KR101927244B1

KR101927244B1 - 솔라셀 성능 검사 장비

Info

Publication number: KR101927244B1
Application number: KR1020170024768A
Authority: KR
Inventors: 김민성; 김종환
Original assignee: 김민성; 김종환
Priority date: 2017-02-24
Filing date: 2017-02-24
Publication date: 2018-12-10
Also published as: KR20180097939A

Abstract

본 발명은 솔라셀 성능검사 장비에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 솔라셀에 형성된 전극 라인을 따라 복수개의 판형접속핀이 접촉되도록 한 후 전류 및 전압을 측정할 수가 있어서 정밀한 성능 검사가 가능하며, 판형접속핀의 배열 방향 및 PCB의 접점라인의 배열 방향을 솔라셀의 전극라인의 길이 방향과 수직하게 제작함으로써 솔라셀의 정렬 편의성과 PCB에서의 전극층 배치 편의성을 구현할 수 있다.

Description

솔라셀 성능 검사 장비{Test device for solar cell performance}

본 발명은 솔라셀 성능 검사 장비에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 솔라셀에 형성된 전극 라인에 접속핀이 접촉되도록 한 후 전류 및 전압을 측정하되, 전극라인에 접촉되는 접속핀의 배열 특성을 개선하여 검사 작업이 효과적으로 이루어지도록 하는 기술에 대한 것이다.

솔라셀(solar cell)은 태양광을 이용하여 전기를 만들어내는 부품으로서 전면은 태양광이 입사하는 부분이고, 후면에는 전극이 형성되어 있다.

이러한 솔라셀의 성능을 검사하기 위해 종래에는 솔라셀을 지그에 지지시킨 후, 넓은 크기의 금속단자를 솔라셀의 전극에 접촉시키고 인공적인 광을 조사한 상태에서 출력되는 전류와 전압을 측정하였다.

그러나 종래의 솔라셀 검사 장비에서는 검사를 진행하는 동안 솔라셀을 지그에 장착시켜야 했기 때문에 지그에 의한 그림자 현상이 발생할 우려가 있다. 또한 솔라셀 전극에 접촉시키기 위해 솔라셀에 넓은 크기의 금속단자를 형성시켜야 했기 때문에 금속단자 영역에 의해 빛이 조사되지 못하는 현상도 발생하였다.

한편 대한민국등록특허 제10-1104338호(2012.01.03. '태양전지 성능 평가 장치 및 이를 이용한 태양전지 성능 평가 방법', 이하 '선행기술'이라고 함)에서는 프루브를 이용한 태양전지 성능 평가 장치가 개시되어 있다.

즉 선행기술에서는 태양전지 패널의 버스라인에 접촉하는 복수개의 프루브를 갖는 프루브 유닛을 태양전지 패널의 버스라인에 접촉시켜 태양전지 패널에서 발생하는 전기에너지의 전류와 전압을 측정토록 하는 것이다.

하지만 종래기술에서는 태양전지 패널의 전극라인에 전기적으로 연결된 두 개의 버스 라인에만 프루브를 접촉시켜 측정이 이루어지는 것이기 때문에, 전극라인의 특정 부분에서의 단락이나 전류, 전압 특성을 탐지할 수는 없다는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 진공압을 이용하여 솔라셀을 고정시킨 상태에서, 솔라셀의 저면에서 접속핀을 솔라셀의 전극라인에 접촉되도록 하여 전류 및 전압을 측정할 수 있도록 함으로써, 솔라셀에 넓은 면적의 금속단자를 형성시킬 필요가 없고, 솔라셀을 받치고 있는 지그에 의한 그림자 현상도 방지할 수 있는 기술을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 복수의 접속핀이 전극라인 전 영역에 걸쳐 일정 간격으로 접촉되기 때문에 내부 저항의 영향을 덜 받을 수 있고, 전극의 특정 부분에서의 단락까지도 탐지할 수 있도록 하는 기술을 제공하는데 다른 목적이 있다.

더불어, 판형접속핀의 배열 방향 및 PCB의 접점라인의 배열 방향을 솔라셀의 전극라인의 길이 방향과 수직하게 제작함으로써 솔라셀의 정렬 편의성과 PCB에서의 전극층 배치 편의성을 구현할 수 있도록 하는 기술을 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 솔라셀 성능검사 장비는, 진공흡입홀이 형성된 진공척; 상기 진공척 상부에 밀착되며 상기 진공흡입홀과 연통되는 접점홀이 형성되어 있고, 상기 접점홀 둘레에 접점단자가 마련되어 있으며, 상기 접점단자와 연결되는 전극층이 형성된 PCB; 상기 PCB 상부에 밀착되며 상기 접점홀에 대응하여 핀홀이 형성되어 있는 핀홀더; 및 상단 일부가 상기 핀홀더 상부면 위로 돌출되도록 상기 핀홀더의 핀홀에 내장되는 접속핀;을 포함하고, 상기 핀홀더 상부에 측정 대상이 되는 솔라셀이 올려지면, 상기 진공척의 진공흡입홀을 통해 공기가 빠져나감으로써 진공압이 발생하고, 상기 PCB의 접점홀 및 상기 핀홀더의 핀홀을 통해 전달된 진공압에 의해 상기 솔라셀 저면이 상기 핀홀더 상부에 밀착하면, 상기 솔라셀 저면의 전극라인이 상기 접속핀 상단에 접촉됨으로써, 상기 접속핀의 하단과 접촉하는 상기 PCB의 접점단자를 통해 전류 및 전압이 측정될 수 있되, 상기 PCB에 형성된 접점단자들 중 동일 전극층과 연결되는 일정한 방향의 접점단자들의 집합인 접점라인은 상기 솔라셀 저면의 전극라인의 길이 방향과 수직한 방향을 이루는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 PCB의 접점라인 중 어느 하나의 접점라인에 포함된 접점단자는 상기 솔라셀의 전극라인에 대하여 한칸씩 건너 뛴 동일 극성의 전극라인과 접점이 이루어질 수 있다.

