KR20130132444A - 태양 전지용 검사 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서로 절연된 평행하게 이격되어 가까이 인접한 제1 및 제2 감지 전도체를 전기 접촉을 하도록 태양 전지의 전면의 전류 운반 전도체에 분리가능하게 누르는 한편, 적어도 하나의 기준 접점을 전기 접촉을 하도록 태양 전지의 후면의 기준 전도체에 분리가능하게 누르는 것에 의해서, 태양 전지에 의해 생성되는 전류 및 전압을 동시에 측정할 수 있다. 전류는 전류 운반 전도체로부터 제1 감지 전도체를 통하여 전류 측정 회로에 전도되고, 적어도 하나의 기준 접점을 통하여 다시 후면 기준 전도체로 전도된다. 전압은 전압 측정 회로를 사용하여, 후면 기준 전도체와 관련한 제2 감지 전도체에서 감지된다.

Description

태양 전지용 검사 장치{TESTING APPARATUS FOR PHOTOVOLTAIC CELLS}

본 발명은 대체로 태양(PV: photovoltaic) 전지의 전기적 특성의 측정에 관한 것으로 더욱 구체적으로는 태양 전지의 전류 및 전압 출력을 동시 측정하기 위한 검사 장치 및 방법에 관한 것이다.

광조사 하에서, 태양(PV) 전지는 전력을 발생키고 이는 전면 및 후면 전기접점에 의해 전지로부터 수집된다. 전면 접점은 일반적으로 "핑거(fingers)"로 알려진 복수개의 좁은 스크린 인쇄 배선으로 이루어져 있는데, 이들 핑거들은 "버스 바(bus bars)"라고 칭해지는 보다 큰 폭의 2개의 스크린-인쇄 배선에 의해 상호 연결되어 있다. 핑거들은 태양 전지 자체로부터 전류를 수집하고 버스 바는 핑거로부터 전류를 수신하여 이를 전지 외부로 전달한다.

일반적으로, 각각의 스크린 인쇄된 핑거는 폭이 90 내지 120 마이크론이고 높이는 10 내지 30 마이크론이다. 핑거들은 일반적으로 약 1.5 내지 3 mm의 간격을 두고 이격되어 있다. 각각의 스크린 인쇄된 버스 바는 폭이 2 내지 3 mm이고, 높이는 15 내지 30 마이크론이며 이웃하는 버스 바들 간의 간격은 대체로 35 내지 70 mm이다.

후면부의 전기접점은 보통 태양 전지의 후면 전체를 커버하고 있으며, "은 패드(silver pads)"라 칭해지는 은 함유 스크린 인쇄된 페이스트를 함유하는 몇몇의 작은 영역을 제외하고는, 알루미늄 페이스트와 같은 스크린 인쇄된 금속재로 만들어져 있다. 알루미늄으로 커버된 영역은 태양 전지의 후면으로부터 전기전류를 수집하는 것을 용이하게 해주며, 태양 전지의 후면부 또는 기준 단자로서 작용하는 은 패드에 상기 전류를 전달한다.

통상적인 PV 모듈 제조시, 제조자는 주석도금 구리 리본을 어느 하나의 전지의 전면의 버스 바 및 이와 인접하는 전지의 후면의 은 패드에 납땜함으로써 복수개의 태양 전지들을 직렬 연결시킨다.

태양 전지에 의해 발생가능한 최대 전력은 전지의 고유 특성과 외부 부하(external load)에 따라 달라질 수 있다. PV 모듈의 최대 효율은 모듈 내의 모든 태양 전지들이 유사한 전기적 특성을 가질 때 달성될 수 있다. 따라서, 제조시, 태양 전지는 그의 전기적 특성을 반드시 검사받아야 하는데, 이는 최대 모듈 효율을 달성하기 위해 모듈에서 사용될 공통적인 전기 특성을 갖는 태양 전지들을 확인하기 위한 분류(sorting)를 용이하게 하기 위해서이다. 이 목적을 위한 검사 장치는 표준 광조사 하에서 외부 전기 부하의 다양한 조건들에서 전류(I)와 전력(V)을 동시에 정밀 측정을 행한다. 이러한 장비를 제조하는 몇몇 회사가 있으며, 이러한 회사의 예로는 독일 D-82065 바이에르브룬 이자르슈트라세 2에 소재하는 버거 리히테크닉 게엠베하 운트 콤파니 카게(Berger Lichttechnik GmbH & Co. KG: Tel: +49(0)89/ 793 55 266; Email: info@bergerlichttechnik.de), 스위스 체하-2042 발랑긴 사서함 5에 주소를 둔 벨발 에스에이 수스-라-로슈(BELVAl SA Sous-la-Roche: Tel +41 32 857 23 93 Fax: +41 32 857 22 95; Email info@balval.com) 및 독일 D-60316 프랑크푸르트 암 마인 잔트벡 30-32에 소재하는 하.암.엘.엠.엘렉트로닉 게엠베하(H.A.L.M. Elektronik GmbH: Tel.: +49 069 943 353.0)를 들 수 있다.

통상적인 검사 장치들은 태양광 시뮬레이션을 위한 펄스 광원 또는 연속광원, 전기접점 측정 유닛 및 전자 프로세싱 유닛을 비롯한 몇 개의 부속품을 포함한다. 전기접점 측정 유닛은 검사되는 태양 전지 전면의 버스 바 및 검사되는 태양 전지 후면의 은 패드와의 신뢰가능한 낮은 저항의 전기접점을 만들어 외부 부하의 함수로서 태양 전지로부터의 전류 값 및 전압 값을 수집 및 측정하기 위한 것이다. 전자 프로세싱 유닛은 다양한 외부 부하값에 대한 I값과 V값을 동시에 측정하는 한편 다양한 외부 전기 부하를 통한 소인(sweep)을 수행한다. 이들 I값과 V값은 I-V 그래프로서 표현되며, 이에 의해 비제한적인 예로서 예컨대 단락전류(Isc), 개로전압(Voc), 충전지수(FF), 최대 전력점(Pmax), 최대 전력점에서의 전류(Imax), 최대 전력점에서의 전압(Vmax), 분로저항(Rsh), 및 직렬저항(Rs)을 비롯한 태양 전지의 주요 특성들을 측정할 수 있다. 전술한 모든 값들의 측정 정밀도는 태양 전지를 특정의 전력 또는 효율 클래스로 분류하는데 있어서 극히 중요하다. 이들 측정값들의 정밀도는 측정 유닛과 검사되는 태양 전지 간의 접촉 품질, 전류 및 전압 수집 단자들의 전도성 및 태양 전지 검사시 I 및 V의 동시 측정에 이용되는 회로에 의존한다. 현재 이용되는 결정성 실리콘(silicon) 태양 전지는 전형적으로, 약 600 mV 내지 약 720 mV의 낮은 개로전압(Voc)에서 대략 최대 9A의 높은 단락전류값(Isc)를 발생시킬 수 있다. 이러한 고전류에서는 I값과 V값을 동시에 높은 정밀도로 측정하는 것, 특히 수 밀리볼트 내의 정밀도로 전압값을 측정하기란 결코 쉬운 일이 아니다.

대부분의 태양 전지 검사 장치는 검사하고자 하는 태양 전지의 전면부와 후면부 접촉을 위하여 2개 또는 3개의 고형 금속(일반적으로 황동)판(plate)을 포함한다. 이러한 금속판의 폭은 태양 전지의 스크린 인쇄된 버스 바의 폭과 대체로 동일하며, 검사가 이루어지는 동안 태양 전지의 광조사된 부분의 불필요한 쉐이딩 방지를 위해, 대체로 약 2 mm를 넘지 않는다. 이러한 금속판에는 서로 이격된 복수개의 금도금 측정 팁 쌍들이 설치되어 있는데, 이들 각각의 쌍은 전류 측정을 위한 전류측정 팁과 전압 측정을 위한 전압측정 팁으로 이루어져 있다. 이들 쌍들은 예컨대 약 10-20 mm의 간격으로 상호 이격되어 있을 수 있다. 각각의 측정 팁은 하우징, 직경이 약 1-3 mm인 원형 접촉 헤드 및 하우징과 접촉 헤드 사이에 위치하는 균압 스프링을 포함한다. 원형 접촉 헤드는 일반적으로 가장자리(edge)가 날카롭고, 검사될 태양 전지와의 접촉 저항을 최소화하기 위해 금도금되어 있다.

금속판이 태양 전지의 표면을 향해 기계적으로 가압될 경우, 접촉 헤드의 날카로운 가장자리가 버스 바 상으로 단단히 가압되는 한편, 유사하게 배열된 기준 접촉 헤드는 태양 전지의 후면 상의 은 패드와 접촉함으로써 충분한 압력 상쇄로 인한 태양 전지의 파손 위험성이 감소된다. 일반적으로, 태양 전지의 양면에는 동일한 압력이 헤드에 의해 인가된다.

이어서, 태양 전지를 PV 광조사에 노출시키면, 전류가 스크린 인쇄된 핑거에 의해 태양 전지 전면으로부터 수집되어 버스 바에서 수신된다. 이어서, 전류는 각 쌍의 전류측정 팁에 의해 버스 바로부터 수집되고, 마지막으로 전류측정 회로가 연결되어 있는 전면의 고체 금속판으로 전달된다. 이와 동시에, 전압측정 팁들은 전류측정 회로와 별도로 전압측정 회로에 연결된다. 태양 전지 후면의 은 패드는 전류 및 전압 측정 헤드의 대응하는 위치에서 기준 접촉 헤드들에 의해 접촉된다. 접촉 헤드들은 후면부의 금속판을 통해 전류 및 전압측정 회로에 연결되어 태양 전지를 포함하는 각각의 전류 및 전압측정 회로가 완성된다. 버스 바와 은 패드를 접촉시키기 위하여 복수개의 접촉 헤드들을 사용함으로써 태양 전지에 의해 발생되는 전류 및 전압을 합리적으로 정확하게 측정할 수 있다.

전술한 태양 전지 검사 장치는 통상적인 스크린 인쇄된 태양 전지 검사를 위한 기술 분야에서 일반적으로 현재 널리 사용되고 있다. 그러나, 이러한 장비는 전면에 버스 바가 없고 후면에 은 패드가 없는 분리된 스크린 인쇄된 핑거들을 갖는 보다 신형의 태양 전지를 검사하는 데는 이용될 수 없다. 이러한 유형의 스크린 인쇄된 핑거들은 폭이 예컨대 50 ㎛ 정도까지 매우 좁다. 이러한 유형의 태양 전지는, 버스 바 생략에 따른 전면의 쉐이딩 감소로 인해, 버스 바가 구비된 종래의 태양 전지보다 실제로 효율이 더 높다는 등의 장점을 갖는다. 뿐만 아니라, 이와 같은 신형 전지의 경우 태양 전지 후면에 은 패드를 제공할 필요가 없으므로, 후면전계층(BSF) 특성이 보다 우수하고, 태양 전지의 단락전류(Isc)와 개로전압(Voc)도 증가된다. 예컨대 PCT 출원 No. PCT/CA2003/001278 참조.

