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JP-2026077610-A - 審美性に優れた透光型太陽電池モジュールおよびその製造方法

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Abstract

【課題】パターン形成において発生されうるデッド（Dead）ラインを最小化し、太陽電池層をそのまま活用することによってエネルギ転換効率を極大化させ、適切な光が通過されうる審美性に優れた透光型太陽電池モジュールおよびその製造方法を提供する。 【解決手段】審美性に優れた透光型太陽電池モジュールおよびその製造方法に関し、透光型太陽電池モジュールの製造方法は、ガラス基板上にパターニングされた薄膜太陽電池層を含む、薄膜太陽電池を形成する第１段階と、薄膜太陽電池の上面に上面ガラス基板が配置される第２段階と、を備え、第１段階は、ガラス基板の薄膜太陽電池層が形成される面の他面にパターンマスク（Pattern Mask）を形成する段階と、パターンマスクが形成された上部にレーザーを照射する加工によって、薄膜太陽電池層を形成する段階と、を含んで構成される。 【選択図】図１

Inventors

  • キム、ジョン ヨン
  • イ、ギュ ヒョン

Assignees

  • メカロエナジー カンパニー，リミテッド

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20251023
Priority Date
20241025

Claims (16)

  1. ガラス基板上にパターニングされた薄膜太陽電池層を含む薄膜太陽電池を形成する第１段階と、 前記薄膜太陽電池の上面に上面ガラス基板が配置される第２段階と、を備え、 前記第１段階は、 前記ガラス基板の前記薄膜太陽電池層が形成される面の他面にパターンマスク（Pattern Mask）を形成する段階と、 前記パターンマスクが形成された上部にレーザーを照射する加工によって前記薄膜太陽電池層を形成する段階と、を含むことを特徴とする、 透光型太陽電池モジュールの製造方法。
  2. 前記薄膜太陽電池層を形成する段階は、 前記ガラス基板の前記薄膜太陽電池層が形成される面の他面に形成されたパターンマスク（Pattern Mask）上にレーザーを照射して、電極（Busbar）を含む薄膜太陽電池層を形成することを特徴とする、 請求項１に記載の透光型太陽電池モジュールの製造方法。
  3. 前記薄膜太陽電池層を形成する段階後に、 前記電極（Busbar）に伝導性テープ、超音波溶接または半田付けによって接続される銅またはアルミニウム材料の端子を形成する段階と、をさらに含むことを特徴とする、 請求項２に記載の透光型太陽電池モジュールの製造方法。
  4. 前記薄膜太陽電池層は、 ＣＩＧＳ、 ＰｅｒｏｖｓｋｉｔｅまたはＣＩＧＳ－Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ Ｔａｎｄｅｍ 薄膜太陽電池層からなることを特徴とする、 請求項１に記載の透光型太陽電池モジュールの製造方法。
  5. 前記第２段階は、 前記薄膜太陽電池の背面に背面ガラス基板が配置される段階と、をさらに含むことを特徴とする、 請求項１に記載の透光型太陽電池モジュールの製造方法。
  6. 前記第２段階は、 前記薄膜太陽電池と前記上面ガラス基板との間に封止材を塗布して、前記薄膜太陽電池と前記上面ガラス基板を接合する段階と、をさらに含むことを特徴とする、 請求項１に記載の透光型太陽電池モジュールの製造方法。
  7. 前記第２段階は、 前記薄膜太陽電池と前記上面ガラス基板との間に、並びに前記薄膜太陽電池と前記背面ガラス基板との間に封止材を塗布して、前記薄膜太陽電池と前記上面ガラス基板および前記背面ガラス基板との間を接合する段階と、をさらに含むことを特徴とする、 請求項５に記載の透光型太陽電池モジュールの製造方法。
  8. 前記封止材は、 ＰＯＥ（Polyolefin Elastomer）またはＥＶＡ（Ethylene Vinyl Acetate）からなることを特徴とする、 請求項６または７に記載の透光型太陽電池モジュールの製造方法。
  9. ガラス基板および前記ガラス基板上にパターニングされた薄膜太陽電池層を含む薄膜太陽電池と、 前記薄膜太陽電池の上面に配置される上面ガラス基板と、を備え、 前記薄膜太陽電池層は、 前記ガラス基板の前記薄膜太陽電池層が形成される面の他面に形成されたパターンマスク（Pattern Mask）に、レーザーを照射する加工によって形成されることを特徴とする、 透光型太陽電池モジュール。
  10. 前記薄膜太陽電池層は、 前記ガラス基板の前記薄膜太陽電池層が形成される面の他面に形成されたパターンマスク（Pattern Mask）に前記他面上でレーザーを照射して、電極（Busbar）を含むように形成されることを特徴とする、 請求項９に記載の透光型太陽電池モジュール。
  11. 前記薄膜太陽電池層は、 前記電極（Busbar）に伝導性テープ、超音波溶接または半田付けによって接続される銅またはアルミニウム材料の端子と、をさらに含むことを特徴とする、 請求項１０に記載の透光型太陽電池モジュール。
  12. 前記薄膜太陽電池層は、 ＣＩＧＳ、ＰｅｒｏｖｓｋｉｔｅまたはＣＩＧＳ－Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ Ｔａｎｄｅｍ 薄膜太陽電池層からなることを特徴とする、 請求項９に記載の透光型太陽電池モジュール。
  13. 前記薄膜太陽電池の背面に配置される背面ガラス基板と、をさらに含むことを特徴とする、 請求項９に記載の透光型太陽電池モジュール。
  14. 前記薄膜太陽電池と前記上面ガラス基板との間に塗布され、前記薄膜太陽電池と前記上面ガラス基板を接合する封止材と、をさらに含むことを特徴とする、 請求項９に記載の透光型電池モジュール。
  15. 前記薄膜太陽電池と前記上面ガラス基板との間に、並びに前記薄膜太陽電池と前記背面ガラス基板との間に配置され、前記薄膜太陽電池と前記上面ガラス基板および前記背面ガラス基板との間を接合する封止材と、をさらに含むことを特徴とする、 請求項１３に記載載の透光型太陽電池モジュール。
  16. 前記封止材は、 ＰＯＥ（Polyolefin Elastomer）またはＥＶＡ（Ethylene Vinyl Acetate）からなることを特徴とする、 請求項１４または１５に記載の透光型太陽電池モジュール。

