KR101167104B1 - 소형 솔라셀 모듈 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 소형 솔라셀 모듈 제조방법 및 그 제조방법에 의한 소형 솔라셀 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 솔라셀 연결 수단으로 유연한 인쇄회로기판을 사용하여 셀 들 사이의 간격을 최소화하고, 제조 과정에서의 작업성을 향상시킬 수 있으며 초정밀 레이져 스크라이빙 기술로 솔라셀을 하프 커팅한 후 브레이킹 작업으로 솔라셀을 풀 커팅한 후 기판에 솔라셀을 나란히 배열하여 간단한 솔더링 작업으로 소형 솔라셀 모듈을 용이하게 제조할 수 있으며 내구성 뛰어나고 불량률이 매우 적은 소형 솔라셀 모듈에 관련된 발명이다.
본 발명은 레이저 스크라이빙으로 솔라셀을 하프 커팅하는 과정, 하프 커팅한 솔라셀을 브레이크 작업으로 풀 커팅하는 과정, 전면의 한 쪽에 (+)단자와 (-)단자가 형성되어 있고 후면에 그 (+)단자와 (-)단자가 직렬 연결된 구조로 되어 있는 솔라셀 전극 기판을 제조하는 과정, 상기 풀 커팅된 소형 솔라셀의 (+)bus bar를 상기 솔라셀 전극 기판(+)단자에 솔더크림으로 접합하여 연결을 한 후 소형 솔라셀의(-)bus bar와 솔라셀 전극 기판의 (-)단자에 연결소자로 솔더링하여 연결하는 과정, 상기의 최종 과정 후 라미네이팅하는 과정을 포함하는 소형 솔라셀 제조 방법 및 소형 솔라셀 모듈을 제공한다.

Description

소형 솔라셀 모듈 및 그 제조 방법{a small sized solar cell module and the method thereof}
본 발명은 소형 솔라셀 모듈 제조방법 및 그 제조방법에 의한 소형 솔라셀 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 솔라셀 연결 수단으로 유연한 인쇄회로기판을 사용하여 셀 들 사이의 간격을 최소화하고, 제조 과정에서의 작업성을 향상시킬 수 있으며 초정밀 레이저 스크라이빙 기술로 솔라셀을 하프 커팅한 후 브레이킹 작업으로 솔라셀을 풀 커팅한 후 기판에 솔라셀을 나란히 배열하여 간단한 솔더링 작업으로 소형 솔라셀 모듈을 용이하게 제조할 수 있으며 내구성 뛰어나고 불량률이 매우 적은 소형 솔라셀 모듈에 관련된 발명이다.
일반적으로 태양 전지는 반도체 성질을 이용하여 태양 빛을 전기 에너지로 변환하는 소자이며, 최근들어 휴대 전화기나 PDA(Personal Digital Assistance)와 같은 휴대용 정보기기의 보조 전원으로 사용할 수 있는 작고, 얇고, 가벼운
고출력 태양 전지 모듈이 연구되고 있다.
도 1에서 보는 바와 같이 일반적인 솔라셀에서 셀은 태양 빛을 흡수하여 전하를 생성하는 반도체와, 빛이 입사하는 수광면 측에 위치하는 상부 전극과, 상부 전극의 반대쪽 면에 위치하는 하부 전극으로 구성되며, 솔라셀 모듈에서 각각의 셀은 금속 리본(금속 연결체)에 의해 연결된다.
그리고 연결된 전체 솔라셀은 투명 수지로 채워지게 되어 하부 시트와 투명한 상부 시트에 의해 외부 환경으로부터 보호된다.
이때, 대부분의 개별 셀은 출력 전압이 0.6 이하이므로, 실제 요구되는 높은 전압을 얻기 위해서는 여러개의 셀들을 직렬 연결해야 한다. 이로서 각각의 금속 리본이 한 셀의 상부 전극과 이웃한 셀의 하부 전극을 연결하는
형태로 배치된다.
