KR20230075196A - 롤투롤 솔라셀의 에너지 변환율을 높이기 위한 레지스터 제어방법 - Google Patents

롤투롤 솔라셀의 에너지 변환율을 높이기 위한 레지스터 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하기와 같은 방법을 가진다.
소재의 영률,소재폭,소재두께 및 항복응력을 파악하는 소재특성파악단계;
상기 소재특성파악단계로부터 얻어진 소재특성으로 부터 파악된 항복응력으로 운전장력을 계산하는 운전장력계산단계;
상기 운전장력계산단계로부터 얻어진 운전장력으로 운전하되, 첫번째 코팅되는 층의 레지스터제어목표값을 결정하는 레지스터제어목표설정단계;
레이져에지센서로 초기 레지스터에러를 측정하는 레이져에지센서초기값측정단계;
상기 레지스터제어목표값을 얻기 위하여 레지스터제어에 따른 피이드백제어를 통해 오차를 정정하는 레지스터제어오차정정단계;
상기 레지스터제어오차정정단계 후에 상기 레지스터제어목표값인지의 여부를 확인하기 위하여 상기 레이져에지센서로 결과값을 측정하는 레이져에지센서결과측정단계;
상기의 결과값이 CMD방향으로의 상기 레지스터제어목표설정단계에서의 상기 레지스터제어목표값과 비교하여 목표오차를 달성하는지의 여부를 확인하는 목표오차범위값비교단계;
상기 결과값이 목표오차범위내인지의 여부에 따라 목표오차범위 내인 경우에는 제어지속여부결정단계로 이동하여 제어지속여부에 따라 제2레지스터제어목표설정단계로 이동하든지 종료하든지를 결정하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 솔라셀의 에너지 변환율을 높이기 위한 레지스터 제어방법을 가진다.

Description

롤투롤 솔라셀의 에너지 변환율을 높이기 위한 레지스터 제어방법{Register control method to increase the conversion rate of roll-to-roll solar cells}
본 발명은 롤투롤 솔라셀 제조를 위하여 솔라셀의 변환율을 높이기 위한 레지스터 제어를 위한 것으로, 보다 상세하게는 롤투롤 코팅 혹은 프린팅을 통하여 솔라셀을 연속적으로 생산하는 공정에서 레지스터 제어에 관한 것이다.
본원발명의 배경이 되는 기술로는 도5a 및 도5b에 도시된 바와 같이 롤투롤 방법을 이용하여 솔라셀을 제작할 경우에 멀티레이어(multi-layer) 인쇄 및 코팅 공정이 필수적으로 동반되게 된다.
서로 다른 물질을 여러 개의 층으로 적층 인쇄 및 코팅하는 공정에서는 각 층간의 어라인(align)이 솔라셀의 성능에 중요한 영향을 미치게 된다.
솔라셀의 전기적 단락을 방지하기 위해서 특정 간격이 있는 이전 레이어의 바로 옆에 층이 코팅된다.
하지만 이러한 코팅은 틈 손실의 문제를 발생시킨다.
틈 손실(a:aperture loss)은 셀의 활성 영역(b:active area)을 줄이고 각 솔라셀 코팅 영역당 변환율 측면에서 영역 전체의 효율을 감소시킨다.
이러한 코팅 영역당 변환효율을 높이려면 셀 사이의 간격을 최대한 좁힐 필요가 있고 정밀한 레지스터 제어가 필요하다.
대한민국특허청특허공개번호 10-2020-0067110(2020.06.11) 대한민국특허청특허등록번호 10-1857779(2018.05.14)
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 전체 솔라셀의 에너지 변환효율을 높이기 위하여 셀 사이의 간격을 최대한 좁힐 필요가 있는 과제를 해결하고자 하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 하기와 같은 방법과 장치를 가진다.
