KR101185770B1 - 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치에 관한 것이다. 이는 태양전지 셀이 배치되는 몸체 프레임과; 몸체 프레임에 고정되어 태양전지 셀을 가열하게 되는 적외선열원 및; 적외선열원의 작동을 제어하게 되는 제어기를 포함하여, 태양전지 셀에 대한 솔더링(soldering) 작업이 수행하도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치는, 도체리본과 태양전지 셀을 솔더링하여 태양전지 셀을 상호연결하게 되는 솔더링 장치의 열원으로 적외선열원을 사용하고, 가열되는 태양전지 셀의 온도가 설정된 온도 프로파일에 따라 조절되면서 태양전지 셀의 솔더링 작업이 수행되어 작업성과 안정성이 향상되도록 한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치는, 도체리본과 태양전지 셀을 솔더링하여 태양전지 셀을 상호연결하게 되는 솔더링 장치의 열원으로 적외선열원을 사용하고, 가열되는 태양전지 셀의 온도가 설정된 온도 프로파일에 따라 조절되면서 태양전지 셀의 솔더링 작업이 수행되어 작업성과 안정성이 향상되도록 한다.
Description
본 발명은 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 도체리본과 태양전지 셀을 솔더링하여 태양전지 셀을 상호연결하게 되는 솔더링 장치의 열원으로 적외선열원을 사용하고, 가열되는 태양전지 셀의 온도가 설정된 온도 프로파일에 따라 조절되면서 태양전지 셀의 솔더링 작업이 수행되어 작업성과 안정성이 향상되는 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치에 관한 것이다.
석탄, 석유와 같은 화석연료의 전세계적 규모의 사용에 따른 이산화탄소의 대규모 배출에 의한 지구 온난화와, 석유 자원의 고갈, 에너지소비의 지속적인 증대 등의 영향으로 현재, 신재생에너지 연구와 이를 토대로 한 신재생에너지 사업이 급속하게 성장하고 있다.
이와 같은 신재생에너지의 일종으로 태양열이나 태양광을 이용하는 태양열 발전, 태양광 발전이 주목받고 있는데, 태양광 발전의 경우, 타 발전방식에 비하여 생산단가가 높은 문제점이 있었다. 특히 태양전지를 이용하는 태양광 발전의 경우 태양전지를 이루는 태양전지 셀의 제조에 사용되는 원자재 가격이 상당히 높고, 태양전지 셀의 제조과정에서 웨이퍼 절단 손실이 발생하였으며, 이로써 태양전지 셀의 생산단가를 낮추는데 어려움이 따랐다.
따라서, 태양전지 셀의 원가 절감을 위한 기술개발이 활발하게 이루어지고 있는데, 태양전지 셀의 두께를 얇게 하여 태양전지 셀의 원재료인 실리콘의 소비를 줄이도록 하고 있다.
그런데, 이와 같은 얇은 두께의 태양전지 셀을 제조할 경우, 제조과정에서 태양전지 셀이 파손되거나, 도체리본과 태양전지 셀을 솔더링하여 태양전지 셀을 상호연결하게 되는 솔더링 작업시 태양전지 셀이 휘어지거나, 태양전지 셀에 마이크로 크랙(micro crack)이 발생되는 문제점이 있었다. 특히, 태양전지 셀에 대한 솔더링 작업 공정은 불량 발생률이 가장 높고, 추후 수정이 불가능한 영구적인 불량이 발생되는 공정이어서 태양전지 셀 제조시 불량에 의한 생산비용 손실이 가장 많이 발생하는 공정이었다.
한편, 솔더링 작업 공정에서 도체리본과 태양전지 셀의 접합부 가열을 위하여 초음파, 레이저, 열풍 등을 열원으로 사용하는 비접촉식 솔더링 장치들이 개발되고 있으나, 이와 같은 열원의 설치비용이 높아 인두납땜과 유사한 접촉식 솔더링 장치가 현장에서는 가장 많이 사용되고 있는 실정이다.
그러나, 접촉식 솔더링 장치가 얇은 두께의 태양전지 셀의 제조에 사용될 경우 태양전지 셀과의 접촉으로 태양전지 셀이 파손되어 불량이 많이 발생할 우려가 있으므로, 열원의 설치비용을 낮추면서도 비접촉식으로 솔더링 장치를 구성할 수 있는 기술의 개발이 현재 요구되는 실정이라 하겠다.
