KR101113025B1 - 태양광 모듈의 리본 공급장치 - Google Patents

태양광 모듈의 리본 공급장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양광 모듈의 리본 공급장치에 관한 것으로, 다수의 모터에 의해 회전가능한 상태로 다수의 리본롤을 지지하는 수직프레임과, 로더에 의해 상기 리본롤들에서 각각 인출되는 리본들을 하향과 하향의 이동방향을 변경하면서 지나도록 하여, 상기 리본들의 곡률을 제거하는 다수의 롤러부를 지지하는 롤러부고정프레임과, 상기 롤러부고정프레임을 통해 곡률이 제거된 리본들을 솔라셀의 버스라인 상으로 수평공급하는 공급부를 포함한다. 이와 같이 구성된 본 발명은 롤에 감겨 제공되는 리본을 곧게 펴서 공급할 수 있어 솔라셀의 버스라인에 정확하게 본딩할 수 있게 되어 태양광 모듈을 효율 저하 및 수명단축을 방지할 수 있게 된다.

Description

태양광 모듈의 리본 공급장치{Bonding device for ribbon on solar cell module}
본 발명은 태양광 모듈의 리본 공급장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 좁은 공간에서 리본을 곧게 펴진 상태로 공급할 수 있는 태양광 모듈의 리본 공급장치에 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.
상기와 같은 소재의 리본을 열을 가하여 솔라셀에 직접 본딩(bonding) 또는 솔더링(soldering) 시키기 위하여 소정의 길이로 절단된 리본을 미리 공급된 솔라셀의 상부로 위치시키는 과정이 요구된다.
통상 리본은 롤에 감겨 제공되고, 그 리본롤에서 리본을 인출하여 계획된 길이로 절단한 후, 그 솔라셀에 본딩하게 된다.
이처럼 리본롤에서 인출되는 금속소재인 리본은 그 롤에 감겨있던 상태가 유지되어 곡률이 발생할 수 있으며, 리본롤의 회전중심측에서 먼 위치에 감긴 리본과 가까운 위치에 감긴 리본의 곡률에는 차이가 발생하게 된다.
즉, 새로운 리본롤을 사용하여 리본을 공급하기 시작할 때의 리본과 그 리본롤에 감긴 리본을 거의 다 사용하였을 때 인출되는 리본의 곡률에는 차이가 발생하게 된다.
이와 같은 리본의 공급과정에서 리본이 가지고 있는 곡률과 그 곡률의 차이는 솔라셀에 본딩을 할 때에도 그 리본이 일정한 구간에서 직선이 아닌 휜 형태를 가지게 될 수 있으며, 이와 같은 비직선형으로 리본이 본딩되면 정상위치로부터 벋어나 솔라셀에 미리 도포된 버스라인인 도전성페이스트가 일부 노출될 수 있다.
이를 방지하기 위하여 일정한 정도로 솔라셀 상에 위치하는 리본의 양단을 잡아 곧게 편 상태로 본딩을 시킬 수는 있으나, 앞서 설명한 바와 같이 리본롤의 사용초기 리본의 곡률과 사용후기 리본의 곡률에 차이가 있어 그 리본을 곧게 펴는 것이 사실상 불가능하였다.
이처럼 솔라셀에 비직선형으로 리본이 본딩되어 노출되는 도전성페이스트는 태양광 모듈을 장시간 사용할 때 열화되어 전체 태양광 모듈을 효율을 저하시키는 원인이 되며, 태양광 모듈을 수명을 단축시키는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 롤에 감겨 제공되는 리본을 솔라셀측으로 공급하는 과정에서 곡률을 제거하고 직진성을 향상시킬 수 있는 태양광 모듈의 리본 공급장치를 제공함에 있다.
그리고 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 롤에 감긴 리본을 상대적으로 좁은 공간을 사용하여 직진성을 향상시킴으로써, 공간사용효율을 높일 수 있는 2Bus 또는 3Bus 겸용 형태의 태양전지를 이용한 태양광 모듈의 리본 공급장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 다수의 모터에 의해 회전가능한 상태로 다수의 리본롤을 지지하는 수직프레임과, 로더에 의해 상기 리본롤들에서 각각 인출되는 리본들을 하향과 하향의 이동방향을 변경하면서 지나도록 하여, 상기 리본들의 곡률을 제거하는 다수의 롤러부를 지지하는 롤러부고정프레임과, 상기 롤러부고정프레임을 통해 곡률이 제거된 리본들을 솔라셀의 버스라인 상으로 수평공급하는 공급부를 포함한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명 태양광 모듈의 리본 공급장치는, 롤에 감겨 제공되는 리본을 곧게 펴서 공급할 수 있어 솔라셀의 버스라인에 정확하게 본딩할 수 있게 되어 태양광 모듈을 효율 저하 및 수명단축을 방지할 수 있게 된다.
또한 본 발명 태양광 모듈의 리본 공급장치는, 리본의 곡률과 무관하게 직선형으로 공급이 가능하며, 특히 그 리본을 직선형으로 공급하기 위한 공간을 최소화하여 공간의 사용효율성을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양광 모듈의 리본 공급장치 사시도이다.
도 2는 도 1의 일부 측면 구성도이다.
