KR102166024B1

KR102166024B1 - 테스팅 장치

Info

Publication number: KR102166024B1
Application number: KR1020167030667A
Authority: KR
Inventors: 줄리앙 로샤트; 요나스 힐러; 니콜라스 리보드; 알렉산드로 암뷜
Original assignee: 파산 에스에이
Priority date: 2014-04-04
Filing date: 2015-04-01
Publication date: 2020-10-16
Also published as: WO2015151049A1; CN106165291A; TWI692933B; EP3126859A1; EP3126859B1; KR20160141809A; TW201603475A; CN106165291B

Abstract

본 발명은 태양전지 요소, 태양전지 및/또는 태양전지 스트링과 같이 평면들 중의 적어도 하나에 전기 접점들(3)이 있는 태양광소자(2)의 테스팅장치(1)에 관한 것으로, 이 장치는 태양광소자(2)를 배치하는 수납 표면(5)을 갖는 지지대(4); 적어도 하나의 측정기(6); 태양광소자(2)의 전기 접점들(3) 중의 적어도 하나에 맞닿아 임시 전기연결을 이루는 노출 전기 접점들(8)을 갖는 적어도 하나의 전기 인터페이스(7); 및 지지대(4)에 태양광소자(2)를 설치할 때 전기 인터페이스(7)와 태양광소자(2)를 서로에 대해 압박하는 압박수단(16);을 포함하고, 전기 인터페이스(7)는 절연체(27) 위에 인쇄 도전구조(26)로 이루어진 인쇄회로면(9)을 포함하고; 테스팅 장치(1)가 절연체로 된 적어도 하나의 유연한 부재(13,15)를 포함하는데, 이런 유연한 부재(13,15)는 압박수단(16)과 협력하여 전기 인터페이스(7)와 태양광소자(2)를 서로에 대해 밀어주는 힘을 가한다.

Description

테스팅 장치{TESTING DEVICE}

본 발명은 태양전지 요소, 태양전지 및/또는 태양전지 스트링과 같이 평면들 중의 적어도 하나에 전기 접점들이 있는 태양광소자의 테스팅장치에 관한 것으로, 구체적으로는 태양광소자를 배치하는 수납 표면을 갖는 지지대; 적어도 하나의 측정기; 태양광소자의 전기 접점들 중의 적어도 하나에 맞닿아 임시 전기연결을 이루는 노출 전기 접점들을 갖는 적어도 하나의 전기 인터페이스; 및 지지대에 태양광소자를 설치할 때 전기 인터페이스와 태양광소자를 서로에 대해 압박하는 압박수단을 포함하는 테스팅장치에 관한 것이다. 여기서, 전기 인터페이스는 측정기에 연결된다.

여기서 "태양광소자의 수납"은 태양광소자를 지지대에 직간접적으로 고정하거나 지지한다는 의미이다. 지지할 경우, 전기 인터페이스와 같은 추가 부재가 배치될 수 있다. 태양광소자의 접점들은 전력을 모으는데 사용되는 표면 어디에도 위치할 수 있다. 이런 접점들은 금속부위이거나 TCO 층일 수 있다. 이상적으로는 이런 접점들이 모듈에 사용되는 접점을 모방한다.

본 발명은 청구항 32의 서문에 따른 테스팅 방법에 관한 것이기도 하다.

본 발명의 테스팅 장치는 광전자소자의 전력 출력을 측정하기에 특히 적합하고, 광전자소자에 접속해 전류와 전압을 측정하고 제어할 수 있다. 이런 장치는 플래셔(flasher)라고도 하는 선-시뮬레이터에 사용할 수 있다.

현재와 미래의 태양전지들 중의 일부는 더이상 전혀 버스바(bus-bar)를 보이지 않고, 앞뒷쪽 접점들이 아주 다양한 패턴으로 형성되며, 핑거들만으로 된 금속선들이 윗면과 배면에 보이고 있다. 이런 핑거들은 때로 차단되기도 하고, 배면접촉 전지와 같은 일부 디자인들은 윗면에 금속코팅이 전혀 없기도 하다. 이런 배면접촉 전지들은 배면에 음극과 양극을 모두 갖추고 있어, 배면의 금속코팅 구조가 아주 복잡해진다.

모든 종류의 전지 금속코팅 디자인들에 신뢰성있고 유연한 접촉 해결책을 제시하는 것은 태양광소자의 테스팅장치의 제조업자들에게는 아주 어려운 과제이다. 심지어 접촉방식마다 다른 여러가지 금속코팅 디자인을 취하기도 한다.

또, 태양전지를 모듈에 접촉해 테스트해야만 하여, 제조업자는 태양전지마다 다른 연결법을 시뮬레이션해야 하는바; 예를 들면 Day4/스마트 와이어 기술에서는대량의 와이어, 가는 와이어 및 와이어 갯수가 모듈 제조업자마다 다르고; 2, 3, 4 또는 5 버스바를 사용해야만 한다.

이렇게 급속히 변하는 금속코팅 디자인/조건을 아래 조건들로 만족하려면 유연한 접촉구조가 필요하다:

- (태양광소자의 양극과 음극 구역들을 전압전류 핀에 연결하기 위한) 다양한 위치에서의, 특히 4-포인트 측정을 위한 접점/면적;

- 양극과 음극이 태양광소자의 배면이나 전면에 넓게 혼합됨;

- 태양전지 윗면에 그늘을 거의/전혀 만들지 않는 접촉기구;

- 실험실 측정을 위해서는, 태양광소자를 여러 온도에서 가열냉각하고 (태양전지 온도거동 측정을 위해) 선택된 온도로 유지해야 함. 태양광소자와의 양호한 열접촉이 필요(열에너지 흐름이 방해되지 않아야 함).

- 태양전지 배면 전체를 금속코팅하지 않고 빛을 투과하도록 함(모듈의 배면판에서 반사를 허용하고 태양전지 뒷쪽에서 주변광을 수집하기 위함); 태양전지의 투명한 배면의 충격 측정을 위해, 배면접촉 구조가 다른 색들을 갖도록 하여, 예컨대 반사, 확산, 흡수 구역마다 다른 색으로 표시.

이런 조건들은 현재의 현재의 접촉 방식; 예컨대 스프링 프로브, 전기도전 와이어, 전기 와이어 그리드를 태양전지에 누르기, 유연한 베어링 블레이드 등으로는 이룰 수 없다.

CN102023235A1, HR20120081T1, JP2010177379A에 소개된 스프링 프로브에서는 튜브 안에서 안내되고 스프링의 힘을 받는 니들핀들을 이용한다. 태양전지의 버스바 접촉을 위해, 다수의 스프링프로브들의 어레이를 버스바 위에 정렬하고 고정 바에 고정한다. 이런 디자인은 많은 섬세한 조립단계들이 필요하다. 니들핀은 아주 섬세하고 파손되기 쉽다. 접촉부의 단면적도 버스바에 연결된 리본의 단면적에 비해 아주 작다. 스프링 프로브의 어레이를 버스바마다 반복해야만 한다. 스프링 프로브들의 접촉도 태양전지의 접촉을 닮지 않아, 오차가 생기곤 한다. 핑거들을 연결할 때 프로브로 핑거들을 건드리기가 아주 어렵다.

휘어진 와이어 방식의 경우, 휘어진 금속와이어들을 사용하는데, 이런 와이어들은 그늘을 최소화하기 위해 전지 구역 밖에 고정한다. 버스바에서 와이어 팁들을 정확히 정렬하려면 정밀한 조립이 필요하다. 또, 접촉부의 단면적도 아주 작고 솔라모듈마다 크게 다르며, 접촉점의 수도 복잡한 디자인 때문에 제한된다.

CN201945665U, DE102011081004A1, US2007068567A1에 소개된 접점으로 사용되는 와이어들은 전체 길이를 따라 고정되어 연결할 태양전지 위로 뻗는 기다란 지지부에 연결된다. (일부 피복이 없고 절연부가 없는) 와이어를 지지하는 기다란 지지부가 와이어를 태양전지쪽으로 밀어준다. 이 지지부는 힘을 가하기 위해 기계적으로 안정되고 강성을 가져야 한다. 이때문에 대형의 무거운 지지부들이 사용되고 태양전지에 많은 그늘이 생기게 한다.

US2010045264A1은 다수의 접촉소자들이 비스듬하게 정렬되어 있는 태양전지에 임시로 연결되는 프로브를 소개하고 있는데, 하단부 팁들이 전기접촉을 위해 태양전지의 전극단자들 위에 배치된다.

US2012306524A1은 태양광소자의 테스팅에 관한 것이 아니고, 반도체소자의 다수의 접촉 위치들을 연결하는 장치를 소개한다. 와이어 형태의 프로브들이 지지부에 의해 고정되고, PCB에 여러 구멍들이 형성되어 있다. 이 PCB는 와이어나 프로브들을 홀딩/급송하기 위한 지지부로 사용된다. 프로브들은 접착제에 의해 지지부에 고정된다.

