KR102457009B1 - 태양전지 셀의 태빙방법 - Google Patents

태양전지 셀의 태빙방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 태양전지 셀의 태빙방법은, 와이어를 재단하는 와이어 재단과정; 상기 와이어의 제1 부분을 압연하는 와이어 압연과정; 상기 와이어의 제1 부분이 서로 인접하는 제1 및 제2 태양전지 셀의 경계부분에 위치하도록, 상기 와이어를 상기 제1 태양전지 셀의 상면 및 제2 태양전지 셀의 배면에 정렬하는 와이어 정렬과정; 및 상기 정렬된 와이어를 상기 태양전지 셀에 솔더링하는 와이어 솔더링과정을 포함한다.

Description

태양전지 셀의 태빙방법{TABBING METHOD OF SOLAR CELL}
본 발명은 태양전지 셀의 태빙방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태빙공정 중 태양전지 셀의 파손을 방지할 수 있는 태양전지 셀의 태빙방법에 관한 것이다.
일반적으로 태양전지 모듈은, 태양전지 셀을 분류하는 셀 테스트 공정, 와이어를 이용하여 태양전지 셀을 직렬로 연결하는 태빙 공정, 일렬로 배열된 태양전지를 가로 형태로 배열하고 저철분 강화유리, EVA, 백시트 등을 적층하는 레이업 공정, 태양전지모듈을 고온 진공압착하는 라미네이션, 완성된 태양전지모듈의 정상동작 여부를 확인하는 모듈테스트 공정을 거쳐 제조된다.
태빙공정은 와이어에 플럭스를 도포 및 건조하는 과정과, 와이어를 재단하는 과정과, 태양전지 셀에 재단된 와이어가 그리퍼를 이용하여 정렬하는 과정과, 태양전지에 와이어가 솔더링하는 과정을 포함한다.
도 1a는 일반적인 태양전지 셀의 와이어 솔더링 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 1a를 참조하면, 제1 태양전지 셀(1)의 상면부와 제2 태양전지 셀(2)의 배면부에 와이어가 고온상태에서 가압되어 솔더링된다. 이때 제1 태양전지 셀(1)과 제2 태양전지 셀(2) 사이 간격은 2mm 내지 5mm이다.
최근에는 태양전지 모듈 내에 더 많은 태양전지 셀을 포함할 수 있도록, 태양전지 셀과 태양전지 셀 사이의 간격을 줄인 갭리스 형태의 태양전지 모듈이 개시되었다.
도 1b는 갭리스 형태의 태양전지 모듈의 솔더링 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 1b를 참조하면, 서로 인접하는 제1 태양전지 셀(1)의 상면부와 제2 태양전지 셀(2)의 배면부에 와이어가 솔더링된다. 한편 와이어 솔더링 과정에서, 제1 태양전지 셀(1)과 제2 태양전지 셀(2) 각각의 가장자리 부분(A, B)이 서로 중첩되기 때문에, 솔더링 과정 중에서 제1 태양전지 셀(1) 또는 제2 태양전지 셀(2)의 가장자리 부분이 와이어에 눌려 파손될 확률이 높다. 따라서 갭리스 형태의 태양전지 셀의 솔더링 과정에서 태양전지 셀의 파손에 의한 품질문제가 발생할 수 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 갭리스 형태의 태양전지 셀의 파손을 방지할 수 있는 태양전지 셀의 태빙 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 태양전지 셀의 태빙방법은, 와이어를 재단하는 와이어 재단과정; 상기 와이어의 제1 부분을 압연하는 와이어 압연과정; 상기 와이어의 제1 부분이 서로 인접하는 제1 및 제2 태양전지 셀의 경계부분에 위치하도록, 상기 와이어를 상기 제1 태양전지 셀의 상면 및 제2 태양전지 셀의 배면에 정렬하는 와이어 정렬과정; 및 상기 정렬된 와이어를 상기 태양전지 셀에 솔더링하는 와이어 솔더링과정을 포함한다.
