KR20120022863A - 태양전지 소자의 접속 방법 및 교정 방법 및 이들 장치 - Google Patents
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Abstract
태양전지 소자(1)의 전극열(1a)을 따라 탭 리드선(2)을 배치하고, 태양전지 소자(1)를 역방향으로 휘게 하고나서 태양전지 소자(1) 및 탭 리드선(2)을 가열하여 태양전지 소자(1)에 탭 리드선(2)을 용착하거나, 또는 탭 리드선(2)을 용착한 후에 태양전지 소자(1)를 역방향으로 휘게 하여, 용착 후에 소정 온도에서 상기 역방향으로 휘게 한 태양전지 소자를 유지하는 것을 특징으로 하는 태양전지 소자의 접속 방법, 및 접속된 태양전지 소자(1)를 가열하고나서 역방향으로 휘게 하고, 그 후에 적절한 온도까지 냉각하여 상기 역방향으로 휘게 한 태양전지 소자를 유지하는 것을 특징으로 하는 교정 방법, 및 접속 장치 및 교정 장치가 제공된다.
본 발명에 의하면, 태양전지 소자의 휨이 대폭 저감되고, 또한 일단 휜 태양전지 소자의 휨도 대폭 교정된다.
본 발명에 의하면, 태양전지 소자의 휨이 대폭 저감되고, 또한 일단 휜 태양전지 소자의 휨도 대폭 교정된다.
Description
본 발명은 소위 이면 전극형 또는 양면 전극형의 태양전지 소자를 탭 리드선에 의해 접속시키는 태양전지 소자의 접속 방법 및 교정 방법 및 접속 장치에 관한 것으로, 특히, 탭 리드선이 납땜에 의해 용착된 얇은 태양전지 소자의 휨을 방지하거나, 또는 그 휨을 해소할 수 있는 태양전지 소자의 접속 방법 및 교정 방법 및 이들 장치에 관한 것이다.
태양전지는 무진장하고 환경오염이 없는 에너지로서 존재하는 태양광을 직접 전기에너지로 변환하는 발전 시스템으로, 주택용으로부터 대형 발전분야로 그 사용범위를 급속하게 확대하고 있다.
특히 주택용이나 대형 발전용의 태양전지 중, 결정계는, 태양전지 소자의 제조 공정을 거친 후, 복수의 태양전지 소자를 탭 리드선에 의해 전기적으로 접속하여 모듈을 형성하는 공정과, 이 모듈을 투명한 커버재와 보호재 사이에 끼우고 라미네이트 하는 공정을 거쳐 제조되고 있다. 또한 각종 태양전지 중에서, 특히 비정질 실리콘계 태양전지나 결정 실리콘계 태양전지 등은, 대면적으로 제조할 수 있어, 제조 비용도 저렴하므로, 지금까지 예의 연구되어, 최근 수년 동안에 모듈화 형성 및 시스템화 형성의 생산기술의 개발도 더한층 촉진되어, 3KW 정도의 가정용 소형 발전 장치부터 수백KW의 대형 발전 장치가 실용화되기까지 이르렀다.
한편, 이러한 배경하에, 시장의 수요 증가와 더불어, 시장에서는 대폭적인 비용 절감의 요청도 있어, 그 하나의 수단으로서 태양전지를 구성하는 소자 기판의 두께가 지금까지의 200?250미크론보다도 비교적 얇은 150미크론 정도로 한 것이 대상이 되어, 또 가까운 장래에는 이것보다도 극단적으로 얇은 100미크론 이하를 대상으로 할 가능성도 생겼다.
한편, 탭 리드선을 표면측(수광면측)에 용착하면, 이 탭 리드선이 태양광을 가려 버려, 발전 효율이 떨어지므로, 모든 전극을 이면측에 설치함과 아울러, 탭 리드선을 이면에만 용착하는 이면 전극형의 태양전지 소자가 실용화되고 있다.
그렇지만, 태양전지 소자를 구성하는 실리콘과 탭 리드선 내의 구리의 열팽창률은, 실리콘에서 2.4×10-6으로 작은 것에 대해, 구리에서 1.7×10-5로 크기 때문에, 비교적 얇은 태양전지 소자의 이면에만 탭 리드선을 용착하면, 뜨거워진 탭 리드선이 냉각하여 대폭 수축하는 것에 반해, 실리콘으로 이루어지는 태양전지 소자는 냉각해도 그다지 수축하지 않으므로, 실온까지 냉각되면 약 156mm 사방의 태양전지 소자의 단부가 5?6mm 이상이나 떠오를 정도로 휘는 경우도 있다. 또한 양면 전극형의 경우에도, 표리의 탭 리드선을 전극열 위에 배치할 때의 탭 리드선의 텐션차나 용착할 때의 온도차, 또는 태양전지 소자 자체의 변형에 의해 휘는 경우가 많다.
이와 같이 휜 태양전지 소자는 단지 사용하기 어려울 뿐만 아니라 마이크로 크랙이 발생하여 깨지지 쉽게 되어 있어, 특히 이 태양전지 소자를 유리 기판과 밀봉 부재 사이에 밀봉하여 태양전지 모듈로 할 때에 무리하게 똑바로 펴려고 하면, 깨짐이나 결손이 발생하기 쉽고, 또한 탭 리드선이 태양전지 소자로부터 박리되는 경우도 있다. 이들 현상은 발전 실용시의 히트 사이클 이력에 의해 조장된다. 밀봉되는 태양전지 소자 중 한 장이라도 깨짐, 결손이나 탭 리드선의 박리가 발생하면, 태양전지 모듈 전체가 쓸모없게 되어 버리므로, 이 문제는 절실하다.
상기의 결점은, 특허문헌 1?3에 기재되어 있는 바와 같이, 납땜 후의 태양전지 모듈을 탭 리드선을 누름 벨트 등으로 위에서 누른 상태에서 냉각하는 방법에 의해 약간 완화된다. 그렇지만, 이 방법에서는 태양전지 소자의 휨은 탭 리드선 내의 구리박의 탄성 변형으로서 일시적으로 흡수되는데 지나지 않아, 휨의 해소가 불충분하여, 누름 벨트가 제거되면 원래로 돌아가 버리는 경우가 많다. 어느 정도 시간을 들여 누르면 내부응력의 일부가 사라져, 태양전지 소자의 휨을 경감할 수 있지만, 누름 벨트로 누르면서 장시간 냉각하려고 하면 대단히 긴 벨트가 필요하게 되어, 그만큼 이동 수단도 대형화되어 버린다.
또한 이 방법에서는, 탭 리드선의 용착 및 냉각 시에, 탭 리드선 뿐만 아니라, 누름 벨트도 동시에 가열, 냉각하게 되기 때문에, 열효율이 나빠, 가열 수단이나 냉각 수단도 대형화하지 않을 수 없다.
(발명의 개요)
(발명이 해결하고자 하는 과제)
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해소하여, 태양전지 소자의 휨을 해소하는 접속 방법 및 교정 방법 및 이들 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 청구항 1은 이면 전극형 또는 양면 전극형의 태양전지 소자를 구리박의 주위에 땜납을 부착시킨 탭 리드선으로 접속하는 태양전지 소자의 접속 방법으로서, 태양전지 소자의 전극열을 따라 탭 리드선을 배치하고, 탭 리드선 및 태양전지 소자를 탭 리드선에 부착하는 땜납의 용융온도 부근까지 가열하고나서, 태양전지 소자를 역방향으로 휘게 하고, 다음에 탭 리드선을 땜납의 용융온도 이상으로 가열함으로써 태양전지 소자와 탭 리드선을 납땜하고, 납땜 후에 땜납의 연성취성 천이온도 이상이고 땜납의 용융온도 미만의 온도에서 상기 역방향으로 휘게 한 태양전지 소자를 유지하는 것을 특징으로 하는 태양전지 소자의 접속 방법을 내용으로 한다.
본 발명의 청구항 2는 이면 전극형 또는 양면 전극형의 태양전지 소자를 구리박의 주위에 땜납을 부착시킨 탭 리드선으로 접속하는 태양전지 소자의 접속 방법으로서, 태양전지 소자의 전극열을 따라 탭 리드선을 배치하고, 탭 리드선을 땜납의 용융온도 이상으로 가열함으로써 태양전지 소자와 탭 리드선을 납땜하고, 다음에 이 태양전지 소자를 역방향으로 휘게 하고, 땜납의 연성취성 천이온도 이상이고 땜납의 용융온도 미만의 온도에서 상기 역방향으로 휘게 한 태양전지 소자를 유지하는 것을 특징으로 하는 태양전지 소자의 접속 방법을 내용으로 한다.
본 발명의 청구항 3은 납땜 후의 유지온도가 땜납의 연성취성 천이온도 이상이고 100℃ 이하인 것을 특징으로 하는 청구항 1 또는 2에 기재된 태양전지 소자의 접속 방법을 내용으로 한다.
