KR101018672B1 - 솔라셀의 유도가열 리본 본딩헤드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 솔라셀의 리본 본딩헤드에 관한 것으로, 상하관통된 다수의 삽입공 내에서 탄성지지되어 하향으로 돌출되는 다수의 핀을 포함하는 상부바디부와, 상기 다수의 핀이 하향으로 돌출되도록 삽입공을 가지며, 상기 상부바디부의 하부에 결합고정되는 비전도성의 하부바디부와, 상기 하부바디부에 매립설치되며, 공급되는 전원의 주파수에 의해 본딩할 리본을 유도가열시키는 유도가열전극을 포함한다. 이와 같이 구성되는 본 발명은 유도가열을 이용하여 리본 자체가 본딩온도로 가열되도록 하고, 주파수의 제어를 통해 리본의 본딩온도를 제어할 수 있어, 보다 용이하고 정확한 본딩온도의 제어가 가능한 효과가 있다.

Description

솔라셀의 유도가열 리본 본딩헤드{Induction heating type bonding head for ribbon of solar cell}
본 발명은 솔라셀의 유도가열 리본 본딩헤드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 본딩온도의 제어가 용이한 솔라셀의 유도가열 리본 본딩헤드에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 발전을 위한 태양전지는 실리콘이나 각종 화합물에서 출발, 솔라셀(Solar cell) 형태가 되면 전기 생산해 낼 수 있게 된다. 그러나 하나의 셀로는 충분한 출력을 얻지 못하므로 각각의 셀을 직렬 혹은 병렬 상태로 연결해야 하는데 이렇게 연결된 상태를 '태양광 모듈'이라 부른다.
태양광 모듈은 백 시트(back sheet), 솔라셀, 리본, 에바(EVA), 유리로 구성된다. 백 시트는 모듈 맨 아래 깔리는 소재로 TPT(Tedlar/PET/Tedlar) 타입이 많이 사용되고 있으며, 리본은 전류를 흘려 보내는 통로로 사용되므로 구리에 은이나 주석납으로 코팅된 소재가 이용된다.
에바는 태양전지의 각 요소들이 화학적으로 합쳐질 수 있는 역할을 하고, 유리는 빛의 반사를 방지하는 역할을 하도록 철분이 적게 들어간 것을 활용한다.
앞서 설명한 리본은 먼저 로딩된 솔라셀의 상부측으로 인출된 후, 하향 이동하는 본딩헤드에 의해 솔라셀에 접하고, 그 본딩헤드에 다수로 설치된 열풍공급장치에서 공급되는 열풍으로 솔라셀에 접촉된 리본을 본딩하게 된다.
이러한 종래 솔라셀의 리본 본딩헤드는 외부에서 유입되는 공기를 헤드 내의 히터에서 가열하여, 그 가열된 공기를 솔라셀에 접해 있는 리본에 공급하여, 소정의 온도로 가열하여 본딩하는 구조를 가지고 있다.
이처럼 종래 솔라셀의 리본 본딩헤드는 리본의 외측에서 열풍을 공급하여 본딩되며, 이때 본딩온도는 상기 헤드 내의 히터의 온도를 제어하여 조절할 수 있다.
그러나 히터의 온도에 대하여 리본에 공급되는 열풍의 온도를 예측하는 수준이며, 정확한 본딩온도의 제어가 용이하지 않다.
즉, 본딩온도를 1℃ 상승시킬 목적으로 히터의 온도를 상승시킬 때 정확하게 몇 ℃ 상승시켜야 하는지 정확하지 않으며, 이는 다양한 외생변수에 의해 변화되는 것으로 여러번의 히터 온도의 제어와 리본에 공급되는 열풍의 온도를 측정하여 설정하고자 하는 열풍 온도에 맞는 히터온도를 결정해야 하기 때문에 온도의 설정작업이 번거롭고 시간이 오래 걸리는 문제점이 있었다.
또한 리본에 공급되는 열풍의 유속 및 유량, 주변온도, 최초 히터에 공급되는 공기의 온도, 유량, 유속 등 다양한 외생변수들이 존재하기 때문에 공정온도가 최초 설정된 온도로 균일하게 유지된다는 보장이 없으며, 주변 환경, 공기의 공급조건 변화 등에 의해 리본의 본딩온도가 변화될 수 있기 때문에 신뢰성을 저하시키는 문제점이 발생할 수 있다.