Description

本発明は、審美性に優れた透光型太陽電池モジュールおよびその製造方法に関し、より詳細には、光の透過が可能でデザインパターン形成が可能な透光型太陽電池モジュールおよびその製造方法に関する。 シリコンを主材料として使用する従来の技術では、シリコンウェハーにホールを加工して穿孔された形態の透光型（see-thru）形態の太陽電池を製造した。 しかしながら、従来技術によれば、シリコンウェハーの大きさが小さいため、実装するにあたって制約があり、ホール加工に伴う多くの時間およびコストがかかり、破損などにより実現に相当な困難がある。 一方、薄膜太陽電池の場合、ガラス基板に薄膜を蒸着した形態で構成されるため、相対的に薄膜加工によるデザイン形成が有利な長所があるが、パターン形成過程で積層されている薄膜が溶けるようになって、積層されている薄膜が互いに連結されるなど、損傷による問題が生じる。 また、既存のパターン形成モジュールの場合、バターンが形成されている前面ガラス（Front Glass）を接合したり、パズル形態の注文制作を通じてパターニング形成技術を利用したりして、モジュールのデッド（Dead）ラインが存在して視認性が落ち、エネルギ転換効率を減少させる問題点があった。 なお、太陽電池間の連結過程において多量の金属接合を行うため、複雑な製造過程は勿論、投光部位に金属が露出されて視認性と審美性が落ちる問題点があった。 韓国登録特許第１０－２５８４９１０号公報（２０２３．１０．０６．） 本発明の一実施例による透光型太陽電池モジュールを示す図面である。本発明の一実施例による透光型太陽電池モジュールの分解斜視図である。本発明の他の一実施例による透光型太陽電池モジュールの分解斜視図である。本発明の一実施例による透光型太陽電池モジュールの製造方法を説明するためのフローチャートである。本発明の一実施例による透光型太陽電池モジュールの製造方法を説明するための図面である。本発明の一実施例により製造された透光型太陽電池モジュールの実物を示す図面である。 以下、本発明は、多様な変形を加えることができ、多様な実施例を例として示すことができるが、特定の実施例を図面に例示し、発明の詳細な説明に詳細に説明しようとする。しかし、これは本発明を特定な実施形態に対して限定しようとするものではなく、本発明の思想および技術的範囲に含まれる全ての変形、均等物または代替物を含むものと理解されるべきである。 ただし、実施形態を説明するにあたって、関連する公知機能または構成に関する具体的な説明が、本発明の要旨を不必要にぼやかす可能性があると判断される場合、それに関する詳細な説明は省略する。また、図面における各構成要素の大きさは説明のために誇張されることがあり、実際に適用される大きさを意味するものではない。 また、明細書全体において、一構成要素が他の構成要素と「連結される」か、または「接続される」などで言及されたときには、前記一構成要素が前記他の構成要素と直接連結されるか、または直接接続されることもあるが、明らかに反対の記載が存在しない限り、中間にさらに他の構成要素を媒介して連結されるか、または接続されることもあると理解されるべきである。また、明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、これは明らかに反対の記載が示されない限り、他の構成要素を除外するものではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。 図１は、本発明の一実施例による透光型太陽電池モジュールを示す図面であり、図２は、本発明の一実施例による透光型太陽電池モジュールの分解斜視図である。 以下では、図面を参照して図２は、本発明の一実施例による透光型太陽電池モジュールの構成を説明する。 本発明の一実施例による透光型太陽電池モジュール１００は、薄膜太陽電池１１０および上面ガラス基板１２０を含んで構成される。 