본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 솔더링 장치의 열원으로 적외선열원을 사용함에 따라 태양전지셀 솔더링 장치를 비접촉식으로 구성하여 솔더링 접합의 품질을 획기적으로 개선하고 자동화를 통한 생산성을 향상할 수 있는 새로운 형태의 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치을 제공함에 목적이 있다.
또한, 본 발명은 사용자에 의해 조작되어 제어명령을 입력받게 되는 컨트롤 패널을 통해 미리 설정된 온도 프로파일을 저장하게 되고, 적외선 온도센서로부터 실시간으로 태양전지 셀의 온도를 피드백 입력받게 되는 PLC와, PLC로부터 제어신호를 전달받아 적외선열원의 출력을 제어하게 되는 적외선열원 컨트롤러로 이루어지는 제어기를 구비함에 따라, 가열되는 태양전지 셀의 온도가 설정된 온도 프로파일에 따라 조절되면서 태양전지 셀의 솔더링 작업이 수행될 수 있는 새로운 형태의 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치을 제공함에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치는, 태양전지 셀이 배치되는 몸체 프레임과; 상기 몸체 프레임에 고정되어 상기 태양전지 셀을 가열하게 되는 적외선열원 및; 상기 적외선열원의 작동을 제어하게 되는 제어기를 포함하여, 상기 태양전지 셀에 대한 솔더링(soldering) 작업이 수행하도록 하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치에서 상기 몸체 프레임의 상부면에 길이방향으로 배치되는 안내레일과; 상기 안내레일에 이동가능하게 결합되어 길이방향으로 수평이동하게 되고, 태양전지 셀이 놓이게 되는 이동판과; 상기 이동판을 이동시키기 위한 액추에이터를 더 구비한다.
이와 같은 본 발명에 따른 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치에서 상기 이동판은 히터가 설치되어 상기 이동판에 놓이는 태양전지 셀을 예열하게 된다.
이와 같은 본 발명에 따른 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치에서 상기 액추에이터는 몸체 프레임에 고정되는 제1작동실린더와; 상기 이동판에 고정되고, 실린더로드가 상기 제1작동실린더의 실린더로드와 결합되어 상기 제1작동실린더와 서로 마주보며 일렬로 배치되는 제2작동실린더를 포함한다.
이와 같은 본 발명에 따른 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치에서 상기 몸체 프레임의 상부면에 수직되게 설치되는 지지대와; 상기 지지대에 설치되고, 하측에 상기 적외선열원이 고정되어 상기 적외선열원를 수직이동시키게 되는 수직이동기구를 더 구비하여, 상기 몸체 프레임에 배치되는 태양전지 셀과 상기 적외선열원 간 거리가 조절되도록 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치에서 상기 몸체 프레임에 설치되어 상기 태양전지 셀의 온도를 측정하게 되고, 측정된 상기 태양전지 셀의 온도를 상기 제어기로 입력하게 되는 적외선 온도센서가 더 구비된다.
이와 같은 본 발명에 따른 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치에서 상기 제어기는 사용자에 의해 조작되고, 상기 태양전지 셀의 솔더링 작업을 위한 제어명령이 입력되며, 상기 태양전지 셀의 솔더링 작업과 관련된 정보가 표시되는 컨트롤 패널과; 상기 태양전지 셀의 솔더링 작업을 위한 온도 프로파일을 저장하게 되고, 상기 적외선 온도센서로부터 상기 태양전지 셀의 온도를 실시간으로 입력받게 되며, 상기 온도 프로파일과 상기 태양전지 셀의 온도를 실시간으로 비교하면서 상기 적외선열원의 작동을 제어하는 제어신호를 생성시키게 되는 PLC와; 상기 PLC와 연동되어 제어신호를 전달받게 되고, 상기 적외선열원의 작동 및 출력을 제어하게 되는 적외선열원 컨트롤러를 포함한다.
이와 같은 본 발명에 따른 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치에서 상기 적외선열원은 교류전원에 의해 작동되되, 상기 PLC는 상기 적외선열원의 출력를 제어하기 위한 아날로그 전압값을 제어신호로 생성하여 상기 적외선열원 컨트롤러로 전달하고, 상기 적외선열원 컨트롤러는 트라이악(triac) 소자를 구비하여 교류전원의 위상제어를 수행하게 된다.
