KR20030012139A - 태양 전지 모듈용 테빙 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양 전지 모듈용 테빙 장치에 관한 것으로, 열원부를 3개의 영역(예비 영역과 융착 영역 그리고 안정화 영역)으로 나눠 열의 손실을 최소화하고, 이 열원부의 주위 공기를 흡입하여 배출하는 방식으로 여기에 납 증기가 함입되어 배출되게 하여 납 증기의 배기는 물론이고 외부와의 차단 효과를 얻을 수 있게 함으로써, 태양 전지 모듈을 안정적으로 제조할 수 있으며 또한 납 증기에 의해 작업자에게 발생될 우려가 있는 안전 사고를 미연에 방지할 수 있는 태양 전지 모듈용 테빙 장치를 제공하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 3개의 영역으로 나뉘어진 컨베이어와, 제 2컨베이어를 중심으로 상하에 대칭되게 장착되는 열원부와, 열원부 주위에 구성되어 주변 공기와 함께 납증기를 흡입하여 외부로 배출시켜 주는 납 증기 배출수단을 포함하여 이루어지되, 상기 열원부는 예비 영역과 융착 영역 그리고 안정화 영역으로 구획되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

태양 전지 모듈용 테빙 장치{Tabbing apparatus for a solar cell module}

본 발명은 태양 전지 모듈용 테빙 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단전지들의 전극을 연결하여 태양 전지 모듈을 제조하는데 있어서 효과적인 열원 공급과 납증기를 배출할 수 있도록 한 태양 전지 모듈용 테빙 장치에 관한 것이다.

일반적으로 태양 전지 모듈은 소정의 출력값을 갖는 단전지(unit cell)을 여러개 연결하여 원하는 출력값을 얻게 된다.

현재 양산되고 있는 단전지는 그 크기가 103 ×103 또는 125 ×125 mm의 얇은 판체 형상으로 제조되고 있으며, 이들 각 단전지는 약 1.5 W 정도의 출력값을 가지고 있다.

이러한 단전지는 차량용이나 가정용 또는 산업용으로 사용하기 위해서는 여러개를 연결하여 원하는 출력값을 갖는 태양 전지 모듈을 제조하게 된다. 예를 들어, 가정용으로 약 30W를 출력하는 태양 전지 모듈의 경우 1.5 W의 단위셀을 20개 정도를 직렬로 연결하여 필요한 전원을 얻게 되는 것이다.

통상의 기술로 제작된 여러개의 단전지를 직렬로 연결하는 과정을 테빙(tabbing) 공정이라고 하며, 이때 사용되는 장치를 테빙 장치라고 한다. 이하, 테빙 공정에 대해 설명하면 다음과 같다.

상기 테빙 공정을 실시하기 위해 여러개의 단전지를 열과 줄을 맞춰 사각판 형태(예를 들어, 3×9)로 테빙 장치의 상면에 배열하게 된다. 이때, 상기 각 단전지는 리본 전선이 부착될 부분, 즉 각 단전지의 전극 부위에 납 용접용 플럭스를 바르고, 플럭스를 바른 전극에는 리본 전선을 올려 놓게 된다. 특히, 상기 리본 전선은 인접한 단전지의 양단에 대칭인 형태, 즉 제 1단전지의 일측 상단에 형성된 단자와 이와 마주하는 인접한 제 2단전지의 측면 하부에 형성된 단자 사이에 위치하도록 올려 놓게 된다.

이렇게 각 단전지의 전극에 플럭스를 바르고 리본 전선을 올려 놓게 되면 테빙 공정의 준비 과정이 끝나게 되고, 준비 과정을 끝낸 단전지들은 테빙 장치를 통과하게 하여 리본 전선에 묻혀져 있던 납이 전극에 부착되도록 하는 것으로 테빙 공정을 끝마치게 된다. 이때 사용되는 열원으로는 할로겐 램프를 이용한 가열 장치로 여기에서 발생되는 열은 상기 리본 전선에 묻어 있는 납을 녹일 수 있는 정도이다.