또한, 상기 접속핀을 통해 전원을 인가하면 상기 전극라인에서 발생하는 빛을 촬영하여 마이크로 크랙을 검출하는 EL 방식의 검사가 가능하다.

본 발명에 따른 솔라셀 성능검사 장비에 의하면, 솔라셀의 전극라인의 길이 방향에 대하여 핀홀라인과 접점라인이 수직하게 형성되도록 함으로써 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

먼저, 핀홀더 및 PCB에 진공압 형성을 위한 흡입공 형성이 용이하다. 즉, 본 발명에서는 핀홀라인(접점라인 포함) 2줄을 좁게 배치한 후 다음 핀홀라인과의 사이에 흡입공을 형성시킬 수가 있다. 이 경우에도 모든 전극라인에 빠짐 없이 전류, 전압에 대한 (+), (-) 극성 접촉이 가능하다. 반면 전극라인과 평행하게 핀홀라인과 접점라인이 형성될 경우 진공압 형성을 위한 흡입공 형성이 불가능하다. 즉, 전극라인의 간격은 0.3mm이기 때문에 이 좁은 공간에 흡입공을 형성시킬 수는 없다. 또한 전극라인과 핀홀라인 및 접점라인이 평행한 상태에서 핀홀라인들 사이에 흡입공 형성을 위한 공간을 둔다면, 해당 공간의 전체 전극라인에서는 밀착될 수 있는 핀홀라인이 존재할 수 없게 된다.

또한 하나의 전극라인에서는 전류와 전압 측정을 위해 최소 2개로 구분되도록 접점을 뽑아내야 하는데, 만약 전극라인과 접점라인이 평행하다면, PCB에서 전극층을 구현하는 것이 복잡해진다. 즉 전극라인과 접점라인이 평행할 경우 첫 번째 접점단자는 전류를 뽑아내야 하고, 두 번째 접점단자에서는 전압을 뽑아내야 할 것이다. 그렇지만 전류와 전압은 서로 다른 전극층으로 모아져야 하기 때문에 하나의 접점라인 내에서 최소 2개의 전극층이 복잡하게 구현되어야 하는 것이다. 하지만 본원발명에서는 하나의 접점라인이 수직하게 마주하는 전극라인에서 한칸씩 건너 뛴 동일 극성의 전극라인하고만 접점이 이루어지기 때문에, 동일 극성에 대한 동일 전극층을 하나의 전극라인에 형성시킬 수 있는 용이함이 있다.

또한, 본 발명에서는 하나의 전극라인에서 전류와 전압 측정을 위한 판형접속핀 접점이 순차적으로 이루어지기 때문에, 전극라인의 특정 지점에서의 단락까지도 탐지할 수 있고, 내부 저항의 영향을 극히 덜 받을 수 있다.

또, 본 발명에서는 진공압을 이용하여 솔라셀을 고정시킨 상태에서 측정이 이루어지도록 하기 때문에, 종래 검사 장비에서 솔라셀을 지지하기 위해 사용되었던 지그에 의한 그림자 현상을 방지할 수 있고, 솔라셀 전극라인에 접촉시키기 위한 넓은 크기의 금속단자가 필요 없어서, 기존 금속단자 영역에 빛이 조사되지 못하는 문제점도 해결할 수가 있다.

