KR20070074550A - 태양전지(슬라이버) 서브모듈 형성 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 길이방향으로 평행하고 전체적으로 공면을 유지하게 하는 구조 내에 장착된 여러 개의 기다란 태양전지(슬라이버들)(101)를 포함하는 광전소자용 태양전지 서브모듈(100)에 관한 것이다. 상기 구조는 기다란 태양전지들을 전기적으로 상호연결시키는 도전 경로(201)를 하나 이상 제공한다. 또한 웨이퍼 프레임으로부터 기다란 기판을 분리하는 단계; 소정의 간격으로 상호 이격된 복수의 기다란 저장소를 제공하는 단계; 기다란 태양전지들을 정렬 지그 내로 분배하고 상기 전지들을 기판에 부착시키는 단계; 이격된 결합 섹션들을 가지는 결합장치로 소정 길이의 전기적 상호연결들을 결합시키는 단계와 절단장치를 적용하는 단계; 열팽창을 보상하기 위해 위치들 사이에 간접경로를 형성하는 도체를 사용하여 광전모듈 내에 전기연결을 형성하는 단계; 슬라이버 태양전지들을 웨이퍼 프레임으로부터 방출할 때, 슬라이버 태양전지들의 태양전지 배향을 유지시키는 단계; 슬라이버 태양전지들을 방출할 때 웨이퍼 프레임에 의해 상호 연결된 기다란 기판의 마주보는 면들에만 결합하는 단계; 운반 장치를 사용하여 기다란 기판을 스택 형태로 저장하는 단계에 관한 발명들이 청구되어 있다.
태양전지, 광전소자, 슬라이버, 선형 집선기

Description

태양전지(슬라이버) 서브모듈 형성{Solar Cell (sliver) Sub-module Formation}
본 발명은 기다란 태양전지를 포함하는 태양전지 서브모듈과 상기 태양전지 서브모듈 형성방법에 관한 것으로, 특히 광전소자(photovoltaic device)용 태양전지 서브모듈, 광전소자용 태양전지 서브모듈 형성방법, 기판방출공정, 기다란 기판 분배공정, 광전소자용 태양전지 서브모듈 형성공정, 기다란 기판 조작 시스템, 광전소자용 태양전지 서브모듈, 광전모듈내 전기연결 형성공정, 광전모듈용 전기 커넥터 형성공정, 광전모듈내 슬라이버 전지(sliver cell)들 간의 전기연결 형성공정, 광전모듈용 전기 커넥터, 광전모듈용 전기 커넥터 형성 시스템, 슬라이버 제거공정, 슬라이버 제거장치, 슬라이버 제거 클램프, 기다란 기판을 웨이퍼로부터의 방출공정, 및 적층구성으로 기다란 기판들을 저장하는 저장장치에 관한 것이다.
본 명세서에서, 용어 "기다란 태양전지(elongate solar cell)"는 그 길이가 폭보다 실질적으로 (일반적으로 수십 내지 수백 배) 더 큰 점에서 일반적으로 평행육면체 형태이고 고종횡비(high aspect ratio)를 갖는 태양전지를 의미한다. 기다란 태양전지의 두께는 주로 본 발명에 중요하지 않으나 일반적으로 전지 폭보다 4배 내지 백배 더 작다. 태양전지의 길이와 폭은 전력발생을 위한 최대 이용가능한 활성 표면적(태양전지의 활성 "면" 또는 "면들")을 정의하는 반면에, 태양전지의 길이와 두께는 선택적으로 전지의 비활성면 또는 "에지(edges)"를 정의한다. 일반적으로 기다란 태양전지는 길이가 10-120㎜이고, 폭이 0.5-5㎜이며, 두께가 15-400 마이크론이다.
기다란 태양전지는 에스. 슈아이벤스톡(S. Scheibenstock), 에스. 켈러(S. Keller), 피. 패스(P. Fath), 지. 빌레케(G. Willeke) 및 이. 부허(E. Bucher)의 "HighVo(High Voltage) Cell Concept", Solar Energy Materials & Solar Cells Vol. 65(2001), 페이지 179-184("슈아이벤스톡") 및 국제특허출원번호 WO 02/45143("The Sliver Patent Application")에 기술되어 있는 공정들에 의해 제작될 수 있다. WO 02/45143는 최종적으로 생성된 얇은 기다란 기판들의 치수로 인해 총표면적이 본래의 실리콘 웨이퍼의 총표면적보다 훨씬 더 큰 단일 표준 실리콘 웨이퍼로부터 다수의 얇은(일반적으로 150㎛ 미만) 기다란 실리콘 기판 제조방법을 기술하고 있다. 이러한 기다란 기판들을 '슬라이버 기판(sliver substrate)'이라 한다. 상기 슬라이버 특허(WO 02/45143)는 또한 '슬라이버 태양전지(sliver solar cell)'라고 하는 슬라이버 기판상에 태양전지를 형성하는 공정을 기술하고 있다. 그러나, 용어 '슬라이버(silver)'는 일반적으로 하나 이상의 태양전지를 포함하거나 포함하지 않을 수 있는 슬라이버 기판을 말한다. 용어 "슬라이버(silver)"는 Origin Energy Solar Pty Ltd의 등록상표(호주등록번호 No. 933476)이다.
일반적으로, 기다란 태양전지는 기본적으로 임의의 태양전지 제조공정을 사용하여 시장된 기판상에 형성되는 단결정 태양전지 또는 다결정 태양전지일 수 있 다. 기다란 기판은 바람직하게는 실리콘 웨이퍼를 통해 일련의 평행한 기다란 슬롯들을 기계가공하여 웨이퍼 프레임(wafer frame)이라고 하는 웨이퍼의 나머지 부분들에 함께 결합되는 대응하는 일련의 평행한 기다란 기판들을 형성하는 배치공정(batch process)으로 형성된다. 태양전지들은 웨이퍼 프레임에 남아 있으면서 기다란 기판상에 형성될 수 있고, 뒤이어 서로 그리고 웨이퍼 프레임에서 분리되어 한 세트의 개개의 기다란 태양전지 셀들을 형성한다.
기다란 태양전지가 형성되는 실리콘의 기다란 부분들은 연약하고, 특히 호스트 웨이퍼로부터 분리, 검사, 분류 및 저장, 보관, 장착 및 전기적 상호연결동안 주의깊은 처리를 필요로 한다. 추가로, 각 전지의 면적과 가치는 더 큰 면적의 종래 태양전지(즉, 기다라지 않은 웨이퍼계열의 전지)에 비하면 작기 때문에, 기다란 기판 및 태양전지의 사용을 경제적으로 실행가능하게 하기 위해 신뢰할 수 있고, 저비용의 조작, 어셈블리 및 장착공정이 요구된다. 기다란 태양전지를 사용하여 광전소자를 형성하는 기존의 접근법은 범위가 제한되었다. 몇몇 적용은 전기연결된 기다란 태양전지의 어레이를 형성하기 위해 기판 또는 유리와 같은 투명 또는 반투명 상판(superstate)에 전지를 접착시키는 것을 포함하였다. "픽앤플레이스(pick and place)" 로봇장치가 기판상에 기다란 태양전지를 위치시키는데 사용될 수 있다. 그런 후, 태양전지는 도전성 에폭시 또는 솔더와 같은 재료에 의해 전기적으로 상호연결될 수 있다. 그리고 나서 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA, Ethylene Vinyl Acetate), 실리콘, 폴리비닐 부티랄(PVB, Polyvinyl Butyral), 또는 폴리우레탄과 같은 캡슐화(encapsulation) 재료가 태양전지 어레이의 어셈블리를 완료하기 위해 유리 또는 테프젤(Tefzel) 또는 테플론(Teflon) 막 또는 유사한 투명재료의 커버층과 함께 사용될 수 있다.
이 기술을 사용한 광전소자 형성에 상당한 어려움은 비슷한 영역의 표준 태양모듈에 대한 비슷한 전력출력을 가지나, 실질적으로는 다른 전압 및 전류 특성의 가능성을 갖는 어레이를 형성하기 위해 비교적 정확한 위치와 비교적 큰 면적 위로 비교적 많은 기다란 전지들의 전기적 상호연결에 대한 필요성이다.
추가로, 일반적으로 비교적 작은 기판 면적 위로 고가치의 작은 크기의 물품들의 어셈블리를 위해 설계된 종래 픽앤플레이스 공정들로 큰 면적 기판을 덮도록 변경되는 경우 경제적으로 실행가능하기에는 너무 느리고 복잡할 수 있다. 대안으로, 허용할 만한 생산량을 갖는 고속 어셈블리 시스템은 필연적으로 고가일 수 있고 정확한 제조 및 제어 시스템을 필요로 하며, 거의 틀림없이 종래 태양전지 모듈 어셈블리 면적위로 고속으로 다수의 작은 기다란 태양전지들을 조작하는데 따른 마모와 파열로 인해 제한된 실제 수명을 가질 수 있다.
종래 모듈, 특히 단결정 또는 다결정 실리콘 웨이퍼를 사용하여 구성된 모듈은 일반적으로 모듈 면적의 제곱미터당 약 60 내지 70개 웨이퍼 전지들을 포함한다. 가장 일반적인 모듈에 사용되는 전지들은 단면(즉, 전지들은 조명을 위해 단 하나의 활성면만을 제공한다)이며, 전지들의 정확한 배향을 식별하는데 어려움이 없다. 종래 웨이퍼 전지들의 큰 (예컨대, 일반적으로 4인치) 직경은 또한 셀들이 실제로 조작 및 어셈블리 공정에서 뒤집어질 가능성이 없는 것을 의미한다. 도전성 웨이퍼를 포함하는 모듈내 전기연결 횟수는 200회 또는 전지당 약 4회의 크기이다.
기다란 셀들을 사용하면, 전기연결 횟수는 셀당 약 6개 또는 8개 일 수 있으나, 각각의 기다란 셀의 면적은 단지 종래 셀 면적의 작은 부분이기 때문에, 기다란 태양전지만을 포함하는 모듈에 대한 전기연결 횟수는 모듈면적의 제곱미터당 2,000 내지 20,000회 이상의 범위일 수 있다. 단지 이러한 고려로부터 기다란 태양전지 서브모듈 어셈블리를 포함하는 모듈들의 전기 상호연결을 저렴하고 신뢰할 수 있게 확립하기 위해 종래와는 다른 접근이 요구되는 것이 명백하다.
더욱이, 종래 전지의 단면성은 배향 및 극성이 가시적으로 쉽게 결정되게 한다. 그러나, 기다란 태양전지들은 양면(즉, 2개의 반대되는 광학적 활성면)일 수 있으며 또한 물리적 형태에 있어 완벽히 대칭일 수 있어, 극성의 시각적 결정이 불가능하다. 매우 큰 종횡비를 갖는 기다란 태양전지들은 충분히 얇은 경우에 쉽게 휘어지거나 굽어질 수 있지만, 동시에 국소적인 스트레스를 받게 되면 매우 부러지기 쉬우며, 분리, 조작, 검사, 저장 및 어셈블리동안 부서지거나 손상될 수 있다.
기다란 태양전지들이 갖는 또 다른 난제는 전지들이 분리 및 조작동안 길이방향 축 주위로 쉽게 잘못 배향될 수 있다는 것이다. 기다란 기판들은 단면 태양전지들을 형성하도록 처리될 수 있으며, 이 경우 전극들은 전지면 상에 또는 심지어 전지 에지 가까이에 있을 수 있다. 대안으로, 기다란 기판들은 양면 태양전지들을 형성하도록 처리될 수 있으며, 이 경우 전극들은 전지면 상에 또는 더 가능하게는 전지 에지에 있을 수 있다. 기다란 태양전지의 몇몇 형태의 양면성은 각 전지의 배향 및 이에 따른 극성이 조작동안 절대적으로 신뢰할 수 있는 방식으로 기계적으로 유지되는 것을 요구한다. 기다란 양면 태양전지는 또한 태양전지 극성이 가시적으 로 결정될 수 있는 이용가능한 어떠한 마킹이나 특징이 없는 물리적 대칭을 나타낼 수 있다. 따라서, 잘못 배향된 기다란 양면 태양전지는 우연히 역 바이어스에서 동작하게 하는 배향으로 모듈내에 포함될 수 있고, 이는 모듈출력을 감소시키고 전지 및/또는 모듈을 파괴할 가능성이 있다.
종래 광전모듈에서, 전지, 버스 바(bus bar) 및 전지 연결부는 유리 기판과 보호 백시트(back-sheet) 또는 다른 유리시트 사이에 자체적으로 끼워져 있는 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA)와 같은 탄성 재료의 매트릭스내에 전체적으로 캡슐화되어 있다. 여러가지 이유로, 상술한 표준방식으로 기다란 태양전지를 전체적으로 캡슐화하기가 불편하다. 오히려, 지지 기판, 대부분 주로 유리에 직접 기다란 전지들을 접합시키는 것이 바람직하다. 그러나, 이러한 구성은 기다란 전지들 간의 신뢰할 수 있는 전기연결을 형성하기가 어렵다.
태양전지의 한가지 적용은 소위 선형 집선기(concentrator) 시스템이다. 이러한 시스템의 예는 미러 또는 굴절렌즈의 긴 태양추적 열(row)들을 포함하는 홈통형 집선기(trough concentrator)이다. 일반적인 선형 광전 집선기 시스템은 "원썬(one-sun)" 시스템의 약 8 내지 80배 범위에 있는 기하학적 태양조명 집선비로 동작한다(8-80개 "썬(sun)"이라 함). 이와 같은 배열로, 종래 태양전지들로 된 한 줄이 리시버(receiver)에 장착된다. 각각의 종래 전지는 폭이 2㎝ 내지 5㎝이고 20 내지 40개 전지들이 길이가 1-2m인 리시버의 길이를 따라 직렬로 연결되어 있다. 광의 균일성은 일반적으로 리시버의 길이를 따라 양호하나 횡방향으로는 열등하다. 태양전지들은 대개 전반적으로 더 큰 전압출력을 제공하기 위해 직렬로 연결되어 있다. 전류가 일반적으로 상부면 및 하부면상의 각 셀의 중심으로부터 각 셀의 2개 에지상의 4개의 접촉부로 도전된다. 전기 연결은 전류를 이동시키기 위해 이들 각각의 접촉부에 형성된다. 태양전지들의 직렬연결은 일반적으로 구리 탭의 사용을 포함하는 적절한 상호연결 기술에 의해 리시버의 에지에서 이루어진다. 그러나, 이러한 종래 시스템의 직렬 상호연결은 상당한 면적을 차지한다. 또한, 집선기 리시버의 길이를 따른 전류흐름은 각 전지의 중심영역으로부터 에지로 횡으로 전하를 외부 연결부에 그리고 다시 이웃한 전지의 중심영역으로 이동시키는 과정이다. 따라서, 상당한 직렬 저항손실이 발생한다. 기다란 태양전지의 집선기 시스템 적용은 상술한 바와 같이 현재 사용 중에 있는 종래 태양전지와 관련된 많은 문제들을 해결할 가능성을 갖는다.
상기 난제 들 중 하나 이상을 완화하거나 적어도 유용한 대안을 제공하는 광전소자용 태양전지 서브모듈, 광전소자용 태양전지 서브모듈 형성방법, 기판방출공정, 기다란 기판분배공정, 광전소자용 태양전지 서브모듈 형성공정, 기다란 기판 조작시스템, 광전소자용 태양전지 서브모듈 형성방법, 광전모듈내 전기연결 형성공정, 광전모듈용 전기 커넥터 형성공정, 광전모듈내 슬라이버 전지(sliver cell)들 간의 전기연결 형성공정, 광전모듈용 전기 커넥터, 광전모듈용 전기 커넥터 형성용 시스템, 슬라이버 제거공정, 슬라이버 제거장치, 슬라이버 제거 클램프, 기다란 기판을 웨이퍼로부터의 방출공정, 및 적층구성으로 기다란 기판들을 저장하는 저장장치를 제공하는 것이 바람직하다.
일태양으로, 본 발명은 실질적으로 길이방향으로 평행하고 전체적으로 공면(co-planar) 구성의 기다란 태양전지를 유지하며, 상기 기다란 태양전지들을 전기적으로 상호연결시키는 하나 이상의 도전경로들을 형성하는 구조에 장착되는 복수의 기다란 태양전지들을 포함하는 광전소자용 태양전지 서브모듈 어셈블리를 제공한다.
또 다른 태양으로, 본 발명은 길이방향으로 평행하고 전체적으로 공면 구성의 기다란 태양전지를 유지하는 구조에 복수의 기다란 태양전지들을 장착하는 단계와, 상기 구조를 통해 상기 기다란 태양전지들을 전기 연결시키기 위해 뻗어 있는 하나 이상의 도전경로를 확립하는 단계를 포함하는 광전소자용 태양전지 서브모듈 형성방법을 제공한다.
본 발명은 일반적으로 집중되지 않은 태양광을 사용하고, 직렬로 함께 전기 연결되고 유리 뒤에 캡슐화된 대개 30-50개의 종래 실리콘 태양전지를 구비하는 태양전력 모듈에 특정한 적용을 갖는다.
본 발명은 또한 집중된 태양광을 사용하고, 함께 전기 연결되고 태양 선형 집중 시스템의 초점에 있는 적절한 열싱크상에 장착되는 대개 20-40개의 실리콘 태양전지를 구비하는 선형 집선기 수신기에 특정한 적용을 갖는다.
장착구조는 제조 또는 사용동안 열싸이클링 발생으로 인한 기다란 태양전지 또는 전기 연결부에 손상을 방지한다. 본 발명의 한가지 형태로, 이는 열적으로 호환가능한 기판상에 기다란 태양전지를 장착하고 전기 상호연결을 확립하기 위해 상기 기판을 가로질러 뻗어있는 하나 이상의 전기 도전경로를 형성함으로써 달성된다. 본 발명의 또 다른 형태로, 상기 기다란 전지들간의 하나 이상의 전기연결은 다른 열팽창비율이 상기 구조내에 어떠한 상당한 스트레스도 발생하지 않도록 물리적 유지 구조를 형성한다.
각 서브모듈에서 기다란 태양전지들은 특정 광전소자에 대한 기능적 및 성능요건에 따라 이격될 수 있다. 몇몇 애플리케이션에서는, 인접한 기다란 태양전지들이 접해있어 어떠한 간격도 없게 된다. 다른 애플리케이션에서, 각각의 인접한 기다란 태양전지들 간의 간격은 상기 개개의 기다란 태양전지들의 폭의 수배 만큼 클 수 있다. 어떤 애플리케이션에서는, 기다란 태양전지들은 양면(bifacial)일 수 있다; 이들 애플리케이션에서, 간격은 적절한 위치에 있는 반사기의 사용 또는 양측면으로부터의 조명에 의해 상기 기다란 태양전지들의 양측의 복사를 이용하도록 결정된다. 다른 애플리케이션에서, 기다란 태양전지들은 단면(mono-facial)일 수 있다. 이러한 단면의 태양전지들의 경우, 간격은 바람직하게는 기다란 태양전지들의 일측면에만 수용되는 복사를 이용하도록 결정된다. 그러나, 단면의 태양전지들의 경우, 표면내 내부 전반사에 의해 광을 가두도록 적절한 위치에 있는 반사기의 사용에 의해 또는 후면에서 나온 광이 긴 협소한 태양전지의 전면으로 재지향될 수 있는 양면들로부터의 조명에 의해 몇가지 이점이 제공될 수 있다.
본 발명의 한가지 형태로, 기판은 기다란 태양전지가 접합되는 하나 이상의 크로스빔의 형태를 취한다. 크로스빔은 서브모듈 어셈블리 구조에 기계적 안정성 및 연속, 반연속 또는 단속적 전기 도전트랙에 상기 크로스빔 부재의 표면을 따라 상기 기다란 태양전지들 사이의 전기 상호연결을 제공한다. 크로스빔은 실리콘으로 제조될 수 있거나 유리 시트, Lexan® 폴리카보네이트 시트와 같은 강체 폴리머 시트, 또는 Shinkolite® VH 아크릴 시트, Marplex® 아크릴 시트, 또는 Lexan® 폴리카보네이트 필름과 같은 가요성 재료와 수지계열의 아크릴, 또는 Shinkolite® VH 아크릴 필름, Marplex® 아크릴 필름, Kapton®과 같은 폴리이미드 필름, Tefzel®과 같은 플루오로폴리머 필름, 또는 Tedlar®과 같은 폴리에틸렌계열의 필름과 같은 수지계열의 아크릴과 같은 임의의 다른 적절한 재료로 제조될 수 있다. 특정 요건에 따라 투명 또는 불투명, 저온 또는 고온 안정적인 나열하기에 너무 많은 다른 적절한 재료들이 있음이 당업자들은 알게 된다.
기다란 전지들이 크로스빔에 장착되는 본 발명의 형태에서, 기판의 열호환성은 크로스빔을 각각의 기다란 태양전지에 부착시키는 접합영역의 작은 치수로 인해 달성된다. 즉, 물리적으로 결합되고 상호 접합된 영역에 의해 구속되는 작은 공통영역으로 인해, 크로스빔의 열팽창계수는 본 발명의 몇몇 다른 형태에 대한 기다란 전지의 열팽창계수와 정확하게 일치해야 할 필요가 없다.
기다란 태양전지를 크로스빔에 접합시킴으로써 형성된 서브모듈을 본 명세서에서 "래프트(raft)"라고 한다. 래프트는 몇개 내지 수백개의 기다란 태양전지들을 포함한다. 본 발명의 일형태로, 래프트는 종래 태양전지들과 유사한 크기로, 일반적으로 10㎝×10㎝, 또는 12㎝×12㎝, 또는 심지어 15㎝×15㎝ 이상으로 형성될 수 있다. 이는 각각의 서브모듈 어셈블리가 검사, 저장, 조작, 어셈블리, 한줄로 연결하기(strining), 캡슐화 및 종래 태양전지에 현재 사용되는 전지들에 전기연결을 위한 유사기술의 사용을 가능하게 하는 광전소자내 (결집된) "전지"로서 합체되게 한다. 그러나, 중요한 차이는 기다란 태양전지들이 직렬로 또는 병렬로 연결되는 지에 따라 각 래프트는 일반적인 종래 태양전지보다 훨씬 더 큰 전압과 이에 따라 더 낮은 전류를 가지게 된다는 것이다.
본 발명의 또 다른 형태로, 본 명세서에서 "보트(boat)"라고 하는 기다란 태양전지들이 연속 또는 반연속 기판 또는 광학적으로 깨끗하거나 투명한 기판상에 장착된다. 기판 또는 상판은 열 싸이클링동안 스트레스를 줄이기 위해 실리콘의 열팽창계수와 비슷한 열팽창계수를 갖는 것이 그 만큼 열적으로 호환될 수 있다. 특히, 기판 또는 상판은 열팽창계수가 기다란 전지, 기판 또는 상판의 차동 팽창에 의한 임의의 접착층 또는 접합층 및 전기연결과 다른 물리적 구조를 포함하는 접합재료 또는 접착재료를 포함하는 모듈 구조 및 부품에 도입된 스트레스가 구조의 무결성에 손상을 주거나 모듈 또는 부품들의 수명 또는 신뢰도를 감소시키기에 충분하지 못하게 선택된다. 대안으로, 기판 또는 상판은 유순하여 열적 스트레스가 수용되게 한다.
기판 또는 상판 재료는 바람직하기로는 저가이고, (본래 또는 절연재료를 사용한 코팅에 의해) 전기절연되며, 얇고 전기연결을 위한 도전성 트랙들로 선택적으로 코팅될 수 있으며, 가요성 광전력모듈내에 가요성 서브모듈 어셈블리를 필요로 하는 애플리케이션에 융통성 있을 수 있다. 적절한 기판은 실리콘과 보로실리케이트 유리와 Lexan® 폴리카보네이트와 같은 폴리머 시트 또는 스트립, Tefzel®과 같은 플루오르화 폴리머 시트 또는 스트립, 또는 Tedlar®과 같은 폴리에틸렌 시트 또는 스트립, Kapton®과 같은 폴리이미드 시트 또는 스트립, Shinkolite® 아크릴 시트 또는 Marplex® 아크릴 시트와 같은 수지계열의 아크릴, 또는 Lexan® 폴리카보네이트 필름, Tefzel®과 같은 플루오르화 폴리머 필름, Tedlar®과 같은 폴리에틸렌 필름 및 Kapton®과 같은 폴리이미드 필름과 같은 가요성 필름 재료을 포함한다.
본 발명의 이러한 형태는 특히 집중된 태양광을 사용하는데 적용될 수 있다. 본 발명의 이 형태에서, 기다란 태양전지들은 가까운 위치에 또는 이격된 위치에 있을 수 있다. 바람직하기로, 보트 기판 또는 광학적으로 투명한 상판이 열싱크에 장착되어 태양전지들이 기판을 통해 열싱크로 열전달에 의해 냉각될 수 있다.
본 발명의 또 다른 형태로, 서브모듈의 기다란 태양전지들은 전기상호 연결 및 전기상호연결 재료만에 의해 인접한 전지들에 대해 상대 위치에 유지되어, 크로스빔 또는 기판 및 상호연결 전기 트랙에 대한 필요성을 제거한다. 본 발명의 이러한 형태를 이하 "메쉬 래프트(mesh raft)"라 한다.
기다란 태양전지들은 특히 래프트 및 보트가 고전압 능력을 갖기 때문에 집중된 태양광 애플리케이션에 사용하기 적합하다. 집중된 태양광 아래에 있는 기다란 태양전지의 최대전력 전압은 약 0.7볼트이다. 일반적인 전지의 폭은 약 0.7㎜ 내지 3㎜이다. 따라서, 전압은 기다란 태양전지 어셈블리 어레이의 직선 센티미터당 10볼트까지의 비율로 형성되며, 이에 따라 적은 전류의 이점을 갖는다.
따라서, 성질상 결정 또는 다결정 실리콘 또는 다른 태양전지 재료, 단면 또는 양면으로 형성되고 얇거나 두꺼운지에 따라 래프트, 메쉬 래프트, 또는 보트와 같은 서브모듈 어셈블리에 형성되는 기다란 태양전지들이 특히 종래 태양전지 대신에 선형 집선기 시스템에 사용하기에 적합하다. 각각의 기다란 태양전지는 각 에지의 길이를 따라 (연속적으로 또는 단속적으로) 또는 전극 배열에 따라 그리고 기다란 태양전지들이 양면 또는 단면인지 여부에 따라 에지 및 면 사이에, 또는 면과 에지 또는 면과 면 사이에 이웃하여 직렬 연결될 수 있다.
따라서, 전류는 종래 태양전지들이 사용되는 경우에 발생하는 것처럼 일련의 횡방향과 길이방향의 교번이라기 보다는 수신기의 길이방향 축에 평행한 방향으로만 실질적으로 이동한다. 추가로, 기다란 전지들 간의 직렬연결에 의해 차지되는 공간은 비교적 매우 작으므로, 어떠한 태양광도 이들 연결시 병합으로 인해 손실되지 않는다. 더욱이, 기다란 태양전지로 구성된 서브모듈 어셈블리의 직렬저항 손실과 이에 따른 래프트, 메쉬 래프트, 또는 보트와 같은 기다란 태양전지 서브모듈로 구성된 집선기 수신기는 조명영역의 폭에 거의 무관하다.
많은 이점들이 각각의 태양전지의 에지에만 전기 연결을 포함하는 기다란 전지의 소정 형태의 특징으로부터 나온다. 본 명세서에서 래프트, 메쉬 래프트, 또는 보트에, 전기 연결들은 상기 연결들이 하나 이상의 도전 경로에 의해 또는 기판 또는 크로스빔내에 형성되기 때문에 한 줄의 래프트, 메쉬 래프트, 또는 보트의 에지를 필요로 하지 않는다(해당 "에지"는 서브모듈 어셈블리내에 태양전지의 선형 어레이를 형성하는 구성을 이루는 기다란 태양전지들의 단부에 의해 형성된다). 이는 다수의 평행한 래프트 또는 보트 줄들이 각 줄 사이에 필요로 하는 좁은 간격만을 갖는 단일 수신기상에 사용될 수 있는 것을 의미한다. 따라서, 수신기는 수십 센티미터까지 비교적 넓을 수 있다. 이는 다중 미러들 또는 와이드 미러들이 단일 고정 수신기상에 광을 반사하는 집선기 애플리케이션에서 특히 이점적이다. 이러한 애플리케이션에서, 조명 레벨이 각 줄에 대해 다를 수 있으나 래프트 또는 보트의 각 줄은 길이방향으로 꽤 균일한 조명을 갖게 된다.
이들 애플리케이션에서, 종래 집선기 태양전지들이 사용되는 경우 직렬저항을 제어하고, 넓은 수신기의 폭을 가로질러 불균일한 조명과 관련된 문제를 다루며, 줄들과 전지들 간의 낭비공간을 최소화하기가 어렵다. 이는 본 명세서에 기술된 기다란 태양전지 서브모듈의 경우가 아니다.
본 명세서에 기술된 래프트, 메쉬 래프트, 또는 보트의 또 다른 이점은 이들이 기다란 태양전지들로 형성되기 때문에, 수신기 전압이 커질 수 있어 광전 시스템과 관련하여 (DC를 AC전류로 변환시키는데 사용되는) 인버터의 전압 업컨버젼 단계가 제거될 수 있다는 것이다. 또 다른 이점은 각 래프트, 메쉬 래프트, 또는 보트가 다른 래프트, 메쉬 래프트, 또는 보트에 병행하여 전기적으로 동작될 수 있다는 것이다. 대안으로, 래프트 또는 보트 그룹이 직렬로 연결될 수 있고, 이렇게 형성된 그룹들은 다른 그룹들과 병렬로 이어질 수 있다. 이러한 병렬연결 능력은 예컨대 구조요소, 미러내 불완전성, 파편의 부분적인 그림자, 미러 성능에 있어 불균일한 저하, 또는 선형 집선기 시스템의 양단에서의 광학적 손실에 의해 그림자 모양으로 인해 발생하는 조명에서의 불균일한 수신기 출력에 영향을 크게 줄일 수 있다.
본 명세서에 기술된 래프트, 메쉬 래프트, 또는 보트는 기다란 태양전지의 기존 사용보다 상당히 향상을 제공한다. 특히, 기다란 태양전지들의 하나씩 태양전력모듈에 배치하는 것이 각각 수십개 내지 수백개의 각각의 기다란 전지들을 포함하는 기다란 태양전지 래프트, 메쉬 래프트, 또는 보트의 사용에 의해 방지된다. 각각의 이러한 래프트, 메쉬 래프트, 또는 보트는 작기 때문에, 구성부품들의 정확한 배치를 충분히 허용하는 기계적 지그(mechanical jig)내에 저렴하게 어셈블리될 수 있다. 그런 후, 소정 개수의 래프트 또는 보트들이 임의의 소정의 형태, 면적, 전류 및 전압 특성, 관련된 출력전력을 갖는 태양전력 모듈을 형성하도록 배치될 수 있다.
유사한 이점들도 집선기 수신기 및 미니모듈의 형성에 속한다. 미니모듈은 전력소비제 전자장치 또는 전하 소형 배터리에 인공광을 사용하고, 일반적으로 단일 태양전지에 의해 제공될 수 있는 것보다 더 큰 적절한 전압을 전달하는 작은 광전모듈이다.
본 명세서에 기술된 래프트, 메쉬 래프트, 또는 보트는 Lexan® 폴리카보네이트 필름, Tefzel®과 같은 플루오르화 폴리머 필름, Tedlar®과 같은 폴리에틸렌 필름 및 Kapton®과 같은 폴리이미드 필름과 같은 가요성 재료, 또는 특정한 애플르케이션에 요구되는 바와 같은 시트, 필름 또는 테이프 형태 모두에 캡슐화되고 장착될 수 있어, 기다란 태양전지의 가요성을 이용함으로써 가요성 광전모듈을 형성할 수 있다. 매우 광범위한 적절한 재료들과 이들 재료 및 접착제의 조합이 상술한 서브모듈 어셈블리를 형성하는데 사용될 수 있음이 당업자에게 명백하다.
얇고 가요성있는 태양전지와 크로스빔 또는 기판 또는 상판을 사용하여 제조된 래프트, 메쉬 래프트, 또는 보트의 가요성을 이용하는 또 다른 방법은 강체 곡선 지지 구조체에 일치하게 상기 래프트 또는 보트를 장착하는 것이다. 태양전지에 대한 일부 형태의 "픽앤플레이스(pick and place)" 로봇장치를 사용하여 이러한 목표를 달성하기가 어려울 수 있다. 대안으로, 래프트, 메쉬 래프트, 또는 보트는 나중에 소정의 형태로 만곡되는 평평한 지지 구조체상에 장착될 수 있다.
적절한 지지 구조체의 일예는 구조적 적용을 위한 만곡된 유리이다. 폴리머 기술에 있어 최근 향상은 몇몇 구조적 적용에 적합한 UV 안정적 폴리머, Lexan® 폴리카보네이트와 같은 재료 및 UV 안정화 아크릴을 산출한다.
얇고 기다란 태양전지 서브 어셈블리의 가요성을 이용하는 애플리케이션의 또 다른 예는 압출된 알루미늄 또는 다른 재료로 제조된 만곡된 선형 집선기 수신기에 래프트, 메쉬 래프트, 또는 보트를 장착하는 것이다. 이렇게 하는 한가지 이점은 래프트 또는 보트에 있는 각각의 기다란 태양전지들이 선형 집선기 광학소자의 에지 영역으로부터 반사되거나 굴절되는 태양광으로부터 거의 수직한 입사조명을 받게 된다는 것이다.
본 명세서에 기술된 형성된 래프트, 메쉬 래프트, 또는 보트의 또 다른 이점은 서브모듈 어셈블리의 효율성 측정의 용이성이다. 다수의 각각의 작은 태양전지들의 효율성 측정은 불편하고 고가이다. 본 명세서에 기술된 래프트, 메쉬 래프트, 또는 보트는 상기 래프트, 메쉬 래프트, 또는 보트의 효율이 직접 측정되게 하고, 따라서 수십 내지 수백개의 작은 태양전지들이 한번의 동작으로 함께 측정되게 한다. 이러한 접근은 래프트, 메쉬 래프트, 또는 보트를 성능 카테고리(장애 카테고리 포함)로 분류하고 그런 후 다른 성능 특성을 갖는 태양전지 모듈, 수신기 또는 미니모듈을 조립하기 위해 상기 분류된 래프트, 메쉬 래프트, 또는 보트로부터 선택할 수 있도록 측정비용 및 시간을 줄인다. 성능이 최소레벨 미만인 이들 래프트, 메쉬 래프트, 또는 보트는 폐기되거나 서브섹션들로 양분되어 재측정될 수 있다. 열등한 성능을 초래하는 개개의 기다란 태양전지들이 래프트, 메쉬 래프트, 또는 보트의 본래 일부분인 경우, 몇몇 서브섹션들은 양호한 성능을 가질 수 있는 반면에 또 다른 섹션은 성능이 충분히 양호하지 않기 때문에 폐기될 필요가 있을 수 있다.
