薄膜太陽電池モジュールは基板、基板上部に接触され形成される第1電極と第1電極上部に離隔され形成される第2電極と、第1電極と第2電極の間に形成される光電変換部を含む複数のセルと複数のセルの中で最外郭セルの上部に配置されるリボンと、最外郭セルとリボンの間に形成され最外郭セルとリボンを互いに接続させる導電性接着部とを含み、第1最外郭セルの第2電極とリボンの間に位置する導電性接着部は第1最外郭セルに含まれる第1電極、光電変換部及び第2電極それぞれと電気的に接続される第1接続部を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は薄膜太陽電池モジュール及び製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
最近石油や石炭のような既存エネルギー資源の枯渇が予測されながらこれらを取り替える代替エネルギーに対する関心が高くなり、これによって太陽エネルギーから電気エネルギーを生産する太陽電池が注目されている。
【0003】
一般的な太陽電池はp型とn型のように互いに異なる導電型(conductive type)によりp−n接合を形成する半導体部、それと互いに異なる導電型の半導体部にそれぞれ接続された電極を備える。
【0004】
このような太陽電池に光が入射されれば半導体で電子と正孔が生成され、p−n接合により生成された電子はn型半導体部の方に移動し生成された正孔はp型半導体部の方に移動する。移動した電子と正孔はそれぞれp型半導体部とn型半導体部に接続された互いに異なる電極によって収集され、この電極を電線で接続して電力を得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の目的は、太陽電池モジュールの効率を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係る薄膜太陽電池モジュールは基板と、基板上部に位置する第1電極と第1電極上部に位置する第2電極、及び第1電極と第2電極の間に位置する光電変換部をそれぞれ含む複数のセルと、複数のセルの中で第1最外郭セル及び第2最外郭セルの上部にそれぞれ配置されるリボンと、第1最外郭セルとリボン及び第2最外郭セルとリボンの間にそれぞれ位置し、第1最外郭セルと第2最外郭セルをリボンに電気的にそれぞれ接続させる導電性接着部とを含み、第1最外郭セルの第2電極と前記リボンの間に位置する導電性接着部は第1最外郭セルに含まれる第1電極と光電変換部及び第2電極それぞれと電気的に接続される第1接続部を含む。
【0007】
ここで、第1最外郭セルの第2電極は第1最外郭セルの光電変換部を貫通して第1最外郭セルの第1電極に電気的に接続される第2接続部を含むことができる。
【0008】
また、第1最外郭セルの第1電極は隣接したセルに含まれる第1電極と一体に形成することができる。
【0009】
また、第1接続部は複数であり、複数の第1接続部の幅は互いに異なることがある。具体的に複数の第1接続部の幅は第1最外郭セルと隣接したセルとの距離が近くなるほど増加することができる。
【0010】
また、第2接続部は複数であり、複数の第2接続部の幅は互いに異なることがある。具体的に複数の第2接続部の幅は第1最外郭セルと隣接したセルとの距離が近くなるほど増加することができる。
【0011】
ここで、第1接続部及び第2接続部それぞれの幅は40μm乃至150μmの間で有り得る。
【0012】
さらに、導電性接着部は電気伝導性の金属物質を含むことができ、接着性樹脂及び接着性樹脂内に複数の導電性粒子を含むこともできる。
【0013】
また、太陽電池モジュールは複数のセルで生成された電力を回収する集電ボックスと、複数のセル上部を横切って配置され集電ボックスとリボンを互いに接続するバスバー電極とをさらに含むことができる。
【0014】
また、薄膜太陽電池モジュールは複数のセルとバスバー電極の間に非伝導性物質の絶縁部とをさらに含むことができる。
【0015】
また、光電変換部は少なくとも一つのp−i−n層を含むことができる。
【0016】
また、 第2最外郭セルの第2電極とリボンの間に位置する導電性接着部は第2最外郭セルに含まれる第2電極と電気的に接続され、第2最外郭セルに含まれる光電変換部及び第1電極とは電気的に接続されないこともある。
【0017】
ここで、第1最外郭セルの第2電極は第1最外郭セルと隣接したセルの第1電極に電気的に接続され、第2最外郭セルの第1電極は第2最外郭セルと隣接したセルの第2電極に電気的に接続されることができる。
【0018】
また、第1最外郭セルの第2電極とリボンの間に位置する導電性接着部は第1最外郭セルに含まれる第2電極の上部面及び側面と互いに接触し、第1最外郭セルに含まれる光電変換部の側面と互いに接触し、第1最外郭セルに含まれる第1電極の上部一部分と互いに接触することができる。
【0019】
本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は基板の面上に第1電極層を形成した後、基板が部分的に露出するように第1電極に第1スクライビングラインパターンを形成して、複数のセルそれぞれに含まれる複数の第1電極を形成する段階と、複数の第1電極面上に光電変換部層を形成した後、第1電極が部分的に露出するように第2スクライビングパターンを形成し、複数のセルそれぞれに含まれる複数の光電変換部を形成する段階と、複数の光電変換部及び部分的に露出した複数の第1電極の上に第2電極層を形成した後、複数の第1電極が部分的に露出するように第3スクライビングパターンを形成し、複数のセルそれぞれに含まれる複数の第2電極を形成する段階と、第3スクライビングパターン以外に、複数のセルの中で最外郭セルに含まれる第2電極に対して第1電極が部分的に露出するように別途の第3スクライビングパターンを形成する段階とを含む。
【0020】
ここで、太陽電池モジュールの製造方法は第2スクライビングパターン以外に、複数のセルの中で最外郭セルに含まれる光電変換部に対して第1電極が部分的に露出するように別途の第2スクライビングパターンを形成する段階とをさらに含むことができる。
【0021】
ここの複数の第2電極を形成する段階で、最外郭セルに含まれる第2電極は別途の第2スクライビングパターンによって形成された空間を通じて最外郭セルに含まれる第1電極と直接接触することができる。
【0022】
また、太陽電池モジュールの製造方法は別途の第3スクライビングパターンを形成した後、最外郭セルの上に導電性接着部を形成する段階とをさらに含むことができる。
【0023】
この導電性接着部を形成する段階で、導電性接着部は最外郭セルの第1電極と直接接触することができる。
【発明の効果】
【0024】
本発明に係る薄膜太陽電池モジュールは導電性接着部と最外郭セルとの接触抵抗を減らし導電性接着部と最外郭セルの接触部分で発生する熱を最小化することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】本発明に係る薄膜太陽電池モジュールの一例を説明するための図である。
【図2A】本発明に係る薄膜太陽電池モジュールの一例を説明するための図である。
【図2B】本発明に係る薄膜太陽電池モジュールの一例を説明するための図である。
【図2C】本発明に係る薄膜太陽電池モジュールの一例を説明するための図である。
【図3】図1に示された薄膜太陽電池モジュールに含まれる各単位セルをさらに具体的に説明するための図である。
【図4】図1に示された薄膜太陽電池モジュールに含まれる各単位セルをさらに具体的に説明するための図である。
【図5】図1に示された薄膜太陽電池モジュールに含まれる各単位セルをさらに具体的に説明するための図である。
【図6】第1接続部及び第2接続部が薄膜太陽電池モジュールの両方最外郭セルに適用された一例を説明するための図である。
【図7】薄膜太陽電池モジュールの最外郭セルの中でいずれか一つのセルに含まれる第1電極は隣接したセルに含まれる第1電極と互いに電気的に接続された一例を説明するための図である。
【図8】最外郭セルに含まれた第1接続部の幅が異なる一例を説明するための図である。
【図9】最外郭セルに含まれた第2接続部の幅が異なる一例を説明するための図である。
【図10A】本発明に係る薄膜太陽電池モジュールを製造する方法の一例を説明するための図である。
【図10B】本発明に係る薄膜太陽電池モジュールを製造する方法の一例を説明するための図である。
【図10C】本発明に係る薄膜太陽電池モジュールを製造する方法の一例を説明するための図である。
【図10D】本発明に係る薄膜太陽電池モジュールを製造する方法の一例を説明するための図である。
【図10E】本発明に係る薄膜太陽電池モジュールを製造する方法の一例を説明するための図である。
【図10F】本発明に係る薄膜太陽電池モジュールを製造する方法の一例を説明するための図である。
【図10G】本発明に係る薄膜太陽電池モジュールを製造する方法の一例を説明するための図である。
【図10H】本発明に係る薄膜太陽電池モジュールを製造する方法の一例を説明するための図である。
【図10I】本発明に係る薄膜太陽電池モジュールを製造する方法の一例を説明するための図である。
【図10J】本発明に係る薄膜太陽電池モジュールを製造する方法の一例を説明するための図である。
【図10K】本発明に係る薄膜太陽電池モジュールを製造する方法の一例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下では添付した図面を参照にして本発明の実施の形態に対して本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。しかし本発明はいろいろ多様な形態に具現されることができここで説明する実施の形態に限定されない。そして図面で本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、明細書全体を通じて類似の部分に対しては類似の図面符号を付けた。
【0027】
図1乃至図2Cは本発明に係る薄膜太陽電池モジュールの一例を説明するための図である。
【0028】
ここで、図1は薄膜太陽電池モジュール10を背面から眺めた平面図を示したもので、 図2Aは図1でII−IIラインに沿って薄膜太陽電池モジュール10の端側面をII−IIラインに沿って概略的に示したもので、薄膜太陽電池モジュールの最外郭セルと導電性接着部の接続関係を説明するための一例であり、図2Bは図1及び図2Aに示された導電性接着部210を最外郭セルに電気的に接続させる一例を説明するための図であり、図2Cは本発明に係る薄膜太陽電池モジュールの最外郭セルで第2接続部が省略された一例を説明するための図である。
【0029】
図1に示されたように、本発明に係る薄膜太陽電池モジュール10は、基板100、複数のセル(C、C1、C2)、複数の導電性接着部210、リボン220、バスバー電極230、絶縁部240及び集電ボックス250を含むことができる。
【0030】
ここで、絶縁部240は場合によって省略することもできる。
【0031】
基板100は複数のセル(C、C1 C2)を支持し、複数のセル(C、C1、C2)が外部の汚染により損傷されることを防止する。さらに、基板100は入射される光(Light)が光電変換部(PV)により効果的に到逹するようにするために実質的に透明な材質、例えばガラスまたはプラスチックからなることができる。
【0032】
複数のセル(C、C1、C2)は基板100の上部に配置され、図2に示されたように、複数のセル(C、C1、C2) それぞれは第1電極110、第2電極140、 光電変換部(PV)を含む。
【0033】
ここで、第1電極110は基板100の上部に配置され、 第2電極140は第1電極110の上部に配置されるが、第1電極110と第2電極140の間に光を入射受け電気に変換する光電変換部(PV)が配置される。このようなセルに対する多様な一例は図3乃至図5でさらに具体的に説明する。
【0034】
このような複数のセル(C、C1、C2)は図1及び図2に示されたように薄膜太陽電池の上下方向に示された複数のスクライビングライン(P1、P2、P3)によって区分される。
【0035】
さらに具体的には、図2Aに示されたように、複数のセル(C、C1、C2)で各セルの第1電極110は第1スクライビングライン(P1)によって区分され、各セルの光電変換部(PV)は第2スクライビングライン(P2)及び第3スクライビングライン(P3)によって、各セルの第2電極140は第3スクライビングライン(P3)によって区分される。
【0036】
このようなそれぞれの第1スクライビングライン(P1)、第2スクライビングライン(P2)、及び第3スクライビングライン(P3)パターンによる第1電極110、 光電変換部(PV)及び第2電極140に対する蝕刻はレーザービームを利用し遂行することができる。
【0037】
このような太陽電池モジュールに含まれる複数のセル(C、C1、C2)が形成される方法を簡略に説明すれば次のようである。
【0038】
先ず、基板100の上部に第1電極110を全体的に形成する。以後、前述のように第1スクライビングライン(P1)パターンによって第1電極110の一部分をとり除いて各セルに含まれる第1電極110を区分する。
【0039】
その後、第1電極110上部の全体面に光電変換部(PV)を形成する。その後、前述のように第2スクライビングライン(P2)パターンによって光電変換部(PV)の一部分をとり除いて各セルに含まれる光電変換部(PV)を区分する。
【0040】
最後に、光電変換部(PV)の上部全体面に第2電極140を形成する。この時、ある一つのセルの第2電極140は第2スクライビングライン(P2)パターンによって露出した隣接したセルの第1電極110と電気的に接続される。さらに、前述のように、第3スクライビングライン(P3)パターンによって第2電極140及び光電変換部(PV)の一部分をとり除けば図2Aに示されたように各セルは区分される。
【0041】
これによって、第1最外郭セル(C1)の第2電極140は隣接したセルの第1電極110と電気的に接続され、第2最外郭セル(C2)の第1電極110は隣接したセルの第2電極140と電気的に接続され、太陽電池モジュールに含まれた複数のセル(C、C1、C2)は互いに電気的に直列接続される。
【0042】
このような複数のセル(C、C1、C2) 中一つの最外郭セルに含まれる第2電極140は(+)極性を有し、他の一つの最外郭セルに含まれる第2電極140は(-)極性を有する。
【0043】
一例では、図1及び図2Aに示されたように、第1最外郭セル(C1)の第2電極140は(+)極性を有し、第2最外郭セル(C2)の第2電極140は(−)極性を有することができる。
【0044】
具体的には、図2Aに示されたように、第1最外郭セル(C1)に含まれる光電変換部(PV)は第1最外郭セル(C1)に含まれる第1電極110と第2電極140が互いに電気的に接続され、光電変換部(PV)の本来の機能をすることができない。このように、本発明に係る薄膜太陽電池モジュールの第1最外郭セル(C1)は複数の非発電セル(CN)を含むことができる。
【0045】
このような複数の非発電セル(CN)それぞれは前述のように、第1電極110と第2電極140が互いに電気的に接続され、光電変換機能をほとんど遂行することができない。
【0046】
ここで、第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)それぞれはそれぞれの第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)に含まれる第2電極140の上部にリボン220が配置されることができる。ここで、リボン220は導電性物質で有り得る。
【0047】
また、第2最外郭セル(C2)の第1電極110は隣接したセルの第2電極140と電気的に接続され、第2最外郭セル(C2)の第2電極140は導電性接着部210とリボン220を通じて集電ボックス250に接続され薄膜太陽電池モジュールの閉回路を構成するので、第2最外郭セル(C2)の光電変換部(PV)は光電変換機能を遂行するようになる。これによって、第2最外郭セル(C2)の第1電極110では例えば正孔が収集され、第2最外郭セル(C2)の第2電極140は例えば電子が収集され、(−)極性を有するようになる。
【0048】
ここで、本発明に係る薄膜太陽電池モジュールで第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)の第2電極140の極性は薄膜太陽電池モジュールに含まれる光電変換部(PV)の物質及び構造によって変化することで必ずしも前述のことに限定されるのではない。
【0049】
ここで、本発明に係る薄膜太陽電池モジュールは第2スクライビングライン(P2) パターンによって光電変換部(PV)の一部分を除去する時、第1最外郭セル(C1)に含まれる光電変換部(PV)の一部分を別途の第2スクライビングライン(P2’) パターンによって追加で除去する。
【0050】
さらに、本発明に係る太陽電池モジュールは第3スクライビングライン(P3)パターンによって第2電極140及び光電変換部(PV)の一部分を除去する時、第1最外郭セル(C1)に含まれる第2電極140及び光電変換部(PV)の一部分を別途の第3スクライビングライン(P3’)パターンによって追加で除去する。
【0051】
このように、最外郭セルに別途の第2スクライビングライン(P2’)及び別途の第3スクライビングライン(P3’)による蝕刻を遂行する理由は第1最外郭セル(C1)の上部に形成される導電性接着部210と第1最外郭セル(C1)の電気的接触をさらに堅くして導電性接着部210と第1最外郭セル(C1)の間の接触抵抗を最小化するためである。これに対するさらに詳細な説明は後述する。
【0052】
リボン220は図1乃至図2Cに示されたように、複数のセル(C、C1、C2)の中両方最外郭セル(C1、C2)の上部に配置される。さらに具体的にリボン220は両方最外郭セル(C1、C2)の上部に配置された第2電極140上部に配置され両方最外郭セル(C1、C2)それぞれの第2電極140と電気的に接続される。