또한 실시예에 있어서, 상기 와이어는 서로 인접하는 제1 및 제2 태양전지 셀의 경계부분에 위치하는 제1 부분과, 상기 제1 및 제2 태양전지 셀에 솔더링되는 제2 부분과, 그리퍼에 의해 고정되는 제3 부분을 포함한다.
또한 실시예에 있어서, 상기 와이어 솔더링 과정에서, 상기 와이어의 제1 부분은, 상기 서로 인접하는 제1 및 제2 태양전지 셀의 가장자리 단부와 이격된다.
또한 실시예에 있어서, 상기 압연과정에서, 상기 와이어의 제1 부분은 오목한 홈 형태로 변형된다.
또한 실시예에 있어서, 상기 솔더링 과정에서, 상기 와이어의 제3 부분은 상기 그리퍼에 의해 고정된 상태로 유지된다.
또한 실시예에 있어서, 상기 와이어 솔더링 과정 이후, 상기 와이어의 제3 부분을 제거하는 와이어 커팅과정을 더 포함한다.
또한 실시예에 있어서, 상기 와이어의 제1 부분은 5mm 내지 20mm이다.
또한 실시예에 있어서, 상기 와이어 정렬과정에서, 상기 제1 태양전지 셀과 상기 제2 태양전지 셀은 수평방향으로 0.5mm 내지 5mm 중첩 배치된다.
또한 실시예에 있어서, 상기 와이어의 제2 부분 및 제3 부분은 압연되지 않는다.
또한 실시예에 있어서, 상기 와이어 재단과정 이전에, 와이어에 플럭스를 도포 및 건조하는 과정을 더 포함한다.
본 발명의 태빙방법에 따르면, 서로 인접하는 태양전지 셀의 경계부분에 대응되는 와이어의 제1 부분이 압연됨으로써, 태양전지 셀의 가장자리 단부가 와이어의 제1 부분과 이격된 상태로 와이어 솔더링 과정이 수행된다. 따라서 본 발명의 태빙방법에 따르면, 와이어의 제1 부분을 압연하는 과정을 포함함으로써, 와이어 솔더링 과정 중 태양전지 셀의 가장자리 단부가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 태양전지 셀의 와이어 솔더링 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 셀의 태빙방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 3은 도 2의 와이어 재단과정에서 재단된 와이어를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2의 와이어 압연과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4의 와이어 압연과정이 완료된 와이어를 도시한 도면이다.
도 6은 도 2의 와이어 정렬과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 2의 와이어 솔더링 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 2의 와이어 커팅 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 셀의 태빙방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 2를 참조하면, 태양전지 셀의 태빙 방법은, 플럭스 도포과정(S100), 와이어 재단과정(S200), 와이어 압연과정(S300), 와이어 정렬과정(S400), 와이어 솔더링과정(S500), 와이어 커팅과정(S600)을 포함한다.
플럭스 도포과정(S100)은 와이어에 플럭스를 도포 및 건조하는 과정이다.
구체적으로 플럭스 도포과정(S100)에서는, 와이어(W) 표면에 플럭스가 도포되고, 와이어(W) 표면에 도포된 플럭스가 건조된다.
와이어(W)는 금속으로 이루어진 코어층(미도시)과, 코어층 표면에 얇은 두께로 코팅되며 솔더물질로 이루어진 솔더층(미도시)를 포함할 수 있다. 와이어(W)에 도포되는 플럭스는 와이어의 표면인 솔더층(미도시)의 표면에 코팅될 수 있다.
플럭스를 와이어(W)에 도포하는 방법으로서, 플럭스를 스프레이 형태로 와이어에 분사하는 방법, 롤러를 이용하여 와이어 표면에 플럭스를 도포하는 방법, 와이어를 플럭스가 담긴 수조에 담그는 디핑 방법 등이 이용될 수 있다.
그리고 플럭스를 건조하는 방법으로서, 상온보다 높은 공기를 공급하는 열풍을 공급하여 플럭스를 건조하는 방법 또는 적외선 램프를 이용하여 플럭스에 적외선광을 조사하여 건조시키는 방법 중 어느 하나가 이용될 수 있다.