본 발명의 청구항 4는 납땜 후의 탭 리드선을 땜납의 연성취성 천이온도 이상이 되도록 유도가열에 의해 가열함과 아울러, 탭 리드선의 표면측에 냉매를 접촉 시킴으로써 100℃ 이하로 냉각함으로써, 구리박과 태양전지 소자 사이의 땜납의 온도를 구리박의 온도보다도 높게 하는 것을 특징으로 하는 청구항 1 또는 2에 기재된 태양전지 소자의 접속 방법을 내용으로 한다.
본 발명의 청구항 5는 태양전지 소자의 역방향 휨은 태양전지 소자를 전극열의 배열방향 전후측의 끝가장자리에서 이면측으로부터 누름과 아울러, 이 태양전지 소자의 중간부에서 표면측으로부터 누름으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 태양전지 소자의 접속 방법을 내용으로 한다.
본 발명의 청구항 6은 태양전지 소자의 역방향 휨은 태양전지 소자를 회전 드럼, 또는 원호상으로 팽출한 형상의 컨베이어의 표면에 누름 또는 흡착됨으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 태양전지 소자의 접속 방법을 내용으로 한다.
본 발명의 청구항 7은 태양전지 소자의 누름은 회전 드럼, 또는 원호상으로 팽출한 형상의 컨베이어의 진행방향 후부에서 탭 리드선에 진행방향 후방향의 장력을 가함으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 청구항 6에 기재된 태양전지 소자의 접속 방법을 내용으로 한다.
본 발명의 청구항 8은 태양전지 소자의 흡착은 회전 드럼, 또는 원호상으로 팽출한 형상의 컨베이어의 표면에 설치된 진공흡착 장치에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 청구항 6에 기재된 태양전지 소자의 접속 방법을 내용으로 한다.
본 발명의 청구항 9는 태양전지 소자 및/또는, 탭 리드선이 캐리어 필름 위에 마운트된 상태에서 공급되고, 회전 드럼, 또는 원호상으로 팽출한 형상의 컨베이어의 직전에서 캐리어 필름이 제거되는 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 8 중 어느 하나에 기재된 태양전지 소자의 접속 방법을 내용으로 한다.
본 발명의 청구항 10은 역방향 휨 전의 가열온도가 100℃ 이상이고 땜납의 용융온도 미만인 것을 특징으로 하는 청구항 1 기재의 태양전지 소자의 접속 방법을 내용으로 한다.
본 발명의 청구항 11은 구리박의 주위에 땜납을 부착시킨 탭 리드선으로 접속된 이면 전극형 또는 양면 전극형의 태양전지 소자의 휨을 교정하는 태양전지 소자의 교정 방법으로서, 탭 리드선으로 접속된 태양전지 소자를 탭 리드선에 부착하는 땜납의 용융온도 부근까지 가열하고나서, 태양전지 소자를 전극열의 배열방향 전후측의 끝가장자리에서 이면측으로부터 누름과 아울러, 이 태양전지 소자의 중간부에서 표면측으로부터 누름으로써, 태양전지 소자를 역방향으로 휘게 하고, 땜납의 연성취성 천이온도 이상으로 땜납의 용융온도 미만의 온도까지 냉각하고, 당해 온도에서 상기 역방향으로 휘게 한 태양전지 소자를 유지하는 것을 특징으로 하는 태양전지 소자의 교정 방법을 내용으로 한다.
본 발명의 청구항 12는 역방향 휨 전의 가열온도가 100℃ 이상이고 땜납의 용융온도 미만인 것을 특징으로 하는 청구항 11 기재의 태양전지 소자의 교정 방법을 내용으로 한다.
본 발명의 청구항 13은 역방향 휨 후의 유지온도가 땜납의 연성취성 천이온도 이상이고 100℃ 이하인 것을 특징으로 하는 청구항 11 또는 12에 기재된 태양전지 소자의 교정 방법을 내용으로 한다.
본 발명의 청구항 14는 역방향 휨 후의 탭 리드선을, 땜납의 연성취성 천이온도 이상이 되도록 유도가열에 의해 가열함과 아울러, 탭 리드선의 표면측에 냉매를 접촉시킴으로써 100℃ 이하로 냉각함으로써, 구리박과 태양전지 소자 사이의 땜납의 온도를 구리박의 온도보다도 높게 하는 것을 특징으로 하는 청구항 11 또는 12에 기재된 태양전지 소자의 교정 방법을 내용으로 한다.
본 발명의 청구항 15는 이면 전극형 또는 양면 전극형의 태양전지 소자를 구리박의 주위에 땜납을 부착시킨 탭 리드선으로 접속하는 태양전지 소자의 접속 장치로서, 적어도 탭 리드선의 공급 수단, 태양전지 소자의 공급 수단, 탭 리드선을 태양전지 소자에 용착하는 용착 수단, 태양전지 소자를 이동시키는 이동 수단을 갖고, 이동 수단은 적어도 그 일부에 회전 드럼, 또는 원호상으로 팽출한 형상의 컨베이어를 가짐과 아울러, 탭 리드선이 용착된 태양전지 소자를 역방향으로 휘게 하기 위하여 상기 회전 드럼 또는 원호상으로 팽출한 형상의 컨베이어의 표면에 태양전지 소자를 흡착하는 흡착 수단, 또는 누르는 누름 수단을 갖고, 역방향 휨 상태의 태양전지 소자를 연성취성 천이온도 이상으로 땜납의 용융온도 미만의 온도로 유지하기 위한 온도 유지 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 태양전지 소자의 접속 장치를 내용으로 한다.
본 발명의 청구항 16은, 용착 수단에 의해 탭 리드선이 태양전지 소자에 용착 될 때, 태양전지 소자가 회전 드럼, 또는 원호상으로 팽출한 형상의 컨베이어의 표면에 누름 또는 흡착되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 청구항 15에 기재된 태양전지 소자의 접속 장치를 내용으로 한다.
본 발명의 청구항 17은, 구리박의 주위에 땜납을 부착시킨 탭 리드선으로 접속된 이면 전극형 또는 양면 전극형의 태양전지 소자의 휨을 교정시키기 위한 태양전지 소자의 교정 장치로서, 적어도 탭 리드선으로 접속된 태양전지 소자의 공급 수단, 태양전지 소자에 용착된 탭 리드선을 땜납의 용융온도 부근까지 가열하기 위한 가열 수단, 태양전지 소자를 이동시키는 이동 수단을 갖고, 이동 수단은, 적어도 그 일부에 회전 드럼, 또는 원호상으로 팽출한 형상의 컨베이어를 가짐과 아울러, 탭 리드선이 용착된 태양전지 소자를 역방향으로 휘게 하기 위하여 상기 회전 드럼 또는 원호상으로 팽출한 형상의 컨베이어의 표면에 태양전지 소자를 흡착하는 흡착 수단, 또는 누르는 누름 수단을 갖고, 역방향 휨 상태의 태양전지 소자를 연성취성 천이온도 이상이고 땜납의 용융온도 미만의 온도로 유지하기 위한 온도 유지 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 태양전지 소자의 교정 장치를 내용으로 한다.
본 발명의 청구항 18은, 용착 수단에 의해 탭 리드선이 태양전지 소자에 용착 될 때, 태양전지 소자가 회전 드럼, 또는 원호상으로 팽출한 형상의 컨베이어의 표면에 누름 또는 흡착되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 청구항 17에 기재된 태양전지 소자의 교정 장치를 내용으로 한다.
본 발명에 의한 태양전지 소자의 접속 방법에 의하면, 태양전지 소자를 역방향 휨, 즉 이면 전극형의 경우에는 전극열이 설치된 측의 면이 외측이 되도록 만곡시키고, 양면 전극형의 경우에는 이미 휘어 있는 방향과는 역방향으로 만곡시키고나서 전극열 위에 탭 리드선을 용착하거나, 또는 탭 리드선을 용착하고나서 태양전지 소자를 역방향으로 휘게 하고, 땜납이 소성 변형하기 쉽고 또한 용융하지 않는 온도에서 역방향으로 휘게 한 태양전지 소자를 유지함으로써, 실리콘과 구리의 선팽창률의 차의 대부분은 태양전지 소자와 구리박 사이에 개재하는 땜납(이하, 개재 땜납이라고 칭하는 경우가 있음)의 소성 변형에 의해 흡수되어, 탭 리드선 내의 구리박에 내부응력은 거의 남지 않고, 따라서, 태양전지 소자의 휨은 대폭 저감된다.