또한, 본 발명에 따른 솔라셀 성능검사 장비를 이용하면 판형접속핀을 통해 전원을 인가하여 전극라인에서 방출되는 빛을 촬영함으로써 마이크로 크랙이나 오염 등을 검출하는 EL 검사도 동시에 수행할 수 있다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 솔라셀 검사 장비를 설명하기 위한 도면.
도2는 도1에 도시된 솔라셀 검사 장비의 분해 사시도.
도3은 도1에 도시된 솔라셀 검사 장비를 통해 검사하게 되는 솔라셀의 전극라인을 설명하기 위한 도면.
도4는 도1에 도시된 솔라셀 검사 장비에서 핀홀더를 설명하기 위한 도면.
도5는 도1에 도시된 솔라셀 검사 장비에서 판형접속핀을 설명하기 위한 도면.
도6은 도1에 도시된 솔라셀 검사 장비에서 PCB를 설명하기 위한 도면.
도7은 도1에 도시된 솔라셀 검사 장비에 솔라셀이 올려진 상태를 설명하기 위한 개략적인 측단면도.
도8은 도1에 도시된 솔라셀 검사 장비에 솔라셀이 밀착한 상태에서의 판형접속핀의 상태를 설명하기 위한 도면.
도9는 도1에 도시된 솔라셀 검사 장비에 솔라셀이 올려졌을 경우 솔라셀의 전극라인과 핀홀더의 핀홀라인(PCB의 접점라인도 동일함)의 교차 상태를 설명하기 위한 개념도.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 다만 발명의 요지와 무관한 일부 구성은 생략 또는 압축할 것이나, 생략된 구성이라고 하여 반드시 본 발명에서 필요가 없는 구성은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 결합되어 사용될 수 있다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 솔라셀 성능검사 장비를 설명하기 위한 도면이고, 도2는 도1에 도시된 솔라셀 성능검사 장비의 분해 사시도이다. 도1 및 도2에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 솔라셀 성능검사 장비는 핀홀더(30), 고무링(40), PCB(50), 진공척(60) 및 판형접속핀(34)을 포함한다. 이러한 솔라셀 성능검사 장비의 각 구성들은 케이스(70) 내에 실장되며, 케이스(70) 상부로 노출된 핀홀더(30) 위에 솔라셀(20)이 올려짐으로써 검사 작업이 수행될 수 있다. 여기서 솔라셀 성능검사 장비는 상부에서 광을 조사하기 위한 조명장치(10)와, 검사 대상이 되는 솔라셀(20)을 사전에 정위치로 정렬하고 핀홀더(30) 상에 이송시키기 위한 정렬수단(미도시) 및 이송수단(미도시)을 더 포함할 수도 있다.

솔라셀 성능검사 장비를 설명하기 전에 솔라셀(20)을 먼저 설명토록 한다. 도3은 솔라셀(20) 저면을 도시한 것이다. 솔라셀(20)의 저면에는 웨이퍼본체(21) 상에 전극라인(22)이 나란하게 형성되어 있다. 본 실시예에서 웨이퍼본체(21)에 형성된 각 전극라인(22)의 폭은 대략 0.2mm이고, 전극라인(22)간 간격은 대략 0.3mm이며, 각각의 전극라인(22)은 (+) 전극라인 161개와 (-) 전극라인 160개가 번갈아가며 평행하게 배열되어 있다. 솔라셀(20)을 이루고 있는 웨이퍼본체(21)의 형태, 전극라인(22)의 폭과 간격, 전극라인(22)의 개수는 설계하기에 따라 달라질 수 있다. 물론 검사 대상이 되는 솔라셀(20)에 따라 이를 검사하기 위한 솔라셀 성능검사 장비의 핀홀더(30), PCB(50) 및 진공척(60)의 세부 사항도 변경되는 것은 당연하다.

다시 도1 및 도2를 참조하면, 솔라셀 성능검사 장비에서 가장 위에 위치하는 핀홀더(30)는 절연 재질로 제작되며, 핀홀더(30)를 위에서 바라본 도4를 통해 확인할 수 있듯이 핀홀더(30)에는 상하를 관통하도록 복수의 흡입공(31)과 핀홀(32)이 형성되어 있다.

흡입공(31)은 진공척(60)까지 연통되어 있고, 진공척(60)에 진공장치(미도시)가 연결되어 공기가 빠져나갈 시 흡입공(31)을 통해서도 진공압이 발생된다. 또한 흡입공(31)의 직경은 핀홀(32)에 비하여 상대적으로 크다.

물론 진공압은 상부 직경이 대략 350um 정도로 작게 형성되는 핀홀(32)의 내부 공간에서도 형성되는데, 핀홀(32)의 더 중요한 역할은 판형접속핀(34)을 내장하기 위한 것이다. 즉 핀홀(32)은 핀홀더(30) 상에 밀착하는 솔라셀(20)의 전극라인(22)에 대응하여 촘촘하게 형성되며, 핀홀(32) 각각에 도5에 도시된 형태의 판형접속핀(34)이 내장된다. 핀홀더(30)에서 일정한 방향(도4 기준 세로 방향)으로 나란하게 형성된 한줄의 핀홀(32)들을 편의상 핀홀라인(33)이라 부르도록 한다. 이때 핀홀라인(33)의 길이 방향은 솔라셀(20)의 전극라인(22)의 길이 방향에 대하여 수직을 이룬다. 이에 대해서는 이후 다시 설명토록 한다.