도 3은 도 2의 와이어 재단과정에서 재단된 와이어를 설명하기 위한 도면이다.
와이어 재단과정(S200)에서는 플럭스 도포공정(S100)에서 플럭스가 도포된 와이어를 2개의 인접한 태양전지 셀(C1, C2)을 연결하기에 적당한 길이로 재단된다.
도 3을 참조하면, 와이어(W)는 2개의 태양전지 셀(C1, C2)의 경계 부분에 위치하는 제1 부분(W1)과, 태양전지 셀(C1, C2)에 각각 솔더링되는 제2 부분(W2)과, 공정진행방향 쪽에 위치하여 그리퍼(G)에 의해 고정되는 제3 부분(W3)을 포함한다. 재단과정에서 와이어(W)의 제3 부분은 그리퍼(G)에 의해 그립된 상태이며, 재단된 와이어는 그리퍼(G)에 의해 다음 공정으로 이송된다.
도 4는 도 2의 와이어 압연과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 도 4의 와이어 압연과정이 완료된 와이어를 도시한 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 와이어 압연과정(S300)에서는 재단된 와이어의 제1 부분(W1)이 롤러와 같은 압연수단(R)에 의해 압연된다.
이때 압연된 와이어(W)는, 상술한 바와 같이, 2개의 태양전지 셀(C1, C2)의 경계 부분에 위치하는 제1 부분(W1)과, 태양전지 셀(C1, C2)에 각각 솔더링되는 제2 부분(W2)과, 공정진행방향 쪽에 위치하여 그리퍼(G)에 의해 고정되는 제3 부분(W3)을 포함한다.
와이어(W)의 제1 부분(W1)은 서로 인접하는 2개의 태양전지 셀(C1, C2) 사이 경계부분에 위치하는 부분으로서, 압연수단(R)에 의해 압연된다. 그리고 와이어(W)의 제2 부분(W2) 및 제3 부분(W3)은 압연되지 않는다.
와이어(W)의 제1 부분(W1)의 길이는 5mm 내지 20mm일 수 있다. 또는 와이어(W)의 제1 부분(W1)은 다른 길이로 형성될 수도 있다. 와이어(W)의 제1 부분(W1)의 길이는 갭리스(Gapless) 형태로 연결되는 태양전지 셀들(C1, C2) 간의 간격에 의해 결정될 수 있다.
와이어(W)의 제1 부분(W1)의 두께는 압연되지 않는 제1 부분을 제외한 나머지 부분의 두께보다 얇게 형성된다. 따라서 와이어 압연과정에서 와이어(W)의 제1 부분(W1)은 와이어의 상면과 배면에 모두 오목한 홈 형태로 변형된다. 와이어(W)의 제1 부분(W1)은 서로 인접하는 태양전지 셀(C1, C2)의 경계 부분에 정렬되므로, 솔더링 과정(S400)에서 태양전지 셀(C1, C2)의 가장자리 단부가 와이어(W)의 제1 부분과 이격된 상태로 존재한다.
와이어(W)의 제2 부분(W2)은 와이어(W)의 제1 부분(W1)의 일측 및 타측에 각각 위치하며, 와이어(W)의 제3 부분은 공정진행방향에 위치한 와이어(W)의 일측 단부에 위치한다.
와이어(W)의 제3 부분은 와이어(W)의 정렬 및 와이어(W)의 솔더링 시, 정렬된 와이어(W) 위치의 틀어짐을 방지하기 위해 그리퍼(G)가 고정하기 위한 부분이다. 와이어(W)의 제3 부분(W3)은 와이어 솔더링과정(S500) 이후 와이어 커팅과정(S600)에서 제거된다. 이때 와이어 위치의 틀어짐 염려가 없는 경우, 와이어(W)의 제3 부분은 생략된 채로 재단될 수도 있다.