아울러 리본에는 다수의 열풍공급부를 통해 다수 지점에서 열풍이 공급되도록 구성되어 있으나, 각 열풍공급부에서 공급되는 열풍의 온도에 차이가 있을 수 있으며, 리본 전체에서 볼 때 본딩온도의 균일도가 저하되어 본딩 불량이 발생할 수 있는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 리본의 본딩온도의 직접적인 조절이 가능한 솔라셀의 유도가열 리본 본딩헤드를 제공함에 있다.
또한 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 외생변수의 개입을 방지하여 정확한 본딩온도의 제어가 가능한 솔라셀의 유도가열 리본 본딩헤드를 제공함에 있다.
그리고 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 본딩되는 리본의 전체에 균일한 본딩온도로의 가열이 가능하도록 함으로써, 본딩의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 유도가열 리본 본딩헤드를 제공함에 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명 솔라셀의 유도가열 리본 본딩헤드는, 상하관통된 다수의 삽입공 내에서 탄성지지되어 하향으로 돌출되는 다수의 핀을 포함하는 상부바디부와, 상기 다수의 핀이 하향으로 돌출되도록 삽입공을 가지며, 상기 상부바디부의 하부에 결합고정되는 비전도성의 하부바디부와, 상기 하부바디부에 매립설치되며, 공급되는 전원의 주파수에 의해 본딩할 리본을 유도가열시키는 유도가열전극을 포함한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명 솔라셀의 유도가열 리본 본딩헤드는, 유도가열을 이용하여 리본 자체가 본딩온도로 가열되도록 하고, 주파수의 제어를 통해 리본의 본딩온도를 제어할 수 있어, 보다 용이하고 정확한 본딩온도의 제어가 가능한 효과가 있다.
또한 열풍을 사용하는 종래의 방식에 비하여, 외생변수의 개입을 방지하여 설정된 정확한 본딩온도에서 리본의 본딩이 이루어지도록 하여, 본딩온도의 차이에 따라 발생할 수 있는 본딩불량 또는 솔라셀의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
아울러 본 발명 솔라셀의 유도가열 리본 본딩헤드는, 유도가열을 이용하여 본딩이 이루어지는 리본의 전체 본딩온도를 균일하게 함으로써, 부분적인 온도 불균일 현상을 방지하여 본딩의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 솔라셀의 유도가열 리본 본딩헤드의 사시도이다.
도 2는 도 1의 분리 사시도이다.
도 3은 도 1의 결합상태의 배면도이다.
도 4a는 도 1에서 제1 또는 제2하부바디부와 유도가열전극의 결합상태 단면도이다.
도 4b는 유도가열전극의 일실시 사시도이다.
도 5a와 도 5b는 본 발명 솔라셀의 유도가열 리본 본딩헤드를 이용하여 리본을 본딩하는 과정을 설명하는 모식도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔라셀의 유도가열 리본 본딩헤드에서 상부바디부의 다른 실시구성도이다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명 솔라셀의 유도가열 리본 본딩헤드의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 솔라셀의 유도가열 리본 본딩헤드의 사시도이고, 도 2는 도 1의 분리 사시도이며, 도 3은 결합상태의 배면도이며, 도 4a는 도 1에서 제1 또는 제2하부바디부와 유도가열전극의 결합상태 단면도이며, 도 4b는 유도가열전극의 사시도이다.
도 1 내지 도 3과 도 4a 및 도 4b를 각각 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 솔라셀의 유도가열 리본 본딩헤드는, 다수의 삽입공(11)이 상하 방향으로 마련된 상부바디부(10)와, 상기 상부바디부(10)의 삽입공(11)에 삽입되어 리본(도면 미도시)의 상면에 접촉되어 리본을 고정하는 핀(14)과, 상기 핀(14)의 접촉시 솔라셀의 손상을 방지하는 탄성부재(13) 및 그 탄성부(13)의 일측을 상기 삽입공(11) 내에서 고정하는 고정부(12)와, 상기 상부바디부(10)의 저면에 결합 고정됨과 아울러 상호 측면결합되며, 저면측으로 유도가열전극(40)을 매립된 상태로 노출시키는 제1 및 제2하부바디부(20,30)를 포함하여 구성된다.
