KR20230059232A - 태양전지 미니 모듈 제조방법 및 이에 따른 태양전지 미니 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양전지 미니 모듈 제조방법에 관한 발명으로서, 솔라셀 커팅, 브래이킹 공정, PCB 거버 및 PCB 제작, 메탈마스크 제작, smt 공정 등에 특징이 있는 태양전지 미니 모듈 제조방법 및 이에 따른 태양전지 미니 모듈에 관한 발명이다.
본 발명은 솔라셀 전극 +-구분 선긋기 과정(1과정)
솔라셀 커팅 과정(2과정),
조각셀 검사 과정(3과정),
브레이킹 과정(4과정),
트레이 제작 과정(5과정),
트레이 조각셀 적재 과정(6과정),
조각셀 외관 불량 검사 과정(7과정),
조각셀 부착용 pcb거버, pcb기판 및 메탈마스크 제작 과정(8과정),
smt 공정 과정(9과정),
라미네이팅 과정(10과정),
모듈 크리닝 과정(11과정),
모듈 효율 측정 및 검사 과정(12과정),
모듈 포장 과정(13과정)을,
포함하는 태양전지 미니 모듈 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기한 솔라셀 커팅 과정(2과정)은,
후면전극 솔라셀 커팅도면 제작 과정(2과정-1),
후면전극 솔라셀 커팅도면 수정 과정(2과정-2),
후면전극 솔라셀을 하프 커팅 스크라이빙 하는 과정(2과정-3)을 포함하고,
조각셀 검사 과정(3과정)은,
커팅된 후면전극 솔라셀의 사이즈를 측정하는 과정(3과정-1),
커팅 된 조각셀의 전류,전압을 측정하는 과정(3과정-2)을 포함하고,
트레이 제작 과정(5과정)은,
제작할 트레이에 대한 도면 제조 과정(5과정-1),
상기에서 트레이에 대한 도면에 따라 트레이에 대한 금형을 제작하거나 알루미늄을 이용하여 트레이를 제조하는 과정(5과정-2)을 포함하고,
조각셀 부착용 pcb거버, pcb 기판 및 메탈마스크 제조 과정(8과정)은,
조각셀 부착용 pcb거버를 제조하는 과정(8과정-1),
pcb 기판 제조 과정(8과정-2),
메탈마스크를 제조하는 과정(8과정-3)을 포함하고,
smt 공정 과정(9과정)은,
메탈마스크 프린터공정 과정(9과정-1),
조각셀을 마운팅(mounting)하는 과정(9과정-2),
리플로워 과정(9과정-3)을 포함하고,
라미네이팅 과정(10과정)은.
smt 공정을 통하여 완성된 모듈 위에 EVA 그 위에 코팅 필름을 겹층한 모듈을 라미네이터 열판 위에 넣고 진공하는 과정(10과정-1),
압착(PRESSING) 및 홀딩(HOLDING)과정(10과정-2)을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 미니 모듈 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기한 태양전지 미니 모듈 제조방법으로 제조된 태양전지 미니 모듈을 제공한다.

Description

태양전지 미니 모듈 제조방법 및 이에 따른 태양전지 미니 모듈{a solar cell mini module production method and the solar cell mini module}

본 발명은 태양전지 미니 모듈 제조방법에 관한 발명으로서, 솔라셀 커팅, 브래이킹 공정, PCB 거버 및 PCB 제작, 메탈마스크 제작, smt 공정 등에 특징이 있는 태양전지 미니 모듈 제조방법 및 이에 따른 태양전지 미니 모듈에 관한 발명이다.

태양전지는 반도체의 성질을 이용하여 빛 에너지를 전기에너지로 변환시키는 장치이다.

태양전지의 구조 및 원리에 대해서 간단히 설명하면, 태양전지는 P(Positive)형 반도체와 N(Negative)형 반도체를 접합시킨 PN접합 구조를 하고 있으며, 이러한 구조의 태양전지에 태양광이 입사되면, 입사된 태양광이 가지고 있는 에너지에 의해서 상기 반도체 내에서 정공(hole) 및 전자(electron)이 발생한다.

이때, PN접합에서 발생한 전기장에 의해서 상기 정공(+)은 P형 반도체로 이동하고, 상기 전자(-)는 N형 반도체로 이동하게 되고, 이에 의하여 전위가 발생하여 전력을 생산할 수 있게 되는 원리이다.

이와 같은 태양전지는 기판형 태양전지와 박막형 태양전지로 구분할 수 있다. 상기 기판형 태양전지는 실리콘과 같은 반도체 물질 자체를 기판으로 이용하여 태양전지를 제조하는 것이다.

최근들어 휴대전화기나 PDA(Personal Digital Assistance)와 같은 휴대용 정보기기의 보조 전원으로 사용할 수 있는 작고, 얇고, 가벼운 고출력 태양 전지 모듈이 연구되고 있다.

일반적인 솔라셀에서 셀은 태양 빛을 흡수하여 전하를 생성하는 반도체와, 빛이 입사하는 수광면 측에 위치하는 상부 전극과, 상부 전극의 반대쪽 면에 위치하는 하부 전극으로 구성되며, 솔라셀 모듈에서 각각의 셀은 금속리본(금속 연결체)에 의해 연결된다.