【0053】
このようなリボン220は複数のセル(C、C1、C2)の中両方最外郭セル(C1、C2)から光電変換された電気を両方最外郭セル(C1、C2)の後面に形成される第2電極140と電気的に接触する導電性接着部210を通じて入力を受け集電ボックス250で電気を集電させるためにバスバー電極230に電気を伝達する機能をする。
【0054】
複数の導電性接着部210は両方最外郭セル(C1、C2)それぞれとリボン220 の間に形成され両方最外郭セル(C1、C2)それぞれとリボン220を電気的に接続させる機能をする。さらに具体的に複数の導電性接着部210は図2に示されたように、両方最外郭セル(C1、C2) それぞれとリボン220の間に形成され両方最外郭セル(C1、C2)それぞれとリボン220を互いに接続させ両方最外郭セル(C1、C2)それぞれとリボン220の間の接触抵抗を最小化させる機能をする。
【0055】
このような導電性接着部210は電気伝導性の金属物質を含むことができ、また、一例では銀(Ag)や鉛(pb)を含むことができる。このような銀(Ag)金属物質は電気伝導性が良く両方の最外郭セル(C1、C2)それぞれの上部に接着する時にセルの損傷を最小化することができる。
【0056】
このような導電性接着部210を形成する方法は先に両方の最外郭セル(C1、C2)それぞれの第2電極140上部の中に導電性接着部210を形成しようとする位置にペースト形態の銀(Ag)金属物質を決まった間隔で離隔させ塗布する。ここでの間隔は均一とすることもあり、均一としないこともある。
【0057】
その後、リボン220をペースト形態の銀(Ag)金属物質が塗布された両方の最外郭セル(C1、C2)それぞれの上部に配置した後適切な熱と圧力をかけペースト形態の銀(Ag)金属物質が硬化されながら両方の最外郭セル(C1、C2)それぞれの第2電極140とリボン220が互いに電気的に接続されるようにして導電性接着部210を形成する。
【0058】
また、このような導電性接着部210は伝導性フィルム(conductive film) の形態に形成することができる。さらに具体的には、導電性接着部210は接着性樹脂及び接着性樹脂(例えば、エポキシ樹脂)内に分散した複数の導電性粒子(例えばニッケル(Ni))を含むことができる。ここで、導電性粒子は外部の圧力がない状態では接着性樹脂内に分散しているが、外部の圧力を受ける場合には互いに物理的に接触することができる。
【0059】
ここで導電性粒子はニッケルのような金属粒子で構成することができ、接着性樹脂はエポキシやアクリルのような物質が含まれて形成されることができる。
【0060】
このような導電性接着部210を伝導性フィルム(conductive film)で形成する場合、 導電性接着部210を電気伝導性の金属物質を含むペーストで形成する場合より相対的に低い温度で導電性接着部210を形成することができ、高温によるセルの効率低下を防止することができる。
【0061】
具体的には、導電性接着部210を電気伝導性の金属物質を含むペーストを利用して形成する場合の工程温度は例えば、200℃以上で有り得るが、導電性接着部210を伝導性フィルム(conductive film)を利用して形成する場合には工程温度が例えば180℃以下であるので、タブ工程の中で高温による太陽電池の損傷をさらに減らすことができる。
【0062】
集電ボックス250は複数のセルで生成された電力を回収する機能をし、複数のセル(C、C1、C2)の上部を横切って配置されるバスバー電極230によって集電ボックス250はリボン220と互いに接続される。
【0063】
バスバー電極230は複数のセル(C、C1、C2)の上部を横切って配置され集電ボックス250とリボン220を互いに接続する機能がある。
【0064】
絶縁部240は非伝導性物質として最外郭セル(C1、C2)を除いた複数のセル(C)の第2電極140とバスバー電極230の間に配置され、複数のセル(C)上部を横切って配置されるバスバー電極230と複数のセル(C)それぞれの上部に配置される第2電極140の間を絶縁する機能がある。
【0065】
このような絶縁部240は合成樹脂材質で構成することができる。例えば、絶縁部240はエチレン酢酸ビニル共重合体(EVA、ethylene vinyl acetate)、ポリビニルブチラール(polyvinyl butyral)、エチレンビニルアセテートパーシャルオキサイド(ethylene vinyl acetate partial oxide)珪素樹脂、エステル系樹脂、オレフィン系樹脂などからなることができる。このような絶縁部240の幅はバスバー電極230の幅より大きくすることができる。
【0066】
また、絶縁部240の厚さはリボン220の厚さとおおよそ同一にできる。
【0067】
一方、本発明に係る太陽電池モジュールで第1最外郭セル(C1)の第1電極110とリボン220の間に位置する複数の導電性接着部210は図2Aに示されたように、第1最外郭セル(C1)の第2電極140及び光電変換部(PV)を貫通して第1最外郭セル(C1)の第1電極110と電気的に接続され、第2最外郭セル(C2)の第2電極140とリボン220の間に位置する導電性接着部210は第2最外郭セル(C2)に含まれる第2電極140と電気的に接続され、第2最外郭セル(C2)に含まれる光電変換部(PV)及び第1電極110と直接接触しないこともある。
【0068】
さらに具体的には、図1及び図2Aに示されたように、各導電性接着部210は複数のセル(C、C1、C2)中でリボン220が上部に配置される最外郭セル(C1、C2)の上部に粘着される。
【0069】
ここで、第1最外郭セル(C1)の導電性接着部210は図2Aに示されたように第1最外郭セル(C1)の第2電極140及び光電変換部(PV)を貫通して第1最外郭セル(C1)の第1電極110と電気的に接続される部分である第1接続部210aを含む。
【0070】
これによって、導電性接着部210は第1最外郭セル(C1)の第1電極110、光電変換部(PV)及び第2電極140それぞれと電気的に接続される。
【0071】
具体的には、第1最外郭セル(C1)の第1電極110とリボン220の間に位置する複数の導電性接着部210は第1最外郭セル(C1)に含まれる第2電極140の上部面及び側面と互いに接触することができ、さらに、導電性接着部210は第1最外郭セル(C1)に含まれる光電変換部(PV)の側面及び第1最外郭セル(C1)に含まれる第1電極110の上部の一部分と互いに接触することができる。
【0072】
このような第1接続部210aは図2Aで複数である場合を一例として示したが、これとは異なって第1接続部210aが一つだけある場合も可能である。
【0073】
ここで、第1接続部210aは第3スクライビングライン(P3)パターンによって第2電極140及び光電変換部(PV)の一部分を除去する時、図2Bのように、第1最外郭セル(C1)に別途の第3スクライビングライン(P3’) パターンによって追加で実施して、第1最外郭セル(C1)に含まれた第2電極140及び光電変換部(PV)の一部分が除去された部分に導電性接着部210を形成するペーストが流入されて形成される。
【0074】
ここで、図2Aに示された薄膜太陽電池モジュールの第1最外郭セル(C1)に含まれた光電変換部(PV)は機能をすることができなくて、第1最外郭セル(C1)に含まれた光電変換部(PV)は機能をするので、(+)極性を有する第1最外郭セル(C1)は前述の第1接続部210aを備え、(−)極性を有する第2最外郭セル(C2)は前述の第1接続部210aを備えないことで示した。
【0075】
しかし、必ずしもこれに限定されるのではなく、導電性接着部210と第2最外郭セル(C2)の間の接触抵抗及び薄膜太陽電池モジュール全体で第2最外郭セル(C2)が発電効率に寄与する程度を全て考慮し光電変換部(PV)が機能をする第2最外郭セル(C2)も第1接続部210aを含むことができる。
【0076】
また、第1最外郭セル(C1)の第2電極140は第1最外郭セル(C1)の光電変換部(PV)を貫通し第1最外郭セル(C1)の第1電極110に電気的に接続されることができる。
【0077】
すなわち、図2Aに示されたように、第1最外郭セル(C1)の第2電極140は最外郭セルの第1電極110と電気的に接続される部分である第2接続部140aを含むことができる。このような第2接続部140aは図2Aで複数である場合を一例に示したが、これと異なって第2接続部140aが一つだけある場合も可能である。
【0078】
ここで、第2接続部140aは第2スクライビングライン(P2)パターンによって光電変換部(PV)の一部分を除去する時、図2Bのように、第1最外郭セル(C1)に別途の第2スクライビングライン(P2’)パターンを追加で実施して第1最外郭セル(C1)の光電変換部(PV)の一部分が除去された部分に形成される。
【0079】
このように導電性接着部210が第1最外郭セル(C1)の第2電極140及び光電変換部(PV)を貫通して第1最外郭セル(C1)の第1電極110と電気的に接続されるようにし、第1最外郭セル(C1)の第2電極140は第1最外郭セル(C1)の光電変換部(PV)を貫通して第1最外郭セル(C1)の第1電極110に電気的に接続されるようにすることは導電性接着部210と第1最外郭セル(C1)の接触抵抗を減少させるためである。
【0080】
さらに具体的に説明すれば、薄膜太陽電池モジュールに含まれる複数のセル(C、C1、C2)は互いに電気的に直列接続され、複数のセル(C、C1、C2)中最も末端に位置する第1最外郭セル(C1)は(+)極性を有し、第2最外郭セル(C2)は(−)極性を有するようになる。
【0081】
このような第1最外郭セル(C1)と第2最外郭セル(C2)で最終的にキャリア(電子または正孔)が収集され導電性接着部210及びリボンを通じて集電電極に収集される。
【0082】
このような過程で、第1最外郭セル(C1)に集中されたキャリアは導電性接着部210を通じてリボンに伝達するので第1最外郭セル(C1)と導電性接着部210の間にさらに集中する。
【0083】
これによって導電性接着部210と第1最外郭セル(C1)の間の接触抵抗が相対的に高い場合、導電性接着部210と第1最外郭セル(C1)の間の接触部分ではキャリアの移動によって相対的に高い熱が発生される。
【0084】
具体的には、薄膜太陽電池モジュールが動作する時、薄膜太陽電池モジュールの第1最外郭セル(C1)が形成された端の部分は太陽電池モジュールの残り部分よりおおよそ 10℃前後温度が上がるようになる。
【0085】
このような温度上昇は薄膜太陽電池モジュールの端に近接し位置するエチレンビニルアセテート(EVA)や保護シーツなどのような構成要素に影響を与え構成要素の機能低下を促進し、結局薄膜太陽電池モジュールの寿命を縮めさせる一つの要因で作用するようになる。
【0086】
しかし、本発明のように、第1最外郭セル(C1)に電気的に接続される導電性接着部210が前述のように第1最外郭セル(C1)の第2電極140及び光電変換部(PV)を貫通して第1最外郭セル(C1)の第1電極110と電気的に接続されれば、第1最外郭セル(C1)と導電性接着部210が電気的に接続される部分が第1最外郭セル(C1)の第2電極140上部面だけでなく側面部分まで拡張され、さらに、第1電極110とも電気的に接続されるので、第1最外郭セル(C1)と導電性接着部210の間の電気的抵抗を最小化することができ、薄膜太陽陣地モジュールの端の温度が過度に上昇することを防止することができる。
【0087】
これによって薄膜太陽電池モジュールの耐久性をさらに向上して薄膜太陽電池モジュールの寿命を延長させることができる。
【0088】
また、前述のように、第1最外郭セル(C1)の第2電極140と第1最外郭セル(C1)の光電変換部(PV)を貫通し第1最外郭セル(C1)の第1電極110に電気的に接続されるようにする場合にも隣接セルから流入したキャリアの迂回経路を提供するようになるので、第1最外郭セル(C1)と導電性接着部210 の間の電気的抵抗を最小化することができ、薄膜太陽陣地モジュールの端の温度が過度に上昇することを防止することができる。
【0089】
今までは第1最外郭セル(C1)に第1接続部210a及び第2接続部140aが一緒に形成された場合を一例で説明したが、図2Cに示されたように、第1最外郭セル(C1)で第2接続部140aを省略し第1接続部210aだけ形成することも可能である。
【0090】
このように、第1最外郭セル(C1)で第2接続部140aを省略する場合、薄膜太陽電池モジュールの製造過程の中で第2接続部140aを形成するために第2スクライビングライン(P2)パターンによって光電変換部(PV)の一部分を除去する時、図2Bのように、第1最外郭セル(C1)に別途の第2スクライビングライン(P2’) パターンを追加で実施する必要がなく、薄膜太陽電池モジュールの製造工程をさらに単純化することができる。
【0091】
以下では薄膜太陽電池モジュールの最外郭セル(C1、C2)の中で第1接続部210a及び第2接続部140aが第1最外郭セル(C1)にだけ形成される一例についてのみ説明したが、以下の図6では第1接続部210a及び第2接続部140aが第2最外郭セル(C2)にも形成される一例について説明する。
【0092】
ただ、これを説明する前に、以下の図3乃至図5で先に薄膜太陽電池モジュールの各セルに含まれる構造を説明する。
【0093】
次の図3乃至図5は、図1に示された薄膜太陽電池モジュールに含まれる各単位セルをさらに具体的に説明するための図である。
【0094】
図3に示されたように、薄膜太陽電池は断層 p−i−n構造に形成することができる。
【0095】
図3では光電変換部(PV)の構造が入射面からp−i−n構造であることを一例として説明しているが、光電変換部(PV)の構造が入射面から n-i-p 構造とすることも可能である。しかし、以下では説明の便宜上光電変換部(PV)の構造が入射面からp-i-n構造であることを一例として説明する。
【0096】
図3に示されるように、薄膜太陽電池は基板100、基板100に配置される第1電極110、第2電極140及び断層p-i-n構造の光電変換部(PV)を含むことができる。
【0097】
第1電極110は基板100上部に配置され、入射される光の透過率を高めるために実質的に透明ながらも電気伝導性を有する材質を含むのが可能である。例えば、第1電極110は大部分の光が透過して電気が通じるように高い光透過度と高い電気伝導度を備えるためにインジウムスズ酸化物(indiumtin oxide: ITO)、スズ系酸化物(SnO2 など)、AgO、ZnO−(Ga2O3 または Al2O3)、フッ素ドープ酸化スズ(fluorine doped tin oxide: FTO) 及びこれらの混合物からなる群から選択されるものから形成することができる。さらに、第1電極110の比抵抗範囲は約10-2Ω・cm 乃至10-11Ω・cmで有り得る。
【0098】
このような第1電極110は光電変換部(PV)と電気的に接続することができる。 これによって、第1電極110は入射する光によって生成されたキャリア中の一つ、 例えば正孔を収集し出力することができる。
【0099】
さらに、第1電極110の上部表面にはランダム(random)なピラミッド構造を有する複数の凹凸を形成することができる。すなわち、第1電極110はテクスチャリング表面(texturing surface)を備えることがある。このように、第1電極110の表面をテクスチャリングするようになれば、入射される光の反射を低減させ、光の吸収率を高めることができ、太陽電池の効率を向上することが可能である。
【0100】
一方、図3では第1電極110にだけ凹凸を形成した場合のみを示しているが、光電変換部(PV)にも凹凸を形成することが可能である。以下では説明の便宜のために第1電極110にだけ凹凸を形成する場合を例にあげて説明する。
【0101】
第2電極140は光電変換部(PV)が発生させた電力の回収効率を高めるために電気伝導性が優れた金属材質を含むことができる。さらに、第2電極140は光電変換部(PV)と電気的に接続され入射される光によって生成されたキャリア中の一つ、例えば電子を収集し出力することができる。
【0102】
ここで、光電変換部(PV)は第1電極110と第2電極140の間に配置され外部から入射される光で電力を生産する機能を有する。
【0103】
このような光電変換部(PV)は基板100の入射面からp−i−n構造、すなわち p型半導体層(PV−p)、真性(i型)半導体層(PV−i)、n型半導体層(PV−n)を含むことができる。
【0104】
ここで、p型半導体層(PV−p)はシリコン(Si)を含む原料ガスにホウ素、 ガリウム、インジウムなどのような3価元素の不純物を含むガスを利用して形成することができる。
【0105】
真性(i)半導体層(PV−i)はキャリアの再結合率を減らして光を吸収することができる。このような真性半導体層(PV−i)は入射される光を吸収して、電子と正孔のようなキャリアを生成することができる。
【0106】
このような真性半導体層(PV−i)は微結晶シリコン(mc−Si)材質、例えば水素化された微結晶シリコン(mc−Si:H)を含むこともでき、または非晶質シリコン(Amorphous Silicon) 、例えば水素化された非晶質シリコン(Hydrogenated Amorphous Silicon、a-Si:H)を含むことができる。
【0107】
n型半導体層(PV−n)はシリコンを含む原料ガスにりん(P)、砒素(As)、アンチモン(Sb)などのように5価元素の不純物を含むガスを利用して形成することができる。
【0108】
このような光電変換部(PV)はプラズマ化学気相蒸着法(plasma enhanced chemical vapor deposition、PECVD)のような化学気相蒸着法(chemical vapor deposition、CVD)によって形成されることができるのである。
【0109】
