KR20130059510A - 적외선 램프를 이용한 결정질 실리콘 태양전지모듈 수리장치 - Google Patents

적외선 램프를 이용한 결정질 실리콘 태양전지모듈 수리장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적외선 램프(IR lamp)(11)를 이용한 결정질 실리콘 태양전지모듈 수리장치에 관한 것으로, 태양전지모듈 제조 공정 중 발생하는 불량 모듈에 대해 적외선 램프를 부착한 태양전지모듈 수리장치를 통해 모듈 내구성 저하 요인을 줄이면서 효율적인 수리 작업이 이루어질 수 있도록 하는 것이다.
본 발명에 의하면 기존 방식 대비 낮은 열로 모듈 수리가 가능하게 함으로써 모듈에 가해지는 열적 스트레스를 최소화할 수 있고, 적외선 램프를 통해 일시에 모듈 전체에 고루 열을 가함으로써 수리 시 한번에 백시트(back sheet)(34)를 제거할 수 있어 시간 절약과 작업 효율성 증대의 효과를 얻을 수 있다.
또한 결과적으로 태양광 모듈 제조 업체에서는 이러한 수리 작업을 통해 최종적인 불량률을 낮춤으로써 원가 절감과 함께 불필요한 폐기물 발생을 줄여 자원 낭비를 막을 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Description

적외선 램프를 이용한 결정질 실리콘 태양전지모듈 수리장치{crystalline silicon solar module repair equipment with infrared lamp}
본 발명은 적외선 램프(IR lamp)(11)를 이용한 결정질 실리콘 태양전지모듈 수리장치에 관한 것으로서, 적외선 램프를 이용하여 수리가 필요한 결정질 실리콘 태양전지모듈에 백시트(back sheet)(34)를 제거할 수 있도록 열을 가하는 장치에 관한 것이다.
본 발명은 태양광을 흡수하여 빛에너지를 전기에너지로 변환시키는 태양전지모듈의 수리장치에 관한 것으로, 적외선 램프를 이용한 모듈수리장치를 통해 모듈 후면에 열을 가함으로써 기존 방식 대비 모듈 내구성 저하 요인을 감소시킬 수 있고 효율적인 수리 작업이 이루어질 수 있도록 하는 장점이 있다.
일반적으로 결정질 실리콘 태양전지모듈은 저철분 강화유리(low iron tempered glass)(31), 봉지재(encapsulant)(32), 태양전지(33), 봉지재(encapsulant)(32), 백시트(back sheet)(34)의 구조로 적층되어 있다. 이 중 태양전지 구조 층은 모듈 발전용량에 따라 다수의 태양전지가 리본으로 연결되어 있는데, 태양전지에 리본을 부착하는 공정에서 고온의 열과 함께 태양전지에 압력이 가해지게 된다. 또한 이러한 구조로 적층된 각 층은 열과 압력을 받으며 하나의 모듈로 결합되는 라미네이션 공정을 거치게 된다. 결정질 실리콘 태양전지는 두께가 약 180~280㎛로 모듈 제조 공정 중 열과 압력에 의해 균열이 발생할 가능성을 지니고 있다. 이러한 요인으로 공정 중 태양전지 균열 여부를 육안 검사와 더불어 램프를 이용해 빛을 비추며 확인하는 작업을 거치게 된다. 라미네이션 후 태양전지 균열이나 이물질 삽입 등의 원인으로 발생한 불량 모듈은 수리 작업을 거치게 되는데, 모듈에 열을 가하면 경화 상태의 봉지재가 유연해지면서 후면 봉지재와 백시트 사이의 접착력이 약해지게 된다. 이러한 상태에서 모듈 상부 가장자리에서 백시트 부분을 잡고 물리적인 힘을 가해 하부로 당겨 후면 봉지재로부터 백시트 전체를 완전히 분리한 뒤, 불량 원인이 된 부분을 제거하고 정상 봉지재, 태양전지를 적층하여 새로운 백시트를 덮어 다시 라미네이션 공정을 거치게 된다.
