[셀,모듈] 태양전지 Micro crack

태양광 모듈 Micro crack에 대해서

안녕하세요. 태양광 윤대리입니다.

오늘은 태양광 셀에서 발생하는 Mircro crack에 대해 간단하게 알아보려고 합니다.

 

목차

1. Micro crack이란?

2. 해결방안

 

1. Micro crack이란?

태양전지에 발생하는 '미세한 결함'을 의미합니다.

 

실리콘 단결정 태양전지는 200μm 정도의 얇의 기판으로 만들어집니다.

얇은 결정질을 형성하기 위해서 여러 공정을 거치게 되는데요.

이 때 지속적으로 기계적 스트레스에 노출되어 '미세한 결함(micro crack)'이 발생합니다.

이 미세한 결함은 태양전지가 실사용되면서 외부 환경에 노출될 때,  눈,비,우박 등 자연현상에 의해 crack으로 성장합니다.

crack은 핫스팟을 유발합니다. 핫스팟은 결국 열화손상으로 확대되어 발전정지 또는 발전량 감소를 야기시킵니다.

 

태양전지에 발생한 micro crack은 육안으로 확인하기는 어렵습니다.

또한 출력시험에서도 전혀 이상이 없습니다.

하지만, 앞서 언급했듯이, 태양전지가 실사용되면서 micro crack이 crack으로 성장합니다.

결국 crack부위를 넘어 모듈 전체에 부정합을 야기하여 발전량 감소를 나타냅니다.

 

 한 논문에 따르면, micro crack의 발생원인을 셀의 구성하는 재료들의 열팽창계수가 다르기 때문이라는 주장이 있습니다.

EVA(내부충진제)와 셀, 그리고 강화유리, 백시트 등이 가교결합을 통해서 하나의 모듈로 이루어 집니다.

그러나, 외부에서 변화하는 온도에 대해, 각기 다른 열팽창 수축에 의해서 crack이 발생한다는 주장입니다.

 

2. 해결방안

현재 Micro crack에 의한 발전량 저하를 최소화할 수 있는 방법은, busbar의 수를 늘리는 방법입니다.

출처 : Anand Gupta

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'핑거바'는 태양전지에서 생산한 전류가 이동하는 지방도로 역할을 합니다.

'부스바'는 핑거바들이 만나서 이동하는 길입니다. 고속도로 역할을 하는것이죠.

부스바에 crack이 생긴다는 것은, 고속도로가 무너저 내린 것과 유사합니다.

결국 그 방향으로 전류가 완전히 이동할 수 없거나, 적은 양의 전류만이 흐르게 되죠.

 

지방도로는 무너저 내린다해도, 발전하는데 큰 지장은 없습니다만,

경부고속도로가 무너진다면, 엄청난 교통체증을 불러 일으키겠죠?

 

micro crack과 일반적인 crack을 최소화하는 방법은 많은 연구와 시간, 비용이 소모됩니다.

그러나 micro carck에 의한 손실을 줄이는 방법은 상대적으로 간단하고 합리적입니다.

 

방법은 버스바의 수를 늘리는 것입니다.

경부고속도로 옆에 경부고속도로 2, 경부고속도로 3을 만들어 피해를 최소화하는 방법입니다.

 

물론 생산비용은 더 들겠지만, 장기적으로 보았을 때 더 합리적인 것이죠.

정확하게 부스바가 몇개인지는 정형화된 것은 없습니다.

그래서 우리는 최소 5개 이상?의 부스바를 태양전지 셀 하나에 포함한다고 해서, 'multi bus bar = MBB'라고 합니다.

출처 : Anand Gupta

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현재 대부분의 모듈제조업체에서 MBB 형태로 모듈을 생산하고 있습니다.

 

앞으로는 공정에서 발생하는 기계적 스트레스를 줄이고,

열팽창에 의한 크랙을 최소화 할 수 있는 방안을 찾는 것이 중요할 것 같습니다.

 

이상으로 블로그를 마치겠습니다.

읽어주셔서 감사합니다.

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