PV 기초: 태양전지 탭버 스트링거 머신

PV 기초: 태양전지 탭버 스트링거 머신

태양광 모듈 제조 공정에서 태양전지 탭버 스트링거 머신 은(는) 태양전지 간 전기적 연결을 구축하는 핵심 장비 중 하나입니다. 주요 기능은 개별 태양전지를 인터커넥션 리본으로 솔더링하고 직렬로 연결하여 설계된 전압 출력을 가진 셀 스트링을 형성하는 것입니다.

안정적인 스트링 공정은 모듈 출력, 외관 품질, EL 성능 및 장기 신뢰성에 직접적인 영향을 미칩니다. 특히 MBB, 하프셀, PERC, TOPCon, HJT 또는 기타 고급 모듈을 생산하는 현대 PV 모듈 공장의 경우 탭버 스트링거의 정확성과 일관성이 매우 중요합니다.

태양전지 탭버 스트링거 머신의 분류

자동화 수준과 솔더링 공정에 따라 탭버 스트링거 머신은 일반적으로 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.

수동 탭버 스트링거

수동 탭버 스트링거는 작업자가 태양전지와 리본을 손으로 배치해야 합니다. 솔더링 공정도 수동 또는 매우 간단한 보조 도구로 완료됩니다.

주요 특징:

• 낮은 장비 투자 비용

• 소량 생산, 파일럿 라인, 실험실 테스트 또는 교육 목적에 적합

• 낮은 생산 효율

• 낮은 위치 정확도

• 셀 파손 및 솔더링 불일치 위험 높음

수동 스트링은 오늘날 대규모 PV 모듈 공장에서 거의 사용되지 않지만, R&D 환경이나 매우 소규모 생산 시설에서는 여전히 볼 수 있습니다.

반자동 탭버 스트링거

반자동 탭버 스트링거는 셀 공급 또는 리본 솔더링 공정의 일부를 자동화하지만, 스트링 처리, 인터커넥션 또는 로딩 및 언로딩과 같은 일부 단계는 여전히 수동 지원이 필요합니다.

주요 특징:

• 중간 생산 효율

• 중소 규모 생산 라인에 적합

• 완전 자동 장비에 비해 투자 비용이 낮음

• 작업자 기술에 대한 의존도가 높음

• 완전 자동 기계에 비해 솔더링 품질 변동이 더 큼

반자동 장비는 수동 생산에서 자동화된 PV 모듈 제조로 업그레이드하는 제조업체에게 전환 솔루션이 될 수 있습니다.

완전 자동 탭버 스트링거

완전 자동 탭버 스트링거는 셀 로딩, 셀 위치 결정, 리본 공급, 솔더링, 스트링 이송, 다음 생산 공정과의 연결을 포함한 전체 공정을 자동으로 완료합니다.

주요 특징:

• 높은 위치 정밀도, 일반적으로 기계 구성에 따라 약 ±0.1mm

• 높은 생산 능력, 주류 고속 기계의 경우 시간당 약 6,800~8,000셀에 도달하는 경우가 많음

• 안정적인 솔더링 품질

• 연속 생산 라인에 적합

• MBB, 하프셀, 고효율 셀 포맷과 같은 현대 PV 모듈 기술과의 호환성 우수

주류 태양광 모듈 제조업체의 경우 완전 자동 탭버 스트링거는 더 높은 생산 능력, 더 나은 공정 제어, 낮은 노동 의존도를 지원하므로 표준 선택이 되었습니다.

작동 원리 및 핵심 공정

탭버 스트링거의 작동 원리는 정확한 셀 위치 결정, 안정적인 리본 공급, 제어된 솔더링 온도, 연속적인 스트링 형성에 기반합니다. 기계 브랜드마다 기계적 레이아웃이 다를 수 있지만 기본 공정은 유사합니다.

셀 로딩 및 이송

태양광 셀은 먼저 셀 카세트에서 분리됩니다. 많은 기계에서 에어 나이프를 사용하여 셀을 부드럽게 분리하고 얇은 웨이퍼 간의 접착을 줄입니다. 그런 다음 흡입 노즐, 벨트 또는 로봇 핸들링 시스템이 셀을 집어 순서대로 솔더링 스테이션으로 보냅니다.

이 단계는 부드럽고 저응력이어야 합니다. 현대 태양광 셀은 점점 더 얇아지고 있으며, 핸들링 힘이 잘 제어되지 않으면 미세 균열이 나타날 수 있기 때문입니다.

비전 위치 결정 시스템

비전 위치 결정 시스템은 일반적으로 산업용 CCD 또는 CMOS 카메라를 사용하여 태양전지의 마크 포인트 또는 기준 특징을 캡처합니다. 이미지 처리 후 시스템은 셀 위치와 각도 편차를 계산합니다.

그런 다음 모션 제어 시스템은 기계식 암 또는 위치 결정 플랫폼을 안내하여 납땜 전에 셀을 올바른 위치로 조정합니다. 이는 리본 오프셋, 잘못된 정렬 및 숨겨진 납땜 결함을 방지하는 데 필수적입니다.

리본 납땜 공정

리본 납땜 공정은 일반적으로 예열과 납땜을 포함합니다.

예열:

납땜 고정구 또는 납땜 영역은 핫 플레이트나 가열 램프 박스와 같은 가열 구역을 통해 예열됩니다. 많은 공정에서 주 납땜 단계 전에 온도가 110°C 이상으로 올라갑니다. 예열은 열 충격을 줄이고 솔더 젖음성을 개선하는 데 도움이 됩니다.