도5를 참조하면, 판형접속핀(34)은 상단(34a)의 폭이 대략 300um이고, 상단(34a) 바로 아래 부분과 하단의 폭은 대략 700um이며, 중심부의 폭은 대략 200um이다. 또한 전체 길이는 대략 9mm이고, 두께는 대략 25um로 제작된다. 이러한 판형접속핀(34)의 구조는 핀홀더(30) 내에서 위로 빠져나오지 않도록 하기 위한 조건, 솔라셀(20)이 핀홀더(30)에 밀착하였을 시 휘어져 탄성력을 발휘하되 솔라셀(20)의 전극라인(22)을 파손하지 않도록 하는 조건, 판형접속핀(34)이 휘어지더라도 핀홀(32)의 내부 공간을 막지 않을 조건, 높은 전류가 안정적으로 흐를 수 있는 조건, 그리고 과도한 온도 상승을 막아주기 위한 조건을 모두 충족시키기 위해 최적으로 설계된 것이다.

핀홀더(30) 아래에는 핀홀(32)의 위치에 대응하도록 접점홀(51)이 형성되어 있는 PCB(50)가 위치한다. PCB(50)를 위에서 바라본 도6과, 솔라셀 성능검사 장비에서 핀홀더(30), PCB(50) 및 진공척(60)이 밀착된 상태의 개략적인 측단면도를 도시한 도7을 참조하면 접점홀(51)의 상부 둘레에는 판형접속핀(34)의 하부와 접촉하는 접점단자(52)가 마련되어 있다. 즉, 접점단자(52)는 각각의 접점홀(51)마다 마련되어 있다. 따라서 접점단자(52)의 위치 역시 핀홀더(30)의 핀홀(32) 위치에 대응하여 도6 기준으로 세로 방향으로 나란하게 형성되는데, 한줄의 접점단자(52)들을 편의상 접점라인(53)이라 부르도록 한다. 접점라인(53) 역시 길이 방향이 솔라셀(20)의 전극라인(22)의 길이 방향에 대하여 수직을 이룬다.

한줄의 접점라인(53)에는 해당 접점라인(53)의 접점단자(52)들을 전기적으로 연결하여 PCB(50) 외부로 빼내는 전극층이 형성되어 있다. PCB(50)에서 접점라인(53)의 배열 방향 및 전극층에 대해서는 이하에서 다시 다루도록 한다.

PCB(50)의 접점홀(51) 상부의 접점단자(52)에 판형접속핀(34)이 밀착되면 솔라셀(20)의 전극라인(22)에서 발생하는 전류와 전압을 측정할 수가 있다. 또한 PCB(50)의 접점홀(51)은 위아래로 관통되어 있기 때문에, 진공척(60)에서 발생하는 진공압이 접점홀(51) 내에서도 발생하게 되며, 그 진공압은 핀홀(32)을 통해 솔라셀(20) 저면까지 영향을 끼칠 수 있다. 또한 PCB(50)에도 접점단자(52)가 마련된 접점홀(51) 외에 진공압 전달을 위한 별도의 흡입공이 추가 형성될 수 있다.

PCB(50) 아래에는 진공척(60)이 위치한다. 진공척(60)의 중심에는 진공로(63)가 형성되어 있고, 상부면에서 진공로(63)까지 연통되도록 진공흡입홀(62)도 형성되어 있다. 진공로(63)는 진공척(60)의 측면까지 연장되어 있으며, 측면으로 노출된 진공로(63)에 진공장치(미도시)가 연결되어 공기가 빠져나갈 수 있다.

한편 진공척(60)과 PCB(50) 사이의 틈, 또는 PCB(50)와 핀홀더(30) 사이의 틈을 통해 외부 공기가 유입되는 것을 방지하기 위해 진공척(60)과 PCB(50)가 접하는 면의 둘레, 그리고 PCB(50)와 핀홀더(30)가 접하는 면의 둘레에는 고무링(40)이 장착된다.

솔라셀 성능검사 장비에 솔라셀(20)이 올려진 상태를 개념적으로 설명하기 위한 도7을 참조하면, 핀홀더(30)에는 솔라셀(20)의 전극라인(22)에 대응하여 촘촘하게 핀홀(32)들이 형성되어 있으며, 핀홀(32) 내부 공간에 판형접속핀(34)이 내장되어 있다. 이때 핀홀(32)의 상부는 판형접속핀(34)의 얇은 상단(34a)의 폭에 대응하도록 내경이 상대적으로 작고, 판형접속핀(34)의 상단(34a) 아래에서부터 하부에 대응하는 공간은 내경이 상대적으로 크다. 따라서 판형접속핀(34)이 핀홀(32)의 아래에서 진입하면, 판형접속핀(34)의 좁은 폭의 상단(34a)은 핀홀(32)의 상부로 돌출 되지만, 단턱진 구조로 인해 더 이상은 위로 돌출하지 못하게 된다. 더군다나 핀홀더(30)의 아래에는 PCB(50)가 밀착하고 있기 때문에 판형접속핀(34)은 핀홀(32) 내에서 상하부 어느쪽으로도 빠져나오지 못하게 된다.

또한, 판형접속핀(34)의 하부는 PCB(50)의 접점홀(51) 상부 둘레에 형성된 접점단자(52)와 접촉한 상태를 유지한다.