소재의 영률,소재폭,소재두께 및 항복응력을 파악하는 소재특성파악단계;
상기 소재특성파악단계로부터 얻어진 소재특성으로 부터 파악된 항복응력으로 운전장력을 계산하는 운전장력계산단계;
상기 운전장력계산단계로부터 얻어진 운전장력으로 운전하되, 첫번째 코팅되는 층의 레지스터제어목표값을 결정하는 레지스터제어목표설정단계;
레이져에지센서로 초기 레지스터에러를 측정하는 레이져에지센서초기값측정단계;
상기 레지스터제어목표값을 얻기 위하여 레지스터제어에 따른 피이드백제어를 통해 오차를 정정하는 레지스터제어오차정정단계;
상기 레지스터제어오차정정단계 후에 상기 레지스터제어목표값인지의 여부를 확인하기 위하여 상기 레이져에지센서로 결과값을 측정하는 레이져에지센서결과측정단계;
상기의 결과값이 CMD방향으로의 상기 레지스터제어목표설정단계에서의 레지스터제어목표값과 비교하여 목표오차를 달성하는지의 여부를 확인하는 목표오차범위값비교단계;
상기 결과값이 목표오차범위내인지의 여부에 따라 목표오차범위 내인 경우에는 제어지속여부결정단계로 이동하여 제어지속여부에 따라 제2의 레지스터제어목표설정단계로 이동하든지 종료하든지를 결정하는 롤투롤 솔라셀의 에너지 변환율을 높이기 위한 레지스터 제어방법을 가진다.
여기서 상기 목표오차범위값비교단계에서 상기 결과값이 목표오차범위 밖일 경우에는 상기 레이져에지센서초기값측정단계로 진행하는 것이 바람직하다.
여기서 두번째로 코팅되는 층의 제2레지스터제어목표값을 결정하는 제2레지스터제어목표설정단계;
레이져에지센서로 두번째 레지스터에러를 측정하는 제2레이져에지센서초기값측정단계;
상기 제2레지스터제어목표값을 얻기 위하여 레지스터제어에 따른 피이드백제어를 통해 오차를 정정하는 제2레지스터제어오차정정단계;
상기 제2레지스터제어오차정정단계 후에 상기 제2레지스터제어목표값인지의 여부를 확인하기 위하여 상기 레이져에지센서로 결과값을 측정하는 제2레이져에지센서결과측정단계;
상기의 결과값이 CMD방향으로의 상기 제2레지스터제어목표설정단계에서의 상기 제2레지스터제어목표값과 비교하여 목표오차를 달성하는지의 여부를 확인하는 제2목표오차범위값비교단계;
상기 결과값이 목표오차범위내인지의 여부에 따라 목표오차범위 내인 경우에는 제2제어지속여부결정단계로 이동하여 제어지속여부에 따라 제3의 레지스터제어목표설정단계로 이동하든지 종료하든지를 결정하는 것이 바람직하다.
여기서 상기 제3의 레지스터제어목표설정단계로 이동할 경우 3번째 코팅되는 층의 레지스터제어목표설정단계 내지 제어지속여부결정단계를 반복하는 것이 바람직하다.
여기서 상기 레지스터제어오차정정단계는 제어기를 통하여 액추에이터를 동작시키고,상기 액추에이터에 의하여 소재를 동작시킨 후에 상기 레이져에지센서로 측정한 수정값을 피이드백제어에 의하여 목표값을 추적하여 가는 것이 바람직하다.
여기서 상기 레지스터제어오차정정단계에서 상기 액추에이터와 상기 제어기를 내장하고 있는 AMBR통하여 상기 소재의 소재폭 방향 위치(YL)와 상기 엑추에이터를 통한 롤러의 입력변위 X(s)와의 함수는 하기의 수식(1)조건을 만족하는 것이 바람직하다.
수식(1)
Figure pat00001
여기서,
L: 스팬 길이 [mm]
c : AMBR의 롤 폭 절반 길이 [mm]
θ0: 진입각 [rad]
Y0: 이전 스팬의 소재 진행 수직방향 외란 [mm]
X: AMBR의 롤 끝단의 이동거리 [mm]
τ : 시정수 [s] (τ = L/v)
K: 굽힘 강성 ( K = sqrt(T/(EI)) )
KL = K*L 임.
