KR102354015B1 - 슁글드 스트링 및 이를 포함하는 태양전지 모듈의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 슁글드 스트링의 제조방법은, 제 1 전지, 제 2 전지 및 복수의 단위 전지 절편을 준비하는 단계; 상기 제 1 전지, 상기 제 2 전지 및 상기 복수의 단위 전지 절편 각각에 적어도 부분적으로 솔더 또는 전도성 접착물질을 도포하는 단계; 및 상기 제 1 전지, 상기 복수의 단위 전지 절편 및 상기 제 2 전지를 부분적으로 중첩하여 슁글드 연결하는 단계;를 포함한다. 이때 상기 제 1 전지에는 슁글드 스트링의 제 1 전극 단자로 기능하는 제 1 커넥터가 부착되어 있고, 상기 제 2 전지에는 슁글드 스트링의 제 2 전극 단자로 기능하는 제 2 커넥터가 부착되어 있다.
Description
본 발명은 슁글드 스트링 및 이를 포함하는 태양전지 모듈의 제조방법에 관한 것이다.
태양광 발전은 오염이 없으며 지속 가능한 에너지라는 측면에서 사회 경제적 중요성을 가지게 되었고, 2014년 이후 세계적으로 태양전지의 연구 개발 투자가 활발히 진행되고 있다. 하지만 현재 태양전지 연구개발 과정에서 실리콘 태양전지의 효율은 한계치에 도달하였다. 실리콘 태양전지의 제조 단가가 상승하게 되면서 효율 향상의 문제 이외에도 단가 절감이 필수적이다. 태양광 발전 단가에는 태양전지 모듈의 가격 이외에도 토지 비용을 포함한 시스템 설치 비용 및 유지 비용 등이 있다. 따라서 태양광 발전단가를 줄이기 위해 태양전지의 고출력을 위한 고밀도, 고효율화 기술이 필요하다.
고효율의 태양광 모듈을 제작하기 위해 태양전지의 배열을 변경하거나, 태양전지간의 간격을 축소시키거나, 일정 부분을 겹치는 등 다양한 방법들이 고안되고 있으며, 그 목적은 단위면적 당 태양전지의 수를 증가시켜 태양광 모듈의 효율을 향상시키는 것에 있다. 이를 위해 여러 다양한 절단 방식을 통해 태양전지를 재단하고, 재단된 태양전지를 다양한 방식으로 연결, 하나의 태양광 발전체를 형성하게 된다.
여러 개의 태양전지를 연결시, 태양전지의 일정부분을 겹쳐 태양광 모듈을 제작하는 기술인 슁글링(Shingling) 기술이나, 태양전지간 간격을 없앨 수 있는 제로 갭(zero-gap)기술이 활용된다.
이러한 종래의 태양광 모듈(1')을 제작하는 기술에서는, 마더 태양전지에 전도성 접착물질을 도포하고, 접착물질이 도포된 마더 태양전지를 절단하고, 태양전지들(10) 각각의 양극(11)과 음극(12)을 서로 겹쳐 도 1과 같이 서로 연결한다. 그 후 도 2와 같이 인터커넥션 리본(30)의 일단을 태양전지 전면의 전극(11)에 연결하는 공정, 인터커넥션 리본(30)을 화살표 방향으로 180°휘게 하여 인터커넥션 리본의 타단이 태양전지 후면에 연결되게 하는 공정 등이 행해질 수 있다.
이러한 공정들은 모듈 제조시 전도성 접착물질이 많이 소비되며, 불량이 발생할 때 전체 모듈을 폐기해야 하는 등의 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 태양 전지들을 연결할 때 필요한 전도성 접착물질의 양을 감소시키고 제조과정에서 발생하는 불량품을 보다 쉽게 관리할 수 있는 슁글드 스트링 및 태양전지 모듈의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 슁글드 스트링 제조방법은, 제 1 전지, 제 2 전지 및 복수의 단위 전지 절편(단위 스트립)을 준비하는 단계; 상기 제 1 전지, 상기 제 2 전지 및 상기 복수의 단위 전지 절편 각각에 적어도 부분적으로 솔더 또는 전도성 접착물질을 도포하는 단계; 및 상기 제 1 전지, 상기 복수의 단위 전지 절편 및 상기 제 2 전지를 부분적으로 중첩하여 슁글드 연결하는 단계;를 포함한다. 이때 상기 제 1 전지에는 슁글드 스트링의 제 1 전극 단자로 기능하는 제 1 커넥터가 부착되어 있고, 상기 제 2 전지에는 슁글드 스트링의 제 2 전극 단자로 기능하는 제 2 커넥터가 부착되어 있다. 다시 말해, 상기 제 1 전지에는 전지 절편인 스트립에 제 1 커넥터가 이미 부착된 것이고, 상기 제 2 전지에는 전지 절편인 스트립에 제 2 커넥터가 이미 부착된 것이다.