이와 같은 본 발명에 따른 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치에서 상기 적외선열원 컨트롤러는 교류 정현파의 0점을 검출하는 제로 크로스(zero cross) 검출회로를 구비하고, 상기 제로 크로스 검출회로에 의해 검출되는 0점에 대한 펄스신호를 동기신호로 사용하여 상기 적외선열원의 출력 제어주기의 기준으로 설정하게 된다.
이와 같은 본 발명에 따른 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치에서 상기 적외선열원 컨트롤러는 상기 제로 크로스 검출회로로부터 산출되는 동기신호를 통해 상기 적외선열원으로 공급되는 교류전원의 스위칭이 가능한 트라이악 소자의 게이트 단자를 트리거하게 된다.
이와 같은 본 발명에 따른 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치에서 상기 적외선열원 컨트롤러는 상기 적외선열원의 출력을 제어하기 위한 마이크로프로세서를 구비하되, 상기 마이크로프로세서와 적외선열원 사이에 포토트라이악(photo triac)이 배치되도록 하여 상기 마이크로프로세서와 적외선열원이 절연되어 전기적으로 분리되도록 한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치는, 적외선램프와 같은 적외선열원의 사용으로, 단가가 낮은 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치를 제공해 줄 수 있어 태양전지 셀의 제조시 시설비 투자비용의 절감과 동시에 태양전지 셀의 제조불량을 줄이는 효과가 있다. 이에 따라, 제조 생산성이 향상되어 경제적 수익 창출에 이바지할 수 있게 된다.
그리고, 본 발명은 적외선램프의 사용으로 구조가 단순화됨에 따라 유지보수작업도 간편하고 용이하게 이루어질 수 있게 된다.
또한, 본 발명은, 적외선열원에 의해 가열되는 태양전지 셀의 온도가 PLC와 적외선열원 컨트롤러로 이루어지는 제어기에 의해 설정된 온도 프로파일에 따라 조절되면서 태양전지 셀의 솔더링 작업이 수행됨에 따라, 솔더링 작업의 작업성과 안정성이 향상되는 효과가 있다. 이로써 태양전지 셀의 품질이 향상되고, 태양전지 셀의 불량률이 낮아지게 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치의 외형도;
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치의 정면도;
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치의 측면도;
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치의 평면도;
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치를 이루는 제어기의 상세한 구성을 보여주기 위한 블록도;
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치의 제어기를 이루는 적외선열원 컨트롤러의 회로구성을 보여주기 위한 도면;
도 7 내지 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치에서 이동판이 수평이동하는 구성을 보여주기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치의 정면도;
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치의 측면도;
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치의 평면도;
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치를 이루는 제어기의 상세한 구성을 보여주기 위한 블록도;
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치의 제어기를 이루는 적외선열원 컨트롤러의 회로구성을 보여주기 위한 도면;
도 7 내지 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치에서 이동판이 수평이동하는 구성을 보여주기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 9에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 일반적인 태양전지, 태양전지 셀, 솔더링 장치, 태양전지셀 솔더링 장치 등으로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치의 외형도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치의 정면도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치의 측면도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치의 평면도이며, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치를 이루는 제어기의 상세한 구성을 보여주기 위한 블록도이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치의 제어기를 이루는 적외선열원 컨트롤러의 회로구성을 보여주기 위한 도면이다.
태양전지셀 솔더링 장치(100)는, 도체리본과 태양전지 셀을 솔더링(soldering)하여 태양전지 셀을 상호연결하기 위한 장치로서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치(100)는 열원으로 적외선램프와 같은 적외선열원을 사용하여 태양전지 셀(1)의 가열이 비접촉식으로 수행되도록 한 장치이다.
이와 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치(100)는 도 1 내지 도 4에서와 같이 안내레일(11), 이동판(12), 액추에이터(13)가 설치되는 몸체 프레임(10)과, 수직이동기구(40)에 설치되는 적외선열원(20), 적외선 온도센서(60), 제어기(30)를 구비하여 이루어진다.
몸체 프레임(10)은 태양전지셀 솔더링 장치(100)의 몸체를 이루는 프레임으로서, 상부면 상에 태양전지 셀(1)이 배치되도록 하고, 이와 더불어 태양전지 셀(1)을 이동시키기 위한 안내레일(11), 이동판(12), 액추에이터(13)가 설치되도록 한다.