상기의 과제를 해결하기 위한 장치로서 다음과 같은 구성을 가진다.
롤투롤을 이용하여 솔라셀을 제조하는 장치에 있어서,
소재폭방향으로 소재를 제어하는 AMBR;
상기 AMBR은 상기 소재가 코팅 공정을 거쳐 상기 솔라셀 구조가 만들어질 때 상기 소재를 정밀하게 위치 제어하는 센터 피벗 가이드 롤러 역할을 하되,
상기 소재의 소재폭방향으로 오차를 방지하기 위하여 상기 엑추에이터를 통한 입력변위 X(s)로 인한 상기 소재의 소재폭 방향 위치인 YL(s) 를 피이드백제어하여 목표치오차범위내에 있도록 제어하는 롤투롤 솔라셀의 에너지 변환율을 높이기 위한 레지스터 제어장치를 구성한다.
여기서 상기 YL(s)와 상기 X(s)와의 전달함수는 상기와 같은 수식(1)인 것이 바람직하다.
본 발명의 효과는 AMBR(Active Motion Based Roller)을 이용하여 정확한 레지스터 제어에 기반한 최소화된 어라인 에러로 롤투롤 솔라셀 공정 구축을 가능하게 함으로 전체 솔라셀의 에너지 변환효율을 높이기 위한 효과를 달성하는 것이다.
제1a 내지 제1b도는 롤투롤 솔라셀 레지스터 제어 로직도를 보이는 도이다.
제2도는 AMBR(Active Motion Based Roller)을 이용한 4층 롤투롤 솔라셀 생산 공정도를 보이는 도이다.
제3도는 AMBR을 이용한 어라인 제어 변수를 정의하는 도이다.
제4도는 AMBR을 이용한 제어기 블록 다이어그램을 보이는 도이다.
제5a도는 배경이 되는 기술로 롤투롤 솔라셀구성도로써 서로 다른 물질을 여러 개의 층으로 적층 인쇄 및 코팅하는 공정을 보이는 도로써 각층과 양 옆 층의 이격으로 인한 틈 손실(aperture loss)을 나타낸다.
제5b도는 각층간의 소재 폭 방향(CMD, cross machine direction) 레지스터 에러를 나타낸다.
도면에 의하여 본원발명을 상세히 설명하기로 한다.
도1 내지 도4에 의하여 설명하면 하기와 같다.
먼저 도1a,1b에 의하여 설명하기로 한다.
소재의 영률(E),소재폭(w),소재두께(t) 및 항복응력(σY)을 파악하는 소재특성파악단계 (S100)를 가진다.
상기 소재특성파악단계(S100)로부터 얻어진 소재특성으로 부터 파악된 항복응력으로 운전장력을 계산하는 운전장력계산단계(S200)를 가진다.
S 200단계에서는 소재의 소성 변형을 방지하기 위한 운전장력을 계산한다.
운전장력은 항복 응력(σY)의 10%~20% 범위내에서 선택한다.
상기 운전장력계산단계로(S200)부터 얻어진 운전장력으로 운전하되, 첫번째 코팅되는 층의 레지스터제어목표값을 결정하는 레지스터제어목표설정단계(S300)를 가진다.
즉 첫 번째 슬롯다이 코팅되는 솔라셀 층의 레지스터 제어 목표값을 설정한다.
레이져에지센서(210)로 초기 레지스터에러를 측정하는 레이져에지센서초기값측정단계(S400)를 가진다.
상기 레지스터제어목표값(R1=Δ1=Y1-R0 (기준값=0))을 얻기 위하여 레지스터제어에 따른 피이드백제어를 통해 오차를 정정하는 레지스터제어오차정정단계(S500)를 가진다.
AMBR을 이용하는 제어는 도4에 도시되어있다.
상기 레지스터제어오차정정단계(S500) 후에 상기 레지스터제어목표값인지의 여부를 확인하기 위하여 상기 레이져에지센서(210,220,230,240)로 결과값을 측정하는 레이져에지센서결과측정단계(S600)를 가진다.