일 실시예에서, 상기 솔더 또는 전도성 접착물질을 도포하는 단계 이전 또는 이후에, 스트링의 길이방향을 따라 상기 제 1 전지와 상기 제 2 전지 사이에 상기 복수의 단위 전지 절편을 순차로 배열하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제 1 전지, 제 2 전지 및 복수의 단위 전지 절편을 준비하는 단계 이전에, 마더 태양 전지를 복수의 전지 절편(스트립)으로 절단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제 1 전지, 제 2 전지 및 복수의 단위 전지 절편을 준비하는 단계 이전에, 하나의 전지 절편(스트립)에 제 1 커넥터를 부착하여 제 1 전지를 제조하고, 하나의 전지 절편(스트립)에 제 2 커넥터를 부착하여 제 2 전지를 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 마더 태양 전지는, 가로방향 또는 세로방향의 길이가 156mm 내지 300mm일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 마더 태양 전지를 복수의 전지 절편으로 절단하는 단계는, 마더 태양 전지를 2분할 내지 50분할하여 전지 절편을 절단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 마더 태양 전지를 복수의 전지 절편으로 절단하는 단계는, 마더 태양 전지를 가로방향, 세로방향, 또는 격자무늬를 따라 양 방향으로 절단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제 1 전지, 상기 복수의 단위 전지 절편 및 상기 제 2 전지를 부분적으로 중첩하여 슁글드 연결하는 단계는, 상기 제 1 전지, 상기 복수의 단위 전지 절편 및 상기 제 2 전지 간 간격을 -2mm 이상 중첩되도록 배열한 후 슁글드 연결할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제 1 커넥터 및 상기 제 2 커넥터 중 적어도 하나는 솔더를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제 1 전지, 상기 복수의 단위 전지 절편 및 상기 제 2 전지를 부분적으로 중첩하여 슁글드 연결하는 단계는, 상기 제 1 전지, 상기 복수의 단위 전지 절편 및 상기 제 2 전지를 직렬연결, 병렬연결, 또는 직병렬 연결할 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 커넥터를 제 1 전지의 저면으로 접고, 제 2 커넥터를 제 2 전지의 저면으로 접는 단계를 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 제 1 커넥터 및 상기 제 2 커넥터 각각은, 대응하는 전지에 부착되는 몸체; 상기 몸체에서 대응하는 전지의 외측으로 연장하는 두 개 이상의 탭; 및 상기 두 개 이상의 탭을 가로질러 연결하는 연결 탭을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제 1 커넥터는, 상기 접는 단계에서 상기 두 개 이상의 탭이 접히면서 제 1 커넥터의 연결 탭이 상기 제 1 전지의 저면에 고정할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 연결 탭은 상기 몸체와 나란한 방향으로 연장하며, 연장길이가 상기 몸체와 동일하거나 더 짧을 수 있다.
본 발명에 따른 태양전지 모듈의 제조방법은, 전지 절편끼리 접합하기 전에, 전극 단자로 기능하는 커넥터를 전지 절편에 먼저 접합함으로써 커넥터 접합시 발생하는 불량으로 인해 폐기되는 전지 절편의 양이 현저히 줄어드는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 태양전지 모듈의 제조방법은, 마더 전지의 절단 후에 전도성 접착물질을 각 전지 절편에 부분적으로 도포하므로, 전도성 접착 물질의 소모량이 절약되어 제조비용이 감소하는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 태양전지 모듈을 도시한 측단면도이다.
도 2는 도 1에서 인터커넥션 리본으로 태양전지의 전/후면을 연결한 상태를 도시한 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈의 분해 사시도이다.
도 4는 제 1 커넥터를 구비한 제 1 전지의 사시도이다.
도 5는 제 2 커넥터를 구비한 제 2 전지의 사시도이다.
도 6은 슁들드 연결 전의 복수의 단위 전지 절편의 사시도이다.
도 7은 제 1 전지, 복수의 단위 전지 절편 및 제 2 전지를 슁글드 방식으로 연결하기 위해 스트링의 길이 방향으로 배열한 상태의 사시도이다.
도 8은 도 7과 같이 배열되어 슁글드 방식으로 결합된 전지 스트링의 상면도이다.
도 9는 도 8의 전지 스트링에서 제 1 커넥터와 제 2 커넥터가 각각 접힌 후의 저면도이다.
도 10은 도 9의 전지 스트링이 복수개 배열된 모습을 도시한 저면도이다.
도 11은 도 10의 복수의 전지 스트링이 배선된 모습을 도시한 저면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 슁글드 스트링의 제조방법을 도시한 순서도이다.
도 13은 변형 실시예에 따른 커넥터를 도시한 평면도이다.
도 14는 도 13의 실시예에 따른 제 1 커넥터를 구비한 제 1 전지와, 복수의 단위 전지 절편과, 도 13의 실시예에 따른 제 2 커넥터를 구비한 제 2 전지를 슁글드 방식으로 연결하기 위해 스트링의 길이 방향으로 배열하는 모습을 도식화한 상면도이다.
도 15는 도 14와 같이 배열된 제 1 전지, 복수의 단위 전지 절편 및 제 2 전지가 슁글드 방식으로 결합된 전지 스트링의 상면도이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 슁글드 스트링의 제조방법에 추가될 수 있는 단계의 순서도이다.
도 2는 도 1에서 인터커넥션 리본으로 태양전지의 전/후면을 연결한 상태를 도시한 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈의 분해 사시도이다.
도 4는 제 1 커넥터를 구비한 제 1 전지의 사시도이다.
도 5는 제 2 커넥터를 구비한 제 2 전지의 사시도이다.
도 6은 슁들드 연결 전의 복수의 단위 전지 절편의 사시도이다.
도 7은 제 1 전지, 복수의 단위 전지 절편 및 제 2 전지를 슁글드 방식으로 연결하기 위해 스트링의 길이 방향으로 배열한 상태의 사시도이다.