각각의 접촉 헤드의 직경은 보통핑거 폭(50 ㎛ 정도로 매우 좁음) 보다 크기 때문에, 신형 태양 전지 상의 분리된 스크린 인쇄된 핑거들의 접촉을 위해, 버스 바가 구비된 종래의 태양 전지들에 대해 설명된 유형의 복수개의 측정 팁을 이용하는 것은 실용적이지 못하다. 불가피하게 접촉 헤드의 날카로운 가장자리가 전지 표면에 접촉되어 전지 전면을 관통하게 됨으로 해서, 표면 하의 p-n 정션에 손상을 입히게 된다. 접촉 팁 헤드가 작은 것도 문제가 될 수 있는데 이는 스크린 인쇄시 핑거의 정확한 형상, 간격 및 위치를 유지하는 것이 사실상 불가능하여, 이로 인해, 접촉 헤드들을 검사하고자 하는 각각의 태양 전지 상의 매우 좁은 핑거들과 정확하게 반복 정렬시키는 것이 어렵기 때문이다.

태양 전지들은 일반적으로 출력 와트 포뮬라 당 수 달라 대의 가격으로 판매되고 있으며, 따라서, 제조업체들이 전지 가격을 책정하기 위해서는 주어진 태양 전지의 총 전력 출력값을 알 필요가 있다. 종래의 태양 전지의 총 전력 출력값을 측정하기 위한 기존의 기술은 잘 알려져 있으며, 전술한 태양 전지 검사 장치를 이용하는 것이 그 예이지만, 분리된 핑거 태양 전지와 같은 신형 전지에는 버스 바가 없기 때문에, 기존의 검사 장치는 현행 형태로는 신형 전지를 검사하는데 이용될 수 없다.

2005년 9월 23일 출원되어 2007년 3월 9일 공개된 레오니드 루빈(Leonid Rubin) 등의 "태양전지용 검사 장치 및 방법"이라는 제목의 미국특허출원 공개 No. US2007/0068567 A1호에는 태양 전지 검사의 원활화를 위해 태양 전지 표면 상의 복수개의 전류 수집 핑거들 각각에 대한 일시적인 전기적 커플링 방법이 설명되어 있다. 이 방법은 연신형의 플렉시블 전기전도체를 태양 전지 표면에 압착시켜, 전기전도체의 연신된 접촉 표면을 태양 전지 표면 전체에 걸쳐 확장시켜, 실질적으로 핑거에 연결된 버스 표면 전체 또는 적어도 각각의 핑거 부분 또는 양쪽 모두와의 전기 접촉을 만드는 것을 포함한다. 불행하게도 이 방법으로는 전류값과 전압값을 동시에 정확하게 측정할 수 없는데, 이는, 예컨대, 그 전지에 의해 발생된 전류를 또한 운반하는 검사 장치의 부품들을 포함하는 회로에서 전압이 측정됨으로 해서, 이 부품들에서 전압 강하가 발생하고, 상기 전압 강하가 해당 핑거에서 관찰되는 실제 전압에 부가되기 때문이다.

마켄나-올슨(McKenna-Olson) 등의 "탄성전도체를 이용한 표면 실장 패키지 어댑터"라는 제목의 미국특허 6,077,091호에는 집적회로 플랫 팩으로부터 확장된 리드들의 대응하는 행들과 전기 접촉을 만들기 위한 플렉시블한 탄성 전도체가 개시되어 있다. 그러나, 이 문헌은 분리된 핑거들을 갖는 광조사된 태양 전지로부터 전류와 전압을 동시에 정확하게 측정하기 위한 방법에 관하여는 어떠한 설명도 제공하고 있지 않다.

아키히로 키무라(Akihiro Kimura) 등의 "전압-인가 프로브, 상기 프로브를 이용하는 전자 소스 측정용 장치 및 상기 장치를 이용하는 전자 소스 제조방법"이라는 제목의 미국특허 6741,087 B2호에는 기판에 제공된 배선에 전압을 인가하기 위한 프로브가 설명되어 있다. 상기 프로브는 배선 부재들이 직조되어 메쉬를 이루는 메쉬 시트와 메쉬 시트를 피복하는 전도성 물질을 포함하는 전도성 시트, 배선에 대해 전도성 시트를 압착하기 위한 탄성 부재 및 전도성 시트와 탄성 부재를 함께 고정시키기 위한 고정 부재로 이루어져 있다. 비록 이러한 유형의 프로브는 특히 마이크로전자 디바이스의 성능 검사를 위해 고안된 것이지만, 분리된 핑거들을 갖는 광조사된 태양 전지로부터의 전류 및 전압의 정밀한 동시 측정을 돕기 위해 이러한 프로브를 사용 또는 개조할 수 있다는 설명은 어디에도 시사되어 있지 않다.

프랑소와 앙리(Francois Henley)의 "액정 디스플레이 기판용 검사 장치 및 커넥터"라는 제목의 미국특허 5,543,729호는 기판과의 균일한 전기 접촉을 제공하기 위해 와이어 또는 메쉬로 래핑된 탄성 부재를 포함한다. 이 탄성 부재는 압축가능함으로 해서 압력 인가에 의해, 기판 상의 접점에 손상을 일으킴이 없이, 보다 확실한 접촉을 가능케 한다. 이러한 유형의 프로브는 액정 디스플레이 기판의 성능을 검사하기 위해 특별히 고안된 것이다. 그러나, 분리된 핑거들을 갖는 광조사된 태양 전지로부터의 전류 및 전압의 정밀한 동시 측정을 돕기 위해 이러한 프로브를 사용 또는 개조할 수 있다는 설명은 이 문헌의 어디에도 시사되어 있지 않다.

전술한 장비 및 방법들 중 어느 것도, 광조사 하의 분리된 핑거 태양 전지에 의해 발생되는 전류 및 전압을 정밀하게 동시 측정하는데 이용될 수 없다.

본 발명은 이러한 기술상의 필요성을 충족시켜준다.

본 발명은 태양 전지의 전면 상의 전류 운반 전도체, 즉 핑거(finger)들에서 태양 전지에 의해 생성되는 전류 및 전압을 동시 측정을 제공할 수 있고, 검사하의 태양 전지를 검사 장비에 연결하는 와이어들에 의한 손실의 부정적인 영향을 제거하거나 감소시킬 수 있다. 일 실시예에서, 이것은 함께 전기 접촉을 하도록 전류 운반 전도체에 서로 절연되고, 평행하게 이격되어 인접한 제1 및 제2 감지 전도체를 분리가능하게 누르는 한편, 전기 접촉을 하도록 적어도 하나의 기준 접점을 태양 전지의 후면 기준 전도체에 분리가능하게 누름으로써 달성된다. 전류는 전류 운반 전도체들로부터 제1 감지 전도체를 통하여 전류 측정 회로에 전도되고 적어도 하나의 기준 접점을 통하여 다시 후면 기준 전도체로 전도된다. 전압은 전압 측정 회로를 사용하여, 후면 기준 전도체에 대한 제2 감지 전도체에서 감지된다. 상기 제1 및 제2 감지 전도체는 길고, 평행하며 서로 이격되어 있지만 서로 가까이 인접하여 있기 때문에 태양 전지 상의 복수의 이격된 핑거들과 동시에 전부 접촉할 수 있으며, 이것은 버스 바와 일치하도록 감지 전도체를 정밀하게 정렬시킬 필요없이 핑거들로부터 직접 전류를 모을 수 있는 동시에 모든 핑거들에서 전압을 감지할 수 있다.

이 방법은 전면 버스 바를 구비하지 않는 새로운 타입의 태양 전지를 검사하기 위해 적합하지만, 제1 및 제2 감지 전도체를 버스 바에 누름으로써 전류 수집을 위해 버스 바를 사용하는 통상적인 태양 전지에 대해서도 또한 사용될 수 있다.

제1 및 제2 감지 전도체는 예를 들어 프로브에 장착될 수 있다. 버스 바를 구비한 태양 전지를 검사할 경우, 눌려질 때 제1 및 제2 감지 전도체 모두가 동시에 버스와 접촉하는 것을 보장하기 위하여 눌려지게 되는 버스 바보다는 넓지 않게 제1 및 제2 감지 전도체가 이격되어 있다. 버스 바를 구비한 태양 전지는 적어도 2개의 버스 바를 가지고 있고, 따라서 전술한 제1 및 제2 감지 전도체를 지탱하는 2개의 분리된 프로브가 각각의 버스 바와에 대하여 눌려진다. 공통 버스 바에 제1 및 제2 감지 전도체를 누르는 것은 본질적으로 통상적인 태양 전지 검사기에서 사용되는 프로브와 동일한 정렬 정밀도를 요구한다.

버스 바를 구비하고 있지 않고 표면에 핑거만을 구비한 새로운 태양 전지의 경우, 제1 및 제2 감지 전도체가 표면을 가로질러 연장하고 각각의 핑거 및 모든 핑거와 접촉하도록 제1 및 제2 감지 전도체를 지탱하는 적어도 하나의 단일 프로브가 검사하의 태양 전지의 표면에 대하여 눌려진다. 측정 전류 값들이 함께 더해지고 측정 전압 갑들이 평균적일 때, 하나 이상의 프로브가 사용된다면 측정 정확성이 향상될 수 있다. 그러나, 검사하는 동안 태양 전지의 전면 가까이에 프로브들이 존재하기 때문에 과도한 세이딩을 회피하기 위하여 프로브들의 수를 최소로 유지하는 것이 바람직하다.

제1 및 제2 감지 전도체는 세장형(elongated)이며 개별적인 감지면을 구비할 수 있다. 제1 및 제2 감지 전도체는 탄성 변형 가능한 제1 지지체에 지지될 수 있다.

본 발명의 방법은 탄성 변형 가능한 제1 지지체에 제1 및 제2 감지 전도체를 팽팽하게 유지하는 것을 포함할 수 있다.

이 방법은 제1 및 제2 감지 전도체의 감지면들이 실질적으로 감지면들의 전체 길이를 따라 전면 전류 운반 전도체를 지탱하는 표면과 접촉하도록 제1 및 제2 감지 전도체의 감지면들이 전면 전류 운반 전도체를 지탱하는 표면에 대하여 눌려지게 하는 것을 포함할 수 있다.

탄성 변형 가능한 제1 지지체는 미끄럼 이동가능하게 지지될 수 있고 탄성 변형 가능한 제1 지지체의 대향하는 단부들은 제1 공통 방향으로 독립적으로 어징(urging)될 수 있다.

탄성 변형 가능한 제1 지지체는 제1 공통 프로브에 지지될 수 있다.

전술한 방법은 평행하게 이격되어 인접한 제3 및 제4 감지 전도체를 후면 기준 전도체에 분리가능하게 누름으로써 후면 기준 전도체와 접촉시키기 위하여 또한 사용될 수 있다.

후면 기준 전도체는 태양 전지의 후면에 형성된 평평한 평면의 접촉이 될 수 있고 전체 후면을 가로질러 연장할 수 있거나, 후면에 형성된 하나 이상의 이격된 은 패드가 될 수 있다. 후면 기준 전도체가 평평한 평면의 전도체일 경우, 전면과 관련하여 전술한 것과 유사한 방식으로 후면 기준 전도체와 접촉시키기 위하여 전술한 방법이 이용되거나, 통상적인 전압 및 전류 프로브가 사용될 수 있다. 후면 기준 전도체가 이격된 은 패드를 포함하는 경우, 하나 이상의 은 패드와 접촉시키기 위하여 전술한 방법이 사용되는 것이 바람직하다.

