KR101022022B1 - 태양열 전지판용 셀 분리장치 - Google Patents

태양열 전지판용 셀 분리장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 조립이 완료된 셀 그룹을 컨베이어 벨트에서 안전하게 분리할 수 있도록 하는 태양열 전지판용 셀 분리장치에 관한 것으로, 태빙 공정과 상기 태빙 공정의 후속 공정인 스트링 공정 사이의 컨베이어 벨트 상측에 구비되며, 상기 컨베이어 벨트의 상면에 안착되어 이송되는 셀을 순간적으로 상기 컨베이어 벨트로부터 이격시킬 수 있도록 상기 컨베이어 벨트의 폭방향을 따라 양측에 소정의 높이로 구비되는 복수의 지지대와, 상기 지지대 사이를 연결하는 지지판으로 구성되는 지지부와; 상기 지지부의 지지판 일측면에 고정 결합되며 상기 셀을 흡착하여 상기 지지대의 높이 방향을 따라 상기 셀을 소정 거리 이동시킨 후에 상기 컨베이어 벨트로 복귀시키는 셀분리부를 포함하여 구성됨으로써, 태빙 공정이 완료된 후에 리본으로 연결된 복수의 셀 그룹을 컨베이어 벨트로부터 순간적으로 일정 간격 이격시킨 후 다시 컨베이어 벨트에 안착시킴으로써 이송로봇에 의하여 셀 그룹을 후속 공정으로 이송시에 솔더링 공정으로 인하여 셀과 컨베이어 벨트가 융착되더라도 안전하게 셀 그룹을 컨베이어 벨트에서 분리시켜 제품의 불량을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

태양열 전지판용 셀 분리장치{CELL SEPARATING APPRATUS FOR SOLAR-CELL}
본 발명은 태양열 전지판용 셀 분리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 태빙 공정이 완료된 후에 리본으로 연결된 복수의 셀 그룹을 컨베이어 벨트로부터 순간적으로 일정 간격 이격시킨 후 다시 컨베이어 벨트에 안착시킴으로써 이송로봇에 의하여 셀 그룹을 후속 공정으로 이송시에 솔더링 공정으로 인하여 셀과 컨베이어 벨트가 융착되더라도 안전하게 셀 그룹을 컨베이어 벨트에서 분리시켜 제품의 불량을 방지할 수 있는 태양열 전지판용 셀 분리장치에 관한 것이다.
일반적으로 태양열 전지판은 광전효과를 이용하여 빛에너지를 전기에너지로 변환시키는 반도체 소자로서 그 각각이 플러스(+), 마이너스(-) 극성을 띠는 2장의 반도체 박막으로 구성되며, 이러한 박막을 직/병렬로 연결하여 사용자가 필요로 하는 전압 및 전류를 발생시키도록 만든 제품이다.
도 1은 종래의 태양열 전지판을 제작하는 과정을 순차적으로 도시한 흐름도이고, 도 2는 종래의 태양열 전지판의 구조를 도시한 평면도이며, 도 3은 도 2를 측면에서 바라본 구조를 도시한 측면도이고, 도 4는 태양열 전지판의 적층 구조를 도시한 측면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 태양열 전지판을 제작하기 위해서는 우선, 제1단계로서 사용전류 및 전압에 따라 태양열 전지판의 크기를 조절할 수 있도록 다이아몬드 칼로 박막 형태의 반도체 소자를 절단하여 단위 셀을 마련한 후, 단위 셀을 공정의 초기 단계로 투입한다.
단위 셀(10)은 (-)극성을 갖는 제1박막(11)과, (+)극성을 갖는 제2박막(12)으로 구성되며, 제1박막(11)과 제2박막(12)에는 각각 다수개의 그리드(미도시)가 접합되어 서로 평행하게 배열되며, 다수개의 그리드(미도시)에는 그리드(미도시)의 배열 방향과 수직을 이루는 방향으로 서로 평행하게 그리드선(11a, 12a)이 접합된다.
제2단계로는 단위 셀(10)의 표면에 스크래치나 혹은 크랙 등과 같은 흠이 없는지 여부를 검사하여 이상이 없는 단위 셀(10)은 태양열 전지판을 제조하는데 사용되고 표면에 손상이 있는 경우에는 폐기처리 된다.
