KR101530035B1 - 태양전지 셀스트링 제조장치 - Google Patents

태양전지 셀스트링 제조장치 Download PDF

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KR101530035B1
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박종원
류영철
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주식회사 에스에프에이
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Abstract

태양전지 셀스트링 제조장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 셀스트링 제조장치는, 태양전지 셀을 공급하는 태양전지 공급유닛; 연속 라인으로 공급되는 리본을 미리 정해진 길이의 단위 리본으로 절단하여 공급하는 리본 공급유닛; 복수의 태양전지 셀과 단위 리본을 이송하는 컨베이어유닛; 컨베이어유닛 상에서 단위 리본에 전류를 인가하여 상호 인접된 태양전지 셀을 단위 리본으로 전기적으로 연결하는 전류인가 용접유닛; 및 전류인가 용접유닛에 인접하게 배치되되, 전류인가 용접유닛의 단위 리본에 접촉되는 복수의 프로브(probe)에 묻은 이물질을 제거하는 클리너유닛(cleaner unit)을 포함한다.

Description

태양전지 셀스트링 제조장치{APPARATUS FOR MANUFACTURING SOLAR CELL STRING}
본 발명은, 태양전지 셀스트링 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 태양전지 셀스트링을 제조하는 과정에서 이물질에 의해 태양전지 셀스트링에 결함이 발생되는 것을 방지할 수 있는 태양전지 셀스트링 제조장치에 관한 것이다.
석탄이나 석유와 같은 화학에너지의 고갈 및 화학에너지 사용에 따른 환경오염 문제로 인해 근자에 들어서는 대체에너지의 개발에 노력을 기울이고 있으며, 그 중 하나가 태양에너지를 이용한 태양광 발전(Photovoltaic Power Generation)이다.
태양광 발전은 태양에너지(태양열 또는 태양광)를 전기에너지로 변환시키는 일련의 기술이다.
태양광 발전에 대한 기본 원리를 살펴보면, P-N 접합 반도체로 구성된 태양 전지 셀(solar cell)에 태양광이 조사되면 광 에너지에 의한 전자, 정공 쌍이 생성되고, 전자와 정공이 이동하여 N층과 P층을 가로질러 전류가 흐르게 되는 광기전력 효과에 의해 기전력이 발생함으로써 외부에 접속된 부하에 전류가 흐르는 결과를 이용한다.
이처럼 무한정, 무공해의 태양에너지를 전기에너지로 변환시키기 위해서는 무엇보다도 태양광을 집광하기 위한 태양전지 모듈(solar cell module, 또는 photovoltaic module)에 대한 기술 개발이 요구된다.
동일하지는 않지만 LCD 공정 또는 반도체 공정과 마찬가지로 한 장의 태양전지 모듈을 생산하기 위해서는 다수의 장치 또는 시스템을 거쳐야 한다.
태양전지 모듈의 생산 공정에 대해 간략하게 살펴보면, 우선 대략 정사각 혹은 직사각 형태의 복수의 태양전지 셀(cell)이 공급되면 복수의 태양전지 셀을 몇 개씩 일렬로 배열한 다음, 일렬 배치된 복수의 태양전지 셀(cell)을 양극(+) 및 음극(-)을 고려하면서 인접된 것끼리 복수의 셀 커넥터 리본으로 연결하여 하나의 묶음 단위의 태양전지 셀스트링(solar cell string)으로 만든다.
태양전지 셀스트링이 제작되면 태양전지 셀스트링들을 판면 방향으로 여러 개 배열한 후, 태양전지 셀스트링들의 일측으로 노출된 셀 커넥터 리본들을 복수의 스트링 커넥터 리본, 즉 버스바(buss-bar)로 연결하여 모든 태양전지 셀들이 통전되도록 함으로써 하나의 태양전지 셀스트링 어셈블리를 제작한다.
그런 다음, 유리기판의 상면으로 방수막을 위한 제1 에바 시트(E.V.A sheet), 셀스트링 어셈블리, 제2 에바 시트, 그리고 백 시트(back sheet)를 차례로 배치하고 라미네이팅(laminating)하여 태양전지판을 제작한다. 이후에, 태양전지판의 외곽에 프레임을 조립하고 정션박스(junction box)를 설치함으로써, 하나의 태양전지 모듈이 완성된다.
간략하게 설명하였으나 하나의 태양전지 모듈이 생산되기 까지는 수많은 공정들, 즉 해당 공정을 수행하는 다수의 장치 또는 시스템을 거쳐야 한다.
이처럼 다양하고 복잡한 장치 또는 시스템, 그리고 이들을 아우르는 설비를 갖추어야만 비로소 태양전지 모듈을 생산할 수 있기 때문에 태양광 발전 산업이 차세대 산업으로서 중요하다고 인정되는 것에 반하여 쉽게 접근하거나 투자하기 어려운 것이 현실이다.
따라서 현재까지 보면, 태양전지 모듈을 생산하기 위한 다양한 장치 또는 시스템에 대한 연구 활동이 지속될 뿐 태양전지 모듈 생산 설비의 각종 장치 또는 시스템에 대해 공지된 기술은 많지 않다.
