以下では、添付の図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。しかし、本発明がこれらの実施例に限定されるものではなく、様々な形態に変形可能であることは勿論である。
図面では、本発明を明確且つ簡略に説明するために、説明と関係のない部分の図示を省略し、明細書全体において同一又は極めて類似の部分に対しては同一の図面参照符号を使用する。そして、図面では、説明をより明確にするために、厚さ、面積などを拡大又は縮小して示しており、本発明の厚さ、面積などは図面に示したものに限定されない。
そして、明細書全体において、ある部分が他の部分を「含む」とするとき、特に反対の記載がない限り、他の部分を排除するのではなく、他の部分をさらに含むことができる。また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上に」あるとするとき、これは、他の部分の「直上に」ある場合のみならず、それらの間に他の部分が位置する場合も含む。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「直上に」あるとするときは、それらの間に他の部分が位置しないことを意味する。
以下、添付の図面を参照すると、本発明の実施例に係る太陽電池パネル、並びに太陽電池パネル用配線材付着装置及び方法を詳細に説明する。明確な説明のために、本実施例に係る太陽電池パネル用配線材付着装置及び方法によって付着された配線材を備える太陽電池パネルを先に説明した後、本実施例に係る太陽電池パネル用配線材付着装置及び方法を説明する。以下において「第1」、「第2」などの表現は、相互間の区別のために使用したものに過ぎず、本発明がこれに限定されるものではない。
図1は、本発明の実施例に係る太陽電池パネルを示した斜視図であり、図2は、図1のII−II線に沿う断面図である。
図1及び図2を参照すると、本実施例に係る太陽電池パネル100は、複数の太陽電池150、及び複数の太陽電池150を電気的に接続する配線材142を含む。そして、太陽電池パネル100は、複数の太陽電池150及びこれを接続する配線材142を包んで密封する密封材130と、密封材130の上で太陽電池150の前面に位置する前面基板110と、密封材130の上で太陽電池150の後面に位置する後面基板120とを含む。これについてより詳細に説明する。
まず、太陽電池150は、太陽光を電気エネルギーに変換する光電変換部と、光電変換部に電気的に接続され、電流を収集して伝達する電極とを含むことができる。そして、複数個の太陽電池150は、配線材142によって電気的に直列、並列又は直並列に接続されてもよい。具体的に、配線材142は、複数個の太陽電池150のうち隣り合う2つの太陽電池150を電気的に接続する。
そして、バスリボン145は、配線材142によって接続されて一つの列を形成する太陽電池150(すなわち、太陽電池ストリング)の配線材142の両端を交互に接続する。バスリボン145は、太陽電池ストリングの端部でそれと交差する方向に配置されてもよい。このようなバスリボン145は、隣り合う太陽電池ストリングを接続したり、太陽電池ストリング又は複数の太陽電池ストリングを電流の逆流を防止するジャンクションボックス(図示せず)に接続することができる。バスリボン145の物質、形状、接続構造などは様々に変形可能であり、本発明がこれに限定されるものではない。
密封材130は、配線材142によって接続された太陽電池150の前面に位置する第1密封材131、及び太陽電池150の後面に位置する第2密封材132を含むことができる。第1密封材131及び第2密封材132は、水分と酸素が流入することを防止し、太陽電池パネル100の各要素を化学的に結合する。第1及び第2密封材131,132は、透光性及び接着性を有する絶縁物質で構成されてもよい。一例として、第1密封材131及び第2密封材132には、エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂(EVA)、ポリビニルブチラール、ケイ素樹脂、エステル系樹脂、オレフィン系樹脂などを使用することができる。第1及び第2密封材131,132を用いたラミネーション工程などによって、後面基板120、第2密封材132、太陽電池150、第1密封材131、前面基板110が一体化されて太陽電池パネル100を構成することができる。
前面基板110は、第1密封材131上に位置して太陽電池パネル100の前面を構成し、後面基板120は、第2密封材132上に位置して太陽電池150の後面を構成する。前面基板110及び後面基板120は、それぞれ外部の衝撃、湿気、紫外線などから太陽電池150を保護することができる絶縁物質で構成されてもよい。そして、前面基板110は、光が透過し得る透光性物質で構成され、後面基板120は、透光性物質、非透光性物質、又は反射物質などで構成されるシートで構成されてもよい。一例として、前面基板110がガラス基板などで構成されてもよく、後面基板120が、TPT(Tedlar/PET/Tedlar)タイプを有したり、又はベースフィルム(例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET))の少なくとも一面に形成されたポリフッ化ビニリデン(poly vinylidene fluoride、PVDF)樹脂層を含むことができる。
しかし、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、第1及び第2密封材131,132、前面基板110、又は後面基板120が、上述した説明以外の様々な物質を含むことができ、様々な形態を有することができる。例えば、前面基板110又は後面基板120が様々な形態(例えば、基板、フィルム、シートなど)又は物質を有することができる。
図3を参照して、本発明の実施例に係る太陽電池パネルに含まれる太陽電池及びそれに接続された配線材の一例をより詳細に説明する。
図3は、図1の太陽電池パネルに含まれる太陽電池及びそれに接続された配線材の一例を示した部分断面図である。
図3を参照すると、太陽電池150は、半導体基板160と、半導体基板160に又は半導体基板160上に形成される導電型領域20,30と、導電型領域20,30に接続される電極42,44とを含む。導電型領域20,30は、第1導電型を有する第1導電型領域20、及び第2導電型を有する第2導電型領域30を含むことができる。電極42,44は、第1導電型領域20に接続される第1電極42、及び第2導電型領域30に接続される第2電極44を含むことができる。その他に、第1及び第2パッシベーション膜22,32、反射防止膜24などをさらに含むことができる。
半導体基板160は、単一の半導体物質(一例として、4族元素)を含む結晶質半導体で構成されてもよい。一例として、半導体基板160は、単結晶又は多結晶半導体(一例として、単結晶又は多結晶シリコン)で構成されてもよい。特に、半導体基板160は単結晶半導体(例えば、単結晶半導体ウエハ、より具体的には、単結晶シリコンウエハ)で構成されてもよい。すると、太陽電池150が、結晶性が高いため欠陥の少ない単結晶半導体で構成される半導体基板160をベースとするようになる。これによって、太陽電池150は優れた電気的特性を有することができる。
半導体基板160の前面及び/又は後面は、テクスチャリング(texturing)されて凹凸を有することができる。凹凸は、一例として、外面が半導体基板160の(111)面で構成され、不規則的な大きさを有するピラミッド形状を有することができる。テクスチャリングによって半導体基板160の前面などに凹凸が形成されて前面の表面粗さが増加すると、半導体基板160の前面などを通して入射する光の反射率を低下させることができる。したがって、ベース領域10と第1又は第2導電型領域20,30によって形成されたpn接合まで到達する光量を増加させることができ、光損失を最小化することができる。本実施例では、半導体基板160の前面及び後面のそれぞれに凹凸が形成される場合を例示した。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、半導体基板160の前面及び後面のうち少なくともいずれか1つに凹凸が形成されてもよく、前面及び後面に凹凸が形成されなくてもよい。
本実施例において、半導体基板160は、第1又は第2導電型ドーパントが低いドーピング濃度でドープされて第1又は第2導電型を有するベース領域10を含む。このとき、半導体基板160のベース領域10は、これと同じ導電型を有する第1及び第2導電型領域20,30のうち1つよりも低いドーピング濃度、高い抵抗又は低いキャリア濃度を有することができる。一例として、本実施例において、ベース領域10は第2導電型を有することができる。
そして、半導体基板160は、第1導電型領域20及び第2導電型領域30を含むことができる。本実施例において、半導体基板160を構成するベース領域10と導電型領域20,30は、半導体基板160の結晶構造を有し、導電型、ドーピング濃度などが互いに異なる領域である。例えば、半導体基板160において、第1導電型ドーパントを含んで第1導電型を有する領域が第1導電型領域20として定義され、第2導電型ドーパントを低いドーピング濃度で含んで第2導電型を有する領域がベース領域10として定義され、第2導電型ドーパントをベース領域10よりも高いドーピング濃度で含んで第2導電型を有する領域が第2導電型領域30として定義され得る。
第1及び第2導電型領域20,30は、半導体基板160の前面及び後面でそれぞれ全体的に形成されてもよい。ここで、全体的に形成されるということは、隙間なく全てに形成された場合のみならず、不可避的に一部の領域には形成されない場合も含む。これによって、第1及び第2導電型領域20,30を十分な面積で別途のパターニングなしに形成することができる。
第1導電型領域20は、ベース領域10とpn接合を形成するエミッタ領域を構成することができる。第2導電型領域30は、後面電界(back surface field)を形成する後面電界領域を構成することができる。後面電界領域は、半導体基板160の表面(より正確には、半導体基板160の後面)で再結合によってキャリアの損失が発生することを防止する役割を果たす。
本実施例では、導電型領域20,30が、半導体基板160の内部にドーパントをドープして形成されて半導体基板160の一部を構成するドーピング領域である場合を例示した。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、第1導電型領域20及び第2導電型領域30のうち少なくとも1つが、半導体基板160上に別途の層として構成される非晶質、微結晶又は多結晶半導体層などで構成されてもよい。その他にも様々な変形が可能である。
そして、本実施例において、第1導電型領域20及び第2導電型領域30がそれぞれ全体的に均一なドーピング濃度を持つ均一な構造(homogeneous structure)を有する例を示した。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、他の実施例として、第1導電型領域20及び第2導電型領域30のうち少なくとも1つが選択的構造(selective structure)を有してもよい。選択的構造では、導電型領域20,30において電極42,44と隣接する部分で高いドーピング濃度及び低い抵抗を有し、その他の部分では低いドーピング濃度及び高い抵抗を有することができる。更に他の実施例として、第2導電型領域30が局部的構造(local structure)を有してもよい。局部的構造では、第2導電型領域30が、第2電極44が形成された部分に対応して局部的に形成されてもよい。
第1導電型領域20に含まれる第1導電型ドーパントがn型又はp型のドーパントであってもよく、ベース領域10及び第2導電型領域30に含まれる第2導電型ドーパントがp型又はn型のドーパントであってもよい。p型のドーパントとしては、ボロン(B)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)などの3族元素を使用することができ、n型のドーパントとしては、リン(P)、ヒ素(As)、ビスマス(Bi)、アンチモン(Sb)などの5族元素を使用することができる。ベース領域10の第2導電型ドーパントと第2導電型領域30の第2導電型ドーパントは、互いに同一又は異なる物質であってもよい。
一例として、第1導電型領域20がp型を、ベース領域10及び第2導電型領域30がn型を有することができる。第1導電型領域20とベース領域10によって形成されたpn接合に光が照射されると、光電効果によって生成された電子が半導体基板160の後面側に移動して第2電極44によって収集され、正孔が半導体基板160の前面側に移動して第1電極42によって収集される。これによって、電気エネルギーが発生する。すると、電子に比べて移動速度の遅い正孔が半導体基板160の後面ではなく前面へ移動することで、変換効率を向上させることができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、ベース領域10及び第2導電型領域30がp型を有し、第1導電型領域20がn型を有することも可能である。
半導体基板160の表面上には第1及び第2パッシベーション膜22,32、反射防止膜24などの絶縁膜を形成することができる。このような絶縁膜は、別途にドーパントを含まないアンドープ絶縁膜で構成されてもよい。
より具体的には、半導体基板160の前面上に、より正確には半導体基板160に形成された第1導電型領域20上に第1パッシベーション膜22が形成(一例として、接触)され、第1パッシベーション膜22上に反射防止膜24が形成(一例として、接触)されてもよい。そして、半導体基板160の後面上に、より正確には半導体基板160に形成された第2導電型領域30上に第2パッシベーション膜32が形成(一例として、接触)されてもよい。
第1パッシベーション膜22及び反射防止膜24は、第1電極42に対応する部分(より正確には、第1開口部102が形成された部分)を除いて実質的に半導体基板160の前面全体に形成することができる。これと同様に、第2パッシベーション膜32は、第2電極44に対応する部分(より正確には、第2開口部104が形成された部分)を除いて実質的に半導体基板160の後面全体に形成することができる。
第1及び第2パッシベーション膜22,32は、第2導電型領域20,30に接触して形成され、導電型領域20,30の表面又はバルク内に存在する欠陥を不動化させる。これによって、少数キャリアの再結合サイトを除去して太陽電池150の開放電圧(Voc)を増加させることができる。反射防止膜24は、半導体基板160の前面に入射する光の反射率を減少させる。これによって、半導体基板160の前面を通して入射する光の反射率を低下させ、ベース領域10と第1導電型領域20との界面に形成されたpn接合まで到達する光量を増加させることができる。これによって、太陽電池150の短絡電流(Isc)を増加させることができる。このようにパッシベーション膜32,22及び反射防止膜24によって太陽電池150の開放電圧及び短絡電流を増加させることで、太陽電池150の効率を向上させることができる。
一例として、パッシベーション膜22,32又は反射防止膜24は、シリコン窒化膜、含水素シリコン窒化膜、シリコン酸化膜、シリコン酸化窒化膜、アルミニウム酸化膜、MgF2、ZnS、TiO2及びCeO2からなる群から選択されたいずれか1つの単一膜、又は2つ以上の膜が組み合わされた多層膜構造を有することができる。一例として、第1又は第2パッシベーション膜22,32は、導電型領域20,30がn型を有する場合には、固定正電荷を有するシリコン酸化膜、シリコン窒化膜などを含むことができ、p型を有する場合には、固定負電荷を有するアルミニウム酸化膜などを含むことができる。一例として、反射防止膜24はシリコン窒化物を含むことができる。
しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、第1及び第2パッシベーション膜22,32及び反射防止膜24が様々な物質を含むことができる。そして、半導体基板160の前面及び/又は後面上に積層される絶縁膜の積層構造もまた様々な変形が可能である。例えば、上述した積層順序と異なる積層順序で絶縁膜が積層されてもよい。または、上述した第1及び第2パッシベーション膜22,32及び反射防止膜24のうち少なくとも1つを備えないか、または上述した第1及び第2パッシベーション膜22,32及び反射防止膜24以外の他の絶縁膜を備えることもできる。その他にも様々な変形が可能である。
第1電極42は、半導体基板160の前面に位置した絶縁膜(例えば、第1パッシベーション膜22及び反射防止膜24)に形成された第1開口部102を通して第1導電型領域20に電気的に接続される。第2電極44は、半導体基板160の後面に位置した絶縁膜(例えば、第2パッシベーション膜32)に形成された第2開口部104を通して第2導電型領域30に電気的に接続される。一例として、第1電極42は第1導電型領域20に接触し、第2電極44は第2導電型領域30に接触することができる。