후면 은 패드를 구비한 태양 전지를 검사할 경우, 제3 및 제4 감지 전도체는 눌려질 때 제3 및 제4 감지 전도체 모두가 동시에 은 패드와 접촉하는 것을 보장하기 위하여 눌려지게 되는 은 패드보다는 넓지 않게 제3 및 제4 감지 전도체가 이격되어 있다. 공통 은 패드에 제3 및 제4 감지 전도체를 누르는 것은 본질적으로 통상적인 태양 전지 검사기에서 사용되는 프로브와 동일한 정렬 정밀도를 요구한다.

제3 및 제4 감지 전도체는 세장형이며 개별적인 감지면을 구비할 수 있고, 제3 및 제4 감지 전도체는 탄성 변형 가능한 제2 지지체에 지지될 수 있다.

본 발명의 방법은 탄성 변형 가능한 제2 지지체에 제3 및 제4 감지 전도체를 팽팽하게 유지하는 것을 포함할 수 있다.

이 방법은 제3 및 제4 감지 전도체의 감지면들이 실질적으로 감지면들의 전체 길이를 따라 후면과 접촉하도록 제3 및 제4 감지 전도체가 후면 기준 전도체와 접촉하도록 후면에 대하여 눌려지게 하는 것을 포함할 수 있다.

탄성 변형 가능한 제2 지지체는 미끄럼 이동가능하게 지지될 수 있고 탄성 변형 가능한 제2 지지체의 대향하는 단부들은 제2 공통 방향으로 독립적으로 어징될 수 있다.

본 발명의 방법은 탄성 변형 가능한 제2 지지체를 제2 공통 프로브에 지지하는 것을 포함할 수 있다.

전술한 바와 같이 적어도 하나의 기준 접점을 후면 기준 전도체에 분리가능하게 누르는 것은 후면 기준 전도체에 쌍을 이루는 이격된 전류 및 전압 측정 팁을 분리가능하게 누르는 것을 포함할 수 있고, 전류 측정 팁은 전류 측정 회로와 연결되고 전압 측정 팁은 전압 측정 회로와 연결된다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 적어도 하나의 전면 전류 운반 전도체를 지탱하는 전면과 후면 전류 운반 기준 전도체를 지탱하는 후면을 구비한 태양 전지의 전류 및 전압 출력의 동시 측정을 위한 프로브 장치가 제공된다. 이 장치는 탄성 변형가능한 제1 절연 지지체, 서로 절연되어 있고 가까이 인접하여 이격된 관계로 탄성 변형가능한 절연체에 의해 지지되고 전면 전류 운반 전도체 또는 후면 전류 운반 기준 전도체와 개별적으로 접촉하도록 전면 또는 후면에 대하여 눌려지도록 작동가능한 제1 및 제2 감지 전도체를 포함한다. 이 장치는 제1 및 제2 감지 전도체와 각각 전기 접촉하는 제1 및 제2 접촉을 또한 포함하며, 상기 제1 및 제2 접촉은 평행한 제1 및 제2 감지 전도체를 전류 및 전압 측정 회로들에 연결하기 위하여 전류 및 전압 측정 회로 각각에 연결되도록 작동가능하게 구성된다.

제1 및 제2 감지 전도체는 세장형이며 전면과 전면 전류 운반 전도체 또는 후면과 후면 기준 전도체를 접촉시키기 위해 제1 및 제2 감지면을 구비할 수 있다.

본 발명의 장치는 탄성 변형가능한 제1 지지체에 제1 및 제2 감지 전도체를 팽팽하게 유지하도록 작동가능하게 형성된 제1 홀더를 포함할 수 있다.

제1 및 제2 감지면은 각각의 길이를 가질 수 있으며 본 발명의 장치는 제1 및 제2 감지면이 실질적으로 전체 길이를 따라 전면 또는 후면과 접촉하도록 전면과 적어도 하나의 전면 전류 운반 전도체 또는 후면과 후면 전류 운반 기준 전도체에 대하여 제1 및 제2 감지 전도체가 눌려지게 하는 것을 포함할 수 있다.

본 발명의 장치는 탄성 변형가능한 제1 지지체의 대향하는 단부들이 미끄럼 이동하게 지지하도록, 작동가능하게 구성된 제1 및 제2 가이드를 포함할 수 있다.

본 발명의 장치는 탄성 변형가능한 제1 지지체의 대향하는 단부를 제1 공통 방향으로 독립적으로 어징되도록, 작동가능하게 구성된 스프링을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 적어도 하나의 전면 전류 운반 전도체를 지탱하는 전면과 후면 전류 운반 기준 전도체를 지탱하는 후면을 구비한 태양 전지의 전류 및 전압 출력의 동시 측정을 위한 측정 장치가 제공된다. 이 장치는 전술한 프로브 장치를 포함하며 전류 및 전압 측정 회로에 의해 적어도 하나의 전면 전류 운반 전도체에서 전류 및 전압의 감지를 촉진하도록 전기 접촉하게 전면과 적어도 하나의 전면 전류 운반 전도체에 제1 및 제2 감지 전도체를 분리가능하게 누르기 위한 것을 포함한다. 이 장치는 적어도 하나의 전면 전류 운반 전도체에서 전류 및 전압의 감지를 촉진하도록 후면에 분리가능하게 눌려지도록, 작동가능하게 구성된 적어도 하나의 기준 접점을 또한 포함하며 적어도 하나의 전면 전류 운반 전도체로부터 제1 감지 전도체를 통하여 전류 측정 회로에 전류를 전도시키고 적어도 하나의 기준 접점을 통하여 다시 기준 전도체로 전류를 전도시키기 위한 것을 포함한다. 이 장치는 제2 감지 전도체 및 적어도 하나의 기준 접점을 전압 측정 회로에 연결하기 위한 것을 또한 포함한다.

기준 접점은 기준 전도체에 눌려지도록 작동가능하게 구성된, 평행하게 이격되어 가까이 인접한 제3 및 제4 감지 전도체를 포함할 수 있다.

본 발명의 장치는 제3 및 제4 감지 전도체를 지지하기 위한 탄성 변형가능한 제2 지지체를 포함할 수 있다. 제3 및 제4 감지 전도체는 세장형이며 후면과 후면의 기준 전도체를 접촉시키기 위한 개별적인 감지면을 구비할 수 있다.

본 발명의 장치는 탄성 변형가능한 제2 지지체에 제3 및 제4 감지 전도체를 유지하도록 작동가능하게 구성된 제2 홀더를 포함할 수 있다.

제3 및 제4 감지 전도체는 감지면들을 가질 수 있으며 본 발명의 장치는 제3 및 제4 감지 전도체의 감지면들이 실질적으로 전체 길이를 따라 후면과 접촉하도록 후면과 기준 전도체에 대하여 제3 및 제4 기준 전도체가 눌려지게 하는 것을 포함할 수 있다.

제2 지지체는 탄성 변경가능한 제2 지지체를 미끄럼 이동하게 지지하도록, 작동가능하게 구성된 것일 수 있다. 제2 지지체는 탄성 변형가능한 제2 지지체의 대향하는 단부들을 제2 공통 방향으로 독립적으로 어징시키기 위한 것을 포함할 수 있다.

기준 접점은 전류 및 전압 측정 회로에 연결되고 접촉을 이루도록 기준 전도체에 대해 눌려지게 작동하도록 형성된, 이격된 전압 및 전류 측정 팁을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 양태 및 특징들은 첨부 도면과 함께 본 발명의 특별한 실시예들에 대한 이하의 설명을 검토할 때 당업자에게 분명해질 것이다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 전류 및 전압의 동시 측정을 위한 장치의 사시도이다.
도 2는 후방 측부에 은 패드를 구비하고 도 1에 도시된 장치에 의해 검사될 작동 가능한 태양 전지의 하부의 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 장치에 의해 검사될 작동 가능한 태양 전지의 전력 곡선의 개략도이다.
도 4는 도 1에 도시된 측정 장치에 사용되는 프로브 장치의 측면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 프로브에 사용되는 대표적인 가이드의 경사 도면이다.
도 6은 측면에서 본, 도 4에 도시된 제1 단부의 경사진 단편 도면이다.
도 7은 아래에서 본, 도 4에 도시된 제1 단부의 경사진 단편 도면이다.
도 8은 도 4에 도시된 프로브의 단부 도면이다.
도 9는 도 1에 도시된 장치의 사용에 의해 형성된 전기 회로의 개략도이다.

도 1을 참조하면, 태양 전지(9)는 전류 및 전압 출력의 동시 측정을 위한 측정 장치는 일반적으로 10으로 도시된다. 태양 전지(9)는 적어도 하나의 전방측 전류 이송 컨덕더를 지니는 전방 표면을 구비하고, 본 실시예에서는, 태양 전지(9)의 거의 전체 길이에 걸쳐 연장하는 길이를 가지고, 예를 들어, 약 50 ㎛의 폭을 가지는 병렬로 분리되어 배치된 복수의 "핑거"(14)들을 포함한다. 상기 핑거(14)들은 예를 들어 약 1.0 내지 약 3.0 mm 만큼 이격될 수 있다.

도 2를 참조하면, 태양 전지는 후방측 전류 이송 기준 컨덕더를 지닌 후방 표면(16)을 구비하고, 본 실시 예에서는, 스크린 인쇄된 알루미늄 페이스트(23)의 평면의 표면에 형성된 제1, 제2 및 제3 은 패드(18, 19, 21)들을 포함한다. 제1, 제2 및 제3 은 패드(18, 19, 21)들은, 예를 들면 약 4.5mm의 폭을 가질 수 있으며, 상기 은 패드들이 일반적으로 태양 전지(9)의 부하로부터 복귀 전류를 균등하게 분배하도록, 즉 태양 전지 자체가 전체에 걸쳐서 균일하게 전류를 분배한다고 가정하면, 대략 동일한 양의 전류를 상기 태양 전지에 분배하도록 간격을 둔다. 이것을 달성하기 위해, 상기 후방측 은 패드(18, 19, 21)들은 일반적으로 균등하게 간격을 두고 있다. 따라서 도시된 바와 같이 세 개의 은색 패드(18, 19, 21)들이 있는 경우, 상기 후방측 은 패드는 태양 전지(9)의 길이의 약 1/4 만큼 이격되고, 상기 태양 전지(9)의 제1 및 제2 단부(15, 17)에 가장 가까운 프로브들이 상기 태양 전지의 길이의 1/4 만큼 이격되도록 바람직하게 위치된다.

본 발명의 장치(10)는 모든 핑거들과 전기적으로 접촉하도록 상기 핑거에 대해 횡방향으로 전방측 표면(12)을 탈착 가능하게 가압 되는 복수의 전방측 프로브(20, 22, 24)를 포함하고, 그 각각이 평행하게 밀접하게 인접한 감지 전도체(26., 28)를 구비하고, 서로 전기적으로 절연되어 있다. 전방측 프로브의 수는 후방측 은 패드의 수와 동일하고, 상기 장치(10)는 전방측 프로브(20, 22, 24)가 후방측 은 패드(18, 19, 21) 바로 위의 태양 전지(9)의 전방측과 접촉하기 위해 정렬되도록 테스트 중인 태양 전지(9)가 상기 장치에 위치되도록 구성된다.