더불어 핀홀더(30)의 핀홀(32), PCB(50)의 접점홀(51) 및 진공척(60)의 진공흡입홀(62)이 서로 연통되어 있기 때문에, 진공척(60)의 진공로(63)에 연결된 진공장치가 가동되면, 진공로(63)-진공흡입홀(62)-접점홀(51) 및 핀홀(32)까지 진공압이 형성된다. 따라서 핀홀더(30) 위에 올려진 솔라셀(20) 저면에 진공압이 발생함으로써 솔라셀(20)이 핀홀더(30) 상부면에 완전히 밀착될 수 있다. 이에 따라 솔라셀(20) 저면의 전극라인(22)과 수많은 판형접속핀(34)의 상단(34a)이 전기적 접점을 이루게 되고, PCB(50)에서 전류 및 전압을 측정할 수 있다.

이때 솔라셀(20)은 대략 10,000개 전후의 판형접속핀(34) 상단(34a)을 누르면서 밀착하여야 하기 때문에, 진공압 역시 매우 커야한다.

한편 진공압이 발생하여 솔라셀(20) 저면이 핀홀더(30) 상부에 돌출된 판형접속핀(34)을 누르면서 밀착하면, 판형접속핀(34)은 핀홀(32) 내부에서 휘어지게 된다. 즉 진공압이 발생하기 이전에는 도8의 (a)에서와 같이 솔라셀(20)이 판형접속핀(34) 위에 올려짐으로써 핀홀더(30) 상부면에서 떠 있는 상태가 되지만, 진공압이 발생하여 솔라셀(20)이 핀홀더(30) 상부면에 밀착하면 도8의 (b)에서와 같이 매우 얇은 판형접속핀(34)이 휘어진다. 따라서 휘어진 판형접속핀(34)의 복원력에 의해 판형접속핀(34)의 상단(34a)은 솔라셀(20) 후면의 전극라인(22)에 완전히 밀착하여 전기적 접점을 이루고, 하단은 PCB(50)의 접점단자(52)에 밀착하여 전기적 접점을 이루게 된다.

이때 판형접속핀(34)의 두께가 대략 25um로 매우 얇기 때문에, 판형접속핀(34)은 핀홀(32)의 통로 단면적에서 대략 10%정도만을 차지한다. 따라서 진공압이 발생될 때, 핀홀(32) 내부에서도 원활하게 공기가 흡입될 수 있는 것이며, 이에 따라 솔라셀(20)이 무리 없이 진공압의 영향을 받아 핀홀더(30) 상부에 밀착할 수 있게 된다.

한편 본 발명에서는 솔라셀(20)에 형성된 전극라인(22)의 길이 방향에 대하여 핀홀더(30)의 핀홀라인(33), 그리고 PCB(50)의 접점라인(53)이 수직을 이루도록 밀착한 상태에서 성능검사가 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다. 이에 대하여 도9를 통해 설명하면 다음과 같다.

도9는 솔라셀 성능검사 장비에 솔라셀(20)이 올려졌을 경우 솔라셀(20)의 전극라인(22)과 핀홀더(30)의 핀홀라인(33)(PCB(50)의 접점라인(53)도 동일함)의 교차 상태를 설명하기 위한 개념도이다. 설명에 앞서 용어를 다시 한번 정리하도록 한다.

전극라인(22)이란 솔라셀(20)의 웨이퍼본체(21)에 나란하게 형성된 금속선을 말한다. 솔라셀(20)에 빛이 조사되면 전극라인(22)에 전류가 흐르게 되며, 이 전극라인(22)에 판형접속핀(34)이 밀착 됨으로써 PCB(50)에서 전류 및 전압을 측정할 수 있다. 전극라인(22)은 (+) 전극라인과 (-) 전극라인이 교대로 나란하게 배열되어 있으며, 도9를 기준으로 가로 방향으로 전극라인(22)이 형성되어 있다고 가정한다. 또한 전극라인(22)은 가장 윗줄부터 (+)와 (-)가 순차적으로 배열되며, 설명의 편의를 위해 가장 윗줄부터 전극라인1(+)(22-1), 전극라인2(-)(22-2), 전극라인3(+)(22-3), 전극라인4(-)(22-4) 순서로 배열되어 있다고 가정한다.

핀홀라인(33)이란 핀홀더(30)에 형성된 일정 방향의 핀홀(32)들의 집합을 말한다. 도9를 기준으로 핀홀라인(33)은 세로 방향으로 형성되어 있다고 가정한다. 또한 핀홀라인(33) 각각은 (+) 전류, (+) 전압, (-) 전류, (-) 전압을 측정하기 위해 마련되는데, 설명의 편의를 위해 가장 왼쪽부터 핀홀라인1(I+)(33-1), 핀홀라인2(V+)(33-2), 핀홀라인3(I-)(33-3), 핀홀라인4(V-)(33-4), 핀홀라인5(I+)(33-5), 핀홀라인6(V+)(33-6), 핀홀라인7(I-)(33-7), 핀홀라인8(V-)(33-8)이 형성되어 있다고 가정한다. 이때 핀홀라인(33) 2줄 간격을 두고 흡입공(31)이 형성되어 있다.

