본 논문에서 제안하고 있는 새로운 방식의 모듈 기술은 라미네이션 공정 중 셀과 배선재의 접합이 이루어지는 셀/모듈 일체형 공정을 적용하여 wire embedded EVA sheet 모듈을 제작하는 것이다. 버스바리스 셀의 표면조직화 공정은 세 가지 방법으로 진행하였으며, KOH 표면조직화 방법을 통해 형성시킨 마이크로 크기의 피라미드 구조의 웨이퍼는 나노 크기의 피라미드 구조의 웨이퍼에 비해 높은 반사도 특성을 나타내었으나, 가장 높은 효율을 나타내었다. Ag 금속촉매 표면조직화, KOH와 Ag 금속 촉매를 이용한 2 step 방법을 통해 형성시킨 나노 크기의 피라미드 구조의 웨이퍼인 경우 깊은 에미터 층으로 인한 낮은 면저항 때문에 재결합율이 높아 효율이 저하된 것으로 판단되었다.
버스바리스 셀의 핑거 전극을 형성시키기 위해 스크린 프린팅 공정 방법을 이용하여 수 마이크로 크기의 피라미드 구조의 웨이퍼 위에 전극을 형성시켰다. 마이크로 피라미드의 크기는 각각 1~2 ㎛의 small 피라미드 구조와 5-6 ㎛의 large 피라미드 구조인 웨이퍼를 사용하였다. 이 때 large 피라미드 구조의 웨이퍼보다는 small 피라미드 구조의 웨이퍼에서 더 높은 셀 효율 특성을 보였다. 이는 small 피라미드 구조에서 large 피라미드 구조보다 전극 선폭이 줄어들어 그림자 손실을 최소화함으로써 단락 전류 특성이 개선되었기 때문이다.
제작된 버스바리스 셀을 사용하여 wire embedded EVA sheet 모듈을 제작하였으며, 이 때 SnBiAg 와이어를 사용하였다. 모듈의 개방전압과 단락전류 특성은 모든 조건에서 크게 차이를 보이지 않았지만 fill factor는 효율의 변화폭과 비슷한 양상을 보였다. 이에 따라 효율은 fill factor의 영향을 크게 받는 것을 알 수 있었다. 150℃ 이상의 온도 조건에서 제작한 모듈 효율을 비교한 결과, 170℃의 온도조건에서 19.7%의 가장 높은 효율을 관찰할 수 있었다. 170℃의 온도 조건에서 와이어와 핑거 전극 간 가장 낮은 접촉 비저항 값을 나타내었으며, 이는 우수한 전기적 접촉으로 인한 fill factor의 개선으로 효율이 증가한 것으로 판단되었다. Wire embedded EVA sheet 모듈은 시뮬레이션 결과를 바탕으로 와이어의 개수를 6, 12, 18, 24줄, 와이어의 직경은 0.26, 0.32, 0.36 ㎜로 가변하여 제작하였다. 0.36 ㎜의 와이어 직경과 12개의 와이어 개수를 갖는 모듈에서 20.28%로 가장 높은 효율을 보였으며, 이는 와이어 직경이 넓어짐에 따라 광학적 손실이 증가함에도 불구하고 단락전류에 대한 손실보다는 직렬 저항 성분이 크게 감소하여 fill factor가 개선되었기 때문이다. 또한, 와이어의 개수가 많을 경우 와이어와 와이어 사이의 핑거 전극 길이는 감소하기 때문에 핑거 전극에 대한 저항은 작아지지만 와이어의 개수가 많아짐에 따라 음영 영역으로 인한 광학적 손실은 증가하게 된다.
버스바리스 셀의 경우 셀 단위에서 측정이 불가능하기 때문에 본 연구에서는 5 버스바 셀을 이용한 태빙 모듈과 wire embedded EVA sheet 모듈에 대한 셀/모듈 특성을 계산하여 비교하였다. 5 버스바 태빙 모듈 출력에 대한 산출값과 실제 모듈을 제작하여 측정한 값의 차이에 대한 비율은 약 3.245%를 나타내었으며, 해당 조건에서의 버스바리스 셀 적용 wire embedded EVA sheet 모듈 출력에 대한 이론값과 출력값 차이의 비율은 2.619%인 것을 확인하였다. 이를 통해 wire embedded EVA sheet 모듈은 일반적인 태빙 공정에 의해 제작된 5 버스바 셀 적용 모듈보다 출력이 개선됨을 확인하였으며, 태빙 모듈의 단점을 충분히 보완한 고출력의 모듈 제작이 가능하였다. 또한, wire embedded EVA sheet 모듈은 고온의 태빙 공정으로 인해 태양전지에 가해지는 열 및 기계적 스트레스를 제거할 수 있어 박형 웨이퍼에 적용 가능하고, silver 함량을 크게 낮출 수 있어 태양전지의 원가 절감에 큰 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다.