이미 탭 리드선이 용착되어 태양전지 소자의 휨이 발생해 있는 경우에도, 일단 이 태양전지 소자와 탭 리드선을 가열함으로써 구리박을 열팽창시키고나서 태양전지 소자를 역방향으로 휘게 하고, 땜납이 소성 변형하기 쉽고 또한 용융하지 않는 온도에서 역방향으로 휘게 한 태양전지 소자를 유지하면, 실리콘과 구리의 선팽창률의 차의 대부분은 개재 땜납의 소성 변형에 의해 흡수되어, 탭 리드선 내의 구리박에 남은 내부응력은 대체로 해소되어, 이것에 의해, 태양전지 소자의 휨이 교정된다.
또한, 역방향 휨 전에 행하는 가열온도는 탭 리드선 내의 구리박이 충분히 열팽창하고, 일시적으로 휨이 해소되고, 또한 땜납이 용융되지 않는 온도인 것이 필요하며, 바람직하게는 100℃ 이상이고 땜납의 용융온도 미만이다.
역방향 휨 후의 유지온도는, 바람직하게는 땜납의 연성취성 천이온도 이상이며, 이 정도이면 땜납이 소성 변형하기 쉽고, 또한 구리박이 충분히 수축하여, 태양전지 소자와 탭 리드선 사이의 전단력이 커진다.
탭 리드선을, 땜납의 연성취성 천이온도 이상이 되도록 유도가열에 의해 가열함과 아울러, 탭 리드선의 표면측에 냉매를 접촉시켜 100℃ 이하로 냉각하고, 이것에 의해 개재 땜납의 온도를 구리박의 온도보다도 높게 하면, 땜납은 더한층 소성 변형 하기 쉬워져, 태양전지 소자의 휨은 더한층 해소되기 쉬워진다.
태양전지 소자의 역방향 휨은, 태양전지 소자를 전극열의 배열방향 전후측의 끝가장자리에서 이면측(이면 전극형의 경우에는 탭 리드선측)으로부터 누름과 아울러, 이 태양전지 소자의 중간부에서 표면측(이면 전극형의 경우에는 소자측)으로부터 누르는 방법에 의해, 또는 태양전지 소자를 회전 드럼, 또는 원호상으로 팽출한 형상의 컨베이어의 표면에, 이면측(이면 전극형의 경우에는 탭 리드선측)을 위로 향한 상태에서 누름 또는 흡착하는 방법에 의해 행할 수 있다.
태양전지 소자 및 탭 리드선은 특히 극박형의 태양전지 소자를 사용하는 경우나 또는 탭 리드선으로서 복잡한 형상의 것(다른 형의 시트상 전극을 포함함)을 사용하는 경우에는, 태양전지 소자 및 탭 리드선이 캐리어 필름 위에 마운트된 상태에서 공급함으로써, 이것들을 파손시키지 않고 안전하고 또한 확실하게 공급할 수 있다.
도 1은 본 발명의 접속 방법 및 교정 방법에서 사용할 수 있는 이면 전극형의 태양전지 소자를 나타내며, (a)는 이면도, (b)는 측면도이다.
도 2(a)는 본 발명의 접속 방법을 사용하지 않고 휜 태양전지 소자를 도시하는 모식도이며, 도 2(b)는 본 발명에 의해 휨을 해소한 태양전지 소자를 도시하는 모식도이다.
도 3은 태양전지 소자의 역방향 휨의 형상에 따른 형상의 용착 헤드로 탭 리드선을 용착하는 경우를 도시하는 모식 설명도이다.
도 4는 용착 헤드를 태양전지 소자의 역방향 휨의 형상을 따라 이동시켜 탭 리드선을 용착할 경우를 도시하는 모식 설명도이다.
도 5는 회전 롤을 사용하여 태양전지 소자를 역방향으로 휘게 하고, 탭 리드선을 용착하는 경우를 도시하는 모식 설명도이다.
도 6은 원호상으로 팽출한 형상의 컨베이어를 사용하여 태양전지 소자를 역방향으로 휘게 하고, 탭 리드선을 용착하는 경우를 도시하는 모식 설명도이다.
도 7은 본 발명의 태양전지 소자의 접속 장치를 도시하는 모식 설명도이다.
도 8은 본 발명의 태양전지 소자의 교정 장치를 도시하는 모식 설명도이다.
도 2(a)는 본 발명의 접속 방법을 사용하지 않고 휜 태양전지 소자를 도시하는 모식도이며, 도 2(b)는 본 발명에 의해 휨을 해소한 태양전지 소자를 도시하는 모식도이다.
도 3은 태양전지 소자의 역방향 휨의 형상에 따른 형상의 용착 헤드로 탭 리드선을 용착하는 경우를 도시하는 모식 설명도이다.
도 4는 용착 헤드를 태양전지 소자의 역방향 휨의 형상을 따라 이동시켜 탭 리드선을 용착할 경우를 도시하는 모식 설명도이다.
도 5는 회전 롤을 사용하여 태양전지 소자를 역방향으로 휘게 하고, 탭 리드선을 용착하는 경우를 도시하는 모식 설명도이다.
도 6은 원호상으로 팽출한 형상의 컨베이어를 사용하여 태양전지 소자를 역방향으로 휘게 하고, 탭 리드선을 용착하는 경우를 도시하는 모식 설명도이다.
도 7은 본 발명의 태양전지 소자의 접속 장치를 도시하는 모식 설명도이다.
도 8은 본 발명의 태양전지 소자의 교정 장치를 도시하는 모식 설명도이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
본 발명의 태양전지 소자의 접속 방법은 이면 전극형 또는 양면 전극형의 태양전지 소자를 구리박의 주위에 땜납을 부착시킨 탭 리드선으로 접속하는 태양전지 소자의 접속 방법으로서, 태양전지 소자의 전극열을 따라 탭 리드선을 배치하고, 탭 리드선 및 태양전지 소자를 탭 리드선에 부착되는 땜납의 용융온도 부근까지 가열하고나서, 태양전지 소자를 역방향으로 휘게 하고, 다음에 탭 리드선을 땜납의 용융온도 이상으로 가열함으로써 태양전지 소자와 탭 리드선을 납땜하고, 또는, 태양전지 소자와 탭 리드선을 납땜한 후에 태양전지 소자를 역방향으로 휘게 하고, 납땜 후에 땜납의 연성취성 천이온도 이상이고 땜납의 용융온도 미만의 온도에서 상기 역방향으로 휘게 한 태양전지 소자를 유지하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 태양전지 소자의 교정 방법은, 탭 리드선으로 접속된 태양전지 소자를 탭 리드선에 부착되는 땜납의 용융온도를 넘지 않는 범위에서 가열하고나서, 태양전지 소자를 역방향으로 휘게 하고, 땜납의 연성취성 천이온도보다 내려가지 않는 범위에서 냉각하고, 당해 온도에서 상기 역방향으로 휘게 한 태양전지 소자를 유지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 태양전지 소자의 접속 방법으로 접속되거나, 또는 본 발명의 교정 대상이 되는 태양전지 소자(1)는, 예를 들면 도 1에 도시하는 바와 같은, 전극열(1a)이 +극, -극 모두 이면에 설치된, 소위, 이면 전극형의 것이 특히 적합하지만, 전극열이 표면 및 이면에 배분된 양면 전극형의 태양전지 소자(1)도 사용할 수 있다. 또한, 이하의 설명은 주로 이면 전극형의 태양전지 소자에 기초하여 행한다.
태양전지 소자의 재질로서는 종래부터 사용되고 있는 단결정 실리콘이나 다결정 실리콘 등을 모두 사용할 수 있고, 그 두께도 종래부터 사용되고 있는 200?250미크론의 것은 물론, 얇은 150미크론 정도의 것이어도 되고, 또한 장래의 사용이 예상되는 100미크론 이하의 것에도 대응 가능하다.
또한 본 발명에 사용되는 탭 리드선(2)은 통상의 것이어도 되고, 예를 들면, 시판의 표준품(평각 형상이며, 폭 2mm 정도, 두께 0.16mm 정도의 구리박의 양면에 두께 40㎛ 정도의 땜납이 코팅되어 있음)을 사용할 수 있다.
상기의 태양전지 소자(1)에 상기의 탭 리드선(2)을 용착하면, 납땜 시의 열에 의해 열팽창한 구리박(2a)이 땜납(2b)을 통하여 태양전지 소자(1)에 접착된 상태로 되는데, 태양전지 소자(1)를 구성하는 실리콘과 구리박(2a)을 구성하는 구리는 선팽창률은 상이하기 때문에, 열팽창한 구리박(2a)이 냉각됨에 따라 태양전지 소자(1)와 비교하여 대폭 수축된다.
이 실리콘과 구리의 선팽창률의 차를 방치하면, 도 2(a)에 도시한 바와 같이, 태양전지 소자(1)는 탭 리드선(2)이 용착된 측을 내측으로 하여 크게 휜다. 이 휨은 이면 전극형의 태양전지 소자(1)의 경우에 특히 현저하지만, 양면 전극형의 경우에도, 표리의 탭 리드선을 전극열 위에 배치할 때의 탭 리드선의 텐션차나, 구리박의 두께차, 용착할 때의 온도차, 또는 태양전지 소자 자체의 변형에 기초하여 휘는 경우가 많다.