그리고 연결된 전체 솔라셀은 투명 수지로 채워지게 되어 하부 시트와 투명한 상부 시트에 의해 외부 환경으로 부터 보호된다.

이때, 대부분의 개별 셀은 출력 전압이 0.6 이하이므로, 실제 요구되는 높은 전압을 얻기 위해서는 여러 개의 셀들을 직렬 연결해야 한다. 이로서 각각의 금속 리본이 한 셀의 상부 전극과 이웃한 셀의 하부 전극을 연결하는 형태로 배치된다.

그러나 금속 리본을 사용하는 구조에서는 셀 사이로 금속 리본이 지나가야 하기 때문에, 최소 1 mm 정도의 셀사이 간격이 필수적으로 요구되며, 이러한 이유로 모듈의 소형화에 한계가 있다. 또한 금속 리본은 작은 힘으로도 쉽게 변형되어 셀 연결 이후 공정에서 작업성이 저하되고, 자동화에 불리한 단점이 있다.

상기한 솔라셀 모듈의 셀 연결 구조와 관련하여, 미국특허 제 4,019,924호는 한쌍의 절연 시트 사이에 다수개 도전층이 패턴화된 라미네이트와, 이 라미네이트의 일정 부분을 절개하여 구부릴 수 있는 탭을 만들고, 이 탭에 서 도전층이 노출된 부분과 셀의 상부 전극을 연결하는 구조를 개시하고 있다.

또한 미국특허 제 4,131,755호 및 제 4,227,298호는 도전층과 유전층으로 구성된 라미네이트와, 이 라미네이트의 일정 부분을 뚫어 예각의 탭을 만들고, 이 탭을 셀의 상부 전극 위로 내밀어 도전층과 상부 전극을 연결하는 구조를 개시하고 있다.

이와 같이 상기한 종래 기술들은 여러 조각셀(단위 솔라셀)을 직렬 또는 병렬로 연결하기 위하여 일일이 납땜을 함으로서 셀에 직접적인 열적 스트레스 및 마이크로 크랙 같은 데미지를 주어 모듈공정에서 깨지는 경우가 종종 발생함으로써 생산loss가 생기는 문제점이 다수 발생하게 된다.

또한 셀과 셀을 연결하기 위해서 태양광 제조회사에서는 리본(ribbon)이라는 도전체를 사용하는데 리본은 납이라는 성분이 들어가서 환경규제에 간섭을 받게 되는 문제점이 있었다.

이와 같이 상기 특허들이 개시하는 구조들은 셀 연결을 위한 납땜 작업이 있어 모듈의 제조 과정을 복잡하게 하는 문제점이 있다.

상기한 문제점으로 본 발명자는 공개번호 10-2016-0048733(소형 태양전지 모듈 및 이의 제조 방법, 이하 선행기술)을 제시한 바 있다.

상기한 종래기술 및 선행기술의 태양전지를 만드는 공정의 문제점, 즉 여러 조각셀(단위 솔라셀)을 직렬 또 는 병렬로 연결하기 위하여 일일이 납땜을 함으로서 셀에 직접적인 열적 스트레스 및 마이크로 크랙 같은 데미지를 주어 모듈공정에서 깨지는 경우가 종종 발생함으로써 생산loss가 생기는 문제점이 있었는바, 본 발명은 이를 해결하는 태양전지 미니 모듈 제조방법 및 이에 따른 태양전지 미니 모듈을 제공하고자 한다.

또한 종래기술 및 선행기술의 태양전지를 만드는 공정으로 제조된 태양전지 모듈은 전력 발생 효율이 현저히 낮은 문제점이 있었는바, 본 발명은 태양전지 조각셀을 제조하는 공정, 트레이 제작 과정. 조각셀 부착용 pcb거버, pcb기판 및 메탈마스크 제작 과정 및 smt 공정 등의 특별한 기술적 특징으로 제조된 태양전지 미니모듈의 전력 발생 효율을 현저히 상승시킨 태양전지 미니 모듈 제조방법 및 이에 따른 태양전지 미니 모듈을 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 종래의 기술들이 개시하는 구조들은 단위 솔라셀 연결을 위한 납땜 작업이 있어 모듈의 제조 과정을 복잡하게 하는 문제점이 있었는데 이를 해결하고자 하는 태양전지 미니 모듈 제조방법 및 이에 따른 태양전지 미니 모듈을 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 종래의 발명이 인쇄회로기판를 사용하는 경우에도 리본을 사용하는 문제점과 일일이 납땜으로 단위 솔라셀을 연결하여야 하는 문제점을 개선하여, 매우 안정적이고 간편한 태양전지 미니 모듈 제조방법 및 이에 따른 태양전지 미니 모듈을 제공하고자 한다.

