KR101459099B1 - 태양전지 모듈 및 이의 제조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 복수 개의 태양전지 및 이를 연결하는 복수 개의 전도성 리본 전극이 연결 배치되는 지지 플레이트 및 상기 지지 플레이트를 지지하는 지지 프레임을 포함하는 지지 프레임부; 복수 개의 상기 전도성 리본 전극의 전기적 연결을 위하여 라인 연결 전극을 복수 개의 상기 전도성 리본 전극과 스폿 용접시키는 스폿 웰딩 유니트;를 포함하는 태양전지 모듈 제조 장치를 제공한다.

Description

태양전지 모듈 및 이의 제조 장치{SOLAR CELL MODULE AND APPARATUS FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 태양전지 및 이의 제조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내구성을 증대시킨 구조의 태양전지 및 이를 제조하는 장치에 관한 것이다.

태양전지는 친환경 에너지 장치로서 다양한 연구 및 설치가 진행되고 있다. 하지만, 종래 기술에 따른 태양전지 모듈 어레이의 경우 복잡한 설치 구조 및 복수 개의 태양전지 모듈을 지지하기 위한 고정 구조에 상당한 장착 상의 어려움이 수반되었다.

태양전지는 결정계 실리콘형과 박막형으로 구분될 수 있는데, 현재 비용대비 전지 효율면에서 결정계 실리콘형 태양전지가 시장 다수를 점유하고 있다. 이러한 결정계 실리콘형 태양전지는 두 개의 기판사이에 태양전지가 배치되는 유니트 형으로 구성되는데, 종래의 기술에 따른 태양전지 유니트는 두 개의 기판에 배치되는 복수 개의 태양전지를 보호 내지 밀봉하기 위하여 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 시트가 배치되는 구조를 취한다.

태양전지 유니트는 복수 개의 태양전지를 전도성 리본으로 연결하는 복수 개의 행을 단부에서 상호 연결하여 직렬 연결 구조를 이루는데, 이러한 복수 개의 행의 단부에서의 연결 구조는 종래에 단순한 솔더링 구조를 이룸으로써 내구 연한이 한정된다는 문제점이 수반되었다. 즉, 전도성 리본 전극은 Ag페이스트로, 복수 개의 행 간의 연결을 이루는 전극은 Ni, Pd, Sn 등과 같은 재료를 포함하는 금속성 라인으로 형성되는데, 이들 간에는 플럭스(flux)가 배치되어 점착 연결을 이루고 경우에 따라 이들을 솔더링함으로써 연결 구조를 강화시켰다.

하지만, 이러한 플럭스는 시간이 지남에 따라 내구 연한이 급속히 저하되는 문제점이 수반되고, 플럭스의 화학적 성분에 의하여 도전 영역이 부식되는 문제점도 수반되었다. 뿐만 아니라, 솔더링 공정을 통할 경우 작업 시간이 상당히 걸리며, 비친환경적인 재료로 인한 환경 오염의 문제점이 수반되었다. 이를 해결하기 위하여 Pd 등으로 코팅된 알루미늄 라인이 사용되기도 하나 이는 제조 원가를 현저하게 증대시킨다는 문제점이 수반되었다.

따라서, 본 발명은 복수 개의 태양전지 전극부가 이루는 복수 개의 행 간의 연결을 이루는 라인 전극을 단순 금속 라인으로 형성하여 제조 원가를 현저하게 저감시키고 제조 시간을 단축하여 공정 원가를 저감시키는 구조의 태양전지 모듈 및 이를 제조하는 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 복수 개의 태양전지 및 이를 연결하는 복수 개의 전도성 리본 전극이 연결 배치되는 지지 플레이트 및 상기 지지 플레이트를 지지하는 지지 프레임을 포함하는 지지 프레임부; 복수 개의 상기 전도성 리본 전극의 전기적 연결을 위하여 라인 연결 전극을 복수 개의 상기 전도성 리본 전극과 스폿 용접시키는 스폿 웰딩 유니트;를 포함하는 태양전지 모듈 제조 장치를 제공한다.

상기 태양전지 모듈 제조 장치에 있어서, 상기 스폿 웰딩 유니트는: 상기 지지 프레임부의 외측에 배치되어 복수 개의 상기 전도성 리본 전극을 수용 가능하고, 복수 개의 상기 전도성 리본 전극을 전기적으로 연결하는 라인 연결 전극을 수용 배치시킬 수 있는 스폿 웰딩 베이스와, 상기 웰딩 베이스의 상부에 가동 가능하게 연결되고 접지되는 상기 스폿 웰딩 베이스에 대응하여 전원 공급부와 연결되는 스폿 웰딩 가동부를 포함할 수도 있다.

상기 태양전지 모듈 제조 장치에 있어서, 상기 스폿 웰딩 베이스는: 상기 전도성 리본 전극의 진입을 허용하는 리본 진입부와, 상기 라인 연결 전극의 이동을 허용하는 라인 연결 전극 가이드와, 상기 라인 연결 전극 가이드의 외측에 형성되고 상기 라인 연결 전극을 수용하여 상기 전도성 리본 전극과의 결합을 위한 위치를 확보하는 라인 연결 전극 수용부를 구비할 수도 있다.

상기 태양전지 모듈 제조 장치에 있어서, 상기 라인 연결 전극 수용부는 상기 라인 연결 전극을 위치 고정 수용하기 위하여 상기 라인 연결 전극 수용부는 상기 라인 연결 전극 가이드에 대하여 단차 형성될 수도 있다.

상기 태양전지 모듈 제조 장치에 있어서, 상기 전도성 리본 전극 및 상기 라인 연결 전극의 정보를 포함하는 태양전지 모듈의 정보를 입력하는 패드 입력부와, 상기 지지 프레임의 외측으로 상기 지지 플레이트의 하부에 배치되는 영상 감지부와, 상기 태양전지 및 상기 전도성 리본 전극의 사전 설정된 위치를 확인하기 위한 사전 설정 영상 정보를 포함하는 사전 설정 데이터가 저장되는 저장부와, 상기 영상 감지부로부터 감지된 영상 정보와 상기 저장부의 사전 설정 영상 정보를 비교하여 상기 태양전지 및 상기 전도성 리본 전극의 정렬 여부를 판단하여 상기 전원 공급부에 전원 제어 신호를 인가하는 제어부와, 상기 제어부의 이송 제어 신호에 따라 상기 지지 플레이트를 이송시키는 이송부를 더 구비할 수도 있다.

상기 태양전지 모듈 제조 장치에 있어서, 상기 이송부는: 상기 제어부의 이송 제어 신호에 따라 상기 지지 플레이트를 이송시키기 위한 구동력을 생성하는 이송 구동부와, 상기 이송 구동부와 연결되어 구동력을 전달받고 상기 지지 플레이트로 전달하는 이송 롤러를 포함할 수도 있다.

상기 태양전지 모듈 제조 장치에 있어서, 상기 스폿 웰딩 가동부는: 상기 전도성 리본 전극 및 상기 라이 연결 전극을 접속시키기 위하여 직접적으로 접촉되는 스폿 웰딩 가동 포인터와, 상기 스폿 웰딩 가동 포인터의 외측에 배치되고 스폿 웰딩 가동 랙과, 상기 스폿 웰딩 가동 랙과 치합되는 스폿 웰딩 가동 피니언과, 상기 제어부의 스폿 웰딩 가동 제어 신호에 따라 상기 스폿 웰딩 가동 피니언을 가동시키는 스폿 웰딩 가동 모터를 포함할 수도 있다.

상기 태양전지 모듈 제조 장치에 있어서, 상기 라인 연결 전극은 ㄷ자 단면 형상을 구비할 수도 있다.

상기 태양전지 모듈 제조 장치에 있어서, 상기 라인 연결 전극의 개방된 일단의 내측면에는 경사 배치되는 라인 연결 전극 진입 경사부가 구비될 수도 있다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 태양전지 모듈 제조 장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 본 발명에 따른 태양전지 모듈 및 이의 제조 장치는, 지지 프레임부와 스폿 웰딩 공정을 통한 안정적이면서도 신속한 연결 구조를 형성함으로써 제조 원가를 현저하게 저감시키고, 내구 연한이 향상된 태양전지 모듈이 제공될 수 있다.