본 발명에서는, 도 2(b)에 도시한 바와 같이, 이 열팽창률의 차를 주로 땜납(2b)의 소성 변형으로 흡수하여 휨을 해소한다. 단, 도 2(a), (b)에서는 본 발명의 개념을 명확하게 하기 위하여 태양전지 소자(1)와 구리박(2a) 사이의 땜납(2b)을 실제보다도 훨씬 두껍게 기재하고, 구리박(2a)의 외측의 땜납(2b)을 기재하고 있지 않다.
상세하게 설명하면, 우선 본 발명에서는, 태양전지 소자(1)는 역방향으로 휜 상태로 한다. 또한, 본 발명에 있어서 역방향 휨이란 태양전지 소자(1)를 현재 휘어 있는 방향, 또는 용착 후에 휠 것으로 예상되는 방향과는 반대의 방향으로 휘게 하는 것을 말하며, 탭 리드선(2)을 용착하기 전의 태양전지 소자(1)에서는, 이면 전극형의 경우에는 전극열(1a)을 외측으로 하여 휘게 하는 것을 말하고, 양면 전극형의 경우에는 소자의 변형에 의해 실제로 휘어 있는 방향과는 반대의 방향으로 휘게 하는 것을 말한다.
소자를 역방향 휨으로 하는 구체적인 방법을 예시하면, 예를 들면 도 3, 도 4에 기재하는 바와 같이, 태양전지 소자(1)를 전극열(1a)의 배열방향 전후측의 끝가장자리에서 이면측(탭 리드선(2)측)(도 3, 도 4에서는 상측)으로부터 누름 도구(4)를 사용하여 누름과 아울러, 이 태양전지 소자(1)의 중간부에서 표면측(소자(1)측)(도 3, 도 4에서는 하측)으로부터 누름 도구(4)를 사용하여 누른다. 또는 도 5, 도 6에 기재하는 바와 같이, 태양전지 소자를 회전 드럼(6a), 또는 원호상으로 팽출한 형상의 컨베이어(이하, 단지 원호상 컨베이어라고 칭하는 경우가 있음)(6b)의 표면에 누름 또는 흡착시킨다. 도 5에서는 회전 드럼(6a)의 표면에 진공흡인 장치를 이용한 흡착 수단(6c)을 설치하고, 이 흡착 수단(6c)에 의해 태양전지 소자의 표면을 흡착 시킴으로써 역방향으로 휘게 하고 있다. 도 6에서는 원호상 컨베이어(6b)의 후부에 있어서 탭 리드선에 진행방향 후측방향의 장력을 가함으로써 태양전지 소자를 누르고 있다. 이동 수단의 형상에 따라서는 탭 리드선(2)에 후측방향의 장력을 가함으로써 회전 드럼(6a)나 원호상 컨베이어(6b) 전측에서 태양전지 소자(1)가 떠오르는 방향으로 힘이 작용하는 경우가 있지만, 이 경우, 회전 드럼(6a)이나 원호상 컨베이어(6b)의 전방에 태양전지 소자(1)가 떠오르는 것을 억제하는 롤러 등을 누름 수단(6d)으로서 설치하면 된다.
또한, 본 발명에 있어서는 태양전지 소자(1)를 역방향으로 휘게 한 상태에서 탭 리드선(2)을 용착해도 되고, 먼저 탭 리드선(2)을 용착하고나서 태양전지 소자(1)를 역방향으로 휘게 해도 된다. 먼저 탭 리드선(2)을 용착시키는 경우, 용착방 법은 종래부터 태양전지 소자(1)와 탭 리드선(2)을 용착시키기 위하여 사용되고 있는 방법을 모두 적합하게 사용할 수 있고, 예를 들면, 특허문헌 1?3에 기재되어 있는 방법을 채용할 수 있다.
또한, 먼저 태양전지 소자(1)를 역방향으로 휘게 하고나서 탭 리드선(2)을 용착하는 경우, 실리콘과 구리의 선팽창률의 차는 역방향으로 휘게 했을 때의 곡률 반경의 차와 일부 상쇄할 수 있기 때문에, 더한층 휨을 작게 할 수 있다. 단, 탭 리드선의 높이가 일정하지 않으므로, 탭 리드선(2)의 용착에는, 도 3에 도시한 바와 같은, 태양전지 소자(1)의 역방향 휨의 형상에 따른 형상의 용착 헤드(3)를 사용하거나, 또는, 도 4에 파선 화살표로 나타낸 바와 같이, 용착 헤드(3)를 태양전지 소자(1)의 역방향 휨의 형상에 맞춰 이동시키거나, 도 4에 1점쇄선 화살표로 나타내는 바와 같이, 태양전지 소자(1)의 이동에 타이밍을 맞춰 용착 헤드(3)를 상하동시키거나, 또는 도 5, 도 6에 도시한 바와 같이, 회전 드럼(6a)이나 원호상으로 팽출한 형상의 컨베이어(6b)를 사용하여, 용착 헤드(3)를 움직이지 않고 태양전지 소자(1) 및 탭 리드선(2) 쪽을 상하시키는 등, 탭 리드선의 높이가 일정하지 않는 점을 고려한 조치가 필요하게 된다.
또한, 먼저 태양전지 소자(1)를 역방향으로 휘게 하고나서 탭 리드선(2)을 용착하는 경우, 태양전지 소자를 역방향으로 휘게 하기 전에, 태양전지 소자(1)와 탭 리드선(2)을 예열하는 쪽이 바람직하다. 즉, 초박형의 태양전지 소자(1)는 탭 리드선(2)을 용착하기 전부터 조금 휘어 있는 경우가 많아, 용착 전의 휨(예를 들면, 표면방향으로 2mm)과 역방향 휨의 방향(예를 들면, 이면방향으로 5mm)이 상이하면, 상당히 크게 변형시킬 필요가 생기므로(상기의 예에서는, 2+5=7mm만큼 변형시킬 필요가 있으므로), 깨짐의 발생을 방지하기 위하여, 예열에 의해 용착 전의 휨을 해소한다. 이것에 의해 역방향 휨 시의 변형이 작아도 된다.
예열온도는 탭 리드선에 부착되는 땜납의 용융온도 부근까지이지만, 바람직하게는 100℃ 이상이고 땜납의 용융온도 미만이다.
본 발명에 있어서는, 탭 리드선(2)이 용착되어 역방향으로 휜 태양전지 소자(1)를 땜납의 연성취성 천이온도 이상이고 땜납의 용융온도 미만의 온도에서 유지하지만, 이것에 의해, 탭 리드선 내의 구리박(2a)과 태양전지 소자(1)의 선팽창률의 차에 따르는 수축의 차에 기초하는 전단응력이 태양전지 소자(1)와 구리박(2a) 사이에 개재하는 땜납(2b)에 작용하고, 이것에 의해 이 땜납(2b)이 소성 변형하고, 이 때문에, 실리콘과 구리의 선팽창률의 차가 흡수된다.
또한, 연성취성 천이온도란 연성파면율이 50%(즉, 취성 파면율 50%)가 되는 온도를 말하지만, 이 온도 이상이면 땜납을 소성 변형시키기 쉬워진다.
본 발명에 있어서, 탭 리드선(2)에서 구리박(2a)에 코팅되는 땜납(2b)의 용융온도나 연성취성 천이온도는 주석-납의 배합비율이나 그 밖의 함유 성분에 따라 변화하고, 따라서 메이커마다, 또는 제품마다 상이하기 때문에, 유지에 적합한 온도를 일률적으로 정하는 것은 곤란하지만, 유지온도가 땜납의 용융온도 이상이면, 땜납(2b)이 녹아 떨어져서 접착의 역할을 못하여, 구리박(2a)의 위치가 벗어나거나 벗겨져 떨어져 버리므로 바람직하지 않다. 단, 땜납의 용융온도보다도 낮은 경우에도, 유지온도가 땜납의 용융온도와 큰 차이 없는 경우에는 구리박이 그다지 수축되지 않으므로 태양전지 소자(1)와 구리박(2a) 사이의 잔류 열응력이 약해져, 땜납(2b)의 소성 변형도 작기 때문에 휨의 해소 효과도 작아져 버린다.
또한 유지온도가 땜납의 연성취성 천이온도 미만이면, 땜납 부분은 거의 소성 변형하지 않기 때문에, 휨의 해소는 한정적으로 되어 버린다. 단, 연성취성 천이온도보다도 높았다고 해도, 유지온도가 땜납의 연성취성 천이온도와 큰 차이가 없는 경우에는 땜납의 연신 속도가 느리기 때문에, 휨이 해소될 때까지의 시간이 길어진다.