접점라인(53)이란 PCB(50)에서 접점홀(51) 상부에 형성된 일정 방향의 접점단자(52) 집합을 말한다. 도9를 기준으로 접점라인(53)은 세로 방향으로 형성되어 있다고 가정한다. 이때 접점단자(52)는 핀홀(32)과 동일한 위치에 형성되기 때문에 접점라인(53) 역시 핀홀라인(33)과 겹쳐진다. 즉 도9에서는 전극라인(22), 핀홀라인(33) 및 접점라인(53)이 마주하고 있는 상태를 투시한 것으로 볼 수 있다.

한편, 도9에 도시된 바와 같이 핀홀(32)과 접점단자(52)는 각각 핀홀라인(33)과 접점라인(53)에서 동일한 높이에 형성되지 아니한다. 이하 설명의 편의를 위해 핀홀라인(33)과 핀홀(32)에 대해서만 설명할 것이며, 이에 따라 동일한 위치에 겹쳐진 접점라인(53)과 접점단자(52)의 설명은 자명하게 유추될 것이다.

도9에서 핀홀라인1(I+)(33-1), 핀홀라인2(V+)(33-2), 핀홀라인5(I+)(33-5), 핀홀라인6(V+)(33-6)에 형성된 핀홀들(32-1,32-2,32-5,32-6)은 (+) 전극인 전극라인1(+)(22-1) 및 전극라인3(+)(22-3)과 접점을 이루지만, (-) 전극인 전극라인2(-)(22-2) 및 전극라인4(-)(22-4)와는 접점을 이루지 아니한다.

반대로 핀홀라인3(I-)(33-3), 핀홀라인4(V-)(33-4), 핀홀라인7(I-)(33-7), 핀홀라인8(V-)(33-8)에 형성된 핀홀들(32-3,32-4,32-7,32-8)은 (-) 전극인 전극라인2(-)(22-2) 및 전극라인4(-)(22-4)와 접점을 이루지만, (+) 전극인 전극라인1(+)(22-1) 및 전극라인3(+)(22-3)는 접점을 이루지 아니한다.

즉, (+) 전류와 (+) 전압을 측정하기 위한 핀홀라인(33-1,33-2,33-5,33-6)의 핀홀(32-1,32-2,32-5,32-6)들은 (+) 전극라인(22-1,22-3)에서만 접점이 이루어지는 것이고, (-) 전류와 (-) 전압을 측정하기 위한 핀홀라인(33-3,33-4,33-7,33-8)의 핀홀(32-3,32-4,32-7,32-8)들은 (-) 전극라인(22-2,22-4)에서만 접점이 이루어지도록 하는 것이다.

또한 핀홀라인(33)에 대응하는 접점라인(53)은 각각의 접점라인(53)에 포함된 접점단자(52)들이 하나의 전극층을 통해 전기적 연결이 이루어진다. 즉 접점라인1(I+)(53-1)을 구성하는 접점단자(52-1)들이 모두 전극층1을 통해 전기적 연결이 이루어진다면, 접점라인2(V+)(53-2)를 구성하는 접점단자(52-2)들은 모두 전극층2를 통해 전기적 연결이 이루어지며, 접점라인3(I-)(53-3)을 구성하는 접점단자(52-3)들은 모두 전극층3을 통해 전기적 연결이 이루어지고, 접점라인4(V-)(53-4)를 구성하는 접점단자(52-4)들은 모두 전극층4를 통해 전기적 연결이 이루어진다(여기서 전극층1 내지 전극층4는 PCB(50)의 두께 상에서 서로 다른 층을 이루도록 함). 이후의 접점라인(53-5~53-8)에서도 각 라인마다 동일한 전극층에 의해 접점단자(52)들의 전기적 연결이 이루어지는데, 이때 (+) 전류를 측정하는 접점라인5(I+)(53-5)는 동일한 측정 라인인 접점라인1(I+)(53-1)과 최종적으로 전기적 연결이 이루어져 PCB(50) 외부로 모아진다. 마찬가지로 접점라인6(V+)(53-6), 접점라인7(I-)(53-7), 접점라인8(V-)(53-8)도 각각 접점라인2(V+)(53-2), 접점라인3(I-)(53-3), 접점라인4(V-)(53-4)와 최종적인 전기적 연결이 이루어진다.

따라서 전극라인1(+)(22-1), 전극라인3(+)(22-3) ... (이후 생략)은 접점라인1(I+)(53-1), 접점라인2(V+)(53-2), 접점라인5(I+)(53-5), 접점라인6(V+)(53-6)의 접점단자(52-1,52-2,52-5,52-6)들을 통해 복수 지점에서 (+) 전류와 (+) 전압이 측정될 수 있고, 전극라인2(-)(22-2), 전극라인4(-)(22-4) ... (이후 생략)은 접점라인3(I-)(53-3), 접점라인4(V-)(53-4), 접점라인7(I-)(53-7), 접점라인8(V-)(53-8)의 접점단자(52-3,52-4,52-7,52-8)들을 통해 복수 지점에서 (-) 전류와 (-) 전압이 측정될 수 있다.