光電変換部(PV)のp型半導体層(PV−p)及びn型半導体層(PV−n)のようなドーピング層は真性半導体層(PV−i)を間に置いてp−n接合を形成することができる。すなわち、光電変換部(PV)は n型不純物ドーピング層、すなわちn型半導体層(PV−n)とp型不純物ドーピング層、すなわちp型半導体層(PV−p)の間に配置することができる。
【0110】
このような構造で、p型半導体層(PV−p)の方に光が入射されれば真性半導体層(PV−i)の内部では相対的に高いドーピング濃度を有するp型半導体層(PV−p)とn型半導体層(PV−n)によって空乏層(depletion layer)が形成され、これによって電場を形成することができる。このような光起電力効果(photovoltatic effect)によって光吸収層である真性半導体層(PV−i)で生成された電子と正孔は接触電位差によって分離して互いに異なる方向に移動する。例えば、正孔はp型半導体層(PV−p)を通して第1電極110方へ移動し、 電子はn型半導体層(PV−n)を通して第2電極140方へ移動することができる。 このような方式で電力が生産されることができる。
【0111】
また、図4に示されたように、薄膜太陽電池は二重接合(Double Junction) 太陽電池あるいはp−i−n−p−i−n構造に形成することができる。
【0112】
以下では以上で詳しく説明した部分については説明を省略する。
【0113】
図4に示されるように、薄膜太陽電池の光電変換部(PV)は第1光電変換部(PV1)及び第2光電変換部(PV2)を含むことができる。
【0114】
図4のように、薄膜太陽電池は光入射面から第1p型半導体層(PV1−p)、第1i型半導体層(PV1−i)、第1n型半導体層(PV1−n)、第2p型半導体層(PV2−p)、第2i型半導体層(PV2−i)及び第2n型半導体層(PV2−n)が順に積層されることができる。
【0115】
第1i型半導体層(PV1−i)は短波長帯域の光を主に吸収し電子と正孔を生成することができる。さらに、第2i型半導体層(PV2−i)は長波長帯域の光を主に吸収し電子と正孔を生成することができる。
【0116】
このように、二重接合構造の太陽電池は短波長帯域及び長波長帯域の光を吸収してキャリアを生成するから高い効率を有することが可能である。
【0117】
さらに、第2i型半導体層(PV2−i)の厚さは長波長帯域の光を充分に吸収するために第1i型半導体層(PV1−i)の厚さより厚いことがある。
【0118】
また、図4に示されたような薄膜太陽電池は第1光電変換部(PV1)の第1i型半導体層(PV1−i)及び第2光電変換部(PV2)の第2i型半導体層(PV2−i)が全て非晶質シリコンを含むこともでき、または第1光電変換部(PV1)の第1i型半導体層(PV1−i)は非晶質シリコンを含むが、第2光電変換部(PV2)の第2i型半導体層(PV2−i)は微結晶シリコンを含むこともできる。
【0119】
また、図4のような二重接合構造を有する太陽電池で第2i型半導体層(PV2−i)にはゲルマニウム(Ge)を不純物としてドーピングすることができる。ゲルマニウム(Ge)は第2i型半導体層(PV2−i)のバンドギャップを低下することができ、これによって第2i型半導体層(PV2−i)の長波長帯域光の吸収率が向上することで太陽電池の効率を向上することができる。
【0120】
すなわち、二重接合構造を有する太陽電池は第1i型半導体層(PV1−i)で短波長帯域の光を吸収して光電効果を発揮し、第2i型半導体層(PV2−i)で長波長帯域の光を吸収して光電効果を発揮するようになるのに、第2i型半導体層(PV2−i)にゲルマニウム(Ge)が不純物にドーピングされた太陽電池は第2i型半導体層(PV2−i)のバンドギャップをさらに低下することでさらに多い量の長波長帯域光を吸収することができ、太陽電池の効率を向上することができる。
【0121】
このような第2i型半導体層(PV2−i)にゲルマニウム(Ge)をドーピングする方法ではゲルマニウム(Ge)ガスが満たされたチャンバ内でVHF、HFまたはRFを利用したPECVD工法を一例で挙げることができる。
【0122】
このような第2i型半導体層(PV2−i)に含まれるゲルマニウムの含量は一例として3〜20atom%で有り得る。このようにゲルマニウムの含量が適切に含まれる場合第2i型半導体層(PV2−i)のバンドギャップを充分に低くすることができ、これによって第2i型半導体層(PV2−i)の長波長帯域光の吸収率を向上することができる。
【0123】
このような場合にも第1i型半導体層(PV1−i)は短波長帯域の光を主に吸収して電子と正孔を生成することができ、第2i型半導体層(PV2−i)は長波長帯域の光を主に吸収して電子と正孔を生成することができる。さらに、第2i型半導体層(PV2−i)の厚さは長波長帯域の光を充分に吸収するために第1i型半導体層(PV1−i)の厚さより厚くすることができる。
【0124】
また、図5に示されたように、薄膜太陽電池は三重接合(Triple Junction)太陽電池あるいはp−i−n−p−i−n−p−i−n構造で形成することができる。以下では以上で詳しく説明した部分に対しては説明を省略する。
【0125】
図5にしめすように、薄膜太陽電池の光電変換部(PV)は基板100の入射面から第1光電変換部(PV1)、第2光電変換部(PV2)及び第3光電変換部(PV3)を順に配置することができる。
【0126】
ここで、第1光電変換部(PV1)、第2光電変換部(PV2)及び第3光電変換部(PV3)はそれぞれp−i−n構造に形成することができ、基板100から第1p型半導体層(PV1−p)、第1真性半導体層(PV1−i)、第1n型半導体層(PV1−n)、第2p型半導体層(PV2−p)、第2真性半導体層(PV2−i)、第2n型半導体層(PV2−n)、第3p型半導体層(PV3−p)、第3真性半導体層(PV3−i)及び第3n型半導体層(PV3−n)を順に配置することができる。
【0127】
ここで、第1真性半導体層(PV1−i)、第2真性半導体層(PV2−i)及び第3真性半導体層(PV3−i)を多様に具現することができる。
【0128】
第1実施例で、第1真性半導体層(PV1−i)及び第2真性半導体層(PV2−i)は非晶質シリコン(a−Si)を含むことができ、第3真性半導体層(PV3−i)は微結晶シリコン(mc−Si)を含むことができる。ここで、第2真性半導体層(PV2−i)にはゲルマニウム(Ge)が不純物にドーピングされるようにして第2i型半導体層(PV2−i)のバンドギャップを低下することもできる。
【0129】
また、これとは異なり、第2実施例として第1真性半導体層(PV1−i)は非晶質シリコン(a−Si)を含むことができ、第2真性半導体層(PV2−i)及び第3真性半導体層(PV3−i)は微結晶シリコン(mc−Si)を含むことができる。 ここで、第3真性半導体層(PV3−i)にはゲルマニウム(Ge)が不純物でドーピングされて第3i型半導体層のバンドギャップを低下することもできる。
【0130】
ここで、第1光電変換部(PV1)は短波長帯域の光を吸収し電力を生産することができ、第2光電変換部(PV2)は短波長帯域と長波長帯域の中間帯域の光を吸収して電力を生産することができ、第3光電変換部(PV3)は長波長帯域の光を吸収し電力を生産することができる。
【0131】
ここで、第3真性半導体層(PV3−i)の厚さは第2真性半導体層(PV2−i)の厚さより厚く、第2真性半導体層(PV2−i)の厚さは第1真性半導体層(PV1−i)の厚ささらに厚くすることができる。
【0132】
このように図5のような三重接合太陽電池の場合にはより広い帯域の光を吸収することができるから電力生産効率を高くすることができる。
【0133】
図6は第1接続部及び第2接続部が薄膜太陽電池モジュールの両方の最外郭セルに適用した一例について説明する。
【0134】
先の図2A及び図2Bでは第1接続部210a及び第2接続部140aが第1最外郭セル(C1)にだけ形成される一例についてだけ説明したが、図6に示されたように第1最外郭セル(C1)だけでなく第2最外郭セル(C2)にも第1接続部210bを形成することができる。
【0135】
図6に示されたように、第2最外郭セル(C2)にも第1最外郭セル(C1)と同じく、第1接続部210b及び第2接続部140bが形成された場合第2最外郭セル(C2)が電気を生産することができず、薄膜太陽電池モジュールの光電変換効率が多少低下することもあるが、第1接続部210b及び第2接続部140bを通じて第2最外郭セル(C2)の第1電極110と導電性接着部210の間の接触抵抗と第2最外郭セル(C2)の第2電極140と導電性接着部210の間の接触抵抗を著しく減らすことができる。
【0136】
これによって先の図2A及び図2Bで第1最外郭セル(C1)について説明したと同様に、第2最外郭セル(C2)と導電性接着部210の間の接触抵抗による発熱を最小化させ、むしろ薄膜太陽電池モジュールの寿命を延長することができる。
【0137】
さらに具体的に説明すれば、本発明に係る薄膜太陽電池モジュールで、第1最外郭セル(C1)と導電性接着部210の間の接触抵抗及び第2最外郭セル(C2)と導電性接着部210の間の接触抵抗を以下の表1に示されたように減少することができる。
【0138】
【表1】
【0139】
表1で、第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)それぞれに第1接続部210b及び第2接続部140bが形成された本発明は第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)それぞれに第1接続部210b及び第2接続部140bが形成されなかった比較例より各最外郭セル(C1、C2)と導電性接着部210の間の直列抵抗が約1.1mΩ位で約5%減少することを確認することができる。
【0140】
このような接触抵抗の減少によって、各最外郭セル(C1、C2)と中央セル(C) の間の温度差も減少することを以下の表2で確認することができる。
【0141】
【表2】
【0142】
表2に記載したように、第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2) それぞれに第1接続部210b及び第2接続部140bが形成されなかった比較例の場合、 各最外郭セル(C1、C2)と中央セル(C)の間に約8℃ 〜 10℃の温度差が発生したが、第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)それぞれに第1接続部210b及び第2接続部140bが形成された本発明は温度差が著しく減り、各最外郭セル(C1、C2)と中央セル(C)の間に約3℃ 〜 5℃の温度差が発生することを確認することができる。
【0143】
このように、本発明に係る薄膜太陽電池モジュールは各最外郭セル(C1、C2)と中央セル(C)の間の温度差を減少させ、薄膜太陽電池モジュールの寿命を延長することができる。
【0144】
このような本発明の薄膜太陽電池モジュールで、第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)に含まれる非発電セル(CN)の個数は図6では一例として4個である場合を例として挙げたが、薄膜太陽電池モジュールの品質、すなわち蒸着される薄膜の品質によって変えることができる。
【0145】
図6に示されたことと相違し、このような第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)に含まれる非発電セル(CN)の最適化された個数は約2乃至3個で有り得る。
【0146】
さらに、このような非発電セル(CN)の幅は第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)に含まれる非発電セル(CN)の個数によって変わることがある。
【0147】
一例として、前述したように、非発電セル(CN)の個数が約2乃至3個である場合、非発電セルの幅(WCN)は各最外郭セル(C1、C2)幅(WCE)の1/3乃至1/2の間に形成することができる。
【0148】
しかし、このような非発電セル(CN)の幅と個数は必ずしもこれに限定されるものではない。
【0149】
図7は薄膜太陽電池モジュールの最外郭セルの中でいずれか一つのセルに含まれる第1電極は隣接したセルに含まれる第1電極と互いに電気的に接続された一例について説明するための図である。
【0150】
本発明に係る太陽電池モジュールは最外郭セル中のいずれか一つのセルに含まれる第1電極110は隣接したセルに含まれる第1電極110と互いに電気的に接続することができる。
【0151】
一例として、図7に示されたように、第1最外郭セル(C1)に含まれた第1電極110は隣接したセルに含まれる第1電極110と互いに電気的に接続することができ、第2最外郭セル(C2)に含まれた第1電極110は通常の場合と同様に第1スクライビングライン(P1)によって隣接したセルに含まれる第1電極110と互いに電気的に接続されないこともある。
【0152】
このように、いずれか一つの最外郭セルに含まれる第1電極110が隣接したセルに含まれる第1電極110と互いに電気的に接続されるようにする基準は最外郭セルと隣接したセルとの電気的接続関係によって決定される。
【0153】
具体的に、図7に示されたように、第1最外郭セル(C1)と隣接した第1隣接セル(CB1)は第1隣接セル(CB1)の第1電極110を介して第1最外郭セル(C1)と互いに直列接続された構造であるので、第1最外郭セル(C1)に含まれた第1電極110を第1隣接セル(CB1)に含まれる第1電極110と互いに電気的に接続させても第1最外郭セル(C1)と第1隣接セル(CB1)の間の直列接続構造には影響がない。
【0154】
しかし、第2最外郭セル(C2)と隣接した第2隣接セル(CB2)は第2隣接セル(CB2)の第2電極140を介して第2最外郭セル(C2)と互いに直列接続される構造を有し、第2最外郭セル(C2)に含まれた第1電極110を第2隣接セル(CB2)に含まれる第1電極110と互いに電気的に接続させる場合、第2最外郭セル(C2)と第2隣接セル(CB2)の間の直列接続構造が割れてしまう問題が発生するので、第2最外郭セル(C2)に含まれた第1電極110は通常の場合と同様に第1スクライビングライン(P1)によって第2隣接セル(CB2)に含まれる第1電極110と互いに電気的に接続されないこともある。
【0155】
このように、 第1最外郭セル(C1)に含まれる第1電極110を第1隣接セル(CB1)に含まれる第1電極110と互いに電気的に接続させる場合、第1隣接セル(CB1)で生成され第1隣接セル(CB1)の第1電極110に収集されたキャリアは第1最外郭セル(C1)の第2電極140を通る経路(i110a)でだけでなく、第1接続部210a及び第2接続部140aを通る経路(i110b)でも集電ボックス250に移動することができる。
【0156】
これによって、キャリアの移動経路を多様に形成させることができて、キャリアが一つの経路に集中されて発熱温度が高くなることをさらに緩和することができる効果がある。
【0157】
図7では第2最外郭セル(C2)が第1接続部210b及び第2接続部140bが含まれた一例の場合に適用される場合を示したが、第2最外郭セル(C2)が第1接続部210b及び第2接続部140bを含まない場合にも、第1最外郭セル(C1)に含まれる第1電極110は第1隣接セル(CB1)に含まれる第1電極110と互いに電気的に接続されることができる。
【0158】
図8は最外郭セルに含まれた第1接続部の幅を異なるようにした一例について説明するための図である。
【0159】
本発明に係る薄膜太陽電池モジュールは複数の第1接続部210aの幅(210aT1、210aT2)を互いに異なるようにでき、一例では、複数の第1接続部210aの幅が最外郭セルと隣接したセルとの距離が近くなるほど増加するようにできる。
【0160】
具体的には、図8に示されたように、第1隣接セル(CB1)と距離が最も近い第1接続部210aの幅210aT1は第1隣接セル(CB1)との距離が最も遠い第1接続部210aの幅210aT2より大きくすることができ、第1接続部210aの幅が第1隣接セル(CB1)との距離が近くなるほど増加するようにできる。
【0161】
また、さらに、第2最外郭セル(C2)に含まれた第1接続部210bの幅(210bT1、 210bT2)も第2隣接セル(CB2)との距離が近くなるほど増加するようにできる。
【0162】
具体的には、第2最外郭セル(C2)が図8に示されたように第1接続部210b及び第2接続部140bを含む場合、第1最外郭セル(C1)の第1接続部210aのように、第2最外郭セル(C2)も第2隣接セル(CB2)との距離が最も近い第1接続部210bの幅210bT1は第2隣接セル(CB2)との距離が最も遠い第1接続部210bの幅210bT2より大きくすることができる。
【0163】
このようにすることで、最外郭セルと隣接したセルで生成されたキャリア(例えば正孔や電子)が複数の第1接続部210aを通じて集電ボックス250まで移動する最短経路i200aの抵抗を最小化することができ薄膜太陽電池モジュールの効率をさらに向上することができる効果がある。
【0164】
このように、第1接続部210aの幅は40μm乃至150μmの間で形成されることができる。
【0165】
図7では第2最外郭セル(C2)に第1接続部210b及び第2接続部140bが含まれた一例の場合に適用する場合を示したが、第2最外郭セル(C2)で第1接続部210b及び第2接続部140bが形成されない場合にも同様に適用することができる。
【0166】
図9は最外郭セルに含まれた第2接続部の幅を異なるようにした一例について説明するための図である。
【0167】
本発明に係る薄膜太陽電池モジュールは複数の第2接続部(140a、140b)の幅を互いに異なるようにでき、 一例で、複数の第2接続部(140a、140b)の幅が最外郭セルと隣接したセルと距離が近くなるほど増加するようにすることもできる。
【0168】