한편, 앞서 기술한 태양전지 셀스트링 생산 공정에서 보면, 복수의 태양전지 셀이 리본에 의해 연결되는데 이러한 공정은 소위 용접유닛에 의해 수행된다.
종래의 용접유닛은 복수의 태양전지 셀과 리본을 반복적으로 접합함에 있어, 용접공정 중에 발생된 불순물 등의 이물질이 태양전지 셀스트링을 오염시키는 문제점이 있다. 또한, 셀스트링이 오염됨에 따라 셀스트링의 품질 및 생산성이 저하되는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제10-1195624호(샤프 가부시키가이샤) 2012.10.23 공고
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 태양전지 셀스트링을 제조함에 있어 이물질에 의한 태양전지 셀스트링의 결함발생을 방지함은 물론 태양전지 셀스트링에 대한 생산성을 향상시키는 태양전지 셀스트링 제조장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 태양전지 셀을 공급하는 태양전지 공급유닛; 연속 라인으로 공급되는 리본을 미리 정해진 길이의 단위 리본으로 절단하여 공급하는 리본 공급유닛; 복수의 상기 태양전지 셀과 상기 단위 리본을 이송하는 컨베이어유닛; 상기 컨베이어유닛 상에서 상기 단위 리본에 전류를 인가하여 상호 인접된 상기 태양전지 셀을 상기 단위 리본으로 전기적으로 연결하는 전류인가 용접유닛; 및 상기 전류인가 용접유닛에 인접하게 배치되되, 상기 전류인가 용접유닛의 상기 단위 리본에 접촉되는 복수의 프로브(probe)에 묻은 이물질을 제거하는 클리너유닛(cleaner unit)을 포함하는 태양전지 셀스트링 제조장치가 제공될 수 있다.
상기 클리너유닛은, 상기 전류인가 용접유닛에 인접하게 배치되되, 상기 전류인가 용접유닛 방향으로 이동되어 상기 복수의 프로브에 묻은 이물질을 제거하는 클리너부; 및 상기 클리너부에 연결되어 상기 클리너부를 상기 복수의 프로브 방향으로 전후진 왕복운동가능하게 하는 클리너 이동부를 포함할 수 있다.
상기 클리너부는, 상기 복수의 프로브의 단부에 접촉 회전되어 상기 복수의 프로브에 묻은 이물질을 제거하는 브러시(brush); 및 상기 브러시에 연결되어 상기 브러시를 구동시키는 브러시 구동부를 포함할 수 있다.
상기 브러시 구동부는, 상기 브러시에 연결되어 상기 브러시에 회전력을 제공하는 제1 구동모터; 상기 브러시의 회전축에 연결된 제1 풀리; 상기 제1 구동모터의 회전축에 연결된 제2 풀리; 및 상기 제1 풀리 및 상기 제2 풀리에 권취된 벨트를 포함할 수 있다.
상기 클리너 이동부는, 상기 브러시에 연결되어 상기 브러시를 지지하는 지지플레이트; 및 상기 지지플레이트에 연결되어 상기 지지플레이트를 상기 복수의 프로브 방향으로 전후진 왕복운동가능하게 하는 지지플레이트 이동부를 포함할 수 있다.
상기 지지플레이트 이동부는, 상기 지지플레이트의 하부에 배치된 볼스크류; 상기 볼스크류와 상기 지지플레이트에 각각 연결된 연결블록; 상기 볼스크류의 일단부에 연결되어 상기 볼스크류를 회전시키는 제2 구동모터; 상기 볼스크류의 일단부에 연결된 제3 풀리; 상기 제2 구동모터의 회전축에 연결된 제4 풀리; 상기 제3 풀리 및 상기 제4 풀리에 권취된 제2 벨트; 상기 지지플레이트의 일측에 이격되게 배치된 LM가이드레일; 및 상기 지지플레이트와 상기 LM가이드레일을 연결하는 연결플레이트를 포함할 수 있다.
상기 전류인가 용접유닛은, 상기 단위 리본이 공급되는 상기 컨베이어유닛의 상부에 배치되되, 높이방향으로 승강되어 상호 인접된 상기 태양전지 셀을 상기 단위 리본으로 전기적으로 연결할 수 있다.
상기 전류인가 용접유닛은, 용접몸체부; 상기 용접몸체부에 결합되되, 상기 단위 리본에 단부가 접촉되어 상기 단위 리본에 전류를 인가하는 복수의 프로브가 결합된 프로브 헤드; 및 상기 복수의 프로브에 전력을 공급하는 전력공급부를 포함하며, 상기 프로브 헤드는 상기 용접몸체부에 착탈가능하게 결합될 수 있다.
상기 전류인가 용접유닛은, 상기 용접몸체부에 연결되되, 상기 프로브 헤드를 높이방향으로 승강시키는 프로브 헤드 구동부를 더 포함할 수 있다.
