KR20100047511A - 태양광전지모듈 라미네이팅 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 솔라셀(solar cell)을 포함하는 태양광전지모듈(photovoltaic module)의 라미네이팅 장치에 관한 것으로서, 이를 실현하기 위한 해결수단으로서는, 상부에 진공 구멍이 형성되고 내부에는 고무 격판에 의해 상부 진공 챔버가 형성된 상부 챔버와, 하부에 진공 구멍이 형성되고 내부에 하부 진공 챔버가 형성된 하부 챔버를 포함하는 태양 전지 모듈용 라미네이팅 장치에 있어서, 상기 상부 챔버의 내측면에는 상기 진공 구멍을 중심으로 다공질 형태로 모든 방향으로 기류가 흐르도록 내부에 기공이 형성된 패널이 부착되는 구성으로 하여, 태양 전지의 후공정으로서 라미네이팅(laminating) 공정 등에서 사용되는 라미네이팅 장치의 고무 격판에 골고루 흡입압 및 팽창압이 작용하도록 할 뿐만 아니라 잦은 사용에도 쉽게 파손되지 않도록 함으로써, 태양광전지모듈의 제조공정의 수율 및 그 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 하였다.

상부 챔버, 고무 격판, 진공 구멍, 하부 챔버, 메탈 폼

Description

태양광전지모듈 라미네이팅 장치{Laminator for photovoltaic module}

본 발명은 태양광전지모듈의 라미네이팅 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양 전지의 후공정으로서 라미네이팅(laminating) 공정 등에서 사용되는 라미네이팅 장치의 고무 격판에 골고루 흡입압 및 팽창압이 작용하도록 할 뿐만 아니라 잦은 사용에도 쉽게 파손되지 않도록 함으로써, 태양광전지모듈의 제조공정의 수율 및 그 신뢰성을 향상시키기 위한 태양광전지모듈의 라미네이팅 장치에 관한 것이다.

태양광 디바이스는 빛 에너지, 특히 솔라 에너지를 전기 에너지로 변환한다. 광발전으로 생성된 전기 에너지는 배터리에 의해 생성된 전기 또는 설립된 전력 그리드 (grid) 에 의해 획득된 전기와 완전히 동일한 목적으로 이용될 수 있지만 재생 가능한 전기 에너지 형태이다. 태양광 디바이스의 하나의 유형은 태양광발전 모듈로 알려지거나 솔라 모듈로서 칭해진다.

이들 모듈은 투명한 유리 또는 투명한 고분자 재료와 같은 기판 시트와 고분 자 재료, 금속 시트 또는 또 다른 유리 시트와 같은 배킹 융합 시트 사이에 위치한 하나 또는 보다 통상적이면서 바람직하게는 복수의 태양광 셀 또는 솔라셀을 구비한다. 솔라셀은 실리콘 웨이퍼 또는 다른 적당한 반도체 재료로 만들어질 수 있고, 또는 태양광 디바이스 제조 분야의 당업자에게 공지된 다양한 프로세스와 방법으로 기판 또는 배킹 융합 시트 상에 통상적으로 증착된 박막 형태의 셀이 될 수 있다.

태양광발전 모듈의 보다 통상적인 유형 중 하나의 유형은 실리콘 웨이퍼로 만들어진 복수의 개별 솔라셀을 포함한다. 이러한 솔라셀은 통상적으로 단일 결정체 또는 복수 결정체 웨이퍼중 하나로 만들어지고, 통상적으로 이러한 다수의 개별 셀들은 원하는 배열로 전기적으로 링크되어, 태양에 노출시 원하는 전기 출력을 갖는 모듈을 달성한다.

태양 전지는 전지를 셀 형태로 제조하여 태양 에너지를 흡수할 수 있도록 외부에 노출시켜 사용하게 되는데, 이때 자연환경, 즉 비와 눈, 바람이나 안개 그리고 우박 등의 주위 환경에 잘 견딜 수 있도록 후공정으로서 태양 전지의 표면에 도포되는 EVA(ethylen vinyl acetate)를 코팅하는 라미네이팅(laminating) 처리 과정을 거치게 된다.