종래의 태양전지모듈 수리 방법은 모듈에 열을 가하는 방법에 있어서, 오븐이나 라미네이터 장비를 사용하거나, 소형 핫에어(hot air) 블로어(blower)를 이용하였다. 오븐을 사용할 경우 일정 온도의 공기가 순환되면서 모듈에 열을 가하게 되는데 상대적으로 열을 필요로 하지 않는 모듈의 전면부까지 후면부와 같은 온도의 열이 가해지게 되고, 라미네이터를 사용하는 경우에는 모듈 전면부를 통해 후면까지 열이 가해지기 때문에, 백시트를 제거하기 위해 궁극적으로 열원을 필요로 하는 후면 봉지재와 백시트 부분 외에 태양전지 층까지 불필요한 열이 가해져 모듈 내구성을 저하시키는 요인이 될 수 있다. 또한 소형 핫에어 블로어를 이용하는 방법의 경우 사람이 수작업으로 태양전지모듈 후면에 부분적으로 열을 가하면서 백시트를 제거하는 작업을 함으로써 시간이 많이 소요되고 작업성이 떨어지는 문제가 발생하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 태양전지모듈 제조 공정 중 태양전지 균열, 이물질 삽입 등의 원인으로 발생한 불량 모듈 수리 시 오븐이나 라미네이터를 사용하는 기존 방식은 모듈에 불필요한 열을 가함으로써 모듈 내구성에 악영향을 미치고, 수작업으로 할 경우 시간이 많이 소요되며 작업성이 떨어지는 문제점에 의해서, 불량 모듈이 발생할 경우 효율적인 수리 작업이 이루어질 수 있도록 하는 모듈수리장치를 얻고자 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 장치는 태양전지모듈 제조 공정 중 태양전지 균열, 이물질 삽입 등의 원인으로 발생하는 불량 모듈의 수리 공정 시 기존 방식 대비 모듈에 가해지는 열적 스트레스를 최소화하면서 효율적인 수리 작업이 이루어질 수 있도록 하기 위해 적외선 램프(IR lamp)(11)를 부착한 태양전지모듈 수리장치를 통해 문제를 해결하고자 한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면 모듈 후면부를 통해 백시트와 후면 봉지재가 분리될 수 있도록 열을 가함으로써 태양전지 층을 포함한 모듈 전면부에는 상대적으로 적은 양의 열이 가해지게 된다. 기존 방식에 따라 오븐을 사용할 경우 약 140~150℃로 가열된 공기가 순환되며 모듈 전체에 열을 가하게 되어 태양전지 층까지 불필요한 열이 가해지게 된다. 라미네이터를 사용할 경우 약 130~150℃로 가열된 핫플레이트를 통해 열이 가해지게 되는데, 이 경우 열원이 모듈 전면에 있어 태양전지에 고온의 열이 가해지게 되어 내구성에 악영향을 미칠 수 있다. 이에 따라 본 발명에 의한 장치를 이용할 경우 모듈에 불필요한 열이 가해지는 것을 줄임으로써 기존 수리 방식 대비 모듈에 가해지는 열적 스트레스를 최소화하여 결과적으로 모듈 내구성 저하 요인을 줄일 수 있는 효과를 기대할 수 있다. 또한 적외선 램프를 이용하여 모듈에 열을 가함으로써 강한 열효과를 가져올 수 있다. 이는 적외선이 지닌 장파장의 특성에 따라 미립자에 의한 산란효과가 작아 공기를 비교적 잘 투과하고, 적외선의 주파수가 물질을 구성하고 있는 분자의 고유진동수와 거의 비슷하여 효과적으로 물질에 흡수될 수 있기 때문이다. 이러한 강한 열효과를 지닌 적외선의 특성을 이용하여 모듈에 열을 가함으로써 기존 방식의 130~150℃ 온도보다 낮은 90~110℃ 온도의 열로 수리가 가능하게 함으로써 수리 공정에서 모듈에 가해지는 불필요한 열을 줄일 수 있다. 또한 수리 모듈보다 큰 사이즈의 가열판을 통해 일시에 모듈 전체에 열을 가함으로써 수리 시 한번에 백시트를 제거할 수 있어 부분적으로 열을 가하여 수작업으로 이루어지는 수리 작업에 비해 시간을 절약할 수 있는 효과가 있다.
이러한 방식으로 태양광모듈 제조 공정 중 발생하는 불량 모듈에 대한 수리 작업이 효율적으로 이루어짐으로써, 결과적으로 태양광모듈 제조 업체에서는 최종적인 불량률을 낮춤으로써 원가 절감과 함께 불필요한 폐기물 발생을 줄여 자원 낭비를 막을 수 있는 효과가 있다.
제1도는 본 발명의 설계에 따른 장치의 전체적인 모습을 나타낸 모식도
제2도는 본 발명의 설계에 따른 장치의 측면도
제3도는 일반적인 결정질 실리콘 태양전지모듈의 적층 구조를 나타낸 모식도
일반적으로 결정질 실리콘 태양전지 모듈은 도 4와 같은 구조로 구성되어 있다. 저철분 강화유리(low iron tempered glass)(31) 위에 봉지재(encapsulant)(32)가 적층되고 그 위에 다수의 태양전지가 모듈의 발전 용량에 따라 리본으로 연결되어 있다. 그리고 그 위로 또 하나의 봉지재(encapsulant)(32)가 적층되고 최종적으로 백시트(back sheet)(34)가 덮어져 있는 형태이다.