둘째, 본 발명에 따른 태양전지 모듈 및 이의 제조 장치는, 스폿 웰딩 공정이 소정의 제어 과정을 이룸으로써 제조 공정을 신속하고 원활하게 이룸으로써 생산 원가를 현저하게 저감시킬 수도 있다.

셋째, 본 발명에 따른 태양전지 모듈 및 이의 제조 장치는, ㄷ자 형상의 라인 연결 전극을 제공함으로써 보다 원활하고 안정적인 연결 구조가 형성되도록 할 수도 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 모듈의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 모듈의 개략적인 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 모듈의 개략적인 단면도이다.
도 4는 도 3의 도면 부호 A에 대한 부분 확대 단면도이다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 모듈의 개략적인 제조 과정을 나타내는 단면 상태도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 모듈의 변형예의 개략적인 단면도이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 모듈의 변형예로서의 스페이서의 타입별 개략적인 배치도이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 모듈의 태양전지 전극부의 복수 개의 행의 단부 간에 라인 연결 전극을 통한 직렬 연결 구조를 도시하는 개략적인 부분 확대 사시도이다.
도 14는 라인 연결 전극 및 전도성 리본 전극 간의 다른 시점에서의 연결 상태를 나타내는 개략적인 부분 사시도이다.
도 15 내지 도 18은 태양전지 전극부의 복수 개의 행의 스폿 웰딩 공정을 통한 직렬 연결 과정을 나타내는 개략적인 상태도이다.
도 19 및 도 20은 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 모듈 제조 장치의 스폿 웰딩 가동부의 작동 전후를 나타내는 개략적인 부분 측면 상태도이다.
도 21 및 도 22는 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 모듈 제조 장치의 개략적인 상태도 및 블록선도이다.
도 23은 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 모듈 제조 장치를 통한 태양전지 모듈의 제조 과정을 나타내는 제어 흐름도이다.
도 24 및 도 25는 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 모듈 제조 장치를 통하여 제조되는 태양전지 모듈에 구비되는 라인 연결 전극의 다른 실시예들의 개략적인 사시도 및 단면도이다.
도 26 및 도 27은 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 모듈 제조 장치를 통하여 제조되는 태양전지 모듈에 구비되는 라인 연결 전극의 다른 실시예의 스폿 웰딩 공정 전후를 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 28 및 도 29는 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 모듈 제조 장치에 구비되는 스폿 웰딩 베이스의 개략적인 부분 사시도 및 부분 단면도이다.
도 30은 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 모듈 제조 장치의 스폿 웰딩 가동부에 대한 개략적인 부분 사시도이다.

이하에서는 본 발명의 태양전지 모듈 및 제조 과정에 대하여 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1에는 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 모듈의 개략적인 사시도가 도시되고, 도 2에는 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 모듈의 개략적인 분해 사시도가 도시되고, 도 3에는 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 모듈의 개략적인 단면도가 도시되고, 도 4에는 도 3의 도면 부호 A에 대한 부분 확대 단면도가 도시되고, 도 5 내지 도 9에는 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 모듈의 개략적인 제조 과정을 나타내는 단면 상태도가 도시되고, 도 10에는 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 모듈의 변형예의 개략적인 단면도가 도시되고, 도 11 및 도 12에는 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 모듈의 변형예로서의 스페이서의 타입별 개략적인 배치도가 도시된다.

또한, 도 13에는 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 모듈의 태양전지 전극부의 복수 개의 행의 단부 간에 라인 연결 전극을 통한 직렬 연결 구조를 도시하는 개략적인 부분 확대 사시도가 도시되고, 도 14에는 라인 연결 전극 및 전도성 리본 전극 간의 다른 시점에서의 연결 상태를 나타내는 개략적인 부분 사시도가 도시되고, 도 15 내지 도 18에는 태양전지 전극부의 복수 개의 행의 스폿 웰딩 공정을 통한 직렬 연결 과정을 나타내는 개략적인 상태도가 도시되고, 도 19 및 도 20에는 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 모듈 제조 장치의 스폿 웰딩 가동부의 작동 전후를 나타내는 개략적인 부분 측면 상태도가 도시되고, 도 21 및 도 22에는 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 모듈 제조 장치의 개략적인 상태도 및 블록선도가 도시되고, 도 23에는 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 모듈 제조 장치를 통한 태양전지 모듈의 제조 과정을 나타내는 제어 흐름도가 도시되고, 도 24 및 도 25에는 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 모듈 제조 장치를 통하여 제조되는 태양전지 모듈에 구비되는 라인 연결 전극의 다른 실시예들의 개략적인 사시도 및 단면도가 도시되고, 도 26 및 도 27에는 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 모듈 제조 장치를 통하여 제조되는 태양전지 모듈에 구비되는 라인 연결 전극의 다른 실시예의 스폿 웰딩 공정 전후를 도시하는 개략적인 단면도가 도시되고, 도 28 및 도 29에는 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 모듈 제조 장치에 구비되는 스폿 웰딩 베이스의 개략적인 부분 사시도 및 부분 단면도가 도시되고, 도 30에는 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 모듈 제조 장치의 스폿 웰딩 가동부에 대한 개략적인 부분 사시도가 도시된다.

본 발명의 태양전지 모듈(10)은 기판부(100)와, 태양전지(200) 및 전극 라인부(300)를 포함하는 태양전지 전극부(200,300)를 포함하는데, 본 실시예에 따른 태양전지 모듈(10)은 실링 부재(400)와 충진 리퀴드(500)를 더 포함하는 경우를 기준으로 설명하나, 태양전지 모듈 제조 장치는 라인 연결 전극의 스폿 웰딩 공정을 이루는 범위에서 다양한 형태의 태양전지 모듈 제조에 적용될 수 있는바, 본 발명은 이에 국한되지 않고 다양한 구성이 가능하다.

태양전지 모듈(10)의 기판부(100)는 베이스 기판(120)과 커버 기판(110)을 포함하는데, 베이스 기판(120)과 커버 기판(110)은 서로 마주하여 이격 배치되는 구조를 취한다.

커버 기판(110)은 투명 기판으로 형성되어 외부로부터 입사되는 태양광을 커버 기판(110)을 통하여 원활하게 관통하도록 한다. 베이스 기판(120)은 마주하여 배치되는 커버 기판(110)을 통하여 입사되는 태양광의 관통을 방지하도록 반사면을 구비하는 구조를 취할 수도 있다. 본 실시예에서 베이스 기판(120)은 유리 기판으로 구현되나 유리 기판 이외에 플라스틱 기판으로 형성될 수도 있는 등 다양한 구성이 가능하다. 베이스 기판(120)은 태양전지 모듈 베이스에 장착되어 안정적인 위치 고정 구조를 형성할 수 있다.

커버 기판(110)은 베이스 기판(120)과 마주하여 배치되는데, 커버 기판(110)과 베이스 기판(120)은 서로 이격되어 배치됨으로써 커버 기판(110)과 베이스 기판(120)은 하기되는 태양전지 전극부(200,300)가 배치되는 내부 공간을 형성한다. 커버 기판(110)은 투명 기판으로 형성되어 태양광의 투과를 허용하는 범위에서 다양한 구성이 가능하나, 커버 기판(110)의 굴절률이 태양전지(200) 표면의 굴절률보다 작고 그리고, 하기되는 충진 리퀴드(500)보다 작은 굴절률을 갖는 재료를 형성하는 범위에서 다양한 선택이 가능하다.

커버 기판(110)과 베이스 기판(120)이 형성하는 사이 공간에는 태양전지 전극부(200,300)가 배치된다. 태양전지 전극부(200,300)는 복수 개의 태양전지(200)와 전극 라인부(300)를 포함하는데, 전극 라인부(300)는 복수 개의 태양전지(200)를 직렬 연결시키는 구조를 취한다.