안내레일(11)은 몸체 프레임(10)의 상부면에 길이방향으로 배치되는 것으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 안내레일(11)은 LM 가이드가 사용된다.
이동판(12)은 태양전지 셀(1)의 상면에 놓이는 평판체(plate)로서, 이동판(12)의 하면에 슬라이딩 블록(121)이 고정되고, 슬라이딩 블록(121)이 안내레일(11)에 이동가능하게 결합됨으로써 이동판(12)은 길이방향으로 수평이동하게 된다. 여기서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동판(12)은 히터(14)가 내부에 설치되도록 하여 히팅 플레이트(heating plate)로 기능하게 된다. 이에 따라, 이동판(12)에 놓이는 태양전지 셀(1)의 저면이 예열될 수 있게 된다
액추에이터(13)는 이동판(12)을 이동시키기 위한 것으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액추에이터(13)는 제1작동실린더(131), 제2작동실린더(132)를 구비하여 이루어진다..
제1작동실린더(131)는 이동판(12)의 하측에서 몸체 프레임(10)에 고정되는 것으로, 이와 같은 제1작동실린더(131)는 이동판(12)의 후방에 배치되어 실린더로드(131a)가 전방을 향하도록 배치된다.
제2작동실린더(132)는 이동판(12)의 하측에서 이동판(12)에 고정되는 것으로, 이를 위하여 이동판(12)의 저면 중앙부에 '┌'형 고정브래킷(122)이 설치되어 제2작동실린더(132)가 고정브래킷(122)에 고정될 수 있도록 한다. 이와 같은 제2작동실린더(132)는 이동판(12)의 전방에 배치되어 실린더로드(132a)가 후방을 향하도록 배치된다.
여기서, 제2작동실린더(132)의 실린더로드(132a)와 제1작동실린더(131)의 실린더로드(131a)가 커플링(133)과 같은 체결요소에 의해 서로 결합되어 제1작동실린더(131)와 제2작동실린더(132)가 서로 마주보며 일렬로 배치되도록 한다.
적외선열원(20)은 몸체 프레임(10)에 고정되어 태양전지 셀(1)을 가열하게 되는 것으로, 적외선열원(20)으로는 적외선램프가 사용될 수 있다.
이와 같은 적외선열원(20)은 몸체 프레임(10)의 상부면 상에 설치되는 수직이동기구(40)에 고정되어 수직방향으로 이동하게 된다.
수직이동기구(40)는 몸체 프레임(10)의 상부면에 수직으로 설치되는 지지대(50)에 고정설치되는 것으로, 수직이동기구(40)의 하측에 적외선열원(20)이 고정되어 적외선열원(20)를 수직이동시키게 된다. 이에 따라, 몸체 프레임(10)에 배치되는 태양전지 셀(1)과 적외선열원(20) 간 거리가 조절되고, 이로써 태양전지 셀(1)의 가열 영역과, 가열 영역 내 온도 분포를 달리하면서 태양전지 셀(1)에 대한 솔더링 작업을 제어할 수 있게 되고, 그 결과 태양전지 셀(1)의 솔더링 작업의 품질을 향상시킬 수 있게 된다. 이와 같은 수직이동기구(40)는 볼트-너트 구조, 볼스크류-이동너트 구조, 실린더 구조 등의 다양한 구조로 이루어질 수 있다.
여기서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치(100)는 태양전지 셀(1)의 두께에 대응하는 최적의 태양전지 셀(1)과 적외선열원(20) 간 이격거리를 설정거리로 설정하고, 수직이동기구(40)를 작동시켜 적외선열원(20)을 설정거리에 위치시킨 후, 적외선열원(20)이 설정거리에 고정된 상태를 유지하도록 함으로써 솔더링 작업 공정시간을 단축하도록 한다.
적외선 온도센서(60)는 몸체 프레임(10)의 정해진 위치에 설치되어 비접촉식으로 태양전지 셀(1)의 온도를 측정하게 되는 것으로, 이와 같은 적외선 온도센서(60)는 측정된 태양전지 셀(1)의 온도를 제어기(30)로 입력하게 된다.