본 발명은 상기한 문제점 및 요구를 해결하기 위하여,

솔라셀 전극 +-구분 선긋기 과정(1과정)

솔라셀 커팅 과정(2과정),

조각셀 검사 과정(3과정),

브레이킹 과정(4과정),

트레이 제작 과정(5과정),

트레이 조각셀 적재 과정(6과정),

조각셀 외관 불량 검사 과정(7과정),

조각셀 부착용 pcb거버, pcb기판 및 메탈마스크 제작 과정(8과정),

smt 공정 과정(9과정),

라미네이팅 과정(10과정),

모듈 크리닝 과정(11과정),

모듈 효율 측정 및 검사 과정(12과정),

모듈 포장 과정(13과정)을,

포함하는 태양전지 미니 모듈 제조방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기한 솔라셀 커팅 과정(2과정)은,

후면전극 솔라셀 커팅도면 제작 과정(2과정-1),

후면전극 솔라셀 커팅도면 수정 과정(2과정-2),

후면전극 솔라셀을 하프 커팅 스크라이빙 하는 과정(2과정-3)을 포함하고,

조각셀 검사 과정(3과정)은,

커팅된 후면전극 솔라셀의 사이즈를 측정하는 과정(3과정-1),

커팅 된 조각셀의 전류,전압을 측정하는 과정(3과정-2)을 포함하고,

트레이 제작 과정(5과정)은,

제작할 트레이에 대한 도면 제조 과정(5과정-1),

상기에서 트레이에 대한 도면에 따라 트레이에 대한 금형을 제작하거나 알루미늄을 이용하여 트레이를 제조하는 과정(5과정-2)을 포함하고,

조각셀 부착용 pcb거버, pcb 기판 및 메탈마스크 제조 과정(8과정)은,

조각셀 부착용 pcb거버를 제조하는 과정(8과정-1),

pcb 기판 제조 과정(8과정-2),

메탈마스크를 제조하는 과정(8과정-3)을 포함하고,

smt 공정 과정(9과정)은,

메탈마스크 프린터공정 과정(9과정-1),

조각셀을 마운팅(mounting)하는 과정(9과정-2),

리플로워 과정(9과정-3)을 포함하고,

라미네이팅 과정(10과정)은.

smt 공정을 통하여 완성된 모듈 위에 EVA 그 위에 코팅 필름을 겹층한 모듈을 라미네이터 열판 위에 넣고 진공하는 과정(10과정-1),

압착(PRESSING) 및 홀딩(HOLDING)과정(10과정-2)을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 미니 모듈 제조방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기한 태양전지 미니 모듈 제조방법으로 제조된 태양전지 미니 모듈을 제공한다.

본 발명에 따른 태양전지 미니 모듈 제조방법 및 이에 따른 태양전지 미니 모듈은 종래기술 및 선행기술의 태양전지를 만드는 공정의 문제점, 즉 여러 조각셀(단위 솔라셀)을 직렬 또 는 병렬로 연결하기 위하여 일일이 납땜을 함으로서 셀에 직접적인 열적 스트레스 및 마이크로 크랙 같은 데미지를 주어 모듈공정에서 깨지는 경우가 종종 발생함으로써 생산loss가 생기는 문제점을 완전히 해결하는 효과가 나타난다.

또한 본 발명에 따른 태양전지 미니 모듈 제조방법 및 이에 따른 태양전지 미니 모듈은 태양전지 조각셀을 제조하는 공정, 트레이 제작 과정. 조각셀 부착용 pcb거버, pcb기판 및 메탈마스크 제작 과정 및 smt 공정 등의 특별한 기술적 특징으로 제조된 태양전지 미니모듈의 전력 발생 효율을 현저히 상승시킨 효과가 나타난다.

또한 본 발명에 따른 태양전지 미니 모듈 제조방법 및 이에 따른 태양전지 미니 모듈은 종래 기술 및 선행기술의 제조 공정 보다 현저히 간단하여 작업의 효율성을 현저히 높이고 그에 따라 경제적인 이익을 현저히 높인 효과가 나타난다.

도 1 내지 도 1b는 본 발명에 따른 솔라셀 전극 +-구분 선긋기 과정을 보여주는 도면.
도 2 내지 도 2d는 본 발명에 따른 솔라셀 커팅 과정을 보여주는 도면.
도 3 내지 도 3b는 본 발명에 따른 조각셀 검사 과정을 보여주는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 브레이킹 과정을 보여주는 도면.
도 5 내지 도 5d는 본 발명에 따른 트레이 제작 과정을 보여주는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 트레이 조각셀 적재 과정을 보여주는 도면.
도 7은 본 발명에 따른 조각셀 외관 불량 검사 과정을 보여주는 도면.
도 8 내지 도 8f는 본 발명에 따른 조각셀 부착용 pcb거버, pcb기판 및 메탈마스크 제작 과정을 보여주는 도면.
도 9 내지 도 9e는 본 발명에 따른 smt 공정 과정을 보여주는 도면.
도 10 내지 도 10b는 본 발명에 따른 라미네이팅 과정을 보여주는 도면.
도 11 내지 도 11b는 본 발명에 따른 모듈 크리닝 과정을 보여주는 도면.
도 12 내지 도 12b는 본 발명에 따른 모듈 효율 측정 및 검사 과정을 보여주는 도면.
도 13은 본 발명에 따른 모듈 포장 과정에서 포장된 태양전지 미니모듈을 보여주는 도면,
도 14는 본 발명에 따른 태양전지 미니 모듈 제조방법의 순서도.

이하 본 발명을 도면을 참고하여 상세히 설명하고자 한다.