상기 전류인가 용접유닛은, 상기 용접몸체부에 연결되되, 상기 용접몸체부를 상기 컨베이어유닛의 작업라인 방향인 전후방향으로 이동시키는 용접몸체 이동부를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 프로브는, (+)전극과 (-)전극을 갖는 한 쌍의 상기 프로브가 하나의 단위 프로브를 형성할 수 있다.
상기 전류인가 용접유닛은, 상기 프로브 헤드에 연결되되, 상기 단위 프로브를 이루는 한 쌍의 상기 프로브 사이에 상호 이격되게 배치되어 상기 단위 리본을 상기 태양전지 셀에 위치 고정시키는 복수의 누름핀을 더 포함할 수 있다.
상기 전류인가 용접유닛은, 상기 프로브 헤드에 마련되되, 상기 복수의 프로브 및 상기 복수의 누름핀을 탄력지지하는 스프링부재를 더 포함할 수 있다.
상기 태양전지 공급유닛은, 상기 태양전지 셀을 파지하여 상기 컨베이어유닛으로 이송하는 태양전지 파지부를 포함할 수 있다.
상기 태양전지 파지부는, 파지몸체부; 및 상기 파지몸체부에 결합되되, 상기 태양전지 셀을 흡착하여 상기 태양전지 셀을 상기 컨베이어유닛에 공급하는 흡착부를 포함할 수 있다.
상기 흡착부는, 상기 파지몸체부에 연결되어 상기 태양전지 셀을 진공 흡착하는 복수의 흡착실린더를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예는, 전류인가 용접유닛의 복수의 프로브(probe)에 묻은 이물질을 제거하는 클리너유닛을 마련하여 주기적으로 복수의 프로브에 묻은 이물질을 제거함으로써, 태양전지 셀스트링의 결함발생을 방지함은 물론 태양전지 셀스트링에 대한 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 셀스트링 제조장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 셀스트링 제조장치를 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 1의 태양전지 셀스트링 제조장치에 사용되는 태양전지 셀을 나타내는 사시도이다.
도 4는 태양전지 셀과 단위 리본을 연결하여 제작된 태양전지 셀스트링을 나타내는 평면도이다.
도 5는 태양전지 셀스트링의 단면 구조도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 공급유닛의 태양전지 파지부를 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 프로브를 나타내는 정면도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 클리너유닛의 동작을 나타내는 동작상태도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 브러시의 회전동작을 나타내는 측면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 클리너유닛을 나타내는 분해사시도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 셀스트링 제조장치를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 셀스트링 제조장치를 나타내는 평면도이고, 도 3은 도 1의 태양전지 셀스트링 제조장치에 사용되는 태양전지 셀을 나타내는 사시도이고, 도 4는 태양전지 셀과 단위 리본을 연결하여 제작된 태양전지 셀스트링을 나타내는 평면도이고, 도 5는 태양전지 셀스트링의 단면 구조도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 공급유닛의 태양전지 파지부를 나타내는 사시도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 프로브를 나타내는 정면도이고, 도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 클리너유닛의 동작을 나타내는 동작상태도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 브러시의 회전동작을 나타내는 측면도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 클리너유닛을 나타내는 분해사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 셀스트링 제조장치는, 태양전지 셀(10)을 공급하는 태양전지 공급유닛(100)와, 연속 라인으로 공급되는 리본을 미리 정해진 길이의 단위 리본(20)으로 절단하여 공급하는 리본 공급유닛(130)과, 복수의 태양전지 셀(10)과 단위 리본(20)을 이송하는 컨베이어유닛(150)와, 컨베이어유닛(150) 상에서 단위 리본(20)에 전류를 인가하여 상호 인접된 태양전지 셀(10)을 단위 리본(20)으로 전기적으로 연결하는 전류인가 용접유닛(200)과, 전류인가 용접유닛(200)에 인접하게 배치되되 전류인가 용접유닛(200)의 단위 리본(20)에 접촉되는 복수의 프로브(probe,250)에 묻은 이물질을 제거하는 클리너유닛(cleaner unit,300)을 포함한다.
먼저, 본 실시예에 따른 태양전지 셀스트링 제조장치에 의해 제조되는 태양전지 셀스트링(15)에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 태양전지 셀스트링(15)은 복수의 태양전지 셀(10)을 단위 리본(20)으로 상호 연결하여 제작된다. 즉, 복수의 태양전지 셀(10)은 단위 리본(20)을 통해 상호 전기적으로 연결된다. 이때, 단위 리본(20)은 "스트립"이라고도 한다.
태양전지 셀(10)은, 전체적으로 사각 형상으로 형성되며, 상면과 하면에 태양전지 셀스트링(15)의 길이 방향으로 평행한 3개의 접합 라인(11)이 각각 형성된다.
접합 라인(11)은 단위 리본(20)이 접합되는 부분이다. 다만, 본 실시예에서 태양전지 셀(10)의 접합 라인(11)의 개수는 다양하게 선택될 수 있으나, 일반적으로 2개의 접합 라인(11) 또는 3개의 접합 라인(11)이 형성된다.
또한, 본 실시예에서 태양전지 셀(10)은 5인치 또는 6인치 크기가 주로 사용되지만 이에 한정되는 것은 아니다.