도 8은 도 7과 같이 배열되어 슁글드 방식으로 결합된 전지 스트링의 상면도이다.
도 9는 도 8의 전지 스트링에서 제 1 커넥터와 제 2 커넥터가 각각 접힌 후의 저면도이다.
도 10은 도 9의 전지 스트링이 복수개 배열된 모습을 도시한 저면도이다.
도 11은 도 10의 복수의 전지 스트링이 배선된 모습을 도시한 저면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 슁글드 스트링의 제조방법을 도시한 순서도이다.
도 13은 변형 실시예에 따른 커넥터를 도시한 평면도이다.
도 14는 도 13의 실시예에 따른 제 1 커넥터를 구비한 제 1 전지와, 복수의 단위 전지 절편과, 도 13의 실시예에 따른 제 2 커넥터를 구비한 제 2 전지를 슁글드 방식으로 연결하기 위해 스트링의 길이 방향으로 배열하는 모습을 도식화한 상면도이다.
도 15는 도 14와 같이 배열된 제 1 전지, 복수의 단위 전지 절편 및 제 2 전지가 슁글드 방식으로 결합된 전지 스트링의 상면도이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 슁글드 스트링의 제조방법에 추가될 수 있는 단계의 순서도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈의 분해 사시도이다. 일 실시예에 따른 태양전지 모듈은 배선된 복수의 전지 스트링(100), 제 1 밀봉재(210) 및 제 2 밀봉재(220), 백 시트(260) 및 보호재(270)를 포함할 수 있다.
제 1 밀봉재(210)는 배선된 복수의 전지 스트링(100)의 저면을 보호하며, 제 2 밀봉재(220)는 배선된 복수의 전지 스트링(100)의 상면을 보호한다. 여기서, 저면과 상면은 설명의 편의상 각 보호재의 상대적인 위치를 지칭하는 용어일 뿐, 본 발명에 따른 태양전지 모듈의 배치가 이에 한정되는 것은 아니며, 저면 및 상면은 각각 후면 및 전면으로 지칭될 수도 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해서 각 구성의 상대적인 위치를, 저면과 상면을 기준으로 설명한다.
상기 제 1 및 제 2 밀봉재(210, 220)는 수분과 산소의 유입 방지를 위해서 배선된 복수의 전지 스트링(100)에 물리적, 화학적으로 접합된다. 상기 제 1 및 제 2 밀봉재(210, 220)는 투광성 및 접착성을 가지는 절연 물질, 예를 들어 에틸렌초산비닐 공중합체 수지(EVA)와 같은 물질을 포함할 수 있다.
상기 백 시트(260)는 상기 제 1 밀봉재(210)의 저면에 위치하고, 상기 보호재(270)는 상기 제 2 밀봉재(220)의 상면에 위치하여, 태양전지 모듈을 전체적으로 보호하도록 구성된다. 상기 백 시트(260)와 상기 보호재(270)는 절연 물질로 구성될 수 있으며, 태양전지 모듈을 외부로부터 보호할 수 있는 공지의 어떠한 물질 및 형상이라도 좋다. 예를 들어, 보호재(270)는 유리 기판 또는 강화 플라스틱 기판을 포함할 수 있으며, 백 시트(260)는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및/또는 폴리불화비닐리덴(PVdF)를 포함하는 플라스틱 필름 내지 시트를 포함할 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 밀봉재(210, 220), 백 시트(260) 및 보호재(270)는 라미네이션 공정 등에 의해 배선된 복수의 전지 스트링(100)과 일체화되어 태양전지 모듈을 구성할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈은, 미도시되었으나 태양전지 모듈의 테두리에 결합되어 태양전지 모듈을 지지하고 보호하는 프레임을 더 포함할 수 있다. 프레임은 태양전지 모듈의 형태를 유지하고 외부충격으로부터 모듈을 보호할 수 있는 어떠한 형상이라도 좋으며, 알루미늄 기타 모듈을 지지하기 위한 어떠한 재질이라도 좋다.
배선된 복수의 전지 스트링(100)은 복수의 전지 스트링(110A, 110B, 110C, 110D, 100E, 110F) 및 상기 복수의 전지 스트링을 전기적으로 연결하는 복수의 버스바(101, 103, 105)를 포함한다. 본 실시예에서는 전지 스트링이 6개 구비되나, 전지 스트링의 개수는 이에 한정되지 않고 목적하는 태양전지 모듈의 출력에 따라 가감될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈을 제조하는 방법을 상세하게 설명한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 모듈을 제조하는 방법은, 슁글드 스트링을 제조하는 단계, 복수의 슁글드 스트링을 배열하고 배선하여 전기적으로 연결하는 단계, 및 라미네이션 단계를 포함할 수 있다.
이하에서는, 도 4 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 슁글드 스트링을 제조하는 방법을 상세하게 설명한다. 슁글드 스트링을 제조하는 방법은, 전지 스트링(100A)을 슁글드 방식으로 제조하는 단계를 포함한다. 도 4는 제 1 커넥터(113)를 구비한 제 1 전지(110)의 사시도이고, 도 5는 제 2 커넥터(133)를 구비한 제 2 전지(130)의 사시도이고, 도 6은 복수의 단위 전지 절편(120)의 사시도이다.