第1及び第2電極42,44は、様々な物質(一例として、金属物質)で構成され、様々な形状を有するように形成することができる。第1及び第2電極42,44の形状については、後で再び説明する。
このように、本実施例では、太陽電池150の第1及び第2電極42,44が一定のパターンを有することによって、太陽電池150が、半導体基板160の前面及び後面に光が入射し得る両面受光型(bi−facial)構造を有する。これによって、太陽電池150で使用される光量を増加させ、太陽電池150の効率向上に寄与することができる。
しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、第2電極44が半導体基板160の後面側で全体的に形成される構造を有することも可能である。また、第1及び第2導電型領域20,30と第1及び第2電極42,44が、半導体基板160の一面(一例として、後面)側に共に位置することも可能であり、第1及び第2導電型領域20,30のうち少なくとも1つが半導体基板160の両面にわたって形成されることも可能である。すなわち、上述した太陽電池150は、一例として提示したものに過ぎず、本発明がこれに限定されるものではない。
上述した太陽電池150は、第1電極42又は第2電極44の上に位置(一例として、接触)する配線材142によって隣り合う太陽電池150と電気的に接続され、これについては、図1乃至図3と共に図4を参照してより詳細に説明する。
図4は、図1に示した太陽電池パネル100に含まれ、配線材142によって接続される第1太陽電池151と第2太陽電池152を概略的に示した斜視図である。図4で、第1及び第2太陽電池151,152は、半導体基板160と電極42,44を中心に概略的に示した。
図4に示したように、複数個の太陽電池150のうち隣り合う2つの太陽電池150(一例として、第1太陽電池151と第2太陽電池152)を配線材142によって接続することができる。このとき、配線材142は、第1太陽電池151の前面に位置した第1電極42と、第1太陽電池151の一側(図面上、左側下部)に位置する第2太陽電池152の後面に位置した第2電極44とを接続する。そして、他の配線材1420aが、第1太陽電池151の後面に位置した第2電極44と、第1太陽電池151の他側(図面上、右側上部)に位置する他の太陽電池の前面に位置した第1電極42とを接続する。そして、更に他の配線材1420bが、第2太陽電池152の前面に位置した第1電極42と、第2太陽電池152の一側(図面上、左側下部)に位置する更に他の太陽電池の後面に位置した第2電極44とを接続する。これによって、複数個の太陽電池150を配線材142,1420a,1420bによって一つの列をなすように連結することができる。以下で配線材142に関する説明は、隣り合う2つの太陽電池150を接続する全ての配線材142,1420a,1420bにそれぞれ適用することができる。
本実施例において、配線材142は、第1太陽電池151の前面で第1電極42(より具体的には、第1電極42のバスバーライン(図5の参照符号42b、以下同様))に接続された状態で第1縁部161からこれと反対の第2縁部162に向かって延長される第1部分と、第2太陽電池152の後面で第2電極44(より具体的には、第2電極44のバスバーライン)に接続された状態で第1縁部161からこれと反対の第2縁部162に向かって延長される第2部分と、第1太陽電池151の第2縁部162の前面から第2太陽電池152の後面まで延長されて第1部分と第2部分とを連結する第3部分と、を含むことができる。これによって、配線材142が第1太陽電池151の一部の領域で第1太陽電池151を横切った後に第2太陽電池152の一部の領域で第2太陽電池152を横切って位置することができる。このように、配線材142が第1及び第2太陽電池151,152よりも小さい幅を有し、第1及び第2太陽電池151,152の一部(一例として、バスバーライン42b)に対応する部分でのみ形成されるため、小さな面積によっても第1及び第2太陽電池151,152を効果的に接続することができる。
一例として、配線材142は、第1及び第2電極42,44においてバスバーライン42b上でバスバーライン42bに接触しながらバスバーライン42bに沿って長く延びるように配置することができる。これによって、配線材142と第1及び第2電極42,44とが連続的に接触するようにし、電気的接続特性を向上させることができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。バスバーライン42bを備えないことも可能であり、この場合には、配線材142が、フィンガーライン(図5の参照符号42a)と交差する方向に複数個のフィンガーライン42aを横切って複数個のフィンガー電極42aに接触及び接続されるように配置されてもよい。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。
各太陽電池150の一面を基準とするとき、配線材142は複数個備えられて、隣り合う太陽電池150の電気的接続特性を向上させることができる。特に、本実施例では、配線材142が、従来に使用されていた相対的に広い幅(例えば、1mm〜2mm)を有するリボンよりも小さい幅を有するワイヤで構成されることによって、各太陽電池150の一面を基準として従来のリボンの個数(例えば、2個〜5個)よりも多い個数の配線材142を使用する。
一例として、配線材142は、金属からなるコア層142a、及びコア層142aの表面に薄い厚さでコーティングされ、ソルダ物質を含むことによって電極42,44とのソルダリングが可能なようにするソルダ層142bを含むことができる。一例として、コア層142aは、Ni、Cu、Ag、Alを主要物質(一例として、50wt%以上含まれる物質、より具体的には、90wt%以上含まれる物質)として含むことができる。ソルダ層142bは、Pb、Sn、SnIn、SnBi、SnPb、SnPbAg、SnCuAg、SnCuなどの物質を主要物質として含むことができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、コア層142a及びソルダ層142bが様々な物質を含むことができる。
このように、従来のリボンよりも小さい幅を有するワイヤを配線材142として使用する場合、材料コストを大幅に低減することができる。また、配線材142がリボンよりも小さい幅を有するため、十分な個数の配線材142を備えてキャリアの移動距離を最小化することによって、太陽電池パネル100の出力を向上させることができる。
また、本実施例に係る配線材142を構成するワイヤは丸い部分を含むことができる。すなわち、配線材142を構成するワイヤが、円形又は楕円形の断面、曲線からなる断面、または丸い断面を有することができる。これによって、配線材142が反射又は乱反射を誘導することができる。これによって、配線材142を構成するワイヤの丸い面で反射された光が、太陽電池150の前面又は後面に位置した前面基板110又は後面基板120などに反射又は全反射されて太陽電池150に再入射するようにすることができる。これによって、太陽電池パネル100の出力を効果的に向上させることができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、配線材142を構成するワイヤは四角形などの多角形の形状を有することができ、その他の様々な形状を有することができる。
本実施例において、配線材142は、幅(又は直径)が250μm〜500μmであってもよい。参考として、本実施例において、ソルダ層142bの厚さは非常に小さいほうであり、配線材142の位置によって様々な厚さを有することができるので、配線材142の幅はコア層142aの幅を意味し得る。または、配線材142の幅は、ライン部(図5の参照符号421)上でライン部の中心を通る幅を意味し得る。このような幅を有するワイヤ形状の配線材142によって、太陽電池150で生成した電流を外部回路(例えば、バスリボン又はジャンクションボックスのバイパスダイオード)又は他の太陽電池150に効率的に伝達することができる。本実施例では、配線材142が、別途の層、フィルムなどに挿入されていない状態で太陽電池150の電極42,44上にそれぞれ個別的に位置して固定されてもよい。配線材142の幅が250μm未満であると、配線材142の強度が十分でないおそれがあり、電極42,44との接続面積が非常に少ないため、電気的接続特性が良好でなく、付着力が低下することがある。配線材142の幅が500μmを超えると、配線材142のコストが増加し、配線材142が太陽電池150の前面に入射する光の入射を妨げてしまい、光損失(shading loss)が増加し得る。また、電極42,44から離隔する方向に配線材142に加えられる力が増加するため、配線材142と電極42,44との付着力が低下し、電極42,44又は半導体基板160に亀裂などの問題を発生させることがある。一例として、配線材142の幅は、350μm〜450μm(特に、350μm〜400μm)であってもよい。このような範囲で、電極42,44との付着力を高めると共に、出力を向上させることができる。
このとき、配線材142の個数が、太陽電池150の一面を基準として6個〜33個であってもよい。より具体的には、配線材142の幅が250μm以上、300μm未満であるとき、配線材142の個数が15個〜33個であってもよい。配線材142の幅が300μm以上、350μm未満であるとき、配線材142の個数が10個〜33個であってもよい。配線材142の幅が350μm以上、400μm未満であるとき、配線材142の個数が8個〜33個であってもよい。配線材142の幅が400μm〜500μmであるとき、配線材142の個数が6個〜33個であってもよい。そして、配線材142の幅が350μm以上であると、配線材142の個数が15個を超えても太陽電池パネル100の出力がこれ以上増加しにくい。そして、配線材142の個数が増加すると、太陽電池150に負担となり得る。これを考慮して、配線材142の幅が350μm以上、400μm未満であるとき、配線材142の個数が8個〜15個であってもよい。配線材142の幅が400μm〜500μmであるとき、配線材142の個数が6個〜15個であってもよい。このとき、太陽電池パネル100の出力をさらに向上させるために、配線材142の個数を10個以上(一例として、12個〜13個)にすることができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、配線材142の個数及びこれによるバスバーライン42bの個数は様々な値を有することができる。
このとき、配線材142のピッチ(又はバスバーライン42bのピッチ)が4.75mm〜26.13mmであってもよい。これは、配線材142の幅及び個数を考慮したものである。例えば、配線材142の幅が250μm以上、300μm未満であるとき、配線材142のピッチが4.75mm〜10.45mmであってもよい。配線材142の幅が300μm以上、350μm未満であるとき、配線材142のピッチが4.75mm〜15.68mmであってもよい。配線材142の幅が350μm以上、400μm未満であるとき、配線材142のピッチが4.75mm〜19.59mmであってもよい。配線材142の幅が400μm〜500μmであるとき、配線材142のピッチが4.75mm〜26.13mmであってもよい。より具体的には、配線材142の幅が350μm以上、400μm未満であるとき、配線材142のピッチが10.45mm〜19.59mmであってもよい。配線材142の幅が400μm〜500μmであるとき、配線材142の個数が10.45mm〜26.13mmであってもよい。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、配線材142のピッチ及びこれによるバスバーライン42bのピッチが様々な値を有することができる。
本実施例では、第1電極42(又は第2電極44)、配線材142、電極領域(図5の参照符号EA)などが、第1方向(フィンガーライン42aと平行な方向)及び第2方向(バスバーライン42b又は配線材142と平行な方向)において互いに対称となるように位置し得る。これによって、電流の流れを安定的に実現することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。
図1乃至図4と共に図5を参照して、本発明の実施例に係る配線材142が付着され得る太陽電池150の電極42,44の一例を詳細に説明する。以下では、図5を参照して、第1電極42を基準として詳細に説明した後、第2電極44について説明する。
図5は、図4のA部分を拡大して示した部分平面図である。
図1乃至図5を参照すると、本実施例において、第1電極42は、第1方向(図面の横方向)に延び、互いに平行に位置する複数のフィンガーライン42aを含む。また、フィンガーライン42aと交差(一例として、直交)する第2方向(図面の縦方向)に延び、配線材142が接続又は付着されるバスバーライン42bをさらに含むことができる。バスバーライン42bは、配線材142に対応して配置できるので、バスバーライン42bの個数、ピッチなどに対しては配線材142の個数、ピッチなどについての説明をそのまま適用することができる。以下では、複数のバスバーライン42bのうち隣接する2つのバスバーライン42bの間をそれぞれ電極領域EAと呼ぶ。本実施例において、配線材142が太陽電池150の一面を基準として複数個(一例として、6個以上)備えられるため、電極領域EAも複数個(すなわち、配線材142の個数よりも1つ少ない個数)備えられ得る。
複数のフィンガーライン42aは、均一な幅及びピッチを有して互いに離隔し得る。図面では、フィンガーライン42aが、第1方向に互いに並んで形成され、太陽電池150のメイン縁部(特に、第1及び第2縁部161,162)と平行である場合を例示したが、本発明がこれに限定されるものではない。
一例として、第1電極42のフィンガーライン42aは35μm〜120μmの幅を有することができる。また、第1電極42のフィンガーライン42aは、1.2mm〜2.8mmのピッチを有することができ、フィンガーライン42aと交差する方向において、フィンガーライン42aの個数が55個〜130個であってもよい。このような幅及びピッチは、簡単な工程条件によって形成可能であり、光電変換によって生成された電流を効果的に収集しながらも、フィンガーライン42aによるシェーディング損失(shading loss)を最小化するように限定されたものである。このようなフィンガーライン42aの厚さは、工程時に容易に形成可能であり、所望の比抵抗を有し得る範囲であってもよい。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、フィンガーライン42aの幅、ピッチなどは、工程条件の変化、太陽電池150の大きさ、フィンガーライン42aの構成物質などによって様々に変化可能である。
このとき、配線材142の幅は、フィンガーライン42aのピッチよりも小さくてもよく、フィンガーライン42aの幅よりも大きくてもよい。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
一例として、バスバーライン42bは、電極領域EA内で、第1縁部161に隣接する部分から第2縁部162に隣接する部分まで連続して形成されてもよい。前述したように、バスバーライン42bは、隣り合う太陽電池150との接続のための配線材142が位置する部分に対応するように位置し得る。このようなバスバーライン42bは、配線材142に一対一対応するように備えられてもよい。これによって、本実施例において、太陽電池150の一面を基準として、バスバーライン42bが配線材142と同じ個数で備えられてもよい。
バスバーライン42bは、電極領域EA内で、配線材142が接続される方向に沿って相対的に狭い幅で長く延びるライン部421、及びライン部421よりも広い幅を有することで配線材142との接続面積を増加させるパッド部422を備えることができる。狭い幅のライン部421によって、太陽電池150に入射する光を遮断する面積を最小化することができ、広い幅のパッド部422によって、配線材142とバスバーライン42bとの付着力を向上させ、接触抵抗を減少させることができる。パッド部422は、ライン部421よりも広い幅を有し、実質的に配線材142が付着される領域である。ライン部421には配線材142が付着されてもよく、ライン部421に配線材142が付着されていない状態で、配線材142がライン部421上に置かれた状態であってもよい。
第1方向で測定されるパッド部422の幅は、ライン部421及びフィンガーライン42aの幅よりもそれぞれ大きくてもよい。
本実施例では、配線材142に対応するようにバスバーライン42bのライン部421が備えられる場合を例示した。より具体的には、従来は、配線材142に対応して、フィンガーライン42aよりも非常に大きい幅を有するバスバー電極が位置していたが、本実施例では、バスバー電極よりも非常に小さい幅を有するバスバーライン42bのライン部421が位置する。本実施例において、ライン部421は、複数のフィンガーライン42aを接続して、一部のフィンガーライン42aが断線される場合にキャリアが迂回できる経路を提供することができる。