즉 레이져 에지센서(210,220,230,240)를 통해 현재 소재의 실제 위치(Yi)측정 값을 읽는다.
상기의 결과값이 CMD방향으로의 상기 레지스터제어목표설정단계(S300)에서의 레지스터제어목표값과 비교하여 목표오차를 달성하는지의 여부를 확인하는 목표오차범위값비교단계(S700)를 가진다.
즉 제어 목표 세팅값 Ri와 센서 측정 Yi 간의 차이를 계산한다. 즉, △i = Yi - Ri(i=1-4). 오차가 목표 오차(|△i|< 목표오차)보다 작은지 확인하여 목표값 이내의 경우에는 S800으로 이동한다.
상기 결과값이 목표오차범위내인지의 여부에 따라 목표오차범위 내인 경우에는 제어지속여부결정단계(S800)로 이동하여 제어지속여부에 따라 제2의 레지스터제어목표설정단계(S800)로 이동하든지 종료하든지를 결정하는 롤투롤 솔라셀의 에너지 변환율을 높이기 위한 레지스터 제어방법을 가진다.
상기 목표오차범위값비교단계(S700)에서 상기 결과값이 목표오차범위 밖일 경우에는 상기 레이져에지센서초기값측정단계(S400)로 진행하는 것이 바람직하다.
제어지속여부결정단계(S800)로 이동하여 제어를 지속해야 할 경우에 제2의 레지스터제어목표설정단계(S310)로 이동할 경우에는 하기와 같은 단계를 거친다.
즉 S800단계에서는 제어가 정상적으로 이루어지면 다음 솔라셀 층의 제2레지스터 제어 목표 설정(S 310)으로 진행한다. 이전 층의 끝단 Yi 를 기준으로 목표 레지스터 값을 설정한다.
두 번째 층 ~ 네 번째 층도 위와 같은 과정을 반복한다.도2 및 도4에 의하여 AMBR #2 ~ AMBR #4에 의하여 구성되어있다.
도1b 내지 도4를 중심으로 설명하면 하기와 같다.
제2레지스터제어목표설정단계(S310)에서는 두번째로 코팅되는 층의 제2레지스터제어목표값(R2=Δ2=Y2-Y1, Y2는 초기세팅 값)을 결정하는 것이다.
레이져에지센서(210,220,230,240)로 두번째 레지스터에러를 측정하는 제2레이져에지센서초기값측정단계(S410)를 가진다.
상기 제2레지스터제어목표값(R2=Δ2=Y2-Y1, Y2는 초기세팅 값)을 얻기 위하여 레지스터제어에 따른 피이드백제어를 통해 오차를 정정하는 제2레지스터제어오차정정단계(S510)를 가진다.
상기 제2레지스터제어오차정정단계(S510) 후에 상기 제2레지스터제어목표값인지의 여부를 확인하기 위하여 상기 레이져에지센서로 결과값을 측정하는 제2레이져에지센서결과측정단계(S610)를 가진다.
상기의 결과값이 CMD방향으로의 상기 제2레지스터제어목표설정단계에서의 상기 제2레지스터제어목표값과 비교하여 목표오차를 달성하는지의 여부를 확인하는 제2목표오차범위값비교단계(S710)를 가진다.
상기 결과값이 목표오차범위내인지의 여부에 따라 목표오차범위 내인 경우에는 제2제어지속여부결정단계(S810)로 이동하여 제어지속여부에 따라 제3의 레지스터제어목표설정단계(S320)로 이동하든지 종료하든지를 결정하여 롤투롤 솔라셀의 에너지 변환율을 높이기 위한 레지스터 제어방법을 가진다.
목표오차범위밖인 경우에는 제2레이져에지센서초기값측정단계(S410)로 진행된다.
다음으로는 상기 제3레지스터제어목표설정단계(S320)로 이동할 경우 3번째 코팅되는 층의 제3레지스터제어목표값(R3=Δ3=Y3-Y2, Y3는 초기세팅 값)을 설정한다.제3레지스터제어목표설정단계 (S320)- 제3레이져에지센서초기값측정단계 (S420)-제3레지스터제어오차정정단계 (S520)-제3레이져에지센서결과측정단계 (S620)-제3목표오차범위값비교단계(S720)-제3제어지속여부결정단계(S820)를 반복하는 것이다.