설명의 편의상, 도 4 내지 도 6을 전지 스트링의 상면에서 바라본 것으로 정의한다. 그리고 그 반대편 면을 전지 스트링의 저면으로 지칭하기로 한다. 그러나 이러한 용어는 각 구성의 상대적인 위치를 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명에 따른 태양 전지 모듈의 배치를 한정하는 것은 아니며, 전지 스트링의 전면 및 후면으로 지칭될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 스트링을 슁글드 방식으로 제조하는 단계는, 제 1 커넥터(113)가 구비된 제 1 전지(110), 제 2 커넥터(133)가 구비된 제 2 전지(130), 복수의 단위 전지 절편(120)을 각각 준비하는 단계(510)를 포함한다.
제 1 전지(110)는, 전지 스트링(100A)의 전극 단자로 기능하는 제 1 커넥터(113)가 제 1 전지 절편(111)의 상면에 부착된 태양 전지이다. 제 2 전지(130)는, 전지 스트링(100A)의 전극 단자로 기능하는 제 2 커넥터(133)가 제 2 전지 절편(131)의 하면에 부착된 태양 전지이다.
설명의 편의상 제 1 커넥터(113)가 음극 단자로 기능하고 제 2 커넥터(133)가 양극 단자로 기능하는 것으로 설명하지만 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 제 1 커넥터(113)가 양극 단자이고 제 2 커넥터(133)가 음극 단자일 수도 있다. 즉, 음극인지 양극인지는 태양전지에서의 P형 도전성 영역과 N형 도전성 영역의 위치에 따라 달라지는 것으로, 제 1 커넥터와 제 2 커넥터의 극성은 고정된 것이 아니다.
복수의 단위 전지 절편(120)은, n개의 전지 절편(120a~120n)을 포함한다. 복수의 단위 전지 절편(120), 제 1 전지 절편(111), 및 제 2 전지 절편(131)은 하나 이상의 마더 전지를 절단해서 제조된 것이다.
마더 전지로부터 절단된 전지 절편은, 스트립(strip)으로도 지칭될 수 있다. 본 명세서에서는, 상기 제 1 전지 및 상기 제 2 전지와 구별하기 위해서, 마더 전지를 절단하여 얻어지는 스트립을 "전지 절편"으로 지칭하기로 한다. 상기 제 1 전지는 스트립에 제 1 커넥터가 결합된 것이고, 상기 제 2 전지는 스트립에 제 2 커넥터가 결합된 것으로, 마더 전지를 단순히 절단하여 얻어지는 스트립과는 다른 것임을 본 기술분야의 통상의 기술자는 쉽게 이해할 것이다.
마더 전지 하나는 그 가로 길이 및 세로 길이 중 적어도 하나의 길이가 156㎜ 이상이고 300㎜ 이하일 수 있다. 마더 전지로부터, 2개 이상의 전지 절편(스트립)이 얻어지며, 최대 50개의 전지 절편(스트립)을 얻을 수 있다. 마더 전지는 가로방향, 세로방향 또는 격자무늬를 따라 양 방향으로 절단될 수 있다.
본 발명에서는 제 1 전지 절편(111), 복수의 단위 전지 절편(120), 및 제 2 전지 절편(131)을 슁글드 연결하기 전에, 제 1 전지 절편(111)과 제 2 전지 절편(131)에 각각 제 1 커넥터(113)와 제 2 커넥터(133)가 이미 부착되어 있다.
구체적으로, 제 1 전지(110)는 제 1 전지 절편(111)의 상면 테두리에 제 1 커넥터의 몸체(114)가 이미 부착된 것이다. 제 1 커넥터의 몸체(114)는 제 1 방향(X방향), 다시 말해 전지 스트링(100A)의 폭방향으로 연장하는 바 형상이다.
또한, 제 1 커넥터(113)는, 제 1 커넥터의 몸체(114)에서 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향(Y방향), 다시 말해 전지 스트링(100A)의 길이방향으로 연장하는 복수의 제 1 탭(115, 116, 117, 118)을 포함한다. 복수의 제 1 탭(115, 116, 117, 118)은 서로 기결정된 간격으로 이격 배치되며, 최외곽의 두 개의 제 1 탭(115, 118)은 제 1 커넥터의 몸체(114)의 양 단에서 각각 기결정된 간격으로 이격된 위치에 구비된다. 본 실시예에서는 4개의 제 1 탭(115~118)이 구비되나, 탭의 개수는 이에 한정되는 것은 아니고, 이보다 적거나 많을 수 있다.
그리고 제 1 커넥터(113)는, 제 1 방향으로 연장하는 바 형상의 제 1 연결 탭(119)를 포함한다. 상기 제 1 연결 탭(119)은, 제 1 커넥터의 몸체(114)의 반대편에서 상기 복수의 제 1 탭(115, 116, 117, 118)을 가로질러 함께 연결하는 탭이다. 제 1 연결 탭(119)은 제 1 방향으로 연장하는 길이가 제 1 커넥터의 몸체(114)와 동일할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
제 1 커넥터(113)는 그 몸체(114), 복수의 제 1 탭(115~118) 및 제 1 연결 탭(119)이 모두 일체로 형성된다. 다시 말해, 제 1 커넥터는 하나의 피스이다. 본 실시예에서 제 1 커넥터(113)는 사다리와 유사한 형상을 갖는다.