본발명의 장치(10)는 일반적으로 착탈 가능하게 후방측 기준 도체에 가압되는 적어도 하나의 기준 접촉부를 가지고, 본 실시예에서는 제1, 제2 및 제3 은 패드(18, 19, 21)에 가압 된다. 본 실시 예에서, 상기 적어도 하나의 참조 접촉부는 복수의 후방측 프로브(30, 32, 34)들을 포함하고, 그 프로브들 각각은 전기적 접촉을 형성하기 위해 제1, 제2 및 제3 은 패드(18, 19,21) 중 하나에 대해 탈착 가능하게 가압된 작동 가능하고 평행한 간격으로 떨어져 밀접하게 인접한 제3 및 제4 감지 전도체(36,38)를 구비한다.

전류는 전방측 프로브(20, 22, 24) 위의 제1 감지 전도체(26)에서 전류 측정 회로(42)로 와이어를 통해서 전도되고, 다음에 와이어를 통해서 적어도 하나의 기준 접촉부, 즉 제3 감지 전도체(36) 다음에 은 패드(18, 19, 21)로 전도된다. 전압이 와이어(48, 50) 각각에 의해 제2 및 제4 감지 전도체(28, 38)에 연결된 전압 측정 장치를 사용하여 제4 감지 전도체(38)에 대해 제2 감지 전도체(28)에서 감지된다.

각각의 전방측 프로브(20, 22, 24) 위의 제1 감지 전도체(26)들은 태양 전지(9) 위의 핑거(14)들로부터 집전하기 위해 작용하고 임시적으로 이 목적을 위해 일시적으로 버스 바(bus bar)로서 작용을 한다. 집전된 전류는 와이어(40)에 의해 전류 측정 회로(42)에 전달되고 태양 전지(9)의 일부분이 되는 전류 측정 회로를 완전하게 형성하기 위해 와이어(44)와 제3 감지 전도체(36)에 의해 은 패드(18, 19, 21)로 다시 전달된다. 제2 감지 전도체(28)와 제4 감지 전도체(38)와 연결 와이어(48, 50)은, 전압 측정 회로에 대해서 전압 프로브로서 작용하고 제1, 제2 및 제3 패드(18, 19, 21)에 대해 핑거(14)들의 전압을 측정한다. 각각의 전방측 프로브(20, 22, 24) 위의 제1 및 제2 감지 전도체(26, 28)가 평행하게 간격을 두고 밀접하게 인접하고, 제3 및 제4 감지 전도체(36,38)가 마찬가지로 후방측 프로브(30, 32, 34)에 배치되고, 제1 및 제2 감지 전도체가 전기적으로 절연되고, 제3 감지도체와 제4 감지 전도체가 전기적으로 절연되기 때문에, 태양 전지의 본질적으로 동일한 지점에서 전압과 전류를 동시에 측정가능하게 하면서 이들의 지정된 표면에 대해서 감지 전도체들이 가압될 때 전류와 전압에 관계없이 측정 회로가 설치된다. 이는 본질적으로 그들은 같은 지점이기 때문에, 전류가 감지되는 시점과 전압이 감지되는 지점 사이의 전압 강하가 실질적으로 제거된다. 따라서, 전압 측정은 태양 전지(9)에서 인출되는 전류와 관계없고, 이에 의해 검사 중에 태양 전지(9)의 전기적 특성을 측정 정확성을 제공한다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 정확한 전력 곡선은 검사 중인 태양 전지(9)에 대해 확인할 수 있고, 이것은 정확하게 예를 들어 태양 전지의 최대 전력 출력을 결정하는 데 사용할 수 있다.

상기 설명된 태양 전지(9), 즉 버스 바(bus bar), 전류 및 전압이 없는 태양 전지의 전기적 특성을 측정하기 위해서는, 태양 전지(9)가 광이 조사되는 동안 다양한 하중 조건에서 측정되어야 한다. 이 목적을 위해 광은 예를 들어, 59로 도시된 바와 같은 광원에 의해 제공될 수 있다.

광원(59)은 시험 중에 태양 전지(9) 바로 위에 위치되어 프로젝트 검사 중인 태양 전지(9)의 전방측 표면(12)에 시준된 광을 투사한다.

검사 중에 태양 전지(9)에 대해 전면과 전방측 프로브(20, 22, 24, 30, 32, 34)의 위치를 결정하고, 도시된 본실시예에서, 시준된 광을 수광하도록 태양 전지를 위치 결정하기 위해, 검사 중인 태양 전지(9)는 본 실시예에서, 후방측 프로브(30, 32, 34)가 통과할 수 있는 제1 및 제2 및 제3 평행하게 간격을 두고 긴 개구부(62, 64, 66)을 구비한 단단하고 고정되고 절연된 평면의 플랫폼(60)에 유지된다. 상기 플랫폼(60)은 플랫폼 위의 태양 전지(9)를 위치시키기 위해 예를 들어, 직각 벽 부분(68) 등과 같은 하나 이상의 로케이터를 가질 수 있다. 긴 개구부(62, 64, 66)는 은 패드 바로 아래에 각각 위치되어 이격되도록, 즉 긴 개구부가 태양 전지(9)의 길이의 약 1/4 만큼 간격을 두고 상기 제1 및 제3 긴 개구부가 상기 태양 전지의 길이의 약 1/4 만큼 태양 전지의 제1 및 제2 단부로부터 간격을 두도록 하는 위치에서 플랫폼(60) 내에 형성된다.

후방측 프로브(30, 32, 34)는 해당 긴 개구부(62, 64, 66) 바로 아래 간격을 두고 평행 관계가 있는 후방측 프로브를 유지하고 있는 후방측 프레임(70)에 연결되어 있다. 후방측 프레임(70)은, 태양 전지(9)의 후방측 프로브 위에 해당 은 패드(18, 19, 21)에 대해서 충분히 가압하기 위해 각각의 긴 개구부(62, 64, 66)를 관통해서 상기 후방측 프로브(30, 32, 34)들을 위로 이동하도록 화살표 74로 표시된 바와 같이 선형으로 수직으로 연결된 후방측 프레임과 후방측 프로브(30, 32, 34)를 작동 가능하게 이동하도록 구성된 후방측 액추에이터(72)에 연결되어 있다. 상기 후방측 액추에이터(72)는 또한 검사 중에 검사할 새로운 전지의 교환에 의한 간섭을 회피하기 위해 검사 후에 후방측 프레임(70)이 선형으로 수직의 하방으로 이동하도록 작동 가능하게 구성되어 있다.

검사 중에 검사할 새로운 전지의 교환은 예를 들어, 76으로 도시된 바와 같은 적절하게 구성된 선택 및 배치 장비(pick and place equipment)에 의해 실시된다. 선택 및 배치 장비(76)는 예를 들면 선택적으로 선택해서 검사될 태양 전지(9)를 플랫폼(60)에 배치하고 검사 후에 플랫폼에서 태양 전지를 선택해서 분류 통(미도시)에 배치하거나 또는 바로 검사되는 태양 전지의 전기적 특성에 따른 다른 지정된 장소에 배치하도록 구성되는 진공 헤드부(78)를 구비할 수 있다.

검사된 태양 전지는 예를 들어, 최대 출력에 따라 분류될 수 있다. 검사된 태양 전지는 예를 들어, 13 와트와 16 와트 출력의 사이에서 0.25 와트의 증분으로 상기 선택 및 배치 장비에 의해 출력 전력과 관련된 분류 통 안으로 배치될 수 있다. 다른 통은 미리 정의된 최소 출력을 생성하지 않는 태양 전지, 즉 불량품(rejects)을 수용하기 위해 제공될 수 있다.

전방측 프로브(20, 22, 24)들은 검사 중에 상기 태양 전지 위에 관련된 평행하게 이격된 전방측 프로브를 유지하는 전방측 프레임(80)에 연결된다. 전방측 프로브(20, 22, 24)들은 해당하는 후방측 프로브(30, 32, 34)바로 위에 각각 이격되고 위치 결정되도록 전방측 프레임(80)에 연결되어 있다. 전방측 프레임(80)은, 태양 전지(9)의 전방측 프로브 위에 핑거(14)들에 대해서 충분히 가압하기 위해 상기 전방측 프로브(20, 22, 24)들을 아래로 이동하도록 화살표 84로 표시된 바와 같이 선형으로 수직으로 연결된 전방측 프레임과 전방측 프로브(20, 22, 24)를 작동 가능하게 이동하도록 구성된 전방측 액추에이터(82)에 연결되어 있다. 상기 전방측 액추에이터(82)는 또한 검사 중에 검사할 새로운 전지의 교환에 의한 간섭을 회피하기 위해 검사 후에 전방측 프레임(80)이 선형으로 수직의 상방으로 이동하도록 작동 가능하게 구성되어 있다.

도 4를 참조하면, 통상적인 예의 프로브와, 전방측 프로브(20, 22, 24) 통상적인 예와 후방측 프로브(30, 32, 34)의 통상적인 예가 일반적으로 프로브(100)에 도시되어 있고, 장착 지지부(102)를 포한하고, 본 실시예에서, 예를 들어, 제1 및 제2 단부(104) 및 (106)를 가지는 하나의 긴 평면의 깊이 양극 처리된 전기적으로 절연된 알루미늄 받침대(stock)를 포함한다. 상기 제1 및 제2 단부 (104) 및 (106)는, 예들 들면, 프로브가 안전하게 유지되도록 도 1에 도시된 전방측 프레임(80)의 마주보는 양측(112) 및 (114)에 의존하여 상기 프로브(100)에 안전하게 연결하기 위해 사용되는 각각의 장착 홀 형상을 가진다.

상기 장착 홀 형상(108, 110)의 인접한 안쪽으로, 장착 지지대(102)가 각각의 제2 단부(104, 106)에 제1 및 제2 안내 핀(120, 122)를 가진다. 상기 제1 및 제2 안내 핀(120, 122)은 상기 지지대(102)의 넓은 면(124)으로부터 외부로 돌출된다. 제3 및 제4 안내 핀(미도시)이 마찬가지로 상기 지지대(102)의 다른 쪽(미도시)의 반대편 넓은 면(124)(미도시)으로부터 외부로 돌출된다. 제1 및 제2 안내 핀(120, 122)은 상기 지지대(102)의 마주보는 양단에 배치된다.

도 5를 참조하면, 대표적인 가이드가 130에서 일반적으로 도시되며, 가이드에 따른 후면 부분(132)과 제1 및 제2 평행하게 이격된 측부(134), 136)를 포함한다. 상기 후면 부분(132)은 안내 핀(120, 122) 중의 하나 또는 상기 장착 지지대(102)의 반대편에 안내 핀들 중의 하나가 수용되는 타원형의 개구부(138)을 가진다.