이와 함께 상기 테빙 공정에서는 테빙 장치에 구성된 납증기 배기 장치를 가동시키게 된다. 상기 납증기 배기장치는 융착이 진행되는 영역에 설치되어 공기를 제공하여 대류를 일으켜서 융착 과정에서 발생되는 납증기를 외부로 배출시켜 주게 된다.

그러나, 대류 발생으로 납증기를 배출시켜 주고 또한 할로겐 램프를 사용하는 종래의 테빙 장치는 다음과 같은 문제점이 야기되어 이에 대한 개선이 필요하게 되었다.

1) 융착시 납증기가 발생하게 되는데 이 납증기는 상기 할로겐 램프의 표면을 마치 코팅한 것과 같이 씌워지게 되고, 이는 할로겐 램프의 기능을 저하시키게되어 원하는 열원을 충분하게 얻을 수 없게 되었다.

2) 또한, 이러한 납 증기로 코팅됨에 따라 할로겐 램프의 수명이 짧아지게 되고, 이는 고가인 할로겐 램프의 사용으로 테빙 장치의 유지비가 많이 드는 문제가 발생하게 되었다.

3) 종래의 납 증기 배기 장치는 열원부 주위에 강제로 대류 현상을 만들어 주어야 하기 때문에 배기 장치의 구성이 복잡해 지게 되고 이는 원가를 상승시키는 원인으로 작용하게 되었다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로, 를 3개의 영역(예비 영역과 융착 영역 그리고 안정화 영역)으로 나눠 열의 손실을 최소화하고, 이 열원부의 주위 공기를 흡입하여 배출하는 방식으로 여기에 납 증기가 함입되어 배출되게 하여 납 증기의 배기는 물론이고 외부와의 차단 효과를 얻을 수 있게 함으로써, 태양 전지 모듈을 안정적으로 제조할 수 있으며 또한 납 증기에 의해 작업자에게 발생될 우려가 있는 안전 사고를 미연에 방지할 수 있는 태양 전지 모듈용 테빙 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따르는 테빙 장치를 나타내는 단면도,

도 2는 본 발명에 따르는 테빙 장치에서 납 증기를 배기시켜 주는 수단을 제거한 상태의 평면도,

도 3은 본 발명에 따르는 테빙 장치의 열원부 구성을 나타내는 확대도.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

10 : 컨베이어 11 : 제 1컨베이어

12 : 제 2컨베이어 13 : 제 3컨베이어

20 : 열원부 21 : 예비 영역

22 : 융착 영역 23 : 안정화 영역

24 : 분리대 25 : 열선

26 : 단열재 27 : 방열재

30 : 납증기 배출수단 31 : 덕트

32 : 경사면 100 : 테빙 장치

200 : 단전지

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 3개의 영역으로 나뉘어진 컨베이어와, 제 2컨베이어를 중심으로 상하에 대칭되게 장착되는 열원부와, 열원부 주위에구성되어 주변 공기와 함께 납증기를 흡입하여 외부로 배출시켜 주는 납 증기 배출수단을 포함하여 이루어지되, 상기 열원부는 예비 영역과 융착 영역 그리고 안정화 영역으로 구획되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 열원부는 열선으로 발열시켜 주며 발열된 열이 제 2컨베이어를 향하도록 단열처리가 되어 있으며, 상기 열선에는 방열효과를 높이기 위해 방열체가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 열원부는 예비 영역에서 용재가 녹는 온도의 90%로 예열되고 융착 영역에서 용재가 녹는 온도 이상 가열되며 안정화 영역에서 용재가 녹는 온도의 70%를 유지하여 주는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 융착 영역은 메인 열원과 예비 열원으로 구분되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 납 증기 배출 수단은 열원부의 바깥쪽 테두리를 감싸주는 형태로 컨베이어를 향해 개구된 덕트와, 이 덕트의 내부 공기를 외부로 배출시켜 주는 진공장치로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 덕트는 바깥쪽 측벽이 안쪽 측벽보다 더 크게 절개되어 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 도 1은 본 발명에 따르는 태양 전지 모듈용 테빙 장치를 나타내는 단면도이다. 여기서, 도면부호 200은 단전지를 나타낸다.