본 명세서에 기술된 래프트, 메쉬 래프트, 또는 보트는 작은 태양전지들에 대한 몇가지 단계들을 수행하기가 불편하거나 어려울 수 있는 태양전지의 제조동안 발생할 수 있는 어려움을 또한 해결하고 있다. 예컨대, 슬라이버 특허출원에 기술된 바와 같이 형성된 실리콘 웨이퍼의 나머지 부분으로부터 제거될 때까지 일표면상에 반사기를 형성하기 위해 기다란 태양전지의 면들 중 하나를 금속시키기가 어려울 수 있다. 또 다른 예는 어떤 상황에서는 금속화가 완료된 후 더 편리하게 수행될 수 있는 반사방지 코팅의 적용이다. 그러나 이는 반사방지 코팅이 금속화를 덮는 위험성을 가지고 있어, 각 셀과의 전기접촉을 확립하기가 어려울 수 있다. 적절한 재료가 래프트, 메쉬 래프트, 또는 보트를 형성하도록 선택되는 경우, 반사방지 코팅 및 반사코팅과 같은 층들이 증착, 화학기상증착, 스프레이 증착, 또는 래프트, 메쉬 래프트, 또는 보트가 어셈블리되는 동안 또는 그 후에 다른 수단들에 의해 증착될 수 있다.
마찬가지로, 래프트, 메쉬 래프트, 또는 보트 서브모듈이 태양전지의 표면의 전기적 패시베이션(passivation)을 위한 더 편리한 접근을 제공할 수 있다. 전기 패시베이션은 때때로 플라즈마 화학기상증착(PECVD) 공정에 의해 또는 전지의 표면상에 비정질 실리콘을 증착시킴으로써 증착되는 실리콘 니트라이드와 같은 재료를 사용하여 수행된다. 이들 코팅은 양호한 표면 패시베이션을 달성하기 위해 고온처리할 필요가 없다. 어떤 경우, 통상적인 태양전지 공정동안 이 단계를 수행하기가 어렵거나 불가능할 수 있다.
예컨대, PECVD에 의한 실리콘 질화물증착은 한꼴(conformal)이 아니다. 따라서, 기다란 태양전지들의 몇몇 형태의 표면을 성공적으로 코팅하는 한편 상기 태양전지들이 실리콘 웨이퍼의 다른 부분들에 부착된 채로 있는 것이 어렵다. 그러나, 본 방법은 기다란 태양전지의 이러한 특정한 타입을 포함하는 래프트, 메쉬 래프트, 보트 서브모듈의 어셈블리 동안 또는 후에 성공적으로 수행될 수 있다.
또 다른 형태로, 본 발명은 가까이 인접한 배열내에 위치된 복수의 래프트, 메쉬 래프트, 보트를 포함하는 태양 선형 집선기에 광전소자를 제공하여 전류경로가 실질적으로 상기 집선기 수신기를 따라 길이방향으로 발생하나, 기다란 태양전지의 길이방향에 횡으로 가로지른다.
기다란 태양전지들은 다수의 타입 또는 카테고리로 제조될 수 있다. 카테고리는 "얇은" 태양전지는 두께가 150 마이크론 미만인 얇은 기다란 태양전지; 전지 전극들이 상기 전지의 에지상에 있는 얇은 기다란 양면 태양전지; 전극들이 면들상에 또는 태양전지의 면들상에 부분적으로 있는 얇은 기다란 단면 태양전지; 전극들이 태양전지들의 면들 또는 에지들의 몇가지 조합상태로 있는 얇은 기다란 단면 태양전지; "두꺼운" 태양전지는 두께가 150 마이크론 이상인 태양전지로서 정의되는 두꺼운 태양전지; 전지 전극들이 전지의 에지상에 있는 두꺼운 기다란 양면 태양전지; 전극들이 면들상에 또는 태양전지의 면들상에 부분적으로 있는 두꺼운 기다란 단면 태양전지; 및 전극들이 태양전지들의 면들 및 에지들의 몇가지 조합상태로 있는 두꺼운 기다란 단면 태양전지를 포함한다.
이들 어셈블리를 종래 전지와 종래 전지의 서브 어셈블리로부터 구별하는 기다란 태양전지들을 구비하는 래프트, 메쉬 래프트, 및 보트와 같은 태양전지 서브모듈 어셈블리의 다수의 구별되는 특징들이 있다.
예컨대, 기다란 태양전지들은 실질적으로 평평한 배열로 수용된다. 기다란 태양전지들은 상기 전지들의 길이 축이 선형 어레이의 방향에 횡으로 이어지도록 상기 전지들이 정렬되는 실질적으로 평평한 전지들의 1차원 선형 어레이로 편성된다. 이는 나란히 배열된 전지들의 전극 에지에 인접한 한 전지의 전극 에지를 배치한다. 이는 종래 전지로 인해 조립된 대부분의 장치 또는 작은 면적의 주사위꼴로 절단된 종래 전지들로 인해 조립된 장치들과 대조적인데, 이러한 종래 전지 또는 주사위꼴로 절단된 종래 전지들의 어셈블리 목적은 계산기와 같은 작거나 휴대가능한 저전력 전자장치, 또는 이동전화 충전기 또는 휴대용 음악 플레이어 배터리 충전기와 같은 저전력 배터리 충전기에 적합한 수준의 장치출력전력을 지배적으로 형성하는 것이다. 이러한 장치에서, 전지들은 종종 2차원 평면 어레이로 편성된다.
래프트 또는 메쉬 래프트를 형성하는 기다란 태양전지들은 실질적으로 전체 면적 또는 서브모듈이 차지하는 공간에 대한 실리콘 표면적을 줄이기 위해 서브모듈 어셈블리의 선형 어레이를 형성하는 전지들간의 간격이 균일하거나 거의 균일하거나 반복패턴으로 인접한 전지들에 대해 적소에 고정된다. 간격을 두는 목적은 모듈의 전력출력을 실질적으로 줄이지 않고 모듈내 고가의 태양전지 재료의 양을 상당히 줄이기 위한 것이다. 어레이 뒤에 배치된 산란 반사기는 상기 반사된 광 중 일부가 기다란 전지의 후면에 부딪히고, 상기 반사광 중 일부는 모듈내 내부 전반사에 의해 갇혀지는 충분히 큰 각도로 반사되며, 단지 광의 작은 부분만이 모듈 밖으로 다시 반사되어 손실되는 식으로 어레이내에 갭을 지나는 광을 반사시킨다.
기다란 태양전지들은 이러한 타입의 고정 광집선기 모듈 설계에 특히 적합한데 이는 정적 집선기 성능의 최적화는 모듈의 프로파일 두께가 기다란 태양전지의 폭 크기가 되는 것을 필요로 하는 사실에 기인한다. 종래 포맷의 종래 태양전지들은 이러한 고정된 집중 형태에 적합하지 않는 후보인 것이 단지 이 관찰로부터 명백해진다. 그러나, 기다란 태양전지의 래프트 및 메쉬 래프트는 실리콘 소모에서 실질적인 감소 이점을 수반하는 고정 집중설계의 형태에 탁월하게 적합하다.
기다란 태양전지들로 구성된 모듈은 종래 태양전지들에 비하면 단위면적당 매우 고전압을 발생하도록 용이하게 설계될 수 있다. 전압은 종래 모듈에 비해 직선 밀리미터당 약 1볼트 까지의 비율로 형성될 수 있으며, 상기 비율은 일반적으로 10 내지 30 직선 센티비터당 일반적으로 약 1볼트이기 때문에, 심지어 작은 PV 설치가 전압 업컨버젼 인버트 단계의 제거를 가능하도록 충분히 크고, 종래 PV 모듈 어레이의 중대한 결함인 저전압, 고전류의 종래 전지들 및 종래 태양전력모듈과 관련된 전류전달 능력 요건을 상당히 감소시키는 전압에서 동작될 수 있다.
더욱이, 기다란 태양전지들로 구성된 모듈내 서브모듈 어셈블리 전지 어레이의 상당한 면적들은 병렬로 동작될 수 있는 한편, 여전히 큰 모듈 출력전압을 유지한다. 이는 부분적인 그늘짐 손실의 감소, 바이패스 다이오드 보호가 필요없는 감소된 역 바이어스 동작, 및 종래 모듈에 비해 낮은 모듈 및 전지동작 온도과 같은 다른 이점으로 인한 연간 에너지 출력에 있어 상당한 향상을 제공한다.
래프트, 메쉬 래프트, 또는 보트 서브모듈 어셈블리를 형성하는 복수의 기다란 태양전지들은 상기 래프트, 메쉬 래프트, 또는 보트 서브모듈 어셈블리내 구성을 이루는 기다란 전지들간의 전기 상호연결이 포괄적이고 완전하며 어떠한 또 다른 내부 전기연결이 상기 서브모듈 어셈블리들 자체, 버스 바에 대한 서브모듈, 또는 서브모듈 그룹 또는 서브모듈 어레이 및 버스 바, 또는 서브모듈 그룹 및 다른 서브모듈 그룹간의 전기 연결을 제외하고는 태양전력모듈을 형성하기 위해 서브모듈의 조립시 구성을 이루는 전지들 간에 필요하지 않도록 통합되는 식으로 전기 상호연결된다.
복수의 기다란 전지들의 실질적으로 평평한 어레이 배열은 광학적으로 투명 또는 불투명 지지재료, 전기 도전성 또는 전기 비도전성 지지재료, 강체 또는 가요성 지지 재료를 사용한 열도전성 또는 열비도전성 지지 재료로 구성된 크로스빔, 반연속적 또는 연속적 기판 또는 상판상에 조립될 수 있다.
복수의 기다란 태양전지들을 서브모듈 어셈블리 또는 전지들의 어레이에 조립하는 특정방법 및 공정은 원칙적으로 기다란 전지들의 구조와 포맷, 평평한 웨이퍼내 전지들의 배향과 배열, 및 완성된 서브모듈 어셈블리내 기다란 전지들의 평평한 어레이의 구조 및 포맷에 따른다. 그러나, 상술한 서브모듈 어셈블리의 구조 및 기능, 동기 및 목적, 이점 및 효용은 형성 과정에 있는 것이 아니라 오히려 상술한 래프트, 메쉬 래프트, 및 보트 서브모듈 어셈블리 구조를 형성하는 기다란 태양전지들의 어셈블리의 물리적, 광학적, 전기적 및 실용목적에 있다. 래프트, 메쉬 래프트, 및 보트 서브모듈 어셈블리는 편리하고, 빠르며, 저가이고 신뢰할 수 있는 조작, 제조 및 테스트와 저장, 및 한번의 동작으로 다수의 기다란 태양전지들의 최종 어셈블리를 가능하게 하는 제품 및 구조이다.
독립 실행(stand alone), 자체 포함된 "래프트", "메시 래프트", 또는 "보트"를 제조할 능력은 분리, 조작, 및 모든 형태의 기다란 태양전지들의 어셈블리와 이들 기다란 태양전지들을 포함하는 PV 모듈의 구성을 크게 간단히 한다. 래프트, 메쉬 래프트, 및 보트의 어셈블리는 현재 사용중에 있는 또는 현재 기다란 태양전지 모듈 어셈블리에 필요한 것으로 생각되는 장치 및 기계들과 같은 대규모의 정밀도와 자동화를 필요로 하지 않는 작고 저렴한 장치, 지그 및 기계들로 수행될 수 있다.
더욱이, 래프트, 메쉬 래프트, 또는 보트의 한 줄 배열(strining) 및 캡슐화와 같은 태양전지 모듈과 집선기 수신기의 어셈블리에 필요한 작업이 매우 약간만 변형된 종래 PV 전지 한 줄 배열 연결, 전지조작, 및 전지 어셈블리 장비를 사용하여 수행될 수 있다.
본 명세서에 기술된 서브 모듈 어셈블리의 또 다른 이점적인 특징은 기다란 태양전지들로 조립된 서브 모듈을 사용하여 구성된 태양전력모듈들이 전적으로 종래 PV 모듈 재료를 사용하여 제조될 수 있다는 것이다. 서브모듈 어셈블리 및 상기 서브 어셈블리의 분리, 조작, 테스트, 저장 및 상기 서브 어셈블리의 태양전력모듈로의 어셈블리는 기다란 태양전지, 솔더 및 종래 버스 바, EVA 및 유리만을 사용하여 달성될 수 있다.
본 명세서에 기술된 구조 및 공정은 모든 형태의 접착제, 도전성 에폭시 또는 폴리머 또는 잉크, 페이스트, 및 엘라스토머를 포함하는 모든 형태의 화합물, 및 모든 형태의 광학적 접착제의 사용, 및 또한 사용의 필요성을 제거하는 기회 및 수단을 제공한다. 본 명세서에 기술된 서브모듈 어셈블리 및 공정들은 상기 사용 및 이러한 재료의 사용에 대한 필요성을 제거하고, 이에 따라 기다란 태양전지 모듈의 장기간의 재현가능성에 대한 신뢰도를 크게 더하는 기회와 수단을 제공할 뿐만 아니라 그렇지 않으면 기다란 태양전지들 간의 전기 상호연결, 상기 전지들과 서브모듈 어셈블리 지지구조 간의 물리적 및 기계적 지지를 제공하는 솔더 조인트를 형성하는 것이 필요할 수 있는 솔더 리플로우(solder reflow)에 대한 솔더 페이스트를 스텐실링하거나 분배할 필요를 없앤다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 전기 도체를 상호 이격된 지지체의 위치들에 부착하는 단계를 포함하고, 상기 전기 도체는 상기 전기 도체와 상기 지지체의 다른 열팽창비율을 수용하도록 상기 위치들 사이에 간접경로를 형성하며, 이에 의해 상기 위치들 간의 전기연결을 유지하는 광전모듈에서 전기 연결형성방법이 제공된다.
또 다른 태양으로, 본 발명은 또한 광전모듈용 전기 연결부로서, 상기 전기 연결부는 지지체의 상호 이격된 부착위치에 부착하도록 적응되고, 상기 전기 연결부는 상기 전기 연결부와 상기 지지체의 다른 열팽창비율을 수용하기 위해 상기 위치들간의 간접경로를 형성하며 이에 의해 상기 부착 위치들 간에 전기 연결을 유지하는 광전모듈용 전기 커넥터를 제공한다.
바람직하기로, 상기 간접경로는 상기 전기 도체의 하나 이상의 주름을 포함한다.
바람직하기로, 상기 간접경로는 상기 전기 도체의 제 1 영역을 포함하여 하나 이상의 주름을 포함하는 상기 전기 도체의 제 2 영역들 사이의 상기 지지체에 부착을 용이하게 한다.
바람직하기로, 상기 제 1 영역은 실질적으로 평평하다.
바람직하기로, 상기 전기 커넥터는 상기 광전모듈용 버스 바를 포함한다.
바람직하기로, 상기 버스 바는 태양전지와 상기 광전모듈의 태양전지 어레이 사이의 전기 연결을 형성하도록 적응된다.
바람직하기로, 상기 광전모듈의 태양전지는 기다란 태양전지를 포함한다.
또 다른 태양으로, 본 발명은 또한 전기 도전체와 지지체의 다른 열팽창비율을 수용하기 위해 길이를 따라 적어도 2개의 상호 이격된 부착 위치들 간에 간접경로를 형성하도록 상기 전기 도전체의 길이를 변형하는 단계를 포함하고, 이에 의해 상기 전기 도전체의 상기 길이의 적어도 일부분이 상기 상호 이격된 부착위치들에서 상기 지지체에 부착되는 경우 상기 부착 위치들간의 전기연결을 유지하는 광전모듈용 전기 커넥터 형성방법을 제공한다.
이점적으로, 상기 전기 도전체의 길이는 와이어 또는 협소한 스트립 또는 시트의 형태일 수 있다.
이점적으로, 상기 전기 도전체의 길이는 시트의 형태일 수 있고, 상기 방법은 복수의 전기 커넥터를 형성하기 위해 길이방향으로 실질적으로 평행한 방향을 따라 상기 시트를 절단하는 단계를 포함할 수 있다.
이점적으로, 상기 방법은 복수의 전기 커넥터를 형성하기 위해 상기 전기 도전체의 변형된 길이를 소정 길이로 절단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하기로, 상기 방법은 상기 전기 도전체와 상기 지지체가 상기 광전모듈의 제조동안 함께 가압되도록 전기 도전체의 변형된 길이를 더 변형하는 단계를 더 포함한다.
바람직하기로, 상기 더 변형하는 단계 상기 더 변형된 길이가 실질적으로 만곡 형태로 자연스럽게 휘어지도록 선택된 형태 또는 프로파일로 길이를 변형하는 단계를 포함한다.
바람직하기로, 상기 전기 도전체는 금속을 포함한다.
바람직하기로, 상기 전기 도전체는 구리이다.
바람직하기로, 솔더 기반의 전기 상호연결을 위해, 상기 전기 도전체는 주석 도금된, (솔더 코팅된), 구리이다.
또 다른 태양으로, 본 발명은 또한 기판의 상호 이격된 부착 위치들에 버스 바를 부착하는 단계를 포함하고, 상기 버스 바는 상기 버스 바와 상기 기판의 다른 열팽창비율을 수용하도록 상기 위치들 간에 간접경로를 형성하며, 이에 의해 상기 부착 위치들 간에 전기 연결을 유지하는 광전모듈내 기다란 태양전지들 간의 전기연결 형성방법을 제공한다.
바람직하기로, 상기 버스 바는 하나 이상의 주름을 포함한다.
바람직하기로, 상기 버스 바는 상기 버스 바의 상기 기판 부착을 용이하게 하도록 적응된 각각의 제 2 영역에 의해 분리된 하나 이상의 주름진 영역을 포함한다.
바람직하기로, 상기 버스 바는 상기 버스 바를 상기 태양전지에 전기 연결을 용이하게 하도록 적응된 각각의 제 2 영역에 의해 분리된 하나 이상의 주름진 영역을 포함한다.
바람직하기로, 상기 제 2 영역은 실질적으로 평평하다.
이점적으로, 상기 실질적으로 평평한 제 2 영역은 상기 기판을 향해 볼록일 수 있다.
본 발명은 또한 상기 방법들 중 어느 하나의 단계를 실행하기 위한 부품들을 갖는 시스템을 제공한다.
본 발명은 또한 서로 마주보는 돌출부를 갖는 한 쌍의 회전 롤러와, 전기 도전체와 지지체의 다른 열팽창비율을 수용하기 위해 길이를 따라 적어도 2개의 상호 이격된 부착 위치들 간에 간접경로를 형성하도록 상기 롤러들 사이에 공급되는 전기 도전체의 길이를 변형하고, 이에 의해 상기 전기 도전체의 상기 길이의 적어도 일부분이 상기 상호 이격된 부착 위치들에서 상기 지지체에 부착되는 경우 상기 부착 위치들간에 전기연결을 유지하도록 적응된 후미부를 포함하는 광전모듈용 전기 커넥터 형성 시스템을 제공한다.
본 발명의 일태양에 따르면, 하나 이상의 웨이퍼 프레임부에 의해 상호연결되고, 각각의 극성을 갖는 외부로 향한 에지와 상기 에지에 수직한 태양전지 면을 갖는 복수의 상호 이격된 슬라이버 태양전지를 수용하는 단계와, 선택된 극성의 에지들이 동일 배향을 갖는 복수의 방출된 태양전지를 제공하기 위해 상기 태양전지 에지의 상대 배향을 유지하면서 거의 동시에 하나 이상의 웨이퍼 프레임부로부터 상기 슬라이버 태양전지를 방출하는 단계를 포함하는 슬라이버 제거방법이 제공된다.
본 발명은 또한 하나 이상의 연결부에 의해 상호 이격된 배열로 상호연결되고 유지되며, 각각이 외부로 향한 에지와 상기 에지에 수직한 면을 갖는 복수의 슬라이버들을 수용하는 단계와, 복수의 방출된 슬라이버들을 형성하기 위해 상기 에지의 상대배향을 유지하면서 거의 동시에 하나 이상의 연결부로부터 상기 슬라이버들을 제거하는 단계를 포함하고, 상기 각 슬라이버의 에지는 제 1 에지와 제 2 에지를 포함하고, 상기 슬라이버의 제 1 에지는 제 1 지향을 가지며, 상기 방출된 슬라이버들의 제 1 에지는 동일 배향을 같는 슬라이버 제거방법을 제공한다.
바람직하기로, 상기 슬라이버는 슬라이버 태양전지를 포함하고, 상기 각각의 슬라이버 태양전지의 에지는 반대 극성을 갖는다.
이점적으로, 상기 방법은 상기 슬라이버의 에지에 결합하는 단계와, 복수의 방출되고 상호 이격되는 슬라이버들을 제공하기 위해 상기 결합되는 슬라이버들로부터 하나 이상의 연결부들을 제거하는 단계와, 실질적으로 연속한 슬라이버들의 스택에 상기 슬라이버들을 하나로 합치기 위해 상기 상호 이격된 슬라이버들을 분배하는 단계를 포함할 수 있다.
이점적으로, 상기 방법은 상기 하나 이상의 연결부들에 결합하는 단계와, 상기 하나로 합쳐진 슬라이버 스택을 형성하기 위해 거의 동시에 상기 하나 이상의 연결부들로부터 상기 각각의 슬라이버들을 연이어 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
이점적으로, 상기 방법은 상기 하나 이상의 연결부들에 결합하는 단계와, 상기 슬라이버들의 에지들에 결합하는 단계와, 복수의 방출되고 상호 이격된 슬라이버들을 형성하기 위해 상기 하나 이상의 연결부들로부터 상기 슬라이버들을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
이점적으로, 상기 슬라이버의 에지들은 접착 테이프를 사용하여 결합될 수 있다.
바람직하기로, 상기 방법은 상기 방출되고 상호 이격된 슬라이버들을 저장장치에 배치하는 단계와, 하나로 합쳐진 슬라이버 스택을 형성하기 위해 상기 슬라이버들의 에지들을 분리하는 단계를 포함한다.
본 발명은 또한 상기 방법들 중 어느 하나의 단계를 수행하기 위한 부품들을 갖는 은 제거장치를 제공한다.
본 발명은 또한 하나 이상의 연결부들에 의해 상호연결된 복수의 상호 이격된 슬라이버들의 각각의 에지 또는 하나 이상의 연결부들에 결합하기 위한 2개의 마주보는 부분들을 갖는 클램프를 포함하고, 상기 각각의 슬라이버는 상기 에지에 수직한 면들을 가지며, 상기 면들은 상대 배향을 갖고, 상기 2개의 마주보는 면들은 상기 슬라이버의 길이방향 축에 실질적으로 횡방향으로 슬라이버 저장장치의 각각의 가이드를 수용하기 위한 정렬 슬롯들을 포함하는 슬라이버 제거장치를 제공한다.
바람직하기로, 상기 2개의 마주보는 면은 상기 에지에 손상을 입히지 않고 상기 슬라이버들의 상기 에지에 결합하게 하는 유연한 표면을 포함한다.
이점적으로, 상기 유연한 표면은 적어도 부분적으로 점착성이 있을 수 있다.
본 발명은 또한 하나 이상의 연결부 또는 상기 하나 이상의 연결부에 의해 상호연결된 복수의 상호 이격된 슬라이버들의 에지에 결합하는 클램프내 각각의 정렬 슬롯들과 짝을 이루는 복수의 기다란 가이드들을 갖는 슬라이버 저장장치를 포함하고, 상기 에지는 상대 배향을 가지며, 상기 기다란 가이드들은 인접 배열되고 실질적으로 상기 가이드들이 상기 슬롯들과 짝을 이루는 경우 상기 슬라이버들의 마주보는 에지들에 수직한 슬라이버 제거장치를 포함한다.
바람직하기로, 슬라이버 저장장치는 압축하에 방출된 슬라이버들을 유지하기 위한 바이어스된 보유판(biased retaining plate)을 포함한다.
바람직하기로, 상기 슬라이버 저장장치는 기저부가 상기 슬라이버들에 가압되는 경우 상기 슬라이버들의 단부에서 또는 단부 부근에서 상기 슬라이버들을 분절시키도록 적응된 기저부를 포함한다.
본 발명은 또한 하나 이상의 연결부에 의해 상호연결된 복수의 상호 이격된 슬라이버들의 하나 이상의 연결부에 결합하는 2개의 마주보는 부분들을 갖고, 상기 각각의 슬라이버들은 외부로 지향된 에지들과 상기 에지에 수직한 면을 가지며, 상기 2개의 마주보는 부분들은 상기 슬라이버들의 에지들이 결합되게 하기 위한 개구를 포함하여 상기 에지들의 상대 배향을 유지하는 한편 상기 하나 이상의 연결부들로부터 상기 슬라이버들의 거의 동시 제거를 하게 하는 슬라이버 제거 클램프를 제공한다.
본 명세서에 기술된 슬라이버 제거방법 및 장치는 웨이퍼로부터 슬라이버들의 편리하고 비용 효과적인 분리를 가능하게 한다. 본 발명의 실시예는 분리된 슬라이버들의 배향 및 극성을 이점적으로 보존 및 유지하고 연이은 공정 또는 어셈블리 단계에 투명하며 하나로 합쳐진 어레이를 나타낸다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 부모 웨이퍼 프레임으로부터 슬라이버 태양전지를 제거하는 방법이 제공된다. 슬라이버 태양전지 세트 또는 어레이를 포함하는 웨이퍼는 슬라이버 태양전지 어레이의 일면을 노출시키기 위해 절단 또는 끊어진다. 그런 후, 웨이퍼는 상기 웨이퍼 면들의 평면에 슬라이버 전지 어레이 영역 밖으로 웨이퍼의 에지를 포함하며 클램프에 고정된다. 이렇게 제조된 하나 이상의 웨이퍼는 노출된 슬라이버 태양전지 구조의 면들의 평면 격자 또는 평면 어레이를 제공하기 위해 고정될 수 있다. 어래이에 고정되는 웨이퍼의 개수는 슬라이버 래프트, 슬라이버 메쉬 래프트, 또는 슬라이버 보트의 상술한 서브모듈 어셈블리를 형성하는데 필요한 슬라이버 태양전지의 개수와 같을 수 있다.
본 발명의 일형태로, 고정된 웨이퍼 어레이에서 각 웨이퍼로부터 노출된 슬라이버 태양전지는 진공결합장치(vacuum engagement tool)와 같은 기계적 수단에 의해 평면 어레이 배열로 한번의 동작으로 제거될 수 있다. 본 발명의 또 다른 형태로, 어레이 배열로 고정된 각 웨이퍼로부터 노출된 슬라이버 태양전지는 각각 상술한 슬라이버 래프트 또는 슬라이버 보트 크로스빔 또는 기판에 또는 슬라이버 메쉬 래프트 전기 상호연결 어레이에 상기 슬라이버 태양전지(들)를 직접 영구적으로 접합시키는 속성 경화(fast cure) 접착제에 의해 평면 어레이 배열에서 제거될 수 있다. 본 발명의 또 다른 형태로, 각 웨이퍼로부터 노출된 슬라이버 태양전지는 평면 어레이 포맷을 유지하고 구성을 이루는 슬라이버 태양전지들 사이에 상대적인 간격을 두며 슬라이버 태양전지(들)를 운반 또는 이송장치에 일시적으로 접합시키는 재사용가능한 점착표면에 의해 어레이에서 제거될 수 있다. 본 발명의 또 다른 형태로, 웨이퍼 어레이에서 각각의 고정된 웨이퍼로부터 노출된 슬라이버 태양전지는 상기 슬라이버 태양전지(들)를 운반 또는 이송장치에 일시적으로 접합시키는 정전기력을 사용하여 어레이 배열에서 제거될 수 있다.
본 발명의 상기 형태에 따르면, 웨이퍼로부터 슬라이버 태양전지는 구성을 이루는 슬라이버 태양전지들의 올바른 배향 및 극성을 보장하도록 언제나 확실하게 결합된다. 슬라이버 태양전지는 또한 슬라이버 래프트, 슬라이버 메쉬 래프트, 또는 슬라이버 보트 서브모듈에 직접 조립될 수 있고 그런 후 웨이퍼로부터 슬라이버 전지들의 평면 어레이를 분리하는 한편, 구성을 이루는 슬라이버 태양전지의 배향, 극성 및 상대 위치를 유지하고, 이에 따라, 각각의 슬라이버 전지를 포함하는 임의의 중간 조작 또는 저장단계가 방지된다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 단일 웨이퍼로부터 슬라이버 태양전지를 분리하고, 상기 분리된 슬라이버 태양전지들을 조작하며, 적어도 부분적으로 노출된 면을 갖는 상기 슬라이버 태양전지를 연속적으로 나타내는 카세트와 같은 몇몇 형태의 벌크 저장유닛에 상기 웨이퍼 프레임으로부터 제거된 슬라이버 태양전지를 저장하는 방법이 제공된다. 분리된 슬라이버 태양전지는 각 유닛에 접속가능한 슬라이버 태양전지에 의해 형성된 평면 배열로 은 표면의 격자 또는 어레이를 제공하기 위해 연이어 조립될 수 있는 복수의 벌크 저장유닛에 저장될 수 있다. 이러한 평면 어레이는 래프트 또는 보트 어레이에 슬라이버 태양전지의 소정의 상대위치 및 배향을 구현할 수 있다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 부모 웨이퍼 프레임으로부터 이미 제거되고 연이어 슬라이버 태양전지에 적어도 부분적으로 노출된 면을 생기게 하는 카세트와 같은 몇몇 형태의 벌크 저장유닛에 실질적으로 포함되는 슬라이버 태양전지 조작방법이 제공된다. 복수의 벌크 저장유닛, 또는 카세트는 각 유닛에 접속가능한 슬라이버 태양전지에 의해 형성된 평면 배열로 슬라이버 전지표면의 격자 또는 어레이를 제공하도록 어셈블리될 수 있고, 상기 저장유닛 또는 카세트 사이에 간격을 둠으로써 최종 어레이에 슬라이버 전지의 에지들 사이에 필요로 하는 균일 간격이 형성된다. 그런 후, 이렇게 나타난 전지의 평면배열은 완료된 슬라이버 래프트, 슬라이버 메쉬 래프트 또는 슬라이버 보트 태양전지 어레이내에 슬라이버 태양전지들의 필요로 하는 상대위치 및 배향을 구현한다.
본 발명의 또 다른 태양으로, 슬라이버 태양전지 스택들이 바람직하게는 유효하게 각각의 슬라이버 태양전지의 다수의 각각의 스택을 합체한 하나의 유닛인 일체로 형성된 다중스택유닛내에 조립될 수 있다. 슬라이버 태양전지의 스택들의 피치(pitch)는 완료된 슬라이버 래프트, 슬라이버 메쉬 래프트 또는 슬라이버 보트 유닛내에 필요로 하는 슬라이버 태양전지 위치 간격 또는 피치에 따라 선택된다.
다중 단일스택 카세트로부터 조립된 슬라이버 태양전지 어레이의 경우, 카세트 또는 벌크 슬라이버 전지 저장유닛의 개수는 슬라이버 래프트, 슬라이버 메쉬 래프트 또는 슬라이버 보트 서브모듈을 형성하는데 필요로 하는 슬라이버 태양전지의 개수와 동일할 수 있다. 대안으로, 슬라이버 전지 서브모듈 어레이는 단일 또는 그룹화된 단일 스택 카세트로부터 하나 이상의 반복된 분리 및 어셈블리 동작을 사용하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일형태로, 각각의 단일 스택 카세트, 단일 스택 카세트의 그룹, 또는 각각의 단일 스택 카세트 세트, 또는 일체로 형성된 다중스택 카세트로부터 노출되거나 제 1 표출된 슬라이버 태양전지는 진공결합장치와 같은 기계적 수단에 의해 제거될 수 있다. 본 발명의 또 다른 형태로, 각각의 단일 스택 카세트, 단일 스택 카세트의 그룹, 또는 각각의 단일 스택 카세트 세트, 또는 일체로 형성된 다중스택 카세트로부터 노출된 슬라이버 태양전지는 슬라이버 전지 스택장치에 상기 노출된 슬라이버 태양전지에 나타난 슬라이버 래프트 크로스빔, 슬라이버 메쉬 래프트 전기연결 와이어, 또는 슬라이버 보트 기판에 상기 표출된 슬라이버 태양전지를 직접 영구히 접합시키는 속성 경화 접착제에 의해 제거될 수 있다.
본 발명의 또 다른 형태로, 각각의 단일 스택 카세트, 단일 스택 카세트의 그룹, 또는 각각의 단일 스택 카세트 세트, 또는 일체로 형성된 다중스택 카세트로부터 노출된 슬라이버 태양전지는 상기 노출되거나 부분적으로 노출된 슬라이버 태양전지 어레이를 운반 또는 이송장치에 일시적으로 접합시키는 재사용가능한 점착성 표면에 의해 제거될 수 있다. 본 발명의 또 다른 형태로, 각각의 단일 스택 카세트, 단일 스택 카세트의 그룹, 또는 각각의 단일 스택 카세트 세트, 또는 일체로 형성된 다중스택 카세트로부터 노출된 슬라이버 태양전지는 상기 슬라이버 태양전지를 운반 또는 이송장치에 일시적으로 접합시키는 정전기력을 사용하여 슬라이버 전지의 완전한 서브모듈 어셈블리로서 제거될 수 있다.