다시 도 4를 참조하면, 상기 프로부(100)는 이동식 마운트를 추가로 포함한다. 상기 이동식 마운트는 하나의 평평한 알루미늄 받침대로 형성되어 있고, 제1 및 제2 단부(142, 142)를 가지고 있다. 제1 및 제2 단부(142, 142)의 각각은 각각의 가이드(126, 128)에 각각의 단부가 고정되도록 나사를 수용하기 위한 각각 복수의 개구부들을 가진다. 따라서, 상기 가이드(126, 128)는 이동식 마운트를 관통한 나사에 의해 이동식 마운트(140)에 단단하게 연결되어 있고, 상기 가이드에 타원형 개구부(138)에 수용된 장착 지지대에 안내 핀(예를 들어, (120, 122))에 의해 장착 지지대에 슬라이딩 가능하게 연결되어 있다. 상기 이동식 마운트(140)와 장착 지지대(102)는 가이드(126, 128)의 종축 방향으로 서로에 대해서 이와 같이 슬라이딩 가능하게 이동하고, 프로브가 사용 중에 있을 때 그 이동 방향은 검사 중에 태양 전지(9)의 전방측 표면과 직교하는 방향 또는 수직 방향이 될 것이다.

상기 장착 지지대(102)는 제1 및 제2 스프링 리테이너(150, 152)를 가지고, 이동식 마운트(140)는 해당 제1 및 제2 스프링 리테이너(154, 156)를 가진다. 제1 스프링(158)은 제1 스프링 리테이너(150, 154)에 의해 제 위치에 유지되고, 제2 스프링은 제2 스프링 리테이너(158, 160)에 의해 제 위치에 유지된다. 제1 및 제2 스프링(158, 160)은 각각의 암(162, 164, 166, 168)과, 해당 스프링 리테이너에 의해 제공된 해당 리셉터클(178, 180, 182, 184)에 수용되어 유지되는 각각의 단부(170, 172, 714, 176)을 가진다. 상기 리셉터클(178, 180, 182, 184)은 단부들을 유지하도록 해당 단부(170, 172, 714, 176)에 대해 상호 보완되는 형상을 가진다. 상기 제1 및 제2 스프링(158, 160)은 상기 장착 지지대(102)로부터 이동식 지지대가 멀어지도록 작동한다.

도 6을 참조하면, 이동식 마운트(140)는 이동식 마운트의 전체 길이로 연장하는 그루브(202)가 형성된 긴 에지(200)를 갖는다. 그루브(202)는, 그루브(202) 속에 설부가 삽입됨으로써, 설부(206)를 가진 중간 장착 부재(204)가 이동식 마운트(140)에 연결될 수 있도록 한다. 중간 장착 부재(204)는 길이 방향으로 연장된 그루브(210)를 가진 에지(208)를 더 포함한다.

도 4를 다시 참조하면, 프로브(100)는 탄성적으로 변형가능한 전기적으로 탄성적인 지지체(220)를 더 포함하며, 이 지지체를 이하에서는 제1 및 제2 감지 전도체(26, 28)를 지지하는 탄성 지지체라 하고, 상기 프로브는 상기 탄성 지지체(220)의 양 단부에 있는 제1 및 제2 감지 전도체 종단기(222, 224)를 더 포함한다.

도 7을 참조하면, 탄성 지지체(220)는 대체로 직육면체 형상을 갖도록 형성된 실리콘 고무로 제조된다. 실리콘 고무는, 예컨대, 캐나다의 온타리오에 소재한 퍼마텍스 캐나다 인코포레이티드로부터 입수가능한 실리콘 올리고머로 생산된 전기 절연성 화합물 등급의 온도 저항성 실리콘 고무이다. 이 물질은 적절하게 성형된 사출 금형(미도시) 속에 대략 250 psi의 압력으로 주입되며, 대략 30분 동안 약 120℃의 온도에서 가황되어 탄성 지지체(220)를 형성한다.

탄성 지지체(220)의 제1 에지는 중간 장착 부재(204) 상에 절연 지지체를 유지하기 위해 그루브(210) 내에 수용되는 설부(226)를 갖는다. 제1 및 제2 감지 전도체 종단기(222)(및 224)도 도 4에 도시된 위치에서 중간 장착 부재(204) 상에 제1 및 제2 감지 전도체 종단기(222)(및 224)를 유지하기 위해 그루브(210) 내에 수용되도록 작동할 수 있는 각각의 설부들을 가지며, 이 설부들 중 오직 하나만 도 7의 참조번호 "228"에 도시되어 있다. 이에 따라, 탄성 지지체(220)는 제1 및 제2 감지 전도체 종단기(222, 224)들 사이에서 이들과 인접하여 중간 장착 부재(204) 상에 유지된다.

도 7을 다시 참조하면, 탄성 지지체(220)는 설부(226)를 가진 에지에 대향하는 외측 에지를 갖고, 이 외측 에지는 근접하게 이격되어 평행하게 길이방향으로 연장하는 제1 및 제2 그루브(230, 232)를 가지며, 이 그루브들은 탄성 지지체(220)의 전체 길이에서 연장하고 있다. 제1 및 제2 감지 전도체(26, 28)의 일부가 제1 및 제2 그루브(230, 232) 내에 각각 유지된다. 따라서, 제1 및 제2 감지 전도체(26, 28)는 서로로부터 전기적으로 절연되어 근접하게 이격되어 탄성 지지체(220)에 의해 지지된다. 도 4를 다시 참조하면, 제1 및 제2 감지 전도체(26, 28)는 탄성 지지체(220)의 전체 길이에서 연장하는 각각의 길이를 가진 감지면(240, 242)를 구비하며, 이 감지면들이 태양 전지(9)의 전면(12)에 압착되어 핑거(14)에 접촉한다.

용어 "근접하게 이격된다"는 제1 및 제2 감지 전도체(26, 28)의 길이 방향 중심선이 서로의 작은 배선폭 이내에 있다는 것을 의미한다. 배선폭은, 예컨대, 감지 전도체의 단면이 원형인 경우, 제1 및 제2 감지 전도체(26, 28)의 평균 직경으로서 정의될 수 있다.

그러나, 제1 및 제2 감지 전도체(26, 28)는 단면이 원형일 필요는 없으며, 예컨대, 배선폭이 감지 전도체의 폭일 경우, 직사각형 단면을 가질 수도 있다. 또한, 원하다면, 제1 및 제2 감지 전도체(26, 28)의 폭이 상대적으로 넓을 수 있으며, 이 전도체들 간의 거리가 상대적으로 작을 수 있다. 배선 단면 형상, 폭 및 간격의 선택은 응용예에 따라 크게 좌우될 것이다.

예컨대, 프로브(100)가 버스 바를 구비한 태양 전지의 전류 및 전압을 계측하기 위해 사용될 경우, 프로브는 제1 및 제2 감지 전도체(26, 28)가 접촉하고자 하는 버스 바와 평행이 되도록 배향될 것이다. 정확한 계측을 위해, 감지면이 버스 바와 접촉할 때, 실질적으로 제1 및 제2 감지 전도체(26, 28)의 감지면(240, 242)의 전체 길이가 실질적으로 버스 바의 전체 길이에 접촉하도록, 배선폭과 간격이 선택되어야만 한다. 이 경우, 버스 바가 약 2㎜에 불과하므로, 제1 및 제2 감지 전도체의 직경과 간격은 약 0.7㎜ 및 0.2㎜ 또는 그 이하인 것이 적당할 것이다.

그러나, 도시된 실시예에서와 같이, 검사중인 태양 전지(9)가 버스 바를 구비하지 않는 대신 전면(12)에 핑거(14)만을 구비하는 경우, 프로브와 제1 및 제2 감지 전도체(26, 28)는 핑거(14)의 배향에 대해 수직하게 배향되므로, 검지 전도체와 핑거를 정밀하게 정렬시킬 필요가 없다. 이 경우, 제1 및 제2 감지 전도체(26, 28)의 직경과 간격은 중요하지 않지만, 제1 및 제2 감지 전도체(26, 28) 사이의 핑거(14) 부분에서의 전압 강하로 인한 계측 오차를 피하기 위해 제1 및 제2 감지 전도체를 비교적 서로 근접하게 유지하는 것이 바람직할 것이다. 따라서, 이 경우, 제1 및 제2 감지 전도체(26, 28)의 간격과 직경은, 폭이 약 2㎜인 버스 바를 가진 태양 전지와 함께 사용될 경우에서와 같이, 각각 0.2㎜ 및 0.7㎜일 수 있다.

버스 바가 없는 태양 전지의 전기적 특성을 계측하기 위해 동일한 프로브가 사용될 수 있기 때문에, 프로브(100) 상에서 제1 및 제2 감지 전도체(26, 28)의 직경과 간격이 버스 바를 구비한 태양 전지의 전기적 특성을 계측하는데 사용하기에 적합하도록 만드는 것이 유리할 수 있음을 이해할 것이다.

도시된 실시예에서, 제1 및 제2 감지 전도체(26, 28)는 각각 대향하는 단부들을 구비하고 있으나, 도 7에는 그들 중 제1 단부(250, 252)들만 도시되어 있다. 제1 감지 전도체 종단기(terminator)(222)는 제1 및 제2 감지 전도체(26, 28)의 제1 단부(250, 252)들이 각각 수용된 평행하게 이격된 슬롯(254, 256)들을 구비하고 있다.

제1 감지 전도체 종단기(222)(및 도 4에 도시된 제2 감지 전도체 종단기(224))는, 예컨대, 제1 및 제2 감지 전도체(26, 28)의 제1 단부(250, 252)들을 종단시키기 위한 강성의 전기 절연 종단기를 제공하면서 프로브(100)의 제2 단부(104)에서 제1 및 제2 감지 전도체들을 근접하여 평행하게 이격된 관계로 유지하기 위해, 자기(磁器), 알루미나 세라믹, 크롬 옥사이드 세라믹 또는 티타늄 세라믹과 같은 세라믹 물질로 제조된다.

제1 감지 전도체 종단기(222)는 그 양측에 배치되며 사이에 공간(264)을 제공하도록 이격된 가이드부(260)와 앵커부(262)를 갖는다. 제1 감지 전도체(26)의 제1 단부(250)는 가이드부(260)를 통해 연결되어 가이드 핀(266) 위를 지나 공간(264)을 통해 앵커부(262)로 연장되며, 상기 앵커부에서 앵커 핀(268) 주위에 권취되고, 상기 앵커 핀은 제1 단부(250)를 제1 감지 전도체 종단기(222)에 고정한다. 제1 감지 전도체(26)의 제2 단부(미도시)도 제1 감지 전도체 종단기(222)와 동일한 제2 감지 전도체 종단기(도 4의 224)에서 유사한 방식으로 종단되며, 이에 따라 제1 감지 전도체(26)는 제1 및 제2 감지 전도체 종단기(222, 224)에 의해 그 전체 길이에 걸쳐서 팽팽하게 유지된다.

제2 감지 전도체를 그 전체 길이에 걸쳐서 팽팽하게 유지하기 위해, 제2 감지 전도체(28)의 제1 및 제2 단부들도 동일한 방식으로 동일한 제1 및 제2 감지 전도체 종단기(222, 224)에서 종단된다. 가이드 핀(266)과 앵커 핀(268)은 동일한 핀들이 제1 및 제2 감지 전도체(26, 28)의 각 제1 단부(250, 252)들을 가이드 및 앵커링할 수 있도록 하는 절연체이다. 제2 감지 전도체 종단기(224)에서도 마찬가지다.

상술한 설명으로부터, 제1 감지 전도체(26)의 제1 단부(250)가 공간(264)을 통해 연결되고, 상기 공간이 제1 단부(250)의 일부를 노출된 상태로 남김으로써 제1 단부가 제1 노출부(270)를 갖게 됨을 이해할 것이다. 제1 감지 전도체 종단기(222)의 반대측에 유사한 공간(272)이 형성되어 있으며, 이 공간을 통해 유사한 제2 감지 전도체(28)의 제1 단부(252)의 제2 노출부(274)가 연장된다.