태양전지(200)는 결정질 실리콘계 태양전지로 구현되는데, 태양전지(200)는 웨이퍼(미도시)로부터 절단되어 에칭 텍스처링 등의 공정을 거친 후, 소정의 주입 공정을 거친 후 소정의 전극 형성 과정을 거쳐 결정질 실리콘계 태양전지가 형성된다. 도 4에는 본 발명의 일실시예에 따른 태양전지(200)의 부분 확대 단면도가 도시되는데, 태양전지(200)는 P형 전지층(210)과 N형 전지층(220)을 포함하는 PN 동종 접합 구조를 취하고, N형 전지층(220)의 상면에 반사 방지층(230)이 배치된다. 즉, 잉곳으로부터 P형 실리콘 웨이퍼가 절단 생성되는데 절단 생성된 P형 실리콘 웨이퍼는 소정의 에칭 공정을 거쳐 절단시 발생한 무늬가 제거된다. 그런 후, 소정의 텍스처링 공정을 통하여 줄무늬 등과 같은 형식의 스크래칭 작업을 통하여 태양광이 닿는 면적을 최대화시킨다. 이와 같은 공정을 통하여 표면이 조직화되어 표면적이 넓어짐으로써 빛의 흡수가 늘어나고 반사도가 줄어들어 태양전지의 전류를 증가시켜 궁극적으로 태양전지 효율을 증대시킬 수 있다. 그런 후, 웨이퍼는 주입 공정이 이루어지는데, 대략 850도 이상의 고온 환경에서의 확산을 통한 불순물의 주입이 이루어진다. 본 실시예에서 대략 두께 200㎛의 P형 실리콘 웨이퍼에 PN 접합을 이루기 위한 N형 전지층(220)이 형성되도록 V족 물질인 POCl3, H3PO4 등과 같은 물질을 고온에서 확산시켜 대략 500nm이하의 N형 전지층(220)을 형성하고, N형 전지층(220)과 접한 영역은 P형 전지층(210)을 형성한다. 본 실시예에서는 P형 실리콘 웨이퍼에 V족 원소를 확산 주입하여 N형 전지층(220)을 형성하는 구조를 취하는데, N형 실리콘 웨이퍼에 III족 원소를 확산 주입하여 반대 구조를 형성할 수도 있는 등 변형이 가능하다. 다만, N형 실리콘 웨이퍼에 III족 원소를 확산 주입하기 위한 공정 환경이 상기 경우보다 훨씬 높은 고온 환경을 요하고 III족 원소의 확산이 용이하지 않다는 점에서 상기와 같이 P형 실리콘 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 그런후, 이와 같은 확산 공정을 통한 V족 원소의 불순물 도핑 과정에서 표면에 형성되는 인실리게이트글래스(phosphorous silicate glass; PSG)와 같은 산화막이 제거된다.

그런후, N형 전지층(220)이 형성된 태양전지(200)의 일면에는 반사 방지층(240)이 형성된다. 반사 방지층(240)은 본 실시예에서 커버 기판(110)을 향한 일면에 형성되는데, 반사 방지층(240)은 CVD를 통하여 형성되는 TiO2, TiO2/SnO2 등과 같은 재료로 형성될 수 있으나, 본 발명의 일실시예에 따른 반사 방지층(240)은 SiN(질화실리콘)을 포함한다. 반사 방지층(240)이 SiN으로 형성되는 경우 박막 증착 형태로서의 표면 반사를 최소화시킬 수 있고 층 형성이 용이하다는 장점이 있다. 본 실시예에서 SiN으로 형성되는 반사 방지층(240)은 PECVD를 통하여 형성하였다.

그런후, 태양전지(200)에는 전지 전극(310)이 형성된다. 전지 전극(310)은 본 실시예에서 태양전지(200)의 각각의 양면에 스크린 프린트 방식으로 이루어지는데, 전지 전극(310)은 전면 전지 전극(311)과 후면 전지 전극(313)을 포함한다. 전면 전지 전극(311)과 후면 전지 전극(313)은 태양전지(200)의 각각의 일면에 배치되는데, 본 실시예에서 전지 전극(310)은 Ag 페이스트와 같은 도전성 페이스트를 사용하여 형성한다. 즉, 태양전지(200)를 형성하는 웨이퍼의 전면에 반사 방지층(240)이 형성된 후 스크린 프린트 공정을 통하여 전면 전지 전극을 도포 인쇄하는데, 도포 인쇄되는 전면 전지 전극은 소정의 간격만큼 이격되는 핑거바(finger bar)와 핑거바에 수직하는 버스바(bus bar) 구조를 이룰 수 있다. 여기서 핑거바와 버스바 구조를 통하는 전면 전지 전극은 유입되는 태양광의 조사 면적을 최대화할 수 있도록 전면 전지 전극이 점유하는 면적이 최소가 되도록 한다. 도포 인쇄된 도전성 페이스트 전면 전지 전극은 소정의 건조 공정 및 소성 공정을 거쳐 N형 전지층(220)과 전기적 접속이 이루어진다. 즉, 약 150도 정도의 온도 환경에서 이루어지는 건조 공정을 통하여 Ag 페이스트와 같은 도전성 페이스트에 포함된 유기물이 휘발되고, 약 200도 내지 500도 정도의 온도 범위에서 소성 공정을 통하여 전면 전지 전극과 N형 전지층(220)과의 전기적 접속이 이루어지는데, 고온 환경에서의 소성 공정을 통하여 Ag 페이스트의 금속 성분은 반사 방지층(240)을 침투하여 N형 전지층(220)과 연결 구조를 형성한다. 본 실시예에서 스크린 프린팅을 통한 도전성 페이스트를 사용하는 경우에 대하여 기술되었으나, 경우에 따라, 반사 방지층이 레이저 등을 통하여 일부 제거되고 전면 전지 전극이 형성되는 구조를 취할 수도 있는 등 다양한 변형이 가능하다.

전면 전지 전극이 형성된 후, 후면 전지 전극(313)은 Ag 페이스트와 같은 금속 도전성 페이스트를 도포 인쇄하는 스크린 프린트 및 건조, 소성 공정을 통하여 형성될 수 있다. 경우에 따라서, 후면 전지 전극(313)은 Ag 페이스트를 통한 형성되기 전에 먼저 Al 페이스트를 통한 도포 인쇄, 건조 및 소성 공정이 이루어질 수도 있다.

이와 같은 Al 및 Ag 페이스트를 통한 이중 도포 공정을 통하여 충분한 후면 전계 형성일 이루고 단락을 방지하여 태양전지의 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

이와 같은 공정을 통하여 형성된 태양전지(200)는 복수 개가 전극 라인부(300)를 통하여 서로 전기적 연결을 이루는 구조를 취한다. 즉, 베이스 기판(120) 및 커버 기판(110) 사이에 태양전지 전극부(200,300)가 배치되는데, 태양전지 전극부(200,300)는 복수 개의 태양전지(200)와 전극 라인부(300)를 포함하고, 전극 라인부(300)는 복수 개의 태양전지(200)를 전기적으로 직렬 연결시키는 구조를 취한다. 전극 라인부(300)는 전도성 리본 전극(320)과 라인 출력 전극(301)을 포함한다.

전도성 리본 전극(320)은 중심부의 코어(미도시)와 외면의 플레이팅(미도시)으로 구성되는데, 코어는 Cu, 플레이팅은 Sn/Pb/Ag 등의 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 전도성 리본 전극(320)은 약 200㎛ 내지 500㎛의 두께를 이루며 인접한 복수 개의 태양전지(200)의 서로 상이한 면과 접촉하는 구조를 취한다. 즉, 커버 기판(100) 및 베이스 기판(200)의 상에 배치되는 복수 개의 태양전지(200)가 직렬 연결 구조를 이루기 위하여 전도성 리본 전극(320)의 일단은 어느 하나의 태양전지의 전면에 배치되는 전면 전지 전극과 접촉하고, 전도성 리본 전극(320)의 타단은 인접한 다른 태양전지의 후면에 배치되는 후면 전지 전극과 연결되는 구조를 취한다.

전도성 리본 전극과 전면 전지 전극 또는 후면 전지 전극과의 접속은 솔더링 방식을 통하여 이루어질 수 있는데, 이러한 전도성 리본 전극과 전지 전극 간의 솔더링은 고온의 열풍을 분사하는 핫 에어 비접촉 방식, 적외선 방사를 통하여 솔더링시키는 IR 비접촉 방식 또는 유도 가열을 통한 인덕션 접촉 방식 등이 사용될 수 있는 등 설계 사양에 따라 다양한 구성이 가능하다.