제3제어지속여부결정단계(S820)에서 제어를 지속할 경우에는 네번째 코팅되는 층의 제4레지스터제어목표값(R4=Δ4=Y4-Y3, Y4는 초기세팅 값)을 설정한다.제4레지스터제어목표설정단계(S330)로 이동할 경우 4번째 코팅되는 층의 제4레지스터제어목표설정단계(S330)- 제4레이져에지센서초기값측정단계 (S430)-제4레지스터제어오차정정단계(S530)-제4레이져에지센서결과측정단계(S630)-제4목표오차범위값비교단계(S730)-제4제어지속여부결정단계(S830)를 반복하는 것이다.
그 이후의 복수개의 층이 있을 경우에는 앞의 루틴을 반복하는 것이다.
도2 내지 도4에 의하여 설명하면 하기와 같다.
상기 레지스터제어오차정정단계(S500,S510,S520,S530)는 각각의 제어기(112,122,132,142)를 통하여 각각의 액추에이터(114,124,134,144)를 동작시키고,상기 액추에이터(114,124,134,144)에 의하여 소재를 동작시킨 후에 각각의 상기 레이져에지센서(210,220,230,240)로 측정한 수정값을 피이드백제어에 의하여 목표값을 추적하여 가는 것으로 롤투롤 솔라셀의 에너지 변환율을 높이기 위한 레지스터 제어방법을 가진다.
상기 레지스터제어오차정정단계(S500,S510,S520,S530)에서 상기 액추에이터(114,124,134,144)와 상기 제어기(112,122,132,142)를 내장하고 있는 AMBR(110,120,130,140)을 통하여 상기 소재의 소재폭 방향 위치(YL)와 상기 엑추에이터(114,124,134,144)를 통한 롤러의 입력변위 X(s)와의 함수는 하기의 수식조건을 만족하는 것이다.
Figure pat00002
여기서,
L: 스팬 길이 [mm]
c : AMBR의 롤 폭 절반 길이 [mm]
θ0: 진입각 [rad]
Y0: 이전 스팬의 소재 진행 수직방향 외란 [mm]
X: AMBR의 롤 끝단의 이동거리 [mm]
τ : 시정수 [s] (τ = L/v)
K: 굽힘 강성 ( K = sqrt(T/(EI)) )
KL = K*L 임.
도2내지 도4에 의하여 설명하면 하기와 같다.
롤투롤을 이용하여 솔라셀을 제조하는 장치에 있어서,
소재폭방향으로 소재를 제어하는 AMBR(110,120,130,140)은 제어기와 액추에이터를 포함한다.
상기 AMBR(110,120,130,140)은 상기 소재가 코팅 공정을 거쳐 상기 솔라셀 구조가 만들어질 때 상기 소재를 정밀하게 위치 제어하는 센터 피벗 가이드 롤러 역할을 한다.
상기 소재의 소재폭방향으로 오차를 방지하기 위하여 상기 엑추에이터(114,124,134,144)를 통한 입력변위 X(s)로 인한 상기 소재의 소재폭 방향 위치인 YL(s) 를 피이드백제어하여 목표치오차범위내에 있도록 제어하는 것이다.
상기 YL(s)와 상기 X(s)와의 전달함수는 상기와 같은 수식을 만족시키는 것이다.
도 2는 4층 롤투롤 솔라셀 제조공정을 보여준다.
처음 세 개의 레이어(410,420,430)는 슬롯 다이를 통해 PET 기판에 코팅될 수 있다.
전극의 최종 레이어(440)는 그라비아 인쇄 기술을 사용하여 인쇄될 수 있다.
AMBR은 코팅 및 인쇄 공정 전에 소재를 정밀하게 배치하여 솔라셀을 안정적으로 제조하기 위해 사용된다.
도 3은 소재 폭 방향(CMD) 소재 위치를 제어하는 AMBR의 메커니즘을 보여준다.