本明細書において、バスバー電極とは、リボンに対応するようにフィンガーラインに交差する方向に形成され、フィンガーラインの幅の12倍以上(通常、15倍以上)の幅を有する電極部を指す。バスバー電極は、相対的に大きい幅を有するので、通常、2個乃至3個の個数で形成される。また、本実施例でのバスバーライン42bのライン部421は、配線材142に対応するようにフィンガーライン42aと交差する方向に形成され、フィンガーライン42aの幅の10倍以下の幅を有する電極部のことを指すことができる。
一例として、ライン部421の幅がフィンガーライン42aの幅の0.5倍〜10倍であってもよい。前記比が0.5倍未満であると、ライン部421の幅が小さくなるため、ライン部421による効果が十分でないことがある。前記比が10倍を超えると、ライン部421の幅が大きくなるため、光損失が増加し得る。特に、本実施例では、配線材142を多数備えるため、ライン部421も多数備えられ、そのため、光損失がさらに増加し得る。より具体的には、ライン部421の幅がフィンガーライン42aの幅の0.5倍〜7倍であってもよい。前記比を7倍以下にすることで、光損失をさらに減少させることができる。一例として、光損失を参照すると、ライン部421の幅がフィンガーライン42aの幅の0.5倍〜4倍であってもよい。より具体的には、ライン部421の幅がフィンガーライン42aの幅の0.5倍〜2倍であってもよい。このような範囲で、太陽電池150の効率を大幅に向上させることができる。
または、ライン部421の幅が配線材142の幅と同一又はこれより小さくてもよい。配線材142が円形、楕円形又は丸い形状を有する場合に、配線材142の下部でライン部421に接触する幅又は面積が大きくないため、ライン部421の幅を配線材142の幅と同一又はこれより小さくすることができるためである。このようにライン部421の幅を相対的に小さくすると、第1電極42の面積を減少させ、第1電極42の材料コストを低減することができる。
一例として、配線材142の幅:ライン部421の幅の比が1:0.07〜1:1であってもよい。前記比が1:0.07未満であると、ライン部421の幅が過度に小さいため、電気的特性などが低下することがある。前記比が1:1を超えると、ライン部421との接触特性などは大きく向上しないのに、第1電極42の面積だけが増加してしまい、光損失の増加、材料コストの増加などの問題がある。一例として、光損失、材料コストなどをさらに考慮する場合、前記比は1:0.1〜1:0.5(より具体的には1:0.1〜1:0.3)であってもよい。
または、ライン部421の幅が35μm〜350μmであってもよい。ライン部421の幅が35μm未満であると、ライン部421の幅が過度に小さいため、電気的特性などが低下することがある。ライン部421の幅が350μmを超えると、ライン部421との接触特性などは大きく向上しないのに、第1電極42の面積だけが増加してしまい、光損失の増加、材料コストの増加などの問題がある。一例として、光損失、材料コストなどをさらに考慮する場合、ライン部421の幅は35μm〜200μm(より具体的に35μm〜120μm)であってもよい。
しかし、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、ライン部421の幅は、光電変換によって生成された電流を効果的に伝達しながらもシェーディング損失を最小化する範囲内で様々な変形が可能である。
また、パッド部422の幅は、ライン部421の幅よりも大きく、配線材142の幅と同一又はそれより大きくてもよい。パッド部422は、配線材142との接触面積を増加させて配線材142との付着力を向上させるための部分であるため、ライン部421よりも大きい幅を有し、配線材142と同一又はこれより大きい幅を有する。
一例として、配線材142の幅:パッド部422の幅の比が1:1〜1:5であってもよい。前記比が1:1未満であると、パッド部422の幅が十分でないため、パッド部422と配線材142との付着力が十分でないことがある。前記比が1:5を超えると、パッド部422によって光損失が発生する面積が増加してしまい、シェーディング損失が大きくなり得る。付着力、光損失などをさらに考慮する場合、前記比は1:2〜1:4(より具体的に1:2.5〜1:4)であってもよい。
または、一例として、パッド部422の幅が0.25mm〜2.5mmであってもよい。パッド部422の幅が0.25mm未満であると、配線材142との接触面積が十分でないため、パッド部422と配線材142との付着力が十分でないことがある。パッド部422の幅が2.5mmを超えると、パッド部422によって光損失が発生する面積が増加してしまい、シェーディング損失が大きくなり得る。一例として、パッド部422の幅が0.8mm〜1.5mmであってもよい。
また、パッド部422の長さはフィンガーライン42aの幅よりも大きくてもよい。例えば、パッド部422の長さが0.035mm〜30mmであってもよい。パッド部422の長さが0.035mm未満であると、配線材142との接触面積が十分でないため、パッド部422と配線材142との付着力が十分でないことがある。パッド部422の長さが30mmを超えると、パッド部422によって光損失が発生する面積が増加してしまい、シェーディング損失が大きくなり得る。
または、一例として、フィンガーライン42aの幅:パッド部422の長さの比が1:1.1〜1:20であってもよい。このような範囲内で、パッド部422と配線材142との付着面積を増加させ、パッド部422と配線材142との付着力を向上させることができる。
または、一例として、配線材142の幅:パッド部422の長さの比が1:1〜1:10であってもよい。前記比が1:1未満であると、パッド部422の長さが十分でないため、パッド部422と配線材142との付着力が十分でないことがある。前記比が1:10を超えると、パッド部422によって光損失が発生する面積が増加してしまい、シェーディング損失が大きくなり得る。付着力、光損失などをさらに考慮する場合、前記比は1:3〜1:6であってもよい。
一つのバスバーライン42bにおいて、パッド部422は6個〜24個(一例として、12個〜22個)配置されてもよい。複数個のパッド部422は間隔を置いて配置されてもよい。一例として、2個〜10個のフィンガーライン42a毎に1つずつ位置することができる。これによれば、バスバーライン42bと配線材142との接着面積が増加する部分を規則的に備え、バスバーライン42bと配線材142との付着力を向上させることができる。または、2つのパッド部422間の距離が互いに異なる値を有するようにして複数個のパッド部422を配置してもよい。特に、他の部分(すなわち、バスバーライン42bの中央部分)よりも大きな力が作用するバスバーライン42bの端部でパッド部422を高密度で配置することができる。その他の様々な変形が可能である。
上述した説明では、図5を参照して第1電極42を中心に説明した。第2電極44は、第1電極42のフィンガーライン42a及びバスバーライン42bにそれぞれ対応するフィンガーライン及びバスバーラインを含むことができる。第1電極42のフィンガーライン42a及びバスバーライン42bに関する内容はそのまま第2電極44のフィンガーライン及びバスバーラインに適用することができる。このとき、第1電極42に関連する第1導電型領域20に関する説明は、第2電極44に関連する第2導電型領域30に関する説明であってもよい。また、第1電極42に関連する第1パッシベーション膜22及び反射防止膜24、そして、開口部102に関する説明は、第2電極44に関連する第2パッシベーション膜30及び開口部104に関する説明であってもよい。
このとき、第1電極42のフィンガーライン42a、そして、バスバーライン42bのライン部421及びパッド部442の幅、ピッチ、個数などは、第2電極44のフィンガーライン、そして、バスバーラインのライン部及びパッド部の幅、ピッチ、個数などと同一であってもよい。または、第1電極42のフィンガーライン42a、そして、バスバーライン42bのライン部421及びパッド部422の幅、ピッチ、個数などは、第2電極44のフィンガーライン、そして、バスバーラインのライン部及びパッド部の幅、ピッチ、個数などと異なってもよい。一例として、相対的に光の入射が少ない第2電極44の電極部の幅が、これに対応する第1電極42の電極部の幅よりも大きくてもよく、第2電極44のフィンガーラインのピッチが、これに対応する第1電極42のフィンガーライン42aのピッチよりも小さくてもよい。その他の様々な変形が可能である。ただし、第1電極42のバスバーライン42bの個数及びピッチは、それぞれ、第2電極44のバスバーラインの個数及びピッチと同一であってもよい。また、第1電極42と第2電極44の平面形状が互いに異なってもよい。例えば、第2電極44が半導体基板160の後面に全体的に形成されることも可能である。その他の様々な変形が可能である。
本実施例によれば、ワイヤ形状の配線材142を使用して、乱反射などによって光損失を最小化することができ、配線材142の個数を増加させ、配線材142のピッチを減少させてキャリアの移動経路を減少させることができる。これによって、太陽電池150の効率及び太陽電池パネル100の出力を向上させることができる。上述したように小さい幅W1を有する円形などの断面形状を有するワイヤ形状の配線材142を太陽電池150に多数個付着しなければならない。そのため、ワイヤ形状を有しても高い付着力を有するように太陽電池150に付着することができ、多数の配線材142を共に付着して生産性を向上させることができる、配線材付着装置が要求される。
一方、本実施例では、太陽電池150に付着された配線材142の降伏強度が110mpa以下(一例として、67mpa〜110mpa)であり得るが、これは、本実施例に係る配線材付着装置及びそれを用いた付着方法によって配線材142が付着されたためである。本実施例に係る配線材付着装置及びそれを用いた配線材付着方法を、図6乃至図16を参照して詳細に説明する。
図6は、本発明の実施例に係る太陽電池パネル用配線材付着装置の一部を概略的に示した構成図である。図7は、本発明の実施例に係る太陽電池パネル用配線材付着装置の他の一部を概略的に示した構成図である。また、図8は、本発明の実施例に係る太陽電池パネル用配線材付着装置の作業台、熱源部及び上部固定部材供給部を概略的に示した概念図である。簡略な図示のための図7では、上部固定部材供給部及び太陽電池供給部を示していない。
図6乃至図8を参照すると、本実施例に係る太陽電池パネル用配線材付着装置(以下、“配線材付着装置”)200は、巻き取りロール211に巻かれている配線材142を巻き出して工程方向に提供する配線材供給部210と、提供された配線材142にフラックスを塗布するフラックス部220と、フラックスを乾燥する乾燥部230と、配線材142をジグ243に固定する配線材固定部240と、配線材142を太陽電池150に付着する付着部250とを含むことができる。
これによって、配線材供給部210では、巻き取りロール211に巻かれた配線材142を巻き出して、フラックス部220、乾燥部230、配線材固定部240及び付着部250を通過する工程方向に移動させるステップを行い、フラックス部220、乾燥部230、配線材固定部240及び付着部250では、配線材142を太陽電池150に固定するステップを行う。これをより詳細に説明する。
巻き取りロール211は、円柱状を有することができ、配線材142が円柱の円周方向に巻かれている。巻き取りロール211に巻かれた配線材142は、巻き取りロール211から巻き出されて工程方向に提供される。本実施例において、巻き取りロール211は、太陽電池150の一面を基準として配置すべき配線材142の個数と同一に複数個備えることができる。このような複数個の巻き取りロール211は、横及び/又は縦に一定間隔で配置され、複数個の巻き取りロール211から巻き出された複数の配線材142は、整列部材217によって同一平面上で太陽電池150に配置すべき間隔(ピッチ)で互いに離隔した状態で整列された状態で移動することができる。
このように配線材142が平行に配置された状態で移動すると、各太陽電池150の一面に付着される複数個の配線材142に同時に必要な工程が行われ、同時に太陽電池150に付着可能であるので、工程を単純化することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
本実施例において、配線材142は、巻き取りロール211の長手方向(図面のx軸方向)の端部を通るように巻き出されて整列される。ここで、長手方向とは、配線材142が巻かれる面(円周を連結した面)と直交又は略直交(例えば、80°〜100°)するように配置されたり、配線材142が巻かれる面を介在して位置する巻き取りロール211の両端部を連結する方向であり得る。これを、図6と共に図9を参照して詳細に説明する。
図9は、図6に示した配線材供給部210において一つの巻き取りロール211に対応する部分を拡大して示した分解斜視図である。
図9を参照すると、配線材供給部210は、配線材142が巻かれた巻き取りロール211と、巻き取りロール211にそれぞれ対応して位置し、巻き取りロール211に巻かれた配線材142が所望の方向に安定的に巻き出されるようにする巻き出し制御部材213とを含むことができる。本実施例において、巻き出し制御部材213は、巻き取りロール211に巻かれた配線材142を巻き取りロール211の長手方向での一端部を通るように巻き出して配線材142の降伏強度の変化を最小化することができる。
本実施例において、巻き取りロール211は、配線材142が位置する本体部分211aと、本体部分211aの両端部にそれぞれ1つずつ位置して、配線材142が本体部分211aの外部に離脱することを防止する端部部分211bとを含むことができる。本体部分211aは、配線材142の損傷、変形などを防止できるように円筒形状を有することができ、端部部分211bは、本体部分211aの両端部から外部に一定の長さだけ延びる形状を有することができる。本実施例では、端部部分211bが本体部分211aよりも大きい面積を有することによって、配線材142が離脱しないようにすることを例示した。これによれば、簡単な構造によって、配線材142の離脱を効果的に防止することができる。また、巻き取りロール211は、長手方向に沿って巻き取りロール211を貫通する中空(hollow)211cを含むことによって、重量を最小化し、製造コストを低減することができる。また、中空211cによって固定フレーム215に容易に装着することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、巻き取りロール211の形状、構造などは、様々な変形が可能である。
本体部分211aには、配線材142がほぼ本体部分211aの円周方向又は巻き取りロール211の長手方向と交差(一例として、直交)する方向に巻き取られてもよい。このような方向に配線材142が巻かれると、本体部分211aに配線材142を損傷又は変形なしに最大限密に巻き取ることができるためである。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。
このような巻き取りロール211は固定フレーム215に固定することができる。例えば、固定フレーム215は、複数の巻き取りロール211が共に固定される支持体として作用する板状の固定板215bを備えるフレーム部分215aを備えることができる。フレーム部分215aは、複数の巻き取りロール211を安定的に支持できる様々な構造、物質などで構成することができる。
固定板215bには、巻き取りロール211を嵌めて固定できる固定棒215cが備えられてもよい。巻き取りロール211の中空211c内に固定棒215cが位置するように巻き取りロール211を位置させることによって、固定板215aに巻き取りロール211を容易且つ安定的に固定することができる。また、巻き取りロール211を抜き取ることによって、巻き取りロール211を容易に固定棒215cから分離できるので、巻き取りロール211を容易に交換することができる。このとき、巻き取りロール211cは、回転不可能に固定棒215cに固定することができる。固定棒215cは、巻き取りロール211を安定的に固定できるように、巻き取りロール211の中空211cの形状に対応するように形成することができる。本実施例では、一例として、固定棒215cが円柱又は円形の断面形状を有するバー(bar)状を有することができる。
また、固定フレーム215は、各巻き取りロール211の外部を取り囲むように外部固定部分215dをさらに含むことができる。外部固定部分215dは、フレーム部分215aと別個に製造されて固定板215bに固定されたものであってもよい。