도 3은 권선위치에 따라 리본의 곡률차이를 보인 설명도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양광 모듈의 리본 공급장치의 일부 동작상태도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 적용되는 롤러들의 형상을 비교도시한 비교도이다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명 태양광 모듈의 리본 공급장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양광 모듈의 리본 공급장치의 사시도이고, 도 2는 일부 측면도이다.
도 1과 도 2를 각각 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양광 모듈의 리본 공급장치는, 다수의 모터(120,130,140)에의해 각각 회전하며 리본롤(122,132,142)를 회전시키는 회전축(121,131,141)을 회전가능한 상태로 지지하는 수직 프레임(110)과, 상기 수직프레임(110)의 측면일부에 결합되며, 리본(R1,R2,R3)들이 지나면서 곡률이 제거되도록 하는 제1 내지 제3롤러부(151,152,153)를 회전가능하게 고정하는 롤러부고정프레임(150)과, 상기 롤러부고정프레임(150)의 하부측에서 상기 제3롤러부(153)를 지난 리본(R1,R2,R3)들을 본딩 위치측으로 공급하는 공급부(160)를 포함하여 구성된다.
상기 공급부(160)에 공급되는 리본(R1,R2,R3)는 직선왕복운동을 하는 로더(180)에 의해 인출되며, 적당한 길이로 인출된 상태에서 절단부(170)에 의해 절단되고, 본딩부(190)에 의해 미리 공급되어진 솔라셀(도면 미도시) 상에 본딩된다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양광 모듈의 리본 공급장치의 구성과 작용을 보다 상세히 설명한다.
먼저, 리본롤(122,132,142)은 리본이 감겨 제공되는 것이며, 다수의 리본롤(122,132,142)들이 교체가 가능한 상태로 각각 회전축(121,131,141)들에 고정된다. 상기 회전축(121,131,141)들은 수직프레임(110)에 회전가능한 상태로 고정되어 있으며, 그 끝단은 각각 상기 수직프레임(110)의 반대측면에 고정설치된 다수의 모터(120,130,140)의 구동력을 전달받을 수 있는 구조이다.
즉, 상기 리본롤(122,132,142)은 상기 모터(120,130,140)의 구동에 따라 회전하면서 롤에 감긴 리본(R1,R2,R3)을 풀어 공급하게 되며, 이때 공급되는 리본(R1,R2,R3)의 상태는 도 3에 도시한 바와 같이 리본롤(122,132,142) 내에서 상기 회전축(121,131,141)과의 거리에 따라 다른 곡률을 가지는 상태가 된다.
상기 리본(R1,R2,R3)의 인출 메커니즘은 이후에 상세한 도면을 참조하여 더 상세히 설명하기로 한다.
상기 리본(R1,R2,R3)은 상기 리본롤(122,132,142)로 부터 인출되어 각각 다수의 롤러가 평행하게 마련된 제1롤러부(151), 제2롤러부(152), 제3롤러부(153)를 순차적으로 지나 공급부(160) 측으로 공급된다.
상기 제1롤러부(151)와 제2롤러부(152)는 상호 수직으로 배치되어 있으며, 제3롤러부(154)는 제1롤러부(151)와 제2롤러부(152)의 중간 상부측위치에서 후단측에 배치된다.
이와 같은 구조에서 상기 리본(R1,R2,R3)은 각각 시계방향으로 회전하는 제1롤러부(151)와 제2롤러부(152)의 우측을 지나며 하향이동되고, 그 제2롤러부(152)의 하단에 감겨 이동방향이 상기 제3롤러부(153)의 우측인 상향으로 변환되며, 다시 시계반대방향으로 회전하는 제3롤러부(153)를 지나면서 하향으로 이동하여 공급부(160)에 마련되어 시계반대방향으로 회전하는 공급롤러부(161)를 지나 공급된다.
이처럼 수직방향으로 다수 마련된 롤러부들에 의해 인출 및 이동되는 리본(R1,R2,R3)의 길이는 길어지게 되며, 제1롤러부(151), 제2롤러부(152), 제3롤러부(153) 및 이동롤러부(161)을 지나면서 곡률방향이 변경되어 직선형으로 펴지게 된다.
상기 제1 내지 제3롤러부(151, 152, 153)는 별도의 구동부를 가지는 것이 아니며, 상기 롤러부고정프레임(150)에 회전가능하게 결합된 상태에서 이동되는 리본(R1,R2,R3)과 마찰되어 아이들 상태로 회전하게 된다.
이처럼 본 발명은 다수의 수직방향으로 배치된 롤러를 사용하여 권선된 리본(R,R2,R3)의 공급과정에서 직선화하여 공급하기 때문에 공간 점유율이 적으며, 이송방향을 상하로 변경하기 때문에 곡률을 완전히 제거할 수 있게 된다.
또한 상기 공급부(160)의 공급롤러(161)의 회전축과 평행하며, 그 공급롤러(161)의 회전축보다는 더 높은 위치에 위치하는 공급봉(162)에 의해 최종적으로 다시 리본(R1,R2,R3)을 그 공급롤러(161)와는 반대방향으로 압력이 발생하도록 하여 공급하기 때문에 리본(R1,R2,R3)의 직진성은 더욱 향상된다.
상기 리본(R1,R2,R3)의 이동은 상기 로더(180)에 의해 이루어진다.
