태양전지 모듈 및 그 제조 방법 document_id A220623063026

광전지 산업에서, 복수의 태양전지는 서로 결합하여 보다 큰 모듈을 형성한다. 하나의 모듈 내에는, 복수의 태양전지가 서로 배선되어 있고, 상기 모듈은 추가로 풍화 작용으로부터 일반적으로 매우 민감한 전지를 보호하는 것과 같은 과제를 더 수행한다. 광전지 산업의 특별한 분야로서 소위 "집광 광전지 산업(concentrator photovoltaics)"이 있고, 여기에서 태양광선이 광학 시스템(예를 들어, 렌즈, 거울)에 의하여 집광되고, 집광된 광선은 -설비 형태에 따라서- 비교적 작은 크기의 태양전지에 부딪힌다. 이러한 목적을 위하여, 전지는 정확히 렌즈의 초점에 위치하여야 한다. 전지가 작기 때문에, 전지에 접촉하기 위하여 통상적으로 특별한 접촉 방법(예를 들어, 결합(bonding))이 필요하다. 그러나, 이러한 방법은 모듈 내의 서로 다른 전지를 배선하는데 종종 부적합하다. 이를 위하여, 다른 접촉 방식이 더욱 필요하다. 집광 광전지 산업에서, 태양 복사는 렌즈에 의하여 초점을 맞추게 된다. 이러한 방식에 의하여, 매우 좁은 면적에 매우 높은 에너지 밀도가 이루어질 수 있다. 이와 같은 방식으로, 예를 들어, 500배의 태양 에너지가 2 mm 직경의 원 안에 얻어질 수 있다. 여기서, 복사 분포는 가우스 분포(Gaussian distribution)를 갖고, 이의 결과로서, 2000배 이상으로 집광된 태양 복사가 초점의 중심(약 0.3 mm 직경의 영역)에 나타난다. 이와 같이, 태양전지는 열흡입재(heat sink)와 직접 접촉하도록 장착되어야 한다. 과열점(hot spot)의 형성을 방지하기 위하여, 이러한 열흡입재의 가장 중요한 임무는 먼저 측 방향, 즉 너비 방향으로 해당 손실 에너지를 분포시키는 것이며, 또한 동시에, 밑에 있는 층에 전도(transmission)하는 것이다. 이를 달성하기 위하여, 종래에는 태양전지의 후면이 금속층에 연결된다. 또한, 태양전지의 상측은 제2 전기 단자로서 접촉되어야 한다. 이러한 접촉은 하측에서 태양전지와 접촉하는 동일한 금속층을 이용하여 수행된다. 따라서, 이러한 층은 다양한 전기적으로(또한, 기계적으로, 그리고 열적으로) 분리된 영역으로 구성되어야 한다. 이는 특정한 영역에서 구리(copper)를 제거함으로써, 전기적으로 서로 절연된 영역이 형성되도록 이루어진다. 도 1은 종래 기술에 따른 태양전지를 도시한다. 태양전지는 점착층(2a)에 의하여 구리판(3a)이 도포된 기판(모듈 기저, 유리 담체)을 갖는다. 태양전지(5a)는 전기적으로 도전성의 점착층(4a)에 의하여 상기 구리판(3a) 상에 위치한다. 태양전지(5a)와 구리판(3a)의 전기적 도전성 접촉에 의하여, 상기 태양전지는 배면 접점, 여기서는 양극 단자(positive terminal)에 접촉된다. 상기 태양전지(5a)에 대하여 측면으로 이격되어(offset), 예를 들어 유리섬유 합성물질로 구성될 수 있는 절연층(6)이 배치된다. 상기 절연층(6)은 기판(1)으로부터 멀어지는 측면에 전기적으로 도전성의 금층(7)(gold layer)을 포함한다. 상기 금층(7)은 결합 와이어(9)에 의하여 태양전지의 음극 단자로서의 접점(11a)에 전기적으로 배선된다. 도 1에서, 기판상에 측면으로 이격된 전술한 태양전지의 배열에 추가하여, 제2 태양전지(5b)가 해당 방식으로 배치된다. 상기 2개의 태양전지(5a 및 5b)의 직렬배선을 위하여, 상기 금층(7)이 태양전지(5b)의 구리층(3b)에 접점(8b)를 통하여 전기적으로 연결된다. 이러한 형태의 태양전지를 제조하기 위하여, 각각 고정된 구리판(3a 및 3b)(소위 태양전지 칩)이 점착성 접점(2a)을 통하여 기판(1) 위에 개별적으로 장착된다. 태양전지의 중심이 상부에 고정된 렌즈의 초점에 위치할 수 있도록, 태양전지(5a 및 5b)는 각각 정확하게 위치되어야 한다. 이후, 각각의 전지 사이의 전기적 연결(8b)이 예를 들어, 은 조각(silver strip)(8b)을 납땜함으로써 이루어진다. 많은 수의 개별적 부품이 필요하고, 공급뿐만 아니라 장착 및 제작에 있어서 비용이 증가하는 점에서 바람직하지 않다. 조립 동안에, 각 면(surfaces)의 준비, 점착 및 납땜과 같은 결합 재료의 적용, 각 부품의 물림(gripping) 및 위치결정, 점착층의 경화 및 다양한 납땜 공정과 같은 많은 다른 조작 단계가 발생한다. 이와 더불어, 상기 공정과 관련된 단계가 더 있을 수 있다. 이러한 많은 조작 단계는 사이클 시간을 증가시키고, 집광 광전지 산업에서 태양전지 모듈의 제조 라인의 처리량을 감소시킨다. 또한, 재료 경비가 매우 높아 고비용을 초래한다. 특히, 태양전지 모듈을 제조하는데 필요한 예를 들어 납땜 공정과 같은 몇몇 단계는 특히 많은 비용이 소요된다. 마찬가지로, 은 조각(8b)의 재료 경비가 매우 높다.