실시하기에 따라 전극라인(22)의 길이 방향에 대응하도록 핀홀라인(33) 및 접점라인(53)이 평행하게 형성될 수도 있다. 하지만 본 발명에서는 전극라인(22)의 길이 방향에 대하여 핀홀라인(33)과 접점라인(53)이 수직하게 형성되도록 함으로써 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

먼저, 핀홀더(30) 및 PCB(50)에 진공압 형성을 위한 흡입공(31) 형성이 용이하다. 즉, 본 발명에서는 핀홀라인(33)(접점라인(53) 포함) 2줄을 좁게 배치한 후 다음 핀홀라인(33)과의 사이에 흡입공(31)을 형성시킬 수가 있다. 이 경우에도 모든 전극라인(22)에 빠짐 없이 전류, 전압에 대한 (+), (-) 극성 접촉이 가능하다. 반면 전극라인과 평행하게 핀홀라인과 접점라인이 형성될 경우 진공압 형성을 위한 흡입공 형성이 불가능하다. 즉, 전극라인의 간격은 0.3mm이기 때문에 이 좁은 공간에 흡입공을 형성시킬 수는 없다. 또한 전극라인과 핀홀라인 및 접점라인이 평행한 상태에서 핀홀라인들 사이에 흡입공 형성을 위한 공간을 둔다면, 해당 공간의 전체 전극라인에서는 밀착될 수 있는 핀홀라인이 존재할 수 없게 된다.

또한 하나의 전극라인(22)에서는 전류와 전압 측정을 위해 최소 2개로 구분되도록 접점을 뽑아내야 하는데, 만약 전극라인과 접점라인이 평행하다면, PCB에서 전극층을 구현하는 것이 복잡해진다. 즉 전극라인과 접점라인이 평행할 경우 첫 번째 접점단자는 전류를 뽑아내야 하고, 두 번째 접점단자에서는 전압을 뽑아내야 할 것이다. 그렇지만 전류와 전압은 서로 다른 전극층으로 모아져야 하기 때문에 하나의 접점라인 내에서 최소 2개의 전극층이 복잡하게 구현되어야 하는 것이다. 하지만 본원발명에서는 하나의 접점라인(53)이 수직하게 마주하는 전극라인(22)에서 한칸씩 건너 뛴 동일 극성의 전극라인(22)하고만 접점이 이루어지기 때문에, 동일 극성에 대한 동일 전극층을 하나의 전극라인(22)에 형성시킬 수 있는 용이함이 있다.

또한, 본 발명에서는 하나의 전극라인(22)에서 전류와 전압 측정을 위한 판형접속핀(34) 접점이 순차적으로 이루어지기 때문에, 전극라인(22)의 특정 지점에서의 단락까지도 탐지할 수 있고, 내부 저항의 영향을 극히 덜 받을 수 있다.

또, 본 발명에서는 진공압을 이용하여 솔라셀(20)을 고정시킨 상태에서 측정이 이루어지도록 하기 때문에, 종래 검사 장비에서 솔라셀을 지지하기 위해 사용되었던 지그에 의한 그림자 현상을 방지할 수 있고, 솔라셀 전극라인에 접촉시키기 위한 넓은 크기의 금속단자가 필요 없어서, 기존 금속단자 영역에 빛이 조사되지 못하는 문제점도 해결할 수가 있다.

한편 이상에서는 핀홀더(30)의 핀홀(32)에 내장되어 솔라셀(20)의 전극라인(22)에 접촉되는 접속핀으로써 판형접속핀(34)이 사용되는 것을 도시하고 설명하였지만, 실시하기에 따라 스프링으로 동작되는 포고핀(Pogo Pin)이 접속핀으로 사용될 수도 있다.

한편, 본 발명에 따른 솔라셀 성능검사 장비를 이용하면 솔라셀(20)의 마이크로 크랙, 패턴 단선 및 오염 등도 확인할 수 있다. 마이크로 크랙 등을 확인하는 방식으로는 솔라셀(20)에 레이저를 비춘 후 카메라로 촬영하는 PL(Photoluminescence) 방식이 있고, 솔라셀(20)에 전원을 인기한 후 전극라인(22)에서 발생하는 빛을 카메라로 촬영하여 검출하는 EL(Electroluminescence) 방식이 있으며, 본 발명에서는 EL 방식의 검출이 가능하다.

즉 종래에는 솔라셀 성능검사시 전류, 전압 특성 검사를 위한 시뮬레이션 장비와, 솔라셀의 전극라인에 전원을 인가한 후 전극라인의 부분적인 크랙 등을 확인하는 EL 검사 장비가 별도로 준비되었다.

