KR20080090284A - 태양전지 셀로의 연결배선 납땜방법 - Google Patents
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Abstract
[과제]
태양전지 셀에 연결배선을 납땜한 후에, 리드선의 열수축에 의하여 발생하는 열변형에 의한 태양전지 셀의 휨을 방지하는 납땜방법을 제공한다.
[해결수단]
태양전지 셀에 연결배선을 납땜하는 방법이고, 태양전지 셀의 소정위치에 연결배선을 위치시키고, 연결배선과 태양전지 셀을 밀착지지하고, 상기 태양전지 셀을 가열하면서 땜납을 용해시킨 후, 상기 태양전지 셀을 상기 태양전지 셀의 길이방향 단부로부터, 연결배선의 길이방향으로 순차적으로 냉풍냉각하는 것을 특징으로 하는, 태양전지 셀로의 연결배선 납땜방법.
Description
본 발명은 태양전지 패널의 제조에 있어서, 해당 패널을 형성하는 태양전지 셀(이하, 단순히 셀 이라고 하는 경우도 있다)에 연결배선을 납땜하는 방법에 관한 것이다.
태양전지 셀에 고착하는 연결배선은, 동(銅)제의 리드선과, 리드선을 코팅하는 땜납으로 된다.
종래, 태양전지 셀에 연결배선을 고착할 때에는, 셀 위에 연결배선을 봉 형상 혹은 로드 형상의 강성 누름부재로 눌러 붙여 지지한 상태로 가열하여, 연결배선의 땜납을 용해시키는 것에 의해서, 연결배선의 납땜을 행하고 있다.
특허문헌 1과 2에는, 이와 같은 기술이 개시되어 있다.
[특허문헌 1] 특개평 11-87756호 공보
[특허문헌 2] 특개 2003-168811호 공보
태양전지 셀에 연결배선을 납땜할 때에, 가열 후의 태양전지 셀의 냉각은, 가열원(히터 등)을 멀리하거나, 태양전지 셀 전체와 연결배선부 전체로 분위기 온도의 공기를 불어 넣거나, 가열로로부터 분위기 온도환경으로 태양전지 셀을 취출하는 것에 의해서 행하여지고 있다.
이와 같은 냉각방법에 따르면, 셀 온도는 셀의 외주부로 부터 떨어지고, 연결배선의 고착은 셀의 양단부로부터 시작해서 중앙부를 향하여 진행한다.
이와 같은 상태에서는, 태양전지 셀 상의 연결배선이 셀의 양단에 고착하고, 일단 고착해 버리면, 연결배선은 땜납의 고착 후에도 온도저하의 진행에 의해서 더 오므라들려고 한다. 그래서, 그 압축력에 의해 셀에 휨이 발생하고 있다.
또한, 상온에 의해서 점점 냉각되면, 동제의 리드선이 충분히 열수축하기 전에 리드선을 코팅하는 땜납이 고화해 버려서, 리드선과 셀과의 선팽창 계수의 차이에 의해서, 셀에 휨이 발생하는 경우가 있었다.
태양전지 셀 자체가 얇게 형성되도록 한 현재의 태양전지 셀에서는, 셀에 휨 등의 변형이 발생하는 일이 많다. 대략 길이 150mm 정도인 방형의 셀에 약 6~10mm 정도의 휨이 발생하고, 그 휨에 의해서 깨어져 버리는 일도 있다.
더욱이, 휨 등의 변형이 발생한 태양전지 셀을 태양전지 패널로 가공하면, 그 가공 시의 변형이 기계적으로 교정되는 것으로 되고, 그것이 셀에 가하여지는 스트레스로 되어 깨어져 버리는 것 외에, 휨 등의 변형이 생긴 태양전지 셀을 다음 공정으로 반송하는 때에도 깨어져 버리는 일이 있다.
태양전지 셀은, 태양전지에서 점유하는 비용의 비율이 상당히 높기 때문에, 깨지는 것에 의한 불량발생은 생산성의 저하를 초래할 뿐만 아니라, 제품 불량에 따른 비용의 증대를 초래하는 문제가 있다.