단위 리본(20)은, 연속 라인으로 공급되는 리본을 미리 정해진 길이로 절단하여 제공된다. 여기서, 단위 리본(20)은 전기전도성 재질로 형성되며, 통상적으로 코팅처리된 구리 재질이 사용된다.
본 실시예에서 사용되는 태양전지 셀(10)은 상면과 하면에 3개의 접합 라인(11)이 각각 형성되므로, 1개의 태양전지 셀(10)에 대하여 상면과 하면에 3개의 단위 리본(21)이 각각 접합된다.
한편, 태양전지 셀(10)과 단위 리본(20)의 접합 방식은, 도 5에서 서로 인접한 2개의 태양전지 셀(10) 중 앞쪽의 태양전지 셀(10)의 상면과 뒤쪽의 태양전지 셀(10)의 하면을 단위 리본(20)으로 태양전지 셀스트링(15)의 길이방향으로 연결하도록 도시되었으나, 이에 한정되지 않고 앞쪽의 태양전지 셀(10)의 하면과 뒤쪽의 태양전지 셀(10)의 하면을 연결하거나, 서로 인접하는 2개의 태양전지 셀(10)의 인접 부위만을 태양전지 셀스트링(15)의 폭 방향으로 연결할 수도 있다.
한편, 도 1 및 도 2를 참조하면, 컨베이어유닛(150)은, 태양전지 셀(10)에 단위 리본(20)을 접합 및 용접하기 위한 작업라인을 제공하는 역할을 한다.
컨베이어유닛(150)은 전류인가 용접유닛(200) 방향으로 길게 배치되며, 태양전지 셀(10)과 단위 리본(20)을 전류인가 용접유닛(200) 방향으로 이송된다.
컨베이어유닛(150)은, 구동롤러(미도시)와 종동롤러(미도시) 사이에서 권취되고 전류인가 용접유닛(200) 방향으로 길게 배치된 컨베이어 벨트(151)와, 구동롤러를 구동시키는 구동모터(미도시)를 포함한다.
여기서, 컨베이어 벨트(151)는 테프론 등의 절연 소재로 제작되는 것이 바람직하며, 이는 전류인가 저항유닛에 의한 용접 시 전력 손실을 방지하기 위함이다.
한편, 본 실시예에서는 도시되지 않았으나, 본 실시예에 따른 컨베이어유닛(150)은 컨베이어 벨트(151)에 소정 간격으로 배치되어 태양전지 셀(10)의 위치 변경을 방지하는 복수의 흡착홀(미도시)을 더 포함할 수 있다.
태양전지 셀(10)이 복수의 흡착홀에 의해 진공흡착된 상태에서 이송되므로, 태양전지 셀(10) 및 단위 리본(20)을 보다 안정적으로 이송할 수 있다.
그리고, 도 1, 도 2 및 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 태양전지 공급유닛(100)은, 컨베이어 벨트(151) 상에 태양전지 셀(10)을 공급하는 역할을 한다.
태양전지 공급유닛(100)은 컨베이어 벨트(151)에 인접하게 마련되어 컨베이어 벨트(151) 상에 태양전지 셀(10)을 공급한다.
태양전지 공급유닛(100)은, 태양전지 셀(10)을 파지하여 컨베이어 벨트(151)로 이송하는 태양전지 파지부(110)를 포함한다.
태양전지 파지부(110)는, 파지몸체부(111)와, 파지몸체부(111)에 결합되되 태양전지 셀(10)을 흡착하여 태양전지 셀(10)을 컨베이어 벨트(151)에 공급하는 흡착부(113)와, 파지몸체부(111)에 연결되되 흡착부(113)를 컨베이어 벨트(151) 방향으로 이동시켜 태양전지 셀(10)을 컨베이어 벨트(151)에 안착시키는 구동부(117)를 포함한다.
그리고, 흡착부(113)는, 파지몸체부(111)에 결합되는 사각 형상의 현가플레이트(114)와, 현가플레이트(114)에 연결되어 태양전지 셀(10)을 진공 흡착하는 복수의 흡착실린더(115)를 포함한다.
도 6에서는 현가플레이트(114)에 4개의 흡착실린더(115)가 결합되게 도시되었으나, 본 발명의 권리범위는 현가플레이트(114)에 결합된 흡착실린더(115)의 개수에 의해 제한되지 않는다.
4개의 흡착실린더(115)는 진공펌프(미도시)에 연결되어 진공압에 의해 태양전지 셀(10)을 진공흡착한다. 4개의 흡착실린더(115)는 현가플레이트(114)의 모서리부에 각각 배치된다.
상기와 같이, 태양전지 셀(10)을 흡착실린더(115)로 흡착한 상태에서 구동부(117)로 흡착된 태양전지 셀(10)을 컨베이어 벨트(151) 방향으로 이동시켜 컨베이어 벨트(151) 상에 태양전지 셀(10)을 컨베이어 벨트(151) 상에 안착한다.
그리고, 도 1 및 도 2를 참조하면, 리본 공급유닛(130)은, 컨베이어 벨트(151) 상에 미리 정해진 소정길이로 절단한 단위 리본(20)을 공급하는 역할을 한다.