그러나 금속 리본을 사용하는 구조에서는 셀 사이로 금속 리본이 지나가야 하기 때문에, 최소 1 mm 정도의 셀 사이 간격이 필수적으로 요구되며, 이러한 이유로 모듈의 소형화에 한계가 있다. 또한 금속 리본은 작은 힘으로도 쉽게 변형되어 셀 연결 이후 공정에서 작업성이 저하되고, 자동화에 불리한 단점이 있다.
상기한 솔라셀 모듈의 셀 연결 구조와 관련하여, 미국특허 제 4,019,924호는 한쌍의 절연 시트 사이에 다수개 도전층이 패턴화된 라미네이트와, 이 라미네이트의 일정 부분을 절개하여 구부릴 수 있는 탭을 만들고, 이 탭에서 도전층이 노출된 부분과 셀의 상부 전극을 연결하는 구조를 개시하고 있다.
또한 미국특허 제 4,131,755호 및 제 4,227,298호는 도전층과 유전층으로 구성된 라미네이트와, 이 라미네이트의 일정 부분을 뚫어 예각의 탭을 만들고, 이 탭을 셀의 상부 전극 위로 내밀어 도전층과 상부 전극을 연결하는 구조를 개시하고 있다.
그러나 상기 특허들이 개시하는 구조들은 셀 연결을 위한 납땜 작업 이외에 라미네이트를 절개하거나 뚫는 과정이 포함되어 있어 모듈의 제조 과정을 복잡하게 하며, 모듈에서 셀 이외 부재들이 차지하는 면적이 많아 모듈의 소형화에 불리하다.
또한 라미네이트에 절개 부위와 홀이 형성된 관계로 구조적으로 안정적이지 못하며, 이러한 이유로 셀 연결 작업 이후의 작업성이 저하되고, 자동화에 불리한 한계가 있다.
솔라셀 모듈은 대규모 발전소용이나 건축물 일체형 솔라셀 모듈로서 대기업에서 주로 생산하고 있다. 하지만 소형 솔라셀 모듈 즉, 무선 IT 기기용 솔라셀 모듈은 중국에서 대부분 생산하고 있다. 종래의 중국산 소형 솔라셀 모듈은 레이저 스크라이빙 기술의 한계와 엑폭시를 사용한 라미네이팅으로 인하여 디자인이 조잡하고, 셀의 효율이 매우 낮다는 단점이 있었다.
또한 상기의 종래기술에서 볼 수 있는 셀 연결 방법상의 문제점이 그대로 노출되고 있으며, 이런 문제점으로 인하여 종래의 솔라셀은 기존 IT 기기에 접목하기 매우 어려운 환경에 있을 뿐만 아니라 효율도 현저히 떨어지는 상황에 처해 있어 효율과 제조방법이 향상된 소형 솔라셀 모듈이 절실히 요구되는 실정이다. 그리고, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 복수의 솔라셀들을 상호 직렬 또는 병렬 연결하기 위해, 작업자들이 도전성 금속박과 같은 연결수단을 이용하여 소정 크기로 재단(cutting)된 복수의 솔라셀들을 극성을 맞춰가면서 일일이 솔더링(soldering)하였다.
상기와 같이 방식으로 솔라셀 모듈을 제작하는 경우, 제작 시간이 많이 걸림은 물론 불량 발생률이 높은 문제점과 솔더링시 솔라셀과 다른 솔라셀 사이의 간격을 일정하게 맞추기 어려우므로 정밀한 설계가 요구되는 솔라셀 모듈의 제작이 어렵다는 단점이 있었다.