적외선 온도센서(60)는 측정대상의 재질과 표면상태에 따라 정확한 방사율(emissivity) 설정을 필요로 하는데, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적외선 온도센서(60)는 반복적인 실험을 거쳐 태양전지 셀(1)의 재질과 표면상태에 따른 방사율로서 0.7192의 수치를 획득함에 따라, 이 수치를 적외선 온도센서(60)에 설정하여 태양전지 셀(1)에 대한 온도 측정의 신뢰성을 향상시키게 된다.
제어기(30)는 적외선열원(20)의 작동을 제어하게 되는 것으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제어기(30)는 도 5에서와 같이 컨트롤 패널(31), PLC(32), 적외선열원 컨트롤러(33)를 구비하여 이루어진다. 여기서, 제어기(30)는 컴퓨터(70)를 더 구비할 수 있다.
컨트롤 패널(31)은 몸체 프레임(10)의 일측에 설치되어 사용자에 의해 조작되는 것으로, 컨트롤 패널(31)에 설치되는 화면창(311)과 입력기구(312)를 통해 태양전지 셀(1)의 솔더링 작업을 위한 제어명령을 사용자가 입력하게 되며, 태양전지 셀(1)의 솔더링 작업과 관련된 각종 정보가 화면창(311)을 통해 표시되게 된다. 이와 같은 컨트롤 패널(31)은 적외선열원(20)의 온오프 동작, 적외선열원(20)의 출력 등, 적외선열원(20)의 작동 제어를 위한 설정을 수행할 수 있다. 즉, 적외선열원(20)에 의해 가열되는 태양전지 셀(1)의 최고온도, 가열시간을 설정할 수 있으며, 과열로 인한 태양전지 셀(1)의 파손을 방지하기 위한 한계온도도 설정할 수 있게 된다. 또한, 컨트롤 패널(31)은 솔더링 작업 공정이 자동 수행되도록 하는 자동모드나, 솔더링 작업 공정이 사용자에 의해 직접 수동으로 수행되도록 하는 수동모드의 선택도 제공할 수 있으며, 화면창(311)을 통해 태양전지 셀(1)의 현재 온도, 태양전지 셀(1)의 시간에 따른 온도변화 그래프, 태양전지 셀(1)의 가열시간, 솔더링 작업횟수, 솔더링 작업 공정의 경과시간, 적외선열원(20)의 점등시간, 적외선열원(20)의 수명에 따른 교체시기를 표시할 수 있다.
여기서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 컨트롤 패널(31)은 별도의 제어소프트웨어를 내장하여 솔더링 작업시 가열되는 태양전지 셀(1)의 최적화된 시계열 온도 분포를 온도 프로파일(temperature profile)를 설정 저장하고, 이를 PLC(32)나 컴퓨터(70)로 전달하게 된다.
그리고, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 컨트롤 패널(31)은 터치 패널(touch panel)로 이루어진다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 컨트롤 패널(31)은 통신기구(314)를 구비하여 PLC(32)와는 RS-422 방식으로 직렬 통신을 수행하게 되고, 컴퓨터(70)와는 이더넷 방식으로 통신을 수행하게 된다.
PLC(programmable logic controller)(32)는 태양전지 셀(1)의 솔더링 작업을 위한 온도 프로파일을 저장하게 되고, 적외선 온도센서(60)로부터 적외선열원(20)에 의해 가열되는 태양전지 셀(1)의 온도를 실시간으로 입력받게 되는데, 이와 같은 PLC(32)는 온도 프로파일과 태양전지 셀(1)의 온도를 실시간으로 비교하면서 적외선열원(20)의 작동을 제어하는 제어신호를 생성시키게 된다.
적외선열원 컨트롤러(33)는 PLC(32)와 연동되어 제어신호를 전달받게 되고, 적외선열원(20)의 작동 및 출력을 제어하게 되는 것이다.
여기서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적외선열원(20)은 교류전원에 의해 작동되는데, 이와 따라, PLC(32)와 적외선열원 컨트롤러(33)는 교류전력 위상제어를 수행하게 된다.