리본 공급유닛(130)은, 컨베이어 벨트(151)에 인접하게 마련되어 컨베이어 벨트(151) 상에 단위 리본(20)을 공급한다.
전술한 바와 같이, 컨베이어 벨트(151) 상에 태양전지 셀(10)과 단위 리본(20)이 공급된 상태에서 전류인가 용접유닛(200)은 태양전지 셀(10)과 단위 리본(20)을 용접하여 접합한다.
전류인가 용접유닛(200)은, 컨베이어 벨트(151)에 안착된 단위 리본(20)에 전류를 인가하여 전류 저항열로 태양전지 셀(10)과 단위 리본(20)을 전기적으로 연결하는 역할을 한다.
본 실시예에 따른 전류인가 용접유닛(200)은 컨베이어유닛(150)의 선단부 영역, 특히 단위 리본(20)이 공급되는 컨베이어 벨트(151)의 상부에 배치된다.
그리고, 전류인가 용접유닛(200)은 컨베이어 벨트(151)의 상부에서 높이방향으로 승강되어 상호 인접된 태양전지 셀(10)을 단위 리본(20)으로 전기적으로 연결한다.
이처럼, 컨베이어 벨트(151) 상의 단위 리본(20)이 공급되는 위치의 상부에 전류인가 용접유닛(200)을 배치함으로써, 상호 인접된 태양전지 셀(10)과 단위 리본(20)을 용접하는 데 소요되는 공정시간을 단축할 수 있다.
도 1, 도 2 도 7 및 도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 전류인가 용접유닛(200)은, 용접몸체부(220)와, 용접몸체부(220)에 착탈가능하게 결합된 프로브 헤드(240)와, 프로브 헤드(240)에 연결되어 단위 리본(20)에 단부가 접촉되는 복수의 프로브(probe,250)와, 프로브 헤드(240)에 연결되되 단위 프로브(255)를 이루는 한 쌍의 프로브(250) 사이에 상호 이격되게 배치되어 단위 리본(20)을 태양전지 셀(10)에 위치 고정시키는 복수의 누름핀(260)과, 프로브 헤드(240)에 마련되되 복수의 프로브(250) 및 복수의 누름핀(260)을 탄력지지하는 스프링부재(미도시)와, 복수의 프로브(250)에 전력을 공급하는 전력공급부(미도시)와, 용접몸체부(220)에 연결되되 프로브 헤드(240)를 높이방향으로 승강시키는 프로브 헤드 구동부(270)와, 용접몸체부(220)에 연결되되 용접몸체부(220)를 컨베이어유닛(150)의 작업라인 방향인 전후방향으로 이동시키는 용접몸체 이동부(230)를 포함한다.
용접몸체부(220)는, 지지프레임(210)에 의해 지지된다.
그리고, 용접몸체 이동부(230)는 지지프레임(210)의 일측에 마련되어 지지프레임(210)을 따라 용접몸체부(220)를 컨베이어 벨트(151)의 길이방향인 작업라인 방향으로 이동시킨다.
본 실시예에서 용접몸체 이동부(230)는 LM가이드에 의한 리니어 방식으로 적용될 수 있으며, 또한 노브(knob)를 이용한 수동 또는 서보모터를 이용한 자동으로 용접몸체부(220)를 이송할 수 있다.
이는 인접한 태양전지 셀(10)의 크기 및 배치에 따라 태양전지 셀(10)에 단위 리본(20)을 용접하기 위한 위치가 달라지는 것에 대응하기 위함이다.
한편, 사용되는 태양전지 셀(10)의 크기 및 배치에 적합하도록 용접몸체부(220)를 이송한 후, 용접몸체부(220)를 결정된 위치에 고정된 상태에서 컨베이어 벨트(151)에 의해 순차적으로 이송되는 태양전지 셀(10)과 단위 리본(20)에 대한 용접 작업을 수행한다.
그리고, 프로브 헤드(240)는 용접몸체부(220)에 착탈가능하게 결합된다. 본 실시예와 다르게 하나의 태양전지 셀(10)의 상면과 하면에 2개의 단위 리본(20)을 용접하고자 하는 경우에는 이에 맞는 프로브 헤드(240)를 교체가능하도록 한다.
이처럼, 변경된 사용 환경에 적합한 개수 및 위치를 갖는 프로브(250)가 결합되도록 프로브 헤드(240)를 교체함으로써, 태양전지 셀(10)의 크기 및 단위 리본(20)의 개수의 변경에 대응할 수 있다.
그리고, 프로브 헤드(240)에는 단위 리본(20)에 접촉하여 전류를 인가하는 복수의 프로브(250)가 결합된다.
본 실시예에서는 하나의 태양전지 셀(10)의 상면과 하면에 3개의 단위 리본(20)이 용접되므로, (+)전극과 (-)전극을 갖는 한 쌍의 프로브(250)가 하나의 단위 프로브(255)를 형성하며, 3개의 단위 프로브(255)의 단부가 각각 태양전지 셀(10)의 상면에 배치된 3개의 단위 리본(20)에 접촉된다.