특허문헌 1 및 2에는, 납땜의 방법에 대하여 개시되지만, 상기 문제점의 해결수단에 대해서는 일절 개시되어 있지 않다.
따라서, 본 발명은 태양전지 셀로의 연결배선 납땜 후에, 리드선과 셀의 열수축 차이에 의해서 발생하는 태양전지 셀의 휨을 방지하는 납땜방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본원의 제 1 발명은, 태양전지 셀에 연결배선을 납땜하는 방법이고, 태양전지 셀의 소정위치에 연결배선을 위치시키고, 연결배선과 태양전지 셀을 밀착지지하고, 상기 태양전지 셀을 가열하면서 땜납을 용해시킨 후, 상기 태양전지 셀을 상기 태양전지 셀의 길이방향 단부로부터, 연결배선의 길이방향으로 순차적으로 냉풍냉각하는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀로의 연결배선의 납땜방법을 제공한다.
또한, 본원의 제 2 의 발명은, 제 1 의 발명에 있어서, 상기 태양전지 셀의 냉풍냉각을, 태양전지 셀에 납땜하는 연결배선과 직각방향의 태양전지 셀 전체 폭에 걸쳐서 냉풍을 공급하는 것과 함께, 연결배선의 길이방향으로는 국소적으로 냉풍을 공급하는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀로의 연결배선의 납땜방법을 제공한 다.
또한, 본원의 제 3 의 발명은, 제 1 의 발명 및 제 2 의 발명에 있어서, 상기 냉풍은, 한 개 이상의 노즐에 의해서 태양전지 셀에 공급하는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀로의 연결배선의 납땜방법을 제공한다.
또한, 본원의 제 4 의 발명은, 제 1 부터 제 3 의 발명에 있어서, 상기 냉풍은, 프론가스, 질소가스, 탄산가스 및 불활성 가스 중의 어느 것을 포함하는 냉각가스인 것을 특징으로 하는 태양전지 셀로의 연결배선의 납땜방법을 제공한다.
본 발명의 태양전지 셀로의 연결배선 납땜방법은, 상기한 과제를 해결하기 위한 수단에 의해서, 다음과 같은 효과의 적어도 하나를 얻는 것이 가능하다.
<1> 태양전지 셀의 단부로부터 냉각하는 것에 의해서, 땜납의 고착을 셀 단부로부터 타단을 향하여 진행시키고, 냉각 후의 연결배선 압축력을 경감하는 것이 가능하여, 그 결과, 휨이 작은 납땜방법을 행하는 것이 가능하다.
<2> 태양전지 셀의 단부로부터 냉각하는 것에 의해서, 접착부에 위치하는 연결배선 내에 리드선이 열수축 할 때에, 아직 고화하지 않은 땜납 내를 이동하는 것이 가능하다. 따라서, 냉각 후의 연결배선 압축력을 경감하는 것이 가능하여, 휨이 없는 납땜을 행하는 것이 가능하다.
<3> 태양전지 셀의 단부로부터 냉풍으로 냉각하는 것에 의해서, 땜납이 고화하기 전에 리드선을 열수축시키기 때문에, 냉각 후의 연결배선 압축력을 더 경감하는 것이 가능하여, 휨이 없는 납땜을 행하는 것이 가능하다.
<4> 휨이 작기 때문에, 박형 셀이라도 깨어지는 비율이 상당히 작은 납땜이 가능하다.
<5> 휨이 작은 납땜이 가능하여, 후 공정 등에서의 깨어짐이 적어지게 된다.
<6> 휨이 작기 때문에, 안정된 흡착반송이 가능하다.
<7> 휨이 작기 때문에, 후공정인 라미네이트 가공 시의 셀 간격의 위치 틀어짐이 발생하기 어렵고, 셀 간의 쇼트등의 불량을 초래하기 어렵고, 또한, 외관상의 미감(셀 간격이 균일)이 우수하다.
이하, 본 발명에 대하여 도면을 참조한 실시의 형태에 의해 상세하게 설명한다.