또한 EVA, PET 또는 강화유리를 사용한 소형 솔라셀 모듈의 경우, 위 아래 교차 형태의 직렬 연결 방식을 사용하여 제작이 매우 어려우며, 이에 따라 제작 시간이 오래 걸리고, 불량률이 증가한다는 치명적인 단점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여,
레이저 스크라이빙으로 솔라셀을 하프 커팅하는 과정,
하프 커팅한 솔라셀을 브레이크 작업으로 풀 커팅하는 과정,
전면의 한 쪽에 (+)단자와 (-)단자가 형성되어 있고 후면에 그 (+)단자와 (-)단자가 직렬 연결된 구조로 되어 있는 솔라셀 전극 기판을 제조하는 과정,
상기 풀 커팅된 소형 솔라셀의 (+)bus bar를 상기 솔라셀 전극 기판(+)단자에 솔더크림으로 접합하여 연결을 한 후 소형 솔라셀의(-)bus bar와 솔라셀 전극 기판의 (-)단자에 연결소자로 솔더링하여 연결하는 과정,
상기의 최종 과정 후 라미네이팅하는 과정을 포함하여 소형 솔라셀 제조 방법 및 소형 솔라셀 모듈을 제공한다.
본 발명의 소형 솔라셀 모듈 제조 방법은 기존의 솔라셀 모듈보다 크기가 작고, 내구성이 강한 IT기기의 제품에 적용이 가능한 솔라셀 모듈을 제공할 수 있다.
본 발명의 하프 커팅 스크라이빙/브레이크 방법은 종래의 소형 솔라셀의 제조 방법에서 사용된 레이저 풀 커팅이나 브레이크 방법에 의한 단점인 솔라셀 커팅 면의 레이저 열에 의한 용융 및 응고를 현저히 감소시키고, 이로써 소형 솔라셀의 효율을 현저히 높일 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 솔라셀의 한 면이 4mm~40mm 범위에 있는 소형 솔라셀의 제작에도 솔라셀의 효율 감소를 최소화 해 주는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 따른 솔라셀 전극 기판은 소형 솔라셀의 대용량 제조가 가능하게 되고, 수작업이 아닌 자동 시스템으로 할 수 있는 기능적 효과를 나타낸다.
이와 더불어, 본 발명에 따른 솔라셀 전극 기판에 따른 소형 솔라셀 모듈 제조 방법은 종래의 방법보다 작업의 간소화 및 작업시간의 현저한 단축이 이루어지고 작업의 불편함이 해소되며 작업의 숙련도를 필요하지 않게 함은 물론 솔라셀의 불량률을 현저히 감소시키는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 전극 기판은 배선이 필요없는 기판이므로 솔라셀 모듈 제작의 불필요한 공정을 해소시켰다.
도 1은 본 발명에 따른 소형 솔라셀 모듈 제조방법.
도 2는 종래의 소형 솔라셀 모듈 제조방법.
도 3은 본 발명에 따른 소형 솔라셀 모듈 제조방법의 하나의 예.
본 발명의 소형 솔라셀 모듈 제작 공정은 도 1에서 보는 바와 같이 초정밀 레이저 스크라이빙 기술로 레이저의 가공 조건 즉, 스캔 속도, 펄스 주기, 발진 시간 등을 최적으로 조정하여 솔라셀을 하프 커팅한 후, 브레이킹 작업으로 솔라셀을 완전히 절단하여 단위 솔라셀(도 2의 커팅셀을 의미한다)로 제조한다. 그리고 본 발명의 특별한 기술적 특징을 보유하는 솔라셀 전극 기판(PCB기판)에 소형 단위 솔라셀을 실장을 한다. 상기와 같이 솔라셀 전극 기판에 솔라셀을 배열한 후 솔더링(soldering)을 하고, 이어서 EVA, PET 또는 강화유리 등을 사용하여 라미네이팅을 수행함으로써 소형 솔라셀 모듈을 제작하는 방법 및 소형 솔라셀 모듈을 제공한다.
본 발명은 상기한 바와 같이 솔라셀 전극기판(PCB기판)에 특별한 기술적 특징이 있다. 종래의 솔라셀 모듈 제작용 PCB기판은 배선을 사용하여 솔라셀을 연결하는 방법을 사용함에 따라 솔라셀을 조립하기가 어려워 제작시간이 오래 걸릴 뿐만 아니라 불량률도 매우 높았는데, 본 발명에서는 배선이 필요없는 솔라셀 전극 기판을 설계하여 소형 솔라셀 모듈의 제작시간 및 불량률을 현저히 감소시키는 방법 및 이로 인한 소형 솔라셀 모듈을 제공하게 된다.