상기 라미네이팅 장치는 진공 밸브(11)가 구비되고 내부에 상부 진공 챔버(12)를 구성하는 상부 챔버(10)와, 하부 진공 챔버(21)를 구성하고 진공장치(미도시됨)과 연결되는 하부 챔버(20)로 구성되어 있으며, 상기 상부 챔버(10)는 하부 챔버(20)에 대하여 도시하지 않은 유압기구 및 파워피스톤을 매개로 상하로 승강이동하여 개폐가능한 구조로 이루어져 있다.

특히, 상기 상부 진공 챔버(12)와 하부 진공 챔버(21)는 고무 격판(13)에 의해 구획되며, 상기 하부 진공 챔버(21)에는 EVA로 둘러싸인 태양 전지(200)를 올려 놓고 열을 가할 수 있도록 열판(22)이 구비되어 있다. 여기서, 상기 고무격판(13)은 상부 진공 챔버(12)의 상면에 장착되는데, 사각 형태의 각 모서리에 지지대(14)에 의해 고정되어 있다.

이와 같이 이루어진 라미네이팅 처리 장치는 종래와 동일한 방법으로 태양 전지(200)를 제조하고, 여기에 EVA 재질을 막 형태로 감싼 다음 상기 열판(22) 위에 올려 놓게 된다.

이어서, 상기 열판(22)의 온도를 EVA가 녹는 온도(약 100 ∼ 170 ℃)까지 가열하게 된다. 동시에, 상기 하부 챔버(20)의 바닥면을 통해 공기를 배출시켜 주고, 상기 진공 밸브(11)를 개방시켜 진공 구멍(15)을 통해 공기를 주입시켜 주게 되고, 이에 따라 상기 고무 격판(13)은 마치 풍선처럼 부풀어 오르면서 EVA를 눌러 태양 전지(200)의 표면에 기공이 없이 코팅 처리가 되도록 가압하게 되는 것이다.

이렇게 라미네이션 공정이 끝나게 되면, 상기 상부 챔버(10)를 첨부도면 도 5b에서와 같이 젖혀 라미네이션 처리가 된 태양 전지(200)를 빼내게 된다. 이때, 상기 진공 밸브(11)는 반대로 상부 진공 챔버(12) 내부를 진공 상태로 만들어서 고무 격판(13)이 상부 챔버(10)의 내부 상면에 부착되게 되게 하여 고무 격판(13)이 아래로 처지는 것을 막아 주게 된다.

그러나, 종래의 라미네이터는 태양 전지의 후공정으로서 라미네이션 공정 후 태양 전지의 탈거를 위해 고무 격판을 중앙 부위에서만 흡입시켜 현가 하는 구조로 이루어져 있어, 상기 고무 격판이 중앙 부분과 지지대 사이의 거리가 길기 때문에 이 부분에서 자중에 의해 아래로 처지게 되는 부위가 발생하여, 높은 온도에서 작동하는 고무 격판의 탄력이 떨어져서 제 기능을 다하지 못하게 되고, 이는 고가이며 전량 수입에 의존하는 고무 격판의 유지비가 많이 소요되는 결과를 초래하게 되었다.

특히, 상기와 같이 고무 격판이 아래로 처짐에 따라 고무 격판의 탄력이 줄어 들고 전체 크기가 늘어나기 때문에 EVA 코팅시 전체적으로 고른 코팅이 제대로 이루어지지 않아 태양 전지의 불량율이 많이 발생하게 되었다.

더욱이, 상기 상부 챔버의 중앙을 통해서 생성된 진공압에 의해 고무 격판이 상부 챔버에 밀착되게 되는 데, 이때 이 진공 구멍이 고무 격판에 의해 막히는 경우가 종종 발생하게 되고, 이에 따라 높은 온도와 공기 압력 상태인 상부 진공 챔버의 내부를 충분하게 식혀줄 수 없는 원인으로 작용하게 되었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은, 후공정으로서 EVA 코팅 후 태양 전지를 탈거시 고무 격판이 넓게 형성된 진공압에 의해 상부 챔버에 골고루 밀착되게 하여 고무 격판의 특정 부위에 가해지는 스트레스를 분산시켜 줌으로써, 고무 격판의 수명을 연장시켜 줄 수 있을 뿐만 아니라 EVA 코팅시에는 신속하게 골고루 분산된 대기압 또는 정압이 분포확산되도록 코팅 시 발생되는 불량율을 현저하게 줄일 수 있는 태양광전지 모듈의 라미네이팅 장치를 제공함에 있다.