본 발명의 태양으로 단일 스택 카세트, 단일 스택 카세트의 그룹 또는 일체로 형성된 다중스택 카세트로부터 제거된 슬라이버 태양전지, 슬라이버 태양전지의 그룹, 부분적 또는 완전한 슬라이버 태양전지의 어레이는 정확한 배향 및 극성과, 부분적인 또는 완전한 서브모듈 어셈블리 어레이내에 상기 슬라이버 태양전지들 간에 간격을 두는 정확한 규척적이거나 반복적인 패턴의 유지를 보장하기 위해 언제나 확실하게 결합되는 것이 명백해진다. 추출된 슬라이버 태양전지는 슬라이버 래프트, 슬라이버 메쉬 래프트, 또는 슬라이버 보트와 같은 서브모듈 어셈블리에 직접 어셈블리고, 바로 뒤이어 단일 스택 카세트, 단일 스택 카세트의 그룹 또는 일체로 형성된 다중스택 카세트로부터 분리되며, 이에 의해 임의의 또 다른 중간 조작 또는 저장단계들이 방지될 수 있다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 슬라이버 전지 분배 카세트로서 형성된 장치에 포함된 슬라이버 태양전지 조작방법이 제공된다. 분배 카세트는 슬라이버 전지들 사이 간격의 선택된 어레이 피치 또는 반복된 패턴을 갖는 정렬되고 정확하게 배향된 슬라이버 태양전지들의 어레이에 단일 슬라이버 태양전지를 기계적으로 분배하는데 사용된다. 어레이 피치는 슬라이버 래프트, 슬라이버 메쉬 래프트, 또는 슬라이버 보트와 같은 서브모듈 어셈블리에 필요로 하는 각각의 슬라이버 전지의 위치지정에 따라 선택된다. 슬라이버 전지는 바람직하게는 금속 또는 플라스틱 또는 다른 강체 재료로 제조된 정렬 지그에 가공된 홈 또는 슬롯으로 단일 슬라이버 태양전지를 방출한다.
바람직하기로, 정렬 지그에 있는 홈 또는 슬롯 위치는 상대적인 슬라이버 태양전지 위치, 또는 슬라이버 래프트, 슬라이버 메쉬 래프트, 또는 슬라이버 보트 서브모듈 어셈블리를 형성하는 슬라이버 전지들 간의 간격의 어레이 피치 또는 반복 패턴에 일치하는 측면 피치를 갖는다. 슬라이버 태양전지는 바람직하게는 슬라이버 전지 분배카세트가 정렬 지그내 홈 또는 슬롯 어레이를 가로지르기 때문에 정렬지그내 홈 또는 슬롯의 접근벽에 의해 슬라이버 전지 분배 카세트의 기저부로부터 기계적으로 제거된다. 홈 깊이는 바람직하게는 슬라이버 태양전지 두께보다 약간 더 작아서, 한번에 하나의 슬라이버 전지만이 정렬 지그내 홈 또는 슬롯의 벽에 결합되고, 이에 따라 슬라이버 전지 분배 카세트로부터 제거된다. 정렬 지그내 홈 또는 슬롯의 폭은 바람직하게는 슬라이버 태양전지의 폭보다 약간 더 넓어서 슬라이버 태양전지가 분배된 어레이의 제거를 위해 어려움을 발생하는 엉킴(jamming) 또는 슬라이버 전지 분배 카세트에 의한 망가짐 없이 안정적인 에지 간극을 가지며 정렬 지그내 홈 또는 슬롯에 있을 수 있다.
슬라이버 전지 분배 카세트는 바람직하게는 정렬 지그의 홈 또는 슬롯에 있는 슬라이버 태양전지의 상단면 또는 면보다 약간 더 높은 후면 게이트를 갖는다. 이는 정렬 지그내 다음 비어있는 홈 또는 슬롯이 슬라이버 전지 분배 카세트 또는 정렬 지그의 상대적 이동에 의해 나타나질 때까지 분배기에서 분배되는 슬라이버 태양전지에 인접한 슬라이버 태양전지가 슬라이버 전지 분배 카세트내에 보유되는 것을 보장한다. 슬라이버 전지 분배 카세트의 상단은 바람직하게는 닫혀있고 슬라이버 전지 분배 카세트내 슬라이버 태양전지의 스택에 압력을 가하는 중력판(follower plate) 및 무게 또는 스프링 장치를 포함한다.
스택상의 압력은 바람직하게는 하단 슬라이버 태양전지의 선두 에지가 정렬 지그내 홈 또는 슬롯 벽의 먼 측면에 결합되는 것을 보장하도록 선택된다. 스택상에 계속되는 압력은 최저하단 슬라이버 태양전지가 정렬 지그내 홈 또는 슬롯의 하단상에 평평한 채로 있는 것을 보장한다. 슬라이버 태양전지가 홈의 하단에 평평하게 있고, 스택내 인접한 슬라이버 태양전지로부터 전달된 압력에 의해 유지된 후, 분배 카세트의 후면 게이트가 보유된 슬라이버 태양전지의 후면 에지와 상단면을 제거할 수 있다. 분배 카세트내 스택으로부터 이러한 슬라이버 전지의 연속 제거 및 정렬 지그내 홈 또는 슬롯내 제거된 슬라이버 전지의 배치는 모든 홈들 또는 슬롯들이 채워질 때까지 분배 카세트가 금속 또는 강체 플라스틱 또는 폴리머 정렬 지그의 운반을 계속하기 때문에 어레이를 형성하는 정렬 지그내 모든 홈들 또는 슬롯들에 대해 반복된다. 트레일링 더블엔드 스키방식(trailing double-ended ski mechanism)은 슬라이버 전지 분배 카세트의 후면 게이트처럼 뒤집히거나 튀어오르는 것을 방지하기 위해 홈 내에 상기 슬라이버 태양전지를 보유하고, 슬라이버 전지 분배 카세트내에 보유된 인접한 슬라이버 태양전지의 트레일링 에지는 정렬 지그의 홈 또는 슬롯내에 보유되는 슬라이버 태양전지의 전면 에지 위로 미끄러진다.
본 발명의 형태에서 슬라이버 태양전지는 분배 카세트로부터 제거되고 종래 픽앤플레이스 공정의 경우에서와 같이 단일 슬라이버 태양전지를 각각 위치지정, 결합, 및 제거를 할 필요없이 정렬 지그내에 슬라이버 태양전지들 간의 간격의 규칙적인 평면 어레이 또는 반복 패턴으로 보유되는 것이 명백해진다.
슬라이버 전지 분배 카세트의 이동은 슬라이버 래프트, 슬라이버 메쉬 래프트, 또는 슬라이버 보트 서브모듈 어셈블리 어레이를 형성하는데 필요한 슬라이버 태양전지의 개수가 정렬 지그내 홈 또는 슬롯에 분배될 때까지 계속된다. 본 발명의 일형태로, 슬라이버 래프트, 슬라이버 메쉬 래프트, 또는 슬라이버 보트 서브모듈 어셈블리 어레이를 완성하는데 필요한 크로스빔, 제조된 전기상호연결 와이어, 또는 기판은 상기 크로스빔 또는 기판 표면이 상기 슬라이버 태양전지 표면과 일치하는 영역에 미리 접착제를 사용하여 제조된다. 슬라이버 래프트, 슬라이버 메쉬 래프트, 또는 슬라이버 보트 서브모듈 어셈블리 어레이를 완성하는데 필요한 크로스빔, 전기상호연결을 위해 제조되고 굽어진 와이어, 또는 기판은 어레이의 상단면에 나타날 수 있고, SMT IR-130 열경화성 접착제와 같은 종래 접착제를 사용하여 기계적 안정성을 제공하기 위해 적소에 접합되거나, 기계적 안정성 및 전기 상호연결을 제공하기 위해 열경화성 Electrodag 5915와 같은 도전성 에폭시를 사용하여 적소에 접합되거나, 기계적 지지 및 전기 상호연결을 제공하기 위해 종래 리플로우 동작을 사용하여 적소에 솔더될 수 있다. 더 바람직하기로는 이점적으로 선택적 웨이브 솔더공정(wave solder process)이 연이은 리플로우를 위해 솔더 페이스트를 분배 또는 스크린 프린팅할 필요없이 기계적 지지와 전기적 상호연결을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
대안으로, 크로스빔, 제조되고 휘어지는 와이어 상호연결, 또는 기판은 스텐실링 또는 프린팅 또는 분배에 의해 접착재료를 사용하여 제조될 수 있고, 정렬 지그내 홈 또는 슬롯과 정렬되는 지지 홈 또는 지지 장치에 배치될 수 있다. 그런 후, 슬라이버 태양전지가 슬라이버 전지 분배 카세트를 사용하여 통상적인 방식으로 적소에 지지 구조 및 전기 상호연결 재료 위에 위치된다. 그리고 나서, 서브모듈 어셈블리 어레이는 상술한 바와 같은 솔더 페이스트의 열경화 또는 리플로우에 의해 완료될 수 있다. 더 바람직하기로, 이점적으로, 크로스빔, 제조되고 휘어진 전기 와이어 상호연결부 또는 기판상에 형성된 서브모듈 어셈블리는 정렬 지그내에 고정되고 역전될 수 있으며, 선택된 웨이브 솔더 공정이 연이은 리플로우를 위해 페이스트를 분배 또는 스크린 프린팅할 필요없이 그리고 접착제 또는 전기 도전성 재료를 경화시키기 위한 열경화공정단계 없이도 기계적 지지 및 완전한 전기 상호연결을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
금속 지그상에 분배되는 슬라이버 태양전지는 연속적 또는 반연속적일 수 있다. 즉, 연속적인 타입의 어셈블리에 대해, 슬라이버 래프트, 슬라이버 메쉬 래프트, 또는 슬라이버 보트가 연속 또는 반연속적인 방식으로 긴 금속 지그내에 형성될 수 있다. 반연속 어셈블리에 대해, 슬라이버 래프트, 슬라이버 메쉬 래프트, 또는 슬라이버 보트가 해체 또는 반분리(semi-detached) 지그에 형성될 수 있고, 각각의 홈 섹션의 길이는 각각의 슬라이버 래프트, 슬라이버 메쉬 래프트, 또는 슬라이버 보트 어셈블리 만큼 길다. 이들 각각의 지그 섹션은 슬라이버 래프트, 슬라이버 메쉬 래프트, 또는 슬라이버 보트의 어셈블리에 선형 어셈블리 개념을 제공하기 위해 체인 또는 벨트 컨베이어에 부착될 수 있다.
상술한 연속적 또는 반연속적 공정에서, 크로스빔, 제조되고 휘어진 전기 와이어 상호연결부 또는 기판의 어셈블리를 통합하기 위한 동일한 접근이 연속적 또는 반연속적 정렬 지그에 포함될 수 있다. 슬라이버 태양전지는 슬라이버 전지 분배 카세트를 사용하여 통상의 방식으로 연속적 또는 반연속적 정렬 지그내에 포함되는 지지구조 및 전기 상호연결 재료 위에 적소에 위치된다. 각각의 정렬 지그섹션내에 포함된 서브모듈 어셈블리 어레이의 공정은 상술한 바와 같은 솔더 페이스트의 열경화 또는 리플로우에 의해 완료될 수 있다.
더 바람직하기로, 그리고 이점적으로, 연속적 또는 반연속적 정렬 지그 섹션내에 포함된 크로스빔, 제조되고 휘어진 전기 와이어 상호연결부 또는 기판상에 형성된 서브모듈 어셈블리는 정렬 지그내에 고정되고 역전될 수 있으며, 선택적 웨이브 솔더 공정이 연이은 리플로우를 위한 솔더 페이스트를 분배 또는 스크린 프린팅할 필요없이 그리고 접착제 또는 전기 도전성 재료를 경화시키기 위한 열경화공정단계 없이도 기계적 지지 및 완전한 전기 상호연결을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 분배 카세트 기술, 즉, 고정된 서브 어셈블리를 역전시키고, 선택적 웨이브 솔더 공정을 사용하여 기계적 지지와 전기적 상호연결 요건을 완성하는 컨베이어, 벨트, 또는 체인상에 연속적 또는 반연속적 정렬 지그섹션의 사용은 상기 스텐실링 및 분배와 관련된 고가의 재료, 세정 및 폐기물 처분과 함께 고비용이고, 기술이 요구되며, 시간소모적이고, 스텐실링 또는 분배의 산출절충(yield-compromising) 단계를 완전히 제거하는 연속적 인라인(in-line) 어셈블리 공정을 제공한다.
상술한 본 발명의 다양한 형태에서, 웨이퍼, 단일 스택 카세트, 단일 스택 카세트 그룹 또는 일체로 형성된 다중 스택 카세트내 슬라이버 태양전지에 대한 진공결합장치의 결합동작 또는 정렬지그에 대한 슬라이버 태양전지 카세트 분배기의 분배 동작은 항상 웨이퍼 어레이, 슬라이버 스택, 다중 스택 카세트, 또는 정렬 지그와 각각 관련있다. 즉, 진공결합장치는 고정될 수 있고 웨이퍼 어레이, 단일 스택 카세트, 단일 스택 카세트 그룹 또는 일체로 형성된 다중 스택 카세트는 나타난 슬라이버 태양전지 또는 전지들을 하나씩 제거하게 이동되거나 슬라이버 태양전지의 평면 어레이내에 이동될 수 있다. 마찬가지로, 슬라이버 태양전지 분배 카세트는 고정될 수 있고 홈이 있는 정렬 지그가 슬라이버 태양전지들을 금속 정렬지그의 홈들로 분배하도록 이동될 수 있다. 더욱이, 이동가능한 정렬 지그는 체인 컨베이어 또는 일부 다른 적절한 운반장치상에 유지되는 단일 슬라이버 래프트, 슬라이버 메쉬 래프트, 또는 슬라이버 보트의 크기에 대해 적절한 서브섹션의 형태를 취할 수 있다. 슬라이버 태양전지의 서브모듈 어셈블리로의 어셈블리가 연속적으로 수행되는 경우, 운반장치는 한 줄 형태로 접착제 경화단계 및 전기 연결단계 또는 선택적 웨이브 솔더단계로 진행될 수 있다.
하나 이상의 단일스택 카세트, 단일 스택 카세트 그룹, 또는 일체로 형성된 다중 스택 카세트 또는 카세트들, 또는 벌크 저장유닛들이 각 유닛 또는 유닛들의 집합에 있는 접속가능한 슬라이버 태양전지들을 구성하는 노출되거나 부분적으로 노출된 슬라이버 태양전지 표면의 격자 또는 어레이를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 다수의 카세트 또는 버퍼 저장유닛들이 각 유닛내 접속가능한 슬라이버 태양전지가 슬라이버 래프트, 슬라이버 메쉬 래프트, 또는 슬라이버 보트 어셈블리를 형성하기 위해 다른 슬라이버 태양전지들에 대해 정확한 위치 및 방향에 있도록 격자 또는 어레이에 배열되어 있다. 어레이내 카세트 또는 벌크 저장유닛들의 개수는 슬라이버 래프트, 슬라이버 메쉬 래프트, 또는 슬라이버 보트 어셈블리를 형성하는데 필요한 슬라이버 태양전지들의 개수와 동일할 수 있다. 각 유닛으로부터 노출된, 부분적으로 노출된 또는 접속가능한 슬라이버 태양전지들은 슬라이버 태양전지들이 웨이퍼 및 연이은 어셈블리로부터 래프트 또는 보트로 분리후 제거될 수 있는 진공결합장치, 속성 경화성 접착제, 재사용가능한 점착성 표면과 같은 기계적 수단, 정전기력 또는 임의의 다른 적절한 임시적인 결합 및 해제 기술, 또는 영구 서브모듈 어셈블리 지지체상에 영구결합기술에 의해 제거될 수 있다. 슬라이버 결합공정이 영구적이거나 일시적인 지 여부에 무관하게, 슬라이버 태양전지의 제거된 수집 또는 평평한 어레이가 직접 슬라이버 래프트, 슬라이버 메쉬 래프트, 또는 슬라이버 보트에 직접 어셈블리된다. 운반공정동안, 각각의 슬라이버 태양전지들은 배향 및 상대 위치를 가지며 이송장치상에 유지되고 전지들 간의 간격의 반복적인 패턴이 유지된다.
호스트 웨이퍼에 포함된 슬라이버 전지 또는 단일 스택 카세트, 단일 스택 카세트의 그룹 또는 일체로 형성된 다중 스택 카세트 또는 슬라이버 분배 카세트에 포함된 각각의 슬라이버 전지로부터 직접적인 슬라이버 래프트, 슬라이버 메쉬 래프트, 또는 슬라이버 보트의 어셈블리는 대규모 슬라이버 태양전지 모듈 어셈블리에 필요하나고 현재 생각되는 장치들과 같은 대규모의 정확도와 자동화를 필요로 하지 않는 작고, 저렴한 장치들로 달성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 측면 웨이퍼 프레임부에 의해 상호연결되는 복수의 기다란 기판들을 포함하고, 부근 웨이퍼 프레임부와 말단 웨이퍼 프레임부을 포함하는 웨이퍼를 수용하는 단계와, 상기 기다란 기판들 중 대응하는 하나의 면을 노출시키기 위해 상기 부근 및 말단 웨이퍼 프레임부 중 적어도 하나를 제거하는 단계와, 상기 복수의 기다란 기판들의 에지에 결합하지 않고도, 상기 복수의 기다란 기판들을 고정하기 위해 상기 측면 웨이퍼 프레임부들 중 적어도 하나와 결합하는 단계와, 상기 노출된 기다란 기판에 결합하기 위해 상기 노출된 기다란 기판의 노출면에 기다란 기판 결합수단을 적용하는 단계와, 상기 나머지 기다란 기판들로부터 상기 기다란 기판을 방출하기 위해 상기 복수의 기다란 기판들로부터 상기 기다란 기판 결합수단을 이동시키는 단계를 포함하는 기판방출방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 각각이 측면 웨이퍼 프레임부에 의해 상호연결되는 복수의 기다란 기판들을 포함하고, 부근 및 말단 웨이퍼 프레임부를 더 포함하는 복수의 웨이퍼들을 수용하는 단계와, 상기 각각의 웨이퍼의 기다란 기판들 중 대응하는 한 면을 노출시키기 위해 상기 각각의 웨이퍼로부터 상기 부근 및 말단 웨이퍼 프레임부 중 적어도 하나를 제거하는 단계와, 상기 복수의 기다란 기판들의 에지들에 결합하지 않고도, 상기 복수의 기다란 기판들을 고정시키기 위해 각 웨이퍼의 상기 측면 웨이퍼 프레임부 중 적어도 하나와 결합하는 단계를 포함하고, 상기 결합된 웨이퍼들은 상기 노출된 기다란 기판들이 상호 이격된 기다란 기판들의 어레이로서 나타나도록 배열되는 기판방출방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 복수의 상호 이격된 기다란 기판 저장용기를 제공하는 단계를 포함하고, 상기 각각의 기다란 기판 저장용기는 그 내에 저장된 한 스택의 기다란 기판들을 가지며, 상기 기다란 기판 저장용기 사이 간격은 상기 저장된 기다란 기판들로부터 조립되는 태양전지 서브모듈내에 소정 간격의 기다란 기판들을 형성하도록 선택되는 기다란 기판분배방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 기다란 기판분배장치로부터 정렬 지그(alignment jig)의 각 슬롯으로 기다란 태양전지를 분배하는 단계와, 태양전지 서브모듈을 형성하기 위해 상기 기다란 태양전지를 기판, 크로스빔 또는 전기 상호연결부에 부착하는 단계를 포함하는 광전소자용 태양전지 서브모듈 형성방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 하나 이상의 기다란 기판 스택을 저장 및 분배하기 위한 기다란 기판분배장치와, 저장장치로부터 분배되는 각각의 기다란 기판들을 수용하기 위한 상호 이격된 슬롯들을 갖는 정렬 지그를 포함하는 기다란 기판 처리시스템이 제공된다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 전기 연결부의 상호 이격된 영역들만이 장치에 의해 결합되도록 복수의 상호 이격된 결합 섹션들을 갖는 결합장치를 사용하여 전기연결부의 길이와 결합하게 하는 단계와, 상기 전기 연결부의 해당 길이로 상기 맞물린 전기 연결부를 절단하기 위해 상기 결합된 영역들 간의 전기 상호연결 위치에 절단장치를 이용하는 단계를 포함하는 광전소자용 태양전지 서브모듈 형성방법이 제공된다.
본 명세서에서, 용어 "판"은 바람직하게는 하나 이상의 태양전지들을 포함하는 기다란 기판의 특정한 형태를 말하나 그래야 할 필요는 없다. 판은 본 명세서에서 판으로서 언급된 일련의 평행한 기다란 기판을 만들기 위해 웨이퍼에 평행한 홈들을 기계 가공함으로써 만들어질 수 있다. 판들의 폭은 기계가공된 홈들의 간격에 의해 결정되고 판들의 길이는 일반적으로 판의 폭보다 5 내지 20배 더 길다. 판의 두께는 대개 400 마이크론 미만인 웨이퍼 두께에 의해 결정된다.
또 다른 태양으로, 본 발명은 웨이퍼로부터 판들을 방출하고 상기 판들을 태양전지 모듈에서 장착하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일형태로, 판들은 웨이퍼 프레임을 쉽게 절단하기 위해 단부에 부분적으로 사전 절단될 수 있다. 판들의 전체 어레이는 각각의 스택이 제거될 수 있고 단일 스택 카세트 또는 다중 스택 카세트에 저장될 수 있는 판자 "슬래브(slab)" 프레임에 적층될 수 있다.
본 발명의 또 다른 형태로, 모든 제 2 판들이 제거되고 다중 스택 카세트에 적층된다.
본 발명의 또 다른 형태로, 판들은 별개로 제거되고 단일 스택 카세트에 적층된다.
본 발명의 또 다른 형태로, 판 웨이퍼는 노출된 웨이퍼 프레임의 4 이상의 부분들을 남겨두는 클램프에 판 어레이 윈도우를 덮는 상단 및 하단 면들에 의해 유지될 수 있다. 판 웨이퍼 프레임은 4 이상의 노출된 부분들을 절단함으로써 연이어 제거된다.
여러 공정들이 저장 카세트 또는 분배기에 판들을 싣는데 사용될 수 있다. 카세트는 상단으로부터 실어질 수 있다. 이 경우, 카세트에 남아 있거나 이전에 저장된 판의 상단면이 운반 활주면을 형성하는 카세트의 상단과 클램프의 상단면 평면에 충분히 가까워지게 되어, 판이 카세트의 상단에 비스듬하게 뒤집히거나 끼워질 수 없다는 것이 중요하다. 카세트에 들어가는 판의 후면 에지는 운반 활주면을 떠나거나 막 떠나려는 판자의 전면 에지로부터 해제된다. 이들 2개의 요건들은 기계적으로 연결된 스프링 장치에 의해 충족될 수 있다. 기계적으로 연결된 장치는 판자 전지 스택의 에지를 파지하고, 카세트의 상단 적재면에 맞추어 지며 판 전지의 두께와 요구되는 간극과 허용오차인 기설정된 거리만큼 스택을 아래로 누르는 "워킹 빔(walking beam)" 이중 쌍을 작동한다. 판 전지는 카세트로 미끄러지고 공정들이 반복된다.
본 발명의 또 다른 형태로, 카세트들은 기저부에 쌓여진다. 상단 적재장치와 유사한 워킹 빔 시스템은 틈을 제공하기 위해 필요한 양만큼 카세트에 스택을 올린다. 새로운 판자가 카세트의 기부에 쌓여진다. 싸이클은 카세트가 가득 찰 때까지 계속된다.
또 다른 태양으로, 본 발명은 각각의 기다란 기판의 마주보는 면들에만 결합하는 단계와, 상기 기다란 기판들을 서로 분리시키기 위해 웨이퍼 프레임부들을 제거하는 단계와, 상기 각각의 기다란 기판의 한 면은 맞물린 상태로 있고, 상기 각각의 기다란 기판의 타면을 분리하는 단계를 포함하고, 상기 결합된 면들은 웨이퍼 기판과 동일면에 있는 웨이퍼 프레임부들에 의해 상호연결된 복수의 기다란 기판들을 포함하는 웨이퍼로부터 기다란 기판 방출방법을 제공한다.
본 발명은 또한 어레이에서 기다란 기판들 중 선택된 인접하지 않은 기판들에만 결합하는 단계 및 다른 기다란 기판들로부터 상기 결합된 기판들을 분리하는 단계와, 저장장치의 각각의 상호 이격된 저장용기에 상기 기다란 기판을 배치하는 단계를 포함하고, 상기 저장용기들 간의 간격은 상기 결합된 기다란 기판들 간의 간격과 일치하는 웨이퍼 프레임부들에 의해 상호연결된 기다란 기판들의 어레이를 포함하는 웨이퍼로부터 기다란 기판 방출방법을 제공한다.
본 발명은 또한 (ⅰ) 어레이내에 기다란 기판들 중 선택된 하나에 결합된 단계 및 다른 기다란 기판들로부터 상기 결합된 기판들을 분리하는 단계와, (ⅱ) 저장장치에 상기 결합된 기다란 기판을 배치하는 단계와, (ⅲ) 상기 저장장치에 기다란 기판들의 스택을 형성하기 위해 상기 (ⅰ) 및 (ⅱ) 단계를 반복하는 단계를 포함하는 웨이퍼 프레임부들에 의해 상호연결된 기다란 기판들의 어레이를 포함하는 웨이퍼로부터 기다란 기판 방출방법을 제공한다.
본 발명은 또한 저장장치에 저장하기 위해 연이어 수용되는 기다란 기판을 수용하도록 저장된 기다란 기판들의 스택을 이송하기 위한 운반장치를 포함하는 쌓아올리는 형태로 기다란 기판들을 저장하는 저장장치를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예는 첨부도면을 참조로 단지 예로써 하기에 기술되어 있다.
도 1은 기다란 태양전지로부터 형성되고 "래프트(raft)" 서브모듈이라고 하는 태양전지 서브모듈의 제 1 바람직한 실시예의 개략적인 평면도이다.
도 2는 기다란 태양전지들 간의 전기적 상호연결의 한 형태를 나타낸 도 1에 도시된 래프트부분의 개략적인 평면도이다.
도 3은 기다란 태양전지들 간의 전기적 상호연결의 한 형태를 나타내는 "보트(boat)" 서브모듈이라고 하는 태양전지 서브모듈의 제 2 바람직한 실시예의 평면도이다.
도 4는 크로스빔 또는 기판상의 도전경로들이 기다란 전지의 2개 에지를 함께 연결시키는 래프트과 보트 서브모듈 모두에 적합한 전기적 상호연결의 한 형태를 나타내는 도 2 및 도 3과 유사한 평면도로서, 도전경로를 더 명확히 나타내기 위해 도 4의 하부에 태양전지가 미도시되어 있다.
도 5는 각각의 기다란 태양전지의 광학적 비활성 에지와 인접한 활성면 모두에 전기접촉면을 형성하기 위해 기다란 태양전지의 면을 부분적으로 코팅하기 위해 비스듬한 증착의 사용을 도시한 개략적인 횡단면 측면도이다.
도 6은 면들과 에지들 모두에 전기접촉을 갖는 기다란 태양전지를 지지 크로스빔 또는 기판상에 장착하는 한가지 형태를 도시한 기다란 태양전지 래프트 또는 보트 서브모듈의 단면도이다.
도 7은 어떻게 태양전지가 치아형상의 열싱크(heatsink) 기판상에 장착될 수 있는 지를 도시한 도면이다.
도 8은 단지 기다란 태양전지 및 그 사이의 전기적 상호연결을 구비하는 "메쉬 래프트(mesh raft)" 서브모듈이라고 하는 태양전지 서브모듈의 제 3 바람직한 실시예의 일부분의 평면도이다.
도 9는 와이어 상호연결이 어레이 방향을 따라 정렬되어 있는 메쉬 래프트 서브모듈의 다른 실시예의 평면도이다.
도 10은 선택적 웨이브 솔더공정을 사용하여 형성된 실리콘 크로스빔 및 전기적 상호연결을 가지며 이에 따라 단지 솔더 및 실리콘 재료만을 포함하는 래프트 서브모듈의 사진 이미지이다.
도 11 및 도 12는 각각 실리콘 웨이퍼에서 단일 어래이에 은전지의 바람직한 배열의 평면도 및 횡단면도이다.
도 13 내지 도 15는 각 웨이퍼에서 한 영역 이상으로 처리되는 은전지의 다른 배열을 갖는 실리콘 웨이퍼의 평면도이다.
도 16 및 도 17은 각각 은 조작 시스템의 은 웨이퍼 클램프의 제 1 바람직한 실시예의 횡단면도 및 평면도이다.
도 18 및 도 19는 상단 및 하단 은전지를 노출시키기 위해 웨이퍼로부터 상단 및 하단 프레임부를 제거한 것을 나타낸 은전지 웨이퍼의 평면도이다.
도 20 및 도 21은 각각 은 조작시스템의 슬라이버 저장장치의 바람직한 실시예의 평면도와 측면도이다.
도 22 및 도 23은 각각 은 웨이퍼 클램프의 제 2 바람직한 실시예의 횡단면도와 평면도이다.
도 24 및 도 25는 각각 은 웨이퍼 클램프의 제 3 바람직한 실시예의 평면도와 측면도이다.
도 26은 도 24 및 도 25의 은 웨이퍼 클램프에 의해 고정된 웨이퍼내 슬라이버 전지 어레이에 대한 접착 테이프의 도포를 나타낸 개략도이다.
도 27은 접착 테이프와 웨이퍼 클램프를 분리함으로써 슬라이버 전지 웨이퍼로부터 슬라이버 전지 어레이를 제거한 것을 나타내는 개략도이다.
도 28은 접착 테이프에 의해 고정된 결과적으로 발생한 슬라이버 전지 어셈블리의 개략도이다.
도 29는 슬라이버 저장장치에 슬라이버 전지 어셈블리의 위치를 도시한 측면도이다.
도 30은 슬라이버 저장장치내에 보유된 은전지로부터 접착테이프의 제거를 도시한 개략도이다.
도 31은 슬라이버 저장장치에 의해 보유된 은전지 세트를 도시한 개략도이다.
도 32는 접착 테이프에 의해 보유된 은전지 세트로부터 단일 은들을 제거하는 슬라이버 전지 싱귤레이션 유닛(singulation unit)의 개략도이다.
도 33은 접착 테이프상에 보유된 은전지 세트로부터 솔리드 지그(solid jig) 또는 프레임상에 싱글 은들을 분배하는 은전지 싱귤레이션 유닛의 개략도이다.
도 34는 슬라이버 태양전지를 노출시키기 위해 절단된 일측을 갖는 가공된 웨이퍼의 도면이다.
도 35는 클램프에 확보된 웨이퍼를 갖는 슬라이버 태양전지 어레이에 접속하게 하도록 제거된 프레임의 일부를 갖는 슬라이버 태양전지 웨이퍼의 도면이다.
도 36은 웨이퍼내 슬라이버 태양전지 어레이에 접속하게 하도록 제거된 각 웨이퍼의 프레임의 일부를 갖는 슬라이버 태양전지 웨이퍼의 어레이 도면이다.
도 37은 웨이퍼 내 슬라이버 태양전지 어레에 접속하게 하도록 제거된 각각의 웨이퍼의 프레임의 일부를 갖는 슬라이버 태양전지 웨이퍼의 어레이 도면이다.
도 38은 처리된 웨이퍼로부터 제거되고 다중 스택 카세트(multi-stack cassette)에 저장된 슬라이버 태양전지 웨이퍼의 어레이 도면이다.
도 39는 다중 스택 카세트내 스태들의 어레이에 있는 스택으로부터 단일 슬라이버 태양전지 제거의 한가지 가능한 실행을 도시한 도면이다.
도 40은 다중 스택 카세트로부터 슬라이버 태양전지의 슬라이버 래프트 어레이의 구성 및 슬라이버 전지 제거의 한가지 가능한 실행을 도시한 도면이다.
도 41은 슬라이버 태양전지 분배 카세트의 한가지 가능한 실행에 대한 도면이다.
도 42는 어떻게 슬라이버 태양전지가 은 분배 카세트로부터 정렬 지그로 분배되는 지를 도시한 도면이다.
도 43은 정렬 지그에서 분배공정과 통합되는 현장 슬라이버 래프트 서브모듈 어셈블리를 위한 한가지 가능한 실행을 도시한 도면이다.
도 44는 정렬 지그에 위치된 슬라이버 태양전지의 어레이를 도시한 원형 은 분배 카세트의 이미지이다.
도 45는 프레임을 가로질러 한 줄로 이어져 있는 와이어 어레이의 평면도를 도시한 도면으로, 상기 와이어 어레이의 치수는 은들의 서브모듈 어레이에 걸쳐있다.
도 46은 프레임상에 한 줄로 이어져 있는 와이어를 파지하기 위해 위치된 핀셋들의 어레이의 평면도를 도시한 도면이다.
도 47은 프레임상에 한 줄로 이어져 있는 와이어 아래에 도입된 앤빌(anvils) 세트의 평면도를 도시한 도면이다.
도 48은 와이어 위에 위치된 절단 블레이드의 어레이, 와이어 아래에 있는 앤빌 어레이, 및 프레임상에 한 줄로 이어져 있는 와이어를 파지하기 위해 준비된 위치에 있는 핀셋들의 평면도를 도시한 도면이다.
도 49는 짧은 컷 와이어의 어레이를 파지하고 있는 핀셋을 갖는 핀셋 어레이의 평면도를 도시한 도면이다.
도 50은 짧은 와이어 어레이의 돌출 단부들을 휘도록 준비된 짧은 와이어 섹션들의 어레이에 삽입된 노치 플레이트들(notched plates)을 갖는 짧은 컷 와이어 섹션들의 어레이를 파지하는 핀셋 어레이의 평면도를 도시한 도면이다.
도 51은 은 전극 가까이에 보유된 짧은 컷 와이어 섹션들의 어레이를 파지하는 핀셋 어레이에 도입된 은 어레이의 일부의 상세 평면도를 도시한 도면으로서, 와이어들은 솔더 또는 솔더와 접착에의 조합에 의해 기계적으로 또는 전기적으로 은 전극들에 부착되어 있다.
도 52는 은 전극들 사이의 인접한 상호연결들이 엇갈려 있거나 오프세트되어 있는 슬라이버 메쉬 래프트의 또 다른 형태의 평면도이다.
도 53은 버스 바와 전지 상호연결부를 포함하는 슬라이버 전지 모듈의 바람직한 실시예의 평면도이다.
도 54는 도 53의 일부분의 확대도면이다.
도 55는 도 54의 선 B-B'를 따라 취한 슬라이버 전지 모듈부의 횡단면도이다.
도 56은 슬라이버 전지 모듈의 버스 바의 형성을 도시한 개략도이다.
도 57은 버스 바와 인접한 은들의 사진 이미지이다.
도 58은 전기 연결부 부근에 주름이 없는 것을 나타내는 버스 바와 인접한 은들의 사진 이미지이다.
도 59는 기계적 분리 헤드(진공, 정전기, 점착, 재사용 등)와 완전히 접촉된 어레이와 같은 연이은 적층을 사용하여 한 단계로 웨이퍼로부터 판들의 어레이의 동시 제거를 나타낸 개략도이다.
도 60은 웨이퍼로부터 판들의 제거와 상호 이격된(2X) 적층 어레이내 적층을 도시한 개략도이다.
도 61은 기계적 분리 헤드(진공, 정전기, 점착, 재사용 등) 및 단일 스택 카세트내 적층에 의해 판의 개별적 제거를 도시한 개략도이다.