본 발명은 (1)솔라셀 전극 +-구분 선긋기 과정, (2)솔라셀 커팅 과정, (3)조각셀 검사 과정, (4)브레이킹 과정, (5)트레이 제작 과정, (6)트레이 조각셀 적재 과정, (7)조각셀 외관 불량 검사 과정, (8) 조각셀 부착용 pcb거버, pcb기판 및 메탈마스크 제작 과정, (9) smt 공정 과정, (10) 라미네이팅 과정, (11) 모듈 크리닝 과정, (12) 모듈 효율 측정 및 검사 과정, (13) 모듈 포장 과정을 포함하는 태양전지 미니 모듈 제조방법을 제공한다.

또한 상기한 태양전지 미니 모듈 제조방법을 통하여 제조된 태양전지 미니 모듈(100)을 제공한다.

본 발명은 (1)솔라셀 전극 +-구분 선긋기 과정을 수행한다.(1과정)

상기한 솔라셀 전극 +-구분 선긋기 과정은 솔라셀을 커팅하기 전에 솔라셀 전극의 + -를 구분하기 위해 솔라셀 전극 부위면(뒷면)에 선긋기를 하는 공정을 의미하며, 선긋는 부분이 -전극이 된다.

본 발명은 먼저 솔라셀을 준비하는 과정을 수행한다.(1과정-1)

본 발명은 바람직하게는 후면전극솔라셀을 사용하는 것이 좋으며, 후면전극솔라셀은 고효율 25%, 5인치, 0.7v x 6.0A=4.2W 사양 이상을 구매하여 준비하는 것이 좋다,

미니모듈은 저파워 충전 센서 부품 사용으로 적합하고 파장대가 300nm~1100nm로 저조도 충전에 유리한 특성을 가지고 있다.

본 발명은 상기에서 준비한 솔라셀을 솔라셀 전극 +-구분 선긋기 과정을 수행한다.(1과정-2)

솔라셀 커팅 도면이 완성되면 솔라셀을 커팅하기 전에 솔라셀 전극의 +-를 구분하기 위해 솔라셀 전극부위면(뒷면)에 선긋기를 하며 선긋는 부분이 -전극이 된다.

도 1에서 보는 것처럼, 보통 솔라셀을 커팅하는 조각셀은 5인치기준으로 40조각~500조각 사이가 대부분이며 선긋기를 해야하는 가로줄은 4줄~20줄 사이이다

선긋기 지그는 셀커팅도면을 기준으로 제작하는데 커팅라인에서 2mm위에 위치하도록 도면을 작성하며 조각업체에서 가공하면 된다

도 1b에서 보는 바처럼, 가공된 지그는 선긋기가 편리하게 받침대와 고정부등을 고려하여 만든다

선긋기는 일반적으로 지그 구멍난 부분을 네임펜 등으로 솔라셀 뒷면에 그리는 과정으로 수행한다.

본 발명은 상기한 과정 후에 (2)솔라셀 커팅 과정을 수행한다.(2과정)

본 발명의 솔라셀 커팅 과정은 마더(mother) 솔라셀(통상적으로 가로, 세로크기가 125mm×125mm)을 스크라이빙 기술로 단위 솔라셀(조각셀)로 커팅(cutting, 절단)하는 공정을 의미한다.

본 발명의 솔라셀 커팅 과정은 후면전극 솔라셀 커팅도면 제작 과정을 수행한다.(2과정-1)

후면전극 솔라셀 커팅도면 제작 과정은 솔라셀 외곽 규격 및 조각셀 규격 계산 방법을 고려하여 수행한다.

솔라셀 외곽 규격 및 조각셀 규격 계산 방법은 가로기준 1피치를 0.947mm간격기준으로 짝수가 되게 조각셀 가로 세로 사이즈를 정해 요구하는 파워를 계산한다.

솔라셀 도면 작성은 오토캐드 작업을 수행한다.

도 2는 후면전극 솔라셀 커팅도면의 21.5*15.08커팅 도면의 실시예를 보여준다.

본 발명은 후면전극 솔라셀 커팅도면 수정 과정을 수행한다.(2과정-2)

도면(후면전극 솔라셀 커팅도면) 수정 과정은 솔라셀 세로 선폭과 가로 평탄도를 고려하여 도면 수정 한다.

도면(후면전극 솔라셀 커팅도면) 수정 과정은 가로커팅,세로커팅,중복커팅,반복커팅 할수 있게 도면을 그릴 수 있고 세로선폭을 커팅라인 중앙에 오도록 보정하는 작업이 핵심이며, 이와 같은 수정 과정으로 효율감소 방지 및 불량 방지 작용을 하게 된다.

커팅불량 도면 수정의 방법으로 세로 선폭이 중앙에 위치하는지 여부 검사 후에 불량 보정을 수행한다.

또한 선폭 불량인 경우에 임의 수정하는 방식으로는 선폭 불량 구간을 도면에서 보정하여 선폭이 중앙에서 커팅 될 수 있도록 반복해서 보정 하는 과정으로 수행할 수 있다.,

도 2b는 후면전극 솔라셀에 커팅 도면이 부착된 것을 보여주는 도면이다.

도 2c는 후면전극 솔라셀을 커팅한 경우 커팅 도면이 불량한 경우 도면을 수정한 경우를 보여 준다.