마찬가지로, 제 2 전지(130)는 제 2 전지 절편(131)의 하면 테두리에 제 2 커넥터의 몸체(134)가 이미 부착된 것이다. 제 2 커넥터의 몸체(134)는 제 1 방향으로 연장하는 바 형상이다.
또한 제 2 커넥터(133)는, 제 2 커넥터의 몸체(134)에서 제 2 방향으로 연장하는 복수의 제 2 탭(135, 136, 137, 138)을 포함한다. 전술한 복수의 제 1 탭(115~118)과 마찬가지로, 복수의 제 2 탭(135~138)은 서로 기결정된 간격으로 이격 배치되며, 최외곽의 두 개의 제 2 탭(135, 138)이 제 2 커넥터의 몸체(134)의 양단에서 각각 이격되어 배치된다.
그리고 제 2 커넥터(133)는 제 1 방향으로 연장하는 바 형상의 제 2 연결 탭(139)를 포함한다. 제 2 연결 탭(139)은, 몸체(134)의 반대편에서 복수의 제 2 탭(135~138)을 가로질러 함께 연결하는 탭이다.
제 2 커넥터(130)는 제 1 커넥터(110)와 구성이 동일할 수 있으며, 사다리 형상일 수 있다. 즉, 제 1 커넥터(110)의 구성에 대한 설명은 제 2 커넥터(130)에도 동일하게 적용될 수 있다.
제 1 커넥터(113)와 제 2 커넥터(133)는 각각 제 1 전지 절편(111)과 제 2 전지 절편(131)에 솔더 또는 전도성 접착물질로 접착될 수 있다. 그리고 제 1 커넥터(113)와 제 2 커넥터(133)는 투명 또는 불투명 코팅될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 스트링을 슁글드 방식으로 제조하는 단계는, 제 1 전지(110), 제 2 전지(130) 및 복수의 단위 전지 절편(120)을 슁글드(shingled) 연결하기 위해서 배열하는 단계(520), 제 1 전지(110), 복수의 단위 전지 절편(120) 및 제 2 전지(130) 각각에 솔더 또는 전도성 접착 물질을 도포하는 단계(530), 및 제 1 전지(110), 복수의 단위 전지 절편(120) 및 제 2 전지(130)를 중첩하여 슁글드 연결하는 단계(540)를 더 포함한다.
도 7은 제 1 전지(110), 복수의 단위 전지 절편(120) 및 제 2 전지(130)를 슁글드 방식으로 연결하기 위해 제 2 방향으로 순차로 배열한 상태의 사시도이다. 도 8은 도 7과 같이 배열되어 슁글드 방식으로 결합된 전지 스트링의 상면도이다.
제 1 전지(110)는 제 2 방향을 따라 외측으로 제 1 커넥터(113)가 놓이도록 배열된다. 제 2 전지(130)는 제 2 방향을 따라 외측으로, 제 1 커넥터(113)의 반대편을 향해 제 2 커넥터(133)가 놓이도록 배열된다. 다시 말해, 배열된 상태에서 제 1 연결 탭(119)과 제 2 연결 탭(139)은 서로 반대편 외측을 향해 돌출된다. 그리고 복수의 단위 전지 절편은 제 1 전지 절편(111)과 제 2 전지 절편(131) 사이에 제 2 방향을 따라 순차로 일렬로 배열된다.
이렇게 배열된 제 1 전지(110), 복수의 단위 전지 절편(120), 및 제 2 전지(130)의 서로 접합될 영역에, 솔더 또는 전도성 접착 물질을 도포한다. 본 발명에서는 마더 전지 전체에 접착물질을 도포하는 것이 아니라, 전지 절편의 서로 중첩될 영역에 대해서만 부분적으로 솔더 또는 전도성 접착물질을 도포하므로, 접착용 물질의 소모량이 절감되는 효과가 있다. 또한, 상기 제 1 커넥터 및 상기 제 2 커넥터에도 솔더 또는 전도성 접착물질이 필요에 따라 도포될 수 있으며, 각 커넥터는 투명 및 불투명 코팅될 수 있다.
종래에는 마더 전지 전체에 접착물질을 도포한 후, 복수의 전지 절편으로 절단하여 슁글드 연결하여 접착물질이 많이 소모되는 문제점이 있었고, 또한 접착과정에서 불량이 발생할 확률이 높았던 반면, 본원발명에서는 전지 절편을 먼저 절단한 후 전도성 접착물질을 도포하여 이러한 문제점을 해결하였다.
이렇게 제 1 전지(110), 복수의 단위 전지 절편(120) 및 제 2 전지(130) 각각에 솔더 또는 전도성 접착 물질을 도포한 후에, 전지의 테두리를 서로 중첩하여 슁글드 연결하면, 도 8과 같이 제 1 및 제 2 커넥터(110, 130)가 서로 반대방향으로 향해 외측으로 돌출된 상태의 슁글드 스트링이 제조된다.
여기서 복수의 단위 전지 절편(120)은 전기적으로 직렬, 병렬 또는 직병렬 될 수 있다.