도 6은 도 2의 와이어 정렬과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 6을 참조하면, 와이어 정렬과정(S400)에서는 적어도 하나의 재단된 와이어(W)가 서로 인접하는 제1 및 제2 태양전지 셀(C1, C2)의 상면과 배면에 각각 정렬된다.
이때 면적 당 태양전지 셀을 최대로 포함하기 위해 갭리스 형태로 연결되는 태양전지 셀들(C1, C2)은 도 6과 같이 이격간격없이 일부 중첩된 상태로 와이어(W)에 의해 연결될 수 있다. 구체적으로 태양전지 셀들(C1, C2)은 0.5mm 내지 5mm 사이로 중첩 배치되어 와이어(W)에 의해 연결될 수 있다. 이외에도 태양전지 셀들은 0 내지 2mm 사이 간격을 갖고 와이어(W)에 의해 연결될 수도 있다. 갭리스 형태로 연결되는 태양전지 셀의 연결구조에 따르면, 태양전지 셀 사이 간격을 줄이면 줄일수록 모듈 내 태양전지 셀 개수가 증가하여 효율이 상승될 수 있다
정렬된 와이어(W)는 이후 진행되는 솔더링 과정(S500)에서 솔더링되면서, 서로 인접하는 제1 태양전지 셀(C1)의 상면에 형성된 단자들과, 제2 태양전지 셀(C1, C2)의 배면에 형성된 단자들을 전기적으로 연결한다. 또한 제1 태양전지 셀(C1)의 배면에 또다른 압연된 와이어(W)가 정렬되어 동시에 솔더링될 수도 있다.
와이어 정렬과정(S400)에서는, 제1 태양전지 셀(C1)의 상면에 정렬되는 적어도 하나의 와이어는 공정 진행방향에 위치한 인접한 제2 태양전지 셀(C2)의 배면에도 정렬된다. 이때 서로 인접하는 제1 및 제2 태양전지셀(C1, C2)의 경계부분에는 와이어(W)의 제1 부분(W1)이 위치하도록 정렬된다. 또한 제1 태양전지 셀(C1)의 배면에 또다른 압연된 와이어(W)가 정렬되는 경우에도, 또다른 압연된 와이어(W)의 제1 부분이 제1 태양전지 셀(C1)의 경계부분에 위치하도록 정렬될 수도 있다.
와이어(W)의 정렬을 위해, 와이어(W)를 고정하는 그리퍼(G)가 이용될 수 있다. 와이어(W)의 정렬이 완료된 후에도 그리퍼(G)는 솔더링 공정(S400)이 완료될까지 와이어(W)의 제3 부분(W3)을 고정한 상태로 유지한다.
도 7은 도 2의 와이어 솔더링 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 7을 참조하면, 와이어 솔더링과정(S500)에서는 와이어(W) 및 태양전지 셀(C1, C2)를 가압할 수 있는 누름지그 등과 같은 가압수단을 이용하여 와이어 및 태양전지셀을 가압하고, 적외선 램프(IR lamp) 등의 가열수단을 이용하여 와이어에 열을 가하여 와이어(W)를 태양전지 셀(C1, C2)에 솔더링한다.
이때 와이어(W)의 제1 부분(W1)은 서로 인접하는 태양전지 셀(C1, C2)의 경계부분에 위치하므로, 와이어(W)의 제1 부분(W1)은, 서로 인접하는 태양전지 셀(C1, C2)의 경계부분에서의 태양전지셀(C1, C2)의 가장자리 단부와 이격하여 존재한다. 따라서 와이어(W)가 태양전지셀(C1, C2)의 가장자리 단부와 직접 접촉하지 않으므로, 가열 및 가압과정을 포함하는 솔더링 과정에서 태양전지 셀(C1, C2)의 가장자리 단부가 와이어(W)에 의해 파손되는 것이 방지될 수 있다.