소재의 진행 방향은 화살표에 도시되어 있는 방향과 같이 왼쪽에서 오른쪽으로 이동한다.
소재의 기본 동적 특성으로 소재는 롤러의 회전축에 수직으로 정렬된다.
하지만 언와인더 외란이나 아이들롤러의 오정렬과 같은 외란으로 소재가 진행방향의 수직방향으로 이동하고 소재의 길이 방향 휨으로 인하여 측면외란(Y0) 혹은 진입각(θ0)을 만들게 된다.
이와 같은 소재 윗단(upstream)에서의 외란으로 인한 소재의 아랫단(down stream) 변형 및 이동을 막기 위해 소재의 폭 방향 위치측정 센서를 통해 실시간으로 소재폭 방향 위치(YL)를 측정하여 AMBR로 소재의 폭 방향 위치를 제어 한다.
AMBR은 소재가 코팅 및 인쇄 공정을 거쳐 솔라셀 구조가 만들어질 때 소재를 정밀하게 위치 제어하는 센터 피벗 가이드 롤러 역할을 한다.
따라서 솔라 셀의 성능을 고효율로 유지할 수 있고 어라인 결함을 최소화 할 수 있다.
움직이는 소재의 진행 방향(MD, machine direction) 및 소재 폭 방향(CMD) 역학은 소재이송 속도(V), 웹 장력(T), 웹 소재 형상 등과 같은 다양한 공정 매개변수에 따라 달라진다.
CMD 레지스터 오류 제어는 소재 가이드 메커니즘을 사용하며 소재의 CMD 위치를 조절하는 폐쇄 루프 제어 시스템을 사용한다.
소재 가이드 메커니즘에는 시스템에 입력을 제공하는 액추에이터와 CMD에서 소재의 위치를 측정하는 데 사용되는 피드백 센서가 포함된다.
AMBR은 가이드 롤러의 중앙에 위치한 고정 피벗을 중심으로 회전한다. 아이들 롤러(Idle Roller)가 Y축과 0°의 각도로 고정되어 있다고 가정할 수 있다(도 3에서 θ0 = 0). AMBR에 대한 입력은 도 3의 롤러 끝단의 이동거리(X), X = θL * c이며, 여기서 c는 롤러 측면부에서 AMBR의 중심까지의 거리이다.
AMBR을 이용한 소재의 폭 방향 제어를 위한 전달함수는, 도 3의 AMBR을 이용한 롤러의 입력 변위, 입력 X(s)와 에지 센서로 측정한 소재 폭 방향 출력 YL(s) 사이의 전달 함수는 상기의 수식과 같이 주어진다.
도3의 X1=-X2는 AMBR에 사용되는 롤러의 좌우 입력 값의 방향이 X1과X2 가 소재 이송 방향으로 크기는 같고, 방향은 반대된다는 의미이다.
도4에 대한 설명으로는 다음과 같다.
소재 가이딩을 위한 AMBR의 블록선도는 도 4와 같다.
피드백 제어 시스템은 소재의 폭 방향 실제 위치(Y1, Y2, Y3, Y4)를 측정하는 레이저 에지 센서와 제어 신호를 생성하는 제어기로 구성되어 있다. 제어기는 소재의 원하는 위치(R1, R2, R3, R4) 및 실제 위치(Y1, Y2, Y3, Y4)에 기반한 제어신호(U1, U2, U3, U4)를 액추에이터에 전달한다.
도 4의 제어기는 AMBR내부에 내재된 제어기를 말한다.
첫 번 째 패턴을 코팅 또는 인쇄하고, 그 패턴의 폭 방향 위치 Y1을 레이저 에지 센서로 측정하고, 첫 기준 값 Ro 와 비교하여, ㅿ1을 계산하고, 그 값을 첫 번째 AMBR(110)의 기준 값으로 삼아, 첫 패턴의 폭 방향의 오차 ㅿ1이 목표치에 이를 때까지 계속 피이드백 제어한다.