도 62는 웨이퍼 프레임의 하나 이상의 부분들을 제거함으로써 판자들의 노출 을 도시한 개략도이다.
도 63은 일단 노출된 판들이 어떻게 개별적으로 제거되고 단일 적층 카세트에 적층될 수 있는 지를 도시한 개략도이다.
도 64는 판들이 클램프와 리프트 방식을 사용하여 기부로부터 기계적 스택에 올려질 수 있는 지를 도시한 개략도이다.
도 65는 판들이 어떻게 워킹 빔 시스템(walking beam system)을 사용하여 단일 스택 시스템에 저장될 수 있는 지를 도시한 개략도이다.
서브모듈 형성
도 1을 참조하면, 기다란 태양전지(101)와 크로스빔(cross beam)(102)이 본 명세서에서 "래프트(raft)" 서브모듈(100)이라고 하는 서브모듈을 형성하기 위해 어셈블리된다. 인접한 기다란 태양전지(101)들 간의 간격이 각 전지의 폭과 대략 동일하게 도 1에 도시되어 있으나, 일반적인 경우 전지(101) 사이의 간격은 (인접한 전지들이 서로 접하는) 0에서 각 전지의 폭의 수 배에 이를 수 있다. 크로스빔(102)는 임의의 재료로 제조될 수 있고, 바람직하게는 얇으나 전기 도전적이며(또는 절연 재료로 코팅되며), 도전성 트랙들을 사용하여 쉽게 선택적으로 코팅될 수 있다. 예컨대, 두께가 30 마이크론 내지 100 마이크론이고, 폭이 1 내지 3㎜이며, 길이가 2 내지 20㎝인 실리콘 스트립들이 크로스빔에 특히 적합하다. 전지(101)는 접착제 또는 금속 솔더 또는 도전성 에폭시 또는 유사한 재료를 사용하여 크로스빔(102)에 기계적으로 부착된다.
도 2를 참조하면, 각 전지(101)의 n 접촉부(202)를 상기 인접한 전지의 P접촉부(203)에 연결시키는 태양전지(101) 간의 직렬 또는 병렬 전기연결은 크로스빔(102)상에 상호 이격된 영역들에 도전성 재료(201)를 증착함으로써 이루어질 수 있습니다. 도전성 재료는 증착된 금속박막, 접합된 금속호일, B-스테이지(stage) 도전성 접착필름, 또는 도전성 에폭시일 수 있다. 크로스빔(102)이 제조되는 재료가 자체적으로 전기절연되지 않은 경우, 절연재료가 도전성 재료(201)의 이격된 영역들 사이에 있는 크로스빔(102)상에 또는 도전성재료(201)의 증착전에 크로스빔(102)의 길이를 따른 연속층에 증착될 수 있어, 밑에 있는 절연재료가 도전성 재료(201) 사이 갭에 노출된다. 바이패스(bypass) 다이오드 또는 로직장치와 같은 전자장치가 적절한 회로에 포함될 수 있다.
도 3을 참조하면, 태양전지(101)는 본 명세서에 "보트" 서브모듈이라고 하는 타입의 서브모듈(300)을 형성하기 위해 연속 또는 반연속 기판(301)상에 어셈블리될 수 있다. 어떤 적용에서는, 투명 또는 반투명 재료가 어레이 지지재료용으로 사용될 수 있다. 이 경우 재료는 기다란 태양전지 어레이에 대한 상판(superstrate) 지지부를 형성할 수 있어, 태양전지가 투명 상판을 통해 조명되게 한다. 상술한 래프트의 경우에서와 같이, 어레이에서 인접한 기다란 태양전지들 간의 간격은 각각의 기다란 태양전지의 폭의 0 내지 수배에 이를 수 있다. 연속 또는 반연속 기판, 또는 연속 또는 반연속 투명기판 또는 반투명 상판(301)은 바람직하게는 비도전성 재료이고(또는 절연재료로 코팅되고), 연속 또는 단속적 전기 도전트랙(201)으로 쉽게 코팅될 수 있으며, 열적 싸이클링 동안 피해를 방지하기 위해 실리콘의 열팽 창계수와 매우 비슷한 열팽창계수를 갖는다. 실리콘 및 보로실리케이트(borosillicate) 유리가 기판에 적합하며, 보로실리케이트 유리는 상판, 특히 단단한 지지구조 적용에 적합하다. 그러나, 광범위한 다른 재료들이 대안으로 사용될 수 있음이 명백하다.
도 3을 더 참조하면, 태양전지(101)는 본 명세서에서 "가요성 보트(flexible boat)"라고 하는 타입의 서브모듈을 형성하기 위해 연속 또는 반연속 가요성 또는 유연성 기판(301)상에 어셈블리될 수 있다. 어떤 적용에서, 가요성 투명재료 또는 반투명 재료가 어레이 지지재료용으로 사용될 수 있고, 이 경우 가용성 재료는 기다란 태양전지 어레이에 대한 상판 지지를 형성하는데 사용된다. 가요성 어레이에서 인접한 기다란 태양전지들 간의 간격은 각 기다란 태양전지의 폭의 0 내지 수배에 이를 수 있다. 연속 또는 반연속 가요성 기판 또는 연속 또는 반연속 투명 또는 반투명 가요성 상판(301)은 바람직하게는 비도전성 재료이고(또는 절연재료로 코팅되고), 연속 또는 단속적 전기 도전성 트랙(201)으로 쉽게 코팅될 수 있다.
이점적으로, 광투명기판 재료는 가요성 보트를 형성하는 기다란 태양전지 어레이에서 갭을 통과하는 광 중 일부를 복구하기 위해 후면 반사기가 서브모듈 어셈블리 또는 광전력모듈 중 어느 하나에 적용되게 하는데 사용될 수 있다. 추가로, 투명 기판 또는 상판 재료는 건축설비, 빌딩통합시설, 고속도로 소음장벽과 같은 이러한 적용에, 또는 투명 또는 진정한 양면 광전력모듈이 필요로 하는 다른 적용에 사용하기 위한 가요성 보트 서브어셈블리를 기초로 투명 또는 반투명 광전력모듈을 형성하기 위해 사용될 수 있다.
가요성 보트의 기판 또는 상판에 사용되는 가용성 재료는 매우 얇고 또한 적절히 유연할 수 있기 때문에, 평평한 2차원 형태의 강성이 필요로 할 수 있는 단단한 보트 및 일부 래프트 형태와 같은 단단한 지지구조의 경우에서 처럼 열팽창계수가 실리콘의 열팽창계수와 잘 일치되지 않는다.
폴리에틸렌 테라프탈레이트(PET), Tefzel®과 같은 테플론 계열의 필름, Kapton® 필름, 시트, 또는 테이프와 같은 형태의 상용으로 구매가능한 폴리이미드(polyimide)군의 일부와 같은 내열성(temperature resistant) 폴리머가 온도 안정적이고 광범위한 다른 열팽창 계수를 가지며, 충분히 안정적인 기판구조 재료를 형성하는 적절한 기판재료의 예이다. 유사하게, 이들 재료는 또한 투명도 요건이 충족되는 경우 상판 지지구조를 형성하는데 사용될 수 있다. 실제로 적절한 열적, 기계적, 화학적, 및 광학적 특성, 수명 및 일반적인 PV 동작 조건하에서의 안전성을 가지며, 열적 싸이클링동안 보트상에 과도한 열팽창 부정합(mismatch) 스트레스를 발생하지 않는 임의의 유연한 재료가 사용될 수 있다.
슈아벤스톡 또는 실버(Silv er)® 특허출원에 기술된 공정에 의해 형성된 복수의 기다란 태양전지들은 크기가 비슷한 광전 래프트, 메쉬 래프트, 또는 보트를 형성하는데 사용될 수 있고, 실질적으로 다른 전류 및 전압 특성을 가진다 할지라도 종래 태양전지를 직접 대체할 수 있다. GaAs와 같은 실리콘과는 다른 재료로 제조된 기다란 태양전지가 또한 사용될 수 있다. 태양전지는 소정의 래프트, 메쉬 래프트, 또는 보트 서브모듈 출력전압 또는 대응 전류를 전달하기 위해 직렬, 병렬 또는 직렬과 병렬의 혼합으로 전기 연결될 수 있다. 래프트, 메쉬 래프트, 또는 보 트가 병렬로 연결될 수 있거나, 심지어 적은 개수의 이들 서브모듈 어셈블리들이 연이어 병렬로 연결된 그룹을 형성하기 위해 직렬 연결될 수 있는 상기 래프트, 메쉬 래프트, 또는 보트 서브모듈 출력전압이 충분히 크다면, (예컨대, 그늘짐에 의해 야기된) 저전류를 갖는 래프트, 메쉬 래프트, 또는 보트의 모듈출력에 대한 효과는 복수의 기다란 태양전지의 서브모듈 어셈블리에 대한 비교가능한 크기의 단일의 큰 전지가 부분적으로 그늘지는 종래 광전모듈에서 보다 못하게 된다.
래프트, 메쉬 래프트, 또는 보트 서브모듈의 크로스빔 또는 기판상의 도전성 트랙에 대한 또 다른 용도는 기다란 태양전지의 한 긴 에지상의 전극을 동일한 기다란 전지의 다른 에지상의 전극에 전기 연결시키는 것이다. 예컨대, 기다란 전지의 한 에지상에 n접촉부(음의 전극)가 동일한 전지의 다른 에지상의 n접촉부에 연결될 수 있다. 기다란 전지의 한 에지상의 p 접촉부(양의 전극)는 동일한 기다란 태양전지의 다른 에지상의 p 접촉부에 연결될 수 있다. 특정한 기다란 태양전지상의 n 및 p 접촉부는 여전히 전지 단락을 방지하기 위해 서로 전기적으로 절연된 채 유지될 수 있다.
동일한 기다란 태양전지의 2개의 먼 에지들상에 있는 전기 접촉부 또는 전극들을 전기적으로 함께 연결시키는 한가지 이유는 기다란 태양전지의 폭을 가로질러야 하는 전류로부터 발생한 전기저항 손실을 줄이기 위해서이다. 이는 특히 전지의 폭이 증가함에 따라 또는 조명강도가 크기 때문에 전류흐름이 큰 집중된 태양광 하에서 사용하도록 기다란 태양전지가 설계되어 있는 기다란 태양전지에 중요하다. 임의의 주어진 전류에 대해, 두 전극들 사이의 전지내 저항손실은 기다란 태양전지 의 폭의 제곱에 비례한다. 그러나, n 접촉부들이 긴 에지들 모두에 있고 p 접촉부들이 한 에지에만 있는 경우, 또는 p 접촉부들이 에지들 모두에 있고 n 접촉부들이 한 에지에만 있는 경우, (전기저항 목적으로) 전지의 유효 "전기"폭은 반이 되고, 기다란 태양전지내 저항손실은 이에 따라 1/4이 된다. 이러한 접촉부의 구성을 갖는 기다란 태양전지는 폭이 배가 될 수 있지만, 한 에지에 n 접촉부를 다른 에지에 p 접촉부만을 갖는 표준 설계폭의 기다란 태양전지와 동일한 저항손실을 갖는다.
도 4는 기다란 태양전지의 동일한 극성(401)의 2개 에지를 함께 전기연결시키는 레프트의 크로스빔(407)을 사용하는 한가지 방법을 도시한 것이다. 유사한 기능이 크로스빔보다는 보트 기판을 사용하여 달성될 수 있고, 동일한 전기 상호연결이 보트기판 또는 투명 보트의 상판의 표면 영역에 수행된다. 이 경우, 기다란 전지(101)의 각 에지상에 있는 n 확산부(403)의 n 접촉부(401)만이 크로스빔(407)상의 트랙(405)을 사용하여 전기연결된다. 이 배열은 (몇몇 기다란 양면 태양전지가 전지의 각 측면의 넓은 면을 덮는) n형 확산 이미터에서 전기저항이 지배적인 기다란 태양전지에 적합하다. 기판내 전기저항이 또한 중요 고려사항인 경우, n 및 p 접촉부 모두가 각 에지상에 있을 수 있고 전기저항을 줄이거나 최소로 하기 위해 전기연결될 수 있다.
기다란 태양전지 래프트 서브모듈 어셈블리에서 인접한 전지들(101) 간의 직렬연결은 기판상의 기형성된 트랙 금속화(metallisation)(406) 또는 투명 상판 재료를 통해 한 전지의 p 확산부(404)상의 p 접촉부(408)로부터 인접한 전지상의 n 접촉부(402)로 확립된다. 몇몇 타입의 기다란 태양전지들은 태양전지의 에지상에 전극 및 전기 접촉부에 대해 증착된 금속화를 갖는다. 래프트, 메쉬 래프트, 또는 보트 서브모듈 어셈블리들의 조립동안, 때때로 기다란 태양전지의 전극 금속화가 에지에 바로 인접한 태양전지의 일측면상으로 둘러지지만, 바람직하게는 에지에 또한 바로 인접해 있으나 태양전력 모듈에 합체되는 경우 동작 동안 서브모듈 어셈블리의 상단 또는 태양측을 향해 지행되는 다른 또는 대향면에 둘러지지 않는다.
도 5를 참조하면, 적절한 랩어라운드(wrap-around) 전극이 금속의 비스듬한 증착에 의해 각 태양전지의 인접한 표면에 형성될 수 있다. 증착각도(502)의 선택과 증착동안 기다란 태양전지(101)의 인접한 표면들 사이의 간격(503)은 노출된 에지에 인접한 기다란 태양전지의 표면(501)을 가로질러 금속화 정도 또는 범위가 제어되게 한다. 이 배열은 부분적 금속화가 단속적이게 하도록 기다란 태양전지의 길이 방향을 따라 새도우 마스킹(shadow-masking)과 연계하여 사용될 수 있어 동작동안 금속에 의한 태양전지의 그늘짐이 비례하여 감소된다. 태양전지는 상술한 부분적 금속화를 위해 지그(jig)에 유지될 수 있다. 실버(Sliver) 특허출원에 기술된 Sliver® 공정과 같은 몇몇 태양전지 제조방법은 상술한 바와 같이 웨이퍼 프레임으로부터 전지를 분리하기 전에 도 5에 도시된 바와 같은 전지 어레이를 자연스럽게 만든다.
도 6을 참조하면, 전지면(601)상에 부분적 금속화를 갖는 기다란 태양전지(101)는 기다란 태양전지가 솔더되거나 그렇지 않으면 기판 또는 상판(603)에 직접 전기연결되는 애플리케이션에 적합하다. 전기 상호연결은 크로스빔 또는 기판(603)상의 도전 트랙(602)에 직접 적용되는 납주석 솔더, 또는 무연 솔더, 또는 도전성 폴리머 또는 도전성 에폭시, 또는 도전성 엘라스토머를 사용하여 확립될 수 있다. 도전 트랙(602)은 스크린 프린팅, 마스크 금속증착, 잉크젯 프린팅에 의한 도전성 잉크 또는 페이스트 또는 유기금속 재료의 직접 쓰기(writing) 또는 프린팅, 패드 프린팅, B 스테이지 전달공정, 또는 다른 적합한 재료 전달기술에 의해 사전에 크로스빔 또는 기판상에 도포되거나 형성될 수 있다.
태양전지 및 크로스빔 또는 기판 사이의 연결(602)은 전기적 연결, 열적 연결, 및 기계적 접착을 형성하는 다용도 연결일 수 있다. 예컨대, 기다란 태양전지는 적절한 전기적, 열적 및 기계적 특성 모두를 제공하는 솔더에 의해서만 고정될 수 있다. 더욱이, 이는 임의의 다른 형태의 접착제에 대한 필요성을 방지하고 솔더 동작은 임의의 형태의 스텐실링(stencilling), 프린팅 또는 분배(dispensing)할 필요없이 수행된다. 이는 매우 중요하고 극히 이점적인 특성인데, 이는 서브모듈 어셈블리의 대량 생산에 필요한 크기에 대한 솔더 페이스트의 분배 또는 스텐실링이 기반시설 장치, 소모품과 재료, 시간 및 페기물 처리에 대해 고가의 공정일 수 있기 때문이다.
솔더 페이스트 적용단계 제거는 관련된 산출량과 신뢰도 문제와 함께 프린팅, 리플로우(reflow) 및 세척, 도구세척, 소모품, 폐기물 처리와 같은 일련의 느린 공정단계들을 제거함으로써 어셈블리 공정을 간단히 한다. 따라서, 표준 태양전지 어셈블리를 형성하기 위해 사용되는 전체 솔더공정은 접착제가 필요없고, 고가장비가 필요 없으며, 추가적 고가 재료가 필요 없고, 추가적 복잡한 조작 단계들이 필요 없으며, 추가적 폐기물 처리 및 처분이 필요없는 솔더 상호연결을 형성하는 단일의 깨끗한, 매우 빠른, 신뢰가능한, 고산출량 및 간단한 공정단계로 대체된다. 특히 이점적인 솔더 공정이 2005년 6월 17일자로 출원된 ("the solder process patent application") 호주 특허가출원 No. 2005903172에 기술되어 있으며, 전체 내용은 참조로 본 명세서에 합체되어 있다.
기다란 태양전지들이 크로스빔 또는 기판상에 장착될 때 서로 이격되어 있는 경우, 광전력모듈에 입사하는 태양광 중 일부는 크로스빔 또는 기판을 타격하게 된다. 크로스빔 또는 기판은 결(texture)을 나타내거나 거칠 수 있고, 반사재료로 코팅될 수 있어, 광의 큰 부분이 광전모듈내 갇혀 상기 모듈내 또 다른 기다란 태양전지를 교차하는 큰 가능성을 갖는 식으로 대부분의 광이 반사되고 산란된다. 특히, 크로스빔은 태양면으로부터 멀리 장착된 경우, 크로스빔의 유효한 그늘짐이 줄어든다.
태양전지를 서로 멀리 간격을 띄우는 것이 이점적일 수 있다. 예컨대, 이는 태양전지 모듈면적의 제곱미터당 필요한 태양전지의 개수를 줄인다. 반사기가 태양전지 아래에 위치되는 경우, 인접한 전지들 사이의 갭을 통과하는 대부분의 입사광이 반사되고 내부 전반사에 의해 갇혀질 수 있으며, 이 경우 실질적으로 태양전지를 교차하게 된다. 태양추적 집선기 수신기의 경우, 입사광의 각도 범위는 비추적 광전 시스템의 경우에서보다 상당히 더 작다. 이는 적절한 후면 반사기가 (기본 광학법칙에 의해 허용되는) 비추적 시스템의 경우보다 훨씬 더 큰 성능을 가지게 설계되게 한다.
양면의 기다란 태양전지의 서브모듈 어셈블리의 경우 각 표면에 광의 더 균 일한 분포를 특별히 보장하기 위해 상기 기다란 태양전지들을 서로 멀리 간격을 띄우는 것이 또한 이점적일 수 있다. 예컨대, 집선기 수신기 시스템에서, 양면 기다란 태양전지의 이미터에서 전기 직렬저항 손실은 시스템에 대한 상당한 손실 메카니즘을 야기한다. 광의 절반이 태양으로부터 표면으로 향하게 되는 경우, 기다란 태양전지 및 서브모듈 어셈블리내 직렬저항 손실이 절반이 된다. 구성을 이루는 태양전지를 열싱크되게 할 필요가 있는 광전모듈 애플리케이션에서, 기다란 태양전지는 크로스빔 또는 기판에 열적으로 연결될 수 있다. 래프트 또는 보트 서브모듈 어셈블리에서, 이 열적 연결은 열저항이 충분히 작도록 열적으로 도전적인 접착제 또는 종래 접착제들의 매우 얇은 층들을 사용하거나, 기다란 태양전지들 사이 및 기다란 태양전지들과 기판 또는 크로스빔 사이에 전기연결을 형성하는데 사용되는 재료에 의해 수행될 수 있다. 특히, 전기 상호연결은 상술한 솔더공정 특허에서 크로스빔 또는 기판에 기다란 태양전지의 우수한 열적접촉을 또한 제공하는 솔더공정을 사용하여 확립될 수 있다. 차례로, 크로스빔 또는 기판은 기다란 태양전지로부터 초과 열의 추출을 완료하기 위해 적절한 열싱크에 부착될 수 있다. 얇은 전기절연층의 사용은 기다란 태양전지와 크로스빔 또는 기판 사이의 전기적 도전을 형성하지 않고도 태양전지와 열싱크 사이에 양호한 열적 연결을 가능하게 한다.
실리콘은 매우 열적으로 도전적인 재료이다. 집중된 태양광에 의해 조명되더라도, 기다란 태양전지의 한 표면의 전부가 열싱크에 직접 연결되어야 할 필요가 없다. 열은 구성을 이루는 기다란 태양전지의 길이를 따라 열싱크가 수행되는 영역으로 서브모듈 어셈블리를 측면으로 가로질러 전달된다. 기다란 태양전지들이 보트 의 몇몇 실시예에서와 같이 전기적으로 에지 대 에지로 연결되는 경우, 모든 기다란 태양전지가 열싱크에 연결될 필요가 없다. 열은 한 기다란 태양전지로부터 전기연결을 통해 열싱크에 열적으로 부착된 인접한 기다란 태양전지로 흐를 수 있다. 몇몇 경우, 열은 열싱크가 부착되어 있는 전지에 도달될 때까지 다수의 기다란 태양전지들을 가로지르는 식으로 흐를 수 있다.
도 7을 참조하면, 대안적인 구성으로 기다란 태양전지(101)가 열도전성 기판 또는 열싱크(710)에 장착되어 있다. 기판(701)은 바람직하게는 기다란 태양전지(101)와 실질적으로 양립할 수 있는 열팽창 계수를 갖는 실리콘 또는 몇몇 다른 열도전성 재료로 제조된다. 기판(701)은 중공 또는 공동(704)을 갖는 열도전성 압출부(703)에 접합된다. 열교환 유체(예컨대, 공기, 물, 글리콜 등)가 공동(704)에서 순환될 수 있다. 도 7에 도시된 서브시스템 어셈블리는 태양 집선기 시스템에서 마이크로 수신기로서 사용될 수 있다. 이러한 서브시스템은 전압출력 요건에 따라 임의의 개수의 기다란 태양전지들을 포함할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에서, "메쉬 레프트"라고 하는 서브모듈 어셈블리는 일반적으로 구리선 또는 유사 재료로 된 얇은 미리 굽어진(pre-bent) 길이로 형성된 전기 상호연결 재료(2602)만으로 적소에 고정된 복수의 기다란 태양전지에 의해 형성되며, 금속화된 도전성 트랙 뿐만 아니라 크로스빔 또는 기판에 의해 형성된 지지구조에 대한 요건을 완전히 제거한다.
기다란 전지(101)들 사이의 전기 상호연결(2602)은 얇은 와이어로 형성되며, 몇몇 실행에서 상기 와이어는 기다란 태양전지보다 더 두꺼울 수 있다. 각각의 상 호연결 와이어(2602)는 와이어의 다수의 단일 길이들로 형성되며, 각각은 메쉬 레프트 어레이의 인접한 기다란 태양전지들 사이의 거리보다 더 길다. 이들 와이어 상호연결의 형성의 세부내용이 후술되어 있다.
전기 상호연결(2602)를 형성하는 단일 와이어 길이는 도 8에 도시된 바와 같이 "S"형 또는 "U"형, 또는 솔더링 또는 도전성 에폭시, 또는 도전성 엘라스토머, 또는 임의의 적절한 전기도전성 재료를 사용한 접합에 의해 인접한 기다란 전극들 사이의 신뢰할 수 있는 전기연결(2604)의 형성을 가능하게 하도록 충분한 길이로 기다란 태양전지 전극들을 따라 이어지는 암들과, 상기 전극들과 도전성 재료(2604)에서 종료되는 2개 접촉암들 간의 메쉬 래프트 어셈블리내 인접한 기다란 태양전지들 사이를 잇는 중간 섹션(2602)을 제공하는 임의의 다른 형태일 수 있다.
전체 메쉬 래프트에 대한 와이어 상호연결은 기다란 전지 상호연결을 확립하는데 사용되는 각각의 짧은 와이어들을 집거나 배치할 필요성을 방지하는 고도의 병렬공정으로 형성된다. 이들 와이어 상호연결 형성의 세부내용도 또한 상기 언급된 국제특허출원에 개시되어 있다.
이점적으로, 도전성 에폭시, 도전성 폴리머 재료, 또는 도전성 엘라스토머 재료가 전기 상호연결에 사용되는 경우, 기계적 및 전기적 연결이 완화될 수 있다. 기계적 무결성이 와이어 암과 전극의 접촉길이의 단지 짧은 섹션 위에만 접착제, 또는 다른 도전성 재료 또는 비도전 재료를 사용하여 기다란 태양전지의 전극에 와이어(2620)를 접합시킴으로써 수행될 수 있다. 전기연결(2604)과 향상된 기계적 무결성은 기다란 태양전지와 와이어 상호연결의 외부 기계적 구속에 대한 추가적 필 요성 없이 나중에 더 편리한 시간에 그리고 전기 도전성 재료에 대한 더 편리하고 신뢰할 수 있는 애플리케이션 공정을 사용하여 제공될 수 있다. 대안으로, 솔더링 공정은 연이은 어셈블리 공정단계 동안 전기적 상호연결을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
바람직하기로, 전기적 상호연결은 웨이브 솔더공정(wave solder process) 및 더 바람직하게는 중간 접착단계 필요성을 없앤 선택적 웨이브 솔더공정을 사용하여 확립된다. 적절한 클램프를 사용하여, 선택적 웨이브 솔더공정은 솔더공정 특허출원에 기술된 바와 같이, 래프트에 대해 상술한 공정과 유사한 공정으로 기다란 태양전지로부터 구성된 메쉬 래프트에 기계적 구속 및 전기적 상호연결을 제공할 수 있다.
상술한 메쉬 래프트(800)는 가요성 모듈 구성에 특히 적합하다. 기다란 태양전지들, 특히 얇은 기다란 전지들은 길이를 따라 매우 가요성이 있으며, 두께에 따라 2㎝ 정도로 작은 곡률반경을 가진 신장면에 수직한 곡선으로 굽어질 수 있다. 그러나, 기다란 태양전지들은 설사 전지들이 폭이 단지 수백 마이크론이더라도 면에 평행한 면에 모두 가요성이 있는 것은 아니며, 임의의 굽힘이 가시화되기 전에 부서지게 된다.
그러나, 매우 얇은 와이어들도 또한 가요성이 있고, 가요성 모듈 애플리케이션에서 매우 중요하며, 와이어의 길이 축에 수직한 모든 방향으로 동일하게 굽어지게 된다. 기다란 크로스빔을 갖는 래프트와 같은 기다란 태양전지의 격자는 기다란 전지 어레이가 기다란 태양전지의 면에 수직한 평면으로 놓이는 곡선으로 또는 상 기 얇은 기다란 크로스빔과 동일 배향면에 놓이는 곡선을 따라 횡방향으로 굽어지는 경우 기다란 전지 어레이의 길이를 따라 길이방향으로 꽤 가요성이 있다. 그러나, 격자에 접합되는 경우, 기다란 전지 및 기다란 크로스빔 어레이는 상기 기다란 전지 및 기다란 크로스빔의 길이방향 축에 포함된 면으로는 상당히 가요성이 떨어진다. 기계적 지지와 구속 뿐만 아니라 전기적 상호연결을 제공하는 얇고 짧은 와이어 상호연결의 도입은 메쉬 래프트 어레이의 면으로 굽어짐으로써 도입된 스트레스를 완화시킨다.
본 명세서에서 기술된 서브모듈 어셈블리는 종래기술보다 많은 이점을 제공한다. 특히, 서브모듈 어셈블리는 큰 면적위로 각각의 기다란 태양전지들의 정확한 위치지정을 달성할 필요가 있는 고가의 장비와 고도의 자동화 제어를 필요로 하지 않는다.
기다란 태양전지 래프트, 메쉬 래프트 또는 보트의 통합 서브모듈 어셈블리는 종래 장비, 재료 및 조작공정의 단지 매우 약간만 변형 하여 태양전력모듈의 연이은 어셈블리를 쉽게하고 모든 의도 및 용도들에 고전압의 종래 전지로서 간주될 수 있는 기다란 태양전지의 편리한 집합적 형태이다.
메쉬 래프트 서브모듈 어셈블리에 대한 얇은 와이어 상호연결의 용도는 기다란 태양전지의 그늘짐, 특히, 기다란 태양전지들이 크로스빔에 접합되어 있는 기다란 전지들의 후면의 섹션들의 그늘짐을 상당히 줄이고, 제조 및 래프트 크로스빔의 금속화 필요성을 없앤다.
가요성 있는 완전한 대칭 양면 모듈들이 본 명세서에 기술된 얇은 와이어 메 쉬 래프트 서브모듈 어셈블리 공정을 사용하여 용이하게 구성될 수 있으며, 이는 많은 면에서 가요성을 갖는 전기적으로 상호연결된 기다란 태양전지들의 얇은 어셈블리를 제공한다.
전기 연결 형성
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 슬라이버 전지 광전모듈은 유리, 폴리머, 또는 슬라이버 전지(104)의 어레이를 접착시킨 수지계열의 기판(102)을 포함한다. 슬라이버 전지(104)는 Dymax 경접합(light-weld) 범위로부터 고도의 투명 UV 경화 접착제인 Dymax 429 또는 Dymax 4-20417과 같은 비도전성, 바람직하게는 투명 접착제(302)를 사용하여 기판(102)에 접합된다. 고도의 투명 접착제들은 또한 표면(102)을 향해 지향된 은 면에 광학적 커플링을 제공하기 때문에 바람직하다. 그러나, 이러한 접합은 대안으로 양극 접합(anodic bonding), PMMA타입의 접착제를 사용한 접합, 또는 적절한 2부분 또는 단일부분의 열 또는 UV 경화성 에폭시를 사용하여 달성될 수 있다. 더욱이, 몇몇 집선기 수신기 애플리케이션의 경우에서와 같이 슬라이버 전지의 양면성이 이용되지 않는다면 접합 재료는 투명할 필요가 없다. 슬라이버 전지(104)는 슬라이버 전지(104)와 상기 슬라이버 전지의 축에 평행한 버스 바(108)의 길이방향 축에 횡으로 전지 상호연결부(106)에 의해 전기적으로 상호연결되어 있다. 버스 바(108)는 사전 주석도금된 구리로부터 제조되나, 대안으로 다른 금속재료로 제조될 수 있다. 구리는 바람직하게는 고도전성용으로 선호되며, 버스 바 표면의 산화를 줄이는 주석도금(tinning)은 바람직하게는 62/36/2 납/주석/은 솔더와 같은 은함유 솔더이다. 그러나, 무연 솔더 범위로부터 임의의 솔더 를 포함하는 솔더의 다른 형태가 사용될 수 있고, 주석도금은 다른 솔더, 도전성 에폭시, 도전성 폴리머, 도전성 실리콘, 도전성 잉크 및 다른 보호코팅 및 도전성 코팅을 포함할 수 있다. 전지 상호연결(106)은 Acheson Electrodag 5915 또는 Elecolit 3043과 같은 단일부분 열경화성 도전성 에폭시 접착제 또는 Acheson Electrodag 5810과 같은 2부분의 도전성 에폭시, 또는 62/36/2 납/주석/은 솔더와 같은 은함유 솔더 또는 SynTECH-LF 범위로부터 솔더와 같은 무연 솔더에 의해 형성되나, 대안으로 또 다른 도전성 재료 또는 도전성 재료들의 조합으로 형성될 수 있다.
전기 상호연결 중 어느 것은 대안으로 솔더, 와이어 본딩, 또는 전기 도전부가 유리 기판상에 형성된 양극 접합을 사용하거나, 콜로이드성 은 페이스트, 전기 도전성 에폭시, 전기 도전성 실리콘, 전기 도전성 잉크 또는 전기 도전성 폴리머와 같은 도전성 재료의 애플리케이션에 의해 형성될 수 있다. 이들 재료들은 전지(104)가 기판(102)상에 배치된 후 스텐실링, 스크린 프린팅, 분배(dispensing), 펌프-프린팅, 잉크젯 프린팅, 또는 스템프 전달방법을 포함한 다양한 기술들 중 어느 하나를 사용하여 증착될 수 있다.
대안으로, 전지(104)는 이미 기판 또는 상판(102)에 고정된 사전형성된 상호연결부 위에 배치될 수 있다. 이들 사전형성된 연결부들은 어레이 내 슬라이버 전지(104)들 사이에 그리고 또한 전기회로를 형성하기 위해 함께 슬라이버 전지 어레이의 섹션들을 연결시키는데 사용되는 슬라이버 전지와 버스 바(108) 사이에 전기 상호연결을 형성한다.
상기에서와 같이, 이들 상호연결부는 전지 어레이내에 또는 전지 어레이 및 버스 바 또는 어레이 서브모듈 상호연결부 사이에 동일한 도전성 재료로 형성될 필요가 없으며, 상술한 바와 같이 단일 도전성 재료 또는 재료의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
예컨대, 전지 상호연결은 도전성 에폭시로 확립될 수 있고 버스 바 전기연결은 솔더로 확립될 수 있다. 대안으로, 전지 상호연결부는 솔더로 확립될 수 있고 버스 바 전기 연결은 도전성 에폭시로 확립될 수 있다. 더욱이, 예컨대, 도전성 에폭시 또는 은이 든 잉크 재료에 솔더링하거나, 솔더 트랙 또는 조인트에 연결하기 위한 도전성 화합물을 사용하여 하이브리드 상호연결이 사용될 수 있다. 게다가, 슬라이버 전지(104)는 기판(102)에 장착되거나 다른 서브모듈 또는 주 버스 바 어셈블리에 전기연결되기 전 서브모듈 어셈블리에 이미 전기상호연결될 수 있고, 그런 후 서브모듈의 최종적인 어레이가 상술한 재료의 선택 또는 조합을 사용하여 전기 상호연결될 수 있다.
상기 기술들 또는 기술들의 조합 중 어느 것도 모듈 또는 서브모듈의 섹션들 또는 은 어레이의 각각의 은 또는 부분들을 상기 모듈의 섹션들을 전기 상호연결시키는 버스 바(108) 또는 전지 상호연결부(106)에 연결시키는데 사용될 수 있다.