이하 본 발명에 의한 소형 솔라셀 모듈 및 그 제조 방법을 상세히 설명한다.
본 발명의 소형 솔라셀 모듈은 마더(mother) 솔라셀(통상적으로 가로, 세로크기가 125mm×125mm)을 스크라이빙 기술로 단위 솔라셀로 커팅(cutting, 절단)하는 공정을 수행하여 시작하는데, 단위 솔라셀을 하프 커팅(절반 절단)하는 방법으로 하여 제조한다. 이렇게 본 발명의 기술적 특징 중의 하나는 상기의 솔라셀을 하프 커팅하는 것이다.
일반적으로 어떤 물질을 절단하는 방법은 물리적, 화학적인 수단을 통하여 수행할 수 있다. 절단되는 물질의 종류나 강도 또는 경도 등의 물리적 특성에 따라 외력의 힘을 가하는 방법, 화학적으로 절단하는 방법, 레이저를 이용하는 방법 등 다양한 절단수단을 활용할 수 있다.
그러므로 본 발명은 마더 솔라셀을 상기의 방법 중 어떠한 방법을 사용하든지 솔라셀의 절단 단면적을 하프 커팅하여 수행한다. 상기의 절단 방법 중 최근에는 레이저를 이용하여 물질을 절단하는 방법이 자세히 알려져 있는데, 본 발명에서는 레이저를 이용한 스크라이빙(절단)으로 커팅을 하는 것이 효율적이고 바람직하다.
레이저 광속을 피 가공물에 조사하여 미소량을 제거하는 방법으로는 스크라이빙(scribing), 트리밍(trimming), 마스크 작성 및 수정(mask repair), 조각(engraving)등이 있는데, 본 발명에서는 스크라이빙 커팅이 효율적이다. 스크라이빙은 일반적으로 반도체 웨이퍼(wafer)를 절단시 다이아몬드 스크라이버를 이용하여 홈(groove)를 만든 후, 웨이퍼의 뒷면에 응력을 가하여 절단(breaking) 시키는 방법을 말한다. 스크라이빙 공정에서 다이아몬드 스크라이버를 많이 사용하지만, 레이저를 이용한 스크라이빙도 많이 이용되고 있다. 따라서 본 발명은 다이아몬드 등의 스크라이버를 사용하는 것도 좋지만 레이저를 이용하는 스크라이빙이 더 바람직하다.
다이아몬드 스크라이빙은 절단 폭이 크고, 재료의 선단에 결함이 발생할 수 있고 미세한 균열이 발생하여 솔라셀 소자의 성능에 영향을 미치는 단점이 있기 때문에 레이저 스크라이버가 효율적이다. 레이저 스크라이빙은 절단 홈의 끝 형태를 매우 예리하게 할 수 있고 응력을 가할 때 매우 예리하게 형성된 홈에 응력을 집중할 수 있어서 솔라셀의 절단이 매우 용이하면서 절단면이 깨끗하다는 장점이 있기 때문이다. 더욱이 종래에는 레이저 스크라이빙을 통하여 솔라셀을 완전히 절단하는 풀커팅이 수행되고 있으나 이러한 풀 커팅은 솔라셀 조각의 효율성을 떨어뜨리는 단점이 있었다. 또한 이러한 레이저를 이용한 풀 커팅은 주로 중 대형의 솔라셀을 제조하는 데 적합하였다. 일반적으로 레이저를 이용하여 솔라셀을 커팅하면 솔라셀 커팅 절단면이 레이저 열에 의해 반도체 소자들이 용융(melting)되고 다시 냉각 응고되어 솔라셀의 기능을 현저히 떨어뜨리는 문제점이 발생하기 때문에 소형 솔라셀을 제조하는 데에는 매우 부적합하였기 때문이다.