이를 실현하기 위한 본 발명은 상부에 진공 구멍이 형성되고 내부에는 고무 격판에 의해 상부 진공 챔버가 형성된 상부 챔버와, 하부에 진공 구멍이 형성되고 내부에 하부 진공 챔버가 형성된 하부 챔버를 포함하는 태양 전지 모듈용 라미네이팅 장치에 있어서, 상기 상부 챔버의 내측면에는 상기 진공 구멍을 중심으로 다공질 형태로 모든 방향으로 기류가 흐르도록 내부에 기공이 형성된 패널이 부착된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 진공 유로는 진공 구멍을 중심으로 방사형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 태양광전지모듈 라미네이팅 장치에 의하면, 태양 전지의 후공정으로서 라미네이팅(laminating) 공정 등에서 사용되는 라미네이팅 장치의 고무 격판에 골고루 흡입압 및 팽창압이 작용하도록 할 뿐만 아니라, 잦은 사용에도 쉽게 파손되지 않도록 함으로써, 태양광전지모듈의 제조공정의 수율 및 그 신뢰성을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 태양광전지모듈 제조 상의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있으며, 이에 따라 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 종래예에 따른 태양광전지모듈 제조장치를 나타낸 종단면 구조도이고, 도 2는 본 발명에 따른 고무 격판에 진공압이 적용되는 상태에서의 태양광전지모듈 제조장치를 나타낸 종단면 구조도이며, 도 3은 도 2의 고무 격판에 진공압이 해제된 상태에서의 태양광전지모듈 제조장치를 나타낸 종단면 구조도이고, 도 4는 도 2에서 상부 챔버가 하부 챔버에 대하여 승강이동한 상태를 예시한 구조도이다.

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

첨부도면들은 본 발명에 따르는 라미네이터의 작동 상태를 나타내는 종단면 구조도로서, 도면부호에 있어, 종래와 동일한 부호에 대해서는 동일한 부호를 채용하였다.

본 발명은 내부에 각각 진공 챔버(12, 21)가 구성되어 상하개폐 가능하도록 구성된 상부 챔버(10)와 하부 챔버(20)를 포함하며 태양 전지(200)의 라미네이션 공정을 수행하는 라미네이팅 장치(100)에 관한 것으로, 특히 상기 상부 챔버(10) 내에서 신속한 진공압 배출과 함께 여기에 구성되는 고무 격판(13)의 압력 분산을 골고루 신속하게 확산시킬 수 있도록 라미네이팅 장치에 관한 것이다.

이를 좀 더 상세하게 설명하면, 상기 상부 챔버(10)는 중앙에 진공 구멍(15)이 형성되고, 하부 챔버(20)와 마주하는 안쪽면에는 고무 격판(13)이 장착되어 있다. 본 발명에서는 상기 상부 챔버(10)의 안쪽면에 진공 유로(16)를 형성하고 이 진공 유로(16)가 진공 구멍(15)에 연결되게 하여 진공압 발생 면적을 최대한으로 넓혀 고무 격판(13)이 상부 챔버(10)의 안쪽면에 안정적으로 달라붙게 하고, 또한 상기 고무 격판(13)과 이 고무 격판(13)을 지지해 주는 지지대(14)의 사이에 메탈폼 패널(30)을 개재시켜 상기 고무 격판(13)이 받는 스트레스를 분산시켜 고무 격판(13)을 보호하기 위한 것이다.

다시 말해서, 상기 라미네이팅 장치는 진공 밸브(11)가 구비되고 내부에 상부 진공 챔버(12)를 구성하는 상부 챔버(10)와, 하부 진공 챔버(21)를 구성하고 진공장치(도시하지 않음)와 연결되는 하부 챔버(20)로 구성되어 있으며, 상기 상부 챔버(10)는 하부 챔버(20)에 대하여 파워피스톤을 포함하는 유압기구(40)를 매개로 상하로 승강이동하여 개폐 가능한 구조로 이루어져 있다.

여기서, 상기 진공 유로(16)는 상부 챔버(10)의 내면에 개구된 형태로 형성되며, 상기 진공 밸브(11)의 개구로 상기 진공 구멍(15)을 통해 상부 진공 챔버(12)로부터 공기의 배출이 이루어짐에 따라 고무 격판(13)에 의해 완전한 유로 형태가 이루어지게 된다.