DE102012017564A1은 테스팅을 위해 태양전지를 임시로 연결하는 장치를 소개한다. 다수의 도전 와이어들이 유리판 위로 뻗어있고, 유리판은 부압에 의해 태양전지를 향해 흡인되며, 와이어들이 태양전지의 접점구역들에 접촉한다. 압착기구 때문에 균일하고 신뢰성있는 접촉품질은 얻을 수 없다. 또, 금속 와이어들이 가하는 힘 때문에 태양전지가 파손되기도 한다.

DE102010019955A1은 다른 기술분야에 관한 것으로 전기소자들의 테스팅 장치를 소개한다. 측정기와의 접촉을 위해 도체판을 사용한다.

WO2014013350A1은 태양광소자의 테스팅장치를 소개하는데, 여기서는 전기접촉 수단으로서 적어도 하나의 유연한 도전 와이어를 사용한다. DE102012017564A1에서 언급한 것처럼, 금속 와이어가 태양광소자에 기계적인 충격을 준다.

CN102023235A, HR20120081T1, JP2010177379A에 소개된 스프링 프로브들의 니들핀들은 튜브에서 안내되고 스프링의 힘을 받는데, 태양전지의 버스바에 연결하기 위해 스프링프로브 어레이를 버스바 위에 정렬하고 고정바에 고정한다. 이런 디자인은 많은 섬세한 조립단계들이 필요하다. 니들핀은 아주 섬세하고 파손되기 쉽다. 접촉부의 단면적도 버스바에 연결된 리본의 단면적에 비해 아주 작다. 스프링 프로브의 어레이를 버스바마다 반복해야만 한다. 스프링 프로브들의 접촉도 태양전지의 접촉을 닮지 않아, 오차가 생기곤 한다. 핑거들을 연결할 때 프로브로 핑거들을 건드리기가 아주 어렵다. 휘어진 와이어 방식의 경우, 휘어진 금속와이어들을 사용하는데, 태양전지에 생기는 그늘을 최소화하기 위해 이들 와이어를 태양전지 밖에 고정한다. 버스바에 와이어 팁들을 정확히 정렬하려면 섬세한 조립이 필요하다. 또, 접촉부의 단면적이 아주 작고 솔라모듈의 연결부마다 아주 다르며 접촉점의 갯수도 복잡한 디자인 때문에 제한된다.

이런 모든 해결책들은 여러가지 고유한 소자들의 어셈블리로서, 복잡한 조립이 필요하고 새로운 금속코팅 디자인에 어울리기 위한 유연성이 부족하다.

이런 방식들의 주요 문제점은: 복잡한 조립, 새로운 금속코팅 디자인에 대한 낮은 융통성, 태양전지들을 태양광소자 한쪽면의 2개 이상의 전극들에 배면접촉하기의 어려움, 높은 제조비 등이다.

본 발명의 목적은 종래의 문제점들을 극복하고, 테스팅을 위해 (배면접촉) 전지나 웨이퍼나 다른 중간 단계를 포함한 평판 태양광소자를 신뢰성있게 전기접촉하는 방법을 제공하는데 있다. 이 방법은 태양광소자 표면의 복잡한 접촉구조와 어울려야 하고, 간단하고 저렴해야 한다. 또한, 여러가지 금속코팅 구조들을 최소의 노력으로 테스트할 수 있어야 한다. 공간절약 디자인이 바람직하다.

본 발명의 목적은, 전기 인터페이스가 절연체 위에 인쇄 도전구조로 이루어진 인쇄회로면을 포함하고, 테스팅 장치가 절연체로 된 적어도 하나의 유연한 부재를 포함하는데, 이런 유연한 부재는 압박수단과 협력하여 전기 인터페이스와 태양광소자를 서로에 대해 밀어주는 힘을 가하는 테스팅 장치에 의해 달성된다.

태양광소자와 인쇄회로면에 밀어 절연체로 된 유연한 부재에 접촉시키는 구조는 여러 장점을 갖는다. 일정하고 안전한 힘을 가함과 동시에 공간적으로 일정하고 신뢰성있게 태양광소자를 접촉시킬 수 있다. 인쇄회로면은 태양광소자 전체에 대한 일정한 접촉을 아주 정밀하게 제공할 수 있다. 이런 일정한 접촉은 절연체로 된 유연한 부재에 의해 더 개선된다. 태양광소자에 일정한 힘을 분산시킬 수 있는 융통성 내지 유연성도 생긴다. 태양광소자의 접촉면에 대한 부정적인 기계적 충격도 인쇄회로면에 의해 효과적으로 방지된다. 인쇄회로면과 그 접촉구조들이 원활하고 평탄하게 형성될 수 있다.

그와 동시에, 유연한 부재의 절연체가 (국부적인) 단락이나 누서을 방지하여, 태양광소자의 테스팅 성능에 영향을 주지 않는다. 유연한 부재는 인쇄회로면과 협력하여 태양광소자의 공간적확장도 보장한다.

따라서, 유연한 부재만 태양광소자의 한쪽 (첫번째) 표면에 맞닿고 태양광소자의 다른쪽 (두번째) 표면은 인쇄회로면에 접촉한다. 태양광소자의 첫번째 표면은 (측정기간 동안) 측정위치에서 테스팅 장치나 테스팅 장치의 어떤 부분에도 전기적으로 연결되지 않는다. 테스팅 장치는 인쇄회로면과 유연한 부재 사이에 태양광소자를 배치한다. 유연한 부재는 인쇄회로면을 마주본다.

유연한 부재를 포함한 테스팅장치의 상부는 고정되고, 수납 표면을 갖춘 지지대를 갖는 하부는 유연한 부재를 향해 (수직으로) 상승할 수 있다. 하부를 움직이는 드라이브는 태양광소자를 수납 표면과 유연한 부재 사이에 배치하기 위해 유연한 부재와 협력하는 압박수단의 일부이다.

유연한 부재만 태양광소자의 한쪽 (첫번째) 표면에 맞닿고 태양광소자의 다른쪽 (두번째) 표면은 인쇄회로면에 접촉하고, 태양광소자의 첫번째 표면은 (측정기간 동안) 측정위치에서 테스팅 장치나 테스팅 장치의 어떤 부분에도 전기적으로 연결되지 않도록 테스팅장치를 구성한다.

인쇄회로면은 적어도 측정 위치에서(즉, 태양광소자를 인쇄회로면에 대해 압박하는 위치에서) 유연한 부재를 향해 볼록한 형상을 갖는다. 태양광소자를 유연한 부재로 인쇄회로면에 압박하면, 태양광소자가 인쇄회로면이나 수납 표면의 형상에 맞게 휘어지게 되어, 태양광소자의 평면의 모든 접점에서 좀더 일정한 접촉이 이루어진다.

유연한 부재는 압박수단(드라이브, 프레스, 액튜에이터 등)에 직접 연결될 수 있고, 또한 압박수단과 협력할 수 있는바, 유연한 부재가 고정되고 압박수단이 태양광소자를 유연한 부재쪽으로 움직일 수 있다.

유연한 부재는 압박수단의 힘을 전기 인터페이스나 태양광소자에 직간접적으로 전달하는데 사용된다.

유연한 부재는 (측정위치에서) 태양광소자에 직접 닿거나 설치된다. 절연체로 된 유연한 부재가 측정위치에서 태양광소자에 닿는다. 유연한 부재 전체를 절연체로 할 필요는 없다. 측정위치에서 태양광소자에 맞닿는 면은 부드러운 재질의 절연체로 이루어진다.

유연한 부재가 길이방향 연장선을 갖고, 유연한 부재 및/또는 유연한 부재에 연결된 세로 보강요소가 유연한 부재의 길이방향 연장선 방향으로 장력을 받으며, 유연한 부재 및/또는 보강요소의 장력이 10N 보다 크며, 바람직하게는 30N보다 큰 것이 좋다.

유연한 부재가 태양광소자에 접촉하지 않을 때는 직선이다.

테스팅장치는 유연한 부재의 길이방향으로 유연한 부재에 작용하는 인장수단을 포함한다.

이런 장력에 의해 유연한 부재의 형상이 보장되어, 일정하고 신뢰성있는 압력(힘)이 유지된다.

유연한 부재는 기다란 와이어 형상을 갖는 것이 좋다. 유연한 부재는 태양광소자에 맞닿는 부분을 갖는다. 유연한 부재는 맞닿는 부분에서 자유로이 뻗어나가고, 맞닿는 부분이 태양광소자에 접촉한다. 릴리스 위치에서는 유연한 부재의 맞닿는 부분이 자유롭게 연장하는 구간이고, 접촉(측정) 위치에서 자유롭게 연장하는 맞닿는 부분이 태양광소자에 접촉한다.