경우에 따라, 전도성 리본 전극은 도전성 테이프로 구성되어 복수 개의 태양전지의 전면 전지 전극과 후면 전지 전극을 연결하는 구조를 취할 수도 있는 등 복수 개의 태양 전지의 직렬 연결을 이루는 구조에서 다양한 변형이 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 태양전지 모듈은 태양전지 전극부의 복수 개의 행 간의 연결을 위하여 라인 연결 전극(330, 도 13 및 도 14 참조)이 더 구비된다. 라인 연결 전극을 통하여 서로 인접한 행 배치를 이루는 태양전지 전극부의 행의 외곽에 배치되는 태양전지 간의 직렬 연결 구조를 형성할 수 있다.

라인 출력 전극(301)은 복수 개의 태양전지(200)로부터의 전력을 출력시키기도록 태양 전지와 연결되는데, 라인 출력 전극(301)은 복수 개의 태양 전지 중 전도성 리본 전극이 연결되지 않은 전면 전지 전극과 후면 전지 전극에 각각 연결됨으로써 처음과 끝을 이루는 직렬 연결 구조의 출력 터미널로서의 역할을 담당한다.

이러한 전극 라인부와 태양전지의 연결은 태빙 공정을 통하여 이루어지고, 개개의 행을 이루는 복수 개의 태양전지 전극부는 베이스 기판과 커버 기판의 사이 공간에 레이 업된 후 이들 사이 공간을 밀봉시키는 공정이 실행된다.

한편, 커버 기판(110)과 베이스 기판(120)의 사이로 복수 개의 태양전지(200)가 전극 라인부(300,301)를 통하여 연결되되, 커버 기판(110)과 베이스 기판(120)의 사이 공간에는 충진 리퀴드(500)가 배치된다. 커버 기판(110)과 베이스 기판(120)의 사이 외곽에는 기판 실러(400)가 배치되는데, 기판 실러(400)는 커버 기판(110)과 베이스 기판(120) 사이로 외곽 모서리부에 배치되어 커버 기판(110)과 베이스 기판(120) 사이의 공간을 최대화시키는 것이 바람직하다.

이와 같은 커버 기판(110)과 베이스 기판(120)의 사이 공간으로 기판 실러(400)에 의하여 밀봉되는 영역에는 소정의 충진 리퀴드(500)가 충진된다.

경우에 따라 커버 기판(110)과 베이스 기판(120)의 상에 태양전지 및 전극 라인부의 배치에 있어 커버 기판(110)과 베이스 기판(120)의 내부에 배치되는 태양전지 및 전극 라인부의 손상 방지 및 안정적인 지지를 위한 구성요소가 더 구비될 수도 있다. 즉, 도 10에 도시된 바와 같이, 베이스 기판(120)과 커버 기판(110)의 사이에 배치되어 베이스 기판(120) 및 커버 기판(110)의 간격을 일정하기 유지시키는 스페이서(600)가 더 구비될 수 있다. 스페이서(600)는 베이스 기판(120)과 커버 기판(110)의 간격을 일정하게 유지시켜 내부 공간을 유지시킬 수 있고, 이 사이 공간에 배치되는 태양전지 및 전극 라인부의 안정적인 배치 상태를 유지시키는 구성을 취할 수도 있다.

이와 같은 스페이서(600;600a,600b)는 다양한 형식을 취할 수 있는데, 본 발명에 따른 스페이서는 스폿 타입 스페이서일 수도 있다. 즉, 도 11에 도시된 바와 같이 커버 기판(110) 및 베이스 기판(120)의 사이 공간에 산재하여 복수 개가 배치되는 구조를 취할 수 있는데, 스폿 타입 스페이서(600a)는 구형일 수도 있고, 작은 원통형 구조를 취할 수도 있고, 사각 블록 구조일 수도 있는 등 커버 기판 및 베이스 기판의 사이에서 안정적인 지지 구조를 이루는 범위에서 다양한 형상적 선택이 가능하다.

또한 스페이서는 도 12에 도시된 바와 같이 라인 타입 스페이서(600b)일 수도 있다. 라인 타입 스페이서(600b)는 스폿 타입 스페이서와는 달리 커버 기판 및 베이스 기판이 이루는 평면과 평행한 평면 상에서 소정의 길이를 갖는 장방형 구조를 취할 수 있는데, 본 실시예에 따른 라인 타입 스페이서(600b)는 로우 라인 스페이서 바디(610b)와 컬럼 라인 스페이서 바디(620b)를 포함할 수 있다. 로우 라인 스페이서 바디(610b)는 횡방향 배치, 즉 복수 개의 태양전지(200)를 따라 연속적으로 배치되고, 컬럼 라인 스페이서 바디(620b)는 로우 라인 스페이서 바디(610b)에 수직하게 커버 기판 및 베이스 기판에 평행한 평면 상에서 연장 배치되는 구조를 취한다. 즉, 로우 라인 스페이서 바디(610b)는 전극 라인부를 통하여 연속적으로 연결되는 복수 개의 태양전지가 이루는 행 사이에 배치되고, 컬럼 라인 스페이서 바디(620b)는 로우 라인 스페이서 바디(610b)로부터 수직하게 연장 형성되어 태양전지의 사이의 방향으로 배치된다.

이와 같은 구조를 통하여 커버 기판과 베이스 기판의 사이에 배치되는 태양전지의 개수가 증대되더라도 대면적 기판 구조의 커버 기판 및 베이스 기판의 자중 내지 외력으로 인한 지지력을 최대한 확보하도록 할 수 있다.

한편, 이와 같은 커버 기판 및 베이스 기판 사이의 기계적 지지력을 확보하기 위한 스페이서가 배치되더라도 스페이서의 사이의 영역에 하중이 집중되는 경우 커버 기판 등의 손상이 발생할 수도 있는데, 본 발명에 따른 태양전지 모듈은 충진 리퀴드를 통한 역학적 지지 구조를 확보하여 스페이서의 여부에 앞서 충분한 지지력을 확보하도록 할 수도 있다. 즉, 충진 리퀴드(500)는 액체 특성상 비압축성을 구비함으로써 커버 기판(110) 및 베이스 기판(120)의 사이에서 외부로부터 인가되는 압력에 대하여 충분한 지지력을 형성하여 태양전지(200) 내지 커버 기판(110) 및 베이스 기판(120)에 가해지는 외력에 충분한 대응을 이루어 역학적 저항력을 확보할 수 있다.

충진 리퀴드(500)는 실리콘 오일과 같이, 불활성 및 난연성 재료로 이루어져 커버 기판(110), 베이스 기판(120) 및 기판 실러(400)에 의하여 형성된 사이 공간에 충진된 상태에서 태양열의 조사로 인한 온도가 증대되더라도 태양전지 및 전극 라인부에 물리 화학적 영향을 미치지 않는 재료가 선택될 수 있다.

경우에 따라, 충진 리퀴드(500)는 소정의 광학적 특성을 구비하는 재료가 선택될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 전면으로서의 커버 기판(110)의 하부에는 태양전지(200)가 배치되는데, 커버 기판(110)은 유리 등으로 이루어져 굴절율이 1.5의 값을 갖고 태양전지(200)의 일면 상에 형성되는 반사 방지층(240)의 굴절율은 대략 2.0의 범위를 갖는데, 충전 리퀴드(500)는 커버 기판(110)과 반사 방지층(240)이 이루는 굴절율의 사이값 내지는 커버 기판(110)과 동일한 굴절율을 갖는 재료가 선택됨으로써 커버 기판(110), 충전 리퀴드(500) 및 반사 방지층(240)으로의 순차적으로 높은 굴절율을 갖도록 함으로써 전반사 등으로 인한 광학적 손실이 발생하는 것을 최대한 감소시킬 수도 있다. 예를 들어 실리콘 오일은 20도 실온에서 1.52의 굴절율을 갖는데, 이와 같이 충전 리퀴드(500)가 커버 기판(110)보다는 크고 반사 방지층(240)보다는 작은 굴절율을 가는 구조를 통하여 매질 사이의 경계면에서의 광학적 손실을 최소화시킬 수도 있다.

이하에서는 상기한 구조의 태양전지 모듈을 제조하기 위한 공정을 도면을 참조하여 설명한다.