상기 절단부(170)가 상향에 위치하는 상태에서 로더(180)가 상기 공급부(160)측으로 이동하여 다수의 클램프를 사용하여 상기 리본(R1,R2,R3)의 끝단을 클램핑하여 다시 그 공급부(160)로부터 멀어지는 방향으로 직선운동한다.
이와 같이 로더(180)에 의해 공급부(160)의 리본(R1,R2,R3)이 당겨지는 동안 상기 상세히 언급한 경로를 통해 리본(R1,R2,R3)이 이동하게 된다. 이때 상기 모터(120,130,140)는 구동되지 않는 것이며, 롤러부고정프레임(150)의 장공부(154)에 회전축이 회전과 동시에 상하 이동이 가능하도록 결합된 제2롤러부(152)가 상향으로 이동하게 된다.
도 4는 상기 모터(120,130,140)가 구동하지 않는 상태 즉, 리본롤(122,132,142)에서 리본(R1,R2,R4)이 인출되지 않는 상태에서 상기 공급부(160)를 통해 리본(R1,R2,R3)이 인출될 수 있도록 하는 구조를 설명하기 위한 측면 구성도이다.
도 4를 참조하면 상기 모터(120,130,140)이 구동되지 않는 상태에서 로더(180)에 의해 리본(R1,R2,R3)이 당겨지면 그 당겨진 길이에 비례하여 상기 장공부(154)에 회전 및 상하 이동이 가능하도록 결합된 제2롤러부(152)가 상향으로 이동하게 된다.
이처럼 리본(R1,R2,R3)이 공급부(160)의 외측으로 직선 인출된 후 상기 절단부(170)이 하향 이동하여 인출된 리본(R1,R2,R3)를 소정의 길이로 절단하게 되고, 본딩부(190)에 의해 미리 상기 로더(180)의 이동경로 상에 공급된 적어도 하나 이상의 솔라셀의 상부에 열로 본딩된다. 이때 솔라셀의 버스라인에 상기 곡률이 해소된 리본(R1,R2,R3)이 정확하게 매칭되도록 본딩될 수 있다.
다시 앞서 리본(R1,R2,R3)의 공급과정의 설명으로 돌아가면, 상기 제2롤러부(152)가 상향으로 이동한 것을 감지한 센서부(S1)는 상기 모터(120,130,140)를 구동시키는 구동신호를 발생시켜 모터(120,130,140)를 구동시킨다.
모터(120,130,140)가 구동되면, 상기 수직프레임(110)에 회전가능하게 지지되는 회전축(121,131,141)과 그 회전축(121,131,141)에 고정된 리본롤(122,132,142)이 회전하게 된다.
이때의 리본롤(122,123,124)의 회전에 의해 그 리본롤(122,132,142)에서 리본(R1,R2,R3)가 각각 풀리게 되며, 그 풀어진 리본(R1,R2,R3)은 상기 제2롤러부(152)의 중량에 의해 상기 제1롤러부(151)측으로 인출된다.
즉, 리본롤(122,132,142)가 고정된 위치에서 회전하면 권선된 리본(R1,R2,R3)이 풀어질 수 있으나 이를 인출하는 힘이 작용하지 않으면 원하는 방향으로의 인출이 불가능하기 때문에 앞서 로더(180)의 작용으로 상승한 제2롤러부(152)의 중량을 이용하여 상기 리본롤(122,132,142)로부터 리본(R1,R2,R3)을 각각 인출할 수 있게 된다.
이와 같이 상기 제2롤러부(152)가 상기 장공부(154)의 하단까지 이동하면, 이를 감지한 센서부(S1)에서는 상기 모터(120,130,140)의 구동을 정지시킨다.
이 상태에서 다시 로더(180)가 이동하여 상기 리본(R1,R2,R3)을 클램핑하여 인출하는 과정을 반복하게 된다.
도 5는 상기 제1 내지 제3롤러부에 마련된 롤러들과 공급롤러부에 마련된 롤러를 비교도이다.
도 5를 참조하면 제1롤러부(151), 제2롤러부(152), 제3롤러부(153), 입력롤러부(161)의 순으로 각각 리본(R1,R2,R3)가 삽입되어지는 홈의 폭이 점차줄어들게 된다.
제1롤러부(151)는 상기 리본롤(122,132,142)의 폭이 제1롤러부(151)의 롤러 폭보다도 더 크기 때문에 인출되는 리본(R1,R2,R3)의 제1롤러부(151)의 각 롤러에 진입하는 인출각도에 차이가 계속발생할 수 있는 것을 감안하여 보다 각 롤러의 홈 폭을 가장 넓게 하였다.
또한 제2롤러부(152), 제3롤러부(152)로 갈 수록 각 롤러부(152,153)에 마련된 롤러들의 중앙에 마련된 홈의 폭이 점차 좁아지도록 하여 공급되는 리본(R1,R2,R3)을 정위치 시키고, 최종적으로 공급롤러부(161)은 그 중앙의 홈의 폭이 리본(R1,R2,R3)의 폭과 동일하게 하여, 리본(R1,R2,R3)을 정위치에 위치시킬 수 있게 된다.
이처럼 각 롤러부(151,152,153,161) 각각의 롤러를 순차적으로 리본(R1,R2,R3)이 삽입되어지는 홈의 폭을 조절하여 리본의 공급위치를 보다 정확하게 설정할 수 있으며, 리본의 곡률을 제거하여 직진성을 향상시킬 수 있게 된다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 태양광 모듈의 리본 공급장치에 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.
110:수직프레임 120,130,140:모터
121,131,141:회전축 122,132,142:리본롤
150:롤러부고정프레임 151:제1롤러부
152:제2롤러부 153:제3롤러부
154:장공부 160:공급부
161:공급롤러 162:공급봉
170:절단부 180:로더
190:본딩부