図9に示されたように、第1隣接セル(CB1)との距離が最も近い第2接続部140aの幅140aT1は第1隣接セル(CB1)との距離が最も遠い第2接続部140aの幅140aT2より大きくでき、第2接続部140aの幅が第1隣接セル(CB1)との距離が近くなるほど増加するようにできる。
【0169】
また、さらに、第2最外郭セル(C2)に含まれた第2接続部140aの幅(140bT1、140bT2)も第2隣接セル(CB2)との距離が近くなるほど増加するようにできる。
【0170】
具体的には、第2最外郭セル(C2)が図9に示されたように第1接続部210b及び第2接続部140bを含む場合、第1最外郭セル(C1)の第2接続部140aのように、第2最外郭セル(C2)も第2隣接セル(CB2)との距離が最も近い第2接続部14bの幅140bT1は第2隣接セル(CB2)との距離が最も遠い第2接続部140bの幅140bT2より大きくすることができる。
【0171】
このようにすることで、第1隣接セル(CB1)で生成されたキャリア(例えば正孔や電子)が複数の第2接続部140aを通じて集電ボックス250まで移動する最短経路i140aの抵抗を最小化することができて薄膜太陽電池モジュールの効率をさらに向上することができる効果がある。
【0172】
このような、第2接続部140aの幅は40μm乃至150μmの間で形成することができる。
【0173】
図9では第2最外郭セル(C2)に第1接続部210b及び第2接続部140bが含まれた一例の場合に適用する場合を示したが、第2最外郭セル(C2)で第1接続部210b及び第2接続部140bが形成されない場合にも同様に適用することができる。
【0174】
このように、本発明に係る薄膜太陽電池モジュールは導電性接着部210と最外郭セル(C1、C2)との接触抵抗を減らし導電性接着部210と最外郭セル(C1、C2)の接触部分で発生する熱を最小化することができる効果がある。
【0175】
今までは薄膜太陽電池モジュールの光電変換部がシリコン(Si)を含む場合を一例にだけ説明したが、これ以外にも本発明に係る薄膜太陽電池モジュールの光電変換部は CdTe(Cadmiumtelluride)、CIGS(Copper indium gallium selenide)または硫化カドミウム(CdS)などのような他の物質が含まれる場合にも適用することもできる。
【0176】
今までは本発明に係る薄膜太陽電池モジュールの構造に対してだけ説明したが、以下ではこのような薄膜太陽電池モジュールを製造する方法の一例について詳しく説明する。
【0177】
図10A乃至図10Kは本発明に係る薄膜太陽電池モジュールを製造する方法の一例で、図6に示された薄膜太陽電池モジュールを製造する過程を説明する。
【0178】
先ず、図10Aに示されたように、基板100の上部に第1電極110(または第1電極層)を全面に形成する。この時、第1電極110はCVDまたはPECVD蒸着装置によって基板100上に蒸着され形成することができる。
【0179】
その後、図10Bに示されたように、レーザービームを利用し第1電極110の一部分を部分的に除去し、第1電極110に第1スクライビングライン(P1)パターンを形成する。この時、第1電極110でレーザービームによって除去される幅は約30μm〜70μmで有り得るが、必ずこれに限定されるものではない。すなわち、本発明の実施の形態では第1スクライビングライン(P1)をレーザービームでなく、異なる蝕刻方法により形成することもできる。
【0180】
このような第1スクライビングライン(P1)パターンによって各セルの第1電極110が区分される。したがって、基板100の最外郭に位置する第1電極(110C1、 110C2)は前述の第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)に含まれる。
【0181】
その後、図10Cに示されたように、第1電極110上の全面に光電変換部(PV)(又は光電変換部層)を形成する。この時、光電変換部(PV)は第1電極110の上部だけでなく第1スクライビングライン(P1)パターンによって部分的に露出した基板100の上部にも同時に蒸着することができる。
【0182】
次に、図10Dに示されたように、レーザービームを利用し光電変換部(PV)の一部分を部分的に除去し、光電変換部(PV)に第2スクライビングライン(P2)パターンを形成する。これにより複数の光電変換部(PV)が形成される。
【0183】
このような第2スクライビングライン(P2)パターンによって各セルの光電変換部(PV)が区分される。さらに、第2スクライビングライン(P2)パターンによって第1電極110が部分的に露出する。
【0184】
ここで、基板100の最外郭に位置する光電変換部(PVC1、PVC2)それぞれは前述の第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)にそれぞれ含まれる。
【0185】
次に、図10Eに示されたように、第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)に含まれる光電変換部(PVC1、PVC2)に対してだけ追加的に別途の第2スクライビングライン(P2‘) パターンをさらに形成する。
【0186】
このように追加的に別途の第2スクライビングライン(P2’)パターンによって、 第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)に含まれる光電変換部(PVC1、PVC2)は非発電セル(CN)に含まれる複数の光電変換部(PVCN)で分けられ、 別途の第2スクライビングライン(P2’)パターンによって、第1最外郭セル(C1) 及び第2最外郭セル(C2)に含まれる第1電極110が部分的に露出する。
【0187】
ここでは、図10Dの第2スクライビングライン(P2)パターンを先に形成させた後、図10Eの別途の第2スクライビングライン(P2’)パターンを形成することを説明したが、必ずしもこれに限定されるのではなく、第2スクライビングライン(P2)パターンと別途の第2スクライビングライン(P2’)のパターン形成過程は時間的に交互いに変更するか混合することもできる。その他に代案的な実施の形態で、第2スクライビングライン(P2)と別の第2スクライビングライン(P2’)は共に形成されるか連続的に形成されることもある。
【0188】
次、図10Fに示されたように、部分的に露出した第1電極110及び光電変換部(PV)上に第2電極140(又は第2電極層)を蒸着する。
【0189】
これによって、第2スクライビングライン(P2)パターンによって部分的に露出した中央セル(C)の第1電極110は第2電極140と直接接触され、電気的に接続される。
【0190】
さらに、別途の第2スクライビングライン(P2’)パターンによって部分的に露出した第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)の第1電極110は第2電極140と直接接触され、電気的に接続される。これによって、第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)には第1電極110と第2電極140が互いに電気的に接続された複数の第2接続部140aが形成される。
【0191】
次に、図10Gに示されたように、レーザービームを利用して第3スクライビングライン(P3)パターンを形成させる。このような第3スクライビングライン(P3)パターンによって第2電極140と光電変換部(PV)が複数に分けられ、これにより、複数の第2電極140が形成される。したがって複数のセルそれぞれの形態が完成される。すなわち本発明の実施の形態では第2スクライビングライン(P2)がレーザービームではなくて、異なる蝕刻方法により形成できることもある。
【0192】
さらに、複数のセルそれぞれは互いに隣接したセルの第1電極110と第2電極140が直列に接続された形態を有するようになる。
【0193】
次に、図10Hに示されたように、レーザービームを利用し第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)に対してだけ追加で別途の第3スクライビングライン(P3’)パターンを形成させる。このように追加に形成される別途の第3スクライビングライン(P3’)パターンは第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)に形成された別途の第2スクライビングライン(P2’)パターンと重畳しないこともある。
【0194】
これによって、第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)では別途の第3スクライビングライン(P3’)パターンによって第1電極110が部分的に露出する。
【0195】
ここでは、図10Gの第3スクライビングライン(P3)パターンを先に形成させた後、図10Hの別途の第3スクライビングライン(P3’)パターンを形成することを説明したが、必ずしもこれに限定されるのではなく、第3スクライビングライン(P3)パターンは別途の第3スクライビングライン(P3’)パターン形成過程後に形成でき、また、混合する(同時に形成する)こともできる。その他に代案的な実施の形態で、第3スクライビングライン(P3)と別の第3スクライビングライン(P3’)は共に同時に形成されるか順次形成されることもある。
【0196】
次に、図10Iに示されたように、導電性接着部210を形成するために電気伝導性の金属物質を含むペースト(P210)を第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)の上に塗布する。
【0197】
このように、電気伝導性の金属物質を含むペースト(P210)が第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)の上に塗布されると、ペースト(P210)が別途の第3スクライビングライン(P3’)パターンによって形成された空間に流れて行き部分的に露出した第1最外郭セル(C1) 及び第2最外郭セル(C2)の第1電極110と直接接続される。
【0198】
次に、図10Jに示されたように、電気伝導性の金属物質を含むペースト(P210)が乾燥すると、第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)上に導電性接着部210が形成され、さらに、導電性接着部210が第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)の第1電極110と直接接続される第1接続部210aが形成される。
【0199】
次に、図10Kに示されたように、導電性接着部210が形成された第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)上にリボン220を形成させる。
【0200】
これによって、図6で説明した太陽電池モジュールを完成することができる。
【0201】
以上で本発明の望ましい実施の形態に対して詳細に説明したが本発明の権利範囲はこれに限定されるのではなく、次の請求範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多くの変形及び改良形態もまた本発明の権利範囲に属する。
【技術分野】
【0001】
本発明は薄膜太陽電池モジュール及び製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
最近石油や石炭のような既存エネルギー資源の枯渇が予測されながらこれらを取り替える代替エネルギーに対する関心が高くなり、これによって太陽エネルギーから電気エネルギーを生産する太陽電池が注目されている。
【0003】
一般的な太陽電池はp型とn型のように互いに異なる導電型(conductive type)によりp−n接合を形成する半導体部、それと互いに異なる導電型の半導体部にそれぞれ接続された電極を備える。
【0004】
このような太陽電池に光が入射されれば半導体で電子と正孔が生成され、p−n接合により生成された電子はn型半導体部の方に移動し生成された正孔はp型半導体部の方に移動する。移動した電子と正孔はそれぞれp型半導体部とn型半導体部に接続された互いに異なる電極によって収集され、この電極を電線で接続して電力を得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の目的は、太陽電池モジュールの効率を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係る薄膜太陽電池モジュールは基板と、基板上部に位置する第1電極と第1電極上部に位置する第2電極、及び第1電極と第2電極の間に位置する光電変換部をそれぞれ含む複数のセルと、複数のセルの中で第1最外郭セル及び第2最外郭セルの上部にそれぞれ配置されるリボンと、第1最外郭セルとリボン及び第2最外郭セルとリボンの間にそれぞれ位置し、第1最外郭セルと第2最外郭セルをリボンに電気的にそれぞれ接続させる導電性接着部とを含み、第1最外郭セルの第2電極と前記リボンの間に位置する導電性接着部は第1最外郭セルに含まれる第1電極と光電変換部及び第2電極それぞれと電気的に接続される第1接続部を含む。
【0007】
ここで、第1最外郭セルの第2電極は第1最外郭セルの光電変換部を貫通して第1最外郭セルの第1電極に電気的に接続される第2接続部を含むことができる。
【0008】
また、第1最外郭セルの第1電極は隣接したセルに含まれる第1電極と一体に形成することができる。
【0009】
また、第1接続部は複数であり、複数の第1接続部の幅は互いに異なることがある。具体的に複数の第1接続部の幅は第1最外郭セルと隣接したセルとの距離が近くなるほど増加することができる。
【0010】
また、第2接続部は複数であり、複数の第2接続部の幅は互いに異なることがある。具体的に複数の第2接続部の幅は第1最外郭セルと隣接したセルとの距離が近くなるほど増加することができる。
【0011】
ここで、第1接続部及び第2接続部それぞれの幅は40μm乃至150μmの間で有り得る。
【0012】
さらに、導電性接着部は電気伝導性の金属物質を含むことができ、接着性樹脂及び接着性樹脂内に複数の導電性粒子を含むこともできる。
【0013】
また、太陽電池モジュールは複数のセルで生成された電力を回収する集電ボックスと、複数のセル上部を横切って配置され集電ボックスとリボンを互いに接続するバスバー電極とをさらに含むことができる。
【0014】
また、薄膜太陽電池モジュールは複数のセルとバスバー電極の間に非伝導性物質の絶縁部とをさらに含むことができる。
【0015】
また、光電変換部は少なくとも一つのp−i−n層を含むことができる。
【0016】
また、 第2最外郭セルの第2電極とリボンの間に位置する導電性接着部は第2最外郭セルに含まれる第2電極と電気的に接続され、第2最外郭セルに含まれる光電変換部及び第1電極とは電気的に接続されないこともある。
【0017】
ここで、第1最外郭セルの第2電極は第1最外郭セルと隣接したセルの第1電極に電気的に接続され、第2最外郭セルの第1電極は第2最外郭セルと隣接したセルの第2電極に電気的に接続されることができる。
【0018】
また、第1最外郭セルの第2電極とリボンの間に位置する導電性接着部は第1最外郭セルに含まれる第2電極の上部面及び側面と互いに接触し、第1最外郭セルに含まれる光電変換部の側面と互いに接触し、第1最外郭セルに含まれる第1電極の上部一部分と互いに接触することができる。
【0019】
本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は基板の面上に第1電極層を形成した後、基板が部分的に露出するように第1電極に第1スクライビングラインパターンを形成して、複数のセルそれぞれに含まれる複数の第1電極を形成する段階と、複数の第1電極面上に光電変換部層を形成した後、第1電極が部分的に露出するように第2スクライビングパターンを形成し、複数のセルそれぞれに含まれる複数の光電変換部を形成する段階と、複数の光電変換部及び部分的に露出した複数の第1電極の上に第2電極層を形成した後、複数の第1電極が部分的に露出するように第3スクライビングパターンを形成し、複数のセルそれぞれに含まれる複数の第2電極を形成する段階と、第3スクライビングパターン以外に、複数のセルの中で最外郭セルに含まれる第2電極に対して第1電極が部分的に露出するように別途の第3スクライビングパターンを形成する段階とを含む。
【0020】
ここで、太陽電池モジュールの製造方法は第2スクライビングパターン以外に、複数のセルの中で最外郭セルに含まれる光電変換部に対して第1電極が部分的に露出するように別途の第2スクライビングパターンを形成する段階とをさらに含むことができる。
【0021】
ここの複数の第2電極を形成する段階で、最外郭セルに含まれる第2電極は別途の第2スクライビングパターンによって形成された空間を通じて最外郭セルに含まれる第1電極と直接接触することができる。
【0022】
また、太陽電池モジュールの製造方法は別途の第3スクライビングパターンを形成した後、最外郭セルの上に導電性接着部を形成する段階とをさらに含むことができる。
【0023】
この導電性接着部を形成する段階で、導電性接着部は最外郭セルの第1電極と直接接触することができる。
【発明の効果】
【0024】
本発明に係る薄膜太陽電池モジュールは導電性接着部と最外郭セルとの接触抵抗を減らし導電性接着部と最外郭セルの接触部分で発生する熱を最小化することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】本発明に係る薄膜太陽電池モジュールの一例を説明するための図である。
【図2A】本発明に係る薄膜太陽電池モジュールの一例を説明するための図である。
【図2B】本発明に係る薄膜太陽電池モジュールの一例を説明するための図である。
【図2C】本発明に係る薄膜太陽電池モジュールの一例を説明するための図である。