따라서, 유지온도에 대해서는 60?100℃, 바람직하게는 60?90℃, 더욱 바람직하게는 60?80℃로 설정하는 것이 실용상 적합하다.
또한, 본 발명에 있어서 개재 땜납의 온도는 높은 쪽이 바람직하고 구리박의 온도는 낮은 쪽이 바람직하지만, 구리는 열전도율이 높으므로, 냉매를 사용하는 방법(예를 들면, 냉각용의 온풍을 탭 리드선에 뿜는 등)만으로 온도를 유지하려고 하면, 개재 땜납의 온도는 구리박과 거의 동일한 정도로 되어 버린다. 그래서, 유도가열(전자유도의 원리를 사용한 가열 방법)을 사용하여 탭 리드선을 내부로부터 따뜻하게 함과 아울러, 냉매를 사용하는 방법으로 표면으로부터 냉각하면, 개재 땜납의 온도를 보다 높게 하여 소성 변형시키기 쉽게 할 수 있음과 아울러, 구리박의 온도를 낮게 하여 열수축시킬 수 있으므로, 휨의 해소를 보다 효율적으로 행할 수 있다.
본 발명에서는, 상기의 유지온도에서 역방향으로 휘게 한 태양전지 소자를 유지함으로써 태양전지 소자(1)의 휨을 해소한다. 필요한 유지시간은 유지온도, 땜납의 연성취성 천이온도, 구리박에 부착된 땜납의 양 등에 따라 상이하기 때문에 일률적으로는 전하지 않지만, 바람직하게는 60초 이상, 더욱 바람직하게는 90초 이상, 특히 바람직하게는 120초 이상이다. 또 유지시간의 상한에 대해서도 발명의 효과를 발휘시키는 점에서는 특별히 한정되지 않지만, 12시간 정도를 초과한 경우에는 생산 관리가 번거로워져, 생산성도 저하된다.
또한, 태양전지 소자가 땜납의 연성취성 천이온도보다 낮은 온도로 급랭된 경우 등, 적당한 유지온도에서의 유지시간이 지나치게 짧은 경우에는 땜납의 소성 변형이 충분히 진행되지 않고, 실리콘과 구리의 열팽창률의 차가 구리박(2a)의 탄성 변형에 의한 내부응력으로서 남으므로, 휨을 충분히 해소할 수 없다.
본 발명에 있어서, 초박형의 태양전지 소자(1)나, 복잡한 형상의 탭 리드선(2)을 사용하는 경우에는, 이것들을 캐리어 필름(5c) 위에 마운트한 상태에서 공급하는 쪽이 바람직하다. 캐리어 필름(5c)에 마운트한 상태이면 초박형의 태양전지 소자(1)나 복잡한 형상의 탭 리드선(2)의 운반도 캐리어 필름(5c)을 파지함으로써 행할 수 있고, 본 발명에서 사용하는 것과 같은 무르고 깨지기 쉬운 태양전지 소자(1)를 직접 파지하여 깨져버릴 우려나, 가늘어서 잡기 어려운 탭 리드선(2)을 파지하여 형태를 무너뜨리거나, 비틀림이 생길 우려가 없게 되므로, 또한 캐리어 필름(5c)을 첩착함으로써 태양전지 소자(1)나 탭 리드선(2)이 보강되기 때문이다.
또한 탭 리드선(2)이, 예를 들면, 박막을 에칭함으로써 형성되는 것과 같은 미세한 구조를 갖는 경우, 그 미세한 구조를 보호할 수 있다.
본 발명의 방법은 이면 전극형의 태양전지 소자에 대하여 특히 유효하지만, 태양전지 소자의 양면에 탭 리드선을 용착하는 통상의 태양전지 소자이어도 2.5?3mm 정도 휘는 경우가 있으므로, 이것도 역방향으로 휘게 하고 소정온도에서 유지함으로써, 휨을 해소할 수 있다.
또한, 땜납 대신 도전성 접착제(예를 들면, 미세 은입자 70중량% 이상으로 에폭시 수지를 혼합하여 이루어지는 것)를 사용할 수도 있다. 도전성 접착제를 사용하는 경우, 도 5에 도시하는 바와 같이, 탭 리드선(2)은 2매의 캐리어 필름(5c)으로 끼우도록 유지하고, 필요에 따라 캐리어 필름(5c)을 박리시켜 사용하는 편이 바람직하다. 또한 도전성 접착제측에 붙이는 캐리어 필름(5c)으로서는 박리성이 좋은 것을 사용한다.
이미 태양전지 소자(1)가 본 발명과는 다른 방법에 의해 탭 리드선(2)으로 접속되고, 태양전지 소자(1)가 휘어 있는 것과 같은 경우에도, 상기의 접속 방법과 동일한 방법으로 휨을 교정할 수 있다. 단 이 경우, 태양전지 소자(1)를 역방향으로 휘게 하기 전에, 한번 태양전지 소자(1)를 땜납의 용융온도 부근까지 가열할 필요가 있다. 가열되지 않으면 땜납(2b)이 연성을 갖지 않아, 태양전지 소자(1)를 역방향으로 휘게 해도 땜납이 소성 변형하지 않고, 또한, 식어서 수축된 구리박(2a)을 억지로 잡아늘리게 되므로 태양전지 소자(1)에 걸리는 응력이 지나치게 강해, 태양전지 소자(1)가 파손해 버릴 우려가 있기 때문이다. 또한 가열온도가 지나치게 높아 땜납의 용융온도 이상으로 된 경우에는 땜납(2b)이 녹아 떨어져서 접착의 역할을 하지 못해, 구리박(2a)의 위치가 벗어나거나 벗겨져 떨어져 버린다.
상기의 이유에서, 가열온도는 땜납의 연성취성 천이온도 이상이고 이 땜납의 용융온도 미만일 필요가 있지만, 이 범위 내이어도 가열온도가 낮으면, 구리박이 충분히 열팽창하지 않기 때문에, 태양전지 소자를 역방향으로 휘게 했을 때에 태양전지 소자(1)에 걸리는 응력이 강하여, 급속하게 역방향 휘게 하면 역시 태양전지 소자(1)가 파손되어 버릴 위험성이 증대하므로, 천천히 작업할 필요가 생겨, 작업성이 나쁘다. 작업성을 향상시키기 위하여, 바람직한 가열온도는 100℃ 이상이며, 더욱 바람직하게는 160℃ 이상이며, 이것에 의해, 구리박(2a)을 충분히 열팽창시킬 수 있다.
본 발명의 태양전지 소자의 교정 방법에서는, 태양전지 소자(1)를 역방향으로 휘게 한 후는 전술의 태양전지의 접속 방법과 마찬가지로, 유지온도까지 냉각하고나서 그대로 역방향으로 휘게 한 태양전지 소자(1)를 유지함으로써 땜납을 소성 변형시키고, 이것에 의해 실리콘과 구리의 선팽창률의 차를 흡수한다.
유지온도는 땜납의 연성취성 천이온도 이상이고 땜납의 용융온도 미만일 필요가 있어, 실용상은 60?100℃, 바람직하게는 60?90℃, 더욱 바람직하게는 60?80℃의 범위가 적합하고, 유지시간은 바람직하게는 60초 이상이며, 더욱 바람직하게는 90초 이상, 특히 바람직하게는 120초 이상이며, 유지시간의 상한은 특별히 없지만 생산 관리의 사정상 12시간 정도가 바람직하다고 하는 점도, 전술의 태양전지 소자의 접속 방법과 동일하다. 또한 보온을 위한 방법으로서, 유도가열에 의해 탭 리드선을 내부로부터 따뜻하게 하면서 냉매를 사용하여 표면으로부터 냉각하는 방법이 바람직한 점도 동일하다.
다음에 상기한 태양전지 소자의 접속 방법에 적합한 태양전지 소자의 접속 장치에 대하여 설명한다.