제3단계로는 절단된 단위 셀(10)의 제1박막(11) 및 제2박막(12) 상에 배열된 각각의 그리드선(11a, 12a)에 리본(13)을 붙이는 태빙 공정을 실시한다.
상기 태빙 공정은 제1박막(11)과 제2박막(12)에 접합된 그리드선(11a, 12a)에 디스펜서를 이용하여 솔더 페이스트(solder paste)를 바르고, 리본(13)을 솔더 페이스트를 바른 그리드선(11a, 12a) 상에 올려 놓은 후 핫 플레이트(hot plate)로 가열하여 리본(13)과 그리드선(11a, 12a)이 잘 부착되도록 하는 것이다.
그 후, 제4단계로서 그리드선(11a, 12a) 상에 부착된 리본(13)을 이용하여 절단된 여러개의 상기 단위 셀을 상호 접합시키는 스트링 공정을 실시한다.
상기 스트링 공정은 제1박막(11)은 (-)극성을 가지고, 제2박막(12)은 (+)극성을 가지므로 제1박막(11)에 부착된 리본(13)과 제2박막(12)의 그리드선(12b)에 솔더 페이스트를 바른 후 핫 플레이트로 가열하여 서로 다른 극성을 갖는 단위 셀들이 상호 연결되도록 하는 공정이다.
이어서, 제5단계로서 상호 연결된 단위 셀 1개당 발생되는 전압이 약 0.45볼트 정도이므로 필요로 하는 전압만큼 매트릭스 형태로 태양전지를 직렬로 연결한다.
제6단계로서 상기와 같이 회로가 구성된 단위 셀(10) 그룹은 요구되는 전압 및 전류가 제대로 발생되는지 전류 전압 시험을 실시하게 되며, 이때 리본(13)에 의하여 상호 접합된 단위 셀(10) 그룹의 운반시에 그 움직임을 방지하기 위하여 테이프가 부착한 후, 셀(10)의 파손 여부를 검사한다.
제7단계로서 전류와 전압시험을 거친 후, 태양전지의 진공 라미네이션을 하기 위하여 도 4에 도시된 바와 같은 적층 구조, 예컨대 강화유리 기판(20)상에 제1EVA(Ethyl Violet Azide)막(30)과, 매트릭스 형상으로 구성된 단위 셀(10) 그룹과, 제2EVA막(40) 및 PVF(Peripheral Visual Field)막(50)이 순차적으로 연속 증착하여 적층막 구조를 형성한다.
이후 상기와 같은 구조로 이루어진 적층막에 라미네이션 공정을 실시하게 되면, 적층된 제1EVA막(30) 및 제2EVA막(40)이 강화유리 기판(20) 가장자리로 흘러내리게 되므로 제1EVA막(30)과 제2EVA막(40)을 강화유리 기판(20)과 일치하도록 칼로 제거해야 한다.
상기 공정후 제8단계로서 트리밍을 실시하고, 제9단계로서 단자를 접속하는 공정을 실시한다. 단자를 접속하여 부하에 전원을 공급하기 위해서는 태양열 전지판의 플러스(+)단자와 마이너스(-)단자는 각각 접속용 구멍을 통하여 리드 와이어와 연결된다.
이때, 진공 라미네이션 시 적층된 제1EVA(30)막과 제2EVA(40)막이 녹아내려 강화유리 기판(20)상에 관통 형성된 접속용 구멍을 막게 될 경우에는 녹아내린 제1EVA막(30)과 제2EVA막(40)을 제거한 후, 태양열 전지판의 플러스(+), 마이너스(-)단자와 리드 와이어를 납땜으로 접합하여 프레임을 조립하고, 프레임의 조립이 완료되어 모듈의 생성이 완료되면 모듈의 이상 유무를 확인하기 위하여 모듈 검사를 실시함으로써 태양열 전지판의 제조가 완료된다.
이러한 종래의 태양열 전지판을 제조하는 여러 단계 중에서 태빙 공정이 완료되면 이송로봇(미도시)을 이용하여 컨베이어 벨트에 안착된 셀 그룹을 흡착한 후에 후속 공정인 스트링 공정으로 이송시키게 된다.