【図3】図1に示された薄膜太陽電池モジュールに含まれる各単位セルをさらに具体的に説明するための図である。
【図4】図1に示された薄膜太陽電池モジュールに含まれる各単位セルをさらに具体的に説明するための図である。
【図5】図1に示された薄膜太陽電池モジュールに含まれる各単位セルをさらに具体的に説明するための図である。
【図6】第1接続部及び第2接続部が薄膜太陽電池モジュールの両方最外郭セルに適用された一例を説明するための図である。
【図7】薄膜太陽電池モジュールの最外郭セルの中でいずれか一つのセルに含まれる第1電極は隣接したセルに含まれる第1電極と互いに電気的に接続された一例を説明するための図である。
【図8】最外郭セルに含まれた第1接続部の幅が異なる一例を説明するための図である。
【図9】最外郭セルに含まれた第2接続部の幅が異なる一例を説明するための図である。
【図10A】本発明に係る薄膜太陽電池モジュールを製造する方法の一例を説明するための図である。
【図10B】本発明に係る薄膜太陽電池モジュールを製造する方法の一例を説明するための図である。
【図10C】本発明に係る薄膜太陽電池モジュールを製造する方法の一例を説明するための図である。
【図10D】本発明に係る薄膜太陽電池モジュールを製造する方法の一例を説明するための図である。
【図10E】本発明に係る薄膜太陽電池モジュールを製造する方法の一例を説明するための図である。
【図10F】本発明に係る薄膜太陽電池モジュールを製造する方法の一例を説明するための図である。
【図10G】本発明に係る薄膜太陽電池モジュールを製造する方法の一例を説明するための図である。
【図10H】本発明に係る薄膜太陽電池モジュールを製造する方法の一例を説明するための図である。
【図10I】本発明に係る薄膜太陽電池モジュールを製造する方法の一例を説明するための図である。
【図10J】本発明に係る薄膜太陽電池モジュールを製造する方法の一例を説明するための図である。
【図10K】本発明に係る薄膜太陽電池モジュールを製造する方法の一例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下では添付した図面を参照にして本発明の実施の形態に対して本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。しかし本発明はいろいろ多様な形態に具現されることができここで説明する実施の形態に限定されない。そして図面で本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、明細書全体を通じて類似の部分に対しては類似の図面符号を付けた。
【0027】
図1乃至図2Cは本発明に係る薄膜太陽電池モジュールの一例を説明するための図である。
【0028】
ここで、図1は薄膜太陽電池モジュール10を背面から眺めた平面図を示したもので、 図2Aは図1でII−IIラインに沿って薄膜太陽電池モジュール10の端側面をII−IIラインに沿って概略的に示したもので、薄膜太陽電池モジュールの最外郭セルと導電性接着部の接続関係を説明するための一例であり、図2Bは図1及び図2Aに示された導電性接着部210を最外郭セルに電気的に接続させる一例を説明するための図であり、図2Cは本発明に係る薄膜太陽電池モジュールの最外郭セルで第2接続部が省略された一例を説明するための図である。
【0029】
図1に示されたように、本発明に係る薄膜太陽電池モジュール10は、基板100、複数のセル(C、C1、C2)、複数の導電性接着部210、リボン220、バスバー電極230、絶縁部240及び集電ボックス250を含むことができる。
【0030】
ここで、絶縁部240は場合によって省略することもできる。
【0031】
基板100は複数のセル(C、C1 C2)を支持し、複数のセル(C、C1、C2)が外部の汚染により損傷されることを防止する。さらに、基板100は入射される光(Light)が光電変換部(PV)により効果的に到逹するようにするために実質的に透明な材質、例えばガラスまたはプラスチックからなることができる。
【0032】
複数のセル(C、C1、C2)は基板100の上部に配置され、図2に示されたように、複数のセル(C、C1、C2) それぞれは第1電極110、第2電極140、 光電変換部(PV)を含む。
【0033】
ここで、第1電極110は基板100の上部に配置され、 第2電極140は第1電極110の上部に配置されるが、第1電極110と第2電極140の間に光を入射受け電気に変換する光電変換部(PV)が配置される。このようなセルに対する多様な一例は図3乃至図5でさらに具体的に説明する。
【0034】
このような複数のセル(C、C1、C2)は図1及び図2に示されたように薄膜太陽電池の上下方向に示された複数のスクライビングライン(P1、P2、P3)によって区分される。
【0035】
さらに具体的には、図2Aに示されたように、複数のセル(C、C1、C2)で各セルの第1電極110は第1スクライビングライン(P1)によって区分され、各セルの光電変換部(PV)は第2スクライビングライン(P2)及び第3スクライビングライン(P3)によって、各セルの第2電極140は第3スクライビングライン(P3)によって区分される。
【0036】
このようなそれぞれの第1スクライビングライン(P1)、第2スクライビングライン(P2)、及び第3スクライビングライン(P3)パターンによる第1電極110、 光電変換部(PV)及び第2電極140に対する蝕刻はレーザービームを利用し遂行することができる。
【0037】
このような太陽電池モジュールに含まれる複数のセル(C、C1、C2)が形成される方法を簡略に説明すれば次のようである。
【0038】
先ず、基板100の上部に第1電極110を全体的に形成する。以後、前述のように第1スクライビングライン(P1)パターンによって第1電極110の一部分をとり除いて各セルに含まれる第1電極110を区分する。
【0039】
その後、第1電極110上部の全体面に光電変換部(PV)を形成する。その後、前述のように第2スクライビングライン(P2)パターンによって光電変換部(PV)の一部分をとり除いて各セルに含まれる光電変換部(PV)を区分する。
【0040】
最後に、光電変換部(PV)の上部全体面に第2電極140を形成する。この時、ある一つのセルの第2電極140は第2スクライビングライン(P2)パターンによって露出した隣接したセルの第1電極110と電気的に接続される。さらに、前述のように、第3スクライビングライン(P3)パターンによって第2電極140及び光電変換部(PV)の一部分をとり除けば図2Aに示されたように各セルは区分される。
【0041】
これによって、第1最外郭セル(C1)の第2電極140は隣接したセルの第1電極110と電気的に接続され、第2最外郭セル(C2)の第1電極110は隣接したセルの第2電極140と電気的に接続され、太陽電池モジュールに含まれた複数のセル(C、C1、C2)は互いに電気的に直列接続される。
【0042】
このような複数のセル(C、C1、C2) 中一つの最外郭セルに含まれる第2電極140は(+)極性を有し、他の一つの最外郭セルに含まれる第2電極140は(-)極性を有する。
【0043】
一例では、図1及び図2Aに示されたように、第1最外郭セル(C1)の第2電極140は(+)極性を有し、第2最外郭セル(C2)の第2電極140は(−)極性を有することができる。
【0044】
具体的には、図2Aに示されたように、第1最外郭セル(C1)に含まれる光電変換部(PV)は第1最外郭セル(C1)に含まれる第1電極110と第2電極140が互いに電気的に接続され、光電変換部(PV)の本来の機能をすることができない。このように、本発明に係る薄膜太陽電池モジュールの第1最外郭セル(C1)は複数の非発電セル(CN)を含むことができる。
【0045】
このような複数の非発電セル(CN)それぞれは前述のように、第1電極110と第2電極140が互いに電気的に接続され、光電変換機能をほとんど遂行することができない。
【0046】
ここで、第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)それぞれはそれぞれの第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)に含まれる第2電極140の上部にリボン220が配置されることができる。ここで、リボン220は導電性物質で有り得る。
【0047】
また、第2最外郭セル(C2)の第1電極110は隣接したセルの第2電極140と電気的に接続され、第2最外郭セル(C2)の第2電極140は導電性接着部210とリボン220を通じて集電ボックス250に接続され薄膜太陽電池モジュールの閉回路を構成するので、第2最外郭セル(C2)の光電変換部(PV)は光電変換機能を遂行するようになる。これによって、第2最外郭セル(C2)の第1電極110では例えば正孔が収集され、第2最外郭セル(C2)の第2電極140は例えば電子が収集され、(−)極性を有するようになる。
【0048】
ここで、本発明に係る薄膜太陽電池モジュールで第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)の第2電極140の極性は薄膜太陽電池モジュールに含まれる光電変換部(PV)の物質及び構造によって変化することで必ずしも前述のことに限定されるのではない。
【0049】
ここで、本発明に係る薄膜太陽電池モジュールは第2スクライビングライン(P2) パターンによって光電変換部(PV)の一部分を除去する時、第1最外郭セル(C1)に含まれる光電変換部(PV)の一部分を別途の第2スクライビングライン(P2’) パターンによって追加で除去する。
【0050】
さらに、本発明に係る太陽電池モジュールは第3スクライビングライン(P3)パターンによって第2電極140及び光電変換部(PV)の一部分を除去する時、第1最外郭セル(C1)に含まれる第2電極140及び光電変換部(PV)の一部分を別途の第3スクライビングライン(P3’)パターンによって追加で除去する。
【0051】
このように、最外郭セルに別途の第2スクライビングライン(P2’)及び別途の第3スクライビングライン(P3’)による蝕刻を遂行する理由は第1最外郭セル(C1)の上部に形成される導電性接着部210と第1最外郭セル(C1)の電気的接触をさらに堅くして導電性接着部210と第1最外郭セル(C1)の間の接触抵抗を最小化するためである。これに対するさらに詳細な説明は後述する。
【0052】
リボン220は図1乃至図2Cに示されたように、複数のセル(C、C1、C2)の中両方最外郭セル(C1、C2)の上部に配置される。さらに具体的にリボン220は両方最外郭セル(C1、C2)の上部に配置された第2電極140上部に配置され両方最外郭セル(C1、C2)それぞれの第2電極140と電気的に接続される。
【0053】
このようなリボン220は複数のセル(C、C1、C2)の中両方最外郭セル(C1、C2)から光電変換された電気を両方最外郭セル(C1、C2)の後面に形成される第2電極140と電気的に接触する導電性接着部210を通じて入力を受け集電ボックス250で電気を集電させるためにバスバー電極230に電気を伝達する機能をする。
【0054】
複数の導電性接着部210は両方最外郭セル(C1、C2)それぞれとリボン220 の間に形成され両方最外郭セル(C1、C2)それぞれとリボン220を電気的に接続させる機能をする。さらに具体的に複数の導電性接着部210は図2に示されたように、両方最外郭セル(C1、C2) それぞれとリボン220の間に形成され両方最外郭セル(C1、C2)それぞれとリボン220を互いに接続させ両方最外郭セル(C1、C2)それぞれとリボン220の間の接触抵抗を最小化させる機能をする。
【0055】
このような導電性接着部210は電気伝導性の金属物質を含むことができ、また、一例では銀(Ag)や鉛(pb)を含むことができる。このような銀(Ag)金属物質は電気伝導性が良く両方の最外郭セル(C1、C2)それぞれの上部に接着する時にセルの損傷を最小化することができる。
【0056】
このような導電性接着部210を形成する方法は先に両方の最外郭セル(C1、C2)それぞれの第2電極140上部の中に導電性接着部210を形成しようとする位置にペースト形態の銀(Ag)金属物質を決まった間隔で離隔させ塗布する。ここでの間隔は均一とすることもあり、均一としないこともある。
【0057】
その後、リボン220をペースト形態の銀(Ag)金属物質が塗布された両方の最外郭セル(C1、C2)それぞれの上部に配置した後適切な熱と圧力をかけペースト形態の銀(Ag)金属物質が硬化されながら両方の最外郭セル(C1、C2)それぞれの第2電極140とリボン220が互いに電気的に接続されるようにして導電性接着部210を形成する。
【0058】
また、このような導電性接着部210は伝導性フィルム(conductive film) の形態に形成することができる。さらに具体的には、導電性接着部210は接着性樹脂及び接着性樹脂(例えば、エポキシ樹脂)内に分散した複数の導電性粒子(例えばニッケル(Ni))を含むことができる。ここで、導電性粒子は外部の圧力がない状態では接着性樹脂内に分散しているが、外部の圧力を受ける場合には互いに物理的に接触することができる。
【0059】
ここで導電性粒子はニッケルのような金属粒子で構成することができ、接着性樹脂はエポキシやアクリルのような物質が含まれて形成されることができる。
【0060】
このような導電性接着部210を伝導性フィルム(conductive film)で形成する場合、 導電性接着部210を電気伝導性の金属物質を含むペーストで形成する場合より相対的に低い温度で導電性接着部210を形成することができ、高温によるセルの効率低下を防止することができる。
【0061】
具体的には、導電性接着部210を電気伝導性の金属物質を含むペーストを利用して形成する場合の工程温度は例えば、200℃以上で有り得るが、導電性接着部210を伝導性フィルム(conductive film)を利用して形成する場合には工程温度が例えば180℃以下であるので、タブ工程の中で高温による太陽電池の損傷をさらに減らすことができる。
【0062】
集電ボックス250は複数のセルで生成された電力を回収する機能をし、複数のセル(C、C1、C2)の上部を横切って配置されるバスバー電極230によって集電ボックス250はリボン220と互いに接続される。
【0063】
バスバー電極230は複数のセル(C、C1、C2)の上部を横切って配置され集電ボックス250とリボン220を互いに接続する機能がある。
【0064】
絶縁部240は非伝導性物質として最外郭セル(C1、C2)を除いた複数のセル(C)の第2電極140とバスバー電極230の間に配置され、複数のセル(C)上部を横切って配置されるバスバー電極230と複数のセル(C)それぞれの上部に配置される第2電極140の間を絶縁する機能がある。
【0065】
このような絶縁部240は合成樹脂材質で構成することができる。例えば、絶縁部240はエチレン酢酸ビニル共重合体(EVA、ethylene vinyl acetate)、ポリビニルブチラール(polyvinyl butyral)、エチレンビニルアセテートパーシャルオキサイド(ethylene vinyl acetate partial oxide)珪素樹脂、エステル系樹脂、オレフィン系樹脂などからなることができる。このような絶縁部240の幅はバスバー電極230の幅より大きくすることができる。
【0066】
また、絶縁部240の厚さはリボン220の厚さとおおよそ同一にできる。
【0067】
一方、本発明に係る太陽電池モジュールで第1最外郭セル(C1)の第1電極110とリボン220の間に位置する複数の導電性接着部210は図2Aに示されたように、第1最外郭セル(C1)の第2電極140及び光電変換部(PV)を貫通して第1最外郭セル(C1)の第1電極110と電気的に接続され、第2最外郭セル(C2)の第2電極140とリボン220の間に位置する導電性接着部210は第2最外郭セル(C2)に含まれる第2電極140と電気的に接続され、第2最外郭セル(C2)に含まれる光電変換部(PV)及び第1電極110と直接接触しないこともある。
【0068】
さらに具体的には、図1及び図2Aに示されたように、各導電性接着部210は複数のセル(C、C1、C2)中でリボン220が上部に配置される最外郭セル(C1、C2)の上部に粘着される。
【0069】
ここで、第1最外郭セル(C1)の導電性接着部210は図2Aに示されたように第1最外郭セル(C1)の第2電極140及び光電変換部(PV)を貫通して第1最外郭セル(C1)の第1電極110と電気的に接続される部分である第1接続部210aを含む。
【0070】
これによって、導電性接着部210は第1最外郭セル(C1)の第1電極110、光電変換部(PV)及び第2電極140それぞれと電気的に接続される。
【0071】
具体的には、第1最外郭セル(C1)の第1電極110とリボン220の間に位置する複数の導電性接着部210は第1最外郭セル(C1)に含まれる第2電極140の上部面及び側面と互いに接触することができ、さらに、導電性接着部210は第1最外郭セル(C1)に含まれる光電変換部(PV)の側面及び第1最外郭セル(C1)に含まれる第1電極110の上部の一部分と互いに接触することができる。
【0072】
このような第1接続部210aは図2Aで複数である場合を一例として示したが、これとは異なって第1接続部210aが一つだけある場合も可能である。
【0073】
ここで、第1接続部210aは第3スクライビングライン(P3)パターンによって第2電極140及び光電変換部(PV)の一部分を除去する時、図2Bのように、第1最外郭セル(C1)に別途の第3スクライビングライン(P3’) パターンによって追加で実施して、第1最外郭セル(C1)に含まれた第2電極140及び光電変換部(PV)の一部分が除去された部分に導電性接着部210を形成するペーストが流入されて形成される。
【0074】