본 발명의 태양전지 소자의 접속 장치는, 도 7에 도시한 바와 같이, 이면 전극형 또는 양면 전극형의 태양전지 소자(1)를 구리박의 주위에 땜납을 부착시킨 탭 리드선(2)으로 접속하는 태양전지 소자의 접속 장치(8)로서, 적어도 탭 리드선의 공급 수단(5a), 태양전지 소자의 공급 수단(5b), 탭 리드선을 태양전지 소자에 용착하는 용착 수단(3), 태양전지 소자를 이동시키는 이동 수단(6)을 갖고, 이동 수단(6)은 적어도 그 일부에 회전 드럼(6a), 또는 원호상으로 팽출한 형상의 컨베이어(6b)를 가짐과 아울러, 탭 리드선(2)이 용착된 태양전지 소자(1)를 역방향으로 휘게 하기 위하여 상기 회전 드럼(6a) 또는 원호상으로 팽출한 형상의 컨베이어(6b)의 표면에 태양전지 소자(1)를 흡착하는 흡착 수단(6c), 또는 누르는 누름 수단(6d)을 갖고, 역방향 휨 상태의 태양전지 소자(1)를 연성취성 천이온도 이상이고 땜납의 용융온도 미만의 온도로 유지하기 위한 온도 유지 수단(7)을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서 탭 리드선 공급 수단(5a)의 태양은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 릴 등에 권회된 탭 리드선(2)의 선두의 부분만을 태양전지 소자(1)에 접착하고, 태양전지 소자(1)의 이동에 당겨져서 탭 리드선이 풀어내지는 것과 같은, 극히 단순한 것이어도 상관없다. 단, 상기한 바와 같이 탭 리드선(2)에 진행방향 후측방향의 인장력을 가함으로써 회전 드럼(6a) 또는 원호상으로 팽출한 형상의 컨베이어(6b)의 표면에 태양전지 소자(1)를 누르는 것이 가능하므로, 진행방향 후측방향의 인장력을 가할 수 있는 기구를 설치하는 편이 바람직하다.
진행방향 후측방향의 인장력을 가할 수 있는 기구로서는 탭 리드선(2)을 태양전지 소자(1)측으로 풀러내는 탭 리드선 풀어내기 롤(도시 생략)이나 탭 리드선(2)을 진공흡인하는 진공흡인 장치(도시 생략)를 적합하게 사용할 수 있다. 탭 리드선 풀어내기 롤을 사용할 때는, 필요에 따라 회전속도를 느리게, 또는 역회전함으로써 인장력을 발생시킨다. 탭 리드선을 진공흡인하는 진공흡인 장치를 사용할 때는, 탭 리드선(2)을 진공흡인 장치로 흡착시키면서 태양전지 소자(1)를 이동시킴으로써, 탭 리드선(2)과 진공흡인 장치 사이에 마찰력을 생기게 하여, 이것을 인장력으로 한다.
본 발명에 있어서의 태양전지 소자의 공급 수단(5b)도 특별히 한정되지 않고, 종전의 태양전지 소자의 접속 장치에서 사용되고 있는 것을 모두 사용할 수 있다. 단, 최근 사용되기 시작한 초박형(두께 150㎛ 정도)의 태양전지 소자(1)나, 장래의 사용이 예상되는 극초박형(두께 50㎛ 정도)의 태양전지 소자(1)의 경우는 무르고 깨지기 쉽기 때문에, 긴 캐리어 필름(5c)에 연속해서 첩착한 상태로 공급하고, 필요에 따라 캐리어 필름 박리 롤(5d)을 사용하여 박리시키도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 도 7에 도시한 예에서, 태양전지 소자(1)는 긴 캐리어 필름(5c)에 연속해서 첩착되어 있고, 각각의 태양전지 소자(1, 1)의 사이 부분에서 접을 수 있도록 되어 있다. 또한 본 예에서, 박리된 캐리어 필름(5c)은 방치되어 있지만, 별도 설치한 캐리어 필름 권취 롤(도시 생략)에 권취하도록 해도 된다.
본 발명에서 사용할 수 있는 용착 헤드(3)의 구조는 특별히 한정되지 않고, 종래부터 사용되고 있는 것을 모두 적합하게 사용할 수 있고, 구체적으로는 스폿 히터를 각 탭 리드선(2) 위에 배치한 것, 라인 히터를 각 탭 리드선(2)을 따라, 그 길이방향과 평행하게 되도록 배치한 것, 라인 히터를 탭 리드선(2)에 대하여 직각방향으로 배치하고, 탭 리드선(2)과 태양전지 소자(1)를 동시에 가열하도록 한 것, 유도가열을 이용한 히터를 각 탭 리드선(2) 위에 배치한 것 등을 들 수 있다. 이것들 중에서는 용착 헤드(3)가 탭 리드선에 접촉하지 않는, 소위 비접촉형의 용착 헤드(3)가 바람직하고, 국부 연속용융고화를 행할 수 있는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에 있어서의 이동 수단(6)은 공급 수단(5b)으로부터 공급된 태양전지 소자(1)를 용착 수단(3)까지 이동시키고, 또한 후술의 온도 유지 수단(7)에 의해 온도 유지된 영역을 통과시키는 것이다. 본 발명에서는, 적어도 온도 유지 수단(7)에 의해 온도 유지된 영역에 있어서, 바람직하게는 용착 수단(3)에 의해 탭 리드선(2)이 태양전지 소자(1)에 용착되는 영역에서도, 상기 이동 수단(6)이 회전 드럼(6a) 또는 원호상 컨베이어(6b)이고, 태양전지 소자(1)가 이 회전 드럼(6a) 또는 원호상 컨베이어(6b)의 표면에 흡착 또는 눌려짐으로써 역방향으로 휘도록 구성되어 있다. 또한, 도 7에 도시한 예에서는 온도 유지 수단(7)에 의해 온도 유지된 영역에서 회전 드럼(6a)이 사용되고, 용착 수단(3)에 의해 탭 리드선(2)이 태양전지 소자(1)에 용착 되는 영역에서 원호상 컨베이어(6b)가 사용되고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 온도 유지 수단(7)의 영역에서 원호상 컨베이어(6b)를 사용해도 되고, 용착 수단(3)의 영역에서 회전 드럼(6a)을 사용해도 된다.
회전 드럼(6a) 또는 원호상 컨베이어(6b)의 표면에 태양전지 소자(1)를 흡착하기 위한 흡착 수단(6c)으로서는 태양전지 소자(1)를 회전 드럼(6a) 또는 원호상 컨베이어(6b)의 곡면을 이용하여 역방향으로 휘게 할 수 있는 한 특별히 한정되지 않지만, 회전 드럼(6a) 또는 원호상 컨베이어(6b)의 내부에 진공흡인 장치를 설치하는 방법을 예시할 수 있다.
또한, 회전 드럼(6a) 또는 원호상 컨베이어(6b)의 표면에 태양전지 소자(1)를 누르기 위한 누름 수단(6d)에 대해서도, 태양전지 소자(1)를 역방향으로 휘게 할 수 있는 한 특별히 한정되지 않지만, 탭 리드선 공급 장치(5a)를 누름 수단(6d)으로서 사용하고, 회전 드럼(6a) 또는 원호상 컨베이어(6b)의 진행방향 후부에서 탭 리드선(2)에 진행방향 후측방향의 인장력을 가함으로써, 태양전지 소자를 누르는 방법을 예시할 수 있다. 회전 드럼(6a) 또는 원호상 컨베이어(6b)와 후속의 이동 수단(6)의 접속각도에 따라서는 탭 리드선(2)에 후측방향의 장력을 가함으로써 회전 드럼(6a) 또는 원호상 컨베이어(6b)의 전측에서 태양전지 소자(1)가 떠오르는 방향으로 힘이 작용하는 경우가 있지만, 이 경우, 회전 드럼(6a)이나 원호상 컨베이어(6b)의 후방에 태양전지 소자(1)의 떠오름을 억제하는 롤러 등을 또 하나의 누름 수단(6d)으로서 설치하면 된다.
본 발명에서 사용하는 온도 유지 수단(7)은 상기의 회전 드럼(6a), 원호상 컨베이어(6b), 흡착 수단(6c), 누름 수단(6d)을 사용하여 역방향으로 휘게 한 태양전지 소자(1)를 소정 온도에서 소정시간 유지할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 도 7에 도시한 예에서는 온도 유지 수단으로서 항온 챔버(7)를 사용하고, 이 항온 챔버(7) 속에 회전 드럼(6a)을 설치하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예를 들면, 회전 드럼(6a) 속에 설치한 히터를 온도 유지 수단(7)으로 해도 된다. 또한 유도가열을 이용한 히터와 냉매를 사용한 냉각장치(냉각용의 온풍을 뿜기 위한 노즐 등)를 양쪽 사용하고, 개재 땜납의 온도를 올리면서 구리박의 온도를 내리도록 구성해도 된다.
또한, 태양전지 소자(1)의 크기, 탭 리드선(2)의 두께, 땜납의 연성 등에 따라 적합한 역방향 휨 높이는 변화되므로, 이것에 따라 회전 드럼(6a)의 반경, 또는 원호상 컨베이어(6b)의 곡률반경을 변화시키는 편이 바람직하다. 구체예로서는 회전 드럼(6a)을 캔틸레버식으로 하고, 필요에 따라 교체를 할 수 있게 하는 방법이나, 원호상 컨베이어(6b)의 반송용 벨트를 길이가 상이한 다른 반송용 벨트로 교체하고, 이 벨트의 경로를 변경하는 방법을 예시할 수 있다.