본 발명은 후면전극 솔라셀을 하프 커팅 스크라이빙 하는 과정을 수행한다.(2과정-3)

상기한 후면전극 솔라셀을 하프 커팅 스크라이빙 과정은 본 발명의 기술적 특징에 해당하며, 본 발명자가 개발한 솔라셀 레이저 스크라이버(20)를 이용한 레이저 커팅 시스템(200)을 통하여 수행하게 된다.

도 2c에서 보는 바와 같이, 상기한 본 발명자가 개발한 솔라셀 레이저 스크라이버로 하프 커핑하는 과정은 레이저 대역은 355nm, 최대가공사이즈 6인치, 가공 정밀도 ±30μm로 가공할 수 있다.

상기한 하프 커팅 스크라이빙 과정은 소형 솔라셀 제작에서는 매우 획기적인 기술적 특징의 하나라고 할 수 있다. 본 발명에서 솔라셀의 레이저 하프 커팅은 말 그대로 셀라셀의 단면의 절반을 절단한다는 의미가 아니라 솔라셀의 절단할 부위에 절단홈을 만들어 다음의 브레이크 공정에서 완전한 절단을 성공적으로 할 수 있게 하는 예비공정을 의미한다.

따라서 스크라이빙에 의한 하프 커팅에서의 절단 단면적은 전체의 절단 단면적(솔라셀의 절단 단면적)의 0% 초과 100% 미만을 스크라이빙으로 절단하는 것을 의미하지만, 바람직하게는 전체 절단 단면적의 15~85%를 절단하는 것이 좋다. 더 더욱 바람직하게는 절단 단면적의 25~45%를 절단하는 것이 더 좋다. 이 범위에 있을 때 다음의 브레이킹 작업을 할 때 깨끗한 솔라셀 단면을 얻을 수 있어 완전한 효율을 갖는 단위 소형 솔라셀을 제작할 수 있게 된다.

본 발명은 상기한 과정 후에 (3)조각셀 검사 과정을 수행한다.(3과정)

상기한 조각셀 검사 과정은 솔라셀 커팅 후 후면전극 솔라셀 커팅도면대로 잘 커팅 되어 있는지 조각셀 사이즈를 측정하여 확인하는 공정을 의미한다.

본 발명은 상기한 조각셀 검사 과정은 먼저 커팅된 후면전극 솔라셀의 사이즈를 측정하는 과정을 수행한다.(3과정-1)

도 3에서 보는 바와 같이, 상기한 조각셀 검사 과정은 버니어캘리퍼스를 이용하여 측정하며, 조각셀 검사 과정은 pcb와 마운트 시킬 때 불량이 생기지 않도록 하는 기능을 수행하며, 상기한 바와 같이 도면을 보정할 때에도 조각셀의 사이즈는 최대한 동일하게 해야 한다.

본 발명은 조각셀 검사 과정에서 커팅 된 조각셀이 효율저감이 어느정도 인지 판단하기 위해 전류,전압을 측정하는 과정을 수행한다.(3과정-2)

도 3b에서 보는 바와 같이, 상기에서 커팅된 기준 조각셀을 기준값을 토대로 할로겐램프에서 측정한다.

측정값은 95%이상 수준이면 양품으로 간주한다.(효율저감비율 5%이내)

본 발명은 (4)브레이킹 과정을 수행한다.(4과정)

본 발명의 브레이킹 과정은 상기한 솔라셀 하프 커팅 후 나머지를 수작업으로 브러트리듯이 작업하는 공정이며 상하좌우 불필요한 엣지 부분을 제거하고 솔라셀의 가로 방향만 부러트려 종이 위에 놓는 공정을 의미한다.

도 4에서 보는 바와 같이, 브레이킹 작업 후 솔라셀의 가로 방향만 부러트린 솔라셀이 종이 위에 정렬된 것을 볼 수 있다.

솔라셀의 세로방향은 트레이 작업 시에 브러트려 안착시킨다.

본 발명은 상기한 2과정에서 솔라셀 하프 커팅 스크라이빙 공정 후 그 자리에서 바로 브레이킹 공정까지 수행하여 작업자 수율을 높일 수도 있다

본 발명은 (5)트레이 제작 과정을 수행한다.(5과정)

상기한 트레이 제작 과정은 조각셀을 pcb에 마운트시키기 위해서는 조각셀 안착 트레이가 필요한데, 이러한 트레이를 제조하는 공정을 의미한다.

본 발명은 제작할 트레이에 대한 도면 제조 과정을 수행한다.(5과정-1)

도 5에서 보는 바와 같이, 오토 캐드 등을 통하여 트레이에 대한 도면 제조 과정을 수행한다.

본 발명은 상기에서 제조된 트레이에 대한 도면에 따라 트레이에 대한 금형을 제작하거나 알루미늄을 이용하여 트레이를 제조하는 과정을 수행한다.(5과정-2)

도 5b에서 보는 바와 같이 트레이가 시제품인 경우 알루미늄을 이용해 제작하고,

도 5c에서 보는 바와 같이 트레이를 양산하는 경우에는 금형제작을 하는 것이 바람직하다.

도 5c에서 보는 바와 같이, 조각셀이 트레이에 안착된 것을 볼 수가 있다.