제 1 전지(110), 복수의 단위 전지 절편(120) 및 제 2 전지(130)는 이웃하는 전지 절편끼리 -2㎜ 이상의 간격으로 접합될 수 있다. 다시 말해, 이웃하는 전지 절편들은 2㎜ 이상의 길이로 서로 중첩될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 슁글드 스트링의 제조방법은, 제 1 커넥터(113)를 제 1 전지(110)의 저면으로 접고. 제 2 커넥터(133)를 제 2 전지(130)의 저면으로 접는 단계(550)를 더 포함할 수 있다. 그러나, 각 커넥터들은 펼쳐진 상태로 바로 버스바와 연결되거나 다른 전지 스트링과 연결될 수도 있으므로, 상기 접는 단계(550)는 선택적인 단계(즉, 생략 가능한 단계)이며, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 9는 도 8의 전지 스트링에서 제 1 커넥터(113)와 제 2 커넥터(133)가 각각 접힌 후의 저면도이다.
도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 제 1 커넥터(113)를 제 1 전지(110)의 저면을 향해 180°휘게 접고, 제 2 커넥터(133)를 제 2 전지(130)의 저면을 향해 180°휘게 접는다. 전술한 바와 같이, 제 1 커넥터(113)는 제 1 커넥터의 몸체(114)가 제 1 전지(110)의 상면 테두리에 부착되어 있으므로, 도 8에서는 보이지만 그 반대면인 저면을 보여주는 도 9에서는 보이지 않는다. 반면, 제 2 커넥터(133)는 제 2 커넥터의 몸체(134)가 제 2 전지(130)의 저면 테두리에 부착되어 있으므로, 도 8에서는 보이지 않지만 도 9에서는 보인다.
본 발명에서는 각 커넥터의 탭들이 하나의 연결 탭으로 연결되므로, 한번의 접는 동작으로 안정적으로 복수의 탭을 접을 수 있다. 즉, 제 1 커넥터(113)를 접는 단계는, 제 1 연결 탭(119)이 제 1 전지(110)의 저면에 위치하도록 제 1 커넥터(113)의 복수의 제 1 탭(115~118)를 한번에 접을 수 있다. 또한, 접힌 제 1 탭(115~118)은 제 1 연결 탭(119)으로 함께 고정되므로, 접힌 후의 탭이 목적하는 위치에 정확하게 놓인다. 마찬가지로, 제 2 커넥터(133)를 접는 단계는, 제 2 연결 탭(139)이 제 2 전지(130)의 저면에 위치하도록 복수의 제 2 탭(135~138)을 한번에 접을 수 있다.
따라서 본 발명에 따르면, 커넥터를 접는 공정의 정밀도가 향상되므로 불량률이 낮아지며, 복수의 탭을 한번에 접을 수 있으므로 공정속도도 빨라지는 효과가 있다.
이렇게 제조된 전지 스트링(110A)을 복수로 배열하고 배선하여, 배선된 전지 스트링(100)을 제조할 수 있다. 도 10은 도 9의 전지 스트링이 복수개 배열된 예시적인 실시예에 따른 저면도이다. 도 11은 도 10의 복수의 전지 스트링이 배선된 모습을 도시한 저면도이다. 예시적인 실시예에서, 6개의 전지 스트링(110A, 110B, 110C, 110D, 110E, 110F)이 도 10과 같이 배열될 수 있다. 본 실시예에서는 전지 스트링이 6개 구비되나, 전지 스트링의 개수는 이에 한정되지 않고 목적하는 태양전지 모듈의 출력에 따라 가감될 수 있다.
배열된 6개의 전지 스트링(110A~110F)은 복수의 버스바(101, 103, 105)를 통해 서로 전기적으로 연결된다. 본 실시예에서는 3개의 전지 스트링(110A, 110B, 110C; 110D, 100E, 110F)이 서로 병렬 연결되고 병렬 연결된 전지 스트링들이 서로 직렬 연결되나, 이에 한정되지 않고 목적하는 태양전지 모듈의 출력에 따라 직렬 및 병렬 연결되는 전지 스트링의 개수는 변경될 수 있다.
복수의 버스바(101, 103, 105)는 복수의 전지 스트링을 직렬 및/또는 병렬 연결하며, 전지 스트링들을 외부 부하 또는 정션박스(미도시)에 전기적으로 연결하기 위해 적절히 배치될 수 있다. 미도시되었으나, 복수의 버스바와 전지 스트링 사이에는 쇼트를 방지하기 위한 절연체가 더 구비될 수 있으며, 이는 잘 알려진 구성이므로 상세한 설명을 생략한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 슁글드 스트링을 제조하는 방법을 도시한 순서도이다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 슁글드 스트링을 제조하는 방법은, 전지 스트링(100A)을 슁글드 방식으로 제조하는 단계를 포함한다. 그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 스트링을 슁글드 방식으로 제조하는 단계는, 제 1 커넥터(113)가 구비된 제 1 전지(110), 제 2 커넥터(133)가 구비된 제 2 전지(130), 복수의 단위 전지 절편(120)을 각각 준비하는 단계(510); 제 1 전지(110), 제 2 전지(130) 및 복수의 단위 전지 절편(120)을 슁글드(shingled) 연결하기 위해서 배열하는 단계(520); 제 1 전지(110), 복수의 단위 전지 절편(120) 및 제 2 전지(130) 각각에 솔더 또는 전도성 접착 물질 도포하는 단계(530); 및 제 1 전지(110), 복수의 단위 전지 절편(120) 및 제 2 전지(130)를 중첩하여 슁글드 연결하는 단계(540)를 포함할 수 있다.