유연한 부재가 제1 및 제2 홀딩부재 사이에서 맞닿는 부분에서 자유롭게 연장하는 것이 좋은데, 유연한 부재의 맞닿는 부분에 더이상의 추가 홀딩부재나 지지부재는 연결되지 않는다. 이때문에, 유연한 부재가 태양광소자의 표면 형상이나 지지면의 형상에 쉽게 일치하게 된다. 즉, 릴리스 위치에서는 유연한 부재의 맞닿는 부분이 제1 및 제2 홀딩부재들 사이에서 자유롭게 거치되고; 접촉(측정) 위치에서는 자유롭게 뻗는 맞닿는 부분이 태양광소자에 접촉한다.

유연한 부재가 와이어인 것이 좋다. 이런 와이어는 절연 와이어이고, 유연한 부재의 절연체가 와이어의 절연체가 된다.

유연한 부재가 유연한 나일론 와이어일 수 있다.

유연한 부재가 보강섬유를 포함할 수 있다.

유연한 부재가 절연체 재킷을 포함하고, 이 재킷은 적어도 하나의 스트랜드를 적어도 부분적으로 둘러싸며, 스트랜드의 인장강도가 재킷의 인장강도보다 큰 것이 바람직하다. 스트랜드가 (길이방향) 보강요소이다. 유연한 부재가 유연한 상태에 있는 동안, 그 인장강도나 E-모듈은 더 큰 인장강도를 견딜 수 있도록 증가한다. 케이블이나 절연 와이어를 유연한 부재로 사용할 수 있다. 재킷의 E-모듈은 20GPa보다 작은 것이 좋다. 스트랜드의 E-모듈은 20GPa보다 큰 것이 좋다. 재킷과 스트랜드의 E-모듈은 적어도 2배, 바람직하게는 5배, 가장 바람직하게는 10배 이상 서로 다른 것이 좋다.

유연한 부재 여러개를 평행하게 뻗도록 하여 와이어 웹을 형성할 수도 있다.

절연체로 된 와이어와 같은 유연한 부재를 사용하면 아주 안전하게 전기 인터페이스에 대해 태양광소자를 고정할 수 있는데, 이는 금속 와이어들은 태양광소자에 부정적인 충격을 주어 스크래치를 일으키거나 파손시킬 수 있기 때문이다. 또, 절연체 부재는 태양광소자의 성능테스트에 영향을 주지 않는다. 이 부재를 투명하거나 반투명한 재료로 형성하면, 광원이나 광디텍터가 태양광소자 표면을 향할 때 특히 유리하다. 이런 조건들은 실제상황을 시뮬레이션할 수도 있다.

유연한 부재가 빛을 내면 빛이 태양광소자에서 반사되어 그늘이 없어질 수 있다. 유연한 소재는 삼각형인 것이 바람직할 수 있다.

적어도 하나의 유연한 부재는 와이어, 그리드, 메쉬, 웹 또는 유연한 호일이나 층일 수 있고, 투명할 수도 있다.

유연한 부재가 수납 표면의 한쪽 모서리 위로, 바람직하게는 양쪽 모서리 위로 수납 표면 위를 연속적으로 뻗는 것이 바람직하다. 이 경우, 압박수단(드라이브나 와이어 고정구조)을 수납 표면에 나란히 배치할 수 있다.

인쇄 도전구조들을 형성하는 절연체가 플라스틱, 섬유, 수지기판 또는 필름일 수 있다. 그러나, 절연체가 부도체 금속산화물의 박막이나 코팅일 수도 있는데, 예컨대 알루미늄 코어에 형성된 산화알루미늄 층일 수 있다. 절연체를 2차원 패턴으로나 금속코어에 형성할 수 있다. 이런 금속코어는 노출된 접점에 전류나 전압을 전달하는데 사용된다.

(태양광소자의 접점에 닿는) 노출된 접점들의 접촉면은 인쇄회로면의 인쇄 도전구조들과 전기적으로 접촉한다. 이때문에, 인쇄회로면의 인쇄 도전구조들을 직접 이용해 전압이나 전류의 인가나 측정을 할 수 있다.

인쇄회로면이란 전기 인터페이스의 표면 구역의 인쇄회로층이나 구조를 형성하는 "인쇄회로층"이나 "인쇄회로 구조"로 이해하면 된다.

적어도 하나 바람직하게는 일부나 전체의 접점이 각각 움직이지 않게 절연체에 연결되어, 노출 접점 전체가 절연체에 대해 움직이지 않는다. "전체"란 노출 접점의 어느 부분도 절연체나 기판에 대해 움직이지 않는 것을 뜻한다.

노출 접점들의 전체 접촉면이 절연체나 기판에 대해 움직이지 않아, 인쇄회로면과 협력하여 신뢰성있고 내구성을 갖는 전기 인터페이스가 제공되는데, 이는 접점들이 움직이지 않아 마모되지 않기 때문이다. 동시에, 인쇄회로 구조는 디자인별로 접촉패턴을 형성할 수 있다.

노출 접점들은 태양광소자와 전기 인터페이스를 서로에 대해 압박해서 생긴 힘을 인쇄회로면의 도전경로나 절연체에 전달할 수 있다. 이 힘의 경로는 노출된 접점들의 (태양광소자의 접점에 닿는) 접점들로부터 인쇄회로면의 절연체나 도전로에 닿지 않는 접점 부분까지 뻗는다. 힘 경로는 기본적으로 인쇄회로면에 수직으로 접점의 양단 표면 사이로 뻗는다. 따라서, 힘 경로는 기본적으로 접점내 전류나 전압 경로에 나란하다. 이때문에 노출 접점들에 힘을 가하는 동안 전기적 연결의 손실 위험 없이 공간을 절감하고 신뢰성을 높일 수 있다.

노출 접점들 중의 적어도 하나나 일부는 금도금에 의해 인쇄회로면의 인쇄 도전구조로 형성된다. 이 경우, 인쇄회로 구조들이 직접 접촉구역으로 사용된다. 노출 접점들은 국부적 증착법의 인쇄/성장 기술(예; 양극산화, 전기도금, 플라즈마 증착, 분무, CVD 등)에 의해 절연체/기판 위로 돌출한다.

전기 인터페이스는 절연체 표면에 금도금 등에 의해 인쇄 도전구조로 이루어진 노출 접점들을 갖는 인쇄회로면을 포함한다.

한편, 노출 접점의 적어도 하나나 일부가 땜납이나 도전 접착에 의해 인쇄회로면의 인쇄 도전구조에 연결되는 도체로 이루어지기도 한다. 도체는 패드와 같은 소형 판 부재로서, 인쇄회로면의 인쇄 도전구조에 납땜될 수 있다.

노출 접점들의 접촉면이 절연체보다 2mm 이하, 바람직하게는 1mm 이하 돌출한다.

본 발명은 평판형 태양광소자의 테스팅에 관한 것으로, 태양광소자, 특히 (버스바 없는) 태양전지나 태양전지 스트링 사이의 전기접촉을 최소의 기계적 응력과 양호한 반복적인 접촉 품질로 보장한다. 이 테스팅장치는 인쇄회로면이 얇은 기판에 부착되어 공간절약형이다. 인쇄회로 기술의 발달로 전기 인터페이스를 저렴하게 생산할 수 있다. 본 발명에 의하면, 인쇄회로면을 형성하는 인쇄 도전구조의 패턴을 테스트할 태양광소자의 평면의 접촉패턴에 정확히 일치시킬 수 있다.

측정위치에서, 인쇄회로면이 태양광소자의 평면에 대해 나란한 노출 접점들에 맞닿아, 인쇄회로면의 모든 노출 접점들과 태양광소자의 접점이 평면접촉을 한다. 인쇄회로면/층의 노출 접점들 및/또는 도전구조/경로는 평탄하거나 층상의 도전구조로 이루어진다.

인쇄회로면의 노출 접점들은 서로 또는 측정기의 커넥터와 연결되는데, 이때 인쇄회로면이나 PCB 내부의 절연체층으로 커버되는 도전로를 통해 연결된다. 따라서, (와이어 전체 길이를 따라 접촉이 되는) 종래의 와이어 접촉과는 대조적으로, 본 발명에 의하면 노출 접점들의 각개 패턴에 의해 태양광소자에 선택적으로 접촉할 수 있다. 절연체 층으로 덮인 도전로들은 직접접촉에 기여하지 않는다.

적어도 하나의 노출 접점이 후막법으로 이루어진 저항에 의해 (절연체로 덮인) 도전로에 연결된다. 저항도 절연체로 덮인다.

인쇄회로면의 노출 접점들이 2차원 패턴을 형성하고, 각각의 노출 접점의 폭과 길이가 1cm를 넘지 않거나 직경이 1cm를 넘지 않는 것이 바람직하다. 이 경우, 태양광소자의 여러 구역들을 선택적으로 접촉할 수 있다.

