[논문]레이저 스크라이빙에 의한 결정질 실리콘 태양전지의 분할 및 특성 분석

박지수; 오원제; 이수호; 이재형

doi:10.4313/jkem.2019.32.3.187

레이저 스크라이빙에 의한 결정질 실리콘 태양전지의 분할 및 특성 분석
Separation and Characterization of Crystalline Silicon Solar Cell by Laser Scribing 원문보기

전기전자재료학회논문지 = Journal of the Korean institute of electronic material engineers, v.32 no.3, 2019년, pp.187 - 191

박지수 (성균관대학교 전자전기컴퓨터공학과) , 오원제 (성균관대학교 전자전기컴퓨터공학과) , 이수호 (성균관대학교 전자전기컴퓨터공학과) , 이재형 (성균관대학교 전자전기컴퓨터공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Advances in laser technology have enabled ultra-high-speed ultra-precise processing, thus expanding potential applications to the semiconductor, medical, and photovoltaic industries. In particular, laser scribing technology has been applied to the production of shingled solar modules. In this work, we analyze the effect of laser scribing conditions, e.g., scribing depth, on the characteristics of the resulting divided solar cells. When the scribing depth was greater than $100{\mu}m$, the solar cells were well separated. In addition, the desired scribing depths were reached in fewer scans when the laser spot overlap was 100%. The efficiency of the divided cells decreased due to the high series resistance at scribing depths of less than $100{\mu}m$. However, at scribing depths of approximately $100{\mu}m$, the series resistance was low and efficiency reduction was minimized.

주제어

표/그림 (8)

그림 Fig. 1. Photographs of mono crystalline silicon solar cell.
그림 Fig. 2. Laser-scribinged lines on (a) the front and (b) rear side of the solar cells.
표 Table 1. Laser scribing conditions.
그림 Fig. 3. Relationship between the scribing depth and the scanning count under different laser beam spot overlap ratios.
그림 Fig. 4. Photographs of cell divided with the scribing depth of (a) 106 ㎛ and (b) 85 ㎛.
그림 Fig. 5. Top views of the solar cell laser-scribed with various scanning counts (scribing depths): (a) 10 times (64 ㎛), (b) 16 times (68 ㎛), and (c) 23 times (77 ㎛).
그림 Fig. 6. Cross-section views of the divided cell with various laser scanning counts: (a) 10 times, (b) 12 times, (c) 16 times, and (d) 23 times.
그림 Fig. 7. Comparison of solar cell performance between cell performances of the 6 inch cell and divided cell.

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

본 논문에서는 슁글드 태양광 모듈 제작에 적합한 레이저 스크라이빙 조건이 분할 셀에 미치는 영향에 대해 조사하였다. 셀 분할이 원활히 이루어지기 위해서는 셀 두께의 절반에 해당하는 100 ㎛ 이상으로 스크라이빙 깊이가 필요함을 알 수 있었다.

제안 방법

따라서 본 논문에서는 레이저의 스캐닝 횟수를 바꾸어 스크라이빙 깊이를 변화시켰고 셀 분할에 적합한스크라이빙 깊이를 조사하였다. 또한 공정의 신속성을 위해 레이저 스캐닝 속도를 변화시켜 레이저 빔 스팟(spot)의 오버랩(overlap)에 따른 스크라이빙 깊이를 조사하였다.
따라서 본 논문에서는 레이저의 스캐닝 횟수를 바꾸어 스크라이빙 깊이를 변화시켰고 셀 분할에 적합한스크라이빙 깊이를 조사하였다. 또한 공정의 신속성을 위해 레이저 스캐닝 속도를 변화시켜 레이저 빔 스팟(spot)의 오버랩(overlap)에 따른 스크라이빙 깊이를 조사하였다. 게다가 다양한 스크라이빙 조건에서의 분할 셀의 특성을 분할 전과 비교함으로써 레이저 공정이 셀에 미치는 영향을 분석하였다.