도 12에서는 솔더 또는 전도성 접착 물질을 도포하는 단계(530) 이전에 각 전지를 배열하는 단계(520)가 수행되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 다른 실시예로서 솔더 또는 전도성 접착 물질을 도포하는 단계(530) 이후에 제 1 전지, 제 2 전지 및 복수의 전지 절편을 배열하는 단계가 수행될 수도 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 슁글드 스트링을 제조하는 방법은, 제 1 커넥터(113)를 제 1 전지(110)의 저면으로 접고. 제 2 커넥터(133)를 제 2 전지(130)의 저면으로 접는 단계(550)를 더 포함할 수 있다.
상기 단계들은 도 4 내지 도 11을 참조하여 상세하게 설명하였으므로 자세한 설명을 생략한다.
도 13은 변형 실시예에 따른 커넥터(350)를 도시한 평면도이다.
변형 실시예에서 커넥터(350)는 몸체(351)와 연결 탭(359) 사이에 서로 일정 간격으로 이격된 5개의 탭(352, 353, 354, 355, 356)이 구비될 수 있다. 그리고 최외곽에 위치하는 두 개의 탭(352, 356)은 각각, 몸체(351)의 양단과 기결정된 간격(351a, 351b)으로 이격될 수 있으며, 각각 연결 탭(359)의 양단에 구비될 수 있다.
도 13의 커넥터(350)는 전술한 제 1 커넥터와 제 2 커넥터 중 적어도 하나에 적용될 수 있다. 도 14는 제 1 커넥터와 제 2 커넥터 모두에 도 13의 실시예가 적용된 경우를 도시한 것으로, 제 1 커넥터(350a)와 제 2 커넥터(350b)로 표시되어 있다. 도 14는 제 제 1 전지(310), 복수의 단위 전지 절편(320a~320n), 제 2 전지(330)를 슁글드 방식으로 연결하기 위해 스트링의 길이 방향으로 순차로 배열한 상면도이다.
도 4 및 도 5와 동일한 방식으로, 제 1 전지(310)는 제 1 전지 절편(311)의 상면 테두리에 제 1 커넥터(350a)의 몸체가 부착된 것이고, 제 2 전지(330)는 제 2 전지 절편(331)의 저면에 제 2 커넥터(350b)의 몸체가 부착된 것이다. 커넥터의 배치 및 부착되는 방식은 도 4 내지 도 5를 참조하여 상술하였으므로 상세한 설명을 생략한다.
도 15는 도 14와 같이 배열된 제 1 전지(310), 복수의 단위 전지 절편(320a~320n) 및 제 2 전지(330)가 슁글드 방식으로 결합된 전지 스트링의 상면도이다. 도 15와 같이 결합된 전지 스트링은, 그 후 제 1 커넥터(350a)와 제 2 커넥터(350b)를 각각 전지의 저면으로 접는 공정을 거칠 수 있다. 전술한 대로 접는 공정은 선택적이다.
변형 실시예에 따른 커넥터(350) 역시 하나의 연결 탭(359)으로 복수의 탭(352, 353, 354, 355, 356)이 연결되므로, 5개의 탭을 한번에 접을 수 있어 공정시간이 단축된다. 또한 접힌 탭의 위치가 연결 탭에 의해 쉽게 고정되어 공정 정밀도가 향상되며, 불량률이 낮아진다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 슁글드 스트링의 제조방법에 더 추가될 수 있는 단계의 순서도이다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 슁글드 스트링의 제조방법은, 마더 전지를 복수의 전지 절편으로 절단하는 단계(610) 및 복수의 전지 절편 중 하나의 전지 절편에 제 1 커넥터를 부착하고, 또 하나의 전지 절편에 제 2 커넥터를 부착하여 제 1 전지 및 제 2 전지를 제조하는 단계(620)를 더 포함할 수 있다.
도 16의 단계들은, 전술한 전지 스트링을 슁글드 방식으로 제조하는 단계 이전에 수행된다. 마더 전지를 절단하고 제 1 커넥터와 제 2 커넥터를 각각 전지 절편에 부착하는 방법은 상술하였다.
전술한 본 발명에 따른 슁글드 스트링 및 이를 포함하는 태양전지 모듈의 제조방법은, 전지 절편끼리 접합하기 전에, 전극 단자로 기능하는 커넥터를 전지 절편에 먼저 접합함으로써 커넥터 접합시 발생하는 불량으로 인해 폐기되는 전지 절편의 양이 현저히 줄어드는 효과가 있다. 또한 본 발명에 따른 슁글드 스트링 및 이를 포함하는 태양전지 모듈의 제조방법은, 마더 전지의 절단 후에 전도성 접착물질을 각 전지 절편에 부분적으로 도포하므로, 전도성 접착 물질의 소모량이 절약되어 제조비용이 감소하는 효과가 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 이때, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 고려해야 할 것이다.