外部固定部分215dは、巻き取りロール211の外部に位置することによって、巻き取りロール211に巻き取られた配線材142が外部の衝撃によって損傷するなどの問題を防止することができる。外部固定部分215dは、各巻き取りロール211の外部を取り囲むことができるように、内部に空き空間を有する円筒形状を有することができ、外部固定部分215dの側面には開口部215eが位置してもよい。外部固定部分215dが開口部215eを備えることによって、巻き取りロール211から配線材142を巻き出すとき、配線材142が良好に巻き出されているかどうかを確認することができる。外部固定部分215dは、巻き取りロール211の長さよりも短い長さを有することによって、配線材142が巻き出される巻き取りロール211の一端部部分211bが外部固定部分215dの外部に位置するようにすることができる。これによって、外部固定部分215dが配線材142が巻き出されるときに影響を与えることを最小化することができる。しかし、外部固定部分215dが巻き取りロール211の長さと同一又はこれより長い長さを有することも可能である。
しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、巻き取りロール211が固定される構造、方式などは、様々な変形が可能である。
本実施例において、固定フレーム215に固定された巻き取りロール211の長手方向は、底面に対して平行に配置されるか、または底面(xy平面)と一定の傾斜を有することができる。特に、固定フレーム215に固定された巻き取りロール211の長手方向が底面と鋭角の角度(A)を有して配置されてもよい。例えば、固定フレーム215に固定された巻き取りロール211において配線材142が巻き出される一端部部分211bが、これと反対の他端部部分211bよりも高く位置するように、底面に対して傾斜して位置してもよい。また、フラックス部220、乾燥部230、配線材固定部240及び付着部250を通過する配線材142が、巻き取りロール211において底面から最も遠くに位置した部分(すなわち、配線材142が巻き出される端部部分211bの上部)よりも高く位置する。すると、巻き取りロール211から配線材142が巻き出されるとき、巻き取りロール211及び配線材142に他の力が最小限に作用した状態となり、配線材142を変形なしに容易に巻き出すことができる。
本実施例では、巻き取りロール211が複数の行をなすように配置されてもよい。一つの太陽電池150に一面を基準にして6個以上の配線材142を供給しなければならないため、配線材供給部210の設置空間、配線材142の移動距離を最小化するためである。一方、複数の巻き取りロール211が一つの行をなすように配置する場合、配線材供給部210の設置空間が大きくならなければならず、遠くに位置した巻き取りロール211から提供される配線材142の移動経路が長くなるため、配線材142がもつれたり、移動中に配線材142の特性が変化するなどの問題が発生することがある。図面では、巻き取りロール211が2つの行をなすように配置された場合を例示したが、太陽電池150に必要な配線材142の個数に応じて、巻き取りロール211が3つ以上の行をなすように配置されてもよい。
また、図面では、全ての巻き取りロール211が底面と鋭角の角度(A)を有して配置される場合を例示した。これによって、各巻き取りロール211の配線材142が容易に巻き出されるようにすることができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。例えば、全ての巻き取りロール211が底面と平行に配置されてもよい。また、巻き取りロール211の個数、設置位置などが変化すれば、巻き取りロール211と底面とがなす角度などを、これと異なるように調節することができる。これについては、図20を参照して後述する。
フラックス部220、乾燥部230、配線材固定部240及び付着部250を通過する配線材142の工程方向は、底面(図面のxy平面)と平行にすることができる。これによれば、フラックス部220、乾燥部230、配線材固定部240及び付着部250の構造的安定性を向上させることができる。これによって、巻き取りロール211の長手方向は、配線材142の工程方向と平行に位置したり、配線材142の工程方向と鈍角の角度(傾斜角)(B)を有するように傾斜して位置することができる。特に、巻き取りロール211の長手方向が、配線材142の工程方向と鈍角の角度(B)を有するように傾斜して位置することができる。これによれば、配線材142が安定的に巻き取りロール211から巻き出されて工程方向に移動することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、フラックス部220、乾燥部230、配線材固定部240及び付着部250を通過する配線材142の工程方向が、上述と異なっていてもよい。
巻き出し制御部材213は、巻き取りロール211から配線材142を巻き出して整列部材217まで到達するようにする役割を果たす。巻き出し制御部材213は、配線材142が巻き出される巻き取りロール211の一端部部分211b側に位置し、配線材142が巻き取りロール211の一端部部分211bを通るように巻き出されて整列部材217まで到達するようにする。
より具体的には、巻き出し制御部材213は、配線材142を、巻き取りロール211の一端部部分211bを通りながら、巻き取りロール211の長手方向と平行に、または巻き取りロール211の長手方向と鋭角の角度(傾斜角)(C)を有して巻き出されるようにすることができる。すなわち、巻き取りロール211から巻き出された配線材142は、整列部材217に到達するまで巻き取りロール211の長手方向となす角度が変化することはあるが、巻き取りロール211と整列部材217との間に位置した配線材142の全体部分において巻き取りロール211の長手方向と平行であるか、または鋭角の角度(C)を有することができる。
本実施例において、巻き出し制御部材213によって配線材142が巻き出されるとき、巻き取りロール211は回転せずに固定され得る。ここで、巻き取りロール211が回転しないということは、意図的に巻き取りロール211が回転しないことを意味し、工程中に意図してはいないが、巻き取りロール211に多少の振動があったり、これによるわずかの回転がある場合も含む。
本実施例において、巻き出し制御部材213は、巻き取りロール211の一端部部分211bに位置する回転部材2130を含むことができる。一例として、回転部材2130は、巻き取りロール211の一端部部分211bに隣接して固定棒215cに回転可能に固定されてもよい。回転部材2130は、巻き取りロール211で配線材142が巻き取られた方向の反対方向に回転して、配線材142が巻かれた方向の反対方向に配線材142を巻き出すことができる。
一例として、回転部材2130は、中心部分を構成し、固定棒215cに回転可能に固定される回転固定部2130aと、回転固定部2130aから外部に向かって突出し、配線材142が通過する配線材通過孔WH1を備える延長部2130bとを含むことができる。
一例として、回転固定部2130aは、内径部と外径部との間に位置するボールによって運動摩擦抵抗を最小化するボールベアリングを含むことができる。回転固定部2130aの内径部内に固定棒215cを挿入して固定することによって、回転部材2130が固定棒215cに回転可能に固定され得る。ボールベアリングの構造は、公知の様々な構造を適用できるので、これについての詳細な説明は省略する。
延長部2130bは、相対的に狭い幅を有し、巻き取りロール211の直径方向と平行な方向に延びる延長部分2130cと、延長部分2130cの端部で、これと交差する方向又は円周方向に屈曲する屈曲部分2130dとを含むことができる。延長部分2130cの端部又は屈曲部分2130dに、配線材142が通過する配線材通過孔WH1が位置してもよい。これによって、配線材通過孔WH1が固定部2130aから十分に遠い距離に位置できるので、本体部分211aの外周面に巻き取られた配線材142が端部部分211bの妨害を受けずに円滑に巻き出される。一例として、配線材通過孔WH1は、巻き取りロール211の端部部分211bの外縁よりも外部に位置してもよい。また、屈曲部分2130dによって、回転部材2130がさらに円滑に回転を行うことができる。図面では、延長部2130bが互いに対称をなして2つ備えられることを例示したが、延長部2130bが1つ又は3つ以上備えられてもよい。
また、回転部材2130を回転させるための駆動部2130eをさらに備えることができる。駆動部2130eにはモータなどの様々な構造、方式などが適用されてもよい。図面では、駆動部2130eが、巻き取りロール211の一端部部分211b側で回転部材2130を介在して位置したことを例示した。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、駆動部2130eは、回転部材2130を回転させることができる様々な位置に位置してもよい。その他に、回転部材2130を固定するための別途の固定部材などをさらに備えてもよい。
本実施例において、巻き出し制御部材213は、回転部材2130に対応して配線材142が移動する経路をガイドするガイド部材2132をさらに含むことができる。図面では、各巻き出し制御部材213に対応してガイド部材2132が1つ備えられる場合を例示したが、ガイド部材2132は必要な位置に複数個備えられてもよい。
一例として、本実施例において、ガイド部材2132は、回転部材2130と整列部材217との間に1つ位置して1対1対応する場合を例示した。ガイド部材2132は、配線材142が通過する配線材通過孔WH2を備える様々な構造を有することができる。図面では、ガイド部材2132が、固定フレーム215の固定板215bから突出したガイド固定部分215fに固定され、底面と垂直に上部に延びる垂直部2132aと、垂直部2132aの上部に移動不能に位置して配線材通過孔WH2を備える通過部2132bとを備えた場合を例示した。一例として、垂直部2132aと通過部2132bは単一のボディーで構成されてもよい。
しかし、本発明がこれに限定されるものではない。ガイド部材2132の変形例を示した図10を参照すると、配線材通過孔WH2を備える通過部2132bを垂直部2132aに回転可能に位置させることもできる。すると、巻き取りロール211から巻き出されるとき、配線材142の位置が異なる場合にも、通過部2132bが配線材142の移動を妨げないように位置した状態に回転して、配線材142の移動をさらに円滑に行うことができる。
再び図6及び図9を参照すると、ガイド部材2132は、回転部材2130と一定距離だけ離隔して位置することができる。一例として、ガイド部材2132は、回転部材2130と10mm〜1000mmの距離だけ離隔して位置してもよい。ガイド部材2132と回転部材2130との間の距離が10mm未満であると、配線材142が移動するときの角度の変化が大きくなるため、配線材142が円滑に移動しないことがある。ガイド部材2132と回転部材2130との間の距離が1000mmを超えると、配線材供給部210の大きさが大きくなることがある。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。
ガイド部材2132によってガイドされた複数の配線材142は、整列部材217で同一平面上で太陽電池150上に付着されるときのピッチだけ離隔するように整列することができる。上述したように、複数の巻き取りロール211は、同一平面上に位置しないこともあり、複数の巻き取りロール211が同一平面上に位置するとしても、巻き取りロール211のピッチは太陽電池150上に付着される配線材142のピッチと異なることもある。これを考慮して、整列部材217が位置し、複数の配線材142を同一平面上で一定間隔で位置するように整列することである。
本実施例において、整列部材217は、複数の配線材142が同一平面上に位置できるように複数の配線材142が置かれた状態で回転する移送ロール217aと、移送ロール217aを通った複数の配線材142が所望の間隔で離隔するように複数の配線材142の間隔を調節する離隔部材217bとを含むことができる。本実施例において、離隔部材217bは、側面に配線材142が通過する経路2170が位置することができる。移送ロール217a及び離隔部材217bは、回転して、経路2170に沿って移動する配線材142が離脱したり、配線材142に少しでも損傷を与えたりすることを防止することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、移送ロール217a及び離隔部材217bが回転しないことも可能である。
このとき、離隔部材217bは、配線材142の工程方向で複数個の列をなすように配置され、一つの列をなす離隔部材217bの一側を配線材142が通過し、その次の列をなす離隔部材217bの他側を配線材142が通過できるように配置されてもよい。すなわち、一つの列をなす離隔部材217bと、その次の列をなす離隔部材217bとの中心がずれるように位置して、配線材142の位置を精密に制御することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、離隔部材217bには様々な構造、形状などが適用されてもよい。
上述したように、本実施例において、配線材142が小さい幅(一例として、250μm〜500μmの幅)を有するワイヤ形状を有することができ、本実施例のように配線材142を巻き取りロール211の一端部部分211bを通るように巻き出すと、配線材142を巻き出すときに配線材142に加わる力を最小化することができる。これによって、巻き取りロール211に巻き取られた配線材142の部分と、巻き取りロール211から巻き出されてフラックス部220などに提供される配線材142の部分との降伏強度が同一又は類似の値を有することができる。例えば、巻き取りロール211に巻き取られた配線材142の部分が67mpa〜93mpaの降伏強度を有し、巻き取りロール211から巻き出されてフラックス部220などに提供される配線材142の部分の降伏強度が67mpa〜102mpa(一例として、67mpa〜93mpa)であってもよい。または、本実施例において、巻き取りロール211に巻き取られた配線材142の部分の降伏強度と比較して、巻き取りロール211から巻き出されてフラックス部220などに提供される配線材142の部分の降伏強度が10%以内の差(すなわち、100%〜110%の強度)を有することができる。このような降伏強度を有する配線材142を太陽電池150に付着すると、太陽電池150に付着された後に配線材142の降伏強度が110mpa以下(一例として、67mpa〜110mpa)であり得る。これによって、配線材142が太陽電池150に与える応力を最小化することができるので、太陽電池パネル100の構造的安定性及び信頼性を向上させることができる。また、配線材142の変形、切れなどを防止して量産性を向上させることができる。
参考に、配線材142の降伏強度は、様々な装置によって測定することができ、一例として、万能材料試験機(universal testing machine)によって測定することができる。しかし、配線材142の降伏強度の具体的な値などは、配線材142の物質、幅などによって変わり得るため、本発明が上述した数値に限定されるものではない。
反面、本実施例とは異なり、配線材142を巻き取りロール211に巻き取られている方向とほぼ平行な方向(すなわち、巻き取りロール211の一端部部分211bを通らない方向)に巻き出す場合、巻き取りロール211の重量だけ配線材142が力を受けるようになる。すると、配線材142を巻き出す過程で配線材142の降伏強度が変わったり、変形したり、激しい場合に切れることがある。一例として、巻き取りロール211に巻き取られた配線材142の部分と、巻き取りロール211から巻き出されてフラックス部220などに提供される配線材142の部分との降伏強度が大きな差(例えば、10%を超える差)を有し得る。これによって、太陽電池150に付着された配線材142の降伏強度が120mpa以上であるため、配線材142が太陽電池150に応力を加え、太陽電池150が外部衝撃などに容易に破損することがある。
再び図6を参照すると、巻き取りロール211から巻き出されて整列された複数個の配線材142はフラックス部220を通過する。フラックス部220では、配線材142の外面にフラックスを塗布する。このとき、フラックスは、浸漬工程、スプレー工程、コーティング工程などの様々な方法により配線材142の外面に塗布されてもよい。
フラックス部220を通過して配線材142に塗布されたフラックスが、乾燥部230を通過しながら硬化して、配線材142の外周面を取り囲んで位置するフラックス層を構成するようになる。乾燥部230は、フラックスを乾燥できる様々な構造からなることができる。一例として、乾燥部は、風、熱などによってフラックスを乾燥させることができる。本発明が乾燥部230の構造、方式などに限定されるものではない。
簡略且つ明確な図示のために、フラックス部220及び乾燥部230の具体的な構造は示しておらず、様々な構造が適用可能である。フラックス部220と乾燥部230は、1つのボディーの内部に共に位置してもよい。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、フラックス部220と乾燥部230の配置などは、様々な変形が可能である。