본 발명은 (6)트레이 조각셀 적재 과정을 수행한다.(6과정)

상기한 트레이 조각셀 적재 과정은 조각셀과 pcb를 마운트 시키기 위해 부품 트레이에 조각셀을 담는 공정을 의미한다.

상기한 트레이 조각셀 적재 과정은 트레이 조각셀 적재와 외관검사가 동시에 수행되며 30트레이를 1세트 기준으로 하여 수행하게 된다.

트레이 조각셀 적재 과정 전에 조각셀 외관 검사를 할 수 있으며 이에 따라 외관 검사 기준서가 제공되며 육안검사로 형광등 불빛으로 검사한다.

도 6에서 보는 바와 같이, 트레이 각진 부분을 아래부위 오른쪽에 위치하며 셀방향은 줄그은 -방향이 오른쪽 으로 향하게 하여 +-방향이 바뀌지 않게 적재하는 것이 중요하다

본 발명은 트레이 조각셀 적재 과정 전에 먼저 조각셀의 외관 검사를 수행하는 과정을 수행한다.(7과정)

조각셀 외관 불량은 태양전지를 제조한 경우 발생할 수 있는 가장 큰 불량의 원인의 하나이므로 매우 중용하고 철저하게 관리 되어야 한다.

따라서 본 발명의 조각셀 외관불량은 형광등 불빛 아래 외관 검사 기준서를 기준으로 육안 검사로 하는 것을 원칙으로 하되 별도의 외관 검사 장치를 사용하여 검사할 수도 있다.

도 7에서 보는 바와 같이, 조각셀 외관불량은 외관불량 기준서를 설정하여 이에 따라 외관불량 검사를 수행하는 것이 효율적이다.

상기한 외관불량 유형은 반짝이, 깨짐, 스크래치, 이물 등의 형태로 구분한다.

상기한 반짝이는 레이저 커팅 시에 셀두께나 셀조직의 질긴정도 가공조건의 변동 등에 의해서 발생하는 현상이며 형관등 불빛에 비추면 반짝거림이 보여 눈으로 식별하여 불량을 가려낸다.

상기한 깨짐은 셀이 부러지거나 브레이킹 시에 발생하는 불량으로 외관상 식별하여 가려낼 수 있다.

상기한 스크래치, 이물은 셀의 표면에 스크레치가 나거나 이물이 묻어 있는 불량으로 외관 검사를 통해 가려낼 수 있다.

이와 같은 조각셀의 불량검사는 상기한 브레이킹 시에 1차 검사하고 트레이 안착 시에 2차 검사를 수행할 수 있다.

본 발명은 (8) 조각셀 부착용 pcb거버, pcb 기판 및 메탈마스크 제조 과정을 수행한다.(8과정)

본 발명은 먼저 조각셀 부착용 pcb거버를 제조하는 과정을 수행한다.(8과정-1)

본 발명의 상기한 pcb거버는 커팅된 조각셀을 pcb기판에 마운트(mount)하여 태양전지 미니 모듈을 제조하게 되는데, 이와 같은 pcb기판 제작에 필요한 도면을 의미한다.

도 8에서 보는 바처럼, pcb거버는 커팅된 조각셀 패턴을 참조하여 오토캐드 도면으로 제조된다

상기한 pcb거버를 제조할 경우 smt 작업공정상 문제될 수 있는 요인을 고려하여 pcb거버가 제조되어야 한다

본 발명은 pcb 기판 제조 과정을 수행한다.(8과정-2)

pcb(인쇄회로기판) 기판은 통상의 조각셀이 실장되어 조각셀을 연결하여 태양광에 의하여 전류를 생성하게 하는 기판을 의미한다.

도 8c에서 보는 바와 같이, pcb기판은 상기한 pcb거버 데이터를 토대로 만들어지며 다음과 같은 사항을 고려하여 제조하는 것이 바람직하다.

pcb기판에 조각셀의 실장효율을 높이기 위해서는 금도금이 너무 적으면 안되고 적정 높이를 하는 것이 효과적이며, 표면은 오염 안되게 표면처리하는 것이 효과적이다.

psr처리하는 경우 uv(자외선) psr처리해야하는 것이 중요하다.

흰선 대신에 smt 셀 위치 용 점을 사용해야 하며, 모든 인쇄는 필름을 사용하여 인쇄하여야 한다.

특히 셀의 전극(랜드)와 셀 위치의 점은 꼭 필름으로 노광되어야 하고 4~6연배로 제작하여야 하며 휨이 발생하지 않아야 한다.

V컷은 pcb 기판 양쪽으로 최대한 깊이해서 커팅이 잘될 수 있도록 제작하는 것이 바람직하다.

본 발명은 메탈마스크를 제조하는 과정을 수행한다.(8과정-3)

본 발명의 상기한 메탈마스크는 pcb기판 상의 랜드(land) 위치에 맞게 솔더 크림을 도포할수 있게 구멍(hole)을 가공한 치 공구를 말하며 주요 재질로는 스테인레스 스틸 또는 인바(invar)가 사용된다.

도 8d 내지 도 8f에서 보는 바와 같이, 메탈마스크는 100마이크로 사이즈 간격으로 제작이 중요하며 납의 높 낮이에 따라 쇼트나 휨 부착정도에서 차이가 나게 제조할 수 있다.