도 3의 횡단면도에 도시된 바와 같이, 슬라이버 전지(104)는 접착제(302)를 사용하여 유리 또는 폴리머 또는 수지계열의 기판(102)에 접합된다. 기판(102)의 두께는 일반적으로 대략 밀리미터의 작은 부분에서 수 밀리미터 정도이다. 전기 상호연결부의 접합 및 형성 후, 박층접합공정(lamination process)에서 이 모듈 구성 부품 위와 주위 및 1.1㎜ 커버 글래스 또는 Tefzel과 같은 다른 적절한 투명 보호막 아래로 EVA 캡슐화층(304)을 증착 및 경화시키는데 사용된다. 이 박층접합공정은 모듈 구성부품을 캡슐화하여 밀봉시키고 유리 기판과 상판 사이에 그리고 유리 기판과 상판에 활성성분층을 접합시킨다.
슬라이버 전지(104)는 기판(102)에 직접 부착되기 때문에, 모듈의 다양한 부품들내 스트레스가 온도에서의 변화에 의해 발생될 수 있다. 결정 실리콘 및 유리의 열팽창계수는 각각 약 2.5×10-6℃-1 및 9×10-6℃-1이다. 따라서, 기판(102)이 유리로 제조된 경우, 슬라이버 전지(104)와 기판(102)의 팽창 및 수축 비율은 적어도 2 또는 3 인수내에 비교될 수 있고 접착제(302)에 의해 수용될 수 있다. 그러나 폴리머는 유리보다 10배 더 큰 크기의 열팽창계수를 갖는다. 따라서, 표준 접착제는 결과적으로 발생되는 다른 열팽창계수를 수용할 수 없다.
여하튼, 금속 버스 바(108)의 열팽창 계수는 실질적으로 결정 실리콘 및 유리의 열팽창계수보다 더 크며, 17×10-6℃-1크기이고, 표준 접착제에 의해 수용될 수없다. 상용의 광전모듈은 유리기판과 구리 버스 바에 대한 모듈 길이의 미터당 총 1.04㎜의 차동 편위(differential excursion)가 발생하게 되는 -40℃ 에서 +90℃의 온도 범위를 통한 열싸이클링을 포함한 신뢰도 검사를 받는다. 직선 금속 버스 바는 기판(102) 및 은(104)에 대해 더 큰 열팽창계수로 인해 팽창하여 휘거나, 수축하여 파열될 수 있다. 게다가, 이러한 휨과 파열이 방지되더라도, 열싸이클링에 의해 발생된 스트레스가 버스 바(108)의 가공경화(work hardening) 및 연속 취 성(brittleness)으로 인해 장기에 걸쳐 모듈 장애를 초래할 수 있다.
그러나, 광전모듈에서 버스 바(108)는 곧고 평평한 것이 아니라 도 4의 횡단면도에 도시된 바와 같이 주름진 영역(110)과 길이방향 축을 따라 평평한 영역(114)이 번갈아 있다. 각 영역의 길이로 인해 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 평평한 영역(114)이 전지 상호연결부(106)와 정렬된다. 이는 버스 바(108)가 도 4에 도시된 바와 같이 전지 상호연결부(106)의 도전성 접착제 또는 솔더 조인트에 의해 이들 평평한 영역(114)에서 상기 전지 상호연결부(106)에 물리적으로 부착되고 전기적으로 연결되게 한다. 그러나, 부착위치들 사이의 주름진 영역(110)은 기판(102)에 부착되지 않아, 버스 바(108)가 열적 싸이클링동안 팽창 및 수축하게 하는 반면에, 그렇지 않으면 기판(102)과 전지 상호연결부(106)로부터 평평한 영역(114)을 분리할 수 있는 과도한 스트레스를 방지하게 한다. 따라서, 주름진 영역(110)은 도전성 접착제 또는 전지 상호연결부의 솔더 조인트에 의해 기판(102)에 부착된 평평한 영역(114) 사이의 스트레스 완화를 제공하는 간접경로를 형성한다. 이 간접경로는 버스 바와 기판의 다른 열팽창 비율을 수용하고 이로써 광범위한 온도에 걸쳐, 특히, 신뢰도 검사동안 겪게되는 -40℃ 에서 +90℃의 온도 범위 위에서 전지 상호연결부(106) 간의 전기연결을 유지한다.
도 6 및 도 7은 바람직한 버스 바 스트레스 완화 프로파일의 사진 이미지이다. 은(104)은 폭이 1㎜이고, 버스 바(108)는 폭이 1.25㎜이다. 스트레스 완화 주름들(110)은 2㎜ 피치에 있고 횡단면으로 비대칭이나, 대칭 주름들도 여전히 스트레스 완화를 제공하는데 효과적이다.
도 4는 버스 바(108)가 기판표면에 접합되는 모듈영역을 도시한 것이다. 전기연결은 버스 바(108)를 기판(102)으로의 양호한 접합을 제공하고 전지 상호연결부(106)와 버스 바(108) 사이의 더 안전한 전기연결을 제공하기 위해 버스 바(108)의 평평한 영역(114)에 이루어진다.
접합 재료와 접합되는 부품들간의 다른 열팽창 범위에 따라, 전체 길이를 따라 주름진 버스 바를 제공하기 위해 평평한 영역들을 함께 생략할 수 있으며, 이에 따라 상기 평평한 영역을 전지 상호연결부(106)와 정렬할 어떠한 필요성도 방지된다.
버스 바와 다른 모듈 부품들의 특정 구성이 상술되었으나, 다른 구성들도 소정의 스트레스 완화 정도를 제공하는 변형을 포함할 수 있다.
예컨대, 전기연결 지점에 또는 부근에 버스 바(108)를 기판에 접합하는 것은 도전성이 떨어지거나 심지어 유전체 재료를 사용하여 달성되거나 보완될 수 있고, 이 경우, 전기연결은 버스 바(108)를 기판에 단단히 접합시킬 정도의 충분한 세기를 갖지 않는 도전성 잉크나 다른 도전성 재료를 사용하여 확립된다. 이 경우, 전기연결은 열등한 도전체 또는 심지어 절연체일 수 있는 물리적 부착재료에 가까이에 또는 인접해있거나 심지어 위에 놓여있게 된다.
일반적으로, 기판 또는 상판 상에 조립된 모듈 부품들의 수직높이는 이들 부품들의 상단면들이 모듈 박층접합공정동안 및 이에 잇달아 유리 또는 폴리머 또는 수지계열의 기판 또는 상판 커버내 내부 스트레스 발생을 방지하기 위해 단일 평면에 놓여지도록 전체 모듈을 가로질러 가능한 한 균일한 것을 보장하는 것이 바람직 하다. 예컨대, 둘러싼 영역들 보다 더 두꺼운 전지 부품들의 국소 영역은 예컨대 두꺼운 전지의 와이어나 선, 또는 도전성 재료나 접합 접착제의 두꺼운 피복 와이어 또는 선에 의해 초래될 수 있다. 두꺼운 영역은 상기 영역내 유리 또는 폴리머 또는 수지계열의 커버 시트에서 인장 스트레스를 발생하는 밖으로 볼록한 표면을 취하도록 커버 글래스 또는 상판(336)의 위에 높인 부분을 변형하게 할 수 있다. 왜냐하면 유리의 인장 스트레스는 폴리머 및 수지에 비해 비교적 낮기 때문에, 이는 커버 글래스 상판(306)이 금이 가게 할 수 있다.
모듈 부품 표면 높이 및 전반적인 평탄성(planarity)에 대한 이러한 제한은 또한 상술한 모듈과 같은 바이-글라스(bi-glass) 슬라이버 전지모듈용 스트레스 완화 버스 바의 가능한 구성 또는 프로파일을 제한한다. 가능하기로, 버스 바의 다른 실시예들로는 측면에서 볼 때 기판에 대한 부착점들 사이에 형성된 단일 아크(arc)의 형태로 형성될 수 있고, 여전히 스트레스 완화를 제공할 수 있지만, 이러한 구성은 바람직하지 못하다. 일반적으로, 확장 영역들이 기판 위에서 이들 영역들의 상단면의 높이가 기판(102)과 상판(306) 사이 거리의 단지 60-80%인 경우 스트레스 장애없이 제공될 수 있으나, 프로파일이 더 크고 비교적 큰 곡률반경의 하나 이상의 아크들을 포함하는 확장된 영역들은 방지되는 것이 바람직하다. "높이"는 기판에서 최상위 모듈 부품들의 상단면에 의해 정의되는 면까지의 거리로서 측정되는 모듈 부품들의 높이는 가장 바람직하기로는 2개 유리시트(102,306) 사이 거리의 50% 미만 또는 인캡슐런트(encapsulant)(304) 두께의 절반 미만이다. 125㎛ 높이의 버스 바에 대해, 스트레스 완화 프로파일의 높이는 바람직하게는 버스 바의 상부면 과 하부면 및 프로파일의 상단과 하단 사이에 각각 75㎛를 남겨두고 200㎛ 미만이다. 실제로, 가능한 한 대부분의 버스 바들은 스트레스 완화가 가능한 한 버스 바의 대부분의 길이 위에 분포되는 것을 보장하도록 스트레스 완화 프로파일을 가지며 주름지는 것이 바람직하다.
일반적인 버스 바는 2㎜ 피치로 높이가 50㎛ 내지 75㎛인 주름들을 포함한다. 길이가 2㎜ 내지 4㎜인 버스 바의 섹션은 주름지지 않은 채로 있거나 적어도 실질적으로 평평해서 기판(102)에 가까운 평평면에 양호하게 접합하게 한다. 접합은 도전성 에폭시 또는 솔더의 경우에 도전성 재료 또는 양호한 접합선(bond line) 강도를 제공하는 다른 재료들을 사용하여 달성될 수 있다. 유전체 접합재료는 이들 보조접합재료들이 전기 도전성 경로와 간섭하지 않는다면 도전성 잉크가 전기 연결에 사용되는 경우 완전한 접합세기를 제공하거나 도전성 에폭시가 전기 연결에 사용되는 경우 부분적 접합세기를 제공하도록 사용될 수 있다. 주름으로 인한 버스 바 길이의 감소는 일반적으로 1% 내지 2%의 크기이나, 프로파일이 낮고 더 넓게 이격된 주름들에 의해 더 낮은 수치도 달성될 수 있다. 대안으로, 길이에 있어 더 큰 비례적 감소는 프로파일이 더 크고 더 좁게 이격된 주름들에 의해 발생되어 진다. 주름에 의해 제공된 스트레스 완화도는 주름에 의해 야기된 버스 바 길이에서의 감소와 직접 연관있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 버스 바(108)는 소정의 직경을 가진 구리 와이어(502)를 상호 이격된 한 쌍의 롤러(504) 사이에 제공함으로써 형성되며, 상기 롤러 쌍은 소정의 폭 및 두께의 변형된 구리 스트립(copper strip)을 제공하기 위한 상보적인 표면 형상부08, 510)를 갖는다. 구리 와이어(502)는 사전에 주석 도금된다. 상기 와이어(502)가 롤러(504)의 마주보는 한 쌍의 표면 형상부, 즉, 일측 롤러상의 돌출부(508)와 타측 롤러에 상보적인 형상의 후미부(510) 사이에서 가압되는 경우, 상기 와이어(502)는 공급 방향을 따라 이격된 일련의 주름을 가진 스트립으로 영구히 변형된다. 어떠한 주름도 형성되지 않는 주기적인 평평한 영역을 갖는 스트립이 되는 롤러면상의 무형상 영역(514)을 제외하고, 롤러(504) 표면의 돌출부(508) 및 후미부(510)는 일정한 간격을 가진 주름을 형성하기 위해 롤러(504) 외주를 따라 일정한 간격을 가진다. 상술한 바와 같이, 이러한 작업은 버스 바(108)를 기판(102)에 견고히 부착시키는 것을 용이하게 해준다.
바람직하기로, 폭이 넓거나 연속적인 시트를 협소한 스트립으로 컷팅(cutting), 슬라이싱(slicing) 또는 슬리팅(sliting)과 관련된 어떠한 날카로운 에지 또는 버(burr)가 없도록 상기 주름진 스트립이 감긴 와이어로부터 형성된다.
상기 와이어는 와이어 롤러로부터 롤러(504)를 통해 연속적으로 공급되거나, 사전 절단된 길이로, 바람직하게는 소정의 버스 바 길이를 형성하도록 선택된 길이로 롤러를 통해 공급될 수 있다. 여하튼, 상기 롤러의 외주는 스트립 조각들을 자르거나 연결시킴으로써 발생되는 불필요한 부분을 허용하도록 바람직하게는 소정의 버스 바 길이보다 크다. 슬라이버(sliver) 전지를 태양전지 모듈에 조립하는 것을 용이하게 하기 위해, 슬라이버 전지들은 우선 서브모듈에 조립될 수 있고 이들 서부모듈의 소정의 개수 및 배열로 뒤이어 완전한 태양전지 모듈로 조립될 수 있다.서브모듈들은 클램프 또는 지그(jig)에 고정된 슬라이버 전지들의 배열일 수 있고, 한번의 동작으로 단체로서 기판에 운반되거나 몇 단계 동작으로 서브모듈 어셈블리의 더 작은 서브섹션들로서 기판에 운반될 수 있다. 각 서브모듈 말단의 슬라이버들은 전기적으로 함께 연결되도록 연속 형성된 버스 바의 비교적 짧은 섹션들에 의해 상호연결될 수 있는 한편, 결과적으로 발생한 서브모듈들 또는 연결된 서브모듈들의 집합체는 그런 후 동일한 버스 바의 더 긴 섹션에 의해 상호연결된다. 이러한 방법을 통해, 서브모듈을 직렬 및 병렬 연결하거나, 병렬연결된 서브모듈을 직렬 연결하거나, 직렬로 연결된 서브모듈을 병렬연결하는 임의의 조합 또는 서브모듈을 직렬 및 병렬연결하는 조합이 달성될 수 있다.
대안으로, 와이어(502)보다는 초기에 평평한 시트가 롤러(504) 사이에 제공될 수 있다. 상기 시트는 소정의 버스 바(108) 폭으로 사전 절단될 수 있거나, 또는 상기 시트 및 롤러(504)가 버스 바(108)보다 훨씬 넓을 수 있으며(즉, 지면에 수직인 치수로), 상기 시트는 일단 주름이 가해지면 소정의 폭(이 경우, 1.25mm)을 지닌 얇은 스트립으로 절단된다. 소정의 폭 및/또는 길이를 가진 스트립으로 절단하는 것은 스탬핑(stamping), 시트 슬리팅법(sheet slitting method) 또는 레이저 컷팅을 통해 수행될 수 있다. 대안으로, 변형된 스트립들은 절단기를 사용하여 변형되지 않은 시트로 제조될 수 있으며, 상기 절단기의 마주보는 클램핑 부재 및 기저판 부재는 컷팅 동작 중 프로파일이 뒤틀리는 것을 방지하기 위해 스트레스 완화 프로파일과 부합되게 수행된다.
결과적으로 발생한 버스 바 스트립들은 연이은 솔더링을 용이하게 하기 위해 필요할 경우 미리 주석도금될 수 있다. 어느 한 경우에 있어서, 주름진 각각의 스 트립들은 소정의 길이로 절단될 수 있으나, 저장드럼 상에 연속적인 나선형 롤 또는 코일로 감는 것이 바람직하다. 이러한 롤링은 일정 길이의 버스 바 재료가 코일로부터 풀리는 경우, 주름으로 인한 곡면 및 코일의 해당 외주에 의해 결정된 볼록/오목 형상을 채택하도록 주름진 스트립을 더 변형시킨다. 그런 후, 일정 길이의 버스 바 재료가 일단에서, 즉, 도 1에 도시된 부착 위치(116, 118)에서 기판(102)에 부착되는 경우, 부착 위치(116, 118) 사이의 버스 바(108) 부분이 기판(102) 및 위치(120)에 있는 전지 상호연결부(106)와 같은 버스 바(108)와 기판(102) 사이의 임의의 중개 재료에 접촉되어 압력을 가한다.
다른 경우 코일형 버스 바(108)의 탄성 변형에 의해 발생된 전기 연결지점(120) 및 임의의 다른 어떠한 물리적 부착위치에 버스 바(108)가 가하는 접촉력은 버스 바의 적용, 스트립 또는 버스 바(108)의 기판(102)으로의 기계적 접합, 및 전지 상호연결부(106)와 버스 바(108) 사이의 전기적 상호연결을 매우 단순화 시켜주는 배치, 접합 및 전기적 상호연결 동안 버스 바(108)와 전지 상호연결부(106) 또는 기판(102) 사이에 자연스러운 위치지정 및 접촉력을 제공한다. 도전성 에폭시가 전기 연결부용으로 사용된 경우, 버스 바(108)는 접착제를 분배하고 프린팅 도포하는 동안, 태양전지 모듈을 경화 오븐으로 운반하는 동안, 그리고 온도가 수분동안 130℃ 이상으로 오를 수 있는 경화과정 동안 적소에 견고히 고정된다. 경화과정 동안 버스 바(108), 기판(102) 및 도전성 물질이 상대적으로 움직이지 않도록 보장하는 것이 중요하다. 이는 UV-경화성 접착제를 사용하여 스트레스 완화 버스 바(108)를 전기 연결위치(120) 가까이에 있는 기판(102)에 접합시킴으로써 달성될 수 있다. 풀린 버스 바(108)의 고유 위치결정력은 기계적 클램핑이나 위치결정 장치에 의해 접합영역의 어떠한 광학적 장애물 없이 빠른 UV 경화를 용이하게 해준다.
따라서, 버스 바(108)의 교번하는 주름진 영역 및 기본적인 평평한 영역은, 모듈의 안정성 및 내구력을 보장해주는 스트레스 완화를 제공할 뿐만 아니라 모듈 어셈블리 공정을 단순화하고 상술한 바와 같은 제작공정을 보조한다.
상술한 스트레스 완화 버스 바는, 슬라이버 전지 모듈 내에서 통상의 사용 도중 모듈 박층접합, 모듈 신뢰도 테스트 및 매일 및 연간 열싸이클링 동안 열싸이클링 및 열왕복 도중의 다른 열팽창에 의한 전기적 장애를 제거해주는 신뢰할 수 있는 수단을 제공한다. 본 방법은 간단하고 신뢰할 수 있으며, 광범위한 버스 바 재료들, 본딩 재료들, 전기적 상호연결 재료들, 기판들 및 상판들, 및 이들 구성부품들의 임의의 조합에 대해 적용될 수 있다.
슬라이버의 제거 및 조작
도 11 및 12에서 보인 평면도 및 횡단면도에서와 같이, 슬라이버 전지들(1100)의 세트는 먼저 실리콘 웨이퍼(1104) 전체를 통해 기다란 채널(1102)을 형성함으로써 제조될 수 있고, 상기 채널의 폭은 상기 웨이퍼(1104)의 두께보다 적다. 상기 채널들(1102)은 우선 화학에칭으로 제작될 수 있으나, 대안으로는 레이저 또는 절단톱(dicing saw)에 의한 컷팅으로 제작될 수 있다. 상기 채널들 사이에 남은 실리콘 웨이퍼 영역은 일련의 평행한 연장된 실리콘 스트립 또는 슬라이버를 형성한다. 슬라이버 특허출원에서 상술한 바와 같이, 전체 웨이퍼(1104)는 각각의 슬 라이버가 "슬라이버 전지"라고 하는 pn 접합 태양전지가 되도록 공정될 수 있다. 슬라이버들은 바람직하게는 도 11에 도시된 바와 같이 단일의 직사각형 모양으로 형성되며, 상기 슬라이버들(1100)의 어레이는 웨이퍼 프레임(1106)이라 하는 웨이퍼(1104)의 주변 영역(1106)에 둘러싸여 결속한 채로 남겨진다.
일반적인 슬라이버 전지의 형태는 길이 대 폭이 큰 종횡비 및 길이 대 두께가 매우 큰 종횡비를 갖는 매우 긴 판자와 유사하다. 여전히 웨이퍼에 보유된 채, 각 슬라이버 전지는 네 개의 노출 면을 갖는다. 채널(1102)의 폭이 웨이퍼(1104)의 두께보다 작기 때문에, 초기 웨이퍼(1104)의 (주로 연마된) 표면의 일부인 2면은 상기 면들 중 가장 작은 것들이고, 이 면들을 하기에서 슬라이버의 '에지(edges)'라 한다.
각 슬라이버의 가장 큰 면들은 초기 웨이퍼의 본래 면에 수직한 2개의 새로 형성된 표면들이고, 이 면들을 하기에서 슬라이버의 '면(faces)'이라 한다. 슬라이버 전지를 형성하기 위해 공정될 때, 이들은 한 에지는 일반적으로 n-타입이고, 다른 에지는 일반적으로 p-타입인 최종적으로 생성된 태양전지의 '활성'면을 제공한다. 선택적으로, 에지의 일부 섹션들은 저항이나 전기적 상호연결 요건은 이러한 배열을 유리하게 하는 특별하거나 요구되는 적용에 대해 제공하기 위해 n-타입 일 수 있고 다른 섹션들은 p-타입일 수 있다. 일단 슬라이버가 어레이내 웨이퍼(1104) 및 다른 슬라이버들로부터 제거되면, 기다란 슬라이버의 대향 단부들에 있는 2개의 새로 노출된 면들을 슬라이버의 "단부"라 한다. 따라서, 각 슬라이버 전지는 2개의 상반되는 단부와, 일반적으로 반대 극성을 가지는 2개의 상반되는 에지와, 2개의 상반되는 면을 갖는다.
대안으로, 도 13 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 슬라이버 전지들은 분리된 직사각형 형태의 어레이(1300) 또는 인접한 직사각형 형태의 어레이(1400), 또는 분리되거나 인접한 평행 육면체(parallelepiped)형태 또는 장사방형(rhomboid) 형태의 슬라이버 전지 어레이(1500)로 형성될 수 있다. 이러한 슬라이버 어레이 배열은 웨이퍼 활용을 더 크게하거나, 웨이퍼당 슬라이버 전지 면 총면적을 더 크게 하나, 이는 상술한 바와 같이 슬라이버 전지들을 분리하고 조작하는 데 있어 복잡도가 증가되게 된다.
도 16에 도시된 횡단면도 및 도 17의 부분 절단 평면도에서 도시된 바와 같이, 클램프(1600)는 서로 마주보는 정사각형의 내부 표면(1604)을 가지는 2개의 상마주보는 절반부 또는 조각들(1602)을 포함하며, 각각은 사이에 웨이퍼(1104)가 위치되는 3개의 평행한 정렬 슬롯들 또는 채널들(1606)로 구분된다. 클램프(1600)는 상기 클램프(1600)의 2개의 절반부(1602)를 분리시키고, 상기 클램프(1600)의 내부 표면들(1604)이 슬라이버(1100)들의 에지만을 파지하며 어떠한 웨이퍼 프레임(1106)도 파지하지 않고, 상기 슬라이버(1100)들의 길이방향 축들이 정렬 슬롯(1606)의 길이방향 축에 수직이게 하는 위치 및 방향으로 이들 2면들 사이에 웨이퍼를 삽입함으로써 동작된다.
그런 후, 슬라이버(1100)들은 볼트(1608)의 단부에 썸 스크류(thumb screws)(1610)를 사용하여 클램프(1600)의 각 모서리에서 절반부들(1602)에 있는 양 개구들을 통과하는 4개의 볼트(1608)를 소정의 힘이 가해질 때까지 조임으로써 클램프(1600)의 대향 면들(1602) 사이에 고정된다. 상기 힘은 장력에 의해 볼트에 가해지거나, 볼트(1608)의 단부에 제공되는 스프링(도시되지 않음)에 의해 가해질 수 있다. 따라서, 클램프(1600)의 2개의 절반부들(1602)은 클램프 절반부(1602)의 내부 면들(1604)이 에지에 의해 슬라이버 전지(1100)들을 견고하게 파지하도록 함께 데려와 진다.
도 16에 도시된 바와 같이, 클램프(1600)는 (아직 노출되지 않은) 단부에 인접한 각각의 슬라이버(1100)의 에지까지만 걸쳐있고, 슬라이버(1100)들을 상호 연결시키는 측면 프레임부(1612) 위로는 걸쳐있지 않다. 도 17의 평면도로 도시된 바와 같이, 클램프(1600)는 웨이퍼 프레임(1106)의 하단부(1704) 또는 상단부(1702) 위로 걸쳐있지 않다. 도 17에 도시된 도면은 슬라이버(1100)들의 상대위치 및 정렬 슬롯(1606)들을 나타내기 위해 절단부를 포함한 것으로 이해되어야 한다. 그러나, 실제로 클램프(1600)의 측면은 단단하고 불투명하며, 슬라이버(1100)들은 보이지 않는다.
그런 후, 클램프에 의해 방해받지 않는 웨이퍼 프레임의 상단부(1702), 하단부(1704) 및 측면부(1612)는 분절에 의해 제거되며, 어레이의 개개의 슬라이버 전지(1100)들은 그 방향 및 상대 위치가 유지된 채 서로 분리되지만 클램프(1600) 내에 고정 유지되어 있다.
웨이퍼 프레임부들(1702, 1704, 1612)의 제거는 웨이퍼의 분절, 결정 평면을 따른 쪼갬, 새기기 및 깨기, 레이저 컷팅, 절단톱 컷팅 또는 워터젯(water ject) 컷팅에 의해 제거될 수 있다.
슬라이버 전지(1100)들의 에지에 접한 클램프(1600)의 면들(1604)은 국소적인 스트레스에 의해 전지들(1100)이 손상되거나 깨지거나 파손되지 않도록 유순한 표면을 가지나, 상기 슬라이버 전지들은 아직 견고히 고정되어 있다. 더욱이, 유순한 표면(1604)은 슬라이버 전지(1100)들이 본래 상대위치 및 방향을 유지하는 것을 돕도록 점착성이 있는 것이 바람직하다.
대안으로, 프레임의 상단부(1702) 및/또는 하단부(1704)는 웨이퍼(1104)를 클램프 절반부들(1602) 사이에 삽입하기 전에 도 18 및 19에 도시된 바와 같이 하단부 슬라이버(1804) 및/또는 상단부 슬라이버(1904)를 노출시키기 위해 웨이퍼 프레임 결합부(1802)를 분절 또는 다르게는 컷팅함으로써 제거될 수 있다.
도 20에 도시된 바와 같이, 슬라이버 카세트 또는 저장장치(11000)는 견고한 기저부(11002)와 세개씩 두 그룹 내에 배치된 6개의 가이드 레일 또는 정렬 핑거(11006)에 의해 함께 연결된 스프링이 장착된 상부 어셈블리(11004)를 포함하나, 상기 가이드 레일의 다른 정렬 및 개수도 또한 적절하다. 일단면이 도시된 슬라이버들의 하나로 합쳐진 스택이 실어진 일반적인 저장장치의 측면도가 도 21에 도시되어 있다. 슬라이버 저장장치(11000)를 사용하기 위해, 가이드 레일(11006)이 기저부(11002) 내의 각 고정구멍(도시되지 않음)으로부터 제거되고, 그런 후 가이드 레일(11006)의 노출된 단부들이 정렬 슬롯(1606)의 하단부로부터 돌출할 때까지 클램프(1600)내 정렬 슬롯(1606)의 상단부를 통해 제공된다. 그리고 나서, 가이드 레일(11006)은 클램프(1600)가 슬라이버 저장장치(11000)내에 유지되도록 기저부(11002) 내의 자신의 고정구멍으로 복귀한다. 따라서, 클램프(1600) 및 슬라이버 저장장치(11000)의 상대적 이동은 도 20 및 21에서 수직하게 도시된 바와 같이 정렬 슬롯(1606) 및 가이드 레일(11006)에 평행한 방향으로만 제한된다.
스프링이 장착된 상부 어셈블리(11004)는 중계 스프링(11012)에 의해 연결되고 상호 이격된 구성으로 유지되는 고정판(11008) 및 단부판(11010)을 포함한다. 도 20에 도시된 바와 같이, 가이드 레일(11006)의 길이로 인해 슬라이버 스택이 아직 웨이퍼 프레임(1104) 내에 있을 때 및 슬라이버가 웨이퍼로부터 제거되어 인접한 스택(1100)에 통합될 때 최상단부 슬라이버(1904)에 대해 사전 설정되거나 조절가능한 압력으로 고정판(11008)이 가압된다. 이는 분리공정 동안 각 슬라이버들이 올바른 상대배향을 항상 유지하도록 보장해준다.
그리고 나서, 슬라이버 전지들(1100)을 고정하고 있는 클램프(1600)의 두 절반부들(1602)은 슬라이버 전지(1100) 어레이의 측면으로부터 차츰 분리된다. 중력, 또는 고정판(11008)에 가해지는 스프링의 아래방향 힘 및 중력의 작용을 통해, 슬라이버(1100)들은 클램프 내부 면들(1604)이 슬라이버들(1100)을 점차 놓아주고 인접한 슬라이버의 면들이 서로 기대거나 기저부(11002)와 고정판(11008) 사이에 함께 가압되기 때문에 하나로 합쳐진다.
따라서, 웨이퍼 프레임(1106)으로부터 느슨해지고 이어서 초기 웨이퍼(1104) 내의 원래 피치 및 배향과 유사하거나 부합되는 분리된 어레이로 클램프(1600) 내에 유지되는 슬라이버 전지들(1100)은 중력 또는 저장장치의 스프링이 장착된 상부 어셈블리(11004)의 작용하에 인접한 전지의 면들이 접촉하면서 하나의 슬라이버 스택으로 통합된다. 이러한 통합은 슬라이버 전지들 간의 간격이 상기 전지를 뒤핀셋 하나 엉키게 할만큼 결코 충분히 크지 않도록 보장함으로써 슬라이버 전지들의 방향 및 극성을 보존한다.
도 22 및 23에 도시된 바와 같이 다른 실시예에서, 슬라이버(1100) 세트는 측면 웨이퍼 프레임부(1612)에 결합되나 슬라이버(1100)에 접촉하지 않는 내부 면들(11202)을 갖는 클램프(11200)에 의해 고정된다. 클램프는 슬라이버 전지(1100)의 에지를 가로질러(접촉하지는 않음) 걸쳐있다. 상기 클램프(11200)는 또한 아직 제거되지 않은 상단부 프레임부(1702)에 접촉될 수 있다. 슬라이버 전지(1100) 위로 뻗어 있는 클램프(11200)부는 저장장치(11000)의 가이드 레일(11006)을 위치시키기 위한 정렬 슬롯(11204)을 포함한다. 웨이퍼 프레임(1106)의 상단부 프레임부(1702) 및 하단부 프레임부(1704)가 아직 제거되지 않았다면, 상단부 슬라이버 전지(1904) 및/또는 하단부 슬라이버 전지(1804)에 각각 접속을 제공하기 위해 이들 프레임부(1702, 1704) 중 적어도 하나가 제거된다.
그런 후 저장장치(11000)의 위치지정 가이드 레일(11006)은 클램프(11200)의 각각의 정렬 슬롯(11204)을 통해 삽입되고, 상기 언급한 방식으로 저장장치 기저부(11002) 내의 각 유지구멍 속으로 삽입된다. 그리고 나서, 클램프(11200) 및 기저부(11002)는 위치지정 가이드 레일의 길이방향 축에 평행한 방향을 따라 함께 눌려진다.
기저부(11002)의 전면(leading face)이 하단부 슬라이버 전지(1804)에 닿으면, 이는 미는 작용을 방해한다. 그러나, 고정판(11008)을 향해 기저부(11002)에 계속 힘을 가함으로써, 하단부 슬라이버 전지(1804)는 단부 또는 부근에서 분절되 고 이에 의해 웨이퍼 프레임부(1612)로부터 전지를 방출한다. 방출된 전지(1804)는 이후 기저부(11002)에 놓여지고 이어서 가해진 힘을 인접한 슬라이버의 면에 전달하며, 처음과 같은 방식으로 전지가 방출되되어 기저부가 다음 슬라이버 전지를 향해 나아갈 수 있게 된다.
방출된 슬라이버들은 저장장치(11000)의 위치지정 가이드 레일에 의해 자신들의 면에 평행한 방향으로 움직이는 것이 억제되고, 일면에서 다음 방출되지 않은 슬라이버와 타면에서 방출되어 하나로 합쳐진 슬라이버들의 스택에 의해 면의 평면에 수직방향으로 움직이는 것이 억제되기 때문에 상기 장치(11000)는 어떠한 위치, 심지어 뒤집어서도 변형됨 없이 동작될 수 있다. 단지 수 뉴튼(N) 정도의 필요한 힘은 수 밀리뉴튼(mN) 정도인 슬라이버의 중량보다 더 큰 크기이다. 저장장치(11000)의 기저부가 클램프(11200) 내로 공급되도록 이러한 동작은 계속되고 슬라이버(1100)들은 연이어 이동방향으로 방출된다.
스프링이 장착된 상부 어셈블리(11004)의 고정판(11008)은 최종 슬라이버의 단부들이 분절된 경우 최종 슬라이버 또는 최종 몇개의 슬라이버들이 튕겨져나가는 것을 방지해주고, 또한 고정판(11008)과 통합된 슬라이버 스택 사이의 이용가능한 자유공간이 슬라이버의 폭보다 작도록 제한하여, 슬라이버가 결코 뒤집어지거나 방향을 바꿀 수 없도록 보장해준다. 슬라이버 전지 저장장치(11000)의 측면은 적절한 간극(11102)으로 에지로부터 방출된 슬라이버 전지들(1100)을 유지한다. 이 간극은 가장 넓은 슬라이버의 폭이 최대 기계적 허용오차보다 작은 전지 저장장치의 폭을 초과하지 않는 것을 보장할 만큼 충분히 커야한다. 적절한 간극 값은 통상 20 내지 50 마이크론이다.
스프링에 의해 바이어스된 고정판은 기저부(11002)와 고정판(11008) 사이에 방출된 슬라이버 전지들을 포함하여, 최종 슬라이버 전지 또는 전지들이 방출시 튕겨나가는 것을 방지한다. 따라서, 슬라이버 전지(11000)들은 중력 또는 스프링의 바이어스 작용하에 인접한 전지 면들이 접촉한 채로 있는 슬라이버 전지 스택을 형성하도록 측면 웨이퍼 프레임부(1612)로부터 연이어 방출된다. 상기 통합은 방출 압력이 연이은 슬라이버 전지들의 면에서 면으로 전달될 때 슬라이버 전지들 사이의 간격이 슬라이버 전지가 뒤집힐 정도로 결코 충분히 크지 않도록 보장함으로써 슬라이버 전지의 배향 및 극성을 보존한다. 스프링(11012)의 압력은 또한 슬라이버가 서로에 대해 미끄러지는 것을 방지한다.
방출된 슬라이버들을 단부에 유지하기 위해 단부판(도시되지 않음)이 기저부(11002) 및/또는 단부판(11010) 내의 슬롯(도시되지 않음)을 통해 저장장치(11000) 속으로 삽입될 수 있다. 이러한 고정동작은 저장장치(11000)를 장착한 직후, 슬라이버를 방출하기 바로 전에 또는 슬라이버들이 공면인 것을 보장하기 우해 슬라이버들의 단부을 정렬한 후에 수행될 수 있다.