특히 레이저 스크라이빙을 통하여 소형 솔라셀을 완전히 절단하는 경우 절단면이 레이저의 열에 의해 녹게 되고 다시 냉각되면서 솔라셀의 기능을 현저히 떨어뜨리게 되어 IT 기기에 사용될 정도의 소형 솔라셀로서는 사용할 수 없기 때문이다.
더욱이 소형 솔라셀의 가로, 세로의 크기가 4mm~40mm 인 점을 감안하면 레이저를 이용한 풀커팅시 소형 솔라셀의 기능을 완전히 떨어뜨린다고 할 수 있다. 따라서 이와 같은 종래의 스크라이빙을 통해서는 온전한 솔라셀 모듈을 제조할 수 없게 된다.
이와 반면에 본 발명은 레이저 스크라이빙을 이용하여 솔라셀을 하프 커팅한 후 브레이킹(break) 공정으로 완전히 절단하는 공정을 통하여 완전한 단위 솔라셀을 제조할 수 있다. 이와 같은 본 발명의 하프 커팅 스크라이빙/브레이크 공정은 소형 솔라셀 제작에서는 매우 획기적인 기술적 특징의 하나라고 할 수 있다. 본 발명에서 솔라셀의 레이저 하프 커팅은 말 그대로 셀라셀의 단면의 절반을 절단한다는 의미가 아니라 솔라셀의 절단할 부위에 절단홈을 만들어 다음의 브레이크 공정에서 완전한 절단을 성공적으로 할 수 있게 하는 예비공정을 의미한다. 따라서 스크라이빙에 의한 하프 커팅에서의 절단 단면적은 전체의 절단 단면적(솔라셀의 절단 단면적)의 0% 초과 100% 미만을 스크라이빙으로 절단하는 것을 의미하지만, 바람직하게는 전체 절단 단면적의 15~85%를 절단하는 것이 좋다. 더 더욱 바람직하게는 절단 단면적의 25~45%를 절단하는 것이 더 좋다. 이 범위에 있을 때 다음의 브레이킹 작업을 할 때 깨끗한 솔라셀 단면을 얻을 수 있어 완전한 효율을 갖는 단위 소형 솔라셀을 제작할 수 있게 된다.
레이저 스크라이빙은 일반적으로 펄스형의 레이저가 이용되며, 펄스간의 중첩이 아닌 일정 간격으로 천공되어야 한다. 펄스당 에너지의 반복률은 펄스의 형태를 고려하여 선택된다. 레이저의 종류는 재료에 따라 다르지만 355nm, 532nm, 1064nm 고출력 펄스 레이저가 많이 이용된다.
따라서 본 발명은 초정밀 레이저 스크라이빙 기술로 솔라셀 재료에 맞는 레이저의 가공 조건 즉, 스캔 속도, 펄스 주기, 발진 시간 등을 최적으로 조정하여 솔라셀을 하프 커팅하게 되는 것이다. 이러한 가공조건은 통상의 당업자로서는 자명하게 수행할 수 있음은 물론이다. 즉, 전극 패턴의 직선 형태의 선폭 및 길이에 따라 레이저 빔의 에너지 강도, 주사속도 등의 처리조건은 열전도성과 같은 피가공 기재의 특성과 함께 제어될 수 있기 때문이다. 따라서 선폭 및 길이에 따라 레이저 헤드를 X축 Y축으로 미세 제어하거나 이러한 X축 Y축 운동시마다 초기 단계에서 초기 출력을 모니터링하고, 레이저 스크라이빙과 동시에 광학시스템의 촛점, 위치, 거리, 레이저의 출력, 펄스 등을 제어함으로써 에너지 강도를 조절하여 솔라셀을 하프 커팅할 수 있는 것이다.