<1> 태양전지 셀
도 1과 도 2는, 연결배선(20)을 납땜하는 태양전지 셀(10)을 보인다.
도 1에 보이는 바와 같이, 태양전지 셀(10)은 표면에 평행으로 2열의 집전극(11)을 설치하고 있다.
도 2에 보이는 바와 같이, 태양전지 셀(10)은 상면에 정극, 하면에 부극의 집전극(11)을 설치하고 있고, 복수의 태양전지 셀(10)을 나열하여, 인접하는 태양전지 셀(10)의 상면의 집전극(11)과 하면의 집전극(11)을 연결배선(20)으로 직렬로 접속한다.
연결배선(20)은, 동(銅)제의 리드선(21)과, 리드선(21)을 코팅하는 땜납(22)으로 되고, 태양전지 셀(10)과 접하는 부분에 납땜에 의해서 접착부(12)를 형성하 고, 접착부(12)를 개입하여 태양전지 셀(10)의 집전극(11)에 접속된다.
<2> 납땜방법
도 3은, 본 발명의 납땜방법을 이용한 납땜공정을 보이는 단면도이다.
납땜공정에 있어서는, 일 예로서 도 4에 보이는 상측 지지체(40)와 하측 지지체(50)로 되는 반송지지체(30)에 의해서, 태양전지 셀(10)과 연결배선(20)을 위치결정한 상태로 지지한다. 도 1 및 도 2와 같이 복수의 태양전지 셀(10)과 연결배선(20)을 납땜하는 경우에는, 본 발명의 반송 지지체(30)의 필요한 개수를 일정 간격으로 접속등으로 하여 사용한다. 여기서는 간략화해서, 1개의 반송 지지체(30)를 반송 컨베이어(60)에 의해서 가열공간(70)에 반입하여 납땜하는 경우로 설명한다.
본 발명의 납땜방법은, 태양전지 셀(10)과 연결배선(20)을 위치결정하여 지지하는 반송 지지체(30)를 반송하는 반송 컨베이어(60)와, 컨베이어(60)의 반송면이 내부를 주행하도록 형성되고, 더욱이 컨베이어(60)를 상하로 걸치는 형태로 배치된 챔버 형상의 공간으로서, 내부에 복수의 가열수단(71)을 구비한 가열공간(70)과, 가열공간(70)의 출구의 상하에 배치한 냉각수단(80)을 사용하여 행한다.
<3> 가열
태양전지 셀(10)은 반송 지지체(30)에 의해, 태양전지 셀(10)의 집전극(11)에, 연결배선(20)을 위치결정하고, 더욱이, 눌러서 접착부(12)를 형성한 상태로 지지되어, 가열공간(70)에 반입된다.
가열공간(70)에는, 반송 컨베이어(60)를 끼우고, 상하에 히터등의 가열수단(71)이 복수개 배치되어 있다.
가열공간(70)에 반입된 태양전지 셀(10)은, 가열수단(71)에 의해서 상면 및 하면이 동시에 승온되어, 땜납(22)이 용해한다.
반송 지지체(30) 위의 가열된 태양전지 셀(10)은 반송 컨베이어(60)에 의해 가열공간(70)으로부터 반출된다.
<4> 땜납용해 후의 냉각방법(실시형태 1)
땜납용해 후에 있어서 냉각수단의 제 1의 실시형태에 대하여 설명한다.
도 3의 반송 컨베이어(60)에 의해 가열공간(70)으로부터 반출된 반송 지지체(30) 상의 태양전지 셀(10)은, 가열공간(70)의 출구에 설치되는 상하의 냉각수단(80)에 의해서 냉각되어, 연결배선(20)의 용해한 땜납(22)이 태양전지 셀(10)의 단부로부터 고화가 시작된다. 이와 같이 반송 지지체(30)가 컨베이어(60)에 의해 반송되어, 태양전지 셀(10)은, 냉각수단(80)에 의해서 단부로부터 순차적으로 냉각된다. 또 본 실시형태에 있어서는 냉각수단(80)으로서는 냉풍(81)을 사용하고 있다. 도 3과 같이 가열공간(70)의 출구에 취부한 노즐등의 송풍구로부터, 냉풍(81)이 불어진다. 이 경우에는, 위로부터 냉풍(81)을 불어내는 것뿐 아니라, 하측으로부터도 냉풍(81)을 불어내고 있다.