본 발명은 메탈마스크의 납량을 종래 기술에서 사용하는 량의 1:1.1이나 1:1.2 비율로 높여(10~20% 증가된 납량) 테스트해보고 전류 특성을 비교하여 메탈 마스크 기준을 정하여 메탈마스크를 제조하는 것이 특징이다.

본 발명은 (9) smt 공정 과정을 수행한다.(9과정)

본 발명의 상기한 smt 공정은 조각셀을 pcb기판에 마운트(mount)시키는 공정을 의미한다.

smt 공정은 조각셀과 pcb를 마운트시키는 공정으로 모듈 효율과 pcb 기판의 휨 등과 같은 수율(생산성)을 결정하는 요인에 해당한다.

도 9에서 보는 바와 같이, smt 공정 과정은 smt 공정 장비(90)를 이용하여 수행하게 된다.

본 발명의 smt 공정은 아래와 같은 과정을 포함하여 수행된다.

먼저 메탈마스크 프린터공정 과정을 수행한다.(9과정-1)

메탈마스크 프린터공정은 메탈마스크에 납을 프린트하는 공정을 의미한다.

도 9b에서 보는 바와 같이 메탈마스크 프린터로 납을 프린트 한 후 이송하는 과정을 수행한다.

본 발명은 상기한 과정 후에 마운터를 이용하여 조각셀을 마운팅(mounting)하는 과정을 수행한다.(9과정-2)

도 9c에서 보는 바와 같이, 마운터를 이용하여 조각셀을 pcb에 마운팅(mounting)하는 과정을 수행한다.

본 발명은 상기한 과정 후에 리플로워 과정을 수행한다.(9과정-3)

도 9d에서 보는 바와 같이, 리플러워 장치를 이용하여 조각셀이 마운팅된 모듈에 대하여 리플로워 과정을 수행하여 smt 공정 완성 모듈을 제조한다.

도 9d는 제조된 smt 공정 완성 모듈을 보여준다.

smt 공정 과정은 다음과 같은 사항을 유의하여 공정을 진행하는 것이 바람직하다.

본 발명은 반드시 무연납 사용해야 하고 납은 센주(천주)브랜드 사용하며, 저온 납을 사용하여 휨을 방지한다.

본 발명은 마운팅시 주의할 사항은 다음과 같다.

마운팅은 셀 패턴과 PCB납 패턴이 일치하도록 정밀하게 작업하는 것이 조흥며, 마운터 속도를 느리게 하여 정확한 안착이 되도록 하는게 좋다.

상기한 마운팅장비는 피니셜마크(기준점잡는 점)를 정밀하게 작업할 수 있는 장비를 사용하는 것이 효과적이다.

본 발명은 (10) 라미네이팅 과정을 수행한다.(10과정)

라미네이팅 과정은 smt공정에서 만들어진 솔라미니모듈의 표면을 보호하기 위하여 라미네이팅 장비를 활용하여 솔라셀표면을 코팅하는 공정이다

솔라셀 표면을 코팅하기 위하여 EVA본딩필름과 PC필름,PET필름,ETFE필름,백시트, 유리 등의 코팅 필름 재료를 사용한다

도 10에서 보는 바와 같이, 라미네이팅 과정은 라미네이팅 장비(10-1)를 이용하여 수행할 수 있다.

본 발명은 상기한 smt 공정을 통하여 완성된 모듈 즉, PCB기판위에 조각셀을 마운팅하고 그 위에 EVA 그 위에 코팅 필름을 겹층한 모듈을 라미네이터 열판 위에 넣고 진공하는 과정을 수행한다.(10과정-1)

본 발명은 상기한 과정 후에 압착(PRESSING) 및 홀딩(HOLDING)과정을 거치는 과정을 수행한다.(10과정-2)

도 10b에서 보는 바와 같이, 상기한 압착(PRESSING) 및 홀딩(HOLDING)과정을 거쳐서 프리(pre) 태양전지 미니 모듈(100-1)이 완성된다.

본 발명은 상기한 과정 후에 (11) 모듈 크리닝 과정을 수행한다.(11과정)

라미네이팅 공정 후 모듈은 외곽부분이 모듈 규격이외의 EVA와 필름 잔여분이 남아 있어 이부분을 커팅하고 또 모듈 앞 뒷면에 부착된 이물을 제거해서 크리닝하는 과정이 필요한데 이러한 과정을 모듈 크리닝 과정이라고 한다.

도 11에서 보는 바처럼, 필름 엣지부위 커팅은 칼이나 불칼을 사용하며 레이저커팅도 사용할 수 있다.

도 11b에서 보는 바처럼, 모듈 의 이물 제거는 보통 알콜로 닦아 제거하고 표면 상처가 나지 않도록 지그를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기한 과정 후에 (12) 모듈 효율 측정 및 검사 과정을 수행한다.(12과정)

상기한 모듈 크리닝 과정을 거친 프리 태양전지 미니 모듈(100-1)의 효율 측정 및 검사를 하는 것이 모듈 효율 측정 및 검사 과정이다.

도 12에서 보는 바와 같이, 시뮬레이터 장비(120)를 이용하여 프리 태양전지 미니 모듈(100-1)의 효율을 측정하고 성능 데이터를 만들어 성적서나 보고서 형태로 작성된다.