스프링(11012)의 길이는 슬라이버를 웨이퍼로부터 제거하는데 중요하지 않은데, 이들의 기능은 최종 또는 마지막 슬라이버(1904)를 유지시키고 슬라이버가 고유 위치에서 뒤집히기에 결코 공간이 충분하지 않는 것을 보장하는 것이기 때문이다. 비교적 먼 거리에 걸쳐 슬라이버 스택(1100) 상에 공지된 일정한 압력 적용을 용이하게 하기 위해, 상기 압력은 대안으로 상기 장치가 수직 또는 거의 수직방향 으로 유지되는 제한으로 스프링(11012)과 고정판(11008)을 추(weight)로 대체함으로써 제공될 수 있다.
슬라이버 두께 대 인접 슬라이버 간의 갭 비율은 전형적으로 약 60:40 내지 70:30이므로, 슬라이버 간의 간극은 슬라이버 두께에 비해 극히 작지 않다. 그러나, 장착동작 동안 스프링(11012)은 고정판(11008)을 어레이 내의 슬라이버(1100)들 사이의 모든 간격의 누적거리인 약 2cm 거리 너머로 이동시킨다. 이에 비해 탈착동작 동안 슬라이버들이 뒤집히는 것을 방지하기 위해, 통합된 슬라이버 스택의 총 두께인 약 8 내지 8.5cm 정도의 이동이 요구된다. 상술한 유지 메카니즘의 단순성으로 인해, 장착(스프링 장력) 및 탈착(자유롭게 미끄러지는 추)의 다른 방법을 사용하여 이동거리에 걸쳐 실질적으로 일정한 힘을 제공하는 것이 실용적이다.
슬라이버 스택은 청결하고 건조하기 때문에 상술한 분리, 조작 및 분배공정으로는 어떠한 마찰문제가 발생하지 않는다. 마찰이 본 명세서에서 일반적으로 언급되어 있을 지라도, 슬라이버의 면들은 종종 수 마이크론 정도의 높이로 무작위 형태로 조직되고, 슬라이버 자체가 횡단면이 정확하게 직사각형이 아닌 사실에 의해 마찰 가능성은 더 감소된다. 슬라이버를 형성하는데 사용된 구체적인 방법에 따라, 이들은 실제로는 각 면이 에지 부근보다 중앙에서 약 10 내지 15 마이크론 정도 더 두꺼운 횡단면이 6각형이거나 한 에지가 다른 마주보는 에지보다 약 10 내지 20 마이크론 정도 길고 넓은 장방형이다.
슬라이버(1100)의 길이에 따른 기저부(11002)의 면적, 길이 및 모양은 측면 웨이퍼 프레임부(1612)와의 접합부에서 또는 부근에서 각 슬라이버 전지의 휨(bending)을 제어하여 웨이퍼 프레임부(1612)로부터 슬라이버 전지(1100)들의 분절 및 분리를 향상시키도록 선택될 수 있다.
도 24 및 25에서 도시된 바와 같이, 제 4 실시예에서, 슬라이버(1100) 세트는, 아직 제거되지 않았다면 측면 웨이퍼 프레임부(1612), 및 상단부 프레임부(1702)의 평평한 표면에만 접촉하는 측면 개방된 U형 클램프(11400) 내에 고정된다. 하단부 웨이퍼 프레임부(1704)는, 있다면, 상술한 하나 이상의 방법들에 의해 하단부 슬라이버(1804)를 노출시키도록 제거된다.
도 26 내지 29에 도시된 바와 같이, 제거될 모든 슬라이버 전지들을 포함하기 위해 어레이를 따라 뻗어있는 웨이퍼 표면의 평면에 있는 슬라이버 전지(1100)의 에지들에 일정 길이의 접착 테이프(11602) 또는 기타 접착 재료가 부착된다. 선택된 섹션은 도시된 바와 같이 전체 슬라이버 전지 어레이를 포함할 수 있거나 전체 어레이의 서브세트만을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 마주보는 웨이퍼 표면과 공면인 슬라이버 전지 어레이의 대향 에지들에 제 2 길이의 테이프가 부착된다. 대안으로, 접착성 페이스트 또는 양면 접착필름이 슬라이버 전지의 에지 및 접착 테이프처럼 에지에 의해 슬라이버 전지를 유지시키기 위해 접착성 페이스트 또는 접착 필름에 접합되는 다른 재료 또는 지지층에 부착될 수 있다.
그런 후, 접착 테이프(11602)에 부착된 슬라이버 전지들은 도 27의 화살표(11702)로 나타낸 바와 같이 측면 웨이퍼 프레임부(1612)에 대해 슬라이버 전지를 떼어냄으로써 상기 측면 웨이퍼 프레임부(1612)로부터 분리될 수 있다. 이는 슬라이버 전지 어레이와 클램프(11400)를 서로로부터 분리시키는 것에 의해 수행될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 클램프는 슬라이버(1100)가 측면 웨이퍼 프레임부(1612)로부터 제거되는 한편 방출된 슬라이버 전지를 웨이퍼(1104)와 평평하게 유지시키기 위해 슬라이버 전지(1100)의 단부 위로 뻗어있다.
접착 테이프 또는 테이프들에 부착된 슬라이버 전지 어레이의 선택된 부분들은 이제 고유의 배향 및 극성을 가지며 측면 웨이퍼 프레임부(1612)으로부터 방출된 슬라이버 전지(1100)의 어셈블리(11800)와 상기 측면 웨이퍼 프레임부(1612)로부터 방출되기기 전에 실질적으로 상기 실버 전지들의 피치와 유사한 피치를 제공한다. 접착 테이프(11602)에 의해 제한되는 방출된 슬라이버 전지의 어셈블리(11800)가 연이은 공정을 위해 직접 제공될 수 있거나, 본 명세서에 상술된 저장장치(1100)와 같은 카세트 또는 저장유닛으로 이동될 수 있다.
접착 테이프(11602) 또는 기타 접착 재료의 폭(즉, 슬라이버 전지(1100)의 길이방향 축에 평행방향)은 슬라이버 전지가 측면 웨이퍼 프레임부(1612)에 결합된 슬라이버 전지의 단부 또는 부근에서 슬라이버 전지의 분절에 영향을 끼친다. 테이프의 폭은 슬라이버 전지의 벤딩 각도(bending angle)를 결정하며, 상기 벤딩 각도는 웨이퍼 프레임에 대해 슬라이버 전지를 떼어냄으로써 가해지는 분절력을 통해 슬라이버 단부에서의 국소적 스트레스를 제어한다. 슬라이버 전지의 중앙부가 측면 웨이퍼 프레임부(1612)에 접착된 슬라이버 전지의 단부들에 대해 끌려 나올 때, 접착 테이프(11602)가 좁을수록 슬라이버 전지(1100)가 더욱 구부러질 것이다. 도시된 바와 같이, 60mm 길이의 슬라이버 전지에 대하여 16mm 폭의 접착 테이프는 우수한 접착성 뿐만 아니라 각 슬라이버 전지의 단부들에서 국소적 분절에 대해 양호한 벤딩을 제공한다. 다른 길이 및 다른 두께의 슬라이버 전지에 대한 최적의 폭은 시행 및 실험에 의해 찾을 수 있다.
대안으로는, 웨이퍼 프레임부(1612)내에 포함된 슬라이버 전지 어레이(1100)는 접착 필름 또는 접착 테이프(11602)의 작용을 모방한 유순한 재료의 층 또는 시트로 코팅된 슬라이버 에지 접촉면을 갖는 클램프로 고정될 수 있다. 이러한 클램프는 고무를 입힌 한쌍의 핀셋(tongs)와 유사한 방식으로 작동하는 것으로 간주될 수 있다. 테이프(11602)의 경우에서와 같이, 클램프 및 유순한 재료의 슬라이버 전지의 길이방향으로의 폭은 측면 웨이퍼 프레임부(1612) 부근의 슬라이버 전지의 단부 또는 부근에서 슬라이버 전지의 국소적 분절을 향상하도록 선택된다.
슬라이버 어셈블리(11800)는 도 29에 도시된 바와 같이 슬라이버(1100)로부터 고정판(11008)을 멀리 유지하는 한편, 또는 저장장치(11000)의 상부에 자유 접속이 가능하도록 스프링 장착 상부 어셈블리(11004)를 제거함으로써 정렬 가이드(11006) 쌍들 사이로 저장장치(11000) 내에 공급될 수 있다. 그런 후, 슬라이버 전지들(1100)은 도 30의 측면도에서 화살표(12002)로 나타낸 바와 같이 아래쪽 각도로 슬라이버 어셈블리(11800)의 기저부에서 접착 테이프(11602)의 단부를 잡아당김으로써 하나로 합쳐지며, 상기 각도는 당기는 힘의 아래쪽 성분이 인접한 슬라이버 전지 표면들을 함께 데려오고, 상기 당기는 힘의 외부 또는 횡성분은 어셈블리(11800)내 슬라이버 전지(1100)의 에지들로부터 상기 접착 테이프(11602)를 방출하시키도록 선택되며, 하단부 슬라이버 전지(1804)에서 시작하여 연이은 슬라이버 전지들이 도 31에서 통합된 슬라이버 전지 스택(120004)을 형성하기 위해 방출됨에 따라 위쪽으로 진행된다.
이 동작동안, 고정판(11008)은 테이프(11602)를 제거하는 동작에 있어 어떠한 불균일 또는 비대칭이 존재할 경우 최종 슬라이버 또는 최종 몇개의 슬라이버들이 그들의 배향을 뒤집지 않도록 보장하기 위한 스프링 장치(11012)의 작용하에 통합되지 않은 슬라이버 스택의 섹션의 상단부 아래를 따른다. 상기 정렬 가이드(11006)들은 상술한 바와 같이 적절한 간극(12102)을 갖는 저장장치(11000) 내에 방출된 슬라이버들을 보유한다.
대안으로, 접착 테이프(11602)에 구속된 방출된 슬라이버 전지 어셈블리(11800)는 도 32에 도시된 바와 같이 슬라이버 전지 싱귤레이션 유닛(singulation unit)(12200)에 직접 공급될 수 있다. 슬라이버 전지 싱귤레이션 유닛(12200)에 있어서, 분리된 슬라이버들(12202)의 스택을 붙들고 있는 접착 테이프(11602)는 직경이 작은 롤러(12201)위로 공급되며, 상기 테이프의 뒷면은 롤러(12201)에 대해 비접착성을 갖는다. 테이프(11602)가 롤러 또는 드럼(12201) 위의 선택된 아크부 위로 또는 주위를 통과할 때, 슬라이버 전지(12202)의 외부 에지는 테이프로부터 가장 먼 에지 사이의 거리를 벌리게 산개하고, 이에 의해 각각의 슬라이버 전지에 대한 접촉을 용이하게 한다. 각각의 슬라이버 전지들은 이동 벨트(12203) 상의 기계식 핑거(fingers) 또는 후크(hooks), 또는 벨트(12203) 상의 진공흡입, 또는 정전기력, 또는 이들 방법의 어떠한 조합에 의해 접착 테이프(11602)로부터 떼어질 수 있다.
대안으로는, 슬라이버 전지 어셈블리(11800)는 도 33에 도시된 바와 같이 연 이은 어셈블리 스테이지(12300)에 직접 제공될 수 있으며, 슬라이버 전지(12202)는 접착 테이프(11602)로부터 분리되어 프레임 또는 지그(12306) 상의 평평한 어레이에 또는 태양전지 모듈 기판에 직접 조립된다. 프레임 또는 지그(12306)의 경우에 있어서, 테이프(11602)로부터 제거될 산개된 슬라이버 전지(12202)의 에지는 프레임 또는 지그(12306)의 스텝(12303)에 접촉하게 된다. 상기 스텝(12303)은 테이프로부터 제거될 슬라이버 전지(12304)를 신뢰할 수 있게 결합시키기에 충분한 높이를 가지나 한 슬라이버의 표면과 인접한 슬라이버의 표면 사이의 거리인 슬라이버 피치보다 작아서, 인접한 슬라이버 전지(12308)의 접촉이 방지된다. 슬라이버 전지는 지그(12306)와 테이프(11602)의 상대적 운동에 의해 접착 테이프(11602)로부터 제거된다. 각 슬라이버 전지는 진공 흡입력 또는 정전기력, 또는 기타 기계적 수단의 보조에 의해 붙들려 고정될 수 있다. 상기 동작들은 태양전지 서브모듈 또는 슬라이버 전지의 임시 어레이에 필요한 개수의 슬라이버 전지들이 모일 때까지 반복된다.
본 명세서에 기술된 슬라이버 제거장치 및 방법은 슬라이버가 웨이퍼 프레임으로부터 분리되도록 하는 한편, 그 배향 및 이에 따른 분리된 슬라이버 전지들의 상대적 극성을 유지시켜준다. 몇몇 실시예에서, 분리된 슬라이버들의 간격의 상대적인 분리 또는 피치는 초기에 유지되며 방출된 슬라이버들은 이후 인접한 슬라이버들의 면 사이에 간격을 없애도록 통합되어 인접한 어레이 내에 적층되게 하며, 테스트 또는 어셈블리 스테이지와 같은 또 다른 공정 스테이지에 제공된다. 다른 실시예에서는, 각 슬라이버는 상기 슬라이버가 웨이퍼 프레임으로부터 방출될 때 앞서 방출된 슬라이버들과 통합된다.
웨이퍼로부터 슬라이버들의 벌크 또는 실질적인 동시 제거는 개개의 슬라이버 전지들의 위치지정, 결합, 분리 및 조작해야 할 필요를 없앤다. 더욱이, 슬라이버들은 슬라이버 면보다 더 강건한 슬라이버 에지에 의해 결합된다. 본 명세서에 기술된 슬라이버 제거방법은 개개의 슬라이버 전지 분리에 필요한 것과 같은 정밀한 위치선정에 의존하지 않으며, 특히, 웨이퍼 어레이 내에서 슬라이버 전지들 사이의 작고 다양한 두께의 갭에 대한 상세한 인식에 의존하지 않는다.
본 명세서에 기술된 슬라이버 제거방법 및 장치는 어레이를 오염시키는 어떠한 분리 파편들 없이 클램프, 카세트에 고정되거나 접착 테이프에 부착된 청결한 슬라이버 전지 또는 슬라이버 어레이를 제공한다. "인라인(in-line)" 또는 순차적 분리 및 어셈블리 방법이 갖는 문제점 중 하나는 매우 많은 수의 분리 파편들이 슬라이버 고정 장치를 오염시킬 수 있다는 것이다. 고정장치가 진공장치인 경우, 진공 흡입구가 막히거나 진공 흡입구는 슬라이버 에지에 붙은 슬라이버 파편들로 부분적으로 막힐 수 있으며, 이는 아래에 가압되는 다음 슬라이버를 깨뜨리게 된다. 접착면도 이와 동일한 문제가 있다. 분리 및 연이은 조작 및/또는 어셈블리 단계를 분리함으로써, 분리 파편들이 분리단계에서 제거되어 다음 어셈블리 단계를 오염시키는 것을 막을 수 있다. 상술한 클램프, 테이프 또는 슬라이버 카세트 등과 같은 분리 및 슬라이버 보유의 특정한 수단들에 무관하게, 분절 또는 다른 경우로는 웨이퍼 프레임으로부터 슬라이버의 단부들의 컷팅할 때 발생된 분리 파편들이 슬라이버 스택로부터 용이하게 제거될 수 있다.
결과적으로 생성된 슬라이버 어레이는 고정밀 또는 미세-허용오차 가공 또는 복잡한 컨트롤 시스템을 필요로 하지 않으면서 차후의 진행단계 또는 어셈블리 단계에 개별 슬라이버가 저장 또는 분배되기 용이한 편리한 형태로 된다.
슬라이버 제거방법의 각 단계는 수작업으로 단시간 내에 최소 비용으로 슬라이버들의 배향을 각 단계에서 적극적으로 유지하면서 용이하게 수행될 수 있다. 더욱이, 본 방법의 단순함에 의해 어떠한 슬라이버의 제거 및 조작 공정단계에 있어서도 곧게 뻗고 저렴하며 튼튼한 자동화가 가능하다.
도 13 내지 도 15로 돌아가서, 도 13 및 도 14에서 슬라이버 어레이의 직사각 배열은 각 웨이퍼가 상기 동일 웨이퍼 내의 각 어레이내의 마지막 슬라이버와 다음 어레이내의 첫번째 슬라이버 사이의 섹션들로 나뉘어진다면 상술한 분리 및 조작방법들과 직접 양립할 수 있음이 명백하다. 예를 들면, 5개의 슬라이버 어레이를 포함하고 있는 도 14에 도시된 웨이퍼는 도 18 및 19에 도시한 방법과 유사한 방법으로 5개의 섹션으로 나뉠 수 있다. 상부 섹션의 상단부 웨이퍼 프레임부와 하단 섹션의 하단부 웨이퍼 프레임부는 5개의 직사각형 슬라이버 뱅크(sliver banks)를 형성하기 위해 제거될 수 있는데, 각 뱅크는 슬라이버의 단부에 남은 측면 웨이퍼 프레임부에 의해 개별적으로 제한된다.
분배 또는 배치 동작이 준비된 분리된 슬라이버들의 직사각형의 연속한 어레이를 형성하기 위해 경사진 슬라이버 스택을 곧게 하거나 정렬하는 단계를 필요로 하는 조건이 추가된 유사한 방법이 도 15에서 동일한 결과를 달성할 수 있다. 슬라이버 전지들의 주된 장점은 주어진 양으로부터 생산될 수 있는 전지들의 활성 표면 적의 현저한 증가이기 때문에, 도 13 내지 도 15에 도시된 것과 같이 웨이퍼로부터 전지의 활용 표면적을 증가시키는 어떠한 배열도 슬라이버 기술의 유리함을 더 향상시킨다.
슬라이버 제거방법 및 장치가 슬라이버 태양전지의 면에서 본 명세서에 기술되었으나, 다른 애플리케이션에 사용되는 슬라이버들에도 동일하게 적용될 수 있는 것이 명백하다.
서브모듈 형성
도 1을 참조하면, 슬라이버 태양전지(101) 및 크로스빔(102)들은 "슬라이버 래프트" 서브모듈(100)을 형성하기 위해 조립된다. 태양전지들의 간격은 0에서부터 각 전지들의 폭의 수 배 사이가 될 수 있다. 크로스빔(102)는 임의의 재료로 제조될 수 있고 바람직하게는 얇고 비전기 도전성이며(또는 절연재료로 코팅되며), 도전성 트랙(track)으로 용이하게 코팅될 수 있다. 예를 들면, 두께가 30 내지 100 마이크론이고, 폭이 1 내지 3mm이며, 길이가 2 내지 20cm인 실리콘의 얇은 스트립들이 크로스빔에 적합한 재료를 구성한다. 전지들(101)은 접착제 또는 금속 솔더 또는 도전성 에폭시나 유사한 재료를 사용하여 크로스빔(102)에 기계적으로 부착될 수 있다.
도 34에 도시된 바와 같이, 슬라이버 전지(12620)들의 세트가 슬라이버 특허출원에 기재된 방법에 따라 형성될 수 있다. 웨이퍼는 슬라이버 전지(12620)들의 세트의 각 단분에 프레임부(12600)를 갖는다. 웨이퍼 프레임부는 웨이퍼 원주 주위로 각 단부의 최외각 슬라이버 전지의 평평한 면에 인접한 영역들까지 연장될 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 웨이퍼는 슬라이버 태양전지 어레이(12620)의 일면을 노출시키기 위해 웨이퍼부(12600)를 제거하며 절단되거나 또는 부러뜨려진다. 웨이퍼는 도 35에 도시된 바와 같이 웨이퍼의 에지(12710)를 웨이퍼 면의 평면내의 슬라이버 전지 어레이(12730) 면적 바깥에 접촉시키면서 클램프에 고정된다. 이점적으로, 웨이퍼의 에지에 접한 클램프의 표면은 유순한 표면을 갖는다. 도 36에 도시된 바와 같이, 표면들(12820)의 격자 또는 어레이를 제공하기 위해 하나 이상의 웨이퍼(12810)가 고정될 수 있다. 어레이 내에 고정되는 웨이퍼들의 개수는 래프트 또는 보트 서브모듈을 형성하는데 필요한 슬라이버 태양전지의 개수와 동일하다.
도 37 내지 도 39에 도시된 바와 같이, 각 웨이퍼들(12820, 12920)로부터 노출된 슬라이버 전지는 진공흡착기(12940)와 같은 기계적 수단에 의해 어레이(12930)로서 제거될 수 있다. 진공흡착기는 래프트를 형성하기 위해 크로스빔 상에 어레이를 위치시키는 것과 같이 슬라이버 전지를 서브모듈 어셈블리의 다음 단계로 운반한다. 도 40에 도시된 바와 같이, 대안으로는, 각 웨이퍼로부터 노출된 슬라이버 전지(13220)는 상기 슬라이버 전지를 서브모듈 어레이 크로스빔 또는 래프트 빔(13250)에 직접 영구히 접합시키는 속성 경화 접착제(13260)에 의해 어레이의 배열(13230)에서 제거될 수 있다. 래프트의 크로스빔은 분배, 스텐실 프린팅, 스크린 프린팅, 스탬핑(stamping) 또는 소정의 양의 접착제를 필요한 위치로 옮기는 다른 공지된 방법을 사용한 접착제로 제작된다. 그런 후, 서브모듈 어레이는 인접한 슬라이버 전지의 전극들 사이의 전기 연결 설치일 수 있는 다음 어셈블리 단계로 이동된다.
각 웨이퍼들로부터 노출된 슬라이버 전지는 또한 슬라이버 전지를 운반 또는 이송장치에 임시적으로 접합시키는 재사용 가능한 점착성 표면에 의해 어레이 배열에서 제거될 수 있다. 임시 접착제는 진공의 기능을 수행한다. 슬라이버 전지들은 웨이퍼로부터 분리된 후 웨이퍼 이송장치로부터 제거되고 이어서 서브모듈 어셈블리 또는 래프트에 조립된다. 다른 실시예에서, 각 웨이퍼로부터 노출된 슬라이버 태양전지들은 슬라이버 태양전지를 운반 또는 이송장치에 임시적으로 부착시키는 정전기력을 이용한 어레이 배열에서 제거된다. 슬라이버 태양전지는 웨이퍼로부터 분리된 후 이송장치로부터 제거되며 이어서 이송헤드(head)를 방전함으로써 래프트 또는 보트로 조립된다.
슬라이버 태양전지들은 바른 배향 및 극성을 보장하기 위해 시종 적극적으로 결합되어 있는다. 슬라이버 태양전지들은 또한 웨이퍼로부터의 분리에 이어 래프트 또는 보트로 직접 조립되므로, 중간 조작 또는 저장단계를 방지한다. 중요한 것은, 슬라이버 태양전지들은 광모듈의 제곱미터당 조작 동작의 수를 현저히 줄일 수 있게 그룹들로만 다뤄진다.
도 41 내지 도 43에서, 웨이퍼 프레임으로부터 이미 제거되어 저장용 카세트와 같은 벌크 저장의 몇몇 형태에 포함되는 슬라이버 태양전지들의 조작 방법이 도시되어 있다. 카세트 또는 벌크 저장 유닛(13320)에 포함된 슬라이버 태양전지들(13370)이 제공된다. 각 유닛내에 접속가능한 슬라이버 태양전지로 구성된 평평한 배열로 나타나는 슬라이버 태양전지 표면들의 그리드 또는 어레이를 제공하기 위해 하나 이상의 카세트 또는 버퍼 저장유닛이 조립될 수 있다. 상기 평평한 배열 은 이어서 형성된 래프트 또는 보트 어레이에서 슬라이버 태양전지들의 소정의 상대적 위치 및 배향을 구현한다. 각 유닛 내에서 접속가능한 슬라이버 태양전지가 래프트 또는 보트 서브모듈 또는 어셈블리를 형성하기 위해 인접한 슬라이버 태양전지들에 대해 정확한 위치 및 배향에 있도록 격자 또는 어레로 배열된다.
대안으로는, 슬라이버 태양전지 스택들(13020)이 실제로는 분리된 슬라이버 태양전지의 다중 스택을 포함하는 단일 카세트인 다중 스택유닛(130710)에 직접 조립될 수 있기 때문에, 각각이 인접한 태양전지의 면에 놓여있으며, 각 스택이 카세트 벽의 홈에 있는 슬라이버 태양전지의 단부들에 의해 위치되고 제한된다. 스택 피치 또는 각 스택 사이의 분리는 최종의 래프트 또는 보트 서브모듈내 소정 위치를 충족시키도록 선택된다. 다중 카세트로부터 조립된 어레이의 경우에 있어, 어레이 내에 클램프로 고정된 카세트 또는 벌크 저장유닛의 개수는 래프트 또는 보트를 형성하는데 필요한 슬라이버 태양전지의 개수와 동일하다. 대안으로는, 서브모듈 어레이는 더 적은 개수의 저장유닛 및 하나 이상의 반복 어셈블리 동작을 통해 구성될 수 있다.
도 41에 도시된 바와 같이, 스택 내의 슬라이버 태양전지의 높이는 상부의 슬라이버 태양전지가 항상 같은 위치에 오도록 스프링(13330) 또는 기계식 피드제어에 의해 유지된다. 도 39에 도시된 바와 같이, 슬라이버 태양전지는 상기 슬라이버 태양전지 단부 부근에 위치된 기계식 스토퍼(stopper)(13120)에 의해 스택 내에서 유지된다. 슬라이버 태양전지는 카세트로부터 추출되는 동안 벤딩 또는 굽힘등에 의해 유효 길이가 충분히 감소되었을 때 제거될 수 있다. 벤딩 정도 및 벤딩 위 치는 진공흡착 운반장치의 위치와 폭, 및 슬라이버 태양전지의 단부에서 기계식 스토퍼 또는 롤러의 위치에 의해 제어된다. 대안으로는, 슬라이버 태양전지 스택 및 스택에 수반하는 것들의 무게는 최외각 슬라이버 태양전지가 장치를 들어올릴 때 용이하게 제공할 수 있도록 카세트가 아래쪽을 향할 수 있다.
도 39에 도시된 바와 같이, 각 카세트, 카세트 그룹, 또는 다중 스택 카세트(13110)로부터 노출된 또는 최초 출현된 슬라이버 태양전지(13140)는 진공결합장치(13150)와 같은 기계적 수단으로 어레이 배열에서 제거될 수 있다. 진공결합장치(13150)는 어레이를 다음의 서브모듈 어셈블리 단계로 이송하는데 사용된다. 대안으로, 각 카세트, 카세트 그룹, 또는 다중 스택 카세트(13110)에서 노출된 슬라이버 태양전지(13140)는 어레이를 서브모듈 어레이 크로스빔 또는 래프트 빔에 직접 영구히 접착시키는 속성 경화 접착제에 의해 어레이 배열에서 제거될 수 있다. 서브모듈 어레이는 이후 인접한 슬라이버 태양전지 전극 사이에 전기 연결의 설치일 수 있는 다음 어셈블리 단계로 이송된다. 다른 실시예에서, 각 카세트, 카세트 그룹, 또는 다중 스택 카세트에서 노출된 슬라이버 태양전지는 슬라이버 태양전지를 운반 또는 이송장치에 일시적으로 부착시키는 재사용 가능한 접착면에 의해 어레이 배열에서 제거된다. 그리고 나서, 슬라이버 태양전지는 카세트, 카세트 그룹, 또는 다중 스택 카세트에서 분리된 이후 이송장치로부터 제거되어 연이어 래프트 또는 보트로 조립된다. 또 다른 실시예에서, 각 카세트, 카세트 그룹, 또는 다중 스택 카세트에서 노출된 슬라이버 태양전지는 슬라이버 태양전지를 운반 또는 이송 장치에 일시적으로 부착시키는 정전기력을 이용하여 어레이 배열에서 제거된다. 슬 라이버 태양전지는 이후 이송 헤드로부터 방전됨으로써 카세트, 카세트 그룹, 또는 다중 스택 카세트에서 분리 후 상기 이송장치로부터 제거된다.
카세트, 카세트 그룹, 또는 다중 스택 카세트에서 노출된 슬라이버 태양전지들은 바른 배향 및 극성을 보장하기 위해 시종 적극적으로 결합된다. 슬라이버 태양전지들은 카세트, 카세트 그룹, 또는 다중 스택 카세트로부터 분리된 후 래프트 또는 보트로 직접 조립되어, 이에 의해 추가적인 중간 조작 또는 저장 단계를 피한다.
도 42는 분배 카세트와 같은 벌크 저장장치의 몇몇 형태로 유지되는 슬라이버 태양전자의 조작방법을 도시한 것이다. 분배 카세트는 어레이 피치를 갖는 정렬된 바르게 지향된 슬라이버 태양전지들의 어레이에 또는 래프트 또는 보트 어셈블리의 소정의 피치에 일치하는 인접 슬라이버 태양전지에 대한 상대 위치에 슬라이버 태양전지들(13420, 13550)을 기계적으로 분배하기 위해 사용된다. 분배 카세트는 금속 지그(13500) 내에 가공된 홈(13430) 또는 슬롯으로 단일 슬라이버 태양전지를 방출한다. 홈 또는 슬롯의 위치는 래프트 또는 보트 어셈블리 내에서의 슬라이버 태양전지의 상대적 위치에 일치하는 측면 피치를 갖는다.
슬라이버 태양전지들은 홈(13450)의 접근하는 벽에 의해 카세트의 기저부로부터 기계적으로 제거된다. 홈의 깊이(13430)는 금속 지그내 홈들에 의해 한번에 한개의 슬라이버 태양전지만이 결합되도록 슬라이버 태양전지의 두께(13420)보다 약간 작게 설계된다. 홈의 폭은 슬라이버가 파손되거나 엉키지 않고 홈 내에 놓여질 수 있도록 슬라이버 태양전지의 폭보다 약간 넓게 설계된다. 슬라이버 태양전지 분배 카세트의 후방 게이트(13460)는 홈 내에 놓여있는 슬라이버 태양전지의 상단 표면 또는 면보다 약간 높게 설계된다. 이는 다음의 빈 홈이 나타날 때까지, 분배되는 태양전지에 인접한 또는 그 다음으로 높은 슬라이버 태양전지가 상기 슬라이버 태양전지 분배 카세트 내에 유지되도록 보장한다.
분배 카세트(13410)의 상부(13470)는 분배 카세트 내에서 스택(13490)에 압력을 가하는 지지판(13480)을 포함하도록 봉합되어 있다. 스택에 가해지는 압력의 수위는 하단부 슬라이버 태양전지의 선두 에지가 지그 내의 벽 홈의 최고 먼 쪽에 결합되도록 선택된다. 상기 단계 후에는, 압력은 홈의 바닥에서 슬라이버 태양전지가 평평하게 놓여지는 것을 보장하도록 선택된다. 일단 슬라이버 태양전지가 홈의 바닥에 평평하고 인접 슬라이버 태양전지로부터 전달된 압력에 의해 고정되면, 분배 카세트의 후방 게이트는 보유된 슬라이버 태양전지의 후방 에지 및 상부 면을 방해하지 않을 수 있다. 분배 카세트가 모든 홈들이 채워질 때까지 금속 지그의 이동을 계속하기 때문에 어레이 형성 지그(array forming jig)내의 모든 홈들에 대해 이러한 순서가 반복된다. 트레일링 양단 스키(trailing double-ended ski)(13415, 13560)는 후방 게이트와 분배 카세트 내에 보유된 인접한 슬라이버 태양전지의 트레일링 에지가 홈 내의 슬라이버 태양전지의 전방 에지 위로 미끄러질 때 홈들 내의 슬라이버 태양전지들이 뒤집히거나 튀어오르는 것을 방지한다.
분배 카세트는 지그에 가공된 슬롯들(13520, 13560) 내에 이동하는 가이드들(13425, 13510, 13540)에 의해 측면으로는 바르게 정렬되며 지그 내에 홈들에 평행하게 유지될 수 있다. 하나 이상의 슬롯이 있을 수 있고, 상기 슬롯은 슬라이버 태양전지들이 분배되기 전에 지그의 텅 빈 영역을 통해 가이드가 움직이기 때문에 웨이퍼 어레이 내에 위치할 수 있다. 대안으로는, 가이드들은 상기 가이드들이 어레이 영역의 바깥쪽에 있는 경우 분배 지그(13540)의 뒤에 위치될 수 있다. 분배 카세트의 전후로 가이드들의 조합이 또한 사용될 수 있다. 슬라이버 태양전지들은 또한 가이드 홈들을 통해 움직이는 유지 후크(13435)들에 의해 분배 카세트 내에 유지된다. 유지 후크들은 분배 카세트가 지그들의 사이, 어레이들의 사이 및 저장과 적재 작업 사이에 슬라이버들을 유지하게 한다. 스택은 벌크 이송 방법을 이용해 분배 카세트 내로 적재될 수 있다.
전지들은 단일 슬라이버 태양전지들을 각각 위치시키고 결합하는 조건 없이 분배 카세트로부터 제거된다. 이점적으로는, 분배된 슬라이버 태양전지들은 홈의 기저부에 있는 구멍을 통해 진공흡착기를 슬라이버 태양전지의 하단면에 적용함으로써 정렬 지그에 있는 홈들 내에서 더욱 견고히 고정될 수 있다. 상기 진공흡착기는 슬라이버 태양전지가 분배된 후 홈 내에 슬라이버 태양전지를 고정 또는 유지하는 데에만 사용된다. 분배 카세트 동작의 한 실시로, 진공흡착기는 슬라이버 태양전지를 분배 카세트로부터 제거하는데 사용되지 않는다. 대안으로는, 진공흡착기의 배치는 슬라이버 태양전지를 카세트로부터 제거하거나, 또는 슬라이버 태양전지를 카세트로부터 제거하는 것을 돕는데 사용될 수 있다. 대안으로는, 분배된 슬라이버 태양전지 어레이는 슬라이버 태양전지를 홈에 제한하면서 슬라이버 태양전지의 상단면 위로 미끄러지고 금속 지그 내의 슬롯으로부터 튕겨 나가는 것을 방지하는 더블엔드 스키와 같은 트레일링 스키드(trailing skid) 또는 레일에 의해 고정될 수 있다. 스키가 분배된 슬라이버 태양전지를 이동시킬 때, 인접 슬라이버의 후방 에지 또는 분배 카세트의 후방 게이트 또는 평평한 정사각 엔드 레일(square-ended rail) 중 어느 하나의 경우와 같이, 압력 및 접촉이 갑작스럽게 종결되기 보다는 압력 및 접촉이 점진적으로 감소되도록 스키와 같은 형태가 바람직하다.