가열공간(70)의 출구에 상하에 설치된 송풍구(82)는, 일 예로서 도 5와 같이, 태양전지 셀(10)에 납땜되는 상하의 연결배선(20)의 위치에 맞춰서 배치되어 있다. 또한, 그 선단은, 연결배선(20)의 길이방향으로는 좁아드는 형태를 하고 있다.
[실시형태 2]
땜납용해 후에 있어서, 냉각수단의 제 2 의 실시형태에 대하여 설명한다. 본 실시형태에는, 가열공간(70)의 출구의 상하에 설치된 송풍구(82)는, 도 6과 같이 그 선단은, 태양전지 셀(10)의 전제 폭에 걸쳐서 있고, 연결배선(20)의 길이방향으로는, 좁아드는 형상으로 되어 있다.
[실시형태 3]
땜납용해 후에 있어서 냉각수단의 제 3의 실시형태에 대하여 설명한다. 본 실시형태에서는 셀(10)의 온도분포등에 의해서, 그 선단의 송풍구는, 도 7과 같이 복수개의 송풍구로 하고, 그 각각에 조정변(83)을 설치하여 그 냉풍의 유량을 조정하는 구성으로 하는 것도 가능하다.
이와 같은 냉각수단(80)에 의해, 태양전지 셀(10) 상의 연결배선(20)이 어떻게 고화하는가를 도 8에 의해서 설명한다.
도 8은, 냉각 시의 연결배선(20)의 단면도이고, 도 8(a)는 통상의 분위기 하에서 서서히 냉각을 행한 경우이고, 도 8(b)는 냉각수단(80)에 의해서 셀의 단부로부터 순차적으로 냉각을 행한 경우이다.
도 8(a)에는 서서히 냉각을 행하기 때문에, 연결배선(20)의 냉각은 셀의 양단부로부터 중앙부로 향하여 진행한다. 또한, 서서히 냉각되기 때문에, 열전달율 차이의 영향을 받지 않고, 리드선(21)의 열수축과 땜납(22)의 고화가 동시에 행하여진다. 그 때문에, 리드선(21)이 충분히 열수축하기 전에 땜납(22)이 고화(固化)해 버려서, 연결배선의 압축력이 작용하여, 결과적으로 태양전지 셀에 휨이 발생해 버린다.
한편, 냉각수단(80)에 의해 셀의 단부로부터 순차로 냉각을 행한 경우에는, 도 3에 보이는 바와 같이, 태양전지 셀(10)은 반송 컨베이어(60)에 의해 반송되면서, 냉각수단(80)에 의해 냉각된다.
이것에 의해서, 연결배선(20)은 길이방향의 단부(셀의 단부)로부터, 길이방향을 따라서 냉각되는 것으로 된다. 이렇기 때문에, 도 8(b)에 보이는 바와 같이 리드선(21)이 열수축할 때에는, 용해하여 있는 땜납(221) 내를 이동하며 수축하는 것으로 되기 때문에, 땜납(22)의 고화에 의해서 리드선의 열수축이 제한되지 않고, 냉각 후의 연결배선 압축력을 경감하는 것이 가능하다.
또한, 도 8(b)에서는 냉풍(81)에 의해 냉각을 행하기 때문에, 땜납(22)보다도 열전도율이 높은 동제의 리드선(21)이 먼저 열수축을 행한다. 그 때문에, 땜납(22)이 고화한 때에 리드선(21)에서는 충분히 열수축이 행하여져 있기 때문에, 냉각 후의 연결배선 압축력을 경감하는 것이 가능하다.
이와 같은 냉각수단(80)에 의해서, 납땜 후의 셀의 휨을 길이 150mm인 방형으로 두께가 약 150㎛인 셀에서 ±2mm이내로 억제하는 것이 가능했다.