이러한 진공 유로(16)는 상술한 바와 같이 공기의 배출로 고무 격판(13)이 안정적으로 상부 챔버(10)의 내측면에 밀착될 수 있는 구조이면 어떠한 구조라도 가능하나, 바람직하기로는 상기 진공 구멍(15)을 중심으로 해서 방사형으로 형성하 여 상기 고무 격판(13)이 중앙 부분을 중심으로 해서 순간적으로 상부 챔버(10)에 골고루 달라붙도록 상기 상부 챔버(10)의 내측면에 패널(30)을 부착하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 상부 챔버(10)의 내측면에 부착되는 패널(30)은, 상기 진공 구멍을 중심으로 다공질 형태로 모든 방향으로 기류가 흐르도록 내부에 기공이 형성된 패널이다.

또한, 상기 패널(30)은 메탈사 또는 카본사와 같은 진공 유로 확보가 가능한 강성이 있는 재질을 압착하여 마련한 메탈 폼이나 카폰사 폼 형태의 패널로 이루어진다.

또, 상기 상부 챔버(10)에 수용되는 고무 격판(13)은, 도 5에 도시된 바와 같이 래치형 토글 클램프(50)를 매개로 클램핑되도록 구성되어 장탈착의 용이화를 도모하도록 되어 있다.

더욱이, 상기 상부 챔버(10)의 내측면과 상기 패널(30) 사이에는 일정 깊이의 유로를 연장 형성하되, 상기 진공 유로(16)는 상기 진공 구멍(15)을 중심으로 방사상으로 뻗는 형태로 상기 상부 챔버(10)의 내측에 오목형성되어 있다.

또한, 상기 고무 격판(13)은 상기 상부 챔버(10)의 측벽 사이에 수용 개재됨에 있어, 상기 래치형 토글 클램프(50)를 상부 챔버(10)에 장치하여 파지하도록 함으로써, 고무 격판(13)의 고정이 용이하지 않고 조립성과 제한된 공간 내에서의 고 무 격판 펼쳐짐 동작이 자연스럽지 못한 결점을 소거할 수 있도록 구성되어 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 진공 유로(16)는 폭이 10 mm 이하로 하고 깊이 5 mm 이하로 형성하여 사용하는 것이 바람직하며, 라미네이팅 장치(100)의 크기에 따라 이보다 크게 형성하여 사용하는 것도 가능하다.

이로써, 상기 태양전지모듈(200)이 대형, 예를 들어 상부 챔버의 크기가 1,500 x 2,000 mm 의 크기를 갖는 경우, 이 상부 챔버 내측에 착접되는 상기 메탈폼 패널(30) 만으로 충분한 진공압을 얻을 수 없는 영역에 대해서도 진공 배기가 가능하도록 하기 위함이다.

또한, 상기 진공 유로(16)는 본 발명의 바람직한 구현예에서 음각 처리를 하여 형성한 예를 보여주고 있으나, 본 기술이 속하는 분야의 당업자라면 상기 진공 유로(16)를 막대 부재 등을 상기 상부 챔버의 안쪽면에 부착하여 양각 형태로 형성하여 사용하는 것도 가능하게 된다.

이와 같이 형성된 진공 유로(16)는 라미네이팅 장치(100)를 이용하여 태양 전지(200)에 EVA 코팅을 하는 경우 즉, 상기 상부 진공 챔버(12)에 공기를 주입하는 경우, 도 3에 예시된 바와 같은 개구된 상태가 되며, 태양 전지(200)에 EVA 코팅 처리 후, 상기 상부 챔버(10)를 개구시키기 위해 진공 구멍(15)을 통해 상부 진공 챔버(12) 내부를 진공압 상태로 만들게 되면, 상기 상부 챔버(10)의 내부에 고무 격판(13)이 밀착되어 폐쇄된 상태가 되게 된다.

따라서, 상기 고무 격판(13)은 상부 챔버(10)를 개구하는 경우에도 상기 메탈폼 패널(30)을 통해 신속하고도 골고루 확산형성되는 진공압에 의해 상부 챔 버(10)에 골고루 부착된 상태가 되어 처짐 현상을 막을 수 있게 된다.

따라서, 태양 전지(200)에 코팅 공정이 이루어지기 위해 상기 고무 격판(13)이 풍선처럼 팽창하고 코팅 후 다시 원래 상태로 수축하는 동안 높은 열과 공기 압력에 노출된 상태에서 작업이 진행되더라도 상기 메탈폼 패널(30)의 하측면에 골고루 부착되는 형태로 됨으로써, 스트레스를 수용분산하여 펼쳐질 수 있는 기능을 수행하는 되는 것이다.