이를 위하여, 적외선 온도센서(60)는 태양전지 셀(1)의 현재 온도를 실시간으로 측정하고, 이를 4~20mA의 출력으로 PLC(32)의 A/D 변환기(324)로 입력하게 된다. A/D 변환기(324)는 적외선 온도센서(60)로부터 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 이를 CPU(321)의 내부메모리(322)에 저장하게 되는데, CPU(321)는 내부의 적외선열원 제어알고리즘을 통해 온도 프로파일과 태양전지 셀(1)의 온도를 실시간으로 비교하면서 적외선열원(20)의 작동을 제어하는 제어신호를 생성시키게 된다. 여기서, 제어신호는 적외선열원(20)의 출력 전압값으로 온도 프로파일에 따른 목표 온도와 현재 측정된 태양전지 셀(1)의 온도 차에 비례하는 수치를 가진다. 이와 같이 결정된 적외선열원(20)의 출력 전압값은 D/A 변환기(325)에서 0~5V 사이의 전압값으로 변환되어 적외선열원 컨트롤러(33)로 전달된다.
적외선열원 컨트롤러(33)는 이와 같은 아날로그 출력 전압값을 전달받아, 이를 기준으로 적외선열원(20)의 출력을 제어하게 된다.
여기서, 적외선열원 컨트롤러(33)는 도 6에서와 같이 트라이악(triac) 소자(332)를 구비하여 교류전원의 위상제어를 수행하게 되는데, 적외선열원(20)의 출력 조절을 위한 트라이악 소자(332)의 스위칭이 무작위로 이루어질 경우 강한 잡음과 불안정한 출력이 유발될 수 있으므로, 이를 방지하기 위한 제로 크로스(zero cross) 검출회로를 구비하게 된다. 이와 같은 제로 크로스 검출회로는 교류 정현파의 0점을 검출함으로써 교류 정현파가 0점을 지나는 지점에서 트라이악 소자(332)의 스위칭이 이루어질 수 있도록 한다. 그리고, 제로 크로스 검출회로는 양방향 포토 트랜지스터(photo transistor)(333)를 사용하여 교류 정현파가 0점을 지나는 지점에 대한 펄스신호를 얻을 수 있게 되고, 이와 같은 펄스신호를 동기신호로 하여 적외선열원의 출력 제어주기의 기준으로 설정함으로써 트라이악 소자(332)의 게이트단자 트리거 주기를 조절하게 되는데, 이로써 적외선열원(20)의 출력이 결정된다. 즉, 적외선열원 컨트롤러(33)는 제로 크로스 검출회로로부터 산출되는 동기신호를 통해 적외선열원으로 공급되는 교류전원의 스위칭이 가능한 트라이악 소자(332)의 게이트단자를 트리거하게 된다.
한편, 적외선열원 컨트롤러(33)는 적외선열원(20)의 출력을 제어하기 위한 마이크로프로세서(331)를 구비하는데, 이와 같은 마이크로프로세서(331)는 ATmega128이 사용될 수 있다. 마이크로프로세서(331)는 내부의 제어알고리즘을 통해 PLC(32)의 D/A 변환기(325)로부터 전달받게 되는 아날로그 출력 전압값에 비례하는 트리거 주기를 결정하게 되고, 해당 트리거 주기에 따라 트라이악 소자(332)의 게이트단자를 트리거하여 출력되는 교류전력을 조절하게 된다.
여기서, 적외선열원 컨트롤러(33)의 마이크로프로세서(331)와 적외선열원(20) 사이에 포토트라이악(photo triac)(334)이 배치되도록 하여 마이크로프로세서(331)와 적외선열원(20)이 절연되어 전기적으로 분리되도록 한다.
상기와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치(100)에서는 컨트롤 패널(31)을 통해 설정되는 솔더링 작업시의 온도 프로파일에 기초하여 태양전지 셀(1)에 대한 정확한 온도제어가 수행될 수 있도록 솔더링 작업시 태양전지 셀(1)의 온도 변화가 적외선 온도센서(60)에 의해 측정되어 실시간으로 제어기(30)로 입력되면서 적외선열원(20)의 출력이 정확히 조절되고, 이로써 적외선열원(20)으로 가열되는 태양전지 셀(1)의 온도변화에 따른 온도 프로파일과 태양전지 셀(1)의 현재 온도 간의 오차를 줄일 수 있게 된다. 따라서, 태양전지 셀(1)의 품질이 향상되게 되는 것이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치에서 이동판이 수평이동하는 구성을 보여주기 위한 도면이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치(100)에서 이동판(12)의 상부면에는 2장의 태양전지 셀(1)이 연속해서 놓이게 된다.