ここで、図2Aに示された薄膜太陽電池モジュールの第1最外郭セル(C1)に含まれた光電変換部(PV)は機能をすることができなくて、第1最外郭セル(C1)に含まれた光電変換部(PV)は機能をするので、(+)極性を有する第1最外郭セル(C1)は前述の第1接続部210aを備え、(−)極性を有する第2最外郭セル(C2)は前述の第1接続部210aを備えないことで示した。
【0075】
しかし、必ずしもこれに限定されるのではなく、導電性接着部210と第2最外郭セル(C2)の間の接触抵抗及び薄膜太陽電池モジュール全体で第2最外郭セル(C2)が発電効率に寄与する程度を全て考慮し光電変換部(PV)が機能をする第2最外郭セル(C2)も第1接続部210aを含むことができる。
【0076】
また、第1最外郭セル(C1)の第2電極140は第1最外郭セル(C1)の光電変換部(PV)を貫通し第1最外郭セル(C1)の第1電極110に電気的に接続されることができる。
【0077】
すなわち、図2Aに示されたように、第1最外郭セル(C1)の第2電極140は最外郭セルの第1電極110と電気的に接続される部分である第2接続部140aを含むことができる。このような第2接続部140aは図2Aで複数である場合を一例に示したが、これと異なって第2接続部140aが一つだけある場合も可能である。
【0078】
ここで、第2接続部140aは第2スクライビングライン(P2)パターンによって光電変換部(PV)の一部分を除去する時、図2Bのように、第1最外郭セル(C1)に別途の第2スクライビングライン(P2’)パターンを追加で実施して第1最外郭セル(C1)の光電変換部(PV)の一部分が除去された部分に形成される。
【0079】
このように導電性接着部210が第1最外郭セル(C1)の第2電極140及び光電変換部(PV)を貫通して第1最外郭セル(C1)の第1電極110と電気的に接続されるようにし、第1最外郭セル(C1)の第2電極140は第1最外郭セル(C1)の光電変換部(PV)を貫通して第1最外郭セル(C1)の第1電極110に電気的に接続されるようにすることは導電性接着部210と第1最外郭セル(C1)の接触抵抗を減少させるためである。
【0080】
さらに具体的に説明すれば、薄膜太陽電池モジュールに含まれる複数のセル(C、C1、C2)は互いに電気的に直列接続され、複数のセル(C、C1、C2)中最も末端に位置する第1最外郭セル(C1)は(+)極性を有し、第2最外郭セル(C2)は(−)極性を有するようになる。
【0081】
このような第1最外郭セル(C1)と第2最外郭セル(C2)で最終的にキャリア(電子または正孔)が収集され導電性接着部210及びリボンを通じて集電電極に収集される。
【0082】
このような過程で、第1最外郭セル(C1)に集中されたキャリアは導電性接着部210を通じてリボンに伝達するので第1最外郭セル(C1)と導電性接着部210の間にさらに集中する。
【0083】
これによって導電性接着部210と第1最外郭セル(C1)の間の接触抵抗が相対的に高い場合、導電性接着部210と第1最外郭セル(C1)の間の接触部分ではキャリアの移動によって相対的に高い熱が発生される。
【0084】
具体的には、薄膜太陽電池モジュールが動作する時、薄膜太陽電池モジュールの第1最外郭セル(C1)が形成された端の部分は太陽電池モジュールの残り部分よりおおよそ 10℃前後温度が上がるようになる。
【0085】
このような温度上昇は薄膜太陽電池モジュールの端に近接し位置するエチレンビニルアセテート(EVA)や保護シーツなどのような構成要素に影響を与え構成要素の機能低下を促進し、結局薄膜太陽電池モジュールの寿命を縮めさせる一つの要因で作用するようになる。
【0086】
しかし、本発明のように、第1最外郭セル(C1)に電気的に接続される導電性接着部210が前述のように第1最外郭セル(C1)の第2電極140及び光電変換部(PV)を貫通して第1最外郭セル(C1)の第1電極110と電気的に接続されれば、第1最外郭セル(C1)と導電性接着部210が電気的に接続される部分が第1最外郭セル(C1)の第2電極140上部面だけでなく側面部分まで拡張され、さらに、第1電極110とも電気的に接続されるので、第1最外郭セル(C1)と導電性接着部210の間の電気的抵抗を最小化することができ、薄膜太陽陣地モジュールの端の温度が過度に上昇することを防止することができる。
【0087】
これによって薄膜太陽電池モジュールの耐久性をさらに向上して薄膜太陽電池モジュールの寿命を延長させることができる。
【0088】
また、前述のように、第1最外郭セル(C1)の第2電極140と第1最外郭セル(C1)の光電変換部(PV)を貫通し第1最外郭セル(C1)の第1電極110に電気的に接続されるようにする場合にも隣接セルから流入したキャリアの迂回経路を提供するようになるので、第1最外郭セル(C1)と導電性接着部210 の間の電気的抵抗を最小化することができ、薄膜太陽陣地モジュールの端の温度が過度に上昇することを防止することができる。
【0089】
今までは第1最外郭セル(C1)に第1接続部210a及び第2接続部140aが一緒に形成された場合を一例で説明したが、図2Cに示されたように、第1最外郭セル(C1)で第2接続部140aを省略し第1接続部210aだけ形成することも可能である。
【0090】
このように、第1最外郭セル(C1)で第2接続部140aを省略する場合、薄膜太陽電池モジュールの製造過程の中で第2接続部140aを形成するために第2スクライビングライン(P2)パターンによって光電変換部(PV)の一部分を除去する時、図2Bのように、第1最外郭セル(C1)に別途の第2スクライビングライン(P2’) パターンを追加で実施する必要がなく、薄膜太陽電池モジュールの製造工程をさらに単純化することができる。
【0091】
以下では薄膜太陽電池モジュールの最外郭セル(C1、C2)の中で第1接続部210a及び第2接続部140aが第1最外郭セル(C1)にだけ形成される一例についてのみ説明したが、以下の図6では第1接続部210a及び第2接続部140aが第2最外郭セル(C2)にも形成される一例について説明する。
【0092】
ただ、これを説明する前に、以下の図3乃至図5で先に薄膜太陽電池モジュールの各セルに含まれる構造を説明する。
【0093】
次の図3乃至図5は、図1に示された薄膜太陽電池モジュールに含まれる各単位セルをさらに具体的に説明するための図である。
【0094】
図3に示されたように、薄膜太陽電池は断層 p−i−n構造に形成することができる。
【0095】
図3では光電変換部(PV)の構造が入射面からp−i−n構造であることを一例として説明しているが、光電変換部(PV)の構造が入射面から n-i-p 構造とすることも可能である。しかし、以下では説明の便宜上光電変換部(PV)の構造が入射面からp-i-n構造であることを一例として説明する。
【0096】
図3に示されるように、薄膜太陽電池は基板100、基板100に配置される第1電極110、第2電極140及び断層p-i-n構造の光電変換部(PV)を含むことができる。
【0097】
第1電極110は基板100上部に配置され、入射される光の透過率を高めるために実質的に透明ながらも電気伝導性を有する材質を含むのが可能である。例えば、第1電極110は大部分の光が透過して電気が通じるように高い光透過度と高い電気伝導度を備えるためにインジウムスズ酸化物(indiumtin oxide: ITO)、スズ系酸化物(SnO2 など)、AgO、ZnO−(Ga2O3 または Al2O3)、フッ素ドープ酸化スズ(fluorine doped tin oxide: FTO) 及びこれらの混合物からなる群から選択されるものから形成することができる。さらに、第1電極110の比抵抗範囲は約10-2Ω・cm 乃至10-11Ω・cmで有り得る。
【0098】
このような第1電極110は光電変換部(PV)と電気的に接続することができる。 これによって、第1電極110は入射する光によって生成されたキャリア中の一つ、 例えば正孔を収集し出力することができる。
【0099】
さらに、第1電極110の上部表面にはランダム(random)なピラミッド構造を有する複数の凹凸を形成することができる。すなわち、第1電極110はテクスチャリング表面(texturing surface)を備えることがある。このように、第1電極110の表面をテクスチャリングするようになれば、入射される光の反射を低減させ、光の吸収率を高めることができ、太陽電池の効率を向上することが可能である。
【0100】
一方、図3では第1電極110にだけ凹凸を形成した場合のみを示しているが、光電変換部(PV)にも凹凸を形成することが可能である。以下では説明の便宜のために第1電極110にだけ凹凸を形成する場合を例にあげて説明する。
【0101】
第2電極140は光電変換部(PV)が発生させた電力の回収効率を高めるために電気伝導性が優れた金属材質を含むことができる。さらに、第2電極140は光電変換部(PV)と電気的に接続され入射される光によって生成されたキャリア中の一つ、例えば電子を収集し出力することができる。
【0102】
ここで、光電変換部(PV)は第1電極110と第2電極140の間に配置され外部から入射される光で電力を生産する機能を有する。
【0103】
このような光電変換部(PV)は基板100の入射面からp−i−n構造、すなわち p型半導体層(PV−p)、真性(i型)半導体層(PV−i)、n型半導体層(PV−n)を含むことができる。
【0104】
ここで、p型半導体層(PV−p)はシリコン(Si)を含む原料ガスにホウ素、 ガリウム、インジウムなどのような3価元素の不純物を含むガスを利用して形成することができる。
【0105】
真性(i)半導体層(PV−i)はキャリアの再結合率を減らして光を吸収することができる。このような真性半導体層(PV−i)は入射される光を吸収して、電子と正孔のようなキャリアを生成することができる。
【0106】
このような真性半導体層(PV−i)は微結晶シリコン(mc−Si)材質、例えば水素化された微結晶シリコン(mc−Si:H)を含むこともでき、または非晶質シリコン(Amorphous Silicon) 、例えば水素化された非晶質シリコン(Hydrogenated Amorphous Silicon、a-Si:H)を含むことができる。
【0107】
n型半導体層(PV−n)はシリコンを含む原料ガスにりん(P)、砒素(As)、アンチモン(Sb)などのように5価元素の不純物を含むガスを利用して形成することができる。
【0108】
このような光電変換部(PV)はプラズマ化学気相蒸着法(plasma enhanced chemical vapor deposition、PECVD)のような化学気相蒸着法(chemical vapor deposition、CVD)によって形成されることができるのである。
【0109】
光電変換部(PV)のp型半導体層(PV−p)及びn型半導体層(PV−n)のようなドーピング層は真性半導体層(PV−i)を間に置いてp−n接合を形成することができる。すなわち、光電変換部(PV)は n型不純物ドーピング層、すなわちn型半導体層(PV−n)とp型不純物ドーピング層、すなわちp型半導体層(PV−p)の間に配置することができる。
【0110】
このような構造で、p型半導体層(PV−p)の方に光が入射されれば真性半導体層(PV−i)の内部では相対的に高いドーピング濃度を有するp型半導体層(PV−p)とn型半導体層(PV−n)によって空乏層(depletion layer)が形成され、これによって電場を形成することができる。このような光起電力効果(photovoltatic effect)によって光吸収層である真性半導体層(PV−i)で生成された電子と正孔は接触電位差によって分離して互いに異なる方向に移動する。例えば、正孔はp型半導体層(PV−p)を通して第1電極110方へ移動し、 電子はn型半導体層(PV−n)を通して第2電極140方へ移動することができる。 このような方式で電力が生産されることができる。
【0111】
また、図4に示されたように、薄膜太陽電池は二重接合(Double Junction) 太陽電池あるいはp−i−n−p−i−n構造に形成することができる。
【0112】
以下では以上で詳しく説明した部分については説明を省略する。
【0113】
図4に示されるように、薄膜太陽電池の光電変換部(PV)は第1光電変換部(PV1)及び第2光電変換部(PV2)を含むことができる。
【0114】
図4のように、薄膜太陽電池は光入射面から第1p型半導体層(PV1−p)、第1i型半導体層(PV1−i)、第1n型半導体層(PV1−n)、第2p型半導体層(PV2−p)、第2i型半導体層(PV2−i)及び第2n型半導体層(PV2−n)が順に積層されることができる。
【0115】
第1i型半導体層(PV1−i)は短波長帯域の光を主に吸収し電子と正孔を生成することができる。さらに、第2i型半導体層(PV2−i)は長波長帯域の光を主に吸収し電子と正孔を生成することができる。
【0116】
このように、二重接合構造の太陽電池は短波長帯域及び長波長帯域の光を吸収してキャリアを生成するから高い効率を有することが可能である。
【0117】
さらに、第2i型半導体層(PV2−i)の厚さは長波長帯域の光を充分に吸収するために第1i型半導体層(PV1−i)の厚さより厚いことがある。
【0118】
また、図4に示されたような薄膜太陽電池は第1光電変換部(PV1)の第1i型半導体層(PV1−i)及び第2光電変換部(PV2)の第2i型半導体層(PV2−i)が全て非晶質シリコンを含むこともでき、または第1光電変換部(PV1)の第1i型半導体層(PV1−i)は非晶質シリコンを含むが、第2光電変換部(PV2)の第2i型半導体層(PV2−i)は微結晶シリコンを含むこともできる。
【0119】
また、図4のような二重接合構造を有する太陽電池で第2i型半導体層(PV2−i)にはゲルマニウム(Ge)を不純物としてドーピングすることができる。ゲルマニウム(Ge)は第2i型半導体層(PV2−i)のバンドギャップを低下することができ、これによって第2i型半導体層(PV2−i)の長波長帯域光の吸収率が向上することで太陽電池の効率を向上することができる。
【0120】
すなわち、二重接合構造を有する太陽電池は第1i型半導体層(PV1−i)で短波長帯域の光を吸収して光電効果を発揮し、第2i型半導体層(PV2−i)で長波長帯域の光を吸収して光電効果を発揮するようになるのに、第2i型半導体層(PV2−i)にゲルマニウム(Ge)が不純物にドーピングされた太陽電池は第2i型半導体層(PV2−i)のバンドギャップをさらに低下することでさらに多い量の長波長帯域光を吸収することができ、太陽電池の効率を向上することができる。
【0121】
このような第2i型半導体層(PV2−i)にゲルマニウム(Ge)をドーピングする方法ではゲルマニウム(Ge)ガスが満たされたチャンバ内でVHF、HFまたはRFを利用したPECVD工法を一例で挙げることができる。
【0122】
このような第2i型半導体層(PV2−i)に含まれるゲルマニウムの含量は一例として3〜20atom%で有り得る。このようにゲルマニウムの含量が適切に含まれる場合第2i型半導体層(PV2−i)のバンドギャップを充分に低くすることができ、これによって第2i型半導体層(PV2−i)の長波長帯域光の吸収率を向上することができる。
【0123】
このような場合にも第1i型半導体層(PV1−i)は短波長帯域の光を主に吸収して電子と正孔を生成することができ、第2i型半導体層(PV2−i)は長波長帯域の光を主に吸収して電子と正孔を生成することができる。さらに、第2i型半導体層(PV2−i)の厚さは長波長帯域の光を充分に吸収するために第1i型半導体層(PV1−i)の厚さより厚くすることができる。
【0124】
また、図5に示されたように、薄膜太陽電池は三重接合(Triple Junction)太陽電池あるいはp−i−n−p−i−n−p−i−n構造で形成することができる。以下では以上で詳しく説明した部分に対しては説明を省略する。
【0125】
図5にしめすように、薄膜太陽電池の光電変換部(PV)は基板100の入射面から第1光電変換部(PV1)、第2光電変換部(PV2)及び第3光電変換部(PV3)を順に配置することができる。
【0126】
ここで、第1光電変換部(PV1)、第2光電変換部(PV2)及び第3光電変換部(PV3)はそれぞれp−i−n構造に形成することができ、基板100から第1p型半導体層(PV1−p)、第1真性半導体層(PV1−i)、第1n型半導体層(PV1−n)、第2p型半導体層(PV2−p)、第2真性半導体層(PV2−i)、第2n型半導体層(PV2−n)、第3p型半導体層(PV3−p)、第3真性半導体層(PV3−i)及び第3n型半導体層(PV3−n)を順に配置することができる。
【0127】
ここで、第1真性半導体層(PV1−i)、第2真性半導体層(PV2−i)及び第3真性半導体層(PV3−i)を多様に具現することができる。
【0128】
第1実施例で、第1真性半導体層(PV1−i)及び第2真性半導体層(PV2−i)は非晶質シリコン(a−Si)を含むことができ、第3真性半導体層(PV3−i)は微結晶シリコン(mc−Si)を含むことができる。ここで、第2真性半導体層(PV2−i)にはゲルマニウム(Ge)が不純物にドーピングされるようにして第2i型半導体層(PV2−i)のバンドギャップを低下することもできる。
【0129】
また、これとは異なり、第2実施例として第1真性半導体層(PV1−i)は非晶質シリコン(a−Si)を含むことができ、第2真性半導体層(PV2−i)及び第3真性半導体層(PV3−i)は微結晶シリコン(mc−Si)を含むことができる。 ここで、第3真性半導体層(PV3−i)にはゲルマニウム(Ge)が不純物でドーピングされて第3i型半導体層のバンドギャップを低下することもできる。
【0130】
ここで、第1光電変換部(PV1)は短波長帯域の光を吸収し電力を生産することができ、第2光電変換部(PV2)は短波長帯域と長波長帯域の中間帯域の光を吸収して電力を生産することができ、第3光電変換部(PV3)は長波長帯域の光を吸収し電力を生産することができる。
【0131】