Claims (13)
- 제 1 커넥터가 부착되어 있는 제 1 전지, 제 2 커넥터가 부착되어 있는 제 2 전지 및 복수의 단위 전지 절편을 준비하는 단계;
상기 제 1 전지, 상기 제 2 전지 및 상기 복수의 단위 전지 절편 각각에 적어도 부분적으로 솔더 또는 전도성 접착물질을 도포하는 단계; 및
상기 제 1 전지, 상기 복수의 단위 전지 절편 및 상기 제 2 전지를 부분적으로 중첩하여 슁글드 연결하는 단계;를 포함하고,
상기 제 1 커넥터 및 상기 제 2 커넥터 각각은,
대응하는 전지에 부착되는 몸체;
상기 몸체에서 대응하는 전지의 외측으로 연장하는 두 개 이상의 탭; 및
상기 두 개 이상의 탭을 가로질러 연결하는 연결 탭을 포함하고,
상기 제 1 커넥터 및 상기 제 2 커넥터 각각은 일체로 형성되고,
상기 제 1 커넥터는 슁글드 스트링의 제 1 전극 단자로 기능하고, 상기 제 2 커넥터는 슁글드 스트링의 제 2 전극 단자로 기능하는 것인,
슁글드 스트링의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 솔더 또는 전도성 접착물질을 도포하는 단계 이전 또는 이후에,
스트링의 길이방향을 따라 상기 제 1 전지와 상기 제 2 전지 사이에 상기 복수의 단위 전지 절편을 순차로 배열하는 단계를 더 포함하는
슁글드 스트링의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 준비하는 단계 이전에,
마더 태양 전지를 복수의 전지 절편으로 절단하는 단계를 더 포함하는,
슁글드 스트링의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 준비하는 단계 이전에,
하나의 전지 절편에 제 1 커넥터를 부착하여 제 1 전지를 제조하고, 하나의 전지 절편에 제 2 커넥터를 부착하여 제 2 전지를 제조하는 단계를 더 포함하는,
슁글드 스트링의 제조방법.
- 제 3 항에 있어서,
상기 마더 태양 전지는, 가로방향 또는 세로방향의 길이가 156mm 내지 300mm인,
슁글드 스트링의 제조방법.
- 제 3 항에 있어서,
상기 마더 태양 전지를 복수의 전지 절편으로 절단하는 단계는,
마더 태양 전지를 2분할 내지 50분할하여 전지 절편을 절단하는,
슁글드 스트링의 제조방법.
- 제 3 항에 있어서,
상기 마더 태양 전지를 복수의 전지 절편으로 절단하는 단계는,
마더 태양 전지를 가로방향, 세로방향, 또는 격자무늬를 따라 양 방향으로 절단하는,
슁글드 스트링의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전지, 상기 복수의 단위 전지 절편 및 상기 제 2 전지를 부분적으로 중첩하여 슁글드 연결하는 단계는,
상기 제 1 전지, 상기 복수의 단위 전지 절편 및 상기 제 2 전지 간 간격을 -2mm 이상 중첩되도록 배열한 후 슁글드 연결하는,
슁글드 스트링의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 커넥터 및 상기 제 2 커넥터 중 적어도 하나는 솔더를 포함하는,
슁글드 스트링의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전지, 상기 복수의 단위 전지 절편 및 상기 제 2 전지를 부분적으로 중첩하여 슁글드 연결하는 단계는,
상기 제 1 전지, 상기 복수의 단위 전지 절편 및 상기 제 2 전지를 직렬연결, 병렬연결, 또는 직병렬 연결하는,
슁글드 스트링의 제조방법. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 커넥터를 제 1 전지의 저면으로 접고, 제 2 커넥터를 제 2 전지의 저면으로 접는 단계를 더 포함하는,
슁글드 스트링의 제조방법.
- 제 11 항에 있어서,
상기 제 1 커넥터는, 상기 접는 단계에서 상기 두 개 이상의 탭이 접히면서 제 1 커넥터의 연결 탭이 상기 제 1 전지의 저면에 고정되는,
슁글드 스트링의 제조방법.
- 제 11 항에 있어서,
상기 연결 탭은 상기 몸체와 나란한 방향으로 연장하며, 연장길이가 상기 몸체와 동일하거나 더 짧은,
슁글드 스트링의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210042183A KR102354015B1 (ko) | 2021-03-31 | 2021-03-31 | 슁글드 스트링 및 이를 포함하는 태양전지 모듈의 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210042183A KR102354015B1 (ko) | 2021-03-31 | 2021-03-31 | 슁글드 스트링 및 이를 포함하는 태양전지 모듈의 제조 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102354015B1 true KR102354015B1 (ko) | 2022-01-21 |
Family
ID=80050133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210042183A KR102354015B1 (ko) | 2021-03-31 | 2021-03-31 | 슁글드 스트링 및 이를 포함하는 태양전지 모듈의 제조 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102354015B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170057177A (ko) * | 2014-05-27 | 2017-05-24 | 선파워 코포레이션 | 슁글드 태양 전지 모듈 |
| KR20190067463A (ko) * | 2017-12-07 | 2019-06-17 | 엘지전자 주식회사 | 태양 전지 패널 |
| KR20190112457A (ko) * | 2018-03-26 | 2019-10-07 | 엘지전자 주식회사 | 태양전지 및 이를 이용한 태양전지 모듈과 이의 제조 방법 |
| KR20200079472A (ko) * | 2020-06-26 | 2020-07-03 | 한국생산기술연구원 | 슁글드 모듈 구조의 태양전지 스트링 제조방법 및 태양전지 모듈 |
-
2021
- 2021-03-31 KR KR1020210042183A patent/KR102354015B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20200079472A (ko) * | 2020-06-26 | 2020-07-03 | 한국생산기술연구원 | 슁글드 모듈 구조의 태양전지 스트링 제조방법 및 태양전지 모듈 |
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| GRNT | Written decision to grant |