상기한 효율 측정 및 검사의 실시예로 한국에너지기술연구원이나 충북테크노파크 차세대에너지센터 시뮬레이터장비를 이용하여 측정하며 이중 양품기준을 통과한 모듈을 기준모듈로 정해 이 기준으로 간이 검사하여 불량 판정하여 품질 검사를 한다.

상기한 간이검사는 할로겐 램프를 이용하여 먼저 측정 사이즈를 정한 후 기준셀의 전류 전압을 검사하여 기준을 정하고 측정하는 것을 의미하며, 이 기준 모듈이상의 성능 모듈만 양품으로 판정하여 납품하게 된다.

도 12b는 충북테크노파크에서 본 발명에 따라 생성된 태양전지 미니 모듈의 효율 측정 및 검사를 한 결과를 보여준다.

상기한 모듈의 효율 측정 및 검사를 통과한 것이 본 발명의 태양전지 미니 모듈로 완성되게 된다.

본 발명은 상기한 과정 후에 (13) 모듈 포장 과정을 수행한다.(13과정)

상기한 모듈 포장 과정은 규격에 따라 완성된 태양전지 미니 모듈을 포장하는 과정을 의미한다.

도 13에서 보는 바와 같이, 미니모듈 포장은 규격에 따라서 달라지는데 보통은 간지(종이)를 사이에 두고 스크래치가 나지 않도록 하며 랩포장을 주로한다.

완성된 태양전지 미니 모듈을 박스에 넣고 포장할 때는 뽁뽁이로 감싸서 외부 충격에 보호가 되도록 박싱한다.

회사 박스 규격이 있어 납품시에는 이 규격 박스를 사용하여 포장하는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기한 구성과 기능을 포함하는 태양전지 미니 모듈 제조방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기한 태양전지 미니 모듈 제조방법을 통하여 제조된 태양전지 미니 모듈(100)을 제공한다.

본 발명은 태양전지 솔라셀을 생산, 제조, 판매, 유통, 연구하는 산업에 유용하다.

특히, 본 발명은 태양전지 미니 모듈을 생산, 제조, 판매, 유통, 연구하는 산업에 매우 유용하다.

솔라셀 레이저 스크라이버(20),
smt 공정 장비(90),
라미네이팅 장비(10-1)m
시뮬레이터 장비(120),
태양전지 미니 모듈(100),
프리 태양전지 미니 모듈(100-1),

Claims (3)

1. 솔라셀 전극 +-구분 선긋기 과정(1과정)
   솔라셀 커팅 과정(2과정),
   조각셀 검사 과정(3과정),
   브레이킹 과정(4과정),
   트레이 제작 과정(5과정),
   트레이 조각셀 적재 과정(6과정),
   조각셀 외관 불량 검사 과정(7과정),
   조각셀 부착용 pcb거버, pcb기판 및 메탈마스크 제작 과정(8과정),
   smt 공정 과정(9과정),
   라미네이팅 과정(10과정),
   모듈 크리닝 과정(11과정),
   모듈 효율 측정 및 검사 과정(12과정),
   모듈 포장 과정(13과정)을,
   포함하는 태양전지 미니 모듈 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기한 솔라셀 커팅 과정(2과정)은,
   후면전극 솔라셀 커팅도면 제작 과정(2과정-1),
   후면전극 솔라셀 커팅도면 수정 과정(2과정-2),
   후면전극 솔라셀을 하프 커팅 스크라이빙 하는 과정(2과정-3)을 포함하고,
   조각셀 검사 과정(3과정)은,
   커팅된 후면전극 솔라셀의 사이즈를 측정하는 과정(3과정-1),
   커팅 된 조각셀의 전류,전압을 측정하는 과정(3과정-2)을 포함하고,
   트레이 제작 과정(5과정)은,
   제작할 트레이에 대한 도면 제조 과정(5과정-1),
   상기에서 트레이에 대한 도면에 따라 트레이에 대한 금형을 제작하거나 알루미늄을 이용하여 트레이를 제조하는 과정(5과정-2)을 포함하고,
   조각셀 부착용 pcb거버, pcb 기판 및 메탈마스크 제조 과정(8과정)은,
   조각셀 부착용 pcb거버를 제조하는 과정(8과정-1),
   pcb 기판 제조 과정(8과정-2),
   메탈마스크를 제조하는 과정(8과정-3)을 포함하고,
   smt 공정 과정(9과정)은,
   메탈마스크 프린터공정 과정(9과정-1),
   조각셀을 마운팅(mounting)하는 과정(9과정-2),
   리플로워 과정(9과정-3)을 포함하고,
   라미네이팅 과정(10과정)은.
   smt 공정을 통하여 완성된 모듈 위에 EVA 그 위에 코팅 필름을 겹층한 모듈을 라미네이터 열판 위에 넣고 진공하는 과정(10과정-1),
   압착(PRESSING) 및 홀딩(HOLDING)과정(10과정-2)을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 미니 모듈 제조방법.
   
3. 제1항 또는 제2항의 태양전지 미니 모듈 제조방법으로 제조된 태양전지 미니 모듈.
   
   

Images