이러한 구조로 형성되어 있는 태양전지모듈은 태양전지 균열, 이물질 삽입 등의 원인으로 불량 모듈 발생 시 백시트(back sheet)(34)와 후면 봉지재(encapsulant)(32)가 분리될 수 있도록 모듈에 열을 가해 봉지재가 녹아 유연해지고 백시트와의 접착력이 약해진 상태에서 백시트 전체를 제거하고 불량 요인이 된 부분을 정상 자재로 교체하는 수리 작업을 거치게 된다. 수리 작업이 완료된 모듈은 새로운 백시트를 덮어 진공 상태에서 열과 압력을 가해 적층된 자재를 하나로 결합시켜 모듈의 형태로 만드는 라미네이션 공정을 다시 거치게 된다.
이러한 모듈 수리 공정에는 백시트를 벗겨낼 수 있는 열원을 필요로 하는데, 본 발명에 의한 적외선 램프를 이용한 모듈수리장치를 통해 모듈에 불필요하게 가해지는 열을 줄임으로써 수리 모듈의 내구성을 높이고, 보다 효율적인 수리 작업이 이루어질 수 있도록 하고자 한다.
이하, 본 발명에 있어 도면을 토대로 보다 구체적으로 설명한다.
도 2에 있어서 모듈수리장치의 가열부(10)는 1800(가로)*1100(세로)㎜의 직사각형 형태로 일반적인 크기의 태양전지모듈 한 장을 일시에 가열할 수 있는 크기이다. 가열부 가로축의 한 측면은 모듈 이송부(20)에 연결되어 있으면서 수리용 모듈이 출입할 수 있도록 약 30㎝ 높이로 상하로 움직이며 개폐될 수 있는 형태이며, 개폐부가 에어 실린더(air cylinder)로 연결되어 있어 개폐 레바를 상하로 조작하면 쉽게 열고 닫을 수 있다.
모듈수리장치의 가열판은 세라믹 적외선 램프(IR lamp)(11)로 구성되어 있고, 중앙부와 가장자리 두 개의 구역으로 나누어져 있으며 각기 온도 조절이 가능하다.
모듈 이송부(20)는 롤러(roller)의 형태로 수리 모듈의 출입이 용이하도록 구성되어있으며, 수리 모듈의 전면인 유리면이 롤러와 접하여 가열부로 출입하게 된다.
수리용 모듈은 가열부 내에서 상판에 부착된 적외선 램프를 통해 모듈 후면으로 약 90~110℃ 정도의 열을 받게 되고, 가열 상태로 10~15분 경과 후 봉지재가 녹아 유연해지고 백시트와의 접착력이 약해져 후면 봉지재와 백시트를 분리해낼 수 있는 상태가 된다. 수리 공정 시 가열 조건은 모듈에 따라 조정될 수 있다.
모듈수리장치에는 온도 조절부와 타이머가 구성되어 있어 수리 공정에 따라 원하는 온도와 시간을 설정할 수 있으며, 가열부 내부에는 별도의 온도 센서가 부착되어 실제 모듈에 가해지는 온도를 측정할 수 있고, 이 온도를 디스플레이해주는 계기판이 외부에 부착되어 있다. 또한, 타이머에 설정된 가열 시간이 종료됨을 작업자가 알 수 있도록 경광등이 설치되어 있다.
10 ; 모듈수리장치 가열부
11 ; 모듈수리장치 가열부의 적외선 램프(IR lamp)
20 ; 모듈 이송부
30 ; 태양전지모듈
31 ; 저철분 강화유리(low iron tempered glass)
32 ; 봉지재(encapsulant)
33 ; 태양전지
34 ; 백시트(back sheet)
40 ; 가열부 상판 개폐 에어 실린더(air cylinder)

Claims (4)

  1. 결정질 실리콘 태양전지모듈 수리장치에 있어서,
    모듈 수리 시 백시트를 제거할 수 있도록 모듈에 열을 가할 수 있는 열원을 구성하고 있고, 열원 구성부가 적외선 램프를 장착한 가열판인 것을 특징으로 하는 모듈수리장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 모듈 수리 시 백시트를 제거할 수 있도록 모듈에 열을 가하는 구성부는 수리 공정에 따라 온도와 시간을 제어할 수 있고, 가열부는 중앙부와 가장자리 부분으로 나뉘어 각 구역별로 온도를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 모듈수리장치 가열부 내부에는 온도 센서가 부착되어 있어, 설정 온도 대비 모듈에 가해지는 실제 온도를 측정할 수 있고, 그 온도를 확인할 수 있는 구성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 모듈수리장치는 수리 모듈이 가열부로 출입 시, 가열판을 상하로 개폐할 수 있도록 에어 실린더(air cylinder)로 구성된 조작부가 부착된 것을 특징으로 하는 장치.
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