그리고 스크라이빙 후 브레이크 공정은 상기한 바와 같이 하프 커팅된 솔라셀에 응력을 가하여 솔라셀을 완전히 절단하는 것을 의미한다. 즉, 앞에서 언급한 하프 커팅된 솔라셀을 브레이크 작업으로 솔라셀을 절단하는 공정을 수행한다. 브레이크 공정은 일반적으로 상기 스크라이빙 공정으로 미소한 크랙형태의 절단선이 형성된 솔라셀상에 브레이크 바를 위치하여 솔라셀에 순간적인 힘을 가하여 절단하는 공정이다. 통상적인 브레이크 공정에서는 크랙이 형성된 솔라셀에 순간적이면서 강한 힘을 전달하여 절단시 미소한 조각에 의해 절단면의 불량이 많아지고 또한 솔라셀의 성능을 저하시켰다. 특히 종래의 소형 솔라셀의 경우에는 매우 소형의 솔라셀을 제조한다는 특징으로 더욱 불량률이 높았고 솔라셀의 성능을 현저히 떨어뜨렸다.
그러나 본 발명에 상기한 바와 같이 스크라이빙 공정으로 하프 커팅을 한 후 브레이크 공정으로 완전히 절단하는 것을 수행함으로써 앞서 언급한 문제점인 불량률을 현저히 낮추고 성능을 높일 수 있게 되었다. 이와 같이 본 발명의 특징은 하프 커팅 스크라이빙/브레이크 공정으로 소형 솔라셀의 성능을 놀랄 만하게 높일 수 있게 되는 것이다.
본 발명의 또 다른 기술적인 특징은 종래의 솔라셀 기판의 문제점을 획기적으로 개선하여 조립시의 불편함을 해소하고 불량률 또한 감소시킨 기판의 특이성에 있다.
종래의 솔라셀 기판은 다양한 소재를 사용하여 PCB(Printed Circuit Board)판을 사용한다. 도 2에서 보는 바와 같이 기존의 솔라셀 PCB판은 셀 지지용 기판위에 (-)소자와 (+)소자가 앞뒤로 형성되어 있는 솔라셀을 일렬로 정렬한 후 솔라셀의 중앙의 (-)bus bar와 (+)bus bar를 리본이라고 통상적으로 불리우는 "연결소자"를 지그재그형식으로 연결하는 모양을 취한 후 솔더링(납땜)을 함으로써 솔라셀 모듈을 완성하였다. 그러나 소형 솔라셀 모듈에 있어서 이런 종래의 방식에 의하여 제조하게 되면, 단위 솔라셀의 조립 즉 기판 위에 정렬하는 것 자체도 어려운 공정일뿐만 아니라 일단 정렬되어 고정된 단위 솔라셀을 연결소자로 연결하는 것 또한 힘든 공정에 해당하여 제작시간이 오래 걸릴 뿐만 아니라 불량률로 많이 상승하였다.
그러나 본 발명의 솔라셀 전지 기판은 전(前)면의 한 쪽에 (+)단자와 (-)단자가 형성되어 있고, 배(背)면에 그 (+)단자와 (-)단자가 연결되어 있되 실장된 단위 솔라셀 전체가 직렬 연결이 되는 구조로 되어 있다. 상기의 전극 기판 전면의 한 쪽에 상기의 단위 솔라셀이 동일한 전극 단자가 같은 방향을 향하도록 나란히 정렬한 상태로 실장되어 있되, 솔라셀의 (+)bus bar가 기판 전면의 (+)단자에 솔더링으로 접합되고 솔라셀의 (-)bus bar는 기판 전면의 (-)단자에 솔더링으로 접합될 수 있는 구성으로 이루어진 것에 그 기술적 특징이 있다.