그런데, 이러한 셀 그룹을 이송로봇(미도시)을 이용하여 후속 공정으로 이송시에 태빙 공정 과정에서 사용된 솔더 페이스트의 용융물이 셀의 표면과 컨베이어 벨트 사이에 융착된 경우에는 접착제로 작용하기 때문에 셀 그룹을 컨베이어 벨트로부터 분리시키는 과정에서 셀과 셀 사이를 연결하는 리본이 끊어져서 불량이 발생한다는 문제점이 있다.
또한, 셀 표면과 컨베이어 벨트가 솔더 페이스트 용융물에 의하여 접착된 경우에는 셀 표면 자체가 손상될 수도 있으므로 제품의 신뢰도가 저하된다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 감안된 것으로서, 태빙 공정이 완료된 후에 리본으로 연결된 복수의 셀 그룹을 컨베이어 벨트로부터 순간적으로 일정 간격 이격시킨 후 다시 컨베이어 벨트에 안착시킴으로써 이송로봇에 의하여 셀 그룹을 후속 공정으로 이송시에 솔더링 공정으로 인하여 셀과 컨베이어 벨트가 융착되더라도 안전하게 셀 그룹을 컨베이어 벨트에서 분리시켜 제품의 불량을 방지할 수 있는 태양열 전지판용 셀의 예비 분리장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 태양열 전지판용 셀 분리장치는, 태빙 공정과 상기 태빙 공정의 후속 공정인 스트링 공정 사이의 컨베이어 벨트 상측에 구비되며, 상기 컨베이어 벨트의 상면에 안착되어 이송되는 셀을 순간적으로 상기 컨베이어 벨트로부터 이격시킬 수 있도록 상기 컨베이어 벨트의 폭방향을 따라 양측에 소정의 높이로 구비되는 복수의 지지대와, 상기 지지대 사이를 연결하는 지지판으로 구성되는 지지부와; 상기 지지부의 지지판 일측면에 고정 결합되며 상기 셀을 흡착하여 상기 지지대의 높이 방향을 따라 상기 셀을 소정 거리 이동시킨 후에 상기 컨베이어 벨트로 복귀시키는 셀분리부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 셀분리부는 상기 지지판의 일측면에 고정 결합되는 실린더부재와, 상기 실린더부재에 선택적으로 인입출 가능하게 구비되는 피스톤부재로 이루어지는 공압실린더와, 상기 피스톤부재의 단부에 고정 결합되며 상기 셀을 선택적으로 흡착 및 탈착시키는 진공패드로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 셀을 상기 진공패드에 흡착 후 상기 공압실린더를 구동하여 상기 셀을 상기 컨베이어 벨트로부터 이탈시에 상기 공압실린더에 작용되는 구동력을 감지할 수 있는 감지센서가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 태양열 전지판용 셀 분리장치는 태빙 공정이 완료된 후에 리본으로 연결된 복수의 셀 그룹을 컨베이어 벨트로부터 순간적으로 일정 간격 이격시킨 후 다시 컨베이어 벨트에 안착시킴으로써 이송로봇에 의하여 셀 그룹을 후속 공정으로 이송시에 솔더링 공정으로 인하여 셀과 컨베이어 벨트가 융착되더라도 안전하게 셀 그룹을 컨베이어 벨트에서 분리시켜 제품의 불량을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 태양열 전지판을 제작하는 과정을 순차적으로 도시한 흐름도이고,
도 2는 종래의 태양열 전지판의 구조를 도시한 평면도이며,
도 3은 도 2를 측면에서 바라본 구조를 도시한 측면도이고,
도 4는 태양열 전지판의 적층 구조를 도시한 측면도이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양열 전지판용 셀 분리장치의 구조를 도시한 사시도이고,
도 6은 도 5를 측면에서 바라본 구조를 도시한 측면도이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양열 전지판용 셀 분리장치를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양열 전지판용 셀 분리장치의 구조를 도시한 사시도이고, 도 6은 도 5를 측면에서 바라본 구조를 도시한 측면도이다.