그리고, 제2작동실린더(132)가 작동되면서 제2작동실린더(132)의 실린더로드(132a)가 확장되도록 하는데, 제2작동실린더(132)는 몸체 프레임(10)에 고정된 제1작동실린더(131)와 일렬을 이루며 결합됨에 따라, 제2작동실린더(132)가 전진이동하게 되고, 이와 더불어 제2작동실린더(132)가 고정된 이동판(12)도 전진 이동하게 된다. 이로써 이동판(12)의 전측에 놓인 1장의 태양전지 셀(1)이 적외선열원(20) 하측에 위치되면서 솔더링 작업이 수행되게 된다.
다음으로, 제1작동실린더(131)가 작동되면서 제1작동실린더(131)의 실린더로드(131a)가 확장되도록 하는데, 제1작동실린더(131)는 이동판(12)에 고정된 제2작동실린더(132)와 일렬을 이루며 결합됨에 따라, 제1작동실린더(131)는 고정된 상태를 유지하고, 제2작동실린더(132)가 제1작동실린더(131)의 실린더로드(131a)에 밀려 전진이동하게 되고, 이와 더불어 제2작동실린더(132)가 고정된 이동판(12)도 다시 전진 이동하게 된다. 이로써 이동판(12)의 후측에 놓인 나머지 1장의 태양전지 셀(1)이 적외선열원(20) 하측에 위치되면서 솔더링 작업이 수행되게 된다.
상기의 과정을 거쳐 2장의 태양전지 셀(1)에 대한 솔더링 작업이 완료되면 제1작동실린더(131)와 제2작동실린더(132)의 실린더로드(131a)(132a)를 복귀시켜 이동판(12)을 초기 위치로 다시 복귀시키게 된다.
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
1 : 태양전지 셀 10 : 몸체 프레임
11 : 안내레일 12 : 이동판
121 : 슬라이딩 블록 122 : 고정브래킷
13 : 액추에이터 131 : 제1작동실린더
131a : 실린더로드 132 : 제2작동실린더
132a : 실린더로드 133 : 커플링
14 : 히터 20 : 적외선열원
30 : 제어기 31 : 컨트롤 패널
311 : 화면창 312 : 입력기구
313 : 제어기구 314 : 통신기구
32 : PLC 321 : CPU
322 : 내부메모리 323 : 통신기구
324 : A/D 변환기 325 : D/A 변환기
33 : 적외선열원 컨트롤러 331 : 마이크로프로세서
332 : 트라이악 소자 333 : 양방향 포토 트랜지스터
334 : 포토트라이악 40 : 수직이동기구
50 : 지지대 60 : 적외선 온도센서
70 : 컴퓨터 100 : 태양전지셀 솔더링 장치
11 : 안내레일 12 : 이동판
121 : 슬라이딩 블록 122 : 고정브래킷
13 : 액추에이터 131 : 제1작동실린더
131a : 실린더로드 132 : 제2작동실린더
132a : 실린더로드 133 : 커플링
14 : 히터 20 : 적외선열원
30 : 제어기 31 : 컨트롤 패널
311 : 화면창 312 : 입력기구
313 : 제어기구 314 : 통신기구
32 : PLC 321 : CPU
322 : 내부메모리 323 : 통신기구
324 : A/D 변환기 325 : D/A 변환기
33 : 적외선열원 컨트롤러 331 : 마이크로프로세서
332 : 트라이악 소자 333 : 양방향 포토 트랜지스터
334 : 포토트라이악 40 : 수직이동기구
50 : 지지대 60 : 적외선 온도센서
70 : 컴퓨터 100 : 태양전지셀 솔더링 장치
Claims (11)
- 태양전지 셀이 배치되는 몸체 프레임과;
상기 몸체 프레임에 고정되어 상기 태양전지 셀을 가열하게 되는 적외선열원 및;
상기 적외선열원의 작동을 제어하게 되는 제어기를 포함하여,
상기 태양전지 셀에 대한 솔더링(soldering) 작업이 수행되도록 하고, 상기 몸체 프레임에 설치되어 상기 태양전지 셀의 온도를 측정하게 되고, 측정된 상기 태양전지 셀의 온도를 상기 제어기로 입력하게 되는 적외선 온도센서가 더 구비되고,
상기 제어기는 사용자에 의해 조작되고, 상기 태양전지 셀의 솔더링 작업을 위한 제어명령이 입력되며, 상기 태양전지 셀의 솔더링 작업과 관련된 정보가 표시되는 컨트롤 패널과; 상기 태양전지 셀의 솔더링 작업을 위한 온도 프로파일을 저장하게 되고, 상기 적외선 온도센서로부터 상기 태양전지 셀의 온도를 실시간으로 입력받게 되며, 상기 온도 프로파일과 상기 태양전지 셀의 온도를 실시간으로 비교하면서 상기 적외선열원의 작동을 제어하는 제어신호를 생성시키게 되는 PLC와; 상기 PLC와 연동되어 제어신호를 전달받게 되고, 상기 적외선열원의 작동 및 출력을 제어하게 되는 적외선열원 컨트롤러를 포함하고,