대상 데이터

본 연구에서는 면적 156×156 mm², 두께 210 ㎛의 붕소가 도핑된 p타입 웨이퍼로 제조된 단결정 실리콘 태양전지(NSP 3BB Mono, IHUAX.CN, China)를 셀 분할에 사용하였다. 그림 1은 실제 실험에 사용된 분할 전 태양전지의 사진으로, 셀 전면에는 빛을 받아 생성된 전류를 수집하는 3개의 버스바가 존재한다.

데이터처리

레이저 조건에 따른 스크라이빙 폭 및 깊이는 광학현미경으로 측정하여 확인하였다. 분할 전 및 후의 태양전지 특성 변화는 솔라 시뮬레이터(WXS-155S-L2, WACOM,Japan)와 전류-전압 분석기(DKSCT-3T, Denken, Japan)를 사용하여 측정하였다.

성능/효과

스크라이빙 이후 분할된 셀의 특성을 확인한 결과, 레이저에 의한 손상으로 직렬저항이 증가하여 FF가 감소하였다. 그 결과, 셀의 효율은 분할 전에 비해 감소하였지만 레이저 스캐닝 횟수가 증가함에 따라 회복되어 100 ㎛ 부근의 스크라이빙 깊이에서 효율 감소량이 가장 작음을 알 수 있었다.

후속연구

본 논문에서 연구된 레이저 스크라이빙 조건을 슁글드 모듈 제작에 적용하면 공정이 신속하고 셀 절단 이후 특성의 변화도 최소화되어 고출력 및 고효율 태양광 모듈 제작이 가능할 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	레이저 가공이란?	레이저 가공은 고밀도의 열원인 레이저를 이용하여 조사되는 소재를 물리적으로 변형시켜 주는 비접촉 가공 기술을 의미한다 [1]. 레이저 가공은 비접촉 방식이기 때문에 재료에 물리적인 힘 또는 충격을 가하지 않고 소재 가공이 용이하여 철강, 자동차, 조선, 항공 산업 등 주요 산업분야에 널리 사용되고 있다 [2,3].
	고출력 및 고밀도 특성을 구현하는 슁글드 태양광 모듈의 원리와 특징은?	슁글드 태양광 모듈은 6인치 크기의 태양전지를 레이저로 분할한 셀을 전도성 접착제인 ECA (electrically conductive adhesives)를 통해 접합하여 제작된다 [7,8]. 슁글드 모듈은 분할된 셀의 전면 버스바(busbar)를 따라 ECA를 도포하고 다른 분할 셀의 후면 Ag pad와 겹쳐서 접합하는 방식으로, 전류를 생성할 수 없는 버스바영역이 없어지고 유효 수광 영역이 증가하기 때문의 모듈의 효율을 상승시킬 수 있다 [9,10]. 또한 분할된 셀은 다른 분할 셀과 겹쳐져 연결되기 때문에 기존의 태양광 모듈에 비해 동일 면적 많은 수의 셀을 집적할 수 있어 고출력 모듈을 구현할 수 있다 [11]. 그러나 레이저 스크라이빙 과정에서 열에 의한 손상으로 인하여 분할된 태양전지의 특성이 저하될 수 있다 [12,13].
	레이저 가공의 특징과 응용 분야는?	레이저 가공은 고밀도의 열원인 레이저를 이용하여 조사되는 소재를 물리적으로 변형시켜 주는 비접촉 가공 기술을 의미한다 [1]. 레이저 가공은 비접촉 방식이기 때문에 재료에 물리적인 힘 또는 충격을 가하지 않고 소재 가공이 용이하여 철강, 자동차, 조선, 항공 산업 등 주요 산업분야에 널리 사용되고 있다 [2,3]. 또한 레이저 기술의 발전에 따라 초고속, 초정밀 가공이 가능하게 되어 반도체 의료 및 태양광 산업분야까지 적용이 확대되었다.

저자의 다른 논문 :

LOADING...

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증