薄膜太陽電池１１０は、ガラス基板と、前記ガラス基板上にパターニングされた薄膜太陽電池層と、を含んで構成される。 前記薄膜太陽電池層は、前記ガラス基板に形成されたパターンマスク（Pattern Mask）にレーザーを照射する加工によって形成されてもよい。 このとき、前記パターンマスク（Pattern Mask）は、前記ガラス基板上で前記薄膜太陽電池層が形成される面の他面に形成されてもよく、前記パターンマスク（Pattern Mask）に前記他面上でレーザーを照射して、電極（Busbar）を含むように形成され得る。 前記パターンマスク（Pattern Mask）は、金属材質のテープ（Tape）またはレーザーによって加工されない材質のパターンマスクからなる。このとき、前記パターンマスクがガラス基板と最大限密着されるようにして、浮き上がりによる加工誤差が発生しないようにする。 また、薄膜太陽電池１１０は、両端の電極部位にパターンマスクが形成されるようにする。これは、レーザー加工時に電極部分もともに加工されるようにし、以後のモジュール製造時に電極の面積を縮小して抵抗が発生されることは勿論で、それぞれ形成されたモジュールが電極と接触が円滑しない場合、充填率（Fill factor）および電流減少を引き起こして出力低下を招くことを防止するためである。 このように、前記薄膜太陽電池層は、前記ガラス基板の前記薄膜太陽電池層が形成される面の他面に形成されたパターンマスク（Pattern Mask）にレーザービームの重ね合わせ率を５０％以上に照射して、０．０５ｍｍ～５ｍｍの加工線幅で形成されることができる。 また、前記薄膜太陽電池層は、前記電極（Busbar）に伝導性テープ、超音波溶接または半田付けによって接続される銅またはアルミニウム材料の端子をさらに含んで構成され得る。 併せて、本発明の一実施例による薄膜太陽電池層は、ＣＩＧＳ、ＰｅｒｏｖｓｋｉｔｅまたはＣＩＧＳ－Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ Ｔａｎｄｅｍ 薄膜太陽電池層からなり得る。 ＣＩＧＳは、薄膜太陽電池に使用される半導体物質であって、効率が高く柔軟な基板に適用可能であるため、多様な形態の太陽電池製造が可能である。ＣＩＧＳ薄膜太陽電池は、高温環境下でも安定した特性を有する。 ペロブスカイト（Perovskite）は、近年、多くの注目を集めている太陽電池素材で、高い効率を低コストで提供する長所がある。 一方、ＣＩＧＳとペロブスカイトを結合したタンデム（Tandem）太陽電池は、２つの素材の長所を活かしてより広い範囲の光を吸収して効率を極大化する方式である。一般に、ＣＩＧＳは太陽光の赤外線領域をよく吸収し、ペロブスカイトは可視光線と紫外線の領域をよく吸収する。これを結合すれば、エネルギ変換効率をさらに向上させうるという長所がある。 また、本発明の一実施例による透光型太陽電池モジュール１００は、封止材１３０をさらに含んで構成され得る。 前記封止材１３０は、前記薄膜太陽１１０と前記上面ガラス基板１２０との間に塗布されて、前記薄膜太陽電池１１０と前記上面ガラス基板１２０を接合する。 図３は、本発明の他の一実施例による透光型太陽電池モジュールの分解斜視図である。 本発明の他の一実施例による透光型太陽電池モジュールは、薄膜太陽電池１１０、上面ガラス基板１２０および背面ガラス基板１２５を含んで構成される。 薄膜太陽電池１１０は、ガラス基板１１１、および前記ガラス基板１１１上にパターニングされた薄膜太陽電池層１１２を含んで構成される。 前記薄膜太陽電池層１１２は、前記ガラス基板111に形成されたパターンマスク（Pattern Mask）にレーザーを照射する加工によって形成され得る。 このとき、前記パターンマスク（Pattern Mask）は、前記ガラス基板１１１上で前記薄膜太陽電池層１１２が形成される面の他面に形成されることがあり、前記パターンマスク（Pattern Mask）に前記他面上でレーザーを照射して、電極（Busbar）１１３を含むように形成され得る。 