본 발명은 상기 단전지(200)들의 연결 단자를 연결시켜 태양 전지 모듈을 형성시켜 주는 테빙 장치에 관한 것으로, 상기 테빙 장치(100)는 각 단전지가 일정한 크기의 열과 줄이 맞춰진 상태에서 이송시켜 주는 컨베이어(10)와, 상기 각 단전지(200)의 단자 사이에 놓여진 리본 전선, 즉 납을 녹여 주는 열원부(20)와, 이 열원부(20)에서 발생된 납증기를 외부로 배출시켜 주는 납증기 배출 수단(30)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 컨베이어(10)는 3개의 영역으로 나뉘어져서 있다. 이러한 제 1컨베이어(11)에는 첨부도면 도 2에서 도시한 바와 같이, 태양 전지를 모듈화하는데 적당한 넓이가 되도록 각 단전지(200)를 배열하고 그 사이에 리본 전선(미도시됨)를 배치하는데 이용하게 되고, 제 2컨베이어(12)는 제 1컨베이어(11)로부터 이송된 단전지(200)에 열을 가해 융착 공정이 이루어지도록 하는 공간으로 사용하게 되며, 상기 제 3컨베이어(13)는 테빙 공정을 끝낸 태양 전지 모듈을 토출시키는데 사용하게 된다. 본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 각 컨베이어(11-13)는 별도의 구동 장치에 의해 구동되도록 구성하는 것이 바람직하며, 이때의 구동 속도와 구동 시간은 각 과정에서 소요되는 시간과 작업 속도를 고려하여 결정하게 된다.

첨부도면 도 2에서는 상기 제 1컨베이어(11)에는 3×9로 단전지(200)가 배열된 예를 보여주고 있다. 물론, 이러한 단전지(200)는 테빙 장치의 크기나 원하는 전력량을 얻기 위해 여러가지 형태로 배치하여 태양 전지 모듈을 제조하는 것도 가능하다.

본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 컨베이어(10)는 두께가 얇고 열전달율이 좋은 재질로 제조하여 사용하는 것이 바람직하며, 이는 후술하는 열원부(20)로부터 방사된 열이 제 2컨베이어(12)의 상면에 놓이게 되는 단전지(200)에 골고루 잘 전달되도록 하기 위함이다.

상기 열원부(20)는 실질적으로 각 단전지(200)를 연결시켜 주는 리본 전선에 묻은 납을 녹이는데 사용되는 열을 방출시켜 주게 된다. 이를 위한 본 발명에 따르는 열원부(20)는 분리대(24)로 차폐시켜 열적 교환이 일어나지 않도록 세 개의 영역으로 구획되어 있다.

첫번째 구역은 예비 영역(21)으로 단전지(200)의 단자를 연결하기 위한 리본 전선에 묻혀진 납을 일차적으로 예열시켜 주는 부분으로, 납이 녹은 온도에 대해서 약 80 ∼ 90 %의 온도까지 예비로 가열시켜 주게 된다. 본 발명에 바람직한 구현예에서, 상기 예비 영역(21)은 4개의 열선(25)이 구비된 예를 보여 주고 있으며, 이들 각 열선(25)은 동시에 예열이 이루어지도록 구성하게 된다.