이상에서 본 바와 같이 본 발명은 고무 격판이 상기 메탈폼 패널(30)에 의해 상부 챔버에 신속하고도 골고루 확산되는 진공압에 의해 상기 메탈폼 패널(30)에 대한 전체적인 밀착성을 향상시킬 수 있도록 구성함으로써 다음과 같은 효과를 얻게 된다.

1) 진공 구멍을 통해 얻어지는 진공압력만으로 고무 격판을 고정시키는 종래의 방법에 비해 진공 유로를 통해 보다 안정적으로 고무 격판을 상부 챔버에 고정시킬 수 있게 된다.

2) 이에 따라 고무 격판이 높은 열과 공기 압력 차이에서 팽창과 수축을 반복하더라도 처짐 현상을 없앨 수 있게 되고, 이는 고가이며 전량 수입하고 있어 유지비가 많이 소요되는 고무 격판의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.

3) 고무 격판이 아래로 부분적으로 처지는 것을 방지할 수 있게 되어 이 고무 격판이 탄력을 항상 유지할 수 있기 때문에 고무 격판이 처지거나 탄력을 잃어 버려서 EVA 코팅시 라미네이팅 공정에서 발생되는 태양 전지의 코팅 불량율을 현저하게 줄일 수 있게 된다.

4) 진공 구멍에 진공 유로가 형성되어 서로 연결되기 때문에 이 진공 구멍이 고무 격판에 의해 막히는 경우가 없어 각 진공 챔버 내부를 신속하게 냉각시켜 줄 수 있게 된다.

현재, 사용되어지는 태양전지모듈은 상당한 고가이며 사용 수명이 상당히 긴 장비에 속하여 이러한 태양전지모듈의 보호를 위해서 수행하는 라미네이팅 처리는, 기온변화, 습도변화 등 어떠한 악영향에도 장기간 견딜 수 있도록 특수 제작되어지는 것이다.

이상에서 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 종래예에 따른 태양광전지모듈 제조장치를 나타낸 종단면 구조도,

도 2는 본 발명에 따른 고무 격판에 진공압이 적용되는 상태에서의 태양광전지모듈 제조장치를 나타낸 종단면 구조도,

도 3은 도 2의 고무 격판에 진공압이 해제된 상태에서의 태양광전지모듈 제조장치를 나타낸 종단면 구조도,

도 4는 도 2에서 상부 챔버가 하부 챔버에 대하여 승강이동한 상태를 예시한 구조도, 및

도 5는 본 발명에 채용된 고무 격판이 래치형 토글 클램프를 매개로 클램핑 및 해제되는 상태를 예시한 구조도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 상부 챔버

11 : 진공 밸브

12 : 상부 진공 챔버

13 : 고무 격판

15 : 진공 구멍

20 : 하부 챔버

21 : 하부 진공 챔버

22 : 히팅 플레이트

30 : 패널

40 : 유압기구

50 : 토글 클램프

200 : 태양전지

Claims (5)

1. 상부에 진공 구멍이 형성되고 내부에는 고무 격판에 의해 상부 진공 챔버가 형성된 상부 챔버와, 하부에 진공 구멍이 형성되고 내부에 하부 진공 챔버가 형성된 하부 챔버를 포함하는 태양전지모듈의 라미네이팅 장치에 있어서,

   상기 상부 챔버의 내측면에는 상기 진공 구멍을 중심으로 다공질 형태로 모든 방향으로 기류가 흐르도록 내부에 기공이 형성된 패널이 부착된 것을 특징으로 하는 태양전지모듈의 라미네이팅 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 패널은 메탈사 또는 카본사와 같은 진공 유로 확보가 가능한 강성이 있는 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈의 라미네이팅 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 상부 챔버의 내측면에는 진공 구멍을 중심으로 방사형으로 오목형성된 진공 유로가 구비된 것을 특징으로 하는 태양전지모듈의 라미네이팅 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 고무 격판은 상기 상부 챔버의 측벽 사이에 수용 개재된 것을 특징으로 하는 태양전지모듈의 라미네이팅 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 상부 챔버에 수용되는 고무 격판은 래치형 토글 클램프를 매개로 클램핑되는 것을 특징으로 하는 태양전지모듈의 라미네이팅 장치.

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