접촉 영역들을 구리로 국부적으로 성장시켜 노출 접점들을 만들 수 있다. 이런 성장은 도체의 증착, 예컨대 양극산화법이나 박막/후막 기술로 실행된다. 성장을 하는 동안, 노출 접점들의 접촉면이 인쇄회로층의 절연체보다 상승한다.

접촉 구역들이 국부적으로 성장하면 3D 형상이 되어, 절연층을 초과하며 전지의 금속코팅에 침투하는데 도움이 된다.

노출 점점들을 양극산화법으로 국부적으로 성장시킨다. 후속 단계로, 추가 금도금을 성장된 접점에 붙인다. 구리를 금으로 덮는 것이 가장 좋다.

노출 점점들은 인쇄회로면의 도전로에 의해 서로 연결되고, 도전로는 국부적으로 인쇄회로면의 절연체에 연결되거나 덮이며, 이때 1군의 노출 접점들은 접촉면적이 2군의 노출 접점들의 접촉면적보다 2배 이상 크다.

1군의 노출 접점들과 2군의 노출 접점들이 직선을 따라 서로 교대로 배열되는 것이 좋다.

연결할 연속 라인과 전지를 배면접촉하는 것은 일례일 뿐이다. 여러 미래 접촉 디자인에서, 전지의 접촉 구역들이 아주 작아지고 각각의 접촉구역이 한쪽은 전류접촉만 하고 다른 하나는 전압접촉만 하도록 할 수도 있다. 핑거를 이용해 각각의 핑거가 전류와 전압만 따로 접촉하도록 할 수도 있다. IBC(Interdigitated-Back-Contact) 전지와 같은 미래의 전지는 금속 접점들이 전혀 없을 수도 있다.

테스팅장치는 노출 접점 패턴이 서로 다른 2개 이상의 인쇄회로면을 갖는 것이 좋다. 인쇄회로면은 다른 태양광소자의 테스팅을 고려해 교환할 수 있다.

인쇄회로면은 절연/유전 기판에 도전로, 도전점, 패턴과 같은 도전 구조를 갖는 어떤 표면도 가능하다. 본 발명에서, "인쇄"란 모든 종류의 도체(구리, 금, 이들의 합금 등의)를 부착하거나 증착(플라즈마 증착, 스퍼터링, 도금, 인젯 프린팅 등)하는 것과, 도전구조 형성을 위해 도체를 선택적으로 제거하는 것(에칭이나 레이징과 같은 화학적 처리)를 포함하는 개념이다. 따라서, 인쇄 도전구조는 인쇄회로면의 전기도전 구조이다.

플라스틱, 수지 고무로 된 모든 기판에 다른 기술로 전기회로를 인쇄할 수도 있다. 이런 재료는 합성이나 천연이고 강화되거나 유연할 수 있다. 증착이나 연삭 과정에 마스크를 이용하고, 남는 재료는 뒤에 (레이저 등으로) 제거할 수 있다. 기판 위에 도체를 붙일 수도 있는데, 전처리되거나 미리 인쇄된 시드층에 접착하거나 고정할 수 있다. 스크린이나 잉크젯 프린터를 포함한 다른 방법도 이용할 수 있다.

전기회로를 만드는 기술로는, 표준 PCB(FR4, MCPCB, FlexPCB); 유연한 부분과 단단한 부분의 조합; 키보드와 비슷하게 탄소 접점들을 갖는 PCB; 블랙(절연) 마스크를 갖는 금도금 접점; 후막 PCB; (스크린 프린팅과 같은) 후막 기술을 이용한 수동 전기소자의 증착; LTCC(Low Temperature Co-Fired Ceramic); FlelPCB; 도전 페이스트의 2D/3D 인쇄; 감광층(포토리소그래피)의 스크린 인쇄나 에칭; 성장법(양극산화, 전기화학적 도금, 전기도금, 전기증착), 빛(레이저)이나 화학적 작용이나 인쇄에 의한 도전구역 마스킹; 도전 기판의 기계적 성형(밀링, 커팅, 스탬핑); 재료의 화학적 제거(에칭 등)과 이상의 기술의 조합이 있다.

전기 접점은 도전로의 인쇄회로에 있는 작은 국부적 접점들로서 그늘이 생기지 않도록 금속코팅 뒤나 전지 안에서의 연결을 모방한다. 인쇄회로면의 접점이나 접촉부들은 (전기화학적 도금이나 스크린인쇄에 의한) 인쇄 도전로보다 (약간) 높을 수 있다.

인쇄회로면은 제1 극성(음극)의 제1 접점들과 제2 극성(양극)의 제2 접점들을 포함하여, 태양광소자의 양극과 음극에 관련된 접점들을 갖는다.

절연체는 알루미늄판 위의 양극산화 알루미늄과 같은 도체 위의 층이 바람직하다.

인쇄회로면 전체에 다수의 접점이 분산되는 것이 바람직할 수 있다.

기계적 불완전성을 극복하고 모든 접촉구역에 대한 양호한 전기접촉을 위해 도전점, 인쇄회로면, 인쇄회로면을 지지하는 기판, 인쇄회로면과 압박수단 사이의 중간층, 압박수단 자체를 포함한 모든 요소는 탄성을 갖는 것이 바람직하다.

인쇄회로면의 전기접촉 구역들을 Ni, Au, Ag와 같은 다른 재료로 도금하여 전도성은 개선하고 저항은 줄이며 산화나 기타 노화는 방지할 수 있다.

인쇄회로면의 접점을 열처리하여 마모를 줄일 수 잇다. 다른 인쇄 도전로를 절연층으로 마스크할 수 있다. 절연층은 어떤 색도 가질 수 잇다. 태양광소자와 테스팅장치의 지지대 사이의 양호한 열교환을 위해 절연층을 최적화할 수 잇다. 절연층은 태양광소자나 회로층들의 높은 불규칙성에 적응하도록 탄성을 가질 수 있다. 이런 탄성 절연층을 스크린인쇄법으로 부착하거나 미리 절단한 층을 붙일 수 있다.

태양광소자는 웨이퍼, 태양전지 요소, 태양전지, 태양전지 스트링이나 어레이, 태양전지 모듈, 이들의 조합 등을 포함한다. 여러개의 서로 연결된 전지들이 전체적으로 또는 소집합만 접촉할 수 있다.

태양광소자의 전기접촉 영역이 버스바, 핑거, 태양광소자의 능동표면과 같은 영역, 리본들을 연결하기 위한 커넥터, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 전기접촉 영역들은 태양광소자의 윗면 및/또는 배면에 배열된다. 태양광소자는 각각 양극과 음극에 관련된 2가지 이상의 접촉 영역들을 포함한다.

본 발명의 방법은 I/V 곡선의 측정과 전기발광 둘다를 할 수 있다. 본 발명의 방법은 접점 사이의 저항을 버스바 사이의 측정처럼 측정하여, 태양전지의 판저항을 뽑아내는데 사용될 수 있지만, 다른 측정법도 할 수 잇어, 태양광소자를 한쪽면이나 양쪽면에서 하나 이상의 극성에 연결하고 전류나 전압연결을 할 수 있다. "측정기"는 측정용 디텍터(예; 전압계나 전류계)일 수 있다. 본 발명의 테스팅장치는 따라서 태양광소자(태양전지)에서 전류나 전압을 뽑아내고 인가하는데 사용된다.

(온도) 센서를 인쇄회로면이나 그 부근에 설치하고, 측정기에 연결할 수도 있다.

테스팅장치의 가압수단은 태양광소자를 지지부에 설치할 때 인쇄회로면과 태양광소자를 서로에 대해 밀어준다. 전기 인터페이스와 태양광소자를 서로에 대해 평면끼리 맞닿게 압박하면 접점들을 더 신뢰성있고 반복적으로 설정할 수 잇다. 이런 가압수단은(모터나 실린더와 같은) 드라이브, 액튜에이터 및/또는 펌프를 포함한다. 펌프는 진공펌프나 압력펌프이다. 가압수단이 드라이브나 액튜에이터나 펌프에서 생긴 힘을 태양광소자나 전기 인터페이스에 (직간접적으로) 전달하는 전달요소를 포함할 수 잇다. 이 전달요소는 부도체의 (유연한) 와이어일 수 잇다.

가압수단은 아래 요소를 포함할 수 있다:

- 태양전지를 볼록 지지대에 압박하는 태양전지 윗면의 와이어 그리드;

- 절연된 상부 와이어;

- 와이어 밴드에 더하거나 대신한 코드나 투명 호일;

- 와이어에 더하거나 대신한 투명 호일;

- 태양전지에 눌려지고 평면이나 볼록한 지지대에 놓이는 투명하고 유연한 호일;

- 측정위치에서 태양광소자와 하부 지지부 사이에 배열되는 인쇄회로면;

- 압력에 기반한 장치(기체나 액체나 겔로 채워진 유연한 용기).