乾燥部230を通過した配線材142は、配線材固定部240でジグ243に固定される。
配線材固定部240には、配線材142の一側及び他側でそれぞれ複数の配線材142を固定する第1及び第2固定部分241,242を備えるジグ243が位置する。このとき、複数の配線材142は、隣り合う2つの太陽電池150の間又は太陽電池150とバスリボン(図1の参照符号145、以下同様)に接続するのに適した長さでジグ243に固定されるように、切断部244によって切断される。
本実施例において、ジグ243は、複数の配線材142の一側で複数の配線材142の延長方向と交差する方向に形成されて複数の配線材142を固定する第1固定部分241と、複数の配線材142の他側で複数の配線材142の延長方向と交差する方向に形成されて複数の配線材142を固定する第2固定部分242とを含むことができる。一例として、第1固定部分241及び第2固定部分242は、それぞれ一字状に長く延びることができる。複数の配線材142が連結されたジグ243において、第1固定部分241と第2固定部分242は、一定の間隔を置いて離隔して複数の配線材142を引っ張る状態に維持される。複数の配線材142が、小さい幅を有するワイヤなどで構成されるため、このように第1固定部分241と第2固定部分242が複数の配線材142を引っ張る状態に維持されると、複数の配線材142が塑性変形し、これ以上変形しない状態に維持される。このように、本実施例では、ジグ243が、複数の配線材142の両側をそれぞれ固定する第1及び第2固定部分241,242を備えることで、簡単な構造によって、複数の配線材142が一定の降伏強度を有するように維持できる構造を有する。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、ジグ243の構造は様々に変形可能である。
一例として、ジグ243の一側(一例として、入口側)に位置した第1固定部分241は、少なくとも互いに直角に交差する3つの軸(図面のx軸、y軸、z軸)に移動可能であり、ジグ固定部の他側(一例として、出口側)に位置した第2固定部分242は、少なくとも互いに直角に交差する3つの軸(図面のx軸、y軸、z軸)に移動可能である。第1及び第2固定部分241,242は、公知の様々な構造又は方式によって所望の位置に移動することができる。そして、切断部244は、ジグ243の一側(一例として、入口側)で第1固定部分241よりも先に位置し得る。
切断部244は、複数の配線材142を自由に移動させたり、一定の位置に固定したり、その位置で切断したりすることができる様々な構造及び方式を有することができる。図11を参照して、切断部244の構造をより詳細に説明する。
図11は、図6に示した配線材付着装置200に含まれる切断部244の動作を示した図である。
図11を参照すると、本実施例では、切断部244は第1部分2441及び第2部分2442を含み、第2部分2442は、第1部分2441に対して相対的に配線材142の工程方向と垂直な左右方向(一例として、図面のy軸方向)に移動することができる。第1部分2441は、複数の配線材142がそれぞれ通過し得る複数の第1溝(又は第1凹部)R1を備え、第2部分2442は、複数の配線材142がそれぞれ通過し得る複数の第2溝(又は第2凹部)R2を備えることができる。そして、第1部分2441の第1溝R1の両側面は、配線材142を損傷なしに固定できるように、鋭くない平らな面2442aで構成することができる。そして、第2部分2442の第2溝R2の一側面には、配線材142を損傷なしに固定できるように、鋭くない平らな面2442aを備え、他側面には、配線材142を切断できるように鋭く形成された切断刃2442bを備えることができる。切断刃2442bは、第2部分2442の平面よりも工程方向に突出した位置で配線材142を切断することができる。これによって、切断部244によって切断されて切断部244に固定された配線材142が、切断部244の第2部分2442の平面よりも突出した状態で固定され得る。
上述したように、第2部分2442が第1部分2441に対して左右方向に相対的に移動できるので、第1溝R1と第2溝R2とが重なる部分の幅を自由に調節することができる。図11の(a)に示したように、第1溝R1と第2溝R2との重なる部分の幅が配線材142の幅よりも大きいと、配線材142が自由に移動することができる。図11の(b)に示したように、第1溝R1と第2溝R2との重なる部分の幅が配線材142の幅と同一であると、配線材142が第1部分2441と第2部分2442によって固定され得る。そして、図11の(c)に示したように、切断刃2442bが配線材142を横切るように移動した後、第1溝R1と第2溝R2との重なる部分の幅が配線材142の幅と同一になるように移動すると、切断刃2442bによって配線材142が切断され、残った配線材142が切断部244に固定された状態を維持するようになる。
図面及び詳細な説明での切断部244の構造及び方式は、複数の配線材142を一定の位置でガイドして固定できると共に、切断を行うことができる構造を有する場合を例示した。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、切断部244は、複数の配線材142がジグ243に固定される前又は固定された後に配線材142が一定の長さを有するように切断できる、様々な構造、方式などを有することができる。
また、第1固定部分241は、複数の配線材142を一定の位置に固定又は移動させることができる様々な構造及び方式を有することができる。例えば、第1固定部分241は、複数の配線材142が嵌め込まれて固定されるように配線材142をクランプ(clamping)することができる。
一例として、本実施例では、第1固定部分241は第1部分2411及び第2部分2412を含み、第2部分2412は、第1部分2411に対して相対的に配線材142の工程方向と垂直な左右方向(一例として、図面のy軸方向)に移動することができる。第1部分2411は、各配線材142に対応して配線材142の一側に位置して配線材142の一側に接触し、配線材142の長手方向に沿って第2部分2412に向かう方向に延びる第1クランプ部PAを含み、第2部分2412は、各配線材142に対応して配線材142の他側に位置して配線材142の他側に接触し、配線材142の長手方向に沿って第1部分2411に向かう方向に延びる第2クランプ部PBを含む。これによって、配線材142が第1クランプ部PAと第2クランプ部PBとの間に長手方向にクランプされているため、安定的に固定することができる。
図面では、一例として、第1部分2411は、配線材142の他側で下部に向かって突出する第1突出部分P11と、第1突出部分P11から第1部分2411の長手方向に突出して配線材142の一側まで延びる第2部分P12と、第2部分P12から下部に向かって突出する第3突出部分P13とを含む第1固定部P1を含むことができる。このとき、第3突出部分P13に第1クランプ部PAが位置することができる。これと同様に、第2部分2412は、配線材142の一側で下部に向かって突出する第1突出部分P21と、第1突出部分P21から第2部分2412の長手方向に突出して配線材142の他側まで延びる第2部分P22と、第2部分P22から下部に向かって突出する第3突出部分P23とを含む第2固定部P2を含むことができる。このとき、第3突出部分P23に第2クランプ部PBが位置した場合を例示した。このような構造によって、配線材142を安定的にクランプすることができる。
第1クランプ部PAと第2クランプ部PBとの間に配線材142が位置した状態で、第2部分2412が第1部分2411に対して第1クランプ部PAと第2クランプ部PBとの間が狭まるように移動し、第1クランプ部PAと第2クランプ部PBが配線材142の両側に密着すると、第1クランプ部PAと第2クランプ部PBとの間に配線材142が安定的に固定され得る。逆に、第2部分2412が第1部分2421に対して第1クランプ部PAと第2クランプ部PBとの間が広がるように移動し、第1クランプ部PAと第2クランプ部PBとの間の距離が配線材142の幅よりも大きくなると、配線材142が第1クランプ部PAと第2クランプ部PBから安定的に分離又は解除され得る。
これと同様に、第2固定部分242は、第1クランプ部PA及び第1固定部P1(すなわち、第1〜第3突出部分P11,P12,P13)を有する第1部分2421と、第2クランプ部PB及び第2固定部P2(第1〜第3突出部分P21,P22,P23)を有する第2部分2422とを含むことができる。これについては、第1固定部分241で説明した内容をそのまま適用できるので、詳細な説明を省略する。
本実施例では、クランプ部PA,PBを備える第1及び第2部分(2411,2412)(2421,2422)が相対的に移動して配線材142をクランプするものと示したが、本発明がこれに限定されるものではない。すなわち、クランプ部PA,PBの構造、第1及び第2固定部P1,P2の構造、第1及び第2固定部分241,242の構造には、その他の様々な構造が適用されてもよい。
また、切断部244の前に、切断時に配線材142を固定できる固定部材246をさらに含むことができる。一例として、本実施例では、固定部材246が、各配線材142に一対一対応し、配線材142が動かずに固定されたときに配線材142を押さえて固定する構造を有することを例示した。このような固定部材246は、相互間に一定間隔を置いて複数個備えることができる。すると、配線材142が移動、固定又は切断されたり、又はジグ243に固定されるとき、複数個の固定部材246の駆動を制御して安定的に配線材142を移動又は固定させることができる。図面では、固定部材246が2つ備えられることによって、個数を最小化しながらも、配線材142の移動又は固定を安定的に行うことを例示した。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、固定部材246の構造には様々な構造が適用されてもよく、固定部材246の個数が限定されるものではない。
このように複数の配線材142が固定されたジグ243(すなわち、ジグ−配線材結合体)は付着部250に移動する。一例として、第1及び第2固定部分241,242は、一定の距離を維持した状態で様々な方向(一例として、図面のx軸方向、y軸方向、z軸方向)に駆動することができる。したがって、複数の配線材142が、望まない変形をしないようにジグ243に固定された状態で付着部250に移動する。
第1及び第2固定部分241,242を所望の位置に移動できるようにする構造には、公知の様々な構造が適用されてもよい。そして、第1及び第2固定部分241,242が配線材142を固定する構造も、様々な構造が適用されてもよい。
図7を参照すると、付着部250は、配線材142と太陽電池150を加圧及び固定した状態で、熱源部258によって熱を加えることによって、配線材142を太陽電池150に付着する。このとき、本実施例では、配線材142と太陽電池150の固定後にジグ243を配線材142から分離し、ジグ243を備えていない状態で配線材142と太陽電池150が熱源部258を通過するようにする。
本実施例では、排気吸着を用いて配線材142と太陽電池150を互いに圧着した状態で、ジグ243を除去する。すなわち、排気によって、ジグ243なしに配線材142と太陽電池150を吸着して固定した状態で、熱源部258を通過するようにする。これによって、簡単な方法により配線材142と太陽電池150を安定的に固定することができる。そして、ジグ243が、単に複数の配線材142を付着部250まで伝達した後に再び配線材固定部240に戻ることができるので、配線材付着装置200で動作するジグ243の個数が非常に少ない。このように、動作するジグ243の個数を減少させると、生産性を大幅に向上させることができる。
排気吸着のために、気体を排出する排気装置(又は真空装置)259を備えることができる。排気装置259として、ポンプ、圧縮機などが使用されてもよく、その他の様々な構造、方式及び形状を有する装置が使用されてもよい。理解を助けるために、図7の付着部250の右側下部に排気装置259を概念的に示したが、実際に排気装置259は、付着部250の内部に位置せず、外部に位置して付着部250に連結されてもよい。
このとき、排気吸着が容易に行われ、配線材142及び太陽電池150を容易に熱源部258に移動させることができるように、作業台がコンベアベルト252で構成されてもよい。本実施例において、コンベアベルト252は、互いに離隔するように複数個備えることができる。これによって、コンベアベルト252の間にも排気が可能であるため、配線材142と太陽電池150をさらに容易に圧着することができる。そして、コンベアベルト252が狭い幅を有するため、さらに容易に駆動し得る。
各コンベアベルト252は排気孔252aをさらに備えることができる。これによって、排気孔252aを介して排気装置259による排気が行われるようにして、太陽電池150と配線材142を効果的に圧着することができる。排気装置259は、排気孔252aを介して気体を排出する構造を有することができる。
一例として、各コンベアベルト252には、両側縁部に隣接する部分に配線材142が1つずつ位置し、中央部分にコンベアベルト252の長手方向に一定間隔で複数の排気孔252aが備えられてもよい。すると、配線材142と太陽電池150が、2つの隣接するコンベアベルト252の間での排気、及び各コンベアベルト252の排気孔252aによる排気によって効果的に圧着され得る。これによって、配線材142と太陽電池150の固定安定性を向上させることができる。
このとき、排気吸着を用いて配線材142と太陽電池150を固定するとき、配線材142と太陽電池150の位置がずれないように、コンベアベルト252の一側(コンベアベルト252が始まる部分よりも前)に第3固定部分254が位置することができる。第3固定部分254は、コンベアベルト252に対して一定の位置を有するように固定された状態を維持している。
第3固定部分254は、複数の配線材142を一定の位置に固定又は移動させることができる様々な構造及び方式を有することができる。一例として、本実施例では、第3固定部分254は第1部分2541及び第2部分2542を含み、第2部分2542は、第1部分2541に対して相対的に配線材142の延長方向と垂直な左右方向(一例として、図面のy軸方向)に移動することができる。
第1部分2541は、配線材142の長手方向に形成され、配線材142の一側に密着及び接触するようになる第1クランプ部PAを含み、配線材142の長手方向に形成され、配線材142の他側に密着及び接触するようになる第2クランプ部PBを含む。そして、第1部分2541は、配線材142の他側で上部に向かって突出する第1突出部分P11と、第1突出部分P11から第1部分2541の長手方向に突出して配線材142の一側まで延びる第2部分P12と、第2部分P12から上部に向かって突出する第3突出部分P13とを含む第1固定部P1を含むことができる。このとき、第3突出部分P13に第1クランプ部PAが位置することができる。これと同様に、第2部分2542は、配線材142の一側で上部に向かって突出する第1突出部分P21と、第1突出部分P21から第2部分2542の長手方向に突出して配線材142の他側まで延びる第2部分P22と、第2部分P22から上部に向かって突出する第3突出部分P23とを含む第2固定部P2を含むことができる。このとき、第3突出部分P23に第2クランプ部PBが位置した場合を例示した。このような構造によって、配線材142を安定的にクランプすることができる。
このように、第1クランプ部PA及び第1固定部P1と第2クランプ部PB及び第2固定部P2は、第1又は第2固定部分241,242と反対に上部に突出するため、第1固定部分241との干渉なしに配線材142を安定的に固定することができる。このように、第1クランプ部PA及び第1固定部P1と第2クランプ部PB及び第2固定部P2は、下部ではなく上部に突出すること以外は、第1又は第2固定部分241,242の第1クランプ部PA及び第1固定部P1と第2クランプ部PB及び第2固定部P2と同一であるので、これについての内容をそのまま適用することができる。
本実施例では、クランプ部PA,PBを備える第1及び第2部分2541,2542が相対的に移動して配線材142をクランプすることを示したが、本発明がこれに限定されるものではない。すなわち、クランプ部PA,PBの構造、第1及び第2固定部P1,P2の構造、第1及び第2固定部分241,242の構造には、その他の様々な構造が適用されてもよい。
また、コンベアベルト252の上部には、太陽電池150を供給する太陽電池供給部(図13の参照符号251、以下同様)を備えることができる。太陽電池供給部251は、作業台252、熱源部258、上部固定部材供給部2560に連結されず、独自の駆動部によって駆動されて太陽電池150を作業台252に提供する役割を果たすことができる。太陽電池供給部251には、公知の様々な構造、方式などが適用されてもよい。