래프트 또는 보트에 필요한 개수의 슬라이버 태양전지들이 분배될 때까지 상기 이동은 계속된다. 래프트 어레이를 완성시키는데 필요한 크로스빔(13580)은 슬라이버 태양전지의 표면과 크로스빔이 일치하는 영역에서 접착제(13590)로 미리 제작된다. 래프트 어셈블리를 완성시키는데 필요한 크로스빔은 어레이의 상단면에 제공되에 적소에 접합된다. 대안으로는, 크로스빔은 접착성 재료로 제작되어 슬라이버 태양전지 위치 홈들에 횡으로 나있는 특수 홈들 내에 위치될 수 있다. 홈들에 놓인 크로스빔의 상단면이 분배된 슬라이버 태양전지의 아랫면에 걸리적거리지 않도록 홈들이 금속 지그 내에 형성된다. 간극은 접착제 접합라인의 두께를 허용하도록 선택되어져, 래프트 또는 보트 어레이가 홈들에 놓인 크로스빔의 상단부에 형성될 수 있게 된다. 더욱이, 금속 지그 상에 분배되는 슬라이버 태양전지들은 연속적 또는 반연속적이다. 연속적 어셈블리에 대해, 래프트 또는 보트들이 긴 금속 지그 내에 연속적 또는 연이은 방식으로 형성될 수 있다. 반연속적 어셈블리에 대해, 래프트 또는 보트들은 각 홈 섹션의 길이가 래프트 또는 보트 어셈블리의 길이 만큼인 단절 또는 반불연속적인 지그 내에 형성될 수 있다. 이러한 지그 섹션들은 래프트 또는 보트들의 선형 어셈블리를 제공하기 위해 체인 또는 벨트 컨베이어에 부착될 수 있다.
분배 지그를 사용하여 조립되는 어레이의 사진 이미지가 도 43에 도시되어 있다. 슬라이버 태양전지들은 폭이 1.00mm이고, 두께가 70 마이크론이다. 지그 내의 홈들은 폭이 1.05mm이고 깊이가 50 마이크론이다. 슬라이버 태양전지들은 압력이 점차 풀려 가드의 최종 에지가 슬라이버 태양전지를 튀어오르거나 뒤집어지게 하지 않도록 지그의 면에 대해 약간 기울어진 유리로 된 트레일링 평면 섹션에 의해 분배를 바로 뒤따르면서 홈들 내에서 적소에 유지된다.
도 44 내지 도 52는 "메쉬 래프트"라는 다른 실시예에 관한 것이다. 도 8, 9-어셈블리, 9-어셈블리와 52 및 이하 인용되는 "메쉬 래프트"(14900)에서 잘 나타낸 바와 같이, 메쉬 래프트 어셈블리 내의 슬라이버들(12401)은 금속성 트랙뿐만 아니라 크로스빔 또는 기판을 필요로 하지 않고 전기연결(14902) 만으로 적소에 고정된다. 이러한 실시예는 래프트 어레이에서는 이상적이지만, 보트에 대해서는 특정조건 하에서만 적합할 뿐이다.
슬라이버들 사이의 전기적 상호연결(14902)은 얇은 와이어(14202)로 형성되며데, 이는 슬라이버들보다 두꺼울 수 있다. 각각의 상호연결 와이어(14602)들은 많은 단일 길이의 와이어(14202)로 이루어지며, 각각은 모듈 제작 동안 메쉬 래프트 어레이(14900)들을 한 줄로 배열하는데 사용될 수 있는 메쉬 래프트 어레이(14603, 14903)의 단부에서 여분의 길이를 제공하면서 메쉬 래프트 어레이보다 길다. 이러한 긴 와이어들(14202)의 개수는 상술한 실시예에서의 크로스빔의 개수에 상응하는 상호연결의 줄들의 개수와 동일하다. 대안으로는, 전기적 상호연결의 줄들의 개수는 개별 슬라이버들의 사이의 연결선을 실질적으로 엇갈리게 하거나 오 프세트함으로써, 또는 메쉬 래프트 내의 상호연결의 줄들의 개수를 단순히 늘림으로써 증가될 수 있는데, 이는 크로스빔 또는 기판 보다는 가는 와이어를 사용하는 것이 상술한 실시예에 의해 초래되는 그늘짐 불이익을 거의 제거하기 때문이다.
도 52에 보인 오프세트 줄들 내에서 엇갈린 또는 오프세트된 전기적 상호연결(15102)의 경우, 슬라이버들의 에지 상의 전극을 따라 이어져 있는 와이어의 길이는 더 길거나, 대안으로, 엇갈린 또는 오프세트된 줄들의 쌍이 갖는 길이보다 더 큰 전체 슬라이버 피치들을 이음으로써 야기된 여분의 길이는 컷팅 동작동안 제거될 수 있다.
전기적 상호연결들을 형성하는 짧은 길이의 와이어들은 "S"자 형태 또는 "U"자 형태일 수 있거나, 또는 솔더링이나 도전성 에폭시로 접합하는 것과 같은 유용한 수단에 의해 인접 슬라이버들의 전극들 사이에 신뢰할 수 있는 전기연결(14904) 및 기계식 핀셋(14301)로 파지하는데 편리한 2개의 접촉암(14802) 사이의 중간 섹션(14902)을 형성할 수 있게 해주는 충분한 길이로 슬라이버 전극(14803)들을 따라 이어져 있는 암(14802)을 제공하는 임의의 다른 유용한 형태일 수 있다.
전체 메쉬 래프트에 대한 와이어 상호연결은 슬라이버 전지 상호연결을 확립하는데 사용되는 짧은 개개의 와이어들을 집거나 내려놓는 요구조건을 방지하는 고도의 병행공정으로 형성된다. 각 트랙 또는 상호연결(14202)의 줄에 상응하는 와이어들이 한 줄로 이어지며, 상기 슬라이버(14401)의 길이방향을 따른 길이방향 간격은 상호연결부(15003, 15103)를 한 줄로 잇는 메쉬 래프트의 떨어진 단부들로부터의 길이보다 더 긴 길이를 갖는 프레임(14200)을 가로질러 메쉬 래프트 내에서 이 격된 전기적 상호연결 줄에 상응한다. 빗살모양의 핑거 어레이를 갖는 기계식 핀셋(14301) 세트가 온전한 한 줄로 이어진 와이어(14202)를 파지한다. 바람직하기로, 바람직하게는, 핀셋(14201)의 각 줄 또는 세트는 정렬되고 판으로 형성된 약간 가요성있는 탄력적 핑거들을 갖는 2개의 기저판으로 형성되거나 판에 단단히 부착되어, 파지 동작이 개별 제어를 필요한 각각의 핀셋 라인 보다는 2축의 제어만으로 달성된다. 각 세트내 핀셋(14301) 각각의 파지 핑거들은 도 48 내지 51에서 슬라이버(12401)의 길이방향을 가로지르는 와이어의 길이를 따라 측면 간격을 가지며, 센터들은 메쉬 래프트(14900, 15000, 15100) 내의 슬라이버들(12401)을 상호연결시키는데 필요한 짧은 와이어 섹션(14902)의 센터에 상응한다. 핀셋(14301) 줄 또는 세트의 뱅크는 와이어(14202)의 줄을 가로질러 직각으로 이어진 슬라이버들(12401)의 길이를 따라 길이방향 간격을 갖는다. 상기 와이어들(14202)은 메쉬 래프트 어레이(14900, 15000, 15100) 내의 전기적 상호연결(14902) 줄들의 중앙선에 상응하는 슬라이버들을 가로지르는 방향으로 이어져 있다. 이러한 핀셋들(14301)의 배열은 한 줄로 이어진 와이어(14202)들이 소정의 길이로 절단(14602)된 후 핀셋들이 각각의 와이어들을 파지하는 것을 의미하는데, 이는 인접한 슬라이버 전극들(14803) 사이의 각각의 연결(14904, 14902)을 확립하는데 사용될 것이다.
한 줄로 연결된 와이어들(14202)은 도 49에 보인 바와 같은 단순한 공정으로 동시에 정위치된 각각의 와이어들(14602)의 어레이로 모두 절단된다. 홈이 파인 앤빌(anvil)(14401)이 상기 와이어들의 아래에 도입되고, 홈들(14403) 사이의 랜드(land)(14402)의 상부는 그 사이에 전기적 연결(14902, 15002, 15102)이 확립될 메쉬 래프트 어레이(14900, 15000, 15100) 내 슬라이버(12401)들의 중앙선에 상응한다. 상기 개별 상호연결부 사이의 메쉬 래프트 어레이(14900, 15000, 15100) 내의 슬라이버들(12401)의 중앙선에 조정된 블레이드(blades) 세트(14502)는 연결된 와이어들(14202)을 핀셋(14604)에 의해 고정된 짧은 와이어들(14202)의 어레이로 가르면서, 와이어들(14202) 위에서 앤빌(14401)의 랜드(14402)로 아래로 누른다. 블레이드들(14502) 및 앤빌(14401)은 이후 도 49에 도시된 바와 같이 슬롯 핀셋(14604)에 의해 유지되는 짧은 와이어들(14602)의 어레이를 남긴채 어레이의 부근으로부터 제거된다.
그런 후, 짧은 와이어들(14602)의 어레이는 한 단계 또는 두 단계의 공정에서 "U"자형 또는 "S"자형의 평평한 커넥터의 어레이로 구부러진다. 도 50에 도시된 바와 같이, 일련의 협소한 슬롯 플레이트(slotted plates)들(14701)이 상기 어레이(4602) 내로 도입된다. 명확히 하기 위해, 도 50에서는 단지 두 쌍만이 도시되었다. 상기 플레이트(14701) 내의 슬롯(13702)들은 핀셋 어레이로부터 돌출된 와이어의 위치와 상응한다. 따라서, 상기 플레이트(14701)를 와이어의 길이방향을 가로지르는 방향으로 옮김으로써 슬롯의 벽들이 와이어의 단부들과 접촉하는 경우 와이어의 단부를 플레이트가 옮겨지는 방향으로 와이어의 단부들이 구부러진다. 핀셋(14604)의 각 세트 사이의 플레이트(14701) 쌍은 한가지 애플리케이션에 사용될 수 있다. 대안으로는, 핀셋(14604) 쌍 사이의 단일 플레이트(14701)가 2단계 공정으로 사용될 수도 있다. 상기 플레이트(14701)는 삽입되고, 옮겨진 후 제거되어, 핀셋(14604)의 타측면상의 와이어를 구부리도록 재삽입된다. 상기 플레이트(14701) 는 다시 횡으로; "U"자 형태을 형성하기 위해 동일한 방향으로 또는 "S"자 형태의 커넥터(14902)를 형성하기 위해 반대의 방향으로 옮겨지며, "S"자 평면은 슬라이버 래프트의 평면에 놓인다. 플레이트들이 핀셋의 죠(jaws)로부터 돌출된 와이어의 길이보다 얇은 경우, "S"자 형태의 평평한 커넥터가 앞서 상술한 방법을 이용해 2단계로 형성될 수 있다.
플레이트(14701)들이 핀셋들(14604)에서 돌출한 와이어의 길이보다 더 두껍고, 상기 핀셋(14604)의 죠들 사이의 갭까지의 두께가 와이어의 두께보다 2배 미만이면, "U"자 형태의 평평한 커넥터는 노치 플레이트(14701)의 단일 이동으로 형성될 수 있다. 개별 핀셋들(14604)의 폭은 소정의 짧은 와이어 상호연결을 형성하기 용이하도록 선택된다.
메쉬 래프트 어레이의 피치에 상응하는 측면 간격 및 메쉬 래프트 내의 상호연결 줄들의 위치에 상응하는 길이방향 간격을 갖는 짧은 와이어 상호연결(14602)들의 평평한 어레이가 상술한 방법 중 어느 하나에 의해 어셈블리될 수 있는 제조되는 슬라이버 전지 어레이 내로 도입된다. 어셈블리된 슬라이버 전지 어레이는 핀셋들(14301)의 노즈(nose)가 후방으로 돌출되게 하고 구부러진 평평한 와이어 커넥터들(14602)의 어레이를 상기 슬라이버 어레이 내의 전극(14803)의 평면 내로 가져오게 하는 상호연결부들의 측면 라인을 따르는 후미부를 갖는 프레임 또는 지그내에 고정된다. 전기적 및 기계적 상호연결들(14904)은 와이어를 전극에 솔더링하거나 도전성 에폭시 또는 유사한 재료를 사용하여 접합시킴으로써 형성될 수 있다. 상기 단계에서 솔더링이 수행될 경우, 와이어는 전기적 연결이 완료될 때까지 기계 적으로 유지되어야 할 필요가 있기 때문에 적외선 히팅 또는 열풍공정이 사용된다.
이점적으로는, 기계적 및 전기적 연결공정은 분리될 수 있다. 기계적 안정성은 와이어 암(arm)과 전극의 접속구간의 짧은 섹션에 걸쳐 SMT 접착제, 또는 기타 도전성 또는 비도전성 재료를 사용하여 와이어(14902)를 전극(14803)에 접합함으로써 수행될 수 있다. 전기적 연결(14904) 및 향상된 기계적 안정성은 나중에 좀더 유리한 시기에 이후의 어셈블리 공정동안 더 편리하고 신뢰할 만한 솔더링 공정으로 제공될 수 있다. 바람직하게는, 전기적 연결은 웨이브 솔더링 공정(wave soldering process)을 이용하여 확립될 수 있다.
상술한 메쉬 래프트(14900, 15000, 15100)는 특히 가요성 모듈 구성에 적합하다. 슬라이버들은 길이를 따라 매우 가요성이 있으며, 약 2cm의 곡률반경을 갖는 광학적 활성면에서 수직한 곡선으로 구부러질 수 있다. 그러나, 슬라이버들은 광학적 활성면에 평행한 평면 내에서는 전혀 가요성이 있지 않으며, 어떠한 휨도 눈에 보이기 전에 부서져 버린다. 매우 얇은 와이어들도 물론 매우 가요성이 있으며, 유가요성 모듈 기기에 매우 중요하게도 모든 방향으로 동등하게 구부러진다. 슬라이버 크로스빔을 가진 래프트 같은 슬라이버들의 격자(grid)는 슬라이버의 표면에 수직한 평면내에 놓이는 곡선으로 구부러질때 슬라이버 전지 어레이의 길이를 따르는 길이방향 방향으로 매우 가요성이 있으며, 그리고 얇은 슬라이버 크로스빔에 대한 방향과 동일한 평면에 놓인 곡선을 따르는 횡방향으로도 역시 가요성이 있다. 그러나, 그리드에 접합되는 경우 슬라이버 전지 및 슬라이버 크로스빔 어레이는 슬라이버가 용이하게 휘어질 수 있는 방향으로 슬라이버 및 래프트의 평면에 수직이기 보 다는 슬라이버들이 휘어질 수 없는 방향으로 슬라이버들의 평면에 스트레스가 설정되기 때문에 슬라이버 및 크로스빔의 길이방향 축에 비스듬한 방향으로 놓인 평면에서 구부러질 때 현저히 가요성이 떨어진다. 얇고 짧은 와이어 상호연결부들의 도입은 메쉬 래프트 어레이의 평면에 스트레스를 완화시킨다.
상술한 설명에서, 결합 또는 분배 동작은 상대적인 것으로 이해되어야 한다. 즉, 진공흡착기 또는 분배 카세트는 고정될 수 있고, 웨이퍼 어레이 또는 홈이 파인 지그는 상기 어레이를 제거하거나 슬라이버 태양전지를 금속 지그 홈 내로 분배하기 위해 움직여질 수 있다. 이동가능한 지그는 체인 컨베이어 또는 기타 적절한 이동장치에 고정된 서브섹션의 형태로 취해질 수 있다. 슬라이버 태양전지들을 서브모듈로의 어셈블리가 연속 방법으로 수행되는 경우, 이동 메카니즘는 일직선 형태로 접착성 경화단계 및 전기적 연결단계를 통해 진행될 수 있다.
판들의 분리, 조작 및 저장
상술한 슬라이버 특허출원에서와 같이, 슬라이버 태양전지는 형성된 본래의 웨이퍼 면에 수직한 광학적 활성면을 갖는다. 그러나, 일반적으로 기다란 태양전지들은 상술한 바와 같은 판 태양전지의 경우에서와 같이 원래의 기다란 기판이 형성되는 동일 평면에 광학적 활성면들로 형성될 수 있다. 상술한 슬라이버 태양전지 방출공정은 각 슬라이버 태양전지의 광학적 활성면을 노출시키도록 개발되어왔다. 그러나, 기다란 태양전지의 광학적 활성면이 판 태양전지와 같이 본래의 개시 웨이퍼와 동일한 평면상에 형성된 경우, 다음 공정이 판형 또는 다른 형태의 기다란 태양전지들을 방출시키기 위해 사용될 수 있다.
방법 및 장치는 태양전지가 형성된 판형 기판으로 기술되었으나, 상기 방법 및 장치는 판형 태양전지들에 국한되는 것은 아니며, 태양전지들을 통합하거나 통합하지 않는 어떠한 형태의 기다란 기판으로 사용될 수 있다는 것은 명백하다.
도 59를 참조하면, 복수의 기다란 판형 기판을 포함한 웨이퍼가 척(chuck)상에 지지된다. 상기 판들은 웨이퍼 프레임을 절단하기 용이하도록 단부에 부분적으로 미리 절단될 수 있다. 판들의 전체 어레이는 개개의 스택들이 제거될 수 있는 판형 "슬래브(slab)" 프레임에 스택될 수 있고 단일 스택 카세트 또는 다중 스택 카세트에 저장될 수 있다. 단일 스택의 제거는 슬래브 프레임 어레이 고정장치의 판 단부 에지로부터 협소한 클램프 장치를 사용하여 수행될 수 있다. 바람직하게는, 단일 스택은 짧은 스로트(throat)를 가진 넓은 클램프를 사용하여 판 스택의 긴 측면에서 어레이 고정 에지로부터 제거될 수 있다. 어레이 고정 어셈블리는 어레이 내의 남은 스택들을 용이한 글램브 접근을 위하여 측면으로 이동할 필요없이 클램프가 연이은 스택들에 접근할 수 있도록 기저부에 슬롯들을 갖는다. 대안으로는, 제거될 판 스택이 접근벽에 대하여 항상 적소에 위치하도록 원격 어레이 고정벽은 스프링이 장착되 거나 지시된 방식으로 움직일 수 있다. 제거된 단일 스택은 단일 스택 분배 카세트에 적재되거나(그런 후, 상술한 슬라이버들처럼 조작됨) 다중 스택 분배 카세트에 적재될 수 있다(그런 후, 상술한 슬라이버들처럼 조작됨).
몇몇 경우에 있어서, 기다란 기판들이 상기 기다란 기판들로부터 형성되는 서브모듈내에 기다란 기판의 소정 배열에 일치하게 선택되는 인접한 스택들 간의 분리(스택 피치)를 갖는 상호 이격된 스택들에 저장되게 하는데 이점적일 수 있다.
도 60을 참조하면, 매 두번째 판은 기계식 분리 헤드(진공흡입, 정전기, 점착성, 재활용성 등)에 의해 제거되고, 2X 스택 어레이 피치를 갖는 다중 스택 카세트에 적층된다. 2단계 동작 순서가 (상술한 슬라이버들에서와 같이) 분배를 준비하는 2X 카세트내에 모든 판과 스택을 제거하기 위해 요구된다. 대안으로는, 3단계 동작이 3X 피치의 판을 적층하는데 이용될 수 있다(이하 등등). 이는 (상술한 슬라이버들에서와 같이) 판형 태양전지들의 전체 서브모듈 어레이의 연이은 형성을 위해 2X 또는 3X 피치의 다중 스택 카세트를 적재하는 바람직한 방법이다.
도 61을 참조하면, 판들은 기계식 분리 헤드에 의해 개별적으로 제거되고 단일 스택 카세트에 적재된다. 대안으로는, 제거된 판들은 다중 스택 카세트에 순서대로 적층될 수 있다. 이러한 방법은 도 60에서 다중 판 제거에 의해 형성된 전체의 2X, 3X 등과는 다른 간격의 판이 필요한 경우에 유용하다. 연이은 공정은 슬라이버에서와 같다.
도 62를 참조하면, 판 웨이퍼는 상기 판 웨이퍼 프레임의 4 이상의 에지가 노출되게 하는 클램프 내의 판 어레이 윈도우를 덮고 있는 상단 및 하단 표면에 의해 고정될 수 있다. 판 웨이퍼 프레임은 4 이상의 노출된 에지를 절단함으로써 연이어 제거된다. 이들 섹션들은 부분적으로 사전 절단될 수도 있고, 스크라이브 앤드 브레이크(scribe-and-break) 공정에 의해 제거될 수 있다. 그런 후 클램프의 상단 섹션이 제거되어 판 어레이를 노출시킨다. 클램프의 기저부 섹션은 원래의 간격 및 배향으로 판들을 유지하기 위해 진공흡입 포트의 어레이를 가질 수 있다. 대안으로는, 기저부 섹션은 방출된 판들의 오정렬을 방지하기 위해 재사용 가능한 부분 적으로 점착성있는 코팅을 사용하여 코팅될 수 있다. 판들은 전체 어레이 내에서 어레이 슬래브 홀더(도 59에 도시됨)로 분리되거나 전체 어레이가 형성된 다중 스택 카세트(도 60에 도시)로 분리될 수 있다. 클램프 배열은 예를 들면 웨이퍼가 라인에 진입하여, 고정되고 노출된 에[지들이 절단되고, 분리된 판들이 한번에 연이은 공정으로 단일 스택 카세트로 이동되거나, 완전히 이격된 어레이로 적절히 피치된 다중 스택 어레이로 이동되거나, 완전히 연속적인 어레이로 판 슬래브 홀더 프레임으로 이동되는 완전히 자동화된 인라인 공정으로 선형 액츄에이터(linear actuators)에 의해 이동되는 클램프 면들로 구성될 수 있다.
도 64를 참조하면, 판 웨이퍼는 4 이상의 에지를 노출시키면서 상단 또는 하단 면을 덮고있는 클램프에 의해 고정된다. 판 웨이퍼 프레임은 4 이상의 노출된 섹션을 절단암으로써 연이어 제거된다. 상기 섹션들은 부분적으로 사전 절단되거나, 스크라이브 앤드 브레이크 공정에 의해 제거될 수 있다. 그런 후 클렘프의 상단 섹션이 제거되어, 판 어레이를 노출시킨된다. 클램프의 기저부 섹션은 판의 단부면의 상단부를 덮는 기계식 구속배열을 가진다. 판형 태양전지의 상단 표면과 기계식 유지장치의 하부 표면 사이의 간극은 방출된 어레이에서 판형 전지들이 엉키거나 접어지는 것을 방지하기 위해 판형 전지들의 두께보다 충분히 적다.
기계식 구속장치의 어레이 제거 단부에 있는 개구 또는 입구는 보유된 판형 전지들의 길이만큼 적어도 넓다. 방출된 판형 전지들의 어레이는 입구 또는 제거 에지로부터 떨어진 판 어레이의 에지에 있는 플레이트에 의해 개구부를 향해 이동된다. 판형 전지 어레이의 하단면을 지지하는 클램프의 표면은 판형 전지 어레이의 긴 에지에 평행한 에지에서 끝난다. 상기 에지는 단일 스택 카세트가 방출된 어레이에서 판으로부터 직접 적재될 수 있도록 구성된다.
판형 전지들을 카세트에 적재하기 위해 여러 방법이 사용될 수 있다.
카세트는 상단에서부터 적재될 수 있다. 이 경우, 카세트 내에 존재하거나 이전에 저장된 판의 상단 표면이 이동 슬라이드 표면을 형성하는 카세트의 상단 및 클램프의 상단 표면의 평면에 충분히 가까워져, 판이 카세트의 상단에서 비스듬하게 뒤집히거나 엉킬 수 없도록 보장하는 것이 중요하다. 카세트에 진입하는 판의 후방 에지는 이동 슬라이드 표면을 떠나거나 막 떠나려는 판의 전방 에지로부터 분리된다. 이러한 두가지 요구조건은 기계적으로 연결된 스프링장치에 의해 충족될 수 있다. 기계적으로 연결된 장치는 판형 전지 스택의 에지를 파지하고, 카세트의 상단 적재 표면과 수평이며, 판형 전지의 두께와 요구되는 간격 및 허용오차인 기설정된 거리만큼 스택을 누르는 이중 쌍의 "워킹 빔(walking beams)"을 작동한다. 판형 전지는 카세트 내로 미끄러지고, 이 과정이 반복된다.
대안으로는, 이러한 요건들은 센서들 및 전기 제어 메커니즘에 의해 충족될 수 있다. 판들의 움직임은 기본적으로 동일하다.
바람직하게는, 단일 스택 카세트 내로 삽입되는 판은 상기 판의 상단 표면에 결합되는 부드러운 고무 휠에 의해 클램프 기저부/카세트 입구의 에지 부근으로 미끄러진 당면한 어레이로부터 단일화되며, 상기 휠은 상기 판이 나머지 어레이를 미는 슬라이드보다 더 빨리 카세트를 향해 미끄러지도록 방향으로 구동된다. 이렇게 어레이로부터 분리된 판은 연속한 기계적 상호연동(intelocks)을 "통해 구동"될 수 있다. 상기 기계적 시스템은 개별 센서들 및 논리적 또는 전기적 공정이 요구되지 않도록 배열된다. 어레이 내의 연이은 판들은 이동되는 판이 특정의 기계적 상호연동으로부터 트일 때까지 다음 순서의 단계로 진행될 수 없다. 대안으로는, 논리적으로 동일한 공정이 전기 센서들 및 선형 구동 운반 및 논리적 제어 메커니즘과 함께 실행될 수 있다.
도 64의 실시예는 상단 적재 카세트와 유사한 방법이나, 여기서는 카세트가 기저부에서부터 적재된다. 도 62에서와 같이, 판 웨이퍼는 4 이상의 에지를 노출한 채 상단 및 하단 표면을 덮는 클램프에 의해 고정된다. 판 웨이퍼 프레임은 4 이상의 노출된 섹션들을 절단함으로써 연이어 제거된다. 이 섹션들은 부분적으로 사전 절단될 수 있고, 스크라이브 앤드 브레이크 공정에 제거될 수 있다. 그런 후, 클램프의 상단 섹션이 제거되고 판 어레이를 노출시킨다. 클램프의 기저부 섹션은 판의 단부면의 상단부를 덮는 기계식 구속배열을 갖는다. 판형 태양전지의 상단 표면과 기계식 유지장치의 하부면 사이의 간극은 방출된 어레이 내에서 판형전지가 엉키거나 접히는 것을 방지하기 위해 판형 전지의 두께보다 충분히 작다.
분리된 어레이는 호스트 웨이퍼 내의 판들과 동일한 간격 및 배향을 가지는 판형 전지의 어레이가 된다. 기계적 구속장치의 어레이 제거 단부에 있는 개구 또는 입구는 보유된 판형 전지의 길이만큼 적어도 넓다. 방출된 판형 전지의 어레이는 입구 또는 제거 에지로부터 떨어진 판 어레이의 에지에 있는 플레이트에 의해 개구를 향해 이동된다. 판형전지 어레이의 하단면을 지지하는 클램프의 표면은 판형전지 어레이의 긴 에지에 평행한 에지에서 끝난다. 상기 에지는 단일 스택 카세 트가 방출된 어레이 내의 판들로부터 직접 적재될 수 있도록 구성된다.
판형 전지들을 하단 적재 카세트 내로 운반하는 몇가지 방법이 있다. 도 65의 경우에, 다음 판이 카세트 내에 위치되도록 카세트 내에 존재하고 있거나 이전에 저장된 판의 하단면이 카세트 적재 개구의 상부 에지를 치우는 것이 중요하다. 이는 하단 적재 카세트의 후면으로부터 도입되는 기계적 시스템에 의해 달성될 수 있다. 상단 적재 메커니즘과 유사한 워킹 빔 시스템은 간극을 제공하는데 필요한 양만큼 카세트 내에 스택을 쌓아올린다. 이러한 경우에, 워킹 빔 시스템의 절반만이 요구된다. 새로운 판은 카세트의 기저부에 적재된다. 스택은 워킹 빔 클램프에 의해 방출되고, 클램프는 이전과 동일한 간격을 제공하는 동일한 거리만큼 스택의 기저부에 새로운 판의 새로운 스택을 쌓아 올리며 왕복운동(stroke)의 하점에서 다시 결합된다. 이 싸이클은 카세트가 가득 찰 때까지 계속된다.
카세트에 진입하는 판의 후방 에지는 운반 슬라이드 표면을 떠나거나 막 떠나려는 판의 전방 에지로부터 분리되어야 한다. 이러한 두가지 요구조건은 기계적으로 연결된 스프링장치에 의해 충족될 수 있다. 기계적으로 연결된 장치는 판형 전지 스택의 에지를 파지하고, 카세트의 상단 적재 표면과 수평이며, 판형 전지의 두께와 요구되는 간격 및 허용오차인 기설정된 거리만큼 스택을 누르는 이중 쌍의 "워킹 빔(walking beams)"을 작동한다. 판형 전지는 카세트 내로 미끄러지고, 이 과정이 반복된다.
대안으로는, 이러한 요구조건들은 센서들과 전기적 제어 메커니즘에 의해 충족될 수 있다. 판들의 움직임은 기본적으로 동일하다.
바람직하게는, 단일 스택 카세트 내로 삽입되는 판은 판의 하단면에 결합된 부드러운 고무 휠에 의해 클램프 바닥의 에지/카세트 입구 부근으로 미끄러져 당면한 어레이로부터 단일화되며, 상기 휠은 판이 나머지 어레이를 미는 슬라이드보다 빠르게 카세트를 향해 미끄러지는 방향으로 구동된다.
하단 적재 카세트는 하단 적재 시스템이 이미 카세트 내에 있는 판들의 개수에 민감하지 않기 때문에 분배에 적합한 단일 스택 카세트의 바람직한 형태이다. 일부의 판 스택은 다음 판을 삽입하기 위해 소정 거리만큼만 들어올려질 필요가 있고, 어떠한 트랙도 이미 카세트 내에 있는 판들의 개수 또는 스택의 높이를 유지할 필요가 없다. 전기/센서에 기초한 장치에 대해, 이는 주요 요인이 아니다. 신속하고 저렴하며 단순한 공정 및 장치를 갖는 기초적 기계 시스템에 대해, 이는 가치 있는 단순화이다.
본 명세서 내에 기술된 장치 및 방법들은 기다란 태양전지로부터 광전력 모듈을 어셈블리하는 현재의 실태와 비교해볼 때, 요구되는 개별 어셈블리 단계의 수를 현저히 줄인 용이하게 조작되는 래프트, 메쉬 래프트, 또는 보트 서브모듈 어셈블리의 생산을 가능하게 한다. 래프트, 메쉬 래프트, 또는 보트 서브모듈 어셈블리는 종래의 광전모듈 어셈블리 장치의 용이한 사용을 가능하게 하며, 종래의 광전지 모듈 재료들이 기다란 태양전지들의 어셈블리로부터 광전력 모듈을 제조하는데 사용되게 한다.
본 명세서에 기술된 래프트, 메쉬 래프트, 또는 보트 서브모듈 어셈블리는 종래의 광전지 모듈 재료를 사용하여 신속하고, 효율적이며, 신뢰할 수 있고, 고수 율, 고생산성, 및 저비용의 공정으로 많은 개수의 태양전지들을 조작하고 어셈블리하는 능력을 가진 기다란 태양전지의 제조를 제공한다.
다양한 형태에 있어 본 발명은 그 중에서도 특히 다음의 이점을 제공한다:
(i) 각 웨이퍼로부터 개별 슬라이버 태양전지들을 별개로 제거하나, 각 분리 사이클은 개별 슬라이버 태양전지를 위치지정, 결합, 분리, 조작, 배치 또는 어셈블리하지 않고 항상 모든 실행에서 대규모 병행형태로 많은 개수들의 슬라이버 태양전지들을 조작한다.
(ii) 슬라이버 태양전지들의 벌크 세트 또는 전체 어레이는 그들의 면에 의해 결합되고, 각 슬라이버 태양전지는 인접한 슬라이버 태양전지에 대해 요구되는 상대 위치에 사전 위치되어 한 공정 사이클에서 전체 래프트 어셈블리를 형성한다.
(iii) 개별 슬라이버 태양전지의 배치 및 어셈블리 구성에 요구되는 것과 같은 정밀한 각각의 슬라이버 태양전지 위치지정을 달성하는데 필요한 고가의 장비와 고도의 자동화 제어에 대한 필요성을 없애고, 각 래프트 어셈블리내에서 슬라이버 태양전지의 상대적 위치 및 배향은 다중 스택의 벌크 카세트 내의 정렬 지그 또는 스택 어레이 중 하나에 의해 결정된다.
(iv) 슬라이버 태양전지 모듈 구성의 어셈블리 공정 및 인라인 분리에서 발생되는 파편 문제를 해결하고, 상기 어레이나 연이은 어셈블리 영역을 오염시키는 어떠한 분리 조각들 없이, 분리된 슬라이버 태양전지의 깨끗한 어레이를 제공한다.
(v) 각 어셈블리 단계동안 슬라이버 태양전지의 배향 및 극성을 적극적으로 유지한다.
(vi) 슬라이버 태양전지의 래프트 또는 보트는 편리한 장비, 재료 및 조작공정을 이용하여 모듈의 연이은 어셈블리를 용이하게 해주는 슬라이버 태양전지 그룹의 편리한 집합적 형태이다.
(vii) 대규모 정밀도 및 대규모 미세 허용오차 공법 및 복잡한 제어 시스템에 대한 필요성을 제거하고, 모든 래프트 및 보트 어셈블리 동작은 수작업으로 짧은 시간 내에 최소 비용으로 용이하게 수행될 수 있다.
(viii) 메쉬 래프트용 얇은 와이어 상호연결의 사용은 슬라이버들의 그늘짐(shading), 특히 슬라이버들이 크로스빔에 접합된 슬라이버 전지의 후방 표면의 섹션들의 그늘짐을 현저하게 줄여주며, 래프트 크로스빔의 제작 및 금속화의 필요를 제거한다.
(ix) 가요성이 있으며, 전체적으로 대칭적인 양면 모듈은 많은 평면들에서 유연성을 갖는 슬라이버들의 얇은 어셈블리를 제공하는 얇은 와이어 메쉬 래프트 어셈블리를 이용하여 용이하게 구성될 수 있다.