압박수단은 흡입수단을 포함하는데, 인쇄회로면에 다수의 흡입구(구멍이나 갭)가 있고 이곳을 부압으로 만들 수 있다. 태양광소자를 부압으로 전기 인터페이스쪽으로 당겨 고정할 수 있다. 이 경우, 태양광소자를 전기 인터페이스에 누르는데 아무런 기계적 수단이 필요치 않다. 따라서, 태양광소자를 망치는 기계적 응력의 위험도 효과적으로 줄어든다.

지지대는 볼록한 수납 표면을 형성하는 볼록한 형상이다. 볼록한 수납 표면에 태양광소자를 누르면, 태양광소자가 이 표면의 형상에 맞게 휘어지게 되어, 태양광소자 평면의 모든 접점들이 일정한 접촉을 하게 된다.

수납 표면의 볼록한 형상 때문에, (표면 중앙부의) 최고점과 주변부의 최저점 사이의 높이차가 0.8mm 이상, 바람직하게는 1mm 이상이다.

(전술한 예와 별개일 수도 있지만), 수납 표면의 곡선의 길이와 높이차 사이의 비율은 1/200 이상, 바람직하게는 1/160 이상인 것이 좋을 수 있다.

인쇄회로면이 지지대의 수납 표면의 일부를 형성할 수 있다. 태양광소자를 지지대의 수납 표면에 놓는다. 수납 표면이 인쇄회로면이기 때문에 접점을 바로 설정할 수 있다.

인쇄회로면을 착탈 가능하게 테스팅 장치 내부에 설치되는 일부분(예; 전기 인터페이스의 일부분)으로 할 수도 있는데, 이때 지지대는 상부와 하부로 이루어지고, 상부에 인쇄회로면이 있으며 하부에 착탈 가능하게 설치할 수 잇다. 인쇄회로면이 윗에 형성된 인쇄회로기판일 수 있는 상부를 다른 인쇄회로 구조를 갖는 상부와 교체할 수 있다. 다른 접촉구조들을 갖는 태양광소자를 테스트하기 위해 인쇄회로면을 갖는 부분을 교체하도록 한다.

지지대의 하부는 평평하지만 (태양광소자 수납부를 향해) 볼록한 형상을 가질 수도 있다. 유연한 (평면) PCB라면 지지대의 하부에 눌렸을 때 형상이 일치할 수 잇다.

인쇄회로면을 판형 요소, 바람직하게는 인쇄회로기판으로 형성하면, 소형이고 기계적으로 안정되며 저렴한 전기 인터페이스를 형성할 수 있다.

판형 요소(예; 인쇄회로기판)은 유연한 것이 좋다. 이 경우, PCB와 태양광소자를 압박할 때 태양광소자와 함께 PCB가 휘어질 수 있다. 유연한 판형 요소는 당업계에 알려진 모든 유연한 회로 재료로 만들어질 수 잇다.

(반도체스위치나 전기기계 릴레이와 같은) 스위치, 센서, 저항, 커패시터, 코일, 가열요소를 포함한 적어도 하나의 전자소자를 전기 인터페이스나 PCB에 설치하고, 이때 전자소자는 반대쪽의 인터페이스나 PCB의 표면에 설치한다. 전자소자를 PCB의 국부적 구멍이나 개구부에 끼울 수도 있다. 이 경우, 태양광소자를 연결하고 기능적 전기소자들을 지지하는데 전기 인터페이스를 사용할 수 있다. 적어도 하나의 전자소자는 측정기의 기능 부위인 것이 좋다.

적어도 하나의 접점을 형성하는 첫번째 인쇄 도전로 구간과 적어도 하나의 접점을 형성하는 두번째 인쇄 도전로 사이를 연결하는 스위치가 전자소자일 수 있다. 이 경우, 도전구간들 사이를 스위칭하여 여러 종류의 측정을 할 수 있고, 테스트할 태양광소자의 실제 크기에 맞출 수 있다. 도전구간들을 선택적으로 스위칭하면 전지 표면의 (버스바간 측정과 비슷한) 판저항을 측정할 수 있다.

인쇄회로면(층)은 국부적 측정이나 스위칭을 위한, 또는 선택된 접점에 저항소자를 추가하기 위한 전자소자를 포함할 수도 있다.

측정 전류/전압에 맞추기 위해 인쇄회로면에 저항을 추가할 수도 있다. 접촉 시스템의 일정 영역들을 수동으로 선택하거나 정지시키기 위해 인쇄회로면에 스위칭회로(국부적 게이트나 증폭기)를 추가할 수도 있다.

인쇄회로면의 절연체를 어두운 색, 바람직하게는 검은색으로 표시하면, 완전한 솔라모듈에 내장된 태양전지의 효율을 시뮬레이션하기 위해 배면접촉 태양전지에 연결할 수 있다.

인쇄회로면의 노출 접점들을 연결하는 인쇄 도전로들을 절연체 층, 바람직하게는 어둡거나 흑색의 절연체 층으로 덮을 수 있다.

PCB가 금속이나 세라믹으로 된 열전달재 코어를 갖고, 이 코어는 절연체 기판으로 덮일 수 있다. 이 경우, 측정인자(빛, 전류)로 인한 열을 제거하거나, 온도구배를 일정하게 균형잡을 수 있다. 또는, 열 방벽을 형성하지 않는 얇고 유연한 PCB만 사용할 수도 있다.

지지대의 상부일 수 있는 PCB를 베이스(예; 지지대의 하부)에 지지하고, rm 사이에 열 호일을 배치한다.

인쇄회로면의 크기는 지지대의 수납 표면과 같거나 그 이상이다.

테스팅 장치가 광원이나 광디텍터를 포함할 수 있는데, 이 경우 전기발광 측정을 하거나 태양광소자의 성능테스트를 할 수 있다.

테스팅장치가 태양광소자를 수납하기 위한 2개의 전기 인터페이스를 가질 수 있고, 첫번째 전기 인터페이스의 노출 접점들은 두번째 전기 인터페이스의 접점들을 마주볼 수 있다.

유연한 부재, 바람직하게는 케이싱, 더 바람직하게는 플라스틱 봉지로 된 용기에 기체나 액체나 겔형 유체 또는 입자물질을 채워 압박수단의 힘과 균형을 이루게 한다.

부재/케이싱은 용기, 봉지, 패키지, 하우징 등을 의미하고, 케이싱이 얇은 호일과 같은 유연한 재료로 된 백, 색, 봉지일 수 있다. "유연한부재나 케이싱"이란 케이싱이나 부재의 적어도 일부가 유연하다는 의미이다. 그러나, 유연한 부재/케이싱이 유연한 부분/재료에 연결된 적어도 하나의 단단한 부분을 가질 수도 잇다. 이 부재/케이싱이 압박수단의 압박상태에서 수납 표면을 마주보는 평면을 갖는다. 이 부재/케이싱은 지지대의 수납 표면에 설치될 때 압박수단의 힘을 태양광소자에 전달한다. 부재/케이싱 전체가 유연한 재료로 이루어질 필요는 없다. 부재/케이싱의 적어도 한쪽면은 유연한 재료로 이루어지는 것이 좋다.

유연한 부재는 폐쇄 체적(예; 폐쇄 색)을 형성하고, 밸런싱 기능을 갖는다. 한편, 유연한 부재가 팽창되는 것일 수도 있는데, 이 경우 유연한 부재는 밸런싱 기능과 압박기능을 모두 갖는다.

태양광소자에 일정한 압력을 가하기 위해, 기체나 액체로 채워진 유연한 용기를 사용할 수 있다. 이 용기를 태양광소자의 윗면이나 배면에 놓는다.

태양광소자의 정면에 놓인 투명한 (유리) 판이 유연한 부재를 태양전지쪽으로 압박한다. 유연한 용기에 인쇄회로면이 있을 수 있다. 태양광소자의 배면이 다른 유연한 용기(와이어나 회로 등)나 단단한 구조(인쇄회로면 포함)가 있을 수도 있다.

태양전지의 배면에 놓이는 유연한 용기가 인쇄회로면을 가질 수도 잇다. 태양전지 정면에 와이어나 회로 등을 갖춘 단단하거나 유연한 요소(바, 유리판, 와이어, 호일, 기타 유연한 용기)가 있을 수도 있다.

유연한 케이싱의 내용물이 태양전지 온도조절을 위해 열조절될 수도 있다.

유연한 케이싱이 체적이 일정한 폐쇄 용기이거나 압력(체적)조절시스템에 합쳐질 수도 있다. (펌프에 의한) 이 용기의 체적변화를 이용해 태양전지의 접촉분리가 가능하다.

유연한 부재나 케이싱이 팽창 가능하고, 팽창을 위한 입구를 가질 수 잇다. 이 경우, 가압기능과 밸런싱 기능을 합칠 수 있다. 가압수단은 입구를 통해 팽창부재를 가압하는 펌프를 포함한다.

유연한 부재 표면에 인쇄회로면이 형성되면, 태양광소자의 평면 전체에서 스무스하고 일정한 접촉을 할 수 있다.