다음에 상기한 태양전지 소자의 교정 방법에 적합한 태양전지 소자의 교정 장치에 대하여 설명한다.
본 발명의 태양전지 소자의 교정 장치는, 도 8에 도시한 바와 같이, 구리박의 주위에 땜납을 부착시킨 탭 리드선(2)으로 접속된 이면 전극형 또는 양면 전극형의 태양전지 소자(1)의 휨을 교정시키기 위한 태양전지 소자의 교정 장치(9)로서, 적어도 탭 리드선으로 접속된 태양전지 소자의 공급 수단(5g), 태양전지 소자에 용착된 탭 리드선을 땜납의 용융온도 부근까지 가열하기 위한 가열 수단(3b), 태양전지 소자를 이동시키는 이동 수단(6)을 갖고, 이동 수단(6)은, 적어도 그 일부에 회전 드럼(6a)을 가짐과 아울러, 탭 리드선(2)이 용착된 태양전지 소자(1)를 역방향으로 휘게 하기 위하여 상기 회전 드럼(6a)의 표면에 태양전지 소자(1)를 흡착하는 흡착 수단(6c), 또는 누르는 누름 수단(6d)을 갖고, 역방향 휨 상태의 태양전지 소자(1)를 연성취성 천이온도 이상으로 땜납의 용융온도 미만의 온도로 유지하기 위한 온도 유지 수단(7)을 갖는 것을 특징으로 한다. 상기 장치에 있어서, 회전 드럼(6a) 대신에, 도 7에 도시한 바와 같은 원호상으로 팽출한 컨베이어(6b)를 사용해도 된다.
본 발명의 태양전지 소자의 교정 장치(9)는, 상기한 접속 방법 8에서의 탭 리드선의 공급 수단(5a) 및 태양전지 소자의 공급 수단(5b)을 탭 리드선으로 접속된 태양전지 소자의 공급 수단(5g)으로 변경하고, 용착 수단(3)을 태양전지 소자에 용착 된 탭 리드선을 땜납의 용융온도 부근까지 가열하기 위한 가열 수단(3b)으로 변경한 것 이외는 상기한 태양전지 소자의 접속 방법 8과 동일하므로 설명을 생략한다.
본 발명에 있어서의 탭 리드선으로 접속된 태양전지 소자의 공급 수단(5g)은 탭 리드선으로 접속된 태양전지 소자로서 휨이 해결되지 않은 것을 송출하는 장치이다. 구체적으로는, 예를 들면, 종래부터 사용되고 있던 태양전지 소자의 접속 장치나, 당해 접속 장치에 의해 접속된 태양전지 소자를 풀어내는 송출 장치를 예시할 수 있다.
본 발명에 있어서의 가열 수단(3b)은 태양전지 소자에 용착된 탭 리드선을 땜납의 용융온도 부근까지 가열하기 위한 수단이다. 구체적으로는, 종래부터 태양전지 소자의 접속 장치에서 용착 헤드로서 사용되어 온 것과 같은, 스폿 히터, 라인 히터, 유도가열을 이용한 히터 등이 본 발명에 있어서의 가열 수단(3b)으로서 사용할 수 있지만, 땜납을 용해하지 못할 정도까지 출력을 약화시키거나, 처리시간을 짧게 할 필요가 있다. 또한, 도 8에서는 가열 수단(3b)과 항온 챔버(7)는 인접해서 설치되어 있지만, 격리시켜 형성해도 되고, 항온 챔버(7) 중에 가열 수단(3b)을 설치할 수도 있다.
(실시예)
비교예
(종래의 접속 방법)
태양전지 소자로서, 1변 156mm의 정방 형상이고 두께 180?200㎛, 전극열이 +극, -극 각각 3열씩 계 6열 설치된 이면 전극형의 것을 사용했다. 이러한 태양전지 소자 100매에 정법으로 탭 리드선을 용착하고, 실온까지 방냉하면, 탭 리드선이 수축하여 태양전지 소자가 휘었다. 휨 높이의 평균은 5.5mm이었다.
실시예
1(접속 방법)
상기 비교예에서 사용한 것과 동일한 태양전지 소자 100매 및 탭 리드선을 140℃로 가온하고, 식기 전에 봉 형상의 누름 도구를 사용하여 태양전지 소자를 전극열의 배열방향 전후측의 끝가장자리에서 이면측으로부터 누름과 아울러, 동일하게 봉 형상의 누름 도구를 사용하여 이 태양전지 소자의 중간부에서 표면측으로부터 누름으로써 휨 높이 5mm가 될 때까지 역방향으로 휘게 하고, 태양전지 소자의 전극열 위에 탭 리드선을 배치했다.
이 상태에서 탭 리드선을 245℃까지 가온하여 태양전지 소자에 용착하고나서 60℃(유지온도)까지 급랭하고, 이 상태에서 60초간 유지하고, 그 후 누름 도구를 제거하고 실온까지 방냉했다.
방냉 후의 태양전지 소자의 휨 높이는 평균 1.7mm로, 실용에 문제가 없는 범위였다.
실시예
2(접속 방법)
상기 비교예에서 사용한 것과 동일한 태양전지 소자 100매에 정법으로 탭 리드선을 용착하고, 식기 전에 봉 형상의 누름 도구를 사용하여 태양전지 소자를 전극열의 배열방향 전후측의 끝가장자리에서 이면측으로부터 누름과 아울러, 동일하게 봉 형상의 누름 도구를 사용하여 이 태양전지 소자의 중간부에서 표면측으로부터 누름으로써 휨 높이 5mm가 될 때까지 역방향으로 휘게 했다.
이 상태에서 60℃(유지온도)까지 급랭하고, 이 상태에서 60초간 유지하고, 그 후 누름 도구를 제거하고 실온까지 방냉했다.
방냉 후의 태양전지 소자의 휨 높이는 평균 2.5mm로, 실용에 문제가 없는 범위였다.
실시예
3(교정 방법)
상기 비교예에서 얻어진, 휜 태양전지 소자를 150℃(가열온도)까지 가열하고, 봉 형상의 누름 도구를 사용하여 태양전지 소자를 전극열의 배열방향 전후측의 끝가장자리에서 이면측으로부터 누름과 아울러, 동일하게 봉 형상의 누름 도구를 사용하여 이 태양전지 소자의 중간부에서 표면측으로부터 누름으로써 휨 높이 5mm가 될 때까지 역방향으로 휘게 했다.
이 상태에서 60℃(유지온도)까지 급랭하고, 이 상태에서 60초간 유지하고, 그 후 누름 도구를 제거하고 실온까지 방냉했다.
방냉 후의 태양전지 소자의 휨 높이는 평균 2.5mm로, 교정 전의 5.5mm로부터 대폭 교정되었다.
실시예
4(교정 방법)
상기 실시예 1에서 얻어진 탭 리드선으로 접속된 태양전지 소자를 실시예 3과 동일한 방법으로 교정했다.
교정 후의 태양전지 소자의 휨 높이는 평균 0.8mm로, 교정 전의 1.7mm로부터 대폭 교정되었다.
(산업상의 이용가능성)
상술한 바와 같이, 본 발명의 태양전지 소자의 접속 방법, 교정 방법에 의하면, 탭 리드선이 용착된 태양전지 소자를 역방향으로 휘게 하고나서 적당한 온도까지 냉각하고, 그대로 역방향으로 휘게 한 태양전지 소자를 유지함으로써 개재 땜납을 소성 변형시키고, 이것에 의해, 실리콘과 구리의 선팽창률의 차를 흡수시키므로, 태양전지 소자의 휨을 해소할 수 있고, 모듈화 시 등에도 파손되기 어려우므로, 태양전지 모듈을 작성하는 단계에서 태양전지 소자의 휨을 해소하는 방법으로서, 또는 접속된 태양전지 소자의 휨을 해소하는 방법으로서 대단히 유용하다.