먼저, 도 5에 도시된 바와 같이, 복수 개의 태양전지(200)가 제공 준비된다. 그런후, 도 6에 도시된 바와 같이 소정의 태빙(tabbing) 공정을 통하여 복수 개의 태양전지(200)는 전극 라인부(300)를 통하여 전기적 연결 구조를 형성한다. 도 6에서 하나의 행만이 도시되었으나, 도 2에 도시된 바와 같이 복수 개의 태양전지는 복수 개의 행을 이루며 매트릭스 구조를 이루며 배열되는데, 각각의 행을 이루는 태양전지는 외곽 태양전지 간에 상기한 ㄷ자 형상 리본 전극(303)을 통하여 연결된다.

그런 후, 도 7에 도시된 바와 같이 전극 라인부를 통하여 연결되는 매트릭스 구조의 태양전지를 포함하는 태양전지 전극부(200,300)는 베이스 기판(120)의 일면 상에 배치되는 레이업(layup) 공정이 실행되는데, 태양전지 전극부(200,300)는 활성 영역, 즉 태양광이 충분히 조사 입력될 수 있는 영역에 배치된다. 이러한 레이업 공정은 광학 카메라 등을 사용하여 소정의 정렬 과정을 이루며 정위치 정렬 배치될 수도 있다. 본 실시예에서 복수 개의 태양전지가 이루는 복수 개의 행이 매트릭스 구조를 이루며 배치되되 태양전지와 전극 라인부의 모든 연결이 완료된 후 태양전지 및 전극 라인부의 태양전지 전극부가 베이스 기판에 레이업되는 구조를 기준으로 설명하였으나, 경우에 따라 복수 개의 태양전지가 이루는 각각의 행이 레이업된 후 후속적으로 각각의 태양전지 행의 외곽 태양전지 간에 ㄷ자 형상 리본 전극을 통하여 연결되는 구조를 취할 수도 있는 등 제조 과정에서 다양한 변형이 가능하다.

그런 후, 도 8에 도시된 바와 같이, 태양전지 전극부(200,300)가 배치되는 영역의 외곽에 기판 실러(400)가 도포된후 커버 기판(110)을 베이스 기판(120)에 마주하여 배치시킨다. 기판 실러(400)는 별도의 소성 공정을 통하여 경화될 수도 있는 등 조건에 따라 다양한 구성이 가능하다.

그런 후, 도 9에 도시된 바와 같이, 커버 기판(110) 및 베이스 기판(120)이 이루는 사이 공간에 충진 리퀴드(500)를 주입하여 소정의 충진 공정을 완료할 수 있다. 이때, 경우에 따라 도 10에 도시된 바와 같이 커버 기판(110) 및 베이스 기판(120)의 사이 공간에는 스페이서(600)가 배치될 수 있는데, 스페이스(600)는 상기한 바와 같이 스폿 타입 스페이서 또는 라인 타입 스페이서가 사용될 수도 있다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 커버 기판 및 베이스 기판 사이에 레이업 배치되는 태양전지 및 전극 라인부를 포함하는 태양전지 전극부는 복수 개의 태양전지가 이루는 행이 복수 개가 연결되는 매트릭스 구조를 취하는데, 복수 개의 태양전지를 전극 라인부를 통하여 연결하는 태빙 공정 및 이를 베이스 기판 상에 배치시키는 레이업 공정에서 태양전 전극부가 매트릭스 구조로 완성된 상태에서 베이스 기판 상에 레이업되는 과정이 이루어질 수도 있으나, 경우에 따라 복수 개의 태양전지 전극부의 행이 수 개가 배치되고 이들은 외곽에서 전도성 리본 전극을 통하여 연결되는데, 본 발명의 태양전지 모듈 제조 장치(1)는 일련의 복수 개의 태양전지 전극부 간의 연결을 간단한 방식으로 신속하게 웰딩 연결시키도록 한다.

즉, 본 발명의 태양전지 모듈 제조 장치(1)는 지지 프레임부(70)와, 스폿 웰딩 유니트(80)를 포함하는데, 지지 프레임부(70)와 스폿 웰딩 유니트(80)를 사용하여 태양전지 및 전도성 리본 전극을 포함하는 태양전지 전극부 간의 라인 연결 전극을 통한 스폿 웰딩 연결 구조를 이룸으로써 태양전지 모듈(10)을 제조할 수 있다.

지지 프레임부(70, 도 18 및 도 21 참조)는 지지 플레이트(700)와 지지 프레임(710)을 포함하는데, 지지 플레이트(700)는 지지 프레임(710)에 위하여 지지되는 구조를 취한다. 지지 플레이트(700)의 외측에는 스폿 웰딩 유니트(80)가 배치된다. 스폿 웰딩 유니트(80)는 복수 개의 전도성 리본 전극의 전기적 연결을 위하여, 라인 연결 전극을 복수 개의 전도성 리본 전극과 스폿 용접시키는데, 스폿 웰딩 유니트(80)는 지지 프레임부(70)의 외측에 인접하여 배치된다. 스폿 웰딩 유니트(80)는 스폿 웰딩 베이스(810)와 스폿 웰딩 가동부(820)를 포함하는데, 스폿 웰딩 가동부(820)는 전원 공급부(830)와 연결된다. 전원 공급부(830)는 하기되는 제어부(20)의 제어 신호에 따라 전기적 신호의 인가를 실행함으로써 스폿 웰딩 가동부(820)에 전력을 공급한다.

스폿 웰딩 베이스(810)는 지지 플레이트(700) 내지 지지 프레임(710)의 외측에 인접하여 배치되는데, 이는 지지 플레이트(700)에 의하여 지지되는 복수 개의 태양전지/전도성 리본 전극의 복수 개의 행의 구조에 있어 외곽 전도성 리본 전극 간의 라인 연결 전극을 사용하여 스폿 웰딩 공정을 실행하기 위함이다. 스폿 웰딩 베이스(810)는 외부로 인한 진동 내지 충격에 충분한 지지 상태를 이루도록 소정의 자중을 구비하여 질량체로서의 역할도 담당한다.

스폿 웰딩 가동부(820)는 스폿 웰딩 베이스(810)의 상부에 가동 가능하게 연결되고 전원 공급부(830)와 연결된다. 스폿 웰딩 가동부(820)에 대응하여 배치되는 스폿 웰딩 베이스(810)는 지면에 접지 상태를 형성하고, 스폿 웰딩 가동부(820)는 전원 공급부(830)와 연결됨으로써 스폿 웰딩 가동부(820)와 스폿 웰딩 베이스(810)와 상호 작용을 통하여 스폿 웰딩 가동부(820)와 스폿 웰딩 베이스(810) 사이에서 스폿 웰딩 공정이 실행된다. 스폿 웰딩 가동부는 작업자의 수동작을 통하여 실행되는 구조를 취할 수도 있으나, 본 발명에 따른 스폿 웰딩 가동부(820)는 하기되는 제어부(20)를 통하여 가동 제어되는 실시예를 취할 수 있다. 스폿 웰딩 가동부(820, 도 30 참조)는 스폿 웰딩 가동부 포인터(820a)와 스폿 웰딩 가동 랙(821)과 스폿 웰딩 가동 피니언(823)과 스폿 웰딩 가동 모터(823)을 포함한다.

스폿 웰딩 가동부 포인터(820a)는 전도성 리본 전극(320) 및 라인 연결 전극(330)을 접속시키기 위하여 전도성 리본 전극(320)과 라인 연결 전극(330)이 중첩되는 위치를 형성할 때, 전도성 리본 전극(320) 및 라인 연결 전극(330) 중 상부에 배치되는 전극과 접촉된다. 스폿 웰딩 가동부 포인터(820a)는 스폿 웰딩 가동부 포인터 전원 라인(822)를 통하여 전원 공급부(830)와 연결된다.

스폿 웰딩 가동 랙(821)은 스폿 웰딩 가동부 포인터(820a)의 외측에 배치되는데, 스폿 웰딩 가동 랙(821)은 소정의 치차 구조를 형성하고, 스폿 웰딩 가동 피니언(823)은 스폿 웰딩 가동 랙(821)과 치합되는데, 스폿 웰딩 가동 피니언(823)의 회동에 따라 이와 치합되는 스폿 웰딩 가동 랙(821)이 상대 운동을 이룸으로써 스폿 웰딩 가동 포인터(820a)의 수직 가동이 이루어질 수 있다.