도 8을 참조하면, 전술한 바와 같이, 도 5의 참조번호 "130"에 나타낸 타입의 가이드(125, 126)가 이동식 마운트(140)의 양측에 견고하게 연결된다. 전술한 바와 같이, 이동식 마운트(140)에 대한 장착 지지체(102)의 운동(도면에서 상하 운동)을 용이하게 하기 위해 각 가이드(125, 126)의 배부(132)의 대응하는 길쭉한 개구(138)에 제1 및 제2 가이드 핀(120, 121)이 수용된다. 도 8의 참조번호 "158"에 그중 하나만 나타낸 스프링들이 이동식 마운트(140)와 장착 지지체(102)를 서로로부터 멀어지도록 강제한다.

프로브(100)는 각각 피벗 핀(284, 286)에 의해 각각의 가이드(125, 126)에 피벗하게 연결된 제1 및 제2 피벗 암(280, 282)을 더 포함한다. 본 실시예에서, 각각의 피벗 암(280, 282)은 각각 개별 접촉 단부(288, 290)와 연결 단부(292, 294)를 갖는다. 피벗 암(280, 282)은, 예컨대, 연결 단부(292, 294)에 대한 배선 단자(300, 302)의 직접 연결을 용이하게 하기 위해 내식성 도금을 가진 구리로 제조된다.

접촉 단부(288, 290)는 대체로 S자 형상이며, 각각 견고하게 고정된 접촉 블록(304, 306)을 구비하고 있다. 접촉 블록(304, 306)은, 예컨대, 은으로 제조될 수 있다.

가이드(125, 126)와 피벗 암(280, 282)은, 접촉 블록(304, 306)이 각각 제1 및 제2 감지 전도체(26, 28)의 각각의 (도 7에 가장 잘 도시된) 제1 및 제2 노출부(270, 274)와 직접 접촉하도록 (도 7에 도시된) 공간(264, 272) 내에 수용될 수 있도록, 배치된다. 접촉 블록이 각각 제1 및 제2 감지 전도체(26, 28)의 각각의 노출부(270, 274)와 직접 접촉하도록, 피벗 암(280, 282)을 강제하여 접촉 블록(304, 306)을 공간(264, 272) 속으로 밀어넣기 위해, 도시되지 않은 스프링들이 사용될 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 접촉 블록(304, 306)은 제1 및 제2 감지 전도체(26, 28)와 직접 전기적으로 접촉하며, 제1 및 제2 연결 단부(292, 294)는 접촉 블록들과 직접 전기적으로 접촉한다.

제1 및 제2 감지 전도체(26, 28)는 사용중에 발생할 수 있는 마모에 대한 저항을 제공하고 부식을 방지하기 위해 순도 99%의 은으로 제조된다. 제1 및 제2 접촉 블록(246, 248)은 제1 및 제2 감지 전도체(26, 28)와의 전해 반응을 피하기 위해 동일한 물질로 제조된다.

피벗 암(280, 282)의 연결 단부(292, 294)는 전류 및 전압 계측 회로(42, 46)에 프로브를 연결하기 위해 사용되는 배선 단자(300, 302)에 각각 연결된다.

대안적 실시예에서, 제1 및 제2 접촉 블록(304, 306)은 생략될 수 있으며, 접촉 단부(288, 290)는, 예컨대, 납땜에 의해, 제1 및 제2 감지 전도체(26, 28)의 제1 단부(250, 252)에 직접 전기적으로 영구적으로 연결될 수 있다. 대안적으로, 전류 및 전압 계측 회로(42, 46)에 연결된 배선에 제1 및 제2 감지 전도체(26, 28)를 연결하는 다른 방법이 사용될 수 있다. 그러한 방법에는, 예컨대, 제1 및 제2 감지 전도체(26, 28)의 돌출 단부(미도시)에 전류 및 전압 계측 회로(42, 46)에 연결된 배선을 직접 연결하는 방법이 포함될 수 있다.

전면측 프로브에 대해 전술하였으나, 전면측 프로브는 반전되어 배면측 프레임(70)에 연결됨으로써 도 1에서 참조번호 "30", "32", "34"에 나타낸 바와 같이 배면측 프로브가 될 수 있다. 전면측을 위해 사용되는 프로브 상의 제1 및 제2 감지 전도체(26, 28)를 배면측을 위해 사용되는 프로브 상의 동일한 전도체들과 구분하기 위해, 전면측 프로브를 인용하는 경우의 제1 및 제2 전도체를 제1 및 제2 전도체라 하고, 배면측 프로브로서 사용되는 프로브 상의 이와 동일한 전도체들을 제3 및 제4 감지 전도체라 한다. 전술한 용어를 사용하면서, 본 명세서에 개시된 타입의 프로브를 사용하고 본 명세서에 개시된 장치를 사용하여 형성한 회로의 단순화된 개략도를 도 9의 참조번호 "350"으로 포괄적으로 나타내었다.

프로브의 기계적 구성은 명료함을 위해 생략한다. 전면측 프로브(20) 상의 제1 및 제2 감지 전도체(26, 28)가 태양 전지(9)를 가로질러 연장하며 태양 전지의 핑거(14)와 접촉하고 있는 것으로 도시되어 있다. 전면측 프로브들은 모두 동일하므로, 단지 하나에 대해서만 설명한다. 제1 감지 전도체(26)는 접촉 블록(304)을 통해 제1 암(280)에 연결되고, 제1 암(280)의 연결 단부(292)는 배선 단자(300)에 연결된다. 배선(40)은 배선 단자(300)를 전류 계측 회로(42)에 연결한다. 전류 계측 회로(42)는 배면측 프로브 상의 제3 감지 전도체(36)와 접촉하는 접촉 블록(358)을 가진 배면측 프로브(30) 상의 제3 암(356)의 단부(354)에 연결된 배선 커넥터(352)에 연결된 복귀 배선(44)에 더 연결된다.

마찬가지로, 제2 감지 전도체(28)는 접촉 블록(306)을 통해 제2 암(282)에 연결되고, 제2 암(282)의 연결 단부(294)는 배선 단자(302)에 연결된다. 배선(48)은 배선 단자(302)를 전압 계측 회로(46)에 연결한다. 전압 계측 회로(46)는 배면측 프로브(30) 상의 제3 암(364)의 단부(362)에 연결된 배선 커넥터(360)에 연결된 복귀 배선(50)에 더 연결되며, 제3 암(364) 상의 접촉 블록(366)은 배면측 프로브 상의 제4 감지 전도체(38)와 접촉하고 있다.

도 9는 검사중인 태양 전지(9)와 오직 하나의 전면측 프로브와 오직 하나의 배면측 프로브의 전기적 연결을 도시하고 있다. 검사중인 태양 전지(9)에 대한 나머지 전면측 프로브들의 전기적 연결은 도시된 대응하는 배선 단자(300, 302)들과 평행하게 연결된 나머지 전면측 프로브들 상의 (참조번호 "300" 및 "302"와 같은) 각 배선 단자들과 동일하다. 마찬가지로, 태양 전지에 대한 나머지 배면측 프로브들의 전기적 연결은 도시된 대응하는 배선 커넥터(352, 360)들과 평행하게 연결된 나머지 배면측 프로브들 상의 (참조번호 "352" 및 "360"과 같은) 각 배선 커넥터들과 동일하다.

이상의 설명과 도 9를 참조하여 알 수 있는 바와 같이, 서로에 대해 현저한 영향을 주지 않고 기준 접점에 대해 핑거에서의 전압과 전류를 분리하여 동시에 계측하기 위한 2개의 분리된 회로가 확립된다. 예컨대, 전류 계측 회로에서, 전류 감지 회로의 각 배선과 부품들에서 전압 강하를 수반하며 대략 수 암페어의 전류가 회로를 통해 흐른다. 전류 계측 장치는 전류 계측에만 연관되므로, 태양 전지(9)로부터 발생하는 전류를 정확하게 측정하기 위한 테스트 부하로서 간단한 저임피던스 분로(shunt)가 사용될 수 있다. 이와 동시에, 전압 계측 회로(46)가 고임피던스를 가질 것이기 때문에, 전압 계측 회로에서는 실제로 전류가 흐르지 않을 것이다. 따라서, 전압 계측이 종속적이지 않으며(즉, 전압 계측이 태양 전지(9)로부터 발생하는 전류에 대해 독립적이며), 이에 따라, 셀의 전기적 특성을 결정하는데 사용하기 위해, 태양 전지(9)의 핑거(14)에서 즉시 전압과 전류 계측의 정확한 동시 계측이 가능하다. 따라서, 태양 전지의 각 전기적 특성들을 결정하기 위해, 연결 회로에 의해 영향을 받지 않으면서 연결 회로에 의존하지 않고 통상의 정형적인 검사를 이용하여 복수의 태양 전지를 검사할 수 있다. 이는 태양 전지의 각 전기적 특성들을 정확하게 결정할 수 있도록 하고, 통상의 PV 모듈에서 사용되는 셀들의 보다 정확한 분류와 궁극적으로는 정합을 용이하게 한다.

도 1을 다시 참조하면, 장치를 사용하기 위해, 검사될 태양 전지(9)가 픽업 장비(pick and place equipement)(76)에 의해 도시된 바와 같이 플랫폼(60) 상에 배치된다. 그리고, 배면측 프로브(30, 32, 34)가 플랫폼의 길쭉한 개구(62, 64, 66)를 통해 연장하고, 전면측 프로브들 각각의 제1 및 제2 감지 전도체(26, 28)가 태양 전지 상의 핑거(14)에 대해 압착됨과 동시에 배면측 프로브(30, 32)들 각각의 제3 및 제4 감지 전도체(36, 38)가 각각의 은 패드(18, 19, 21)에 대해 압착될 때까지, 배면측 액추에이터(72, 82)가 작동하여 태양 전지(9)를 향해 배면측 및 전면측 프레임(70, 80)을 각각 상하로 이동시킨다. 이에 따라, 전류 계측 회로(42)와 전압 계측 회로(46)를 포함하는 전류 및 전압 계측 회로들이 완성된다. 전류 계측 회로(42)는 태양 전지의 존재를 검출하며, 광원(59)와 소통하여 라이트를 턴 온한다.

그리고, 광원(59)에 의해 태양 전지(9)가 조명되며, 전류가 핑거(14)로부터 제1 감지 전도체(26)를 통해 전류 계측 회로(42)로 전도되고, 제3 감지 전도체(36)를 통해 은 패드(18, 19, 21)로 역으로 전도됨으로써, 전류 계측 회로가 태양 전지에 의해 생산되는 전류를 계측할 수 있게 된다. 이와 동시에, 은 패드(18, 19, 21)에 대한 핑거(14)에서의 전압이 제2 및 제4 감지 전도체(28, 38)를 전압 프로브로서 이용하는 전압 계측 회로(46)에 의해 감지된다.