Claims (5)

  1. 다수의 모터에 의해 회전가능한 상태로 다수의 리본롤을 지지하는 수직프레임;
    상기 다수의 리본롤로부터 인출되는 리본들을 최초 하향으로 인출할 수 있도록 상측에 마련된 제1롤러부와, 상기 제1롤러부의 아래쪽에 마련되어 상기 리본들의 인출방향이 상향이 되도록 하는 제2롤러부와, 상기 제1롤러부 및 상기 제2롤러부의 사이의 높이에서 상기 제1롤러부 및 상기 제2롤러부의 후단측에 마련되어 상기 리본들의 인출방향이 하향이 되도록 하는 제3롤러부 각각을 회전가능하게 지지하는 롤러부고정프레임; 및
    상기 제3롤러부를 통해 하향 인출되는 리본들을 수평방향으로 인출되도록 하는 공급롤러를 포함하여, 상기 롤러부고정프레임을 통해 곡률이 제거된 리본들을 솔라셀의 버스라인 상으로 수평공급하는 공급부를 포함하며,
    상기 제1롤러부, 상기 제2롤러부, 상기 제3롤러부 및 상기 공급롤러에 마련된 롤러들의 리본 삽입홈의 폭이 순차 감소하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 리본 공급장치.

  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2롤러부는,
    상기 롤러부고정프레임에 마련된 장공부에 회전가능하게 결합되며,
    로더에 의해 상기 리본들이 인출될 때 그 장공부를 따라 상향이동하며, 인출이 완료된 후 상기 모터들에 의해 상기 리본롤이 회전할 때 원위치로 하향이동하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 리본 공급장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 공급부는,
    상기 제3롤러부를 통해 하향 인출되는 리본들을 수평방향으로 인출되도록 하는 공급롤러; 및
    상기 공급롤러부의 회전축에 비하여 더 높은 위치에 위치하며, 상기 리본들의 배면이 상면에 접하도록 배치된 공급봉을 포함하는 태양광 모듈의 리본 공급장치.


  5. 삭제
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