이들 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양열 전지판용 셀 분리장치는, 태빙 공정과 상기 태빙 공정의 후속 공정인 스트링 공정 사이의 컨베이어 벨트(1) 상측에 구비되며, 컨베이어 벨트(1)의 상면에 안착되어 이송되는 셀(2)을 순간적으로 컨베이어 벨트(1)로부터 이격시킬 수 있도록 컨베이어 벨트(1)의 폭방향을 따라 양측에 소정의 높이로 구비되는 복수의 지지대(111)와, 지지대(111) 사이를 연결하는 지지판(112)으로 구성되는 지지부(110)와, 지지부(110)의 지지판(112) 일측면에 고정 결합되며 셀(2)을 흡착하여 지지대(111)의 높이 방향을 따라 셀(2)을 소정 거리 이동시킨 후에 컨베이어 벨트(1)로 복귀시키는 셀분리부(120)를 포함하여 구성되어 있다.
지지대(111)는 판상으로 형성되어 태빙 공정과 상기 태빙 공정의 후속 공정인 스트링 공정 사이의 컨베어이 벨트(1) 양측에 소정의 높이를 갖고 상호 대향되게 복수로 구비되어 있다.
상호 대향하는 지지대(111)와 지지대(111) 사이의 소정 높이에는 장방 형상의 지지판(112)이 나사 결합되어 있으며, 컨베이어 벨트(1)의 이동 방향을 따라 후방에 위치하는 지지판(112)의 측면 중심에는 셀분리부(120)가 고정 결합되어 있다.
셀분리부(120)는 지지판(112)의 일측면 중심에 고정 결합되는 실린더부재(121a)와, 실린더부재(121a)에 선택적으로 인입출 가능하게 구비되는 피스톤부재(121b)로 이루어지는 공압실린더(121)와, 피스톤부재(121b)의 단부에 고정 결합되며 셀(2)을 선택적으로 흡착 및 탈착시키는 진공패드(122)로 구성되어 있다.
실린더부재(121a)로부터 피스톤부재(121b)가 인입출되는 거리는 셀(2)을 순간적으로 컨베이어 벨트(1) 상면에서 이탈시켰다 복귀시켜 후속 공정에 지장이 없도록 짧게 형성되는 것이 효과적이다.
피스톤부재(121b)의 단부에는 셀(2)을 흡착하는 진공패드(122)가 구비되는데, 진공패드(122)의 넓이는 셀(2)을 안정적으로 흡착할 수 있도록 적어도 셀(2)의 넓이 동일하도록 형성되는 것이 바람직하다.
진공패드(122)의 상면에는 진공패드(122) 내부의 공기를 외부로 배출시켜 진공패드(122)의 내부를 진공상태가 되도록 하여 셀(2)을 흡착할 수 있도록 하는 배기호스(122a)가 연결되어 있으며, 그 하면에는 셀(2)의 표면과 직접 접촉하여 셀(2)을 흡착하는 흡착부재(122b)가 마련되어 있다.
공압실린더(121)의 일측에는 셀(2)을 진공패드(122)에 흡착 후 공압실린더(121)를 구동하여 셀(2)을 컨베이어 벨트(1)로부터 이탈시에 공압실린더(121)에 작용되는 구동력을 감지할 수 있는 감지센서(121c)가 더 구비되어 있다.
감지센서(121c)는 공압실린더(121)를 이용하여 셀(2)을 컨베이어 벨트(1)로부터 들어올릴 때 소요되는 공압실린더(121)의 구동력을 감지함으로써, 그 구동력이 셀(2) 자체의 무게를 들어올리는 힘보다 클 경우에는 컨베이어 벨트(1)의 이송 동작을 멈추게 된다.
이는 감시센서(121c)에서 감지된 힘이 셀(2) 자체의 무게를 들어올리는 힘보다 클 경우에는 컨베이어 벨트(1)의 표면과 셀(2)의 표면이 솔더링 페이스트 등과 같은 물질에 의하여 상호 부착되어 셀(2)의 표면이 손상된 상태라고 판단하여 손상된 셀(2)이 후속 공정으로 제공되지 않도록 하기 위함이다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양열 전지판용 셀 분리장치가 작동되는 과정은 다음과 같다.
태빙 공정이 완료된 후, 컨베이어 벨트(1)의 상면에 안착되어 로봇팔(미도시)에 의하여 태빙 공정의 후속 공정인 스트링 공정으로 이송되기 전에 리본(3)에 의하여 상호 연결된 각각의 셀(2)이 진공패드(122)의 하측에 배치되면 공압실린더(121)의 피스톤부재(121b)가 셀(2)을 향하여 하측으로 인출된다.