태양 전지가 광으로 조명될 때, 전류 계측 회로(42)는 검사중인 태양 전지(9)에 다양한 테스트 부하를 제공함과 동시에 전류를 계측하면서 각 테스트 부하에 대한 전압값을 취득하기 위해 전압 계측 회로(46)와 소통한다. 이 전압(V) 및 전류(I) 값들이 도 3에 나타낸 I-V 그래프로서 도시되어 있으며, 이에 한정되지는 않지만, 단락 전류(Isc), 개방 회로 전압(Voc), 충전율(FF), 최대 출력 포인트(Pmax), 최대 출력 포인트에서의 전류(Imax), 최대 출력 포인트에서의 전압(Vmax), 분로 저항(Rsh) 및 직렬 저항(Rs)을 포함하는 태양 전지의 주요 특성들을 결정할 수 있도록 한다.

그리고, 전류 계측 회로(42)는 광원(59)과 소통하여 라이트를 턴 오프하며, 픽업 장비(76)와 소통하여 픽업 장비로 태양 전지(9)의 최대 출력값의 표식을 전달한다. 픽업 장비(76)는 계측된 최대 출력값과 연관된 저장함의 물리적 위치를 결정한 다음, 플랫폼(60)으로부터 태양 전지(9)를 픽업하여 결정된 저장함에 위치시킨다. 그리고, 픽업 장비(76)는 검사 대기중인 태양 전지의 스택으로부터 다른 태양 전지를 픽업하여 전술한 바와 같이 검사 및 분류하기 위해 플랫폼(60) 상에 위치시킨다.

도 4를 참조하면, 프로브(100)의 양 단부들의 스프링(158, 160)은 태양 전지(9)의 표면에 대한 프로브의 "레벨링(leveling)"을 제공함으로써, 제1 및 제2 감지 전도체(26, 28)가 그들의 전체 길이에 걸쳐서 태양 전지의 핑거(14)로 강제되도록 하여 감지면(240, 242)이 태양 전지의 전면측 표면(12)을 가로지르는 모든 핑거들과 접촉하도록 보장한다. 대안적으로, 예컨대, 상기 스프링(158, 160)에 추가하거나 이 스프링들 대신 장착 지지체(102)와 이동식 마운트(140) 사이에 한 세트의 스프링(미도시)을 사용하여, 태양 전지의 표면에 대해 프로브를 "레벨링"하기 위한 다른 방법들이 채용될 수 있다. 제1 및 제2 감지 전도체(26, 28)가 유지되어 있는 탄성 지지체(220)도 전면측 표면(12)을 가로지르는 모든 핑거들이 제1 및 제2 감지 전도체(26, 28)에 의해 접촉되도록 보장하는 것을 도우며, 태양 전지(9)에 대한 프로브(100)의 위치결정이 전면측 표면(12)에 대해 반복적으로 레벨링되는 경우, 상기 스프링(158, 160)이 필요하지 않고 생략될 수 있다. 이 경우, 감지면(240, 242)이 각 핑거들과 접촉하도록 보장하기 위해, 탄성 지지체의 탄성이 이용된다.

일반적으로, 프로브(100)를 태양 전지의 전면측 표면(12) 상에 배치함으로써, 각각의 전면측 프로브(20, 22, 24) 상의 제1 및 제2 감지 전도체(26, 28)는 태양 전지(9)의 핑거(14)에 제거가능하게 압착되며, 이에 따라, 각 프로브 상의 적어도 탄성 지지체(220)가 탄성 변형되며, 선택적으로 각 프로브 상의 스프링(158, 160)이 만약 제공된다면 압축되어, 각 프로브 상의 제1 및 제2 감지 전도체가 모든 핑거들과 전기적으로 접촉하도록 보장하여 전류 및 전압 계측 회로(42, 46)에 의한 전압 및 전류의 감지를 용이하게 한다. 마찬가지로, 각각의 배면측 프로브(30, 32, 34) 상의 제3 및 제4 감지 전도체(36, 38)는 대응하는 은 패드(18, 19, 21)에 압착되며, 이에 따라, 제3 및 제4 감지 전도체를 지지하고 있는 탄성 지지체(220)가 탄성 변형되며, 제1 및 제2 스프링(158, 160)이 만약 제공된다면 압축되어, 제3 및 제4 감지 전도체의 실질적으로 모든 감지면(240, 242)들이 대응하는 은 패드들과 접촉하여 그들 사이에 우수한 접촉이 이루어지도록 보장한다.

전술한 공정을 이용함으로써, 상기 장치(10)는 버스 바를 구비하지 않고 그 배면에 은 패드를 구비한 태양 전지의 전기적 특성을 정확하게 결정하기 위해 사용될 수 있다.

대안적으로, 상기 장치(10)는, 측면 버스 바를 구비하지 않고, 배면에 이격하여 형성된 은 패드들 대신, 전체 배면을 가로질러 연장하며 태양 전지의 배면에 형성된 평탄한 평면 접점을 가진 태양 전지의 전기적 특성을 계측하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 배면 상의 평탄한 평면 전도체는 태양 전지의 기준 전도체로서의 역할을 하며, 상기 평탄한 평면 전도체의 임의의 개소에 접촉하는 것은 상기 기준 전도체에 접촉하는 것과 같다. 따라서, 이러한 유형의 태양 전지의 이 기준 전도체와 접촉하도록 하나 이상의 전술한 배면측 프로브(30, 32, 34)가 사용되거나, 대안적으로, 통상의 전류 및 전압 계측 헤드를 구비한 하나 이상의 프로브가 사용될 수 있다.

버스 바와 평탄한 평면 기준 전도체를 배면측에 구비하지 않은 태양 전지의 전기적 특성을 계측할 때, 검사중인 태양 전지(9)의 전면측 표면(12)이 계측 장치의 부분들에 의해 가려지는 것을 최소화하는 것이 바람직하며, 따라서, 전면측 프로브(20, 22, 24)의 개수를 최소화함과 동시에, 검사중인 태양 전지에 의해 발생되는 전류를 셀로부터 전류 계측 회로(42)로 반송하기 위해 제1 감지 전도체(26)와 제3 감지 전도체(36)에 충분한 전류 반송 용량을 제공하는 것이 바람직하다. 적어도 하나의 전면측 표면 프로브가 필요하며, 전술한 실시예에서는 어떻게 다수의 프로브들이 사용될 수 있는지를 나타내기 위해 3개가 도시되어 있다.

다수의 프로브가 사용되는 경우, 태양 전지가 그 전면측 표면(12)을 가로질러 전류를 균일하게 생산하는 것으로 상정하고, 태양 전지(9)의 핑거(14)로부터 균등하게 전류를 획득하도록, 즉 각 프로브가 거의 동일한 양의 전류를 획득하도록, 전면측 프로브(20, 22, 24)들을 이격시키는 것이 바람직하다. 일반적으로, 이는 전면측 프로브(20, 22, 24)들을 균등하게 이격시키는 것을 의미한다. 따라서, 도시된 바와 같이 프로브가 3개인 경우, 전면측 프로브(20, 22, 24)들이 인접한 프로브로부터 태양 전지(9)의 길이의 약 ¼ 만큼 이격되도록, 그리고 태양 전지의 제1 및 제2 단부(15, 17)에 가장 근접한 프로브들이 각각 제1 및 제2 단부로부터 태양 전지의 길이의 약 ¼ 만큼 이격되도록, 전면측 프로브들이 배치되는 것이 바람직하다.

전면 프로브(20, 22, 24)는 검사하의 태양 전지(9)의 전면(12) 상의 소정 위치에 대해 눌려져서 태양 전지에 힘을 가하고 이 힘은 전면 프로브(20, 22, 24)가 전면(12)과 접촉하는 위치 바로 아래인 후면의 위치에서 후면 프로브(30, 32, 34)가 후면(16)과 접촉함으로써 균형을 이루어야 하기 때문에, 후면 프로브의 수는 전면 프로브의 수와 일치하여야 한다. 이것은 전면 및/또는 후면 프로브들이 태양 전지의 전면(12) 및/또는 후면(16)에 대하여 누르는 작용으로 인하여 발생할 수 있는 태양 전지(9)를 균열시키는 위험을 감소시킨다.

대안으로, 태양 전지가 후면에 형성된 평평한 평면의 전도체를 구비하는 경우에, 선형으로 배열된 전류 및 전압을 측정하는 복수의 쌍으로 이루어진 팁들을 사용하는 통상적인 프로브들이 도 1에 도시된 후면 프로브들을 대체할 수 있다. 전기적으로, 통상적인 프로브들이 전술한 후면 프로브들을 대체하는 것이 가능하지만, 통상적인 후면 프로브들이 사용될 경우에 전면 프로브(20, 22, 24)에 의해 태양 전지(9)에 가해진 압력과 균형을 이루도록 전술한 실시예에서 설명한 후면 프로브들과 동일하게 통상적인 후면 프로브들을 정렬하는 것이 바람직하다.

대안적인 다른 실시예에서, 압력으로 인한 태양 전지의 손상을 방지하기 위하여 단일 쌍의 전유 및 전압 측정 팁들을 포함하는 후면 프로브의 압력과 태양 전지 상의 전면 프로브들의 압력이 균형을 이루도록 하기 위해 주의하여야 하지만, 평평한 평면의 후면 기준 전도체를 구비한 태양 전지를 검사하는 데에 사용하기 위해서, 전류 및 전압 측정 회로(42, 46)에 각각 연결되는 단일 쌍의 통상적인 전류 및 전압 측정 팁들이 적어도 하나의 기준 접점으로서 사용된다. 전술한 타입의 복수의 전면 프로브가 사용되는 경우에 단일 쌍의 전류 및 전압 측정 팁들을 사용하는 것은 실용적인 것이 아닐 수 있는데, 왜냐하면 각각의 전면 프로브의 압력이 태양 전지의 후면에서 대응하는 프로브에 의해 직접적으로 균형이 이루어지지 않을 수 있기 때문이다. 그러나, 예를 들어 한 쌍의 통상적인 전류 및 전압 팁을 포함하는 통상적인 프로브를 수용하기 위하여 단일의 중앙 개구만을 제공하는 것과 같은 플랫폼에 대한 개량이 이와 같은 역학적인 문제를 극복할 수 있다. 어느 경우든지 전류 및 전압 측정 회로를 완성하기 위하여 후면 기준 전도체와 접촉시키기 위하여 적어도 하나의 기준 접점이 필요할 것이다.

전면 프로브(20, 22, 24)의 제1 감지 전도체(26) 및 제2 감지 전도체(28)를 각각의 프로브와 관련된 버스 바의 표면과 접촉시키기 위하여 검사하의 태양 전지를 전면 프로브(20, 22, 24) 및 후면 프로브(30, 32, 34)에 대하여 정확하게 배치되도록 하고, 전면 프로브(20, 22, 24)를 각각의 버스 바와 평행하게 정렬하도록 배열시키는 한편 후면 프로브(30, 32, 34)를 태양 전지의 각각의 은 패드와 접촉시킴으로써, 전면에 버스 바를 구비하고 후면에 은 패드를 구비한 장치(10)가 태양 전지(도시 생략)의 전기적인 특성을 정확하게 측정하기 위하여 또한 사용될 수 있다. 이상적으로 은 패드들은 검사하의 태양 전지의 후면에서, 전면 버스 바와의 위치와 바로 대응하는 반패편의 위치에서 태양 전지에 배치될 것이다.