스폿 웰딩 가동 피니언(823)은 스폿 웰딩 가동 모터(825)와 연결되는데, 스폿 웰딩 가동 모터(825)는 제어부(20)로부터의 모터 제어 신호에 따라 가동되어 스폿 웰딩 가동 포인터를 수직 가동시키기 위한 소정의 구동력을 생성한다. 즉, 제어부(20)로부터 모터 제어 신호가 인가되고 스폿 웰딩 가동 모터(825)는 모터 제어 신호에 따라 회동 상태를 형성하고 스폿 웰딩 가동 모터(825)의 중심축과 연결되는 스폿 웰딩 가동 피니언(823)이 회동하여 치합된 스폿 웰딩 가동 랙(821)을 상대 수직 이동시킴으로써 스폿 웰딩 가동 포인터(820a)가 소정의 수직 이동 상태를 형성하여 도 19의 초기 상태로부터 도 20의 이동 상태로 전환될 수 있다. 스폿 웰딩 가동부 포인터(820a)가 전도성 리본 전극(320)/라인 연결 전극(330)과 접촉하는 경우 제어부(20)의 전원 제어 신호에 따라 전원 공급부(830)로부터 스폿 웰딩 가동부 포인터 전원 라인(822)을 통하여 전원이 인가됨으로써 소정의 스폿 웰딩 공정이 실행된다. 스폿 웰딩 공정이 실행된 후 제어부(20)의 모터 제어 신호에 따라 스폿 웰딩 가동 포인터(820a)는 소정의 원위치로 복귀된다.

경우에 따라 여기서 도시되지는 않았으나 스폿 웰딩 가동부 포인터(820a)의 상단은 스프링과 같은 탄성 부재가 배치되어 상방향으로의 초기 인장력이 가해지는 구조를 형성함으로써 스폿 웰딩 공정이 실행된 후 스폿 웰딩 가동부 포인터를 원위치로 신속하게 복귀시키는 구조를 형성할 수도 있다.

본 발명에 따른 태양전지 모듈 제조 장치(1)는 제어부(20)를 통한 신속하고 정확한 공정을 이루도록 하는 구조를 취할 수도 있다. 태양전지 모듈 제조 장치(1)의 스폿 웰딩 베이스(810a)는 리본 진입부(817a)와 라인 연결 전극 가이드(811a)와 라인 연결 전극 수용부(813a)을 포함하는데, 리본 진입부(817a)는 스폿 웰딩 베이스(810a)의 일면 상에 형성된 전도성 리본 전극(320)의 진입을 허용하고, 라인 연결 전극 가이드(811a)는 스폿 웰딩 베이스(810a)의 일면 상에 형성되어 라인 연결 전극(330)의 이동을 허용한다. 리본 진입부(817a)와 라인 연결 전극 가이드(811a)는 각각 스폿 웰딩 베이스(810a)의 일면 상에서 서로 수직하게 배치된다. 도 28에 도시된 바와 같이, 스폿 웰딩 베이스(810a)의 일면 상에서 라인 연결 전극 가이드(811a)는 스폿 웰딩 베이스(810a)의 측면으로부터 다른 측면까지 형성되고, 리본 진입부(817a) 스폿 웰딩 베이스(810a)에 형성되는 라인 연결 전극 가이드(811a)에 수직한 측면, 즉 지지 프레임부(70) 측에 면하는 측면에 형성되어 태양전지와 연결되는 복수 개의 전도성 리본 전극의 진입을 허용한다. 라인 연결 전극 가이드(811a)는 전도성 리본 전극 진입부(817a)와 소정의 높이 단차가 형성되어 라인 연결 전극이 라인 연결 전극 가이드(811a)를 따라 이동하는 경우 전도성 리본 전극 진입부(817a)를 통하여 이탈되는 것을 방지할 수도 있다.

라인 연결 전극 수용부(813a)는 라인 연결 전극 가이드(811a)의 측면에 형성되어 라인 연결 전극 가이드(811a)를 통하여 진입하는 라인 연결 전극(330)의 수용 배치를 가능하게 한다. 즉, 라인 연결 전극 수용부(813a)는 소정의 스폿 웰딩 공정을 이루기 위한 사전 설정된 위치로서, 라인 연결 전극 수용부(813a)는 라인 연결 전극 가이드(811a)의 측면에 형성되어 라인 연결 전극 가이드(811a)를 따라 진입하는 라인 연결 전극(330)이 수용 배치되는 것을 가능하게 하는데, 라인 연결 전극 수용부(813a)의 상부에는 스폿 웰딩 가동부가 배치된다.

이때, 전도성 리본 전극(320)은 리본 진입부(817a)을 통하여 A 방향으로 진입되어 라인 연결 전극 수용부(813a)에 전도성 리본 전극(320)의 단부가 라인 연결 전극(330)과 교차 위치를 점하도록 구조 배치를 이룸으로써 스폿 웰딩 공정을 통한 라인 연결 전극(330)과 전도성 리본 전극(320)의 단부 연결을 가능하게 하는데, 스폿 웰딩 가동부의 스폿 웰딩 가동부 포인터가 수직 가동되는 경우 라인 연결 전극 수용부(813a)에 배치되는 라인 연결 전극 및 전도성 리본 전극(320)의 스폿 용접을 가능하게 한다.

이러한 스폿 웰딩 공정 과정 사에서의 전도성 리본 전극과 라인 연결 전극의 위치 이탈을 방지하기 위하여, 본 발명에 따른 라인 연결 전극 수용부(813a)는 라인 연결 전극 가이드(811a)에 대하여 단차 형성되는 구조를 취한다. 즉, 도 28에 도시된 바와 같이, 라인 연결 전극 수용부(813a)는 라인 연결 전극 가이드(811a)보다 낮은 저면을 구비함으로써 라인 연결 전극 가이드(811a)를 통하여 진입하는 소정의 라인 연결 전극(330)이 스폿 웰딩 공정이 이루어지는 라인 연결 전극 수용부(813a)에 수용 배치되는 경우 단차 구조로 인하여 안정적으로 위치 점유가 이루어져 전도성 리본 전극(320)과의 안정적인 교차 위치 형성 및 스폿 웰딩 공정이 이루어지도록 할 수도 있다.

이와 같은 스폿 웰딩 공정이 이루어지도록 본 발명에 따른 태양전지 모듈 제조 장치(1)는 소정의 제어 과정을 실행하기 위하여 패드 입력부(50)와 영상 감지부(60)와 저장부(30)와 제어부(20)와 이송부(90)를 더 구비할 수 있다. 패드 입력부(50)는 전도성 리본 전극(320) 및 라인 연결 전극(330)의 정보를 포함하는 태양전지 모듈 정보를 입력하는데, 여기서 전도성 리본 전극 및 라인 연결 전극 정보는 전도성 리본 전극 및 라인 연결 전극의 크기, 개수 및 위치 등의 정보를 의미하고, 이러한 정보를 포함하는 태양전지 모듈 정보는, 소정의 태양전지 모듈을 제조하기 위하여 스폿 웰딩 공정이 실행되는데 필요한 태양전지 및 전도성 리본 전극으로 이루어지는 행의 개수, 행당 배치되는 전도성 리본 전극의 개수 및 이들을 연결하기 위한 라인 연결 전극의 개수 및 위치 등을 포함하는 정보를 의미한다.

또한, 영상 감지부(60)는 지지 프레임(710)의 외측으로 지지 플레이트(700)의 하부에 배치된다. 영상 감지부(60)는 지지 플레이트(700)의 하부에 배치되어 지지 플레이트(700)의 일면 상에 배치되어 스폿 웰딩 공정을 통하여 연결되는 복수 개의 행을 이루는 태양전지/전도성 리본 전극으로 이루어지는 태양전지 전극부가 스폿 웰딩 베이스(810)로 안정적으로 진입 배치되는지 여부를 확인할 수 있다.