2번 째 패턴을 코팅 또는 인쇄 한 후에, 인쇄패턴의 소재 폭 방향 위치 Y2를 측정한 뒤, 두번 째 AMBR(120)에서 Y2-Y1 값을 ㅿ2로 놓고, 그 값이 목표치가 될때까지 제어한다. 그 값이 목표치에 이르면 세번째 AMBR(130)이 Y3를 측정하여 Y2와 비교 하여 ㅿ3를 계산하는 방법으로 동기 시켜 패턴간 어라인(align)을 제어 한다.
위와 같은 방법으로 4개 층의 모든 레지스트 에러를 제어한다.
예를 들면, 레이저 에지센서에서 들어오는 현재 패턴의 폭 방향 위치(Y2) 에 대한 이전 패턴의 위치(Y1) 상대 값을 계산해서,그 값 ㅿ2를 계산하기 위하여 Y2의 + 값을 이용한다.
세 번째 층의 경우에 ㅿ3 값을 계산하기 위하여 Y3의 +값을 이용한다.
네번째 층의 경우도 ㅿ4 값을 계산하기 위하여 Y4의 +값을 이용한다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
a: 틈 손실(aperture loss) b:셀의 활성 영역(active area) c:다음층제어
110,120,130,140:AMBR 112,122,132,142:제어기 114,124,134,144:액추에이터
210,220,230,240:레이져에지센서 310,320,330,340:아이들롤러
410:1층코팅층 420:2층코팅층 430:3층코팅층
440:그라비아인쇄층

Claims (9)

  1. 소재의 영률,소재폭,소재두께 및 항복응력을 파악하는 소재특성파악단계;
    상기 소재특성파악단계로부터 얻어진 소재특성으로 부터 파악된 항복응력으로 운전장력을 계산하는 운전장력계산단계;
    상기 운전장력계산단계로부터 얻어진 운전장력으로 운전하되, 첫번째 코팅되는 층의 레지스터제어목표값을 결정하는 레지스터제어목표설정단계;
    레이져에지센서로 초기 레지스터에러를 측정하는 레이져에지센서초기값측정단계;
    상기 레지스터제어목표값을 얻기 위하여 레지스터제어에 따른 피이드백제어를 통해 오차를 정정하는 레지스터제어오차정정단계;
    상기 레지스터제어오차정정단계 후에 상기 레지스터제어목표값인지의 여부를 확인하기 위하여 상기 레이져에지센서로 결과값을 측정하는 레이져에지센서결과측정단계;
    상기의 결과값이 CMD방향으로의 상기 레지스터제어목표설정단계에서의 상기 레지스터제어목표값과 비교하여 목표오차를 달성하는지의 여부를 확인하는 목표오차범위값비교단계;
    상기 결과값이 목표오차범위내인지의 여부에 따라 목표오차범위 내인 경우에는 제어지속여부결정단계로 이동하여 제어지속여부에 따라 제2레지스터제어목표설정단계로 이동하든지 종료하든지를 결정하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 솔라셀의 에너지 변환율을 높이기 위한 레지스터 제어방법.
  2. 제1항에 있어서 상기 목표오차범위값비교단계에서 상기 결과값이 목표오차범위 밖일 경우에는 상기 레이져에지센서초기값측정단계로 진행하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 솔라셀의 에너지 변환율을 높이기 위한 레지스터 제어방법.
  3. 제1항에 있어서 두번째로 코팅되는 층의 제2레지스터제어목표값을 결정하는 제2레지스터제어목표설정단계;
    레이져에지센서로 두번째 레지스터에러를 측정하는 제2레이져에지센서초기값측정단계;
    상기 제2레지스터제어목표값을 얻기 위하여 레지스터제어에 따른 피이드백제어를 통해 오차를 정정하는 제2레지스터제어오차정정단계;
    상기 제2레지스터제어오차정정단계 후에 상기 제2레지스터제어목표값인지의 여부를 확인하기 위하여 상기 레이져에지센서로 결과값을 측정하는 제2레이져에지센서결과측정단계;
    상기의 결과값이 CMD방향으로의 상기 제2레지스터제어목표설정단계에서의 상기 제2레지스터제어목표값과 비교하여 목표오차를 달성하는지의 여부를 확인하는 제2목표오차범위값비교단계;
    상기 결과값이 목표오차범위내인지의 여부에 따라 목표오차범위 내인 경우에는 제2제어지속여부결정단계로 이동하여 제어지속여부에 따라 제3의 레지스터제어목표설정단계로 이동하든지 종료하든지를 결정하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 솔라셀의 에너지 변환율을 높이기 위한 레지스터 제어방법.