두번째 영역은 1차로 예열된 납을 완전히 녹여 주기 위한 융착영역(22)으로, 이 영역에서는 납의 용융 온도 이상으로 가열하게 된다. 특히, 상기 융착 영역(22)은 예비 영역(21)과 동일한 갯수, 즉 본 발명의 바람직한 구현예에서는 4개의 열선(25)이 구비되어 있으나, 이들 열선중 실제 융착가열하는 경우 4개를 동시에 사용할 수 있으나 바람직하기로는 첨부도면 도 2에서 좌측의 2개를 메인 열선으로 사용하고 나머지 2개의 열선을 예비 열선으로 구성하게 된다. 이는, 예를 들어, 좌측의 2개의 열선만 사용하여 짧은 시간에 납이 녹는 용융 온도 이상으로 가열시켜 줌으로써 단전지(200)에 가해지는 열적 충격을 줄이고 또한 납의 융착이효과적으로 이루어지도록 하고, 만일 메인 열선이 파손되는 경우 예비 열선을 제어하여 방열 공정이 지속적으로 이루어지도록 한 것이다.

마지막 세번째 영역으로 안정화 영역(23)이 구성되어 있으며, 이 안정화 영역(23)은 납이 녹는 온도의 약 70% 정도의 온도로 가열되는 구간이다. 이러한 안정화 영역(23)은 납이 용융 온도 이상으로 가열된 상태에서 급격하게 냉각됨에 따라 일어날 수 있는 문제점들을 없애 주기 위한 것이다.

본 발명의 바람직한 구현예에서 상기 열원부(20)는 납의 용융 온도에 대해 각 구간에서의 사용가능한 온도를 설명하고 있으나, 이는 단전지(200)를 접속시켜 주기 위한 연결재료의 한가지 예에 불과하며, 납의 온도값(용융온도)에 대해서 한정하는 것은 아니며 융착 재질에 따라 널리 적용할 수 있으며 이를 위해 각 열선(25)으로부터 방열되는 온도를 용이하게 조절할 수 있게 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 각 영역(21-23)은 분리대(24)에 의해 구획되어 있으며, 내부에는 단열재(26)로 둘러싸여 단열 효과를 높일 수 있도록 구성되고, 특히 상기 각 열선(25)에는 외주면에 방열재(27)를 감아 방사 효과를 더욱 높일 수 있게 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 열원부(20)에는 상면이나 전면부에 관측창(미도시됨)을 구성하여 내부의 가열 상태 및 단전지(200)의 접속 상태를 눈으로 확인할 수 있게 하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하기로는 상기 관측창에 CCD 카메라(미도시됨)을 장착하여 공정이 이루어지는 열원부(20)의 내부 상태를 용이하게 모니터링 가능하게 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 이루어진 열원부(20)는 예비영역(21)-융착 영역(22)-안정화 영역(23)이 순차적으로 구획된 상판과 하판이 각각 상기 제 2컨베이어(12)상에 장착되며, 이때 상기 예비영역(21)쪽이 제 1컨베이어(11)를 향하도록 서로 마주보는 형태로 설치하여 사용하게 된다.

상기 납증기 배출수단(30)은 상술한 열원부(20)에서 납을 녹일 때에 발생되는 납증기를 효과적으로 배출시켜 주기 위한 장치로서, 첨부도면 도 3에서 도시한 바와 같이 상기 열원부(20)의 테두리 부분을 감싸주는 덕트(31)와, 이 덕트(31) 내부를 진공 상태로 만들어 주는 진공 장치(미도시됨)로 구성되어 있다. 상기 덕트(31)는 제 2컨베이어(12) 면과 거의 맞닿을 정도로 장착하게 되며, 특히 상기 덕트(31)는 바깥쪽 테두리가 열원부(20)와 맞닿는 안쪽면에 비해 더 높은 위치로 절개된 경사면(32)이 형성되어 있다.

이에 상기 덕트(31)는 미도시된 진공장치가 작동할 때, 즉 상기 열원부(20)에서 열이 발생할 때부터 주변 공기를 테빙 장치(100)의 외부로 배출시켜 주게 된다. 이때, 상기 덕트(31)는 경사면(32) 때문에 열원부(20)의 외부 공기를 더 많이 흡입하게 되고, 이 열원부(20)의 납증기를 포함하는 공기는 소량이 베르누이 정리에 의해 덕트(31)를 통해 배출이 이루어지게 된다.