납땜:

기계는 플럭스 처리된 리본을 태양전지의 버스바 또는 그리드 라인에 배치합니다. 제어된 압력과 가열 온도에서 리본의 솔더 층이 녹아 태양전지의 은 전극과 견고한 결합을 형성합니다.

양호한 납땜은 강한 접착력, 낮은 직렬 저항, 매끄러운 리본 정렬, 그리고 셀에 대한 최소한의 열적 또는 기계적 응력을 달성해야 합니다.

셀 스트링 형성

납땜 후 셀은 모듈 설계에 따라 스트링당 10개, 스트링당 12개 또는 기타 구성과 같은 사전 설정된 길이로 하나씩 연결되어 셀 스트링을 형성합니다.

완성된 셀 스트링은 적층, 버스 연결, 검사 또는 라미네이션 준비와 같은 다음 공정으로 이송됩니다.

태버 스트링거 기계의 핵심 기술

고정밀 위치 결정

고정밀 위치 결정은 비전 시스템과 모션 제어 알고리즘 모두에 의존합니다. CCD 또는 CMOS 카메라가 셀의 위치를 캡처하고, PID 제어와 같은 제어 알고리즘은 기계가 빠르고 정확하게 움직임을 보정하도록 돕습니다.

고품질 생산을 위해 셀과 리본 사이의 정렬 오차는 일반적으로 0.2mm 이내로 제어되어야 합니다. 편차가 너무 크면 오프셋 납땜, 불량한 외관, 증가된 직렬 저항 또는 숨겨진 신뢰성 위험과 같은 일반적인 문제가 발생할 수 있습니다.

용접 온도 제어

온도 제어는 스트링 솔더링에서 가장 중요한 요소 중 하나입니다. 솔더링 온도는 안정적이어야 하며, 일반적으로 공정 레시피에 따라 ±5°C와 같은 좁은 범위 내에서 제어되어야 합니다.

일반적인 가열 방법은 다음과 같습니다:

• 적외선 가열: 온도 상승이 빠르며, 특히 두께가 0.15 mm 이하인 얇은 리본에 적합합니다.

• 핫 플레이트 가열: 온도 균일성이 우수하며, 고신뢰성 솔더링 및 안정적인 대량 생산에 적합합니다.

온도가 너무 낮으면 솔더가 완전히 녹지 않아 약한 솔더 조인트나 콜드 솔더링이 발생할 수 있습니다. 온도가 너무 높으면 셀이 손상되거나 열 응력이 증가하거나 모듈의 장기 신뢰성에 영향을 미칠 수 있습니다.

저손상 솔더링

현대 태양광 셀은 이전 세대 셀보다 더 얇고 더 취약합니다. 두께가 130 μm 미만인 얇은 셀의 경우 기계적 압력과 열 응력을 신중하게 제어해야 합니다.

많은 기계는 스프링 장착 프레스 헤드와 같은 소프트 콘택 솔더링 시스템을 사용합니다. 압력은 일반적으로 셀 유형, 리본 유형 및 솔더링 방법에 따라 약 5~15 N 범위에서 제어됩니다.

목표는 균열, 숨은 파손, 가장자리 칩핑 또는 과도한 셀 휨을 피하면서 안정적인 솔더링을 위한 충분한 접촉을 달성하는 것입니다.

PV 모듈 제조에서의 실제 응용

태버 스트링거는 PV 모듈 생산의 전단 전기 상호 연결 단계에서 사용됩니다. 그 성능은 여러 후속 공정과 최종 모듈 품질에 영향을 미칩니다.

일반적인 응용 분야는 다음과 같습니다:

• 표준 결정질 실리콘 모듈 생산

• 하프 셀 모듈 생산

• MBB 및 SMBB 모듈 생산

• PERC, TOPCon, HJT 및 기타 고효율 셀 모듈 라인

• 새로운 모듈 구조를 위한 파일럿 생산 라인

• 반자동에서 완전 자동 생산으로의 공장 자동화 업그레이드

완전한 PV 모듈 생산 라인에서 태버 스트링거는 셀 절단, 적층, 버싱, EL 테스트, 라미네이션, 프레이밍, 정션 박스 설치, IV 테스트 및 최종 검사 시스템과 함께 작동해야 합니다. 스트링 단계에서 용량 또는 공정 안정성의 불일치는 전체 공장의 병목 현상이 되기 쉽습니다.

Ooitech의 견해

장비 공급업체로서 다양한 PV 모듈 생산 라인 구성을 다루는 Ooitech는 탭버 스트링거를 단순한 솔더링 기계 이상으로 봅니다. 이는 모듈 라인이 안정적인 수율과 예측 가능한 출력으로 운영될 수 있는지를 결정하는 핵심 공정 관리 지점입니다. MBB, TOPCon 또는 더 얇은 셀 생산으로 업그레이드하는 공장의 경우, 공칭 용량뿐만 아니라 리본 제어, 셀 핸들링 응력, 온도 균일성, 그리고 다운스트림 레이업 및 버싱 공정과의 호환성에도 주의를 기울여야 합니다. 좋은 스트링 솔루션은 전체 모듈 라인 설계와 함께 선택되어야 하며, 그렇지 않으면 고속 스트링거라도 실제 생산 효율을 달성하지 못할 수 있습니다.