1 태양전지 소자 1a 전극열
2 탭 리드선 2a 구리박
2b 땜납 3 용착 수단(용착 헤드)
3b 가열 수단 4 누름 도구
5a 탭 리드선의 공급 수단 5b 태양전지 소자의 공급 수단
5c 캐리어 필름 5d 캐리어 필름 박리 롤
5e 캐리어 필름 권취 롤 5f 닙 롤
5g 탭 리드선으로 접속된 태양전지 소자의 공급 수단
6 이동 수단 6a 회전 드럼
6b 원호상 컨베이어 6c 흡착 수단
6d 누름 수단 7 온도 유지 수단(항온 챔버)
8 태양전지 소자의 접속 장치 9 태양전지 소자의 교정 장치
H 휨 높이
2 탭 리드선 2a 구리박
2b 땜납 3 용착 수단(용착 헤드)
3b 가열 수단 4 누름 도구
5a 탭 리드선의 공급 수단 5b 태양전지 소자의 공급 수단
5c 캐리어 필름 5d 캐리어 필름 박리 롤
5e 캐리어 필름 권취 롤 5f 닙 롤
5g 탭 리드선으로 접속된 태양전지 소자의 공급 수단
6 이동 수단 6a 회전 드럼
6b 원호상 컨베이어 6c 흡착 수단
6d 누름 수단 7 온도 유지 수단(항온 챔버)
8 태양전지 소자의 접속 장치 9 태양전지 소자의 교정 장치
H 휨 높이
Claims (18)
- 이면 전극형 또는 양면 전극형의 태양전지 소자를 구리박의 주위에 땜납을 부착시킨 탭 리드선으로 접속하는 태양전지 소자의 접속 방법으로서,
태양전지 소자의 전극열을 따라 탭 리드선을 배치하고,
탭 리드선 및 태양전지 소자를 탭 리드선에 부착하는 땜납의 용융온도 부근까지 가열하고나서,
태양전지 소자를 역방향으로 휘게 하고,
다음에, 탭 리드선을 땜납의 용융온도 이상에 가열함으로써 태양전지 소자와 탭 리드선을 납땜하고,
납땜 후에 땜납의 연성취성 천이온도 이상이고 땜납의 용융온도 미만의 온도에서 상기 역방향으로 휘게 한 태양전지 소자를 유지하는 것을 특징으로 하는 태양전지 소자의 접속 방법. - 이면 전극형 또는 양면 전극형의 태양전지 소자를 구리박의 주위에 땜납을 부착시킨 탭 리드선으로 접속하는 태양전지 소자의 접속 방법으로서,
태양전지 소자의 전극열을 따라 탭 리드선을 배치하고, 탭 리드선을 땜납의 용융온도 이상으로 가열함으로써 태양전지 소자와 탭 리드선을 납땜하고,
다음에, 태양전지 소자를 역방향으로 휘게 하고,
땜납의 연성취성 천이온도 이상이고 땜납의 용융온도 미만의 온도에서 상기 역방향으로 휘게 한 태양전지 소자를 유지하는 것을 특징으로 하는 태양전지 소자의 접속 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 납땜 후의 유지온도가 땜납의 연성취성 천이온도 이상이고 100℃ 이하인 것을 특징으로 하는 태양전지 소자의 접속 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 납땜 후의 탭 리드선을, 땜납의 연성취성 천이온도 이상이 되도록 유도가열에 의해 가열함과 아울러, 탭 리드선의 표면측에 냉매를 접촉시킴으로써 100℃ 이하로 냉각함으로써, 구리박과 태양전지 소자 사이의 땜납의 온도를 구리박의 온도보다도 높게 하는 것을 특징으로 하는 태양전지 소자의 접속 방법.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 태양전지 소자의 역방향 휨은, 태양전지 소자를 전극열의 배열방향 전후측의 끝가장자리에서 이면측으로부터 누름과 아울러, 이 태양전지 소자의 중간부에서 표면측으로부터 누름으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 태양전지 소자의 접속 방법.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 태양전지 소자의 역방향 휨은 태양전지 소자를 회전 드럼, 또는 원호상으로 팽출한 형상의 컨베이어의 표면에 누름 또는 흡착함으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 태양전지 소자의 접속 방법.
- 제 6 항에 있어서, 태양전지 소자의 누름은 회전 드럼, 또는 원호상으로 팽출한 형상의 컨베이어의 진행방향 후부에서 탭 리드선에 진행방향 후측방향의 장력을 가함으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 태양전지 소자의 접속 방법.
- 제 6 항에 있어서, 태양전지 소자의 흡착은 회전 드럼, 또는 원호상으로 팽출한 형상의 컨베이어의 표면에 설치된 진공흡착 장치에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 태양전지 소자의 접속 방법.
- 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 태양전지 소자 및/또는, 탭 리드선이 캐리어 필름 위에 마운트된 상태에서 공급되고, 회전 드럼, 또는 원호상으로 팽출한 형상의 컨베이어의 직전에서 캐리어 필름이 제거되는 것을 특징으로 하는 태양전지 소자의 접속 방법.
- 제 1 항에 있어서, 역방향 휨 전의 가열온도가 100℃ 이상이고 땜납의 용융온도 미만인 것을 특징으로 하는 태양전지 소자의 접속 방법.
- 구리박의 주위에 땜납을 부착시킨 탭 리드선으로 접속된 이면 전극형 또는 양면 전극형의 태양전지 소자의 휨을 교정하는 태양전지 소자의 교정 방법으로서,
탭 리드선으로 접속된 태양전지 소자를 탭 리드선에 부착되는 땜납의 용융온도 부근까지 가열하고나서,
태양전지 소자를 전극열의 배열방향 전후측의 끝가장자리에서 이면측으로부터 누름과 아울러, 이 태양전지 소자의 중간부에서 표면측으로부터 누름으로써, 태양전지 소자를 역방향으로 휘게 하고,
땜납의 연성취성 천이온도 이상이고 땜납의 용융온도 미만의 온도까지 냉각하고, 당해 온도에서 상기 역방향으로 휘게 한 태양전지 소자를 유지하는 것을 특징으로 하는 태양전지 소자의 교정 방법. - 제 11 항에 있어서, 역방향으로 휘기 전의 가열온도가 100℃ 이상이고 땜납의 용융온도 미만인 것을 특징으로 태양전지 소자의 교정 방법.
- 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 역방향 휨 후의 유지온도가 땜납의 연성취성 천이온도 이상이고 100℃ 이하인 것을 특징으로 하는 태양전지 소자의 교정 방법.
- 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 역방향 휨 후의 탭 리드선을, 땜납의 연성취성 천이온도 이상이 되도록 유도가열에 의해 가열함과 아울러, 탭 리드선의 표면측에 냉매를 접촉시킴으로써 100℃ 이하로 냉각함으로써, 구리박과 태양전지 소자 사이의 땜납의 온도를 구리박의 온도보다도 높게 하는 것을 특징으로 하는 태양전지 소자의 교정 방법.
- 이면 전극형 또는 양면 전극형의 태양전지 소자를 구리박의 주위에 땜납을 부착시킨 탭 리드선으로 접속하는 태양전지 소자의 접속 장치로서,
적어도 탭 리드선의 공급 수단, 태양전지 소자의 공급 수단, 탭 리드선을 태양전지 소자에 용착하는 용착 수단, 태양전지 소자를 이동시키는 이동 수단을 갖고,
이동 수단은, 적어도 그 일부에 회전 드럼, 또는 원호상으로 팽출한 형상의 컨베이어를 가짐과 아울러, 탭 리드선이 용착된 태양전지 소자를 역방향으로 휘게 하기 위하여 상기 회전 드럼 또는 원호상으로 팽출한 형상의 컨베이어의 표면에 태양전지 소자를 흡착하는 흡착 수단, 또는 누르는 누름 수단을 갖고,
역방향 휨 상태의 태양전지 소자를 연성취성 천이온도 이상이고 땜납의 용융온도 미만의 온도로 유지하기 위한 온도 유지 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 태양전지 소자의 접속 장치. - 제 15 항에 있어서, 용착 수단에 의해 탭 리드선이 태양전지 소자에 용착될 때, 태양전지 소자가 회전 드럼, 또는 원호상으로 팽출한 형상의 컨베이어의 표면에 누름 또는 흡착되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지 소자의 접속 장치.
- 구리박의 주위에 땜납을 부착시킨 탭 리드선으로 접속된 이면 전극형 또는 양면 전극형의 태양전지 소자의 휨을 교정시키기 위한 태양전지 소자의 교정 장치로서, 적어도 탭 리드선으로 접속된 태양전지 소자의 공급 수단, 태양전지 소자에 용착된 탭 리드선을 땜납의 용융온도 부근까지 가열하기 위한 가열 수단, 태양전지 소자를 이동시키는 이동 수단을 갖고,
이동 수단은, 적어도 그 일부에 회전 드럼, 또는 원호상으로 팽출한 형상의 컨베이어를 가짐과 아울러, 탭 리드선이 용착된 태양전지 소자를 역방향으로 휘게 하기 위하여 상기 회전 드럼 또는 원호상으로 팽출한 형상의 컨베이어의 표면에 태양전지 소자를 흡착하는 흡착 수단, 또는 누르는 누름 수단을 갖고,
역방향 휨 상태의 태양전지 소자를 연성취성 천이온도 이상이고 땜납의 용융온도 미만의 온도로 유지하기 위한 온도 유지 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 태양전지 소자의 교정 장치. - 제 17 항에 있어서, 용착 수단에 의해 탭 리드선이 태양전지 소자에 용착될 때, 태양전지 소자가 회전 드럼, 또는 원호상으로 팽출한 형상의 컨베이어의 표면에 누름 또는 흡착되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지 소자의 교정 장치.
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