하지만 본 발명에서는 솔라셀(20)에 형성된 전극라인(22)의 전 영역에서 일정 간격을 두고 복수의 판형접속핀(34)이 접촉한 상태에서, 광을 조사하면 전극라인(22)에서 생성되는 전류와 전압 특성을 검사(시뮬레이션)할 수 있고, 판형접속핀(34)을 통해 전원을 인가하면 전극라인(22)에서 발생하는 빛을 촬영하여 부분적인 크랙 등을 검출하는 EL 방식의 검사도 가능하다. 즉 단일 장비로 시뮬레이션과 EL 검사가 모두 가능하다는 이점이 있는 것이다.

물론 전류, 전압 특성을 검사하는 시뮬레이션 시에는 전극라인1(22-1)에 접촉된 판형접속핀(34)을 통해 I+, V+의 접점이 이루어지도록 하고, 전극라인2(22-2)에 접촉된 판형접속핀(34)을 통해 I-, V-의 접점이 이루어지도록(이후 반복) 하였지만, EL 검사시에는 전극라인1(22-1)에 접촉된 판형접속핀(34)을 모두 전기적으로 연결시켜 (+) 전원을 인가하고, 전극라인2(22-2)에 접촉된 판형접속핀(34)을 모두 전기적으로 연결시켜 (-) 전원을 인가(이후 반복)하면 된다.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면, 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 본 발명의 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

10 : 조명장치
20 : 솔라셀
21 : 웨이퍼본체
22 : 전극라인
22-1 : 전극라인1(+)
22-2 : 전극라인2(-)
22-3 : 전극라인3(+)
22-4 : 전극라인4(-)
30 : 핀홀더
31 : 흡입공
32,32-1~32-8 : 핀홀
33 : 핀홀라인
33-1 : 핀홀라인1(I+)
33-2 : 핀홀라인2(V+)
33-3 : 핀홀라인3(I-)
33-4 : 핀홀라인4(V-)
33-5 : 핀홀라인5(I+)
33-6 : 핀홀라인6(V+)
33-7 : 핀홀라인7(I-)
33-8 : 핀홀라인8(V-)
34 : 판형접속핀
34a : 상단
40 : 고무링
50 : PCB
51 : 접점홀
52, 52-1~52-8 : 접점단자
53 : 접점라인
53-1 : 접점라인1(I+)
53-2 : 접점라인2(V+)
53-3 : 접점라인3(I-)
53-4 : 접점라인4(V-)
53-5 : 접점라인5(I+)
53-6 : 접점라인6(V+)
53-7 : 접점라인7(I-)
53-8 : 접점라인8(V-)
60 : 진공척
62 : 진공흡입홀
63 : 진공로
70 : 케이스

Claims

진공흡입홀이 형성된 진공척;
상기 진공척 상부에 밀착되며 상기 진공흡입홀과 연통되는 접점홀이 형성되어 있고, 상기 접점홀 둘레에 접점단자가 마련되어 있으며, 상기 접점단자와 연결되는 전극층이 형성된 PCB;
상기 PCB 상부에 밀착되며 상기 접점홀에 대응하여 핀홀이 형성되어 있는 핀홀더; 및
상단 일부가 상기 핀홀더 상부면 위로 돌출되도록 상기 핀홀더의 핀홀에 내장되는 접속핀;을 포함하고,
상기 핀홀더 상부에 측정 대상이 되는 솔라셀이 올려지면, 상기 진공척의 진공흡입홀을 통해 공기가 빠져나감으로써 진공압이 발생하고, 상기 PCB의 접점홀 및 상기 핀홀더의 핀홀을 통해 전달된 진공압에 의해 상기 솔라셀 저면이 상기 핀홀더 상부에 밀착하면, 상기 솔라셀 저면의 전극라인이 상기 접속핀 상단에 접촉됨으로써, 상기 접속핀의 하단과 접촉하는 상기 PCB의 접점단자를 통해 전류 및 전압이 측정될 수 있되,
상기 PCB에 형성된 접점단자들 중 동일 전극층과 연결되는 일정한 방향의 접점단자들의 집합인 접점라인은 상기 솔라셀 저면의 전극라인의 길이 방향과 수직한 방향을 이루며,
상기 PCB의 접점라인 중 어느 하나의 접점라인에 포함된 접점단자는 상기 솔라셀의 전극라인에 대하여 한칸씩 건너 뛴 동일 극성의 전극라인과 접점이 이루어지고,
상기 전극층들은 상기 PCB의 두께 상에서 서로 다른 층을 이루도록 형성되며,
상기 전극라인의 전 영역에서 일정 간격을 두고 복수의 상기 접속핀이 접촉한 상태에서, 광을 조사하면 상기 전극라인에서 생성되는 전류와 전압 특성을 검사할 수 있고, 상기 접속핀을 통해 전원을 인가하면 상기 전극라인에서 발생하는 빛을 카메라로 촬영하여 마이크로 크랙을 검출하는 EL 방식의 검사가 가능하여, 단일 장비로 시뮬레이션 및 EL 검사가 모두 가능한 것을 특징으로 하는 솔라셀 성능검사 장비.
삭제
삭제