따라서, 상기 덕트(31)는 주변 열원부(20)의 주변 공기를 납증기가 함유된 열원부(20)의 내부 공기보다 더 많은 량을 배출시키게 되고, 이에 따라 납증기가 열원부(20)의 테두리를 통해 그 주변으로 빠져 나가는 것을 막고 바로 덕트(31)를 통해 외부로 배출시켜 주는 것이 가능하게 된다.

또한, 상기 덕트(31)는 제 3컨베이어(13) 상의 공기를 흡입하여 외부로 배출시켜 주기 때문에 별도의 냉각 장치가 없이도 열원부(20)에 의해 가열된 단전지를 식혀 주는 효과를 함께 얻을 수 있게 된다.

이상에서 본 바와 같이 본 발명은 3개로 구획된 컨베이어와 3개의 영역으로 나뉘어져서 제 2컨베이어에 장착된 열원부 그리고 이 열원부의 주위를 감싸주는 납증기 배출수단으로 구성함으로써 다음과 같은 효과를 얻게 된다.

1) 열원부 내부의 납증기가 열원부 외부로 빠져 나가는 것을 막아 작업자 내부 환경이 납증기에 의해 오염되는 것을 막아 주고 이는 작업자의 안전성을 확보하는데 도움을 주게 된다.

2) 열원부가 3개의 영역으로 나뉘어져서 리본 전선을 안정적으로 연결시켜 주기 때문에 단전지에 가해지는 열적 충격이 예열 영역이 짧고 용접 영역이 길어서 발생될 수 있는 전력 손실을 최소화함과 동시에 효과적인 융착 효과를 얻을 수 있게 된다.

3) 종래의 대류 발생 장치가 없이 단순한 진공 장치를 이용하여 납증기의 배출 효과를 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

4) 가열 영역에 구성된 열선의 발열량을 조절하여 다양한 접속 물질에 대해서도 접속 효과를 안정적으로 얻을 수 있게 된다.

5) 리본 전선의 접속 공정후 제 3컨베이어로 토출되는 태양 전지 모듈이 납증기 배출수단에 의해 냉각이 이루어지게 되어 별도의 냉각 수단이 없이도 냉각 효율을 높일 수 있게 된다.

6) 관측창 또는 CCD 카메라를 통해 열원부에서 진행되는 공정 상황을 용이하게 확인할 수 있게 되고, 상황에 따라 신속하게 대처할 수 있게 된다.

Claims (6)

1. 3개의 영역으로 나뉘어진 컨베이어와,

   제 2컨베이어를 중심으로 상하에 대칭되게 장착되는 열원부와,

   열원부 주위에 구성되어 주변 공기와 함께 납증기를 흡입하여 외부로 배출시켜 주는 납 증기 배출수단을 포함하여 이루어지되,

   상기 열원부는 예비 영역과 융착 영역 그리고 안정화 영역으로 구획되어 있는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈용 테빙 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 열원부는 열선으로 발열시켜 주며 발열된 열이 제 2컨베이어를 향하도록 단열처리가 되어 있으며, 상기 열선에는 방열효과를 높이기 위해 방열체가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈용 테빙 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 열원부는 예비 영역에서 용재가 녹는 온도의 90%로 예열되고 융착 영역에서 용재가 녹는 온도 이상 가열되며 안정화 영역에서 용재가 녹는 온도의 70%를 유지하여 주는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈용 테빙 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 융착 영역은 메인 열원과 예비 열원으로 구분되어 있는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈용 테빙 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 납 증기 배출 수단은 열원부의 바깥쪽 테두리를 감싸주는 형태로 컨베이어를 향해 개구된 덕트와, 이 덕트의 내부 공기를 외부로 배출시켜 주는 진공장치로 구성된 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈용 테빙 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 덕트는 바깥쪽 측벽이 안쪽 측벽보다 더 크게 절개되어 있는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈용 테빙 장치.