  4. 제3항에 있어서 상기 제3의 레지스터제어목표설정단계로 이동할 경우 3번째 코팅되는 층의 레지스터제어목표설정단계 내지 제어지속여부결정단계를 반복하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 솔라셀의 에너지 변환율을 높이기 위한 레지스터 제어방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서 상기 목표오차범위값비교단계 또는 상기 제2목표오차범위값비교단계에서 상기 결과값이 목표오차범위 밖일 경우에는 각각 상기 레이져에지센서초기값측정단계 또는 상기 제2레이져에지센서초기값측정단계로 진행하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 솔라셀의 에너지 변환율을 높이기 위한 레지스터 제어방법.
  6. 제1항에서 상기 레지스터제어오차정정단계는 제어기를 통하여 액추에이터를 동작시키고,상기 액추에이터에 의하여 소재를 동작시킨 후에 상기 레이져에지센서로 측정한 수정값을 피이드백제어에 의하여 목표값을 추적하여 가는 것을 특징으로 하는 롤투롤 솔라셀의 에너지 변환율을 높이기 위한 레지스터 제어방법.
  7. 제6항에 있어서 상기 레지스터제어오차정정단계에서 상기 엑츄에이터와 상기 제어기를 내장하고 있는 AMBR통하여 상기 소재의 소재폭 방향 위치(YL)와 상기 엑추에이터를 통한 롤러의 입력변위 X(s)와의 함수는 하기의 수식조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 솔라셀의 에너지 변환율을 높이기 위한 레지스터 제어방법.
    Figure pat00003

    여기서,
    L: 스팬 길이 [mm]
    c : AMBR의 롤 폭 절반 길이 [mm]
    θ0: 진입각 [rad]
    Y0: 이전 스팬의 소재 진행 수직방향 외란 [mm]
    X: AMBR의 롤 끝단의 이동거리 [mm]
    τ : 시정수 [s] (τ = L/v)
    K: 굽힘 강성 ( K = sqrt(T/(EI)) )
    KL = K*L 임.
  8. 롤투롤을 이용하여 솔라셀을 제조하는 장치에 있어서,
    소재폭방향으로 소재를 제어하는 AMBR;
    상기 AMBR은 상기 소재가 코팅 공정을 거쳐 상기 솔라셀 구조가 만들어질 때 상기 소재를 정밀하게 위치 제어하는 센터 피벗 가이드 롤러 역할을 하되,
    상기 소재의 소재폭방향으로 오차를 방지하기 위하여 상기 엑추에이터를 통한 입력변위 X(s)로 인한 상기 소재의 소재폭 방향 위치인 YL(s) 를 피이드백제어하여 목표치오차범위내에 있도록 제어하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 솔라셀의 에너지 변환율을 높이기 위한 레지스터 제어장치.
  9. 제8항에 있어서 상기 YL(s)와 상기 X(s)와의 전달함수는 하기와 같은 수식인 것을 특징으로 하는 롤투롤 솔라셀의 에너지 변환율을 높이기 위한 레지스터 제어장치.
    Figure pat00004

    여기서,
    L: 스팬 길이 [mm]
    c : AMBR의 롤 폭 절반 길이 [mm]
    θ0: 진입각 [rad]
    Y0: 이전 스팬의 소재 진행 수직방향 외란 [mm]
    X: AMBR의 롤 끝단의 이동거리 [mm]
    τ : 시정수 [s] (τ = L/v)
    K: 굽힘 강성 ( K = sqrt(T/(EI)) )
    KL = K*L 임.


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