상기 적외선열원은 교류전원에 의해 작동되되, 상기 PLC는 상기 적외선열원의 출력를 제어하기 위한 아날로그 전압값을 제어신호로 생성하여 상기 적외선열원 컨트롤러로 전달하고, 상기 적외선열원 컨트롤러는 트라이악(triac) 소자를 구비하여 교류전원의 위상제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 몸체 프레임의 상부면에 길이방향으로 배치되는 안내레일과;
상기 안내레일에 이동가능하게 결합되어 길이방향으로 수평이동하게 되고, 태양전지 셀이 놓이게 되는 이동판과;
상기 이동판을 이동시키기 위한 액추에이터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치. - 제 2항에 있어서,
상기 이동판은 히터가 설치되어 상기 이동판에 놓이는 태양전지 셀을 예열하게 되는 것을 특징으로 하는 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치. - 제 2항에 있어서,
상기 액추에이터는 몸체 프레임에 고정되는 제1작동실린더와;
상기 이동판에 고정되고, 실린더로드가 상기 제1작동실린더의 실린더로드와 결합되어 상기 제1작동실린더와 서로 마주보며 일렬로 배치되는 제2작동실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 몸체 프레임의 상부면에 수직되게 설치되는 지지대와;
상기 지지대에 설치되고, 하측에 상기 적외선열원이 고정되어 상기 적외선열원를 수직이동시키게 되는 수직이동기구를 더 구비하여,
상기 몸체 프레임에 배치되는 태양전지 셀과 상기 적외선열원 간 거리가 조절되도록 하는 것을 특징으로 하는 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 적외선열원 컨트롤러는 교류 정현파의 0점을 검출하는 제로 크로스(zero cross) 검출회로를 구비하고,
상기 제로 크로스 검출회로에 의해 검출되는 0점에 대한 펄스신호를 동기신호로 사용하여 상기 적외선열원의 출력 제어주기의 기준으로 설정하는 것을 특징으로 하는 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치. - 제 6항에 있어서,
상기 적외선열원 컨트롤러는 상기 제로 크로스 검출회로로부터 산출되는 동기신호를 통해 상기 적외선열원으로 공급되는 교류전원의 스위칭이 가능한 트라이악 소자의 게이트 단자를 트리거하게 되는 것을 특징으로 하는 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치. - 제 6항에 있어서,
상기 적외선열원 컨트롤러는 상기 적외선열원의 출력을 제어하기 위한 마이크로프로세서를 구비하되,
상기 마이크로프로세서와 적외선열원 사이에 포토트라이악(photo triac)이 배치되도록 하여 상기 마이크로프로세서와 적외선열원이 절연되어 전기적으로 분리되도록 하는 것을 특징으로 하는 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치. - 삭제
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| KR1020100140522A KR101185770B1 (ko) | 2010-12-31 | 2010-12-31 | 적외선열원를 이용한 비접촉식 태양전지셀 솔더링 장치 |
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|---|---|---|---|---|
| KR101862057B1 (ko) * | 2016-10-31 | 2018-07-06 | 주식회사 허브엠텍 | 램프콘트롤러를 포함하는 열융착장치 |
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|---|---|---|---|---|
| KR100811117B1 (ko) | 2006-02-28 | 2008-03-06 | 방상돈 | 전자회로기판 수리장치 |
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- 2010-12-31 KR KR1020100140522A patent/KR101185770B1/ko active IP Right Grant
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| KR101862057B1 (ko) * | 2016-10-31 | 2018-07-06 | 주식회사 허브엠텍 | 램프콘트롤러를 포함하는 열융착장치 |
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| KR20120078275A (ko) | 2012-07-10 |
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