また、コンベアベルト252の上部には、太陽電池150の上部で配線材142を固定する上部固定部材256を提供する上部固定部材供給部2560が位置することができる。
図8を参照すると、上部固定部材供給部2560から供給された上部固定部材256は、熱源部258に投入される前に太陽電池150の上部で配線材142を固定する。そして、上部固定部材256が、太陽電池150の上部で配線材142を固定した状態で、これらと共に熱源部258を通過する。熱源部258を通過しながら太陽電池150と配線材142とが互いに付着される。熱源部258を通過した後、上部固定部材256は、太陽電池150と配線材142から分離されて上部固定部材供給部2560に再び戻ることができる。このとき、上部固定部材供給部2560は、作業台252、熱源部258などと連結されず、独自の駆動部によって駆動されて、上部固定部材256を太陽電池150と配線材142の上部に提供する役割を果たすことができる。
一例として、上部固定部材供給部2560は、熱源部258の前方から熱源部258の後方まで延びた状態で位置して、熱源部258の前方で太陽電池150と配線材142の上に上部固定部材256を容易に供給し、熱源部258を通過した上部固定部材256を熱源部258の後方で容易に回収することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。
また、上部固定部材供給部2560は、複数の上部固定部材256を備えることによって、一つの上部固定部材256が熱源部258を通過しているときにも、他の上部固定部材256がその後に位置した太陽電池150と配線材142を固定することができる。これによって、連続的に複数の太陽電池150の付着工程を行うことができる。
本実施例において、上部固定部材256は、フレーム部2562,2566、及びフレーム部2562,2566に固定されて複数の配線材142を固定する複数の固定部2564を含むことができる。図12を共に参照して、上部固定部材256について詳細に説明する。
図12は、図7に示した配線材付着装置200に含まれる上部固定部材256を用いて、太陽電池150とその上部に位置した配線材142を固定した状態を示した斜視図である。
図7及び図12を参照すると、フレーム部2562,2566は、複数の固定部2564を固定できる様々な形状を有することができる。一例として、フレーム部2562,2566は、配線材142の延長方向と交差する方向に配置される複数の第1部分2562と、複数の第1部分2562の両側をそれぞれ連結する第2部分2566とを含むことができる。これによって、構造を単純化しながらも複数の固定部2564を安定的に固定することができる。
固定部2564は、第1部分2562における配線材142が位置する部分に対応して位置することができる。そして、複数の第1部分2562にそれぞれ位置して、1つの配線材142を複数の固定部2564が固定することができる。
固定部2564は、配線材142を押さえて固定できる様々な構造を有することができる。より具体的には、固定部2564が弾性部材からなることができる。一例として、固定部2564が、傾斜して折り曲げられた部分を有することができる。すると、固定部2564の折り曲げ部分の下に配線材142が位置すると、固定部2564の折り曲げ部分に加わる弾性によって配線材142を押圧することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、上部固定部材256の構造、方式などは、様々な変形が可能である。
そして、熱源部258は、コンベアベルト252の上部又は下部から太陽電池150に熱を提供する。熱源部258によって提供された熱によって配線材142のコーティング層142bが溶けてソルダリングされることによって、配線材14が太陽電池150の電極42,44(特に、パッド部424)に付着することができる。本実施例では、熱源部258が熱を直接加えることによって、付着工程の時間を削減し、付着特性を向上させることができる。一例として、熱源部258が赤外線ランプであってもよい。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、熱源部258には、熱を提供できる様々な構造、方式などが適用されてもよい。
図13は、本発明の実施例に係る配線材付着装置200を概略的に示したブロック図である。
図6乃至図8と共に図13を参照すると、配線材供給部210から提供された配線材142は、フラックス部220及び乾燥部230を経た後に配線材固定部240に提供される。配線材固定部240で太陽電池150と別個に配線材142のみをジグ243に固定して配線材−ジグ結合体を形成する。
このように形成された配線材−ジグ結合体は作業台252に提供される。そして、作業台252には、太陽電池供給部251から太陽電池150が提供される。このとき、太陽電池150とその下部に位置する配線材142は、吸着によって作業台252上に固定され、太陽電池150とその上部に位置する配線材142は、それらの上に位置する上部固定部材256によって固定される。このように太陽電池150と配線材142が作業台252又は上部固定部材256によって固定されると、配線材142を固定していたジグ243は、配線材142から分離されて配線材固定部240に戻される。このように、作業台252は、配線材142と太陽電池150を移送する役割と共に、一定の位置に整列された太陽電池150とその下部に位置する配線材142をその状態で固定する役割を果たす。
そして、太陽電池150、配線材142及び上部固定部材256が共に熱源部258を通過し、太陽電池150と配線材142とが互いに付着されて太陽電池ストリングを形成し、熱源部258を通過した上部固定部材256は、太陽電池150と配線材142から分離されて上部固定部材供給部2560に戻される。
本実施例に係る配線材付着装置200の動作及び配線材付着方法を、図6乃至図12、及び図14A乃至図14Gを参照してより詳細に説明する。
図14A乃至図14Gは、図7に示した配線材付着装置200の付着部250の動作を説明するための図である。
配線材供給部210によって同一平面上で離隔した状態で整列された複数の配線部142(より具体的には、第1配線部1420a)がフラックス部220及び乾燥部230に提供される。これによって、第1配線材1420aの外面にフラックス層が形成されて第1配線材1421の付着特性を向上させることができる。参照に、本説明では、区別のために、最初に第1太陽電池151の下部にのみ位置して付着される配線材142を第1配線材1421と呼び、第1太陽電池151と第2太陽電池152とを接続する配線材142を第2配線材1422と呼ぶ。しかし、第1配線材1421、第2配線材142の用語は、相互間の区別のために使用するだけで、本発明がこれに限定されるものではない。
切断部244及び固定部材246に固定された第1配線材1421は、切断部244の第2部分2442の平らな面よりもさらに突出した位置に位置する。この状態で第2固定部分242が工程方向の逆方向(図面で負のx軸方向)に移動して、切断部244から突出した第1配線材1421が位置した部分まで移動する。このとき、第1固定部分241が上部又は下部などに移動して、第2固定部分242が切断部244から突出した第1配線材1421まで到達することを妨げない位置に位置するようになる。そして、第2固定部分242の第2部分2422が左右方向(y軸方向)に移動して第3溝R3と第4溝R4との距離を調節することによって、切断部244に固定された複数の第1配線材1421が第2固定部分242に固定される。
次いで、固定部材246が、第1配線材1421を固定しない位置に移動し、切断部244が、図11の(a)に示したように、第1配線材1421を固定しない解除状態となり、第1配線材1421が、切断部244に固定されずに自由に移動できる状態となる。
次いで、第2固定部分242が、所望の第1配線材1421の長さだけ工程方向(図面の正のx軸方向)に移動し、第1固定部分241が、配線材142を固定できる位置に移動して、切断部244に隣接する部分で配線材142の一側を固定する。そして、固定部材246も第1配線材1421を押さえて配線材142の位置を固定する。
この状態で、切断部244が、図11の(c)に示したように動作し、複数の第1配線材1421を共に切断する。これによって、ジグ243に所望の長さに切断された複数の第1配線材1421が共に固定され、第1ジグ−配線材結合体が構成される。このとき、第1固定部分241と第2固定部分242との間に固定された複数の第1配線材1421は、長手方向に引っ張られる力を受けて塑性変形し、塑性変形した後、一定距離に維持された第1固定部分241と第2固定部分242との間で、これ以上変形せずにその状態を維持するようになる。これによって、ジグ243に固定された複数の第1配線材1421は、ジグ243が移動してもこれ以上変形しない状態に維持される。
次いで、図14A及び図14Bに示したように、複数の第1配線材1421が固定されたジグ243を作業台に位置させ、複数の第1配線材1421と第1太陽電池151を固定する。
より具体的には、まず、図14Aに示したように、作業台であるコンベアベルト252上に、配線材142が固定されたジグ243(すなわち、第1配線材−ジグ結合体)を位置させる。この状態で、コンベアベルト252の一側に位置する第3固定部分254が、第1固定部分241と第2固定部分242との間で第1固定部分241側に固定された第1配線材1421を把持して固定するように第1配線材1421に締結され、第1固定部分241は第1配線材1421から解除される。このとき、第1配線材1421の長さは、一つの第1太陽電池151よりも少し長く、第1太陽電池151と第2太陽電池152の長さよりは小さくて、バスリボン(図1の参照符号145)に接続可能な程度の第1長さを有することができる。このように、第3固定部分254が複数の第1配線材1421の一側を固定すると、複数の第1配線材1421が、作業台の一側で作業台と一定の位置関係を維持して位置する第3固定部分254に固定されるため、作業台に安定的に固定され得る。
また、図14Bに示したように、第1太陽電池151をコンベアベルト252及び複数の配線材1421上に載置した状態で、排気装置259を用いて排気する。すると、第1太陽電池151が複数の第1配線材1421上に圧着されて固定される。このとき、第1部分241は、第1太陽電池151が第1配線材1421上で作業台252に吸着されることを妨げない位置(一例として、第1太陽電池151の上部位置)に位置し得る。上述したように、第1配線材1421の長さが第1太陽電池151の長さよりも長い第1長さを有するため、第2部分242は、第1太陽電池151と一定距離だけ離隔して位置するので、第1配線材1421に締結された状態でも、第1太陽電池151が作業台252に吸着されて固定されることを妨げない。
次いで、図14Cに示したように、第2固定部分242を解除してジグ243を複数の第1配線材1421から分離する。このとき、第3固定部分254を共に解除して、互いに固定された複数の第1配線材1421と第1太陽電池151がコンベアベルト252の移動によって移動可能な状態となる。第3固定部分254と第2固定部分242を解除しても、排気吸着によってコンベアベルト252、配線材142及び第1太陽電池151が安定的に固定されている。これによって、ジグ243が配線材142から完全に分離及び解除され、ジグ243は、配線材固定部240に戻る。
次いで、図14Dに示したように、第1太陽電池151とその下面に付着された配線材142が、コンベアベルト252によって工程方向に移動する。
次いで、図14E及び図14Fに示したように、第1太陽電池151上に他の配線材142(すなわち、複数の第2配線材1422)を位置させ、第1太陽電池151上に複数の第2配線材1422を固定し、複数の第2配線材1422の他の一部上に第2太陽電池152を固定する。
すなわち、図14Eに示したように、第3固定部分254からコンベアベルト252上に位置した第1太陽電池151を通るように、複数の第2配線材1422が固定されたジグ243(すなわち、第2配線材−ジグ結合体)を位置させる。第2配線材−ジグ結合体は、配線材固定部240において第1配線材−ジグ結合体を形成する方法と同一の方法により形成することができる。ただし、第2配線材1422の長さは、2つの太陽電池(すなわち、第1及び第2太陽電池151,152)を接続できるように、第1及び第2太陽電池151,152よりも長い第2長さを有することができる。
この状態で、コンベアベルト252の一側に位置する第3固定部分254が、ジグ243の第1固定部分241側に固定された第2配線材1422を把持して固定するように第2配線材1422に締結され、第1固定部分241は第2配線材1422から解除される。
そして、図14Fに示したように、コンベアベルト252上に位置した第2配線材1422の他の一部上に第2太陽電池152を載置すると、排気吸着によって複数の第2配線材1422が第2太陽電池152に固定される。また、第1太陽電池151上に位置した第2配線材1422には上部固定部材256を位置させ、図12に示したように、複数の固定部2564が複数の第2配線材1422を押さえて固定するようにする。
次いで、図14Gに示したように、第2固定部分242を解除してジグ243を複数の第2配線材1422から分離する。このとき、第3固定部分254を共に解除して、互いに固定された複数の第2配線材1422と第2太陽電池152がコンベアベルト252の移動によって移動可能な状態となる。第3固定部分254と第2固定部分242を解除しても、排気吸着によってコンベアベルト252、配線材142、そして、第1及び第2太陽電池151,152が安定的に固定されている。これによって、ジグ243が配線材142から完全に分離及び解除され、ジグ243は配線材固定部240に戻る。
このように太陽電池150の上面及び下面の両方に配線材142が付着された状態で、太陽電池150が熱源部258を通過すると、配線材142のフラックス及びコーティング層142bが溶融されて太陽電池150の第1又は第2電極42,44に付着される。より具体的には、複数の第1配線材1421が第1太陽電池151の一面に位置し、複数の第2配線材1422が第1太陽電池151の他面に位置した第1太陽電池151に熱を加え、第1太陽電池151の両面に複数の第1配線材1421及び複数の第2配線材1422を付着することができる。
そして、第2太陽電池152の一部に更に他の複数の配線材142の一部を位置させ、更に他の複数の配線材142の他の一部に更に他の太陽電池(例えば、第3太陽電池)を位置させ、両面に複数の配線材142が位置した第2太陽電池152に熱を加えることによって、複数の配線材142を第2太陽電池152に付着することができる。このような動作を繰り返すことによって、一つの列を構成する太陽電池ストリングを形成することができる。太陽電池ストリングを構成する最後の太陽電池150では、第1長さを有する複数の配線材142を最後の太陽電池150上に位置させた状態で、上部固定部材256を用いてこれらを固定した状態で熱を加えることによって、複数の配線材142を付着することができる。
本実施例によれば、熱源部258を通過する前に複数の配線材142からジグ243が分離されるので、動作するジグ243の個数を最小化することができる。これによって、配線材付着装置200の構造を単純化し、生産性を向上させることができる。このとき、複数の配線材142と太陽電池150を排気吸着によって固定すると、複数の配線材142及び太陽電池150に損傷を与えずにこれらを安定的に固定することができる。そして、切断部244によって切断された複数の配線材142を太陽電池150に固定して付着するので、構造及び製造工程を単純化することができる。また、太陽電池150の両面に複数の配線材142が位置した状態で、コンベアベルト252を介して熱源部258を通過することによって、複数の配線材142の付着を自動化することができる。これによって、丸い部分を含み、ソルダリングのためのコーティング層142bを含む配線材142を、自動化されたシステムによって太陽電池150に付着することができる。
図面及び上述した説明では、簡略且つ明確な説明のために、本実施例に係る配線材付着装置200に必須な構成のみを図示及び説明した。切断部244、固定部材246、第1固定部分241、第2固定部分242、第3固定部分243、上部固定部材256などは、これらを駆動したり、これらの位置を変更したりすることができるように、駆動部材(例えば、モータ)及びこれに連結される部分(例えば、アーム(arm)、リンクなど)を備えることができる。そして、駆動部材を無線又は有線で作動させるコントローラをさらに含むことができる。これによって、配線材付着装置200を望むところによって作動させることができる。上述した駆動部材、連結される部分及びコントローラには、公知の様々な方式又は構造が適用されてもよい。