상기 제1 및 제2하부바디부(20,30)는 엔지니어링 플라스틱 등의 비전도성물질을 사용하며, 상기 상부바디부(10)의 전체 또는 하부일부 역시 비전도성물질을 사용할 수 있다.
상기 제1 및 제2하부바디부(20,30) 각각은 동일한 형상이며, 상기 유도가열전극(40)이 삽입 고정되며, 저면측으로 이탈되지 않고 노출될 수 있는 슬릿홈(21,31)이 마련되어 있으며, 그 슬릿홈(21,31)의 양측으로는 상기 유도가열전극(40)의 장착이 용이하도록 경사면(22,32)이 마련되어 있다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 솔라셀의 유도가열 리본 본딩헤드의 구성과 작용을 보다 상세히 설명한다.
먼저, 상부바디부(10)는 상부측면에 헤드를 상하 이동시키기 위한 이동수단(도면 미도시)에 고정하기 위한 고정공(15)이 마련되어 있으며, 상하로 관통되는 다수의 삽입공(11)이 마련되어 있다.
상기 다수의 삽입공(11) 각각에는 핀(14)과, 그 핀(14)을 완충작용하는 탄성부재(13) 및 그 탄성부재(13)의 일단을 상기 삽입공(11)의 상부측에서 고정하는 고정부(12)가 삽입된다.
이때 상기 핀(14)의 일부를 다른 핀(14)들에 비하여 더 아래쪽으로 돌출된 것일 수 있으며, 이는 로딩된 리본을 1차 눌러 리본의 정렬상태를 유지하기 위한 것이다.
상기 상부바디부(10)의 저면측에는 제1하부바디부(20)와 제2하부바디부(30)를 결합고정할 수 있는 결합공(17)이 측면에 마련되고, 저면에서의 면적이 상부측보다 적은 돌출부(16)가 마련되어 있다.
상기 제1하부바디부(20)와 제2하부바디부(30) 각각은 상기 상부바디부(10)의 돌출부(16) 측면에서 결합되며, 측면결합공(33)에 볼트(34)를 체결하여 고정하며, 도면에 표시되지는 않았지만 제1하부바디부(20)에도 측면결합공이 마련되어 있어 상기 결합공(17)에 볼트로 결합된다.
이때 제1하부바디부(20)와 제2하부바디부(30)의 슬릿홈(21,31)에는 유도가열전극(40)이 삽입된 상태이다.
상기 유도가열전극(40)의 형상은 일단에서 180도 절곡된 금속관이며, 상기 슬릿홈(21,31)의 저면 폭에 비해 더 두꺼운 직경으로 마련되어 그 유도가열전극(40)이 제1하부바디부(20)와 제2하부바디부(30)의 바닥면측으로 돌출되지 않도록 한다.
상기 제1하부바디부(20)와 제2하부바디부(30)가 서로 접하는 부분에는 각각 반원형의 홈이 마련되어 있으며, 이 반원형의 홈이 마주하도록 제1하부바디부(20)와 제2하부바디부(30)가 결합된 상태에서 만들어지는 원형의 통공을 통해 상기 리본을 눌러 본딩이 이루어지도록 하는 핀(14)이 지나게 된다.
도 5a와 도 5b는 본 발명 솔라셀의 유도가열 리본 본딩헤드를 이용하여 리본을 본딩하는 과정을 설명하는 모식도이다.
도 5a에 도시한 바와 같이 본딩이 이루어지기 전 본딩다이(50) 상에 로딩된 솔라셀(51)의 상부에 리본(52)이 로딩되고, 그 리본(52)의 절단이 이루어질 때 위치가 변동되지 않도록, 상기 핀(14)들 중 일부인 하부측으로 더 돌출된 핀(14)들에 의해 상기 리본(52)의 일부가 접촉된다.
이처럼 고정상태에서 리본(52)이 적당한 길이로 절단되고, 도 5b와 같이 상기 상부바디부(10), 제1하부바디부(20) 및 제2하부바디부(30)가 결합된 헤드가 하향으로 이동하여 모든 핀(14)들이 리본(52)에 접하여 그 리본(52)을 솔라셀(51)에 밀착시킨다.