솔더링 과정(S500)에서 와이어(W)의 제3 부분(W3)은 그리퍼(G)에 의해 고정된 상태로 유지된다. 그리퍼(G)가 와이어(W)의 제3 부분(W3)를 고정함으로서, 솔더링 과정(S500) 중 압연된 와이어(W)가 탄성에 의해 뒤틀려 정위치로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
도 8은 와이어 커팅 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 8을 참조하면, 와이어 커팅과정(S600)에서는 솔더링이 완료된 와이어(W)의 제3 부분(W3)이 제거된다.
본 발명의 태빙방법에 따르면, 서로 인접하는 태양전지 셀의 경계부분에 대응되는 와이어의 제1 부분이 압연됨으로써, 태양전지 셀의 가장자리 단부가 와이어의 제1 부분과 이격된 상태로 와이어 솔더링 과정이 수행된다. 따라서 본 발명의 태빙방법에 따르면, 와이어의 제1 부분을 압연하는 과정을 포함함으로써, 와이어 솔더링 과정 중 태양전지 셀의 가장자리 단부가 파손되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 본 발명의 태빙방법에 따르면, 서로 인접하는 태양전지 셀 사이 간격이 감소된 갭리스 형태로 연결된 태양전지 셀의 품질을 향상시킬 수 있다.
S100: 플럭스 도포과정 S200: 와이어 재단과정
S300: 와이어 압연과정 S400: 와이어 정렬과정
S500: 와이어 솔더링과정 S600: 와이어 커팅과정
C1: 제1 태양전지 셀 C2: 제2 태양전지 셀
W: 와이어 W1: 와이어의 제1 부분
W2: 와이어의 제2 부분 W3: 와이어의 제3 부분

Claims (10)

  1. 와이어를 재단하는 와이어 재단과정;
    상기 와이어의 제1 부분을 압연하는 와이어 압연과정;
    상기 와이어의 제1 부분이 서로 인접하는 제1 및 제2 태양전지 셀의 각각의 단부가 경계부분에 위치하도록, 상기 와이어를 상기 제1 태양전지 셀의 상면 및 제2 태양전지 셀의 배면에 정렬하는 와이어 정렬과정; 및
    상기 정렬된 와이어를 가열 및 가압을 통해 상기 제1 및 제2 태양전지 셀에 솔더링하는 와이어 솔더링과정을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 태양전지 셀의 단부 각각이 상기 솔더링과정 중 가압에 의해 상기 와이어에 의해 파손되지 않도록, 상기 와이어의 제1 부분이 상기 제1 및 제2 태양전지 셀 단부의 위치에 오목한 홈형태로 구비되어, 상기 제1 및 제2 태양전지 셀 단부와 이격되는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀의 태빙방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 와이어는 상기 서로 인접하는 제1 및 제2 태양전지 셀의 경계부분에 위치하는 제1 부분과, 상기 제1 및 제2 태양전지 셀에 솔더링되는 제2 부분과, 그리퍼에 의해 고정되는 제3 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀의 태빙방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 와이어 솔더링 과정에서, 상기 와이어의 제1 부분은, 상기 서로 인접하는 제1 및 제2 태양전지 셀의 가장자리 단부와 이격되는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀의 태빙방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 압연과정에서, 상기 와이어의 제1 부분은 오목한 홈 형태로 변형되는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀의 태빙방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 솔더링 과정에서, 상기 와이어의 제3 부분은 상기 그리퍼에 의해 고정된 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀의 태빙방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 와이어 솔더링 과정 이후, 상기 와이어의 제3 부분을 제거하는 와이어 커팅과정을 더 포함하는 태양전지 셀의 태빙방법.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 와이어의 제1 부분은 5mm 내지 20mm 인 것을 특징으로 하는 태양전지 셀의 태빙방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 와이어 정렬과정에서, 상기 제1 태양전지 셀과 상기 제2 태양전지 셀은 수평방향으로 0.5mm 내지 5mm 중첩 배치되는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀의 태빙방법.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 와이어의 제2 부분 및 제3 부분은 압연되지 않는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀의 태빙방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 와이어 재단과정 이전에, 와이어에 플럭스를 도포 및 건조하는 과정을 더 포함하는 태양전지 셀의 태빙방법.
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