또한, 태양전지 모듈 제조 장치(1)는 저장부(30)를 구비하는데, 저장부(30)는 태양전지 및 전도성 리본 전극의 사전 설정 위치를 확인하기 위한 사전 설정 영상 정보를 포함하는 사전 설정 데이터가 저장된다. 즉, 저장부(30)에 사전 설정 데이터가 저장되는데, 이는 패드 입력부(50)를 통하여 입력되는 전도성 리본 전극(320) 및 라인 연결 전극(330)의 개수 및 복수 개의 태양전지 전극부의 행수에 따라 스폿 웰딩되는 위치가 변하는바 이의 개수에 따라 사전 설정된 위치 데이터가 저장되고 사전 설정 위치 데이터에 따른 위치에서의 정확한 스폿 웰딩 공정을 이루기 위하여 지지 플레이트의 일면 상으로부터 스폿 웰딩 베이스(810)로 진입하는 전도성 리본 전극 및 이와 연결되는 태양전지의 위치가 정확하게 이루어지는지를 비교하기 위한 사전 설정 영상 정보가 저장되어 있다. 따라서, 영상 감지부(60)를 통하여 감지된 현재의 영상과 저장부(30)에 저장된 사전 설정 영상 정보가 비교됨으로써 소정의 정확한 스폿 웰딩 공정을 위한 위치 확보가 이루어졌는지 여부가 비교될 수 있다.

이와 같은 비교 단계는 제어부(20)에 의하여 실행되는데, 태양전지 모듈 제조 장치(1)는 제어부(20)를 포함하고, 제어부(20)는 영상 입력부(60), 저장부(30) 및 패드 입력부(50)와 전기적으로 연결되고, 영상 입력부(60)로부터 감지된 영상 정보와 저장부(30)의 사전 설정 영상 정보를 비교하여 태양전지 및 전도성 리본 전극의 태양전지 전극부가 정확한 사전 설정된 위치에 정렬되어 있는지 여부를 판한하여 전원 공급부에 전원 제어 신호를 인가한다. 즉, 제어부(20)는 소정의 비교 판단 단계를 실행하고 이에 따라 전원 공급부(830)에 전원 제어 신호를 인가하고 스폿 웰딩 가동부(820)에 소정의 가동 제어 신호를 인가하여 전도성 리본 전극 및 라인 연결 전극 간의 스폿 웰딩 공정이 이루어지도록 한다.

또한, 태양전지 모듈 제조 장치(1)는 지지 플레이트(700)를 이송하기 위한 이송부(90)가 더 구비될 수 있다. 이송부(90)는 이송 구동부(95)와 이송 롤러(91)를 포함하는데, 이송 구동부(95)는 제어부(20)의 이송 제어 신호에 따라 지지 플레이트(700)를 이송시키기 위한 구동력을 생성하는데 이송 구동부(95)는 전기 모터로 구현될 수 있다. 이송 롤러(91)는 이송 구동부(95)와 연결되어 구동력을 전달받고 지지 플레이트(700)와 접촉하여 지지 플레이트(700)로 구동력을 전달하여 지지 플레이트(700)를 이송시킨다. 지지 플레이트(700)의 안정적인 직선 가동을 위하여 피동 롤러(93)가 더 구비되어 지지 프레임부(70)에 배치될 수 있다. 이송 롤러(91)와 피동 롤러(93)와 이송 구동부(95)는 본 실시예에서 지지 프레임부(70)의 지지 프레임(710)에 배치되는 구조를 취한다. 또한, 여기서 도시되지는 않았으나 지지 프레임(710)의 측부에는 지지 플레이트(700)의 안정적인 직선 가동을 안내하기 위한 가이드(미도시)가 더 구비될 수도 있다. 이송 롤러(91)는 단순한 원형으로 도시되었으나, 이송력을 전달하는 범위에서 이송 롤러(91)는 지지 플레이트(700)와 미끄럼이 방지되는 단순 접촉 구조를 이룰 수도 있고, 랙/피니언 구조를 이룰 수도 있는 등 지지 플레이트를 직선 가동시키는 범위에서 다양한 구성이 가능하다.

즉, 본 발명의 태양전지 모듈 제조 장치(1)는 영상 감지부(60)를 통하여 감지된 현재 영상과 저장부(30)의 사전 설정 영상 정보를 제어부(20)가 비교하고, 비교 결과에 따라 제어부(20)가 이송부(90)에 이송 제어 신호를 인가함으로써 소정의 스폿 웰딩 공정을 위한 준비 작업을 이루고 최종적으로 제어부(20)가 스폿 웰딩 유니트에 전원 제어 신호 및 스폿 웰딩 가동부 제어 신호를 인가하여 소정의 스폿 웰딩 공정을 실행할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 태양전지 모듈 제조 장치(1)의 제어 방법은 도 23에 도시되어 있다. 태양전지 모듈 제종 장치 제어 방법은, 이송 준비 단계(S10), 정합 단계(S20), 가동 제어 단계(S30) 및 인출 단계(S40)를 포함한다. 이에 앞서 작업자에 의하여 연결되는 복수 개 행의 태양전지/전도성 리본 전극이 준비된다(도 15 참조).

이송 준비 단계(S10)는 입력 단계와 이송 진입 단계를 포함하는데, 입력 단계에서 패드 입력부를 통하여 작업자에 의하여 사전 설정되는 데이터, 예를 들어 태양전지/전도성 리본 전극의 태양전지 전극부가 이루는 행의 개수 등과 같은 데이터가 입력될 수 있다. 입력된 데이터는 제어부(20)의 저장 제어 신호를 통하여 저장부(30)에 저장된다. 입력 단계와 더불어 작업자는 라인 연결 전극 을 라인연결 전극 가이드를 통하여 라인 연결 전극 수용부로 배치시키고 지지 플레이트 상에 스폿 웰딩 공정을 통하여 모듈 제조를 이루고자 하는 태양전지/전도성 리본 전극이 이루는 태양전지 전극부의 복수 개의 행을 배열하여 위치시킬 수 있다(도 16 참조).

소정의 데이터가 입력된 후 제어부(20)는 이송 진입 단계를 실행한다. 이송 진입 단계에서 제어부(20)는 이송부(90)에 이송 제어 신호를 인가하여 지지 플레이트를 직선 가동시키기 위한 구동력을 생성하도록 하는 제어 신호를 인가한다. 이와 같이 지지 플레이트(700)가 소정의 구동력을 전달받아 이동함으로써 복수 개의 행을 이루는 태양전지/전도성 리본 전극의 단부, 보다 구체적으로 전도성 리본 전극의 단부가 스폿 웰딩 베이스(810)의 리본 진입부(817a)를 통하여 소정의 위치를 점하도록 위치 이동된다. 이러한 이동 과정 중, 정합 단계(S20)가 실행될 수 있다. 정합 단계(S20)는 영상 감지 단계와 위치 판정 단계를 포함하는데, 영상 감지부(60)를 통하여 지지 플레이트 상의 태양전지 및 전도성 리본 전극의 단부의 위치에 대한 영상 정보를 취득한다. 그런 후, 제어부(20)는 입력된 영상 정보와 저장부(30)에 저장된 사전 설정 영상 정보를 비교하여 이송부를 통한 지지 플레이트의 이송 과정 중 스폿 웰딩을 이루기 위한 태양전지/전도성 리본 전극이 정위치를 점유하는지 여부를 판단하여 위치 판정 단계를 실행한다. 위치 판정 단계에서 취득된 영상 정보와 저장부에 저장된 사전 설정 영상 정보가 불일치하는 경우 경보부(미도시)를 통하여 작업자에게 조정을 이루도록 하는 경고 신호를 출력하거나 또는 지지 플레이트의 위치를 조정하도록 이송 구동부에 이송 제어 신호를 인가하여 태양전지/전도성 리본 전극의 단부의 위치가 정합되도록 하는 제어 과정을 실행한다.

상기와 같은 위치 판단 단계에서 현재 태양전지/전도성 리본 전극의 위치가 정위치에 도달하였다고 판단되는 경우, 제어부(20)는 스폿 웰딩 유니트(800)의 전원 공급부(830)에 전원 공급 제어 신호를 인가하여 소정의 전원 제어 과정을 수행하도록 하는 가동 제어 단계(S30)의 전원 제공 단계를 실행하고, 전원이 제공된 후 스폿 웰딩 가동부(820)의 스폿 웰딩 가동 모터(825)에 가동 모터 제어 신호를 인가하여 스폿 웰딩 가동 피니언(823)을 가동시켜(도 19 및 도 20 참조), 스폿 웰딩 가동 피니언(823)과 치합되는 스폿 웰딩 가동 랙(821)이 측면에 배치되는 스폿 웰딩 가동 포인터를 위치 이동시켜 전도성 리본 전극과 라인 연결 전극을 스폿 웰딩 공정을 통하여 상호 연결시킬 수 있다(도 18 참조).