그리고, 단위 프로브(255)는 각각 프로브 브라켓(241)에 의해 프로브 헤드(240)에 결합된다.
그리고, 본 실시예에서는 도시되지 않았으나, 프로브 브라켓(241)의 내부에는 각각의 프로브(250)에 결합되는 완충스프링(미도시)이 내재된다.
이러한 완충스프링은 프로브(250)가 단위 리본(20)에 접촉되는 동작을 반복함에 따라 발생되는 프로브(250) 및 단위 리본(20)의 손상을 방지하기 위함이다.
그리고, 복수의 누름핀(260)은 태양전지 셀(10)과 단위 리본(20)을 용접하는 공정에서, 단위 리본(20)을 태양전지 셀(10)에 고정하는 역할을 한다.
단위 프로브(255)를 이루는 한 쌍의 프로브(250) 사이에는 상호 이격되게 복수의 누름핀(260)이 배치된다. 복수의 누름핀(260)은 프로브 브라켓(241)에 결합되며, 프로브 브라켓(241)에 의해 프로브 헤드(240)에 연결된다.
누름핀(260)들은 테프론 등의 절연 물질로 코팅된 금속 재질 또는 세라믹 재질로 제작되는 것이 바람직하다. 이는 전류인가 접유닛에 의한 용접 시 전력 손실을 방지하기 위함이다.
또한, 복수의 누름핀(260)은 각각 프로브 브라켓(241)에 내재된 완충스프링(미도시)에 결합되어 탄성력이 부여된다. 이는 누름핀(260)이 단위 리본(20)에 대해 접촉 동작을 반복하는 과정에서 발생하는 단위 리본(20)의 손상을 방지하기 위함이다.
그리고, 프로브 헤드 구동부(270)는, 용접몸체부(220)의 일측에 연결되어 프로브 헤드(240)를 컨베이어 벨트(151)의 상부에서 승강시키는 역할을 한다.
프로브 헤드 구동부(270)에 의해 복수의 프로브(250)가 연결된 프로브 헤드(240)가 높이방향으로 승강되는 동작을 반복한다.
구체적으로, 컨베이어 벨트(151) 상에 안착된 태양전지 셀(10)이 프로브 헤드(240)의 하부에 도달되고, 단위 리본(20)이 태양전지 셀(10)의 상면에 공급되면, 프로브 헤드 구동부(270)는 프로브(250)의 단부를 단위 리본(20)으로부터 높이방향으로 이격된 제1 위치에서 단위 리본(20)에 접촉되는 제2 위치로 하강시킨다.
그리고, 프로브(250)가 일정시간 동안 단위 리본(20)에 접촉된 상태에서 태양전지 셀(10)에 대한 단위 리본(20)의 용접 작업이 완료되면, 프로브 헤드 구동부(270)는 프로브(250)의 단부를 제2 위치에서 제1 위치로 상승시킨다.
그리고, 전력공급부(미도시)는, 복수의 프로브(250)에 전력을 공급하여 프로브(250)를 통해 단위 리본(20)에 인가되는 전류의 크기 및 양을 사용환경에 따라 적절히 제어하도록 구성된다.
전력공급부는 복수의 프로브(250)에 공급되는 전력을 제어하는 전력제어부(미도시)와, 전력제어부와 복수의 프로브(250) 사이에 연결된 복수의 전선(미도시)을 포함한다.
한편, 도 8 내지 도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 클리너유닛(300)은, 태양전지 셀(10)에 대한 단위 리본(20)의 용접동작을 반복함에 따라 복수의 프로브(250)의 단부에 묻은 이물질을 제거하는 역할을 한다.
태양전지 셀스트링(15)을 제조하는 공정은, 복수의 태양전지 셀(10)과 단위 리본(20)을 용접하여 이뤄진다. 이러한 공정은 전술한 전류인가 용접유닛(200)에 의해 수행된다.
전류인가 용접유닛(200)으로 복수의 태양전지 셀(10)과 단위 리본(20)을 용접하는 경우에, 용접 공정 중에 파생되는 불순물 등의 이물질이 복수의 프로브(250)에 묻게되고, 이물질이 태양전지 셀스트링(15)을 오염시켜 결함을 발생시키거나 태양전지 셀스트링(15)의 품질을 저하시킬 수 있다. 또한, 태양전지 셀스트링(15)에 대한 생산성을 저하시킬 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는 클리너유닛(300)을 마련하여 용접 공정 중에 태양전지 셀스티링(15)이 오염되는 것을 방지함은 물론 용접공정에 따른 태양전지 셀스트링(15)에 대한 생산성을 향상시키고자 한다.
본 실시예에 따른 클리너유닛(300)은, 전류인가 용접유닛(200)에 인접하게 배치되되 전류인가 용접유닛(200) 방향으로 이동되어 복수의 프로브(250)에 묻은 이물질을 제거하는 클리너부(310)와, 클리너부(310)에 연결되어 클리너부(310)를 복수의 프로브(250) 방향으로 전후진 왕복운동가능하게 하는 클리너 이동부(330)를 포함한다.