前記パターンマスク（Pattern Mask）は、金属材質のテープ(Tape)またはレーザーによって加工されない材質のパターンマスクからなる。このとき、前記パターンマスクがガラス基板111と最大限密着されるようにして、浮き上がりによる加工誤差が発生されないようにする。 また、薄膜太陽電池１１０は、両端の電極１１３部位にもパターンマスクが形成されるようにする。これはレーザー加工時に電極部分もともに加工されるようにして、以後のモジュール製造時に電極の面積を縮小して抵抗が発生することは勿論である。そして、それぞれ形成されたモジュールが電極(busbar)との接触が円滑しない場合、充填率（Fill factor）および電流減少を引き起こして出力低下を招くことを防止するためである。 このように、前記薄膜太陽電池層１１２は、前記ガラス基板１１１の前記薄膜太陽電池層１１２が形成される面の他面に形成された、パターンマスク（Pattern Mask）にレーザービームの重ね合わせ率を５０％以上に照射して、０．０５ｍｍ～５ｍｍの加工線幅で形成され得る。 また、前記薄膜太陽電池層１１２は、前記電極(busbar)１１３に伝導性テープ、超音波溶接または半田付けによって接続される銅またはアルミニウム材料の端子１１４をさらに含んで構成され得る。 前述したように、本発明の一実施例による薄膜太陽電池層112は、ＣＩＧＳ、 ＰｅｒｏｖｓｋｉｔｅまたはＣＩＧＳ－Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ Ｔａｎｄｅｍ 薄膜太陽電池層からなり得る。 また、本発明の他の一実施例による透光型太陽電池モジュール１００は封止材１３０をさらに含んで構成され得る。 前記封止材１３０を通じて前記薄膜太陽電池１１０と前記上面ガラス基板１２０のとの間に、並びに前記薄膜太陽電池１１０と前記背面ガラス基板１２５との間に配置され、前記薄膜太陽電池１１０と前記上面ガラス基板１２０および前記背面ガラス基板１２５との間を接合することができる。 図４は、本発明の一実施例による透光型太陽電池モジュールの製造方法を説明するためのフローチャートであり、図５は、本発明の一実施例による透光型太陽電池モジュールの製造方法を説明するための図面である。 また、図６は、本発明の一実施例によって製造された透光型太陽電池モジュールの実物を示す図面である。 以下では、図４～図６を参照して本発明の一実施例による透光型太陽電池モジュールの製造方法を説明する。 先ず、ガラス基板１１１上にパターンマスク１０１を形成する（Ｓ２１０）。 このとき、ガラス基板１１１上で薄膜太陽電池層１１２が形成される面の他面にパターンマスク（pattern mask）１０１を形成する。 このとき、前記パターンマスク（pattern mask）１０１は、前記ガラス基板１１１上で前記薄膜太陽電池層が形成される面の他面に形成されることがあり、前記パターンマスク１０１は、金属材質のテープ(tape)またはレーザーによって加工されない材質からなる。そのとき、前記パターンマスク１０１が、ガラス基板１１１と最大限密着されるようにして、浮き上がりによる加工誤差が発生されないようにする。 さらに、薄膜太陽電池１１０は、両端の電極部位にもパターンマスク101が形成されるようにする。 以後、前記パターンマスク１０１が形成された上部にレーザーＬを照射する加工によって薄膜太陽電池層１１２を形成する（Ｓ２２０）。 このとき、前記ガラス基板１１１の前記薄膜太陽電池層１１２が形成される面の他面に形成されたパターンマスク（pattern mask）１０１上にレーザーＬを照射して、電極（Busbar）を含む薄膜太陽電池層１１２を形成することができる。 このように、薄膜太陽電池１１０の両端の電極部位にもパターンマスク101が形成されるようにして、レーザー加工時に電極部分もともに加工されるようにし、以後のモ