유연한 부재를 투명하게 하면, 테스팅장치의 일부인 광원이나 광디텍터를 유연한 부재 너머에 배치할 수 있다.

본 발명의 목적은 태양전지와 같은 태양광소자를 이상 설명한 테스팅장치로 테스팅하는 방법에 의해서도 달성되고, 이 방법은 아래 단계들을 포함한다:

태양광소자의 접점들 중의 적어도 하나를 전기 인터페이스의 노출 접점들에 연결해 전기 인터페이스와 태양광소자를 임시로 연결하는 단계;

전기 인터페이스와 태양광소자를 서로에 대해 누르는 단계; 및

태양광소자에 전압이나 전류를 가하거나 태양광소자의 전압이나 전류를 측정하여 테스트 측정을 하는 단계.

테스트 과정이 끝나면, 전기 인터페이스와 테스팅장치에서 태양광소자를 제거하고, 태양광소자와 전기 인터페이스의 임시 연결을 해결한다.

도 1은 테스팅장치의 일례를 보여준다.
도 2는 전기 인터페이스를 갖는 지지대를 보여준다.
도 3은 전기 인터페이스의 단면 구조를 보여준다.
도 4~10은 테스팅장치의 여러 예를 보여준다.
도 11은 인쇄회로면을 보여준다.
도 12는 인쇄회로면의 일례를 보여준다.
도 13은 전기 인터페이스 2예를 보여준다.
도 14는 다른 예를 보여준다.
도 15는 절연체로 완전히 이루어진 유연한 부재의 단면을 보여준다.
도 16은 스트랜드(보강요소)를 재킷으로 둘러싼 형태의 기다란 유연한 부재의 단면을 보여준다.
도 17은 유연한 부재를 인장시키는 인장수단을 포함하는 테스팅장치의 일례를 보여준다.

도 1은 태양전지 소자, 태양전지 및/또는 태양전지 스트링 등 표면에 전기접점(3)을 갖는 평면 태양광 소자(2)를 테스트하는 테스팅 장치(1)를 보여준다. 테스팅 장치(1)는 표면(5)에 태양광 소자(2)를 놓을 수 있는 지지대(4), (전압계, 전류계, 전압원, 전류원 등의) 측정기(6), 및 임시 전기연결을 위해 태양광 소자(1)의 접점(3)에 맞닿도록 노출된 접점들(8)을 갖춘 전기 인터페이스(7)를 갖는다.

전기 인터페이스(7)가 측정기(6)에 연결되면 태양광 소자(2)와 측정기(6) 사이에 전기연결이 이루어진다. 전기 인터페이스(7)의 인쇄회로층(9)은 인쇄된 도전구조로 형성된 노출 전기접점들(8)을 갖는데, 이런 전기접점들은 절연재 표면에 금을 도금하여 이루어지는 것이 바람직하다.

지지대(4)는 하부(4a)와, 인쇄회로층(9)을 받쳐주는 상부로 이루어지므로, 도 1~2에서 보는 지지대(4)의 상부가 인쇄회로기판(10)이다.

테스팅 장치(1)는 태양광소자(2)를 지지대(4)에 놓을 때 태양광소자를 인쇄회로층(9)에 누르는 압박수단(16)을 더 포함하고, 이런 압박수단(16)은 와이어(15)와 같은 유연한 부재를 홀딩하는 홀딩기와, 홀딩기를 승강 구동하는 드라이브를 포함한다.

한편, 유연한 와이어(15)를 포함한 상부를 고정하고 지지대(4)와 같은 하부를 와이어(15)를 향해 (수직으로) 움직도록 할 수도 있다. 이 경우, 하부를 움직이는 드라이브는 압박수단의 일부이다.

와이어(15)는 플라스틱이나 나일론 등의 절연재로 이루어지고 압박수단(16)의 힘을 태양광소자(2)에 전달하는데 사용되는 것이 바람직하지만, 전기 인터페이스(7)에 작용할 수도 있다(도 8 참조).

와이어(15)는 태양광소자(2)에 대해 빛을 투과하도록 적어도 일부는 투명한 것이 좋다. 테스팅 장치(1)는 태양광소자의 성능 테스트나 빛이나 전기발광 측정을 위해 태양광소자 설치부를 향하는 광원(17) 및/또는 (카메라와 같은) 광디텍터(18)를 갖는다.

적어도 하나의 와이어(15)는 격자나 망을 형성할 수 있다.

와이어(15)는 표면(5) 전체를 가로지른다(도 1 참조).

압박수단(16)이 진공용기나 펌프(23)와 같은 흡입수단일 수도 있는데, 이때는 인쇄회로층(9)에 부압을 형성하는 다수의 흡입공(11)이 있는 것이 좋다(도 6 참조).

도 1~2, 5에서 보듯이, 지지대(4)는 표면(5)이 볼록한 형상을 갖고, 이 표면(5)이 인쇄회로층(9)을 형성한다.

인쇄회로층(9)은 PCB와 같은 부분에 형성되고, 이 부분은 테스팅 장치(1)에 착탈 가능하게 설치된다. 도 1~2에 의하면, 지지대(4)의 상부(4b)는 PCB(10) 형태를 취하고 인쇄회로층(9)을 가지며 하부(4a)에 착탈 가능하게 설치된다.

전술한 바와 같이, 인쇄회로층(9)은 판 모양을 취하고 인쇄회로기판(10; PCB)으로 이루어지는 것이 바람직하다(도 1~2 참조).

도 4에서 알 수 있듯이, PCB(10)는 유연하고 압박수단(16)에 의해 태양광소자(2) 위로 눌려 도 1과 같은 형상으로 휘어진다.

도 2에 의하면, 반도체스위치, 센서, 저항, 커패시터, 코일, 히팅요소와 같은 전자소자(12)가 PCB(10)에, 구체적으로는 인쇄회로층(9) 반대쪽 표면에 설치된다. 지지대(4)의 하부(4a)에 전자소자(12)를 끼울 홈을 형성할 수도 있다.

도 3은 인쇄회로층(9)의 일부분을 단면으로 보여준다. PCB는 금속이나 세라믹 코어(20)를 절연층들 사이에 끼워 형성된다. 코어(20) 윗면에만 절연층이 있을 수도 있다. (금속) 코어(20)를 절연체 기판(21)으로 덮고, 그 위에 구리로 된 도전로를 인쇄한 다음, 도전로(22) 위에 구리로 이루어진 노출 접점(8)을 형성한다. ㄴ노출 접점을 금과 같은 높은 도전체로 덮는다. 인쇄된 도전로(22)는 절연체 층(19)으로 덮는데, 이 층이 열전도율을 가지면 더 좋을 것이다. 이런 구성에 의하면 전기 인터페이스(7)의 노출 접점(8)에 태양광소자(2)의 접점(3)이 단락 없이 선택적으로 연결될 수 있다. PCB(10)와 지지대(4) 하부(4a) 사이에는 태양광소자(2)와 지지대(4) 사이의 열접촉 개선을 위해 호일(25)을 끼울 수 있다.

도 11은 가능한 PCB 구조를 보여준다. 좌측 첫번째와 우측 두번째 도전로(22)를 태양광소자(2) 배면의 접점(3; '핑거'라고도 함)에 연결하는데 사용한다. 첫번째 도전로(22)는 노출 접점(8)과 소폭 도전로(22)의 작은 접촉면적부의 전압측정에 사용되고, 두번째 도전로(22)는 노출 접점(8)과 광폭 도전로(22)의 큰 접촉면적부의 전류측정에 사용된다. 따라서, 노출 전류 접점(8)의 접촉면적이 노출 전압 접점(8)의 접촉면적보다 큰 것이 바람직하다. 또, 전류측정 도전로(22)의 폭이 전압측정 도전로(22)보다 넓은 것이 좋다.

전류용의 1그룹(G1)의 노출 접점들(8)은 큰 접촉면적을 갖는데, 바람직하게는 전압용의 2그룹(G2)의 노출 접점들(8)보다 2배 이상 크다. 도 11에서 보듯이, 1그룹(G1)의 노출 접점들(8)과 2그룹(G2)의 노출 접점들(8)을 측정 위치의 태양광소자(2)의 손가락형 접점(3)과 겹치는 직선을 따라 교대로 배열한다.

전압 접점(8)은 박막인쇄법 등으로 부착된 저항인 전기소자(12)를 통해 좌측 도전로(22)에 연결된다. 저항은 소스 부근의 전류를 제한하여 (더 작고 짧은 전압강하로 인한) 짧고 더 정확한 측정 단계를 가능케한다.

저항은 하나의 노출된 (전압) 접점(8)에서 다른 접점으로 전류가 흐르는 것을 방지하여, 접촉비저항의 충격을 불인다. 또, 저항때문에 각각의 전압측정값의 가중치가 같아져, 전체 전압측정값이 모든 국부적 전압측정의 평균값과 같아진다.