添付の図面を参照して、本発明の他の実施例に係る太陽電池パネルの配線材付着装置及びそれを含む太陽電池パネルの配線材付着方法を詳細に説明する。上述した説明と同一又は極めて類似の部分に対しては、上述した説明をそのまま適用できるので、詳細な説明を省略し、互いに異なる部分に対してのみ詳細に説明する。また、上述した実施例又はこれを変形した例と、以下の実施例又はこれを変形した例を組み合わせたものも本発明の範囲に属する。
図15は、本発明の他の実施例に係る太陽電池パネルの配線材付着装置の配線材供給部の一部を示した分解斜視図である。明確且つ簡略な図示のために、図15では、図9に対応する部分を示すものの、整列部材217の図示を省略した。
図15を参照すると、本実施例において、巻き出し制御部材213は、外部固定部分215dに固定され、巻き取りロール211から配線材142が巻き出されるときに通る一端部部分211bの上まで延びて一端部部分211b上に置かれるストッパー部材2134を含むことができる。ストッパー部材2134は、外部固定部分215dには固定されるが、一端部部分211b上には固定されずに載置された状態であってもよい。このようなストッパー部材2134は、配線材142が巻き出される方向をガイドすると共に、配線材142が巻き出されるときにもつれることを防止する役割を果たす。すなわち、ストッパー部材2134が位置した部分で配線材142が巻き出されずに一時停止した後、配線材142を工程方向に進める力が作用し続けると、ストッパー部材2134と一端部部分211bとの間に通過して配線材142が巻き出されるようになる。
ストッパー部材2134は、外部固定部分215dの円周方向に一定間隔を置いて複数個位置することによって、配線材142のもつれ現象を効果的に防止することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、ストッパー部材2134が1つ備えられてもよい。
ストッパー部材2134は、配線材142に損傷を与えないように樹脂を主成分(最も多く含む成分)とするか、または若干の弾性を有する物質で構成されてもよい。これによって、配線材142に加わる損傷を最小化すると共に、必要時に配線材142が一端部部分211bとストッパー部材2134を通過できるようにすることができる。外部固定部分215dは、巻き取りロール211を安定して保護できるように金属を主成分として含むことができるので、外部固定部分215dとストッパー部材2134は互いに異なる物質で構成され得る。これによって、ストッパー部材2134は、外部固定部分215dと別個に製造されて外部固定部分215dに固定され得る。一例として、ストッパー部材2134は、ストッパー部材2134上で外部固定部分215dまで延びて位置する接着部材2134a(一例として、接着テープ)によってストッパー部材2134を固定することができる。ストッパー部材2134を接着部材2134aで外部固定部分215dに固定すれば、簡単な方法でストッパー部材2134を固定することができる。
また、巻き出し制御部材213が、巻き取りロール211から一定距離だけ離隔したガイド部材2132をさらに備えることができる。ガイド部材2132については、図9での説明をそのまま適用できるので、詳細な説明を省略する。
図16は、本発明の更に他の実施例に係る太陽電池パネルの配線材付着装置の配線材供給部の一部を示した分解斜視図である。明確且つ簡略な図示のために、図16では、図9に対応する部分を示すものの、整列部材217の図示を省略した。
図16を参照すると、本実施例において、巻き出し制御部材213は、配線部貫通孔WH2を有するガイド部材2132c(以下では、区別のために第1ガイド部材2132cという)と、一側を通じて配線材142が通る経路2136aを備える別途のガイド部材2136(以下では、区別のために第2ガイド部材2136という)とを含むことができる。
第1ガイド部材2132cは、巻き取りロール211と離隔して配線材貫通孔WH2を備える構造を有する。一例として、本実施例において、第1ガイド部材2132cは、金属バー又は金属ワイヤなどの一部を屈曲して配線材142が通過する配線材貫通孔WH2を形成した場合を例示した。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、第1ガイド部材2132cが、その他の形状、構造などを有してもよい。
第2ガイド部材2136は、円形の平面形状を有し、側面に溝状に形成された経路2136aが形成される経路部2136b、及び経路部2136bを支持する支持部2136cを含むことができる。
経路部2136bは、内部に向かいながら面積が次第に小さくなる形状を有することができる。一例として、経路部2136bは、一方の外面から内部に向かいながら次第に面積が減少し、再び他方の外面に向かいながら面積が次第に増加する形状を有し、経路部2136bの中心付近で最も小さい面積を有する部分が位置し得る。一例として、経路部2136bは双円錐形の形状を有することができる。経路部2136bの中心付近で最も小さい面積を有する部分が、配線材142が位置する経路2136aとなる。このような経路部2136bは、回転可能に設置され、配線材142の移動時に配線材142が移動する力によって一方向に回転して、経路2136aに沿って移動する配線材142が離脱することを防止し、経路部2136bが配線材142に少しでも損傷を与えることを防止することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、経路部2136bが回転しないことも可能である。
支持部2136cは、経路部2136bを支持すると共に、これをガイド固定部分215fに固定する役割を果たすことができる。このとき、支持部2136cは、弾性部材(一例として、バネ部材)で構成されて経路部2136bを弾性的に支持することができる。これによって、配線材142が経路2136aを離脱したり、経路部2136bが配線材142に損傷を与えることを効果的に防止することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、支持部2136cが弾性を有していなくてもよい。
図17は、本発明の更に他の実施例に係る太陽電池パネルの配線材付着装置の一部を概略的に示した構成図である。
図17に示したように、本実施例では、配線材固定部材248が配線材142を工程方向に一定の長さだけ移動させて固定した状態で、ジグ243を構成する第1及び第2固定部分241,242が配線材固定部材248の上側で配線材142を固定して付着部250に移動する。
配線材固定部材248は、複数の配線材142を一定の位置に固定又は移動させることができる様々な構造及び方式を有することができる。一例として、本実施例では、配線材固定部材248は、第1部分2481及び第2部分2482を含み、第2部分2482は、第1部分2481に対して相対的に配線材142の延長方向と垂直な左右方向(一例として、図面のy軸方向)に移動することができる。第1部分2481は、配線材142の一側に密着及び接触するようになる第1クランプ部と、配線材142の他側に密着及び接触するようになる第2クランプ部とを含むことができる。これについては、ジグ243の第1又は第2固定部分241,242の第1及び第2クランプ部PA,PB又は第3固定部分254の第1及び第2クランプ部PA,PBに対する説明をそのまま適用できるので、詳細な説明を省略する。
また、配線材固定部材248は、様々な方向(一例として、図面のx軸方向、y軸方向、z軸方向)に駆動することができる。特に、配線材固定部材248は、工程方向(図面のx軸方向)に往復移動することができる。
本実施例では、配線材固定部材248が配線材142をクランプした状態で工程方向に移動し、切断部244から所望の距離だけ離隔した状態で配線材142の一側を固定することができる。このとき、固定部材246が配線材142を押さえて配線材142の位置を固定する。
この状態で、ジグ243を構成する第1及び第2固定部分241,242が配線材142の上側に接近する。このとき、第1及び第2固定部分241,242は、固定部材246(又は切断部244)と配線材固定部材248との間で互いに所定の長さだけ離隔した状態である。第1及び第2固定部分241,242が下側方向に移動し、固定部材246(又は切断部244)と配線材固定部材248との間に位置した配線材142の両端部をクランピング部PA,PBを用いてそれぞれクランプして固定する。すなわち、第1固定部分241が、固定部材246又は切断部244に隣接した位置で配線材142をクランピング部PA,PBによって固定し、第2固定部分242が、配線材固定部材248に隣接した位置で配線材142をクランピング部PA,PBによって固定する。この状態で、切断部244を用いて配線材142を切断し、配線材固定部材248が配線材142のクランプを解除すると、配線材142が第1及び第2固定部分241,242にそれぞれ固定され、配線材−ジグ結合体を形成する。
このように、本実施例では、第1及び第2固定部分241,242と共に配線材固定部材248をさらに含むことによって、配線材固定部材248が第1及び第2固定部分241,242の役割を分担することができる。これによって、配線材付着装置において構造又は駆動を単純化することができる。
図18は、本発明の更に他の実施例に係る太陽電池パネルの配線材付着装置の配線材供給部の各巻き取りロールを示した側面図である。
図18を参照すると、巻き取りロール211は、配線材142が位置する本体部分211a、及び本体部分211aの両端部にそれぞれ1つずつ位置し、配線材142が本体部分211aの外部に離脱することを防止する端部部分211bとを含むことができる。端部部分211bは、配線材142が巻き出される第1端部部分2111、及び第1端部部分2111の反対側に位置する第2端部部分2112を含むことができる。
このとき、配線材142が巻き出される第1端部部分2111は、側面が丸く形成された形状を有することができる。すなわち、配線材142が通過する側面(すなわち、第1端部部分2111の円周方向の面)が、丸く形成される凸状に突出する曲面からなることができる。これによれば、配線材142が第1端部部分2111を通るとき、第1端部部分2111の丸い側面に沿って円滑に巻き出されることによって、配線材142がもつれるなどの問題を最小化することができる。
一例として、第1端部部分2111は、樹脂(一例として、シリコン樹脂)又はゴムなどの弾性物質などで構成されるキャップ部2110によって覆われてもよい。これによれば、配線材142が巻き出されるときに配線材142に加えられる衝撃を最小化することができる。本実施例では、キャップ部2110を適用して既存の巻き取りロール211に容易に適用できることを例示したが、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、巻き取りロール211の端部部分211bが丸い側面を有するように形成されることも可能である。
図面では、第1端部部分2111と反対側の第2端部部分2112の側面が、第2端部部分2112の外面及び本体部分211aに対向する内面と垂直に形成されたことを例示した。これによれば、一般的な巻き取りロールにおいて第1端部部分2111にキャップ部2110を覆うか、または第1端部部分2111の構造のみを変形することによって、本実施例に係る巻き取りロール211を容易に実現することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、第2端部部分2112が第1端部部分2111と同じ形状を有してもよい。
巻き取りロール211の本体部分211a及び端部部分211bの他の内容については、既に説明した巻き取りロール211の説明をそのまま適用できるので、これについての詳細な説明を省略する。
図19は、本発明の更に他の実施例に係る太陽電池パネルの配線材付着装置の配線材供給部の各巻き取りロールを示した側面図である。
図19を参照すると、巻き取りロール211は、配線材142が位置する本体部分211a、及び本体部分211aの両端部にそれぞれ1つずつ位置し、配線材142が本体部分211aの外部に離脱することを防止する端部部分211bを含むことができる。端部部分211bは、配線材142が巻き出される第1端部部分2111、及び第1端部部分2111の反対側に位置する第2端部部分2112を含むことができる。
このとき、端部部分2111,2112に隣接する本体部分211aの端部に、それぞれ円錐又は円錐台の形状を有する傾斜部2111a,2112aが位置することができる。これによって、断面視で、傾斜部2111a,2112aの面は、傾斜部2111a,2112a以外の部分の円周方向の面に対して傾斜して(一例として、鈍角Dを有して)形成され得る。また、巻き取りロール211は、全体的に双円錐形(biconical type)の形状を有することができる。
このように、傾斜部2111a,2112aによって、傾斜部2111a,2112aに巻き取られた配線材142が巻き出されるときに巻き出し角度が急激に変化しないようにし、巻き出し角度の変更を最小化することができる。これによって、本体部分211aの端部でも、配線材142が傾斜部2111a,2112aの内面に沿って円滑に巻き出されることによって、配線材142がもつれるなどの問題を最小化することができる。
図面及び上述した説明では、第1及び第2端部部分2111,2112が円錐又は円錐台の形状を有し、実際の工程で自由に使用できることを例示したが、第1端部部分2111のみが円錐又は円錐台の形状を有し、第2端部部分2112がこれと異なる形状を有してもよい。一例として、第2端部部分2112が、他の実施例と同様に円形のディスク(disck)のような形状を有することで、第2端部部分2112の内面が本体部分211aの円周方向の面と直交して位置してもよい。その他の様々な変形が可能である。
図20は、本発明の更に他の実施例に係る太陽電池パネルの配線材付着装置の配線材供給部を示した側面図である。明確且つ簡略な図示のために、図20では、整列部材217の図示を省略した。
図20を参照すると、本実施例において、互いに異なる行に位置する巻き取りロール211が底面となす角度が互いに異なっていてもよい。例えば、同図では、最も下部に位置する第1行に位置する第1巻き取りロール2110a、第1行上に位置する第2行に位置する第2巻き取りロール2110b、及び第2行上に位置する第3行に位置する第3巻き取りロール2110cのうち少なくとも2つと底面とがなす角度、方向などが互いに異なっていてもよい。本実施例では、第1巻き取りロール2110a、第2巻き取りロール2110b及び第3巻き取りロール2110cのそれぞれが底面となす角度、方向などが異なる場合を例示した。図面は側面図で示しているため、第1巻き取りロール2110a、第2巻き取りロール2110b及び第3巻き取りロール2110cがそれぞれ1つずつ示されているが、各行に第1巻き取りロール2110a、第2巻き取りロール2110bまたは第3巻き取りロール2110cが複数個位置してもよい。
より具体的に、第1巻き取りロール2110aでは、配線材142が巻き出される第1端部部分2111が、これと反対側の第2端部部分2112よりも高く位置するように、第1巻き取りロール2110aの長手方向が底面と鋭角の角度A1を有して配置され得る。すると、第1巻き取りロール2110aの長手方向は、配線材142の工程方向と鈍角の角度を有するように傾斜して位置することができる。
第2巻き取りロール2110bの長手方向は底面と平行に位置することができる。第2巻き取りロール2110bの長手方向は配線材142の工程方向と平行に位置することができる。
第3巻き取りロール2110cでは、第1端部部分2111が、これと反対側の第2端部部分2112よりも低く位置するように、第3巻き取りロール2110cの長手方向が底面と鋭角の傾斜角A3を有して配置され得る。第3巻き取りロール2110cの長手方向は、配線材142の工程方向と鈍角の角度を有するように傾斜して位置することができる。
このようにすると、巻き取りロール211が複数個の行で配置されるとき、配線材142の進行方向に向かって配線材142が巻き出されるようにして配線材142がもつれるなどの問題を最小化することができる。巻き取りロール211が複数個の行(特に、3つ以上の行)で配置されるとき、巻き取りロール211が、垂直方向での位置と配線材142の工程方向との差を考慮して安定的に配線材142を供給することができる。
図面では、第1巻き取りロール2110aと第3巻き取りロール2110cの傾斜方向を互いに反対にし、第2巻き取りロール2110bは底面と平行にしたことを例示したが、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、第1巻き取りロール2110a、第2巻き取りロール2110b及び第3巻き取りロール2110cのうち少なくとも2つの傾斜方向が互いに同一であり、その角度に差があることも可能である。例えば、第1〜第3巻き取りロール2110a,2110b,2110cにおいて第1端部部分2111が第2端部部分2112よりも高く位置した場合には、第1巻き取りロール2110aよりは第2巻き取りロール2110bの傾斜角が小さく、第2巻き取りロール2110bよりは第3巻き取りロール2110cの傾斜角が小さくてもよい。または、第1〜第3巻き取りロール2110a,2110b,2110cにおいて第1端部部分2111が第2端部部分2112よりも低く位置した場合には、第1巻き取りロール2110aよりは第2巻き取りロール2110bの傾斜角が大きく、第2巻き取りロール2110bよりは第3巻き取りロール2110cの傾斜角が大きくてもよい。または、複数個の行のうち一部の行の巻き取りロール211の傾斜方向及び角度が同一であり、他の行とは傾斜方向及び角度に差があることも可能である。その他に様々な変形が可能である。