전술한 내용으로부터 명세서에 설명된 장치 및 프로브들은 전면에 버스 바를 구비하지 않은 것이나 버스 바를 구비하고 있는 것, 또는 후면에 은 패드를 구비한 것이나 평평한 평면의 기준 전도체를 구비한 것을 포함하는 다양한 종류의 태양 전지의 전기적인 특성을 측정하기 위하여 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

본 발명의 특별한 실시예들이 설명되었지만, 이러한 실시예들은 본 발명을 제한하는 것이 아니라 단지 예시하는 것이며 본 발명은 청구범위에 따라 해석되어야한다.

Claims (26)

1. 적어도 하나의 전면 전류 운반 전도체를 지탱하는 전면 및 후면 전류 운반 기준 전도체를 지탱하는 후면을 구비한 태양 전지의 전류 및 전압 출력을 동시에 측정하기 위한 방법에 있어서,
   서로 절연된, 평행하게 이격되어 인접한 제1 및 제2 감지 전도체를 전기 접촉하도록 전면 전류 운반 전도체에 분리가능하게 누르고,
   적어도 하나의 기준 접점을 전기 접촉하도록 후면 기준 전도체에 분리가능하게 누르고,
   전류 운반 전도체로부터 제1 감지 전도체를 통하여 전류 측정 회로에 전류를 전도시키고 상기 적어도 하나의 기준 접점을 통하여 다시 후면 기준 전도체로 전류를 전도시키고,
   전압 측정 회로를 사용하여, 후면 기준 전도체에 대한 제2 감지 전도체에서의 전압을 감지하는 것을 포함하는 태양 전지의 전류 및 전압 출력을 동시에 측정하기 위한 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 감지 전도체는 세장형이며 개별적인 감지면을 구비하고,
   상기 방법은 제1 및 제2 감지 전도체를 탄성 변형 가능한 제1 지지체에 지지하는 것을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 전류 및 전압 출력을 동시에 측정하기 위한 방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 감지 전도체를 상기 탄성 변형 가능한 제1 지지체에 팽팽하게 유지하는 것을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 전류 및 전압 출력을 동시에 측정하기 위한 방법.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 감지 전도체의 상기 감지면들이 실질적으로 상기 감지면들의 전체 길이를 따라 상기 전면 전류 운반 전도체를 지탱하는 표면과 접촉하도록 상기 제1 및 제2 감지 전도체가 상기 전면 전류 운반 전도체를 지탱하는 표면에 대하여 눌려지게 하는 것을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 전류 및 전압 출력을 동시에 측정하기 위한 방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 탄성 변형 가능한 제1 지지체를 미끄럼 이동가능하게 지지하고 상기 탄성 변형 가능한 제1 지지체의 대향하는 단부들을 제1 공통 방향으로 독립적으로 어징(urging)시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 전류 및 전압 출력을 동시에 측정하기 위한 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 탄성 변형 가능한 제1 지지체를 제1 프로브에 지지하는 것을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 전류 및 전압 출력을 동시에 측정하기 위한 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 기준 접점을 후면 기준 전도체에 분리가능하게 누르는 것은 평행하게 이격되어 인접한 제3 및 제4 감지 전도체를 후면 기준 전도체에 분리가능하게 누르는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 전류 및 전압 출력을 동시에 측정하기 위한 방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제3 및 제4 감지 전도체는 세장형이며 개별적인 감지면을 구비하고,
   상기 방법은 상기 제3 및 제4 감지 전도체를 탄성 변형 가능한 제2 지지체에 지지하는 것을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 전류 및 전압 출력을 동시에 측정하기 위한 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제3 및 제4 감지 전도체를 상기 탄성 변형 가능한 제2 지지체에 팽팽하게 유지하는 것을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 전류 및 전압 출력을 동시에 측정하기 위한 방법.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 제3 및 제4 감지 전도체의 상기 감지면들이 실질적으로 상기 감지면들의 전체 길이를 따라 상기 후면과 접촉하도록 상기 제3 및 제4 감지 전도체를 상기 후면 기준 전도체와 접촉하게 상기 후면에 대하여 눌려지게 하는 것을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 전류 및 전압 출력을 동시에 측정하기 위한 방법.
11. 제10항에 있어서,
    상기 탄성 변형 가능한 제2 지지체를 미끄럼 이동가능하게 지지하고 상기 탄성 변형 가능한 제2 지지체의 대향하는 단부들을 제2 공통 방향으로 독립적으로 어징시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 전류 및 전압 출력을 동시에 측정하기 위한 방법.
12. 제11항에 있어서,
    상기 탄성 변형 가능한 제2 지지체를 제2 프로브에 지지하는 것을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 전류 및 전압 출력을 동시에 측정하기 위한 방법.
13. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 기준 접점을 후면 기준 전도체에 분리가능하게 누르는 것은 쌍을 이루는 이격된 전류 및 전압 측정 팁들을 후면 기준 전도체에 분리가능하게 누르는 것을 포함하고, 상기 전류 측정 팁들은 전류 센서와 연결되고 상기 전압 측정 팁들은 전압 측정 회로와 연결되는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 전류 및 전압 출력을 동시에 측정하기 위한 방법.
14. 적어도 하나의 전면 전류 운반 전도체를 지탱하는 전면 및 후면 전류 운반 기준 전도체를 지탱하는 후면을 구비한 태양 전지의 전류 및 전압 출력을 동시에 측정하기 위한 프로브 장치에 있어서,
    탄성 변형가능한 제1 절연 지지체,
    서로 절연되어 가까이 인접하여 이격된 관계로 탄성 변형가능한 절연 지지체에 의해 지지되고, 전면 전류 운반 전도체 또는 후면 전류 운반 기준 전도체와 개별적으로 접촉하도록 전면 또는 후면에 대하여 눌려지도록 작동가능한 평행한 제1 및 제2 감지 전도체를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 감지 전도체를 각각 전류 및 전압 측정 회로와 연결하기 위하여 상기 평행한 제1 및 제2 감지 전도체는 개별적으로 전류 및 전압 측정 회로와 연결을 위해 작동하도록 구성된 것을 특징으로 하는 태양 전지의 전류 및 전압 출력을 동시에 측정하기 위한 프로브 장치.
15. 제14항에 있어서,
    제1 및 제2 감지 전도체는 세장형이며 상기 전면과 상기 전면 전류 운반 전도체 또는 상기 후면과 상기 후면 기준 전도체를 접촉시키기 위해 제1 및 제2 감지면을 각각 구비하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 전류 및 전압 출력을 동시에 측정하기 위한 프로브 장치.
16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 감지 전도체를 상기 탄성 변형가능한 제1 지지체에 팽팽하게 유지하도록 작동하게 구성된 제1 홀더를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 전류 및 전압 출력을 동시에 측정하기 위한 프로브 장치.
17. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 감지면은 개별적인 길이를 가지며, 상기 장치는 상기 제1 및 제2 감지면이 실질적으로 전체 길이를 따라 상기 전면 또는 상기 후면과 접촉하도록 상기 전면과 상기 적어도 하나의 전면 전류 운반 전도체 또는 상기 후면과 상기 후면 전류 운반 기준 전도체에 대하여 상기 제1 및 제2 감지 전도체가 눌려지도록 하는 수단을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 전류 및 전압 출력을 동시에 측정하기 위한 프로브 장치.
18. 제17항에 있어서,
    상기 탄성 변형가능한 제1 지지체의 대향하는 단부들을 미끄럼 이동하게 지지하도록 작동하게 구성된 제1 및 제2 가이드를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 전류 및 전압 출력을 동시에 측정하기 위한 프로브 장치.
19. 제18항에 있어서,
    상기 탄성 변형가능한 제1 지지체의 대향하는 단부들을 제1 공통 방향으로 독립적으로 어징시키도록 작동하게 구성된 스프링을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 전류 및 전압 출력을 동시에 측정하기 위한 프로브 장치.
20. 적어도 하나의 전면 전류 운반 전도체를 지탱하는 전면 및 후면 전류 운반 기준 전도체를 지탱하는 후면을 구비한 태양 전지의 전류 및 전압 출력을 동시에 측정하기 위한 측정 장치에 있어서,
    제14항 내지 제19항 중 어느 한 항의 프로브 장치,
    전류 및 전압 측정 회로에 의해 적어도 하나의 전면 전류 운반 전도체에서 전류 및 전압의 감지를 촉진하도록 전기 접촉하게 상기 제1 및 제2 감지 전도체를 전면과 상기 적어도 하나의 전면 전류 운반 전도체에 분리가능하게 누르기 위한 수단,
    상기 적어도 하나의 전면 전류 운반 전도체에서 전류 및 전압의 감지를 촉진하도록 전기 접촉하게 기준 전도체를 접촉시키기 위해, 후면에 분리가능하게 눌려지도록 작동하게 구성된 적어도 하나의 기준 접점,
    적어도 하나의 전면 전류 운반 전도체로부터 제1 감지 전도체를 통하여 전류 측정 회로에 전류를 전도시키고 상기 적어도 하나의 기준 접점을 통하여 다시 기준 전도체로 전류를 전도시키기 위한 수단,
    제2 감지 전도체 및 상기 적어도 하나의 기준 접점을 상기 전압 측정 회로에 연결하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 전류 및 전압 출력을 동시에 측정하기 위한 측정 장치.
21. 제20항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 기준 접점은 기준 전도체에 눌려지도록 작동하게 구성되고, 평행하게 이격되어 가까이 인접한 제3 및 제4 감지 전도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 전류 및 전압 출력을 동시에 측정하기 위한 측정 장치.
22. 제21항에 있어서,
    상기 제3 및 제4 감지 전도체를 지지하기 위한 탄성 변형가능한 제2 지지체를 또한 포함하고, 상기 제3 및 제4 감지 전도체는 세장형이며 후면과 후면의 기준 전도체를 접촉시키기 위한 각각의 감지면들을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 전류 및 전압 출력을 동시에 측정하기 위한 측정 장치.
23. 제22항에 있어서,
    상기 제3 및 제4 감지 전도체를 상기 탄성 변형가능한 제2 지지체에 팽팽하게 유지하도록 작동하게 구성된 제2 홀더를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 전류 및 전압 출력을 동시에 측정하기 위한 측정 장치.
24. 제21항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 및 제4 감지 전도체는 감지면들을 구비하고, 상기 장치는 상기 제3 및 제4 감지 전도체의 상기 감지면들이 실질적으로 전체 길이를 따라 후면과 접촉하도록 후면과 상기 기준 전도체에 대하여 상기 제3 및 제4 기준 전도체가 눌려지게 하는 수단을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 전류 및 전압 출력을 동시에 측정하기 위한 측정 장치.
25. 제24항에 있어서,
    상기 탄성 변경가능한 제2 지지체를 미끄럼 이동 가능하게 지지하도록, 작동하게 구성된 제2 지지체,
    상기 탄성 변형가능한 제2 지지체의 대향하는 단부들을 제2 공통 방향으로 독립적으로 어징시키는 수단을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 전류 및 전압 출력을 동시에 측정하기 위한 측정 장치.
26. 제20항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 기준 접점은, 상기 전류 및 전압 측정 회로에 연결되고 접촉을 이루도록 상기 기준 전도체에 대해 눌려지도록 작동하게 구성되고, 이격되어 있는 전압 및 전류 측정 팁들을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 전류 및 전압 출력을 동시에 측정하기 위한 측정 장치.

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