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이때 상기 유도가열전극(40)에 전류가 흐르면 상기 리본(52)은 유도가열되며, 그 리본(52) 자체에서 열이 발생하는 것으로 다른 외생변수의 개입이 없기 때문에 전원의 설정된 주파수에 따라 일정한 열이 발생하게 된다. 또한 이때 발생하는 열은 리본(52)의 전체에서 균일하게 발생하는 것으로 열풍을 이용할 때와 같이 국부적으로 온도차이가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
상기 유도가열전극(40)은 리본(52)과 직접 접촉되지 않으며, 주변의 금속을 가열하는 역할을 할 수 있으며, 이를 방지하기 위하여 상기 본딩다이(50) 또한 비전도성의 물질로 제작하는 것이 바람직하다.
이때 유도가열전극(40)에 의해 유도가열이 이루어지는 거리는 한계가 있기 때문에 그 유도가열전극(40)으로부터 일정한 거리 이내에 위치하는 구성품들은 비전도성 물질로 제작하는 것이 바람직하다.
이와 같이 본딩이 이루어지는 과정에서 상기 리본(52)에서 발생한 열에 의하여 상기 유도가열전극(40)이 가열될 수 있으며, 이처럼 가열된 유도가열전극(40)은 그 온도가 높아질수록 전도성 등에 변화가 발생할 수 있으며, 그 유도가열전극(40)을 관상으로 하고, 내부에 냉각수를 흐르게 하여 일정 온도를 지속적으로 유지할 수 있도록 한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔라셀의 유도가열 리본 본딩헤드에서 상부바디부(10)의 다른 실시구성도이다.
도 6에 도시한 바와 같이 상부바디부(10)는 전도성인 상부(10a)와 그 상부(10a)의 하부에 결합된 비전도성인 하부(10b)가 결합된 구조일 수 있다.
상기 하부(10a)의 높이는 상기 유도가열전극(40)에 의해 유도가열이 이루어지는 거리보다 높게 마련된 것이며, 상부(10a)는 유도가열되지 않는다.
이처럼 상부바디부(10)를 상부(10a)와 하부(10b)로 구분하여 서로다른 재질로 하는 것은 가공성을 향상시키고, 원가를 절감하며, 리본 본딩장치의 타구성품과의 결합을 용이하도록 하는 특징이 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 솔라셀의 유도가열 리본 본딩헤드에 대하여 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였지만, 본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
10:상부바디부 11:삽입공
12:고정부 13:탄성부재
14:핀 20:제1하부바디부
30:제2하부바디부 40:유도가열전극

Claims (6)

  1. 상하관통된 다수의 삽입공 내에서 탄성지지되어 하향으로 돌출되는 다수의 핀을 포함하는 상부바디부;
    각각 상기 상부바디부의 하부측에서 측면 결합되어, 상기 다수의 핀이 하향으로 돌출되도록 삽입공을 가지며, 내부에 슬릿홈이 마련되는 제1하부바디부와 제2하부바디부를 포함하는 비전도성의 하부바디부; 및
    상기 하부바디부의 슬릿홈에 매립설치되며, 공급되는 전원의 주파수에 의해 본딩할 리본을 유도가열시키는 유도가열전극을 포함하는 솔라셀의 유도가열 리본 본딩헤드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유도가열전극은,
    일측단에서 180도 절곡되며, 양단이 상향으로 경사지게 절곡된 전도체인 것을 특징으로 하는 솔라셀의 유도가열 리본 본딩헤드.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유도가열전극은,
    일측단에서 180도 절곡되며, 양단이 상향으로 경사지게 절곡된 관상의 전도체이며, 내부에 냉각수가 흐르는 것을 특징으로 하는 솔라셀의 유도가열 리본 본딩헤드.
  4. 삭제
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부바디부는 전체 또는 하부일부가 비전도성인 것을 특징으로 하는 솔라셀의 유도가열 리본 본딩헤드.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다수의 핀 중 일부는 본딩이 이루어지기 전에 리본을 고정하기 위하여 다른 핀들보다 하향으로 더 돌출된 것을 특징으로 하는 솔라셀의 유도가열 리본 본딩헤드.


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