클리너부(310)는, 용접공정의 반복에 따라 복수의 프로브(250)에 묻은 이물질을 제거하는 역할을 한다.
도 11을 참조하면, 클리너부(310)는 복수의 프로브(250)의 단부에 접촉 회전되어 복수의 프로브(250)의 단부에 묻은 이물질을 제거하는 브러시(brush,311)와, 브러시(311)에 연결되어 브러시(311)를 구동시키는 브러시 구동부(313)를 포함한다.
또한, 브러시 구동부(313)는 브러시(311)에 연결되어 브러시(311)에 회전력을 제공하는 제1 구동모터(314)와, 브러시(311)의 회전축에 연결된 제1 풀리(315a)와, 제1 구동모터(314)의 회전축에 연결된 제2 풀리(315b)와, 제1 풀리(315a) 및 제2 풀리(315b)에 권취된 제1 벨트(315c)를 포함한다.
그리고, 클리너 이동부(330)는 클리너부(310)를 복수의 프로브(250) 방향으로 전후진 왕복운동가능하게 하는 역할을 한다.
클리너 이동부(330)는, 클리너부(310)에 연결되어 클리너부(310)를 지지하는 지지플레이트(331)와, 지지플레이트(331)에 연결되어 지지플레이트(331)를 복수의 프로브(250) 방향으로 전후진 왕복운동가능하게 하는 지지플레이트 이동부(333)를 포함한다.
또한, 지지플레이트 이동부(333)는, 지지플레이트(331)의 하부에 배치된 볼스크류(334)와, 볼스크류(334)와 지지플레이트(331)에 각각 연결된 연결블록(335)과, 볼스크류(334)의 일단부에 연결되어 볼스크류(334)를 회전시키는 제2 구동모터(336)와, 볼스크류(334)의 일단부에 연결된 제3 풀리(337a)와, 제2 구동모터(336)의 회전축에 연결된 제4 풀리(337b)와, 제3 풀리(337a) 및 제4 풀리(337b)에 권취된 제2 벨트(337c)와, 지지플레이트(331)의 일측에 이격되게 배치된 LM가이드레일(338)과, 지지플레이트(331)와 LM가이드레일(338)을 연결하는 연결플레이트(339)를 포함한다.
도 8 내지 도 11을 참조하여 클리너유닛(300)의 동작을 설명하면 다음과 같다.
도 8에서 도시한 바와 같이, 복수의 프로브(250)가 태양전지 셀(10)과 단위 리본(20)을 용접하는 동안은 클리너유닛(300)은 전류인가 용접유닛(200)으로부터 이격되게 배치된다.
한편, 복수의 프로브(250)가 태양전지 셀(10)과 단위 리본(20)을 용접하는 용접공정을 소정 횟수 반복한 경우 또는 복수의 프로브(250)의 단부에 허용범위 이상의 이물질이 묻은 것으로 검출되는 경우에 있어, 도 9에서 도시한 바와 같이, 클리너유닛(200)이 전류인가 용접유닛(200)의 하부로 이동된다.
또한, 도 10에서 도시한 바와 같이 복수의 프로브(250)의 단부에 묻은 이물질을 제거하기 위해 클리너부(310)의 브러시(311)는 복수의 프로브(250)에 접촉되어 회전되며, 브러시(311)는 클리너 이동부(330)에 의해 복수의 프로브(250)에 접촉된 상태에서 왕복운동한다.
구체적으로, 클리너부(310)의 이동을 살펴보면, 도 11에서 도시한 바와 같이, 브러시(311)가 연결된 지지플레이트(331)가 지지플레이트 이동부(333)에 의해 복수의 프로브(250) 방향으로 전후진 왕복운동된다.