도 11에 의하면, 도전로들(22)이 절연층(19)으로 덮여, 노출 접점들(8)을 연결하는 도전로들(22)이 측정하는 동안 태양광소자(22)에 닿지 않아, 조더 정확한 테스트 결과를 얻을 수 있다.

도 4~10은 지지대(4), 태양광소자(2), 인쇄회로면(9) 및 압박수단(16,23)이나 힘전달 요소(15,13) 사이의 다른 구성을 보여준다. 도 4에 의하면, 인쇄회로면(9)을 테스팅 장치(1), 즉 지지대(4)의 하부(4a)에서 분리할 수 있다.

도 4에서, 태양광소자(2)를 유연한 상부 와이어들과 하부 PCB(10) 사이에 배치하여 수납 표면(5)을 형성하고, 지지대(4)의 하부(4a)는 태양광소자(2)를 향해 볼록한 형상을 갖는다.

도 5에서, 지지대(4)의 볼록면 위에, 즉 휘어진 표면 위에 직접 인쇄회로면(9)이 형성(인쇄)된다.

도 8~10에서, 2개이 인쇄회로면(9) 사이에 태양광소자(2)가 배치되어 양쪽 인쇄회로면에 접촉한다.

도 7~10의 실시예의 테스팅 장치(1)는 적어도 하나의 유연한 부재(13)를 갖는데, 이 부재는 플라스틱 봉지로 된 용기나 케이싱으로서, 기체나 액체나 겔타입 유체 또는 입자물질로 채워져 압박수단의 힘과 균형을 이룬다.

유연한 부재(13)는 도 7의 실시예에서는 펌핑백처럼 팽창이 가능하고, 팽창을 위한 입구(14)를 갖는다. 입구(14)에 연결된 펌프(23)가 이 부재(13)에 대해 유체를 출입시킨다. 압력/체적 변화 때문에, 전기 인터페이스(7)가 태양광소자(2)에 눌려질 수 있지만, 반대로 태양광소자가 전기 인터페이스쪽으로 눌려질 수도 있다(도 8~10 참조). 도 7~8의 상단 와이어(15)가 다른 도면들의 와이어들과는 90°를 이루는 것으로 도시되어 있다.

도 10처럼, 인쇄회로면(9)이 유연한 부재(13) 표면에 직접 형성될 수도 있다.

태양광소자의 윗면을 유연한 부재가 마주보고 있는 도 9~10의 실시예에서, 그늘지는 것을 막기 위해, 유연한 부재(13)를 부분적으로나 완전히 투명하게 만들 수도 있다.

도 9~10에서, 투명한 (유리) 판을 유연한 부재(13) 위에 배치하고 측정상태의 샌드위치 구조체에 힘을 전달한다. 이때 샌드위치 구조의 상부로 빛이 투과하여 태양광소자(2)에 다다른다.

도 12는 기판(21)에 도전로(22)를 인쇄하고 (커패시터나 저항과 같은) 수동기능 소자들(12)을 층상구조로 한 PCB(10)의 도전구조의 일례를 보여준다.

도 13은 전기 인터페이스(7)의 2가지 예의 단면도로서, 좌측의 구조에서는 노출된 접점들(8)이 인쇄회로면(8)의 인쇄 도전구조들(26)에 의해 형성되어 있다. 노출 접점들(8)은 구리를 이용한 양극산화와 같은 국부적 성장법으로 만들어질 수 있다. 노출 접점들(8)은 절연체(27) 밑으로 뻗는 도전로(22)에 연결되고, 절연체(27)의 상부층은 땜납 저항일 수 있다. 절연체(27)의 하부층은 절연 PCB 기판일 수 있다. 이런 도전로(22)가 노출 접점들(8)에 연결되거나, 노출 접점들이 측정기(6)에 연결된다.

도 13의 우측 구조에서는, 노출 접점들(8)이 도체(28)로 형성되고 땜납(29)을 통해 인쇄회로면(9)의 인쇄 도전구조(26)에 연결되지만, 도전 접착체나 전기도금으로 연결할 수도 있다.

양쪽 구조 모두에서, 전기 인터페이스(7)의 인쇄회로면(9)의 노출 접점들(8)이 절연체(27)의 인쇄 도전구조(26)로 형성된다.

노출 접점들(8)이 각각 제거 불가능하게 절연체(27)에 연결되므로, 접점들 전체가 절연체에 대해 제거 불가능하다. 도 2의 좌측의 첫번째 실시예에서, 인쇄 도전구조들(26)이 직접 노출 접점들(9)을 형성하고, 우측의 두번째 실시예에서는 도체들(28)이 노출 접점들(8)을 형성한다.

주지하는 바와 같이, 노출 접점들(8)은 태양광소자(2)와 전기 인터페이스(7)를 같이 누르는데서 생긴 힘(F)을 도전로(22)나 인쇄회로면(9)의 절연체(27)에 전달한다. 이 힘의 경로는 노출 접점(8)의 (태양광소저의 접점에 닿도록 배치된) 상부 접촉면에서부터 노출 접점(8)의 일부분을 향하고, 노출 접점은 밑면이 도전로(22)나 인쇄회로면(9)의 절연체(27)에 닿는다. 이 힘의 경로는 인쇄회로면(9)에 직각으로 노출 접점(8)의 양쪽 단부면 사이로 뻗어, 노출 접점(8) 내부의 전류나 전압 경로(방향)에 평행하다.

노출 접점들(8)의 (태양광소자와 접촉하는) 접촉면이 절연체(27)에 비해 2mm 이하, 바람직하게는 1mm 이하의 높이(D)로 돌출하는 것이 좋다.

도 14는 다른 예를 보여준다. 도 14의 좌측인 인쇄회로면(9)의 제1 부분의 노출 접점(8)은 전압측정용이다. 이 접점(8)은 인쇄회로면(9)의 도전로(22)에 연결되는 도체(28)로 이루어지고, 도전로(22)는 절연체(27) 위로 뻗는다. 다른 하부 도전로(22)는 인쇄회로면(9)의 기저부를 형성한다. 도 14의 우측의 인쇄회로면(9)의 두번째 부분에서는 전류측정에 사용되는 접점(8)을 형성하는 도체(28)를 도전로(22)가 지지한다. 하부 도전로(22)는 절연체나 절연층(27)에 의해 상부 도전로(22)와 절연된다. F는 태양광소자(2)와 전기 인터페이스(7)를 같이 압박할 때 접점(8)에 가해지는 힘이다.

테스팅 장치(1)로 태양전지와 같은 태양광소자(2)를 테스팅하는 방법은 아래와 같은 단계들을 포함한다:

태양광소자(2)의 접점들(8)을 전기 인터페이스의 노출 접점들(8)에 연결해 전기 인터페이스(7)와 태양광소자(2)를 임시로 연결하는 단계;

전기 인터페이스(7)와 태양광소자(2)를 입박수단(15,16,11,23)으로 서로에 대해 누르는 단계; 및

태양광소자(2)에 전압이나 전류를 가하거나 태양광소자의 전압이나 전류를 측정하여 테스트 측정을 하는 단계.

전술한 인쇄회로면(9)으로 태양광소자(2)의 밑면을 금속화하고 도체 와이어로 태양광소자의 윗면을 금속화할 수도 있다. 이 윗면을 측정기(6)에 연결할 수도 있다.

또, 태양광소자를 사이에 두고 지지대(4)를 와이어(15)쪽으로나 그 반대로 움직일 수도 있다.

도 15에서는 유연한 부재(15)를 완전히 절연체로 만드는데, 유연한 부재로는 유리섬유와 같은 강화섬유를 함유한 와이어나 나일론이 있다.

도 16은 스트랜드(30)를 절연체 재킷(31)으로 둘러싸 형성된 유연한 부재(15)를 보여주는데, 스트랜드(30)는 절연체이거나 아닐 수 있다. 스트랜드(30)의 인장강도가 재킷(31)보다 큰 것이 좋고, 이런 스트랜드로는 (유리)섬유, 탄소섬유, 금속 등이 사용된다.

도 17은 유연한 부재(15)가 길이방향 연장선을 갖는 경우로서, 유연한 부재(15) 및/또는 유연한 부재에 연결된 보강요소(30)가 유연한 부재의 길이방향으로 장력을 받는다. 유연한 부재(15) 및/또는 보강요소(30)의 장력은 10N 이상이지만, 30N 이상이면 더 좋다. 도 17의 유연한 부재(15)는 태양광소자(2)와 접하지 않을 때는 직선이다.

테스팅 장치(1)는 유연한 부재(15)의 길이방향으로 작용하는 인장수단(32)은 갖는데, 이 인장수단은 스프링, (실린더 드라이브와 같은) 액튜에이터 및/또는 레버나 보빈같은 전달수단일 수 있다.