本実施例に係る太陽電池パネルの配線材付着装置及び方法によれば、配線材の降伏強度を最小化した状態で配線材を巻き出して太陽電池に付着することができる。また、配線材の変形、切れなどを防止して量産性を向上させることができる。
また、本実施例に係る太陽電池パネルは、配線材が低い降伏強度を有することによって、配線材が太陽電池に与える応力を最小化できるので、太陽電池パネルの構造的安定性及び信頼性を向上させることができる。
次いで、図21乃至図25を参照して、本発明の更に他の実施例に係る太陽電池パネルの配線材付着装置を説明する。
図21は、本発明の更に他の実施例に係る太陽電池パネルの配線材付着装置の一部を概略的に示した構成図である。図22は、本発明の更に他の実施例に係る太陽電池パネルの配線材付着装置の他の一部を概略的に示した構成図である。図23は、図21に示したVII−VII線に沿う断面図である。図24は、図21に示した太陽電池パネルの配線材付着装置において第1接触部分を配線材と共に示した側面図である。図25は、本発明の様々な変形例に係る太陽電池パネルの配線材付着装置において第1接触部分を配線材と共に示した側面図である。
本実施例に係る太陽電池パネルの配線材付着装置は、上述した実施例に係る太陽電池パネルの配線材付着装置とクランピング部の形態において相違点がある。したがって、相違点を中心に説明する。
まず、図21と共に図23乃至図25を参照して、ジグ243、配線材固定部材248、又は第3固定部分254のクランピング部P1,P2を詳細に説明する。より具体的には、図21と共に図23乃至図25を参照して、ジグ243のクランピング部P1,P2を詳細に説明し、その後に配線材固定部材248又は第3固定部分254のクランピング部P1,P2を説明する。
図23は、図21に示したVII−VII線に沿う断面図であり、図24は、図21に示した太陽電池パネル100の配線材付着装置200において第1接触部分P11を配線材142と共に示した側面図である。
図21、図23及び図24を参照すると、クランピング部P1,P2は、各配線材142を一定の位置に固定又は移動させることができるように配線材142をクランプ(clamping)する。
一例として、本実施例において、第1固定部分241は、第1部分2411及び第2部分2412を含み、第2部分2412は、第1部分2411に対して相対的に配線材142の工程方向と垂直な左右方向(一例として、図面のy軸方向)に移動することができる。第1部分2411は、各配線材142に対応して配線材142の一側に位置し、配線材142の一側に接触する第1クランピング部P1を含み、第2部分2412は、各配線材142に対応して第1クランピング部P1と反対の配線材142の他側で第1クランピング部P1に対応するように位置し、配線材142の他側に接触する第2クランピング部P2を含む。配線材142が第1クランピング部P1と第2クランピング部P2との間に位置した状態で、第1クランピング部P1と第2クランピング部P2が配線材142に力を加えると、配線材142が第1クランピング部P1と第2クランピング部P2との間で安定的に固定され得る。
一例として、第1クランピング部P1は、配線材142の一側に接触する第1接触部分P11、及び第1部分2411と第1接触部分P11との間を連結する第1連結部分P12を含む。このとき、第1接触部分P11は第1連結部分P12よりも第2クランピング部P2(又は配線材142)に向かって突出して位置することができる。すなわち、第1接触部分P11において第2クランピング部P2に隣接する面が第1連結部分P12において第2クランピング部P2に隣接する面よりも第2クランピング部P2に向かって突出することができる。これによって、第1接触部分P11のみが配線材142に接触するようにし、配線材142に加える力を集中させることによって、配線材142をさらに安定的にクランプすることができる。
第2クランピング部P2は、配線材142の他側に接触する第2接触部分P21、及び第2接触部分P21と第2部分2412との間を連結する第2連結部分P22を含むことができる。第2接触部分P21は、配線材142を介在して第1接触部分P11と対向するように形成することができる。すなわち、第1接触部分P11と第2接触部分P21は、配線材142の同一部分で両側にそれぞれ位置することができる。図面では、第2クランピング部P2が一字状に下部に延びた形状を有し、第1クランピング部P1の第1連結部分P12が、配線材142の長手方向に沿って第2クランピング部P2又は第2部分2412に隣接するように延びた後に折り曲げられて下部に延びることを例示した。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、第1接触部分P11と第2接触部分P21が互いに対向するようにする様々な構造、方式、又は形状を有することができる。
第1クランピング部P1と第2クランピング部P2との間に配線材142が位置した状態で、第1部分2411及び/又は第2部分2412が第1クランピング部P1と第2クランピング部P2との間が狭まるように移動し、第1クランピング部P1と第2クランピング部P2が配線材142の両側に密着すると、第1クランピング部P1と第2クランピング部P2との間に配線材142が安定的に固定され得る。逆に、第1部分2411及び/又は第2部分2412が第1クランピング部P1と第2クランピング部P2との間が広がるように移動し、第1クランピング部P1と第2クランピング部P2との間の距離が配線材142の幅又は直径よりも大きくなると、配線材142が第1クランピング部P1と第2クランピング部P2から安定的に分離又は解除され得る。
このとき、本実施例において、第1接触部分P11には、接触部Cよりも第2クランピング部P2(より正確には、第2接触部分P21)から遠くに離隔するように陥没した陰刻部Rを形成することができる。陰刻部Rによって、第1接触部分P11における配線材142と実際に接触する接触部Cの面積を減少させると、第1接触部分P11によって配線材142に加わる力が接触部Cに集中するため、配線材142をクランプする加圧力(又は応力)を増加させることができる。これは、同じ力が加わるとき、面積が小さくなると加圧力が増加できるためである。
第2クランピング部P2(又は配線材142)に隣接する陰刻部Rの面は、第2クランピング部P2に隣接する接触部Cの面よりも第2クランピング部P2から遠くに離隔して位置すれば十分であり、陰刻部Rの形状は限定されない。したがって、第2クランピング部P2に隣接する陰刻部Rの面は、曲面、複数の平面又は傾斜面を有する様々な形状を有することができ、断面視で、陰刻部Rの形状が半円形、四角形、三角形などの様々な形状を有することができる。ただし、第1クランピング部P1に隣接する陰刻部Rの面(一例として、内面)が曲面からなる場合、陰刻部Rの部分で加圧力が集中する部分が存在しないため、構造的により一層安定化させることができる。一例として、断面視で、第1クランピング部P1に隣接する陰刻部Rの面が円弧形状を有することができる。
そして、接触部Cは、陰刻部Rよりも小さい曲率、小さい屈曲、または小さい傾斜を有する平らな平面で構成されてもよい。これによって、接触部Cで配線材142に加える力が十分に伝達されるようにすることができ、接触部Cによる配線材142の損傷又は変形などを防止することができる。
このとき、第1接触部分P11に対する接触部Cの面積の比率が10%〜70%であってもよい。前記比率が10%未満であると、接触部Cの面積が小さいため、配線材142を安定的にクランプしにくい。前記比率が70%を超えると、接触部Cの面積が大きくなるため、接触部Cに力を集中してクランプされる加圧力を増加させる効果が十分でない。
そして、一つの配線材142の長手方向において配線材142に接触する接触部Cが複数(すなわち、2つ以上)備えられるか、または配線材142の長手方向において接触部Cが、少なくとも陰刻部Rを介在して陰刻部Rの両側に位置することができる。接触部Cが1つのみ備えられるか、または接触部Cが陰刻部Rの一側にのみ備えられる場合、接触部Cを備えても配線材142を安定的に把持することが難しいためである。一例として、配線材142の長手方向において1つの配線材142に接触する接触部Cの個数が3つ以上であると、配線材142をより一層安定的に把持することができる。例えば、接触部Cが第1接触部分P11の両側端部に1つずつ位置し、内部で中央に1つ又は互いに一定間隔を置いて複数位置する場合、配線材142を安定的に把持することができる。
配線材142に接触する接触部Cの個数の上限は限定されないが、接触部Cの個数が10個以上になると、1つの接触部Cの面積が小さくなるため、配線材142を安定的にクランプすることが難しい。一例として、接触部Cの個数が3個〜5個であってもよい。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。
本実施例では、陰刻部Rが配線材142の延長方向又は工程方向と交差する方向に形成される。陰刻部Rが配線材142の延長方向と平行な方向に形成される場合、その部分で配線材142をクランプする力を伝達できなくなるため、配線材142が安定的にクランプされないおそれがある。特に、本実施例のように、配線材142が丸い形状又は円形の断面形状を有するときには、工程誤差などによって接触部Cが配線材142の位置した部分に位置しない場合には、配線材142を逃しやすい。反面、本実施例のように、陰刻部Rが配線材142の延長方向と交差する方向に形成される場合、工程誤差などによって、接触部Cに接触した配線材142の上下位置(すなわち、図面のz軸方向での位置)が少し変わっても、接触部Cが配線材142に接触する部分があるので、安定的に配線材142をクランプすることができる。このとき、陰刻部Rが配線材142の延長方向と垂直に長く位置して、陰刻部Rの形状及び接触部Cを安定的に形成することができる。
このように、陰刻部Rが配線材142の延長方向又は工程方向と垂直に第1接触部分P11の両端を横切って長く形成される場合には、配線材142の上下位置に変動があっても、配線材142を安定的にクランプすることができるので、接触部Cの面積比率をさらに減少させて配線材142に加わる力を接触部Cに集め、より効果的にクランプすることができる。したがって、この場合には、第1接触部分P11における接触部Cの面積が陰刻部Rよりも小さくてもよい。第1接触部分P11に対する接触部Cの面積比率が10%〜45%(より具体的に10%〜30%)であってもよい。前記比率を45%以下(より具体的には30%以下)にすることで、配線材142に加わる力を接触部Cに集め、さらに効果的に配線材142をクランプすることができる。
図25を参照して、陰刻部Rを備えた第1接触部分P11の様々な例を説明する。図25は、本発明の様々な変形例に係る太陽電池パネル100の配線材付着装置200における第1接触部分P11を配線材142と共に示した側面図である。簡略な図示のために、図25では、第1接触部分P11及び配線材142のみを示した。
図25の(a)に示したように、複数の陰刻部Rが、配線材142の延長方向又は工程方向と傾斜した方向に並んで長く位置することができる。
または、図25の(b)に示したように、陰刻部Rが、配線材142の延長方向又は工程方向と互いに異なる第1角度及び第2角度をもって傾斜して形成されて互いに交差することもできる。
または、図25の(c)に示したように、複数の陰刻部Rが、互いに離隔する複数の島形状を有することもできる。このような場合にも、配線材142の長手方向では、配線材142が、陰刻部Rを介在して陰刻部Rの両側に位置する接触部Cに接触するようになる。これによって、接触部Cが、陰刻部Rを除いた部分で互いに連結された一体の形状を有しても、配線材142が安定的にクランプされ得る。
または、図25の(d)に示したように、陰刻部Rが一体に連結されて一つ備えられてもよい。このような場合にも、配線材142の長手方向では、配線材142が、陰刻部Rを介在して陰刻部Rの両側に位置する接触部Cに接触するようになる。これによって、陰刻部Rが一つ備えられても、配線材142を安定的にクランプすることができる。
その他にも、陰刻部Rは様々な平面形状を有することができる。
再び図21、図23及び図24を参照すると、第2接触部分P21は、第1接触部分P11よりも小さい曲率、小さい屈曲、または小さい傾斜を有する平らな平面で構成することができる。すると、陰刻部Rを備えた第1接触部分P11及び第2接触部分P21によって配線材142をクランプするとき、第2接触部分P21が安定的に配線材142の一側に接触した状態で、配線材142の他側は第1接触部分P11の接触部Cに力が集められた状態で配線材142を加圧することができる。すなわち、陰刻部Rを備えた第1接触部分P11を使用するとき、平面のみで構成された第2接触部分P21を共に使用して安定性を向上させることができる。そして、第2接触部分P21で配線材142の損傷又は変形などを防止することができる。
図面では、第1固定部分241を例示としてクランピング部P1,P2を説明した。第2固定部分242の第1部分2421、第2部分2422、及びこれに形成されたクランピング部に対しては、第1固定部分241の第1部分2411、第2部分2412、及びこれに形成されたクランピング部P1,P2に対する内容をそれぞれそのまま適用できるので、詳細な説明を省略する。
図22の拡大円に示したように、第3固定部分254のクランピング部P1,P2が第3固定部分254の第1部分2541及び第2部分2542の上部に突出するという点を除いては、第3固定部分254の第1及び第2部分2541,2542及びクランピング部P1,P2に対しては、第1固定部分241の第1及び第2部分2411,2412及びクランピング部P1,P2に対する説明がそのまま適用されてもよい。これと類似に、配線材固定部材248の第1部分2481及び第2部分2482及びクランピング部に対しては、第1固定部分241の第1及び第2部分2411,2412及びクランピング部P1,P2に対する説明がそのまま適用されてもよい。
そして、上述した説明及び図面では、ジグ243を構成する第1及び第2固定部分241,242ではクランピング部P1,P2が下部に突出し、第3固定部分254及び配線材固定部材248ではクランピング部P1,P2が上部に突出する場合を例示した。これによって、ジグ243を構成する第1及び第2固定部分241,242と第3固定部分254及び配線材固定部材248では、クランピング部P1,P2が互いに上下対称をなす形状を有することができる。しかし、本発明がこれに限定されるものではなく、ジグ243、第3固定部分254及び配線材固定部材248においてクランピング部P1,P2が突出する方向が限定されるものではない。
そして、図面では、ジグ243を構成する第1及び第2固定部分241,242、第3固定部分254及び配線材固定部材248が全て上述したような形状又は構造のクランピング部P1,P2を有する場合を例示した。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、ジグ243を構成する第1及び第2固定部分241,242、第3固定部分254及び配線材固定部材248のうち少なくとも1つが上述したような形状又は構造のクランピング部P1,P2を有し、残りのクランピング部はこれと異なる形状を有してもよい。
本実施例に係る配線材付着装置200によれば、丸い部分を含む配線材142を自動化されたシステムによって太陽電池150に付着することができる。このとき、配線材142を固定する固定部分241,242,254又は配線材固定部材248のクランピング部P1,P2の第1接触部分P11が陰刻部Rを備えることによって、配線材142に加わる加圧力を最大化し、配線材142を逃さずに安定的にクランプすることができる。これによって、配線材142を付着する工程中に配線材142をクランプし損なって発生し得る不良、工程遅延などの問題を防止して、配線材付着装置200の生産性を向上させることができる。
上述したような特徴、構造、効果などは、本発明の少なくとも一つの実施例に含まれ、必ずしも一つの実施例にのみ限定されるものではない。さらに、各実施例で例示した特徴、構造、効果などは、実施例の属する分野における通常の知識を有する者によって、他の実施例に対しても組み合わせ又は変形して実施可能である。したがって、このような組み合わせ及び変形に係わる内容は、本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。