ここで、第3真性半導体層(PV3−i)の厚さは第2真性半導体層(PV2−i)の厚さより厚く、第2真性半導体層(PV2−i)の厚さは第1真性半導体層(PV1−i)の厚ささらに厚くすることができる。
【0132】
このように図5のような三重接合太陽電池の場合にはより広い帯域の光を吸収することができるから電力生産効率を高くすることができる。
【0133】
図6は第1接続部及び第2接続部が薄膜太陽電池モジュールの両方の最外郭セルに適用した一例について説明する。
【0134】
先の図2A及び図2Bでは第1接続部210a及び第2接続部140aが第1最外郭セル(C1)にだけ形成される一例についてだけ説明したが、図6に示されたように第1最外郭セル(C1)だけでなく第2最外郭セル(C2)にも第1接続部210bを形成することができる。
【0135】
図6に示されたように、第2最外郭セル(C2)にも第1最外郭セル(C1)と同じく、第1接続部210b及び第2接続部140bが形成された場合第2最外郭セル(C2)が電気を生産することができず、薄膜太陽電池モジュールの光電変換効率が多少低下することもあるが、第1接続部210b及び第2接続部140bを通じて第2最外郭セル(C2)の第1電極110と導電性接着部210の間の接触抵抗と第2最外郭セル(C2)の第2電極140と導電性接着部210の間の接触抵抗を著しく減らすことができる。
【0136】
これによって先の図2A及び図2Bで第1最外郭セル(C1)について説明したと同様に、第2最外郭セル(C2)と導電性接着部210の間の接触抵抗による発熱を最小化させ、むしろ薄膜太陽電池モジュールの寿命を延長することができる。
【0137】
さらに具体的に説明すれば、本発明に係る薄膜太陽電池モジュールで、第1最外郭セル(C1)と導電性接着部210の間の接触抵抗及び第2最外郭セル(C2)と導電性接着部210の間の接触抵抗を以下の表1に示されたように減少することができる。
【0138】
【表1】
【0139】
表1で、第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)それぞれに第1接続部210b及び第2接続部140bが形成された本発明は第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)それぞれに第1接続部210b及び第2接続部140bが形成されなかった比較例より各最外郭セル(C1、C2)と導電性接着部210の間の直列抵抗が約1.1mΩ位で約5%減少することを確認することができる。
【0140】
このような接触抵抗の減少によって、各最外郭セル(C1、C2)と中央セル(C) の間の温度差も減少することを以下の表2で確認することができる。
【0141】
【表2】
【0142】
表2に記載したように、第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2) それぞれに第1接続部210b及び第2接続部140bが形成されなかった比較例の場合、 各最外郭セル(C1、C2)と中央セル(C)の間に約8℃ 〜 10℃の温度差が発生したが、第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)それぞれに第1接続部210b及び第2接続部140bが形成された本発明は温度差が著しく減り、各最外郭セル(C1、C2)と中央セル(C)の間に約3℃ 〜 5℃の温度差が発生することを確認することができる。
【0143】
このように、本発明に係る薄膜太陽電池モジュールは各最外郭セル(C1、C2)と中央セル(C)の間の温度差を減少させ、薄膜太陽電池モジュールの寿命を延長することができる。
【0144】
このような本発明の薄膜太陽電池モジュールで、第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)に含まれる非発電セル(CN)の個数は図6では一例として4個である場合を例として挙げたが、薄膜太陽電池モジュールの品質、すなわち蒸着される薄膜の品質によって変えることができる。
【0145】
図6に示されたことと相違し、このような第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)に含まれる非発電セル(CN)の最適化された個数は約2乃至3個で有り得る。
【0146】
さらに、このような非発電セル(CN)の幅は第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)に含まれる非発電セル(CN)の個数によって変わることがある。
【0147】
一例として、前述したように、非発電セル(CN)の個数が約2乃至3個である場合、非発電セルの幅(WCN)は各最外郭セル(C1、C2)幅(WCE)の1/3乃至1/2の間に形成することができる。
【0148】
しかし、このような非発電セル(CN)の幅と個数は必ずしもこれに限定されるものではない。
【0149】
図7は薄膜太陽電池モジュールの最外郭セルの中でいずれか一つのセルに含まれる第1電極は隣接したセルに含まれる第1電極と互いに電気的に接続された一例について説明するための図である。
【0150】
本発明に係る太陽電池モジュールは最外郭セル中のいずれか一つのセルに含まれる第1電極110は隣接したセルに含まれる第1電極110と互いに電気的に接続することができる。
【0151】
一例として、図7に示されたように、第1最外郭セル(C1)に含まれた第1電極110は隣接したセルに含まれる第1電極110と互いに電気的に接続することができ、第2最外郭セル(C2)に含まれた第1電極110は通常の場合と同様に第1スクライビングライン(P1)によって隣接したセルに含まれる第1電極110と互いに電気的に接続されないこともある。
【0152】
このように、いずれか一つの最外郭セルに含まれる第1電極110が隣接したセルに含まれる第1電極110と互いに電気的に接続されるようにする基準は最外郭セルと隣接したセルとの電気的接続関係によって決定される。
【0153】
具体的に、図7に示されたように、第1最外郭セル(C1)と隣接した第1隣接セル(CB1)は第1隣接セル(CB1)の第1電極110を介して第1最外郭セル(C1)と互いに直列接続された構造であるので、第1最外郭セル(C1)に含まれた第1電極110を第1隣接セル(CB1)に含まれる第1電極110と互いに電気的に接続させても第1最外郭セル(C1)と第1隣接セル(CB1)の間の直列接続構造には影響がない。
【0154】
しかし、第2最外郭セル(C2)と隣接した第2隣接セル(CB2)は第2隣接セル(CB2)の第2電極140を介して第2最外郭セル(C2)と互いに直列接続される構造を有し、第2最外郭セル(C2)に含まれた第1電極110を第2隣接セル(CB2)に含まれる第1電極110と互いに電気的に接続させる場合、第2最外郭セル(C2)と第2隣接セル(CB2)の間の直列接続構造が割れてしまう問題が発生するので、第2最外郭セル(C2)に含まれた第1電極110は通常の場合と同様に第1スクライビングライン(P1)によって第2隣接セル(CB2)に含まれる第1電極110と互いに電気的に接続されないこともある。
【0155】
このように、 第1最外郭セル(C1)に含まれる第1電極110を第1隣接セル(CB1)に含まれる第1電極110と互いに電気的に接続させる場合、第1隣接セル(CB1)で生成され第1隣接セル(CB1)の第1電極110に収集されたキャリアは第1最外郭セル(C1)の第2電極140を通る経路(i110a)でだけでなく、第1接続部210a及び第2接続部140aを通る経路(i110b)でも集電ボックス250に移動することができる。
【0156】
これによって、キャリアの移動経路を多様に形成させることができて、キャリアが一つの経路に集中されて発熱温度が高くなることをさらに緩和することができる効果がある。
【0157】
図7では第2最外郭セル(C2)が第1接続部210b及び第2接続部140bが含まれた一例の場合に適用される場合を示したが、第2最外郭セル(C2)が第1接続部210b及び第2接続部140bを含まない場合にも、第1最外郭セル(C1)に含まれる第1電極110は第1隣接セル(CB1)に含まれる第1電極110と互いに電気的に接続されることができる。
【0158】
図8は最外郭セルに含まれた第1接続部の幅を異なるようにした一例について説明するための図である。
【0159】
本発明に係る薄膜太陽電池モジュールは複数の第1接続部210aの幅(210aT1、210aT2)を互いに異なるようにでき、一例では、複数の第1接続部210aの幅が最外郭セルと隣接したセルとの距離が近くなるほど増加するようにできる。
【0160】
具体的には、図8に示されたように、第1隣接セル(CB1)と距離が最も近い第1接続部210aの幅210aT1は第1隣接セル(CB1)との距離が最も遠い第1接続部210aの幅210aT2より大きくすることができ、第1接続部210aの幅が第1隣接セル(CB1)との距離が近くなるほど増加するようにできる。
【0161】
また、さらに、第2最外郭セル(C2)に含まれた第1接続部210bの幅(210bT1、 210bT2)も第2隣接セル(CB2)との距離が近くなるほど増加するようにできる。
【0162】
具体的には、第2最外郭セル(C2)が図8に示されたように第1接続部210b及び第2接続部140bを含む場合、第1最外郭セル(C1)の第1接続部210aのように、第2最外郭セル(C2)も第2隣接セル(CB2)との距離が最も近い第1接続部210bの幅210bT1は第2隣接セル(CB2)との距離が最も遠い第1接続部210bの幅210bT2より大きくすることができる。
【0163】
このようにすることで、最外郭セルと隣接したセルで生成されたキャリア(例えば正孔や電子)が複数の第1接続部210aを通じて集電ボックス250まで移動する最短経路i200aの抵抗を最小化することができ薄膜太陽電池モジュールの効率をさらに向上することができる効果がある。
【0164】
このように、第1接続部210aの幅は40μm乃至150μmの間で形成されることができる。
【0165】
図7では第2最外郭セル(C2)に第1接続部210b及び第2接続部140bが含まれた一例の場合に適用する場合を示したが、第2最外郭セル(C2)で第1接続部210b及び第2接続部140bが形成されない場合にも同様に適用することができる。
【0166】
図9は最外郭セルに含まれた第2接続部の幅を異なるようにした一例について説明するための図である。
【0167】
本発明に係る薄膜太陽電池モジュールは複数の第2接続部(140a、140b)の幅を互いに異なるようにでき、 一例で、複数の第2接続部(140a、140b)の幅が最外郭セルと隣接したセルと距離が近くなるほど増加するようにすることもできる。
【0168】
図9に示されたように、第1隣接セル(CB1)との距離が最も近い第2接続部140aの幅140aT1は第1隣接セル(CB1)との距離が最も遠い第2接続部140aの幅140aT2より大きくでき、第2接続部140aの幅が第1隣接セル(CB1)との距離が近くなるほど増加するようにできる。
【0169】
また、さらに、第2最外郭セル(C2)に含まれた第2接続部140aの幅(140bT1、140bT2)も第2隣接セル(CB2)との距離が近くなるほど増加するようにできる。
【0170】
具体的には、第2最外郭セル(C2)が図9に示されたように第1接続部210b及び第2接続部140bを含む場合、第1最外郭セル(C1)の第2接続部140aのように、第2最外郭セル(C2)も第2隣接セル(CB2)との距離が最も近い第2接続部14bの幅140bT1は第2隣接セル(CB2)との距離が最も遠い第2接続部140bの幅140bT2より大きくすることができる。
【0171】
このようにすることで、第1隣接セル(CB1)で生成されたキャリア(例えば正孔や電子)が複数の第2接続部140aを通じて集電ボックス250まで移動する最短経路i140aの抵抗を最小化することができて薄膜太陽電池モジュールの効率をさらに向上することができる効果がある。
【0172】
このような、第2接続部140aの幅は40μm乃至150μmの間で形成することができる。
【0173】
図9では第2最外郭セル(C2)に第1接続部210b及び第2接続部140bが含まれた一例の場合に適用する場合を示したが、第2最外郭セル(C2)で第1接続部210b及び第2接続部140bが形成されない場合にも同様に適用することができる。
【0174】
このように、本発明に係る薄膜太陽電池モジュールは導電性接着部210と最外郭セル(C1、C2)との接触抵抗を減らし導電性接着部210と最外郭セル(C1、C2)の接触部分で発生する熱を最小化することができる効果がある。
【0175】
今までは薄膜太陽電池モジュールの光電変換部がシリコン(Si)を含む場合を一例にだけ説明したが、これ以外にも本発明に係る薄膜太陽電池モジュールの光電変換部は CdTe(Cadmiumtelluride)、CIGS(Copper indium gallium selenide)または硫化カドミウム(CdS)などのような他の物質が含まれる場合にも適用することもできる。
【0176】
今までは本発明に係る薄膜太陽電池モジュールの構造に対してだけ説明したが、以下ではこのような薄膜太陽電池モジュールを製造する方法の一例について詳しく説明する。
【0177】
図10A乃至図10Kは本発明に係る薄膜太陽電池モジュールを製造する方法の一例で、図6に示された薄膜太陽電池モジュールを製造する過程を説明する。
【0178】
先ず、図10Aに示されたように、基板100の上部に第1電極110(または第1電極層)を全面に形成する。この時、第1電極110はCVDまたはPECVD蒸着装置によって基板100上に蒸着され形成することができる。
【0179】
その後、図10Bに示されたように、レーザービームを利用し第1電極110の一部分を部分的に除去し、第1電極110に第1スクライビングライン(P1)パターンを形成する。この時、第1電極110でレーザービームによって除去される幅は約30μm〜70μmで有り得るが、必ずこれに限定されるものではない。すなわち、本発明の実施の形態では第1スクライビングライン(P1)をレーザービームでなく、異なる蝕刻方法により形成することもできる。
【0180】
このような第1スクライビングライン(P1)パターンによって各セルの第1電極110が区分される。したがって、基板100の最外郭に位置する第1電極(110C1、 110C2)は前述の第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)に含まれる。
【0181】
その後、図10Cに示されたように、第1電極110上の全面に光電変換部(PV)(又は光電変換部層)を形成する。この時、光電変換部(PV)は第1電極110の上部だけでなく第1スクライビングライン(P1)パターンによって部分的に露出した基板100の上部にも同時に蒸着することができる。
【0182】
次に、図10Dに示されたように、レーザービームを利用し光電変換部(PV)の一部分を部分的に除去し、光電変換部(PV)に第2スクライビングライン(P2)パターンを形成する。これにより複数の光電変換部(PV)が形成される。
【0183】
このような第2スクライビングライン(P2)パターンによって各セルの光電変換部(PV)が区分される。さらに、第2スクライビングライン(P2)パターンによって第1電極110が部分的に露出する。
【0184】
ここで、基板100の最外郭に位置する光電変換部(PVC1、PVC2)それぞれは前述の第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)にそれぞれ含まれる。
【0185】
次に、図10Eに示されたように、第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)に含まれる光電変換部(PVC1、PVC2)に対してだけ追加的に別途の第2スクライビングライン(P2‘) パターンをさらに形成する。
【0186】
このように追加的に別途の第2スクライビングライン(P2’)パターンによって、 第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)に含まれる光電変換部(PVC1、PVC2)は非発電セル(CN)に含まれる複数の光電変換部(PVCN)で分けられ、 別途の第2スクライビングライン(P2’)パターンによって、第1最外郭セル(C1) 及び第2最外郭セル(C2)に含まれる第1電極110が部分的に露出する。
【0187】
ここでは、図10Dの第2スクライビングライン(P2)パターンを先に形成させた後、図10Eの別途の第2スクライビングライン(P2’)パターンを形成することを説明したが、必ずしもこれに限定されるのではなく、第2スクライビングライン(P2)パターンと別途の第2スクライビングライン(P2’)のパターン形成過程は時間的に交互いに変更するか混合することもできる。その他に代案的な実施の形態で、第2スクライビングライン(P2)と別の第2スクライビングライン(P2’)は共に形成されるか連続的に形成されることもある。
【0188】
次、図10Fに示されたように、部分的に露出した第1電極110及び光電変換部(PV)上に第2電極140(又は第2電極層)を蒸着する。
【0189】
これによって、第2スクライビングライン(P2)パターンによって部分的に露出した中央セル(C)の第1電極110は第2電極140と直接接触され、電気的に接続される。
【0190】
さらに、別途の第2スクライビングライン(P2’)パターンによって部分的に露出した第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)の第1電極110は第2電極140と直接接触され、電気的に接続される。これによって、第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)には第1電極110と第2電極140が互いに電気的に接続された複数の第2接続部140aが形成される。
【0191】