지지플레이트(331)의 이동은, 제2 구동모터(336)의 작동에 의해 볼스크류(334)가 회전되면, 볼스크류(334) 및 연결블록(335)에 연결된 지지플레이트(331)가 LM가이드레일(338)을 따라 복수의 프로브(250) 방향으로 전후진 왕복운동할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
10: 태양전지 셀 15: 태양전지 셀스트링
20: 단위 리본 100: 태양전지 공급유닛
110: 태양전지 파지부 111: 파지몸체부
113: 흡착부 117: 구동부
130: 리본 공급유닛 150: 컨베이어유닛
151: 컨베이어 벨트 200: 전류인가 용접유닛
210: 지지프레임 220: 용접몸체부
230: 용접몸체 이동부 240: 프로브 헤드
250: 프로브 260: 누름핀
270: 프로브 헤드 구동부 300: 클리너유닛
310: 클리너부 311: 브러시
313: 브러시 구동부 330: 클리너 이동부

Claims (16)

  1. 태양전지 셀을 공급하는 태양전지 공급유닛;
    연속 라인으로 공급되는 리본을 미리 정해진 길이의 단위 리본으로 절단하여 공급하는 리본 공급유닛;
    복수의 상기 태양전지 셀과 상기 단위 리본을 이송하는 컨베이어유닛;
    상기 컨베이어유닛 상에서 상기 단위 리본에 전류를 인가하여 상호 인접된 상기 태양전지 셀을 상기 단위 리본으로 전기적으로 연결하는 전류인가 용접유닛; 및
    상기 전류인가 용접유닛에 인접하게 배치되며 상기 전류인가 용접유닛 방향으로 이동되어 상기 전류인가 용접유닛의 상기 단위 리본에 접촉되는 복수의 프로브(probe)에 묻은 이물질을 제거하는 클리너부와, 상기 클리너부에 연결되어 상기 클리너부를 상기 복수의 프로브 방향으로 전후진 왕복운동가능하게 하는 클리너 이동부를 구비한 클리너유닛(cleaner unit)을 포함하며,
    상기 클리너 이동부는,
    상기 클리너부에 연결되어 상기 클리너부를 지지하는 지지플레이트; 및
    상기 지지플레이트에 연결되어 상기 지지플레이트를 상기 복수의 프로브 방향으로 전후진 왕복운동가능하게 하는 지지플레이트 이동부를 포함하는 태양전지 셀스트링 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지플레이트 이동부는,
    상기 지지플레이트의 하부에 배치된 볼스크류;
    상기 볼스크류와 상기 지지플레이트에 각각 연결된 연결블록;
    상기 볼스크류의 일단부에 연결되어 상기 볼스크류를 회전시키는 제2 구동모터;
    상기 볼스크류의 일단부에 연결된 제3 풀리;
    상기 제2 구동모터의 회전축에 연결된 제4 풀리;
    상기 제3 풀리 및 상기 제4 풀리에 권취된 제2 벨트;
    상기 지지플레이트의 일측에 이격되게 배치된 LM가이드레일; 및
    상기 지지플레이트와 상기 LM가이드레일을 연결하는 연결플레이트를 포함하는 태양전지 셀스트링 제조장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 클리너부는,
    상기 복수의 프로브의 단부에 접촉 회전되어 상기 복수의 프로브에 묻은 이물질을 제거하는 브러시(brush); 및
    상기 브러시에 연결되어 상기 브러시를 구동시키는 브러시 구동부를 포함하는 태양전지 셀스트링 제조장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 브러시 구동부는,
    상기 브러시에 연결되어 상기 브러시에 회전력을 제공하는 제1 구동모터;
    상기 브러시의 회전축에 연결된 제1 풀리;
    상기 제1 구동모터의 회전축에 연결된 제2 풀리; 및
    상기 제1 풀리 및 상기 제2 풀리에 권취된 제1 벨트를 포함하는 태양전지 셀스트링 제조장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전류인가 용접유닛은,
    상기 단위 리본이 공급되는 상기 컨베이어유닛의 상부에 배치되되, 높이방향으로 승강되어 상호 인접된 상기 태양전지 셀을 상기 단위 리본으로 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀스트링 제조장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전류인가 용접유닛은,
    용접몸체부;
    상기 용접몸체부에 결합되되, 상기 단위 리본에 단부가 접촉되어 상기 단위 리본에 전류를 인가하는 복수의 프로브가 결합된 프로브 헤드; 및
    상기 복수의 프로브에 전력을 공급하는 전력공급부를 포함하며,
    상기 프로브 헤드는 상기 용접몸체부에 착탈가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀스트링 제조장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전류인가 용접유닛은,
    상기 용접몸체부에 연결되되, 상기 프로브 헤드를 높이방향으로 승강시키는 프로브 헤드 구동부를 더 포함하는 태양전지 셀스트링 제조장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 전류인가 용접유닛은,
    상기 용접몸체부에 연결되되, 상기 용접몸체부를 상기 컨베이어유닛의 작업라인 방향인 전후방향으로 이동시키는 용접몸체 이동부를 더 포함하는 태양전지 셀스트링 제조장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 프로브는,
    (+)전극과 (-)전극을 갖는 한 쌍의 상기 프로브가 하나의 단위 프로브를 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀스트링 제조장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전류인가 용접유닛은,
    상기 프로브 헤드에 연결되되, 상기 단위 프로브를 이루는 한 쌍의 상기 프로브 사이에 상호 이격되게 배치되어 상기 단위 리본을 상기 태양전지 셀에 위치 고정시키는 복수의 누름핀을 더 포함하는 태양전지 셀스트링 제조장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전류인가 용접유닛은,
    상기 프로브 헤드에 마련되되, 상기 복수의 프로브 및 상기 복수의 누름핀을 탄력지지하는 스프링부재를 더 포함하는 태양전지 셀스트링 제조장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 태양전지 공급유닛은,
    상기 태양전지 셀을 파지하여 상기 컨베이어유닛으로 이송하는 태양전지 파지부를 포함하는 태양전지 셀스트링 제조장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 태양전지 파지부는,
    파지몸체부; 및
    상기 파지몸체부에 결합되되, 상기 태양전지 셀을 흡착하여 상기 태양전지 셀을 상기 컨베이어유닛에 공급하는 흡착부를 포함하는 태양전지 셀스트링 제조장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 흡착부는,
    상기 파지몸체부에 연결되어 상기 태양전지 셀을 진공 흡착하는 복수의 흡착실린더를 포함하는 태양전지 셀스트링 제조장치.
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