(x) 어셈블리 동작의 자동화가 매우 직접적이다. 각 어셈블리 동작 사이클에서 한번에 50개의 슬라이버 태양전지를 다루는 것은 조작을 매우 단순화시키며, 어셈블리 생산량의 현저한 증가를 제공한다.
본 명세서에 기술된 슬라이버의 제거, 조작 및 저장방법 및 장치는 분리, 조작 및 서브모듈 어셈블리 동안 슬라이버 태양전지의 배향 및 극성을 이점적으로 유지시키고, 슬라이버 태양전지의 조작 및 광전모듈 어셈블리 공정의 현저한 단순화를 제공하며, 요구되는 개별 어셈블리 단계의 수를 현저하게 감소시키는 용이하게 조작되는 래프트 또는 보트 서브모듈을 제작하고, 종래의 광전모듈 어셈블리 장비의 용이한 사용을 가능하게 하며, 슬라이버 태양전지 모듈의 제조에 있어서 종래의 광전모듈 재료를 사용할 수 있게 해준다.
상술한 내용은 본 발명의 몇몇 실시예들만을 기재하고 있으나, 당업자에게 이러한 설명을 통해 본 발명의 개념 및 범위로부터 벗어남 없이 수 많은 변형, 치환 및 대안들이 이루어질 수 있음이 명백하다.
본 발명의 상세한 설명에 포함됨.

Claims (116)

  1. 길이방향으로 평행하고 전체적으로 공면 구성의 기다란 태양전지를 유지하며, 상기 기다란 태양전지들을 전기적으로 상호연결시키는 하나 이상의 도전경로들을 형성하는 구조에 장착되는 복수의 기다란 태양전지들을 포함하는 광전소자용 태양전지 서브모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기다란 태양전지들은 온도 변화동안 상기 기다란 태양전지 또는 상기 하나 이상의 도전경로들에 손상을 방지하기 위해 열 호환성 지지체에 장착되는 광전소자용 태양전지 서브모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기다란 태양전지들과 상기 하나 이상의 도전경로들이 상기 구조를 형성하는 광전소자용 태양전지 서브모듈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기다란 태양전지들은 상기 태양전지 서브모듈의 출력전압을 높이기 위해 직렬로 전기연결되어 있는 광전소자용 태양전지 서브모듈.
  5. 제 1 항에 있어서,
    기다란 태양전지들은 상기 서브모듈의 출력에 대한 그늘짐(shadowing) 영향을 줄이기 위해 병렬로 전기연결되어 있는 광전소자용 태양전지 서브모듈.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 기다란 태양전지들은 병렬로 전기연결된 그룹들로 전기연결되어 있고, 각 그룹내 상기 기다란 태양전지들은 직렬로 전기연결되어 있는 광전소자용 태양전지 서브모듈.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 기다란 태양전지들은 서로 접해있는 광전소자용 태양전지 서브모듈.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 기다란 태양전지들은 상호 이격되어 있는 광전소자용 태양전지 서브모듈.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 각각의 기다란 태양전지들은 2개의 활성면(active faces)을 포함하며, 상기 기다란 태양전지들 사이의 간격은 상기 기다란 태양전지들의 활성면의 조명과 상기 서브모듈내 상기 기다란 태양전지들의 개수를 기초로 선택되는 광전소자용 태 양전지 서브모듈.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 구조는 상기 기다란 태양전지들이 장착되는 적어도 하나의 지지체를 포함하는 광전소자용 태양전지 서브모듈.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 지지체는 상기 기다란 태양전지들의 열팽창을 수용하도록 응하는 광전소자용 태양전지 서브모듈.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 구조는 투명 캡슐화 재료내에 캡슐화되는 광전소자용 태양전지 서브모듈.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 구조는 상기 기다란 태양전지들이 장착되는 하나 이상의 크로스빔을 포함하는 광전소자용 태양전지 서브모듈.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 크로스빔은 실리콘인 광전소자용 태양전지 서브모듈.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 크로스빔은 폴리머, 세라믹, 금속 또는 유리인 광전소자용 태양전지 서브모듈.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 구조의 크기는 표준 태양전지의 크기와 실질적으로 같게 선택되는 광전소자용 태양전지 서브모듈.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 기다란 태양전지는 전기 절연 연속 또는 반연속 지지체상에 장착되는 광전소자용 태양전지 서브모듈.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 도전경로들이 상기 전기절연 지지체상에 형성되는 광전소자용 태양전지 서브모듈.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 전기절연 지지체는 실질적으로 실리콘인 광전소자용 태양전지 서브모듈.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 전기절연 지지체는 실질적으로 보로실리케이트 유리(borosilicate glass), 플라스틱 또는 세라믹인 광전소자용 태양전지 서브모듈.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 지지체가 열싱크(heat sink)에 장착되는 광전소자용 태양전지 서브모듈.
  22. 제 1 항에 있어서,
    상기 기다란 태양전지와 하나 이상의 도전경로들이 실질적으로 상기 구조를 형성하는 광전소자용 태양전지 서브모듈.
  23. 광전소자의 효율을 향상시키기 위해 기다란 태양전지들 사이의 갭을 지나는 광을 상기 기다란 태양전지로 다시 반사시키기 위해 태양전지 서브모듈 뒤에 장착되는 반사기를 더 구비하는 제 22 항에 따른 태양전지 서브모듈을 포함하는 광전소자.
  24. 제 1 항에 있어서,
    상기 각각의 기다란 태양전지는 상기 태양전지의 적어도 2개의 인접한 표면 상에 전기 도전 접촉부를 포함하고, 상기 하나 이상의 도전경로들은 상기 기다란 태양전지들의 전기 도전 접촉부에 장착되어, 이에 의해 상기 기다란 태양전지들을 전기연결시키는 실질적으로 평평한 전기 도전영역인 광전소자용 태양전지 서브모듈.
  25. 제 1 항에 있어서,
    탄성 태양전지 서브모듈을 제공하기 위해 상기 기판에 장착되는 유연한 재료의 시트를 포함하는 광전소자용 태양전지 서브모듈.
  26. 제 1 항에 있어서,
    상기 구조가 일치하게 장착되는 실질적인 강체 만곡 지지체를 포함하는 광전소자용 태양전지 서브모듈.
  27. 복수의 태양전지 서브모듈을 포함하는 제 1 항에 따른 광전소자.
  28. 길이방향으로 평행하고 전체적으로 공면 구성의 기다란 태양전지를 유지하는 구조에 복수의 기다란 태양전지들을 장착하는 단계와,
    상기 구조를 통해 상기 기다란 태양전지들을 전기 연결시키기 위해 뻗어 있는 하나 이상의 도전경로를 확립하는 단계를 포함하는 광전소자용 태양전지 서브모듈 형성방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    만곡형 태양전지 서브모듈을 제공하기 위해 실질적으로 강체의 만곡형 지지체에 상기 구조를 장착하는 단계를 포함하는 광전소자용 태양전지 서브모듈 형성방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 실질적으로 강체의 만곡형 지지체는 투명한 광전소자용 태양전지 서브모듈 형성방법.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 실질적으로 강체의 만곡형 지지체는 유리인 광전소자용 태양전지 서브모듈 형성방법.
  32. 제 29 항에 있어서,
    상기 실질적으로 강체의 만곡형 지지체는 선형 집선기용의 만곡형으로 돌출된 알루미늄 수신기인 광전소자용 태양전지 서브모듈 형성방법.
  33. 제 28 항에 있어서,
    실질적으로 강체의 평평한 지지체에 상기 구조를 일치하게 장착시키는 단계 와 비선형 태양전지 서브모듈을 형성하기 위해 최종 형성된 어셈블리를 변형하는 단계를 포함하는 광전소자용 태양전지 서브모듈 형성방법.
  34. 제 28 항에 있어서,
    상기 태양전지 서브모듈에서 각각의 기다란 태양전지의 하나 이상의 면들 중 적어도 일부분을 공정하는 단계를 포함하는 광전소자용 태양전지 서브모듈 형성방법.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 공정은 상기 하나 이상의 면들 중 적어도 일부분상에 코팅을 입히는 단계를 포함하는 광전소자용 태양전지 서브모듈 형성방법.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 코팅은 반사방지코팅, 패시베이션(passivation) 코팅 및 금속화(metallisation) 중 적어도 하나를 포함하는 광전소자용 태양전지 서브모듈 형성방법.
  37. 측면 웨이퍼 프레임부에 의해 상호연결되는 복수의 기다란 기판들을 포함하고, 부근 웨이퍼 프레임부와 말단 웨이퍼 프레임부을 포함하는 웨이퍼를 수용하는 단계와,
    상기 기다란 기판들 중 대응하는 하나의 면을 노출시키기 위해 상기 부근 및 말단 웨이퍼 프레임부 중 적어도 하나를 제거하는 단계와,
    상기 복수의 기다란 기판들의 에지에 결합하지 않고도, 상기 복수의 기다란 기판들을 고정하기 위해 상기 측면 웨이퍼 프레임부들 중 적어도 하나와 결합하는 단계와,
    상기 노출된 기다란 기판에 결합하기 위해 상기 노출된 기다란 기판의 노출면에 기다란 기판 결합수단을 적용하는 단계와,
    상기 나머지 기다란 기판들로부터 상기 기다란 기판을 방출하기 위해 상기 복수의 기다란 기판들로부터 상기 기다란 기판 결합수단을 이동시키는 단계를 포함하는 기판방출방법.
  38. 제 37 항에 있어서,
    기다란 기판 분배장치내 상기 기다란 기판들의 스택의 상단에 방출된 기다란 기판을 저장하는 단계를 포함하는 기판방출방법.
  39. 제 37 항에 있어서,
    상기 복수의 기다란 기판들은 기다란 태양전지들인 기판방출방법.
  40. 각각이 측면 웨이퍼 프레임부에 의해 상호연결되는 복수의 기다란 기판들을 포함하고, 부근 및 말단 웨이퍼 프레임부를 더 포함하는 복수의 웨이퍼들을 수용하 는 단계와,
    상기 각각의 웨이퍼의 기다란 기판들 중 대응하는 한 면을 노출시키기 위해 상기 각각의 웨이퍼로부터 상기 부근 및 말단 웨이퍼 프레임부 중 적어도 하나를 제거하는 단계와,
    상기 복수의 기다란 기판들의 에지들에 결합하지 않고도, 상기 복수의 기다란 기판들을 고정시키기 위해 각 웨이퍼의 상기 측면 웨이퍼 프레임부 중 적어도 하나와 결합하는 단계를 포함하고,
    상기 결합된 웨이퍼들은 상기 노출된 기다란 기판들이 상호 이격된 기다란 기판들의 어레이로서 나타나도록 배열되는 기판방출방법.
  41. 제 40 항에 있어서,
    상기 노출된 기다란 기판들을 결합하도록 상기 노출된 기다란 기판에 기다란 기판 결합수단을 적용하는 단계와,
    상기 나머지 기다란 기판들로부터 상기 결합된 기다란 기판들을 방출하기 위해 상기 복수의 기다란 기판들로부터 상기 기다란 기판 결합수단을 이동시키는 한편 인접한 노출된 기다란 기판들 사이에 분리와 상기 맞물린 기다란 기판들의 상대적인 배향을 유지하는 단계를 포함하는 기판방출방법.
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기 웨이퍼들의 개수와 상기 결합된 웨이퍼들 사이의 분리는 상기 결합된 기다란 기판들로부터 어셈블리되는 서브모듈내 기다란 기판의 배열을 기초로 선택되는 기판방출방법.
  43. 제 41 항에 있어서,
    상기 기다란 기판 결합수단은 진공흡착기를 포함하는 기판방출방법.
  44. 제 41 항에 있어서,
    상기 기다란 기판 결합수단은 정전기력(static electricity attraction) 장치를 포함하는 기판방출방법.
  45. 제 41 항에 있어서,
    상기 기다란 기판 결합수단은 접착제가 도포된 실질적인 강체 부재를 포함하는 기판방출방법.
  46. 제 45 항에 있어서,
    상기 접착제는 재사용가능한 접착제인 기판방출방법.
  47. 제 45 항에 있어서,
    상기 접착제는 상기 노출된 기다란 기판들 사이 간격에 해당하는 위치에 도포되는 기판방출방법.
  48. 제 45 항에 있어서,
    상기 실질적인 강체부제는 상기 결합된 기다란 기판으로부터 어셈블리되는 태양전지 서브모듈의 부품을 포함하는 기판방출방법.
  49. 제 48 항에 있어서,
    상기 부품은 서브모듈의 크로스빔(crossbeam)을 포함하는 기판방출방법.
  50. 제 41 항에 있어서,
    기다란 기판 서브모듈을 형성하기 위해 상기 결합된 기다란 기판을 제 2 복수의 기다란 기판에 부착하는 단계를 포함하는 기판방출방법.
  51. 제 41 항에 있어서,
    상기 결합된 기다란 기판을 저장장치로 이동하는 단계와 상기 저장장치에 저자하기 위해 상기 결합된 기다란 기판을 방출하는 단계를 포함하는 기판방출방법.
  52. 제 51 항에 있어서,
    상기 저장장치는 서로 이격되어 있는 기다란 기판들의 스택들내에 기다란 기판들을 저장하도록 적응되는 기판방출방법.
  53. 제 51 항에 있어서,
    상기 저장장치는 각 스택의 상단에 기다란 기판들의 면 중 적어도 일부를 노출시키도록 적응되는 기판방출방법.
  54. 제 52 항에 있어서,
    상기 각 스택 사이의 간격은 상기 결합된 기다란 기판들 사이 간격에 일치하는 기판방출방법.
  55. 제 52 항에 있어서,
    상기 저장장치는 복수의 상호 이격된 저장용기를 포함하고, 상기 저장용기들 사이 간격은 상기 결합된 기다란 기판들 사이 간격에 일치하는 기판방출방법.
  56. 복수의 상호 이격된 기다란 기판 저장용기를 제공하는 단계를 포함하고, 상기 각각의 기다란 기판 저장용기는 그 내에 저장된 기다란 기판들의 스택을 가지며, 상기 기다란 기판 저장용기 사이 간격은 상기 저장된 기다란 기판들로부터 어셈블리되는 태양전지 서브모듈내에 소정 간격의 기다란 기판들을 형성하도록 선택되는 기다란 기판분배방법.
  57. 기다란 기판분배장치로부터 정렬 지그(alignment jig)의 각 슬롯으로 기다란 태양전지를 분배하는 단계와,
    태양전지 서브모듈을 형성하기 위해 상기 기다란 태양전지를 기판, 크로스빔 또는 전기 상호연결부에 부착하는 단계를 포함하는 광전소자용 태양전지 서브모듈 형성방법.
  58. 하나 이상의 기다란 기판 스택을 저장 및 분배하기 위한 기다란 기판분배장치와,
    저장장치로부터 분배되는 각각의 기다란 기판들을 수용하기 위한 상호 이격된 슬롯들을 갖는 정렬 지그를 포함하는 기다란 기판 처리시스템.
  59. 제 58 항에 있어서,
    상기 기다란 기판 분배장치는 복수의 상호 이격된 저장용기를 포함하고, 상기 각각의 저장용기는 대응하는 기다란 기판 스택을 저장하도록 적응되는 기다란 기판 처리시스템.
  60. 제 58 항에 있어서,
    상기 슬롯들 사이 간격은 상기 기다란 기판들로부터 조립되는 서브모듈내에 기다란 기판들의 간격에 일치하도록 선택되는 기다란 기판 처리시스템.
  61. 제 58 항에 있어서,
    상기 정렬 지그의 각 슬롯은 상기 분배장치로부터 대응하는 기다란 기판을 분배하도록 적응된 벽을 포함하는 기다란 기판 처리시스템.
  62. 전기 연결부의 상호 이격된 영역들만이 장치에 의해 결합되도록 복수의 상호 이격된 결합 섹션들을 갖는 결합장치를 사용하여 전기연결부의 길이와 결합하게 하는 단계와,
    상기 전기 연결부의 해당 길이로 상기 맞물린 전기 연결부를 절단하기 위해 상기 결합된 영역들 간의 전기 상호연결 위치에 절단장치를 이용하는 단계를 포함하는 광전소자용 태양전지 서브모듈 형성방법.
  63. 제 62 항에 있어서,
    변형된 자유 단부들이 실질적으로 전기 연결부의 각 길이의 결합된 영역들에 수직하도록 상기 전기 연결부의 각 길이의 자유 단부를 변형시키는 단계를 더 포함하는 광전소자용 태양전지 서브모듈 형성방법.
  64. 제 63 항에 있어서,
    상기 전기 상호연결부의 각 길이의 자유단부들은 실질적으로 동일 방향으로 변형되는 광전소자용 태양전지 서브모듈 형성방법.
  65. 제 63 항에 있어서,
    상기 전기 상호연결부의 각 길이의 자유단부들은 실질적으로 반대 방향으로 변형되는 광전소자용 태양전지 서브모듈 형성방법.
  66. 제 63 항에 있어서,
    전기 연결부의 기다란 길이를 상호 이격된 기다란 기판들의 어레이에 붙이는 단계와,
    상기 각각의 전기 연결부의 변형된 단부를 상기 기다란 기판들의 대응 접촉부에 부착하는 단계를 포함하고,
    상기 인접한 전기 연결부의 변형된 단부들 사이의 간격은 상기 어레이의 인접한 기다란 기판들 사이의 간격에 일치하며, 이에 의해 전기 연결된 기다란 기판들의 어레이를 형성하는 광전소자용 태양전지 서브모듈 형성방법.
  67. 전기 도체를 지지체의 상호 이격된 위치들에 부착하는 단계를 포함하고,
    상기 전기 도체는 상기 전기 도체의 다른 열팽창비율을 수용하도록 상기 위치들과 상기 지지체 사이에 간접경로를 형성하며, 이에 의해 상기 위치들 간의 전기연결을 유지하는 광전모듈에서 전기연결 형성방법.
  68. 제 67 항에 있어서,
    상기 간접경로는 상기 전기 도체의 하나 이상의 주름을 포함하는 광전모듈에서 전기연결 형성방법.
  69. 제 67 항에 있어서,
    상기 간접경로는 상기 전기 도체의 제 1 영역을 포함하여 하나 이상의 주름을 포함하는 상기 전기 도체의 제 2 영역들 사이의 상기 지지체에 부착을 용이하게 하기 위해 형성된 광전모듈에서 전기연결 형성방법.
  70. 제 69 항에 있어서,
    상기 제 1 영역은 실질적으로 평평한 광전모듈에서 전기연결 형성방법.
  71. 제 67 항에 있어서,
    상기 전기 연결부는 상기 광전모듈용 버스 바(bus bar)를 포함하는 광전모듈에서 전기연결 형성방법.
  72. 제 71 항에 있어서,
    상기 버스 바는 상기 광전모듈의 태양전지들 사이에 전기 연결을 형성하도록 적응되는 광전모듈에서 전기연결 형성방법.
  73. 제 72 항에 있어서,
    상기 광전모듈의 상기 태양전지는 기다란 태양전지를 포함하는 광전모듈에서 전기연결 형성방법.
  74. 전기 도전체와 지지체의 다른 열팽창비율을 수용하기 위해 길이를 따라 적어도 2개의 상호 이격된 부착 위치들 간에 간접경로를 형성하도록 상기 전기 도전체의 길이를 변형하는 단계를 포함하고, 이에 의해 상기 전기 도전체의 상기 길이의 적어도 일부분이 상기 상호 이격된 부착 위치들에서 상기 지지체에 부착되는 경우 상기 부착 위치들간의 전기연결을 유지하는 광전모듈용 전기 커넥터 형성방법.
  75. 제 74 항에 있어서,
    상기 전기 도전체의 상기 길이는 와이어 또는 시트 형태인 광전모듈용 전기 커넥터 형성방법.
  76. 제 74 항에 있어서,
    상기 전기 도전체의 상기 길이는 시트 형태이고, 상기 방법은 복수의 전기 커넥터를 형성하기 위해 길이방향으로 실질적으로 평행한 방향을 따라 상기 시트를 절단하는 단계를 포함하는 광전모듈용 전기 커넥터 형성방법.
  77. 제 74 항에 있어서,
    복수의 전기 커넥터를 형성하기 위해 상기 전기 도전체의 변형된 길이를 소정 길이로 절단하는 단계를 더 포함하는 광전모듈용 전기 커넥터 형성방법.
  78. 제 74 항에 있어서,
    상기 방법은 상기 전기 도전체와 상기 지지체가 상기 광전모듈의 제조동안 함께 가압되도록 상기 전기 도전체의 변형된 길이를 더 변형하는 단계를 포함하는 광전모듈용 전기 커넥터 형성방법.
  79. 제 78 항에 있어서,
    상기 더 변형하는 단계는 실질적으로 원형태로 상기 변형된 길이를 롤링(rolling)하는 단계를 포함하는 광전모듈용 전기 커넥터 형성방법.
  80. 제 74 항에 있어서,
    상기 전기 도전체는 금속을 포함하는 광전모듈용 전기 커넥터 형성방법.
  81. 제 74 항에 있어서,
    상기 전기 도전체는 구리인 광전모듈용 전기 커넥터 형성방법.
  82. 기판의 상호 이격된 부착 위치들에 버스 바를 부착하는 단계를 포함하고,
    상기 버스 바는 상기 버스 바와 상기 기판의 다른 열팽창비율을 수용하도록 상기 위치들 간에 간접경로를 형성하며, 이에 의해 상기 부착 위치들 간에 전기 연결을 유지하는 광전모듈내 기다란 태양전지들 간의 전기연결 형성방법.
  83. 제 82 항에 있어서,
    상기 버스 바는 하나 이상의 주름을 포함하는 광전모듈내 기다란 태양전지들 간의 전기연결 형성방법.
  84. 제 82 항에 있어서,
    상기 버스 바는 상기 버스 바를 상기 기판에 부착을 용이하게 하도록 적응된 각각의 제 2 영역에 의해 분리된 하나 이상의 주름진 영역들을 포함하는 광전모듈내 기다란 태양전지들 간의 전기연결 형성방법.
  85. 제 84 항에 있어서,
    상기 제 2 영역은 실질적으로 평평한 광전모듈내 기다란 태양전지들 간의 전기연결 형성방법.
  86. 제 82 항에 있어서,
    상기 실질적으로 평평한 제 2 영역은 상기 기판을 향해 볼록한 광전모듈내 기다란 태양전지들 간의 전기연결 형성방법.
  87. 제 67 내지 제 86 항 중 어느 한 항에 따른 단계를 실행하기 위한 부품들을 갖는 시스템.
  88. 광전모듈용 전기 커넥터로서,
    상기 전기 커넥터는 지지체의 상호 이격된 부착 위치들에 부착하도록 적응되고, 상기 전기 커넥터는 상기 전기 커넥터와 상기 지지체의 다른 열팽창비율을 수용하기 위해 상기 위치들간의 간접경로를 형성하며 이에 의해 상기 부착 위치들 간에 전기 연결을 유지하는 광전모듈용 전기 커넥터.
  89. 서로 마주보는 돌출부를 갖는 한 쌍의 회전 롤러와, 전기 도전체와 지지체의 다른 열팽창비율을 수용하기 위해 길이를 따라 적어도 2개의 상호 이격된 부착 위치들 간에 간접경로를 형성하도록 상기 롤러들 사이에 공급되는 전기 도전체의 길이를 변형하고, 이에 의해 상기 전기 도전체의 상기 길이의 적어도 일부분이 상기 상호 이격된 부착 위치들에서 상기 지지체에 부착되는 경우 상기 부착 위치들간에 전기연결을 유지하도록 적응된 후미부를 포함하는 광전모듈용 전기 커넥터 형성 시스템.
  90. 복수의 태양전지 서브모듈을 포함하는 제 1 항에 따른 선형 집선기(linear concentrator) 시스템.
  91. 제 90 항에 있어서,
    상기 기다란 태양전지들은 상기 기다란 태양전지의 직렬저항을 줄이기 위해 상기 기다란 태양전지에 의해 발생된 전류가 실질적으로 상기 선형 집선기 시스템의 길이방향 축에 평행한 방향으로 흐르도록 직렬로 전기 연결되어 있는 선형 집선 기 시스템.
  92. 제 90 항에 있어서,
    상기 태양전지 서브모듈은 상기 선형 집선기 시스템의 수신기에 장착된 가까이 인접한 줄들과 같이 배열되고, 상기 줄들은 상기 수신기의 광학축에 평행한 선형 집선기 시스템.
  93. 제 90 항에 있어서,
    상기 시스템의 광학축 부근에 위치된 제 1 부분과 제 2 부분을 갖는 열도전성 기판을 포함하고, 상기 기다란 태양전지는 실질적으로 열도전성 기판의 상기 제 1 부분상에 서로 인접하여 장착되고, 상기 열도전성 기판의 제 2 부분은 상기 기다란 태양전지에 의해 발생된 열이 상기 시스템의 광학축에 실질적으로 수직한 방향으로 상기 기다란 태양전지로부터 멀리 전도되도록 능동적으로 냉각되는 선형 집선기 시스템.
  94. 하나 이상의 웨이퍼 프레임부에 의해 상호연결되고, 각각의 극성을 갖는 외부로 향한 에지와 상기 에지에 수직한 태양전지 면을 갖는 복수의 상호 이격된 슬라이버 태양전지를 수용하는 단계와,
    선택된 극성의 에지들이 동일 배향을 갖는 복수의 방출된 태양전지를 제공하기 위해 상기 태양전지 에지의 상대 배향을 유지하면서 거의 동시에 하나 이상의 웨이퍼 프레임부로부터 상기 슬라이버 태양전지를 방출하는 단계를 포함하는 슬라이버 제거방법.
  95. 하나 이상의 연결부에 의해 상호 이격된 배열로 상호연결되고 유지되며, 각각이 외부로 향한 에지와 상기 에지에 수직한 면을 갖는 복수의 슬라이버들을 수용하는 단계와,
    복수의 방출된 슬라이버들을 형성하기 위해 상기 에지의 상대배향을 유지하면서 거의 동시에 하나 이상의 연결부로부터 상기 슬라이버들을 제거하는 단계를 포함하고,
    상기 각 슬라이버의 에지는 제 1 에지와 제 2 에지를 포함하고, 상기 슬라이버의 제 1 에지는 제 1 지향을 가지며, 상기 방출된 슬라이버들의 제 1 에지는 동일 배향을 같는 슬라이버 제거방법.
  96. 제 95 항에 있어서,
    상기 슬라이버는 슬라이버 태양전지를 포함하고, 상기 각각의 슬라이버 태양전지의 에지는 반대 극성을 갖는 슬라이버 제거방법.
  97. 제 95 항에 있어서,
    상기 방출단계는
    상기 슬라이버의 에지에 결합하는 단계와,
    복수의 방출되고 상호 이격되는 슬라이버들을 제공하기 위해 상기 결합되는 슬라이버들로부터 하나 이상의 연결부들을 제거하는 단계와,
    실질적으로 연속한 슬라이버들의 스택에 상기 슬라이버들을 하나로 합치기 위해 상기 상호 이격된 슬라이버들을 분배하는 단계를 포함하는 슬라이버 제거방법.
  98. 제 95 항에 있어서,
    상기 방출단계는
    상기 하나 이상의 연결부들에 결합하는 단계와,
    상기 하나로 합쳐진 슬라이버 스택을 형성하기 위해 거의 동시에 상기 하나 이상의 연결부들로부터 상기 각각의 슬라이버들을 연이어 제거하는 단계를 포함하는 슬라이버 제거방법.
  99. 제 95 항에 있어서,
    상기 방출단계는
    상기 하나 이상의 연결부들에 결합하는 단계와,
    상기 슬라이버들의 에지들에 결합하는 단계와,
    복수의 방출되고 상호 이격된 슬라이버들을 형성하기 위해 상기 하나 이상의 연결부들로부터 상기 슬라이버들을 제거하는 단계를 포함하는 슬라이버 제거방법.
  100. 제 99 항에 있어서,
    상기 결합하는 단계는 접착 테이프를 사용하여 상기 슬라이버들의 에지들에 결합하는 것을 포함하는 슬라이버 제거방법.
  101. 제 99 항에 있어서,
    상기 방출되고 상호 이격된 슬라이버들을 저장장치에 배치하는 단계와,
    하나로 합쳐진 슬라이버 스택을 형성하기 위해 상기 슬라이버들의 에지들을 분리하는 단계를 더 포함하는 슬라이버 제거방법.
  102. 제 94 항 내지 제 101 항 중 어느 한 항에 따른 단계를 수행하기 위한 부품들을 구비하는 슬라이버 제거장치.
  103. 하나 이상의 연결부들에 의해 상호연결된 복수의 상호 이격된 슬라이버들의 각각의 에지 또는 하나 이상의 연결부들에 결합하기 위한 2개의 마주보는 부분들을 갖는 클램프를 포함하고,
    상기 각각의 슬라이버는 상기 에지에 수직한 면들을 가지며, 상기 면들은 상대 배향을 갖고, 상기 2개의 마주보는 면들은 상기 슬라이버의 길이방향 축에 실질적으로 횡방향으로 슬라이버 저장장치의 각각의 가이드를 수용하기 위한 정렬 슬롯들을 포함하는 슬라이버 제거장치.
  104. 제 103 항에 있어서,
    상기 2개의 마주보는 부분들은 상기 에지에 손상을 입히지 않고 상기 슬라이버들의 상기 에지들에 결합하기 위한 유연한 표면들을 포함하는 슬라이버 제거장치.
  105. 제 104 항에 있어서,
    상기 유연한 표면들은 적어도 부분적으로 접착성이 있는 슬라이버 제거장치.
  106. 하나 이상의 연결부 또는 상기 하나 이상의 연결부에 의해 상호연결된 복수의 상호 이격된 슬라이버들의 에지에 결합하는 클램프내 각각의 정렬 슬롯들과 짝을 이루는 복수의 기다란 가이드들을 갖는 슬라이버 저장장치를 포함하고,
    상기 에지는 상대 배향을 가지며, 상기 기다란 가이드들은 인접 배열되고 실질적으로 상기 가이드들이 상기 슬롯들과 짝을 이루는 경우 상기 슬라이버들의 마주보는 에지들에 수직한 슬라이버 제거장치.
  107. 제 106 항에 있어서,
    상기 슬라이버 저장장치는 압축하에 방출된 슬라이버들을 유지하기 위한 바이어스된 보유판(biased retaining plate)을 포함하는 슬라이버 제거장치.
  108. 제 106 항에 있어서,
    상기 슬라이버 저장장치는 기저부가 상기 슬라이버들에 가압되는 경우 상기 슬라이버들의 단부에서 또는 단부 부근에서 상기 슬라이버들을 분절시키도록 적응된 기저부를 포함하는 슬라이버 제거장치.
  109. 하나 이상의 연결부에 의해 상호연결된 복수의 상호 이격된 슬라이버들의 하나 이상의 연결부에 결합하는 2개의 마주보는 부분들을 갖고, 상기 각각의 슬라이버들은 외부로 지향된 에지들과 상기 에지에 수직한 면을 가지며, 상기 2개의 마주보는 부분들은 상기 슬라이버들의 에지들이 결합되게 하기 위한 개구를 포함하여 상기 에지들의 상대 배향을 유지하는 한편 상기 하나 이상의 연결부들로부터 상기 슬라이버들의 거의 동시 제거를 하게 하는 슬라이버 제거 클램프.
  110. 각각의 기다란 기판의 마주보는 면들에만 결합하는 단계와,
    상기 기다란 기판들을 서로 분리시키기 위해 웨이퍼 프레임부들을 제거하는 단계와,
    상기 각각의 기다란 기판의 한 면은 맞물린 상태로 있고, 상기 각각의 기다란 기판의 타면을 분리하는 단계를 포함하고,
    상기 결합된 면들은 웨이퍼 기판과 동일면에 있는 웨이퍼 프레임부들에 의해 상호연결된 복수의 기다란 기판들을 포함하는 웨이퍼로부터 기다란 기판 방출방법.
  111. 어레이에서 기다란 기판들 중 선택된 인접하지 않은 기판들에만 결합하는 단 계 및 다른 기다란 기판들로부터 상기 결합된 기판들을 분리하는 단계와,
    저장장치의 각각의 상호 이격된 저장용기에 상기 기다란 기판을 배치하는 단계를 포함하고,
    상기 저장용기들 간의 간격은 상기 결합된 기다란 기판들 간의 간격과 일치하는 웨이퍼 프레임부들에 의해 상호연결된 기다란 기판들의 어레이를 포함하는 웨이퍼로부터 기다란 기판 방출방법.
  112. 제 111 항에 있어서,
    상기 어레이에서 상기 기다란 기판들 중 선택된 인접하지 않은 나머지 기판들에 결합하는 단계 및 다른 기다란 기판들로부터 상기 결합된 기판들을 분리하는 단계와,
    각각의 상호 이격된 기다란 기판들의 스택을 형성하기 위해 상기 상호 이격된 저장용기들 중 각 용기에 상기 기다란 기판을 배치하는 단계를 더 포함하는 웨이퍼로부터 기다란 기판 방출방법.
  113. (ⅰ) 어레이내에 기다란 기판들 중 선택된 하나에 결합된 단계 및 다른 기다란 기판들로부터 상기 결합된 기판들을 분리하는 단계와,
    (ⅱ) 저장장치에 상기 결합된 기다란 기판을 배치하는 단계와,
    (ⅲ) 상기 저장장치에 기다란 기판들의 스택을 형성하기 위해 상기 (ⅰ) 및 (ⅱ) 단계를 반복하는 단계를 포함하는 웨이퍼 프레임부들에 의해 상호연결된 기다 란 기판들의 어레이를 포함하는 웨이퍼로부터 기다란 기판 방출방법.
  114. 저장장치에 저장하기 위해 연이어 수용되는 기다란 기판을 수용하도록 저장된 기다란 기판들의 스택을 이송하기 위한 운반장치를 포함하는 쌓아올리는 형태로 기다란 기판들을 저장하는 저장장치.
  115. 제 114 항에 있어서,
    상기 운반장치는 상기 스택의 에지들을 결합하고 소정 거리만큼 상기 스택을 옮기는 적어도 2쌍의 결합부재를 포함하는 저장장치.
  116. 제 115 항에 있어서,
    상기 저장장치는 저장된 기다란 기판들의 스택의 하단에 기다란 기판들을 수용하도록 적응되고, 상기 결합부재는 상기 스택내 다른 저장된 기판들과 새롭게 수용되는 기다란 기판들을 하나로 합치기 위해 운반에 잇따라 상기 스택의 에지를 분리하도록 적응되는 저장장치.
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