次に、図10Gに示されたように、レーザービームを利用して第3スクライビングライン(P3)パターンを形成させる。このような第3スクライビングライン(P3)パターンによって第2電極140と光電変換部(PV)が複数に分けられ、これにより、複数の第2電極140が形成される。したがって複数のセルそれぞれの形態が完成される。すなわち本発明の実施の形態では第2スクライビングライン(P2)がレーザービームではなくて、異なる蝕刻方法により形成できることもある。
【0192】
さらに、複数のセルそれぞれは互いに隣接したセルの第1電極110と第2電極140が直列に接続された形態を有するようになる。
【0193】
次に、図10Hに示されたように、レーザービームを利用し第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)に対してだけ追加で別途の第3スクライビングライン(P3’)パターンを形成させる。このように追加に形成される別途の第3スクライビングライン(P3’)パターンは第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)に形成された別途の第2スクライビングライン(P2’)パターンと重畳しないこともある。
【0194】
これによって、第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)では別途の第3スクライビングライン(P3’)パターンによって第1電極110が部分的に露出する。
【0195】
ここでは、図10Gの第3スクライビングライン(P3)パターンを先に形成させた後、図10Hの別途の第3スクライビングライン(P3’)パターンを形成することを説明したが、必ずしもこれに限定されるのではなく、第3スクライビングライン(P3)パターンは別途の第3スクライビングライン(P3’)パターン形成過程後に形成でき、また、混合する(同時に形成する)こともできる。その他に代案的な実施の形態で、第3スクライビングライン(P3)と別の第3スクライビングライン(P3’)は共に同時に形成されるか順次形成されることもある。
【0196】
次に、図10Iに示されたように、導電性接着部210を形成するために電気伝導性の金属物質を含むペースト(P210)を第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)の上に塗布する。
【0197】
このように、電気伝導性の金属物質を含むペースト(P210)が第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)の上に塗布されると、ペースト(P210)が別途の第3スクライビングライン(P3’)パターンによって形成された空間に流れて行き部分的に露出した第1最外郭セル(C1) 及び第2最外郭セル(C2)の第1電極110と直接接続される。
【0198】
次に、図10Jに示されたように、電気伝導性の金属物質を含むペースト(P210)が乾燥すると、第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)上に導電性接着部210が形成され、さらに、導電性接着部210が第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)の第1電極110と直接接続される第1接続部210aが形成される。
【0199】
次に、図10Kに示されたように、導電性接着部210が形成された第1最外郭セル(C1)及び第2最外郭セル(C2)上にリボン220を形成させる。
【0200】
これによって、図6で説明した太陽電池モジュールを完成することができる。
【0201】
以上で本発明の望ましい実施の形態に対して詳細に説明したが本発明の権利範囲はこれに限定されるのではなく、次の請求範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多くの変形及び改良形態もまた本発明の権利範囲に属する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板と、
前記基板上部に位置する第1電極、前記第1電極上部に位置する第2電極、及び前記第1電極と前記第2電極の間に位置する光電変換部をそれぞれ含む複数のセルと、
前記複数のセルの中で第1最外郭セル及び第2最外郭セルの上部にそれぞれ配置されるリボンと、
前記第1最外郭セルと前記リボン及び前記第2最外郭セルと前記リボンの間にそれぞれ位置し、前記第1及び第2最外郭セルを前記リボンに電気的にそれぞれ接続する導電性接着部とを含み、
前記第1最外郭セルの第2電極と前記リボンの間に位置する導電性接着部は前記第1最外郭セルに含まれる第1電極、光電変換部及び第2電極それぞれと電気的に接続される第1接続部を含む薄膜太陽電池モジュール。
【請求項2】
前記第1最外郭セルの第2電極は前記第1最外郭セルの第1電極に電気的に接続される第2接続部を含む、請求項1記載の薄膜太陽電池モジュール。
【請求項3】
前記第1最外郭セルの第1電極は隣接したセルの第1電極と一体に形成される、請求項1記載の薄膜太陽電池モジュール。
【請求項4】
前記第1接続部は複数である、請求項1記載の薄膜太陽電池モジュール。
【請求項5】
前記複数の第1接続部の幅は互いに異なる、請求項4記載の薄膜太陽電池モジュール。
【請求項6】
前記複数の第1接続部の幅は前記第1最外郭セルと隣接したセルとの距離が近くなるほど増加する、請求項4記載の薄膜太陽電池モジュール。
【請求項7】
前記第2接続部は複数である、請求項2記載の薄膜太陽電池モジュール。
【請求項8】
前記複数の第2接続部の幅は互いに異なる、請求項7記載の薄膜太陽電池モジュール。
【請求項9】
前記複数の第2接続部の幅は前記第1最外郭セルと隣接したセルとの距離が近くなるほど増加する、請求項7記載の薄膜太陽電池モジュール。
【請求項10】
前記第1接続部及び前記第2接続部それぞれの幅は40μm乃至150μmの間である、請求項2記載の薄膜太陽電池モジュール。
【請求項11】
前記導電性接着部は電気伝導性の金属物質を含む、請求項1記載の薄膜太陽電池モジュール。
【請求項12】
前記複数のセルで生成された電力を回収する集電ボックスと、
前記複数のセル上部を横切って配置され前記集電ボックスと前記リボンを互いに接続するバスバー電極とをさらに含む、請求項1記載の薄膜太陽電池モジュール。
【請求項13】
前記複数のセルと前記バスバー電極の間に位置する非伝導性物質の絶縁部とをさらに含む、請求項12記載の薄膜太陽電池モジュール。
【請求項14】
前記光電変換部は少なくとも一つのp−i−n層を含む、請求項1記載の薄膜太陽電池モジュール。
【請求項15】
前記第2最外郭セルの第2電極と前記リボンの間に位置する導電性接着部は前記第2最外郭セルに含まれる第2電極と電気的に接続され、前記第2最外郭セルに含まれる光電変換部及び第1電極とは電気的に接続されない、請求項1記載の薄膜太陽電池モジュール。
【請求項16】
前記第1最外郭セルの第2電極は前記第1最外郭セルと隣接したセルの第1電極に電気的に接続され、
前記第2最外郭セルの第1電極は前記第2最外郭セルと隣接したセルの第2電極に電気的に接続される、請求項15記載の薄膜太陽電池モジュール。
【請求項17】
前記第1最外郭セルの第2電極と前記リボンの間に位置する導電性接着部は前記第1最外郭セルに含まれる第2電極の上部面及び側面と互いに接触する、請求項1記載の薄膜太陽電池モジュール。
【請求項18】
前記第1最外郭セルの第2電極と前記リボンの間に位置する導電性接着部は前記第1最外郭セルに含まれる光電変換部の側面と互いに接触する、請求項1記載の薄膜太陽電池モジュール。
【請求項19】
前記第1最外郭セルの第2電極と前記リボンの間に位置する導電性接着部は前記第1最外郭セルに含まれる第1電極の上部の一部分と互いに接触する、請求項1記載の薄膜太陽電池モジュール。
【請求項20】
前記導電性接着部は接着性樹脂及び接着性樹脂内に複数の導電性粒子を含む、請求項1記載の薄膜太陽電池モジュール。
【請求項21】
複数のセルを含む太陽電池モジュールを製造する方法において、
基板の面上に第1電極層を形成した後、前記基板が部分的に露出するように前記第1電極層に第1スクライビングラインパターンを形成し、前記複数のセルそれぞれに含まれる複数の第1電極を形成する段階と、
前記複数の第1電極の面上に光電変換部層を形成した後、前記第1電極が部分的に露出するように第2スクライビングパターンを形成し、前記複数のセルそれぞれに含まれる複数の光電変換部を形成する段階と、
前記複数の光電変換部及び前記部分的に露出した複数の第1電極の上に第2電極層を形成した後、前記複数の第1電極が部分的に露出するように第3スクライビングパターンを形成し、前記複数のセルそれぞれに含まれる複数の第2電極を形成する段階と、
前記第3スクライビングパターン以外に、前記複数のセルの中で最外郭セルに含まれる前記第2電極に対して前記第1電極が部分的に露出するように別途の第3スクライビングパターンを形成する段階と、
を含む太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項22】
前記第2スクライビングパターン以外に、前記複数のセルの中で最外郭セルに含まれる光電変換部に対して前記第1電極が部分的に露出するように別途の第2スクライビングパターンを形成する段階とをさらに含む、請求項21記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項23】
前記複数の第2電極を形成する段階において、
前記最外郭セルに含まれる第2電極は前記別途の第2スクライビングパターンによって形成された空間を通じて前記最外郭セルに含まれる第1電極と直接接触する、請求項22記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項24】
前記別途の第3スクライビングパターンを形成した後、前記最外郭セルの上に導電性接着部を形成する段階をさらに含む、請求項21記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項25】
前記導電性接着部を形成する段階で、前記導電性接着部は前記最外郭セルの第1電極と直接接触する、請求項24記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項1】
基板と、
前記基板上部に位置する第1電極、前記第1電極上部に位置する第2電極、及び前記第1電極と前記第2電極の間に位置する光電変換部をそれぞれ含む複数のセルと、
前記複数のセルの中で第1最外郭セル及び第2最外郭セルの上部にそれぞれ配置されるリボンと、
前記第1最外郭セルと前記リボン及び前記第2最外郭セルと前記リボンの間にそれぞれ位置し、前記第1及び第2最外郭セルを前記リボンに電気的にそれぞれ接続する導電性接着部とを含み、
前記第1最外郭セルの第2電極と前記リボンの間に位置する導電性接着部は前記第1最外郭セルに含まれる第1電極、光電変換部及び第2電極それぞれと電気的に接続される第1接続部を含む薄膜太陽電池モジュール。
【請求項2】
前記第1最外郭セルの第2電極は前記第1最外郭セルの第1電極に電気的に接続される第2接続部を含む、請求項1記載の薄膜太陽電池モジュール。
【請求項3】
前記第1最外郭セルの第1電極は隣接したセルの第1電極と一体に形成される、請求項1記載の薄膜太陽電池モジュール。
【請求項4】
前記第1接続部は複数である、請求項1記載の薄膜太陽電池モジュール。
【請求項5】
前記複数の第1接続部の幅は互いに異なる、請求項4記載の薄膜太陽電池モジュール。
【請求項6】
前記複数の第1接続部の幅は前記第1最外郭セルと隣接したセルとの距離が近くなるほど増加する、請求項4記載の薄膜太陽電池モジュール。
【請求項7】
前記第2接続部は複数である、請求項2記載の薄膜太陽電池モジュール。
【請求項8】
前記複数の第2接続部の幅は互いに異なる、請求項7記載の薄膜太陽電池モジュール。
【請求項9】
前記複数の第2接続部の幅は前記第1最外郭セルと隣接したセルとの距離が近くなるほど増加する、請求項7記載の薄膜太陽電池モジュール。
【請求項10】
前記第1接続部及び前記第2接続部それぞれの幅は40μm乃至150μmの間である、請求項2記載の薄膜太陽電池モジュール。
【請求項11】
前記導電性接着部は電気伝導性の金属物質を含む、請求項1記載の薄膜太陽電池モジュール。
【請求項12】
前記複数のセルで生成された電力を回収する集電ボックスと、
前記複数のセル上部を横切って配置され前記集電ボックスと前記リボンを互いに接続するバスバー電極とをさらに含む、請求項1記載の薄膜太陽電池モジュール。
【請求項13】
前記複数のセルと前記バスバー電極の間に位置する非伝導性物質の絶縁部とをさらに含む、請求項12記載の薄膜太陽電池モジュール。
【請求項14】
前記光電変換部は少なくとも一つのp−i−n層を含む、請求項1記載の薄膜太陽電池モジュール。
【請求項15】
前記第2最外郭セルの第2電極と前記リボンの間に位置する導電性接着部は前記第2最外郭セルに含まれる第2電極と電気的に接続され、前記第2最外郭セルに含まれる光電変換部及び第1電極とは電気的に接続されない、請求項1記載の薄膜太陽電池モジュール。
【請求項16】
前記第1最外郭セルの第2電極は前記第1最外郭セルと隣接したセルの第1電極に電気的に接続され、
前記第2最外郭セルの第1電極は前記第2最外郭セルと隣接したセルの第2電極に電気的に接続される、請求項15記載の薄膜太陽電池モジュール。
【請求項17】
前記第1最外郭セルの第2電極と前記リボンの間に位置する導電性接着部は前記第1最外郭セルに含まれる第2電極の上部面及び側面と互いに接触する、請求項1記載の薄膜太陽電池モジュール。
【請求項18】
前記第1最外郭セルの第2電極と前記リボンの間に位置する導電性接着部は前記第1最外郭セルに含まれる光電変換部の側面と互いに接触する、請求項1記載の薄膜太陽電池モジュール。
【請求項19】
前記第1最外郭セルの第2電極と前記リボンの間に位置する導電性接着部は前記第1最外郭セルに含まれる第1電極の上部の一部分と互いに接触する、請求項1記載の薄膜太陽電池モジュール。
【請求項20】
前記導電性接着部は接着性樹脂及び接着性樹脂内に複数の導電性粒子を含む、請求項1記載の薄膜太陽電池モジュール。
【請求項21】
複数のセルを含む太陽電池モジュールを製造する方法において、
基板の面上に第1電極層を形成した後、前記基板が部分的に露出するように前記第1電極層に第1スクライビングラインパターンを形成し、前記複数のセルそれぞれに含まれる複数の第1電極を形成する段階と、
前記複数の第1電極の面上に光電変換部層を形成した後、前記第1電極が部分的に露出するように第2スクライビングパターンを形成し、前記複数のセルそれぞれに含まれる複数の光電変換部を形成する段階と、
前記複数の光電変換部及び前記部分的に露出した複数の第1電極の上に第2電極層を形成した後、前記複数の第1電極が部分的に露出するように第3スクライビングパターンを形成し、前記複数のセルそれぞれに含まれる複数の第2電極を形成する段階と、
前記第3スクライビングパターン以外に、前記複数のセルの中で最外郭セルに含まれる前記第2電極に対して前記第1電極が部分的に露出するように別途の第3スクライビングパターンを形成する段階と、
を含む太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項22】
前記第2スクライビングパターン以外に、前記複数のセルの中で最外郭セルに含まれる光電変換部に対して前記第1電極が部分的に露出するように別途の第2スクライビングパターンを形成する段階とをさらに含む、請求項21記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項23】
前記複数の第2電極を形成する段階において、
前記最外郭セルに含まれる第2電極は前記別途の第2スクライビングパターンによって形成された空間を通じて前記最外郭セルに含まれる第1電極と直接接触する、請求項22記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項24】
前記別途の第3スクライビングパターンを形成した後、前記最外郭セルの上に導電性接着部を形成する段階をさらに含む、請求項21記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項25】
前記導電性接着部を形成する段階で、前記導電性接着部は前記最外郭セルの第1電極と直接接触する、請求項24記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図10D】
【図10E】
【図10F】
【図10G】
【図10H】
【図10I】
【図10J】
【図10K】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図10D】
【図10E】
【図10F】
【図10G】
【図10H】
【図10I】
【図10J】
【図10K】
【公開番号】特開2013−89963(P2013−89963A)
【公開日】平成25年5月13日(2013.5.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−227283(P2012−227283)
【出願日】平成24年10月12日(2012.10.12)
【出願人】(502032105)エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド (2,269)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成25年5月13日(2013.5.13)
【国際特許分類】
【出願日】平成24年10月12日(2012.10.12)
【出願人】(502032105)エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド (2,269)
【Fターム(参考)】
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