이러한 솔라셀 전지 기판 구조를 취하게 됨에 따라 동일한 전극 단자(구체적으로 (+)단자)에 솔더 크림을 바르고 단위 솔라셀의 (+)bus bar를 그 위에 나란히 실장 하면 자연스럽게 (+)단자에 접합하게 된다. 또한 도 3에서 보는 바와 같이 단위 솔라셀들의 (-)bus bar는 (+)bus bar의 상면에 위치하며 그에 따라 솔라셀 전지 기판 전면의 (-)단자와 단위 솔라셀의 (-)bus bar를 연결소자를 이용하여 간단한 솔더링을 함으로써 제작이 현저히 쉬워질 뿐만 아니라 대규모 제작이 가능하고 공정의 표준화가 이루어져 자동공정이 가능한 효과가 나타난다.
특히 소형 솔라셀의 경우 종래에는 이런 대규모 제작공정이 불가능했는데 본 발명에 따른 공정은 소형 솔라셀에도 적용이 가능하여 제작시간의 단축 및 불량률의 현저한 감소의 효과를 달성할 수 있다.
상기한 본 발명의 솔라셀 전극 기판을 좀 더 상세히 설명하면, 솔라셀 전극 기판 전면의 한 측면에 (-)와 (+)단자가 지그재그 형식으로 형성되어 있다. 지그재그 형식이란 (-)단자와 (+)단자가 순서대로 일정한 간격으로 순차적으로 형성되어 있음을 의미한다.
그리고 솔라셀 전극 기판의 배면은 (-)단자와 (+)단자가 연결되어 있되 실장된 단위 솔라셀 전체가 직렬 연결이 되는 구조로 되어 있다. 상기의 의미는 하나의 단위 솔라셀과 접속하는 (-)단자는 인접하는 다른 단위 솔라셀과 접속하는 (+)단자에 연결되어 있는 것을 의미한다.
즉, 도 3에서 보는 바와 같이 단위 솔라셀과 접속되는 전극 기판 배면의 (-)단자와 그 단위 솔라셀과 인접하는 다른 단위 솔라셀과 접속되는 전극 기판 배면의 (+)단자가 연결되어 있는 구조로 되어 있어 실장된 단위 솔라셀 전체가 직렬 연결이 되는 구조가 된다.
또한 전극 기판의 전면에 일정한 패턴이지만 지그재그로 형성되어 있는 (-)와 (+)단자에 단위 솔라셀이 나란하게 정렬되어 위치하고 있다. 이 경우 단위 솔라셀은 (-)bus bar 와 (+)bus bar가 한 측면에 형성되어 있는 것이 특징이다. 이렇게 단위 솔라셀의 (-)bus bar 와 (+)bus bar가 한 측면에 형성되도록 할 수 있는 것은 상기한 바와 같이 하프 커팅 스크라이빙/브레이크 공정을 활용하였기 때문이다. 따라서 종래의 단위 솔라셀이 단위 솔라셀의 중앙부에 (-)bus bar 와 (+)bus bar가 형성되어 있어 그곳을 리본(연결소자)으로 연결하는 것과는 현저한 차이가 있는 것이다.
물론 종래에도 다양한 PCB 기판이 창작되어 다양한 이름 붙여져서 활용한 면이 있다. 예컨대, 등록특허 10-0416139의 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)가 있는데, 이 기판은 기판 제조가 복잡할 뿐만 아니라 전면 개구부를 통해 노출된 도전 필름을 납땜하는 방식을 취하고 있어 오히려 공정의 번잡스러움을 가중시킬 뿐이었다.
그러나 본 발명의 솔라셀 전극 기판은 종래의 방법과는 다르게 상기한 바와 같이 전극 기판의 (+)단자에 솔더 크림을 발라서 단위 솔라셀들의 (+)bus bar를 나란히 전극 기판의 (+)단자에 접합하는 것이 가능하다. 이런 효과로 솔라셀들의 배치간격을 혁신적으로 좁힐 수 있게 되는 것이다. 또한 접합부위 또한 동일한 위치에서 정확히 일치시킬 수 있어서 접합효과도 현저히 증가하는 것이다. 그리고 상기한 바처럼 정렬된 단위 솔라셀들의 (-)bus bar는 모두 동일한 방향을 향할 뿐만 아니라 동일한 공간적 좌표를 형성하게 되어 솔라셀의 (-)bus bar와 전극 기판에 일정한 위치에 형성된 (-)단자를 연결소자를 이용하여 간단히 솔더링할 수 있게 되는 것이다. 이 연결소자도 도 3에서 보는 것과 같이 Z자 형상 S자형상 일(一)자 형상 등 그 어떤 형태라도 자유롭게 이용할 수 있게 된다.