도 1, 17에서 보듯이, 테스팅 장치(1)에서, 인쇄회로면(9)과 유연한 부재(15) 사이에 태양광소자(2)가 배치된다. 양방향 화살표는 유연한 부재와 지지대(4)가 서로에 대해 움직이는 방향으로 나타내고, 그 사이에 태양광소자(2)가 배치된다. 여기서, 유연한 부재(15)가 (고정) 지지대(4)를 향해 움직이거나, 지지대(4)가 고정) 유연한 부재(15)를 향해 움직인다. 물론, 양쪽 다 움직일 수도 있다.

인쇄회로면(9)은 유연한 부재(15)를 향해 볼록하다.

측정위치에 닿도록, 유연한 부재(15)가 태양광소재(2)를 향해 움직여 태양광소재의 윗면에 맞닿고 태양광소자를 인쇄회로면(9)쪽으로 밀어준다.

도 17에서 알 수 있듯이, 측정위치에서, 태양광소자(2)의 윗면에서만 유연한 부재(15)의 절연체가 태양광소자(2)에 맞닿고, 태양광소자(2)의 다른쪽 면은 인쇄회로면(9)에 닿는다. 이때문에, 태양광소자의 윗면이 측정위치에 있고 테스팅장치(1)나 일부분이 전기적으로 연결되지 않는다.

도 17의 유연한 부재(15)는 와이어 형상이고, 태양광소자(2)와 맞닿는 위치인 측정위치에서 뻗어나간다.

Claims

태양전지 요소, 태양전지 및 태양전지 스트링을 포함한 태양광소자(2)의 시험용으로 사용되고, 적어도 하나의 평면에 전기 접점들(3)을 갖는 테스팅장치(1)에 있어서:
태양광소자(2)를 배치하는 수납 표면(5)을 갖는 지지대(4);
적어도 하나의 측정기(6);
태양광소자(2)의 전기 접점들(3) 중의 적어도 하나에 맞닿아 임시 전기연결을 이루는 노출 전기 접점들(8)을 갖고, 상기 측정기(6)에 연결된 적어도 하나의 전기 인터페이스(7); 및
지지대(4)에 태양광소자(2)를 설치할 때 전기 인터페이스(7)와 태양광소자(2)를 서로에 대해 압박하는 압박수단(16);을 포함하고,
상기 전기 인터페이스(7)는 절연체(27) 위에 인쇄 도전구조(26)로 이루어진 인쇄회로면(9)을 포함하고; 테스팅 장치(1)가 절연체로 된 적어도 하나의 유연한 부재(13,15)를 포함하는데, 이런 유연한 부재(13,15)는 압박수단(16)과 협력하여 전기 인터페이스(7)와 태양광소자(2)를 서로에 대해 밀어주는 힘을 가하는 것을 특징으로 하는 테스팅 장치.
제1항에 있어서, 상기 접점들(8) 중의 전부나 일부가 움직이지 않게 절연체(27)에 연결되어, 접점들(8)이 전체적으로 절연체(27)에 대해 움직이지 않는 것을 특징으로 하는 테스팅 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 접점들(8) 중의 적어도 하나가 금도금에 의해 인쇄회로면(9)의 인쇄 도전구조(26)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 테스팅 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 접점들(8) 중의 적어도 하나가 땜납(29)이나 도전 접착제에 의해 인쇄회로면(9)의 인쇄 도전구조(26)에 움직이지 않게 연결된 도체(28)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 테스팅 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 태양광소자(2)의 접점(3)에 닿는 접점(8)의 접촉면이 절연체(27)보다 2mm 이하의 높이(D)로 돌출한 것을 특징으로 하는 테스팅 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 태양광소자(2)가 지지대(4)에 놓일 때 압박수단(16)이 인쇄회로면(9)과 태양광소자(2)를 서로에 대해 밀어주는 것을 특징으로 하는 테스팅 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 접점들(8)이 인쇄회로면(9)의 도전로(22)에 의해 서로 연결되고, 도전로(22)는 절연체에 국부적으로 연결되며, 1군(G1)의 접점들(8)의 접촉면적이 2군(G2)의 접점들(8)의 접촉면적의 2배 이상인 것을 특징으로 하는 테스팅 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지지대(4)가 볼록한 수납 표면(5)을 이루는 볼록 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 테스팅 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전기 인터페이스(7)가 착탈 가능하게 테스팅 장치(1) 내부에 설치되고, 지지대(4)는 하부(4a)와 상부(4b)를가지며, 상기 상부(4b)는 인쇄회로면(9)을 포함하면서 하부(4a)에 착탈 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 테스팅 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 인쇄회로면(9)이 판형 요소인 인쇄회로기판(10)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 테스팅 장치.
제10항에 있어서, 상기 판형 요소가 유연한 것을 특징으로 하는 테스팅 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 스위치, 센서, 저항, 커패시터, 코일 및 가열요소를 포함한 전자소자(12)가 인쇄회로면(9) 반대쪽의 전기 인터페이스(7) 표면에 설치되는 것을 특징으로 하는 테스팅 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 유연한 부재(13,15)가 적어도 일부분 투명한 것을 특징으로 하는 테스팅 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 유연한 부재(13,15)가 측정위치에서 태양광소자(2)에 직접 접촉하는 것을 특징으로 하는 테스팅 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 유연한 부재(13,15)가 수납 표면의 적어도 하나의 가장자리 위로 연속적으로 뻗는 것을 특징으로 하는 테스팅 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 유연한 부재(15)가 길이방향 연장선을 갖고, 유연한 부재(15) 또는 유연한 부재(15)에 연결된 세로 보강요소(30)가 유연한 부재(15)의 길이방향 연장선 방향으로 장력을 받으며, 유연한 부재(15) 또는 보강요소(30)의 장력이 10N 보다 큰 것을 특징으로 하는 테스팅 장치.
제16항에 있어서, 유연한 부재(15)가 태양광소자(2)에 접하지 않을 때는 직선형인 것을 특징으로 하는 테스팅 장치.
제16항에 있어서, 유연한부재(15)의 길이방향으로 유연한 부재(15)에 작용하는 인장수단(32)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 테스팅 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 유연한 부재(15)가 와이어인 것을 특징으로 하는 테스팅 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 유연한 부재가 나일론 와이어인 것을 특징으로 하는 테스팅 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 유연한 부재(15)가 절연체 재킷(31)을 포함하고, 이 재킷은 적어도 하나의 스트랜드(30)를 적어도 부분적으로 둘러싸며, 스트랜드(30)의 인장강도가 재킷(31)의 인장강도보다 큰 것을 특징으로 하는 테스팅 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 유연한 부재가 유연한 호일이나 층인 것을 특징으로 하는 테스팅 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 유연한 부재(13)가 플라스틱 봉지로 된 케이싱이나 용기이고 기체나 액체나 겔타입 유체 또는 입자 물질로 충전되어 압박수단(16)의 힘과 균형을 이루는 것을 특징으로 하는 테스팅 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 유연한 부재(13)가 팽창이 가능하고 유연한 부재(13)를 팽창시키기 위한 입구(14)를 갖는 것을 특징으로 하는 테스팅 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 인쇄회로면(9)이 유연한 부재(13)의 표면에 형성되고, 또는 유연한 부재(13)가 투명한 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 테스팅 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 인쇄회로면(9)이 지지대(4)의 수납 표면의 적어도 일부분을 형성하는 것을 특징으로 하는 테스팅 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 인쇄회로면(9)이 적어도 지지대(4)의 수납 표면과 같은 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 테스팅 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 테스팅 장치(1)가 인쇄회로면(9)과 유연한 부재(13,15) 사이에 태양광소자(2)를 수납하는 것을 특징으로 하는 테스팅 장치.
제28항에 있어서, 측정위치에서, 유연한 부재(15)의 절연체만이 태양광소자(2)의 첫번째 표면에 맞닿고 태양광소자(2)의 두번째 표면이 인쇄회로면(9)에 전기적으로 연결되며, 태양광소자의 첫번째 표면은 측정위치에서 테스팅 장치(1)나 테스팅 장치의 어떤 부분에도 전기적으로 연결되지 않는 것을 특징으로 하는 테스팅 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 인쇄회로면(9)이 유연한 부재(13,15)를 향해 볼록한 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 테스팅 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 인쇄회로면(9)이 테스팅 장치(1)의 분리/교환 부분에 제공되는 것을 특징으로 하는 테스팅 장치.
제1항 또는 제2항에 따른 테스팅 장치(1)로 태양전지 소자, 태양전지 및 태양전지 스트링을 포함한 태양광소자(2)를 테스팅하는 방법에 있어서:
태양광소자(2)의 접점들(3) 중의 적어도 하나를 전기 인터페이스(7)의 노출 접점들(8)에 연결해 전기 인터페이스(7)와 태양광소자(2)를 임시로 연결하는 단계;
전기 인터페이스(7)와 태양광소자(2)를 서로에 대해 누르는 단계; 및
태양광소자(2)에 전압이나 전류를 가하거나 태양광소자의 전압이나 전류를 측정하여 테스트 측정을 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.