[실시형태 4]
땜납 용해 후에 있어서, 태양전지 셀의 휨을 방지하는 더욱 효과적인 냉각수단(80)으로 제 4의 실시형태에 대하여 설명한다. 본 실시형태에는, 냉각수단(80)에 의해서 태양전지 셀에 공급하는 냉풍(81)으로서 프론가스, 질소가스, 탄산가스, 및 불활성가스로 되는 냉각가스를 이용하고 있다. 송풍구(82)의 형상은, 실시형태 1과 동일한 양상이지만, 냉각가스를 사용하고 있기 때문에, 도 3에서 보이는 하측으로 부터의 송풍구를 없애는 것이 가능하다.
사용하는 냉각가스는, 프론가스, 탄산가스, 질소가스 및 불활성가스가 사용가능하다. 이들의 냉각가스는, 1종 단독 또는 어느 것을 복수 종 혼합하여 사용하는 것이 가능하다. 이들의 냉각가스가 -40℃ 정도로 냉각된 상태로 셀의 표면에 송풍한다. 또한, 프론가스는, 환경의 측면으로부터 대체 프론을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 냉각가스를 사용하여 급냉하는 것이 가능하기 때문에, 제 1 부터 제 3 실시형태보다 단 시간에 셀을 냉각하는 것이 가능하고, 도 8에 설명한 바와 같이 셀 상의 연결배선의 단부로부터 순차적으로 냉각하는 것에 의해서, 휨의 방지효과를 더 높이는 것이 가능하다.
도 1은 연결배선을 납땜하는 태양전지 셀을 보이는 평면도.
도 2는 도 1에 보이는 태양전지 셀의 단면도.
도 3은 본 발명에 관한 납땜방법을 실시하는 공정을 모식적으로 보인 측단면도.
도 4는 본 발명에 관한 납땜방법에 있어서 사용하는 지지체의 일 예를 보인 사시도.
도 5는 본 발명에 관한 납땜방법에 있어서 사용하는 냉각수단(80)의 제 1 의 실시형태.
도 6은 본 발명에 관한 납땜방법에 있어서 사용하는 냉각수단(80)의 제 2 의 실시형태.
도 7은 본 발명에 관한 납땜방법에 있어서 사용하는 냉각수단(80)의 제 3 의 실시형태.
도 8은 태양전지 셀과 연결배선과의 접속부분의 단면도.
<부호의 설명>
10 태양전지 셀
11 집전극
12 접착부
20 연결배선
21 리드선
22 땜납
30 지지체
40 상측 지지체
50 하측 지지체
60 반송 컨베이어
70 가열공간
71 가열수단
80 냉각수단
81 냉풍
82 송풍구
83 조정변
Claims (4)
- 태양전지 셀에 연결배선을 납땜하는 방법이고,태양전지 셀의 소정위치에 연결배선을 위치시키고,연결배선과 태양전지 셀을 밀착지지하고,상기 태양전지 셀을 가열하면서 땜납을 용해시킨 후,상기 태양전지 셀을 상기 태양전지 셀의 길이방향 단부로부터, 연결배선의 길이방향으로 순차적으로 냉풍냉각하는 것을 특징으로 하는, 태양전지 셀로의 연결배선 납땜방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 태양전지 셀의 냉풍냉각을, 태양전지 셀에 납땜하는 연결배선과 직각방향인 태양전지 셀 전체 폭에 걸쳐서 냉풍을 공급하는 것과 함께, 연결배선의 길이방향으로는 국소적으로 냉풍을 공급하는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀로의 연결배선의 납땜방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 냉풍은, 한 개 이상의 노즐에 의해서 태양전지 셀에 공급하는 것을 특징으로 하는 태양전지 셀로의 연결배선의 납땜방법.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,상기 냉풍은, 프론가스, 질소가스, 탄산가스 및 불활성 가스 중의 어느 것을 포함하는 냉각가스인 것을 특징으로 하는 태양전지 셀로의 연결배선의 납땜방법.
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