이와 같이 다수의 단위 솔라셀이 솔라셀 전극 기판에 배치되고 솔더링되면 그 다음 라미네이팅(laminating) 공정을 하게 된다. 라미네이팅은 솔라셀의 공기에 의한 산화 및 파손을 방지하기 위하여 투명한 차단막을 형성하도록 하는 공정이다. 일반적으로 라미네이팅 재료는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 고분자 중합체 및 유리를 사용할 수 있으며 바람직하게는 EVA, PET 또는 강화유리 등을 사용하는 것이 좋다. 이와 같은 라미네이팅 공정은 통상의 라미네이팅 공정으로 행할 수 있음은 물론이다.
상기의 라미네이팅 공정 후에 또는 공정 전이라도 본 발명의 솔라셀 전극 기판의 (-)와 (+)의 최초 및 최종의 단자에 전극을 부착하여 전원으로 사용하게 되면 소형 솔라셀 모듈이 완성되게 된다.

Claims (4)

  1. 소형 솔라셀 모듈 제조 방법에서,
    레이저 스크라이빙으로 솔라셀을 하프 커팅하는 과정,
    하프 커팅한 솔라셀을 브레이크 작업으로 풀 커팅하는 과정,
    전면의 한 쪽에 (+)단자와 (-)단자가 순서대로 형성되어 있으며, 배면의 (+)단자와 (-)단자는 실장된 단위 솔라셀 전체가 직렬 연결이 되는 구조가 되도록 (+)단자와 (-)단자가 연결되어 있는 솔라셀 전지 기판을 제조하는 과정,
    상기 풀 커팅된 단위 솔라셀의 (+)bus bar를 상기 솔라셀 전지 기판 전면의 (+)단자에 솔더크림으로 접합하여 연결을 한 후 단위 솔라셀의(-)bus bar와 솔라셀 전극 기판 전면의 (-)단자에 연결소자로 솔더링하여 연결하는 과정,
    상기의 최종 과정 후 라미네이팅하는 과정을 포함하는 소형 솔라셀 모듈 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    단위 솔라셀의 한 측면에 (+)bus bar와 (-)bus bar가 형성되도록 하프 커팅 스크라이빙/브레이크 작업을 수행하고,
    라미네이팅은 EVA, PET 또는 강화유리로 라미네이팅하는 것을 특징으로 하는 소형 솔라셀 모듈 제조 방법.
  3. (-)부의 상면과 (+)부의 하면을 가진 단위 솔라셀과,
    전면의 한 쪽에 (+)단자와 (-)단자가 형성되어 있으며, 배면의 (+)단자와 (-)단자는 실장된 단위 솔라셀 전체가 직렬 연결이 되는 구조가 되도록 (+)단자와 (-)단자가 연결되어 있는 솔라셀 전지 기판과,
    상기의 솔라셀 전지 기판 전면에 단위 솔라셀이 나란히 정렬한 상태로 실장되어 있되, 단위 솔라셀의 (+)bus bar가 솔라셀 전지 기판 전면의 (+)단자에 솔더크림으로 접합되고 단위 솔라셀의 (-)bus bar가 솔라셀 전지 기판 전면의 (-)단자에 연결소자로 솔더링되어 접합되고 라미네이팅되어 있는 소형 솔라셀 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    단위 솔라셀의 한 측면에 (+)bus bar와 (-)bus bar가 상하로 형성되어 있는 솔라셀이고,
    EVA, PET 또는 강화유리로 라미네이팅되어 있는 것을 특징으로 하는 소형 솔라셀 모듈.




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