피스통부재(121b)가 인출되어 셀(2)의 상면과 진공패드(122)의 하면이 접촉되면 배기호스(122a)를 이용하여 진공패드(122)의 내부를 진공으로 만들어 셀(2)이 진공패드(122)의 흡착부재(122b)에 흡착되도록 한다.
그 후, 피스톤부재(121b)를 실린더부재(121a)의 내부로 인입시키면 순간적으로 셀(2)은 컨베이어 벨트(1)에서 소정 간격이탈되고, 이탈이 완료된 후에는 상술한 동작의 반대 과정을 진행하여 셀(2)을 컨베이어 벨트(1)의 상면에 다시 복귀시키게 된다.
그리고, 피스톤부재(121b)를 실린더부재(121a)의 내부로 인입시켜 셀(2)을 컨베이어 벨트(1)에서 소정 간격이탈시키는 순간에 감지센서(121c)를 이용하여 공압실린더(121)에 가해지는 구동력을 감지함으로써, 감지된 구동력이 셀(2) 자체의 무게를 들어올리는 힘 이상일 경우에는 셀(2)의 표면이 손상된 경우라고 판단하여 컨베이어 벨트(1)의 구동을 정지하고 분리 대상 셀(2)의 상태를 확인하게 된다.
상술한 바와 같이, 예비 분리 동작을 거친 단위 셀(2)은 리본(3)이 상호 연결된 셀 그룹을 형성하여 로봇팔(미도시)에 의하여 컨베이어 벨트(1)에서 안전하게 분리되어 후속 공정인 스트링 공정으로 제공됨으로써 제품의 불량을 줄일 수 있다.
이상, 본 발명의 태양열 전지판용 셀 분리장치를 바람직한 실시예를 통해 설명하였으나 이는 발명의 이해를 돕고자 하는 것일 뿐, 본 발명의 기술적 범위를 이에 한정하고자 하는 것이 아님은 물론이다.
본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않고도 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형이나 개조가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경이나 개조는 청구범위의 해석상 본 발명의 기술적 범위 내에 있음은 말할 나위가 없다.
1 : 컨베이어 벨트 2 : 셀
3 : 리본 100 : 예비분리장치
110 : 지지부 111 : 지지대
112 : 지지판 120 : 셀분리부
121 : 공압실린더 121a : 실린더부재
121b : 피스톤부재 121c : 감지센서
122 : 진공패드 122a : 배기호스

Claims (3)

  1. 태빙 공정과 상기 태빙 공정의 후속 공정인 스트링 공정 사이의 컨베이어 벨트 상측에 구비되며, 상기 컨베이어 벨트의 상면에 안착되어 이송되는 셀을 순간적으로 상기 컨베이어 벨트로부터 이격시킬 수 있도록,
    상기 컨베이어 벨트의 폭방향을 따라 양측에 소정의 높이로 구비되는 복수의 지지대와, 상기 지지대 사이를 연결하는 지지판으로 구성되는 지지부와;
    상기 지지부의 지지판 일측면에 고정 결합되며 상기 셀을 흡착하여 상기 지지대의 높이 방향을 따라 상기 셀을 소정 거리 이동시킨 후에 상기 컨베이어 벨트로 복귀시키는 셀분리부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양열 전지판용 셀 분리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 셀분리부는 상기 지지판의 일측면에 고정 결합되는 실린더부재와, 상기 실린더부재에 인입출 가능하게 구비되는 피스톤부재로 이루어지는 공압실린더와,
    상기 피스톤부재의 단부에 고정 결합되며 상기 셀을 흡착 또는 탈착시키는 진공패드로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양열 전지판용 셀 분리장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 셀을 상기 진공패드에 흡착 후 상기 공압실린더를 구동하여 상기 셀을 상기 컨베이어 벨트로부터 이탈시에 상기 공압실린더에 작용되는 구동력을 감지할 수 있는 감지센서가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 태양열 전지판용 셀 분리장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20090000758U (ko) * 2007-07-20 2009-01-23 주식회사 톱텍 실리콘 탄성패드를 이용한 진공패드

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KR20090000758U (ko) * 2007-07-20 2009-01-23 주식회사 톱텍 실리콘 탄성패드를 이용한 진공패드

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