그런 후, 제어부(20)는 인출 단계(S40)를 실행하여 지지 플레이트(700)가 원위치 복귀되도록 하고 전원 공급부(830)에 전원 공급을 차단하며 스폿 웰딩 가동부의 스폿 웰딩 가동 포인터가 원위치 복귀되도록 한다.

일측에서의 스폿 웰딩 공정이 마무리된 후 지지 플레이트 상에 배치되는 태양전지/전도성 리본 전극의 복수 개의 행을 180도 위치 반전시켜 반대측 단부에서도 전도성 리본 전극과 라인 연결 전극을 스폿 웰딩 공정을 통하여 연결시키는 과정을 수행할 수 있는데, 이러한 스폿 웰딩 공정은 앞서 서술된 이송 준비 단계, 정합 단계 및 가동 제어 단계를 포함할 수 있다.

이와 같은 소정의 단계를 통하여 인접한 행을 이루는 태양전지/전도성 리본 전극의 단부는 도 14에 도시된 바와 같은 전도성 리본 전극 및 라인 연결 전극의 연결 구조를 직렬 연결 구조를 형성할 수 있다. 한편, 이러한 라인 연결 전극 및 전도성 리본 전극의 보다 용이하면서도 내구성이 우수한 스폿 웰딩 구조를 이루도록 하기 위하여 라인 연결 전극은 다양한 구조를 취할 수도 있다. 즉, 도 24에 도시된 바와 같이 라인 연결 전극은 단면이 ㄷ자 형상을 이루는 구조를 취할 수도 있다. 도 26 및 도 27에는 스폿 웰딩 용접 공정의 전후 단면도가 개략적으로 도시되는데, 전도성 리본 전극(320)이 ㄷ자 형상의 라인 연결 전극(330a)이 이루는 내부 공간(331a)으로 진입한 후 소정의 스폿 웰딩 공정을 통하여 라인 연결 전극(330a)과 전도성 리본 전극(320)이 연결되는데, 전도성 리본 전극(320)의 상하를 포획하는 구조를 이룸으로서 보다 안정적인 연결 구조를 이룰 수 있다. 또한, 경우에 따라 라인 연결 전극(330a)의 적어도 상면에 라인 연결 전극 그루브(333a)가 형성되어 스폿 웰딩 가동부 포인터의 원활한 접촉을 이루도록 하는 구조를 취할 수도 있다.

또한, ㄷ자 형상으로 일측이 개방된 구조를 취하여 전도성 리본 전극의 원활한 유입을 가능하게 하되 스폿 웰딩 공정 상 분리 이탈을 방지하기 위한 구조를 더 구비할 수도 있다. 즉, 도 25에 도시된 바와 같이 ㄷ자 형상으로 일측이 개방된 상태를 형성하는 라인 연결 전극(330b)이 제공될 수 있는데, 라인 연결 전극(330b)은 외주면에 라인 연결 전극 그루브(333b)가 형성되어 스폿 웰딩 가동부 포인터와의 원활한 접촉을 이루는 구조는 앞선 실시예와 같다. 일측이 개방되고 타측이 폐쇄되어 내부 공간(331b)을 구비함으로써 라인 연결 전극이 삽입 배치 가능한 구조를 이룬다. 다만, 내부 공간(331b)이 이루는 높이는 전도성 리본 전극의 두께보다 약간 크거나 거의 동일한 높이를 이룸으로써 클립되는 구조를 이룰 수도 있다. 이때, 전도성 리본 전극이 라인 연결 전극(330b)의 내부 공간(331b)으로 원활하게 삽입될 수 있도록 개방된 일측의 내측면은 경사지도록 형성되는 라인 연결 전극 진입 경사부(335b)가 더 구비될 수도 있다. 이러한 경사 구조의 라인 연결 전극 진입 경사부(335b)가 라인 연결 전극(330b)의 개방된 일측에 배치됨으로써, 전도성 리본 전극의 원활한 유입을 허용하되 내부 공간으로의 삽입 배치 후 안정적인 위치 확보를 이루도록 하고 후속적으로 스폿 웰딩 공정이 이루어짐으로써 용접 공정 상에서의 위치 이탈로 인한 불량 발생 가능성을 줄일 수 있다.

상기 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 일예들로, 본 발명이 이에 국한되지 않고 다양한 변형이 가능하다.

10...태양전지 모듈 100...기판부
110...커버 기판 120...베이스 기판
200...태양전지 300...전극 라인부

Claims (10)

1. 복수 개의 태양전지 및 이를 연결하는 복수 개의 전도성 리본 전극이 연결 배치되는 지지 플레이트 및 상기 지지 플레이트를 지지하는 지지 프레임을 포함하는 지지 프레임부; 복수 개의 상기 전도성 리본 전극의 전기적 연결을 위하여 라인 연결 전극을 복수 개의 상기 전도성 리본 전극과 스폿 용접시키는 스폿 웰딩 유니트;를 포함하고,
   상기 스폿 웰딩 유니트는: 상기 지지 프레임부의 외측에 배치되어 복수 개의 상기 전도성 리본 전극을 수용 가능하고, 복수 개의 상기 전도성 리본 전극을 전기적으로 연결하는 라인 연결 전극을 수용 배치시킬 수 있는 스폿 웰딩 베이스와, 상기 웰딩 베이스의 상부에 가동 가능하게 연결되고 접지되는 상기 스폿 웰딩 베이스에 대응하여 전원 공급부와 연결되는 스폿 웰딩 가동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 제조 장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 스폿 웰딩 베이스는:
   상기 전도성 리본 전극의 진입을 허용하는 리본 진입부와,
   상기 라인 연결 전극의 이동을 허용하는 라인 연결 전극 가이드와,
   상기 라인 연결 전극 가이드의 외측에 형성되고 상기 라인 연결 전극을 수용하여 상기 전도성 리본 전극과의 결합을 위한 위치를 확보하는 라인 연결 전극 수용부를 구비하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 제조 장치.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 라인 연결 전극 수용부는 상기 라인 연결 전극을 위치 고정 수용하기 위하여 상기 라인 연결 전극 수용부는 상기 라인 연결 전극 가이드에 대하여 단차 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 제조 장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 전도성 리본 전극 및 상기 라인 연결 전극의 정보를 포함하는 태양전지 모듈의 정보를 입력하는 패드 입력부와,
   상기 지지 프레임의 외측으로 상기 지지 플레이트의 하부에 배치되는 영상 감지부와,
   상기 태양전지 및 상기 전도성 리본 전극의 사전 설정된 위치를 확인하기 위한 사전 설정 영상 정보를 포함하는 사전 설정 데이터가 저장되는 저장부와,
   상기 영상 감지부로부터 감지된 영상 정보와 상기 저장부의 사전 설정 영상 정보를 비교하여 상기 태양전지 및 상기 전도성 리본 전극의 정렬 여부를 판단하여 상기 전원 공급부에 전원 제어 신호를 인가하는 제어부와,
   상기 제어부의 이송 제어 신호에 따라 상기 지지 플레이트를 이송시키는 이송부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 제조 장치.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 이송부는:
   상기 제어부의 이송 제어 신호에 따라 상기 지지 플레이트를 이송시키기 위한 구동력을 생성하는 이송 구동부와,
   상기 이송 구동부와 연결되어 구동력을 전달받고 상기 지지 플레이트로 전달하는 이송 롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 제조 장치.
7. 제 5항에 있어서,
   상기 스폿 웰딩 가동부는:
   상기 전도성 리본 전극 및 상기 라이 연결 전극을 접속시키기 위하여 직접적으로 접촉되는 스폿 웰딩 가동 포인터와,
   상기 스폿 웰딩 가동 포인터의 외측에 배치되고 스폿 웰딩 가동 랙과,
   상기 스폿 웰딩 가동 랙과 치합되는 스폿 웰딩 가동 피니언과,
   상기 제어부의 스폿 웰딩 가동 제어 신호에 따라 상기 스폿 웰딩 가동 피니언을 가동시키는 스폿 웰딩 가동 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 제조 장치.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 라인 연결 전극은 ㄷ자 단면 형상을 구비하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 제조 장치.
9. 제 8항에 있어서,
   상기 라인 연결 전극의 개방된 일단의 내측면에는 경사 배치되는 라인 연결 전극 진입 경사부가 구비되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈 제조 장치.
   
10. 삭제

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