PV 기초: 태양전지 탭버 스트링거 기계

광전지 모듈 제조 공정에서 태양광 셀 탭버 스트링거 머신 은 태양광 셀 간의 전기적 연결을 구축하는 핵심 장비 중 하나입니다. 주요 기능은 개별 태양광 셀을 상호 연결 리본으로 납땜하고 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.

태양광 셀 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 수동으로 태양광 셀과 리본을 배치해야 합니다. 솔더링 공정도 수동으로 또는 매우 간단한 보조 도구를 사용하여 완료됩니다.

주요 특징:

• 낮은 장비 투자 비용

• 소량 생산, 파일럿 라인, 실험실 테스트 또는 교육 목적에 적합

• 낮은 생산 효율성

• 낮은 위치 정확도

• 셀 파손 및 솔더링 불일치 위험 증가

오늘날 대규모 태양광 모듈 공장에서 수동 스트링 작업은 거의 사용되지 않지만, 연구개발 환경이나 매우 소규모 생산 설비에서는 여전히 볼 수 있습니다.

반자동 태버 스트링거

반자동 태버 스트링거는 셀 공급 또는 리본 솔더링 공정의 일부를 자동화하지만, 스트링 핸들링, 상호 연결, 로딩 및 언로딩과 같은 일부 단계는 여전히 수동 지원이 필요합니다.

주요 특징:

• 중간 생산 효율

• 중소 규모 생산 라인에 적합

• 완전 자동 장비에 비해 낮은 투자 비용

• 작업자 숙련도에 대한 높은 의존도

• 완전 자동 기계에 비해 솔더링 품질 변동이 더 큼

반자동 장비는 수동 생산에서 자동화된 PV 모듈 제조로 업그레이드하는 제조업체를 위한 과도기적 솔루션이 될 수 있습니다.

완전 자동 태버 스트링거

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

주요 특징:

• 높은 위치 정밀도, 일반적으로 기계 구성에 따라 약 ±0.1 mm

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

• 안정적인 솔더링 품질

• 연속 생산 라인에 적합

• MBB, 하프 셀, 고효율 셀 형식과 같은 최신 PV 모듈 기술과의 더 나은 호환성

주류 태양광 모듈 제조업체의 경우 완전 자동 태버 스트링거가 더 높은 용량, 더 나은 공정 제어 및 낮은 노동 의존도를 지원하므로 표준 선택이 되었습니다.

작동 원리 및 핵심 공정

태버 스트링거의 작동 원리는 정확한 셀 위치 결정, 안정적인 리본 공급, 제어된 솔더링 온도 및 연속적인 스트링 형성에 기반합니다. 기계 브랜드에 따라 다른 기계적 레이아웃을 사용할 수 있지만 기본 공정은 유사합니다.

셀 로딩 및 전송

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

이 단계는 부드럽고 응력이 적어야 합니다. 현대 태양전지가 점점 얇아지고 있기 때문에 핸들링 힘이 잘 제어되지 않으면 미세 균열이 발생할 수 있습니다.

비전 포지셔닝 시스템

비전 포지셔닝 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 시스템이 기계식 암 또는 포지셔닝 플랫폼을 안내하여 솔더링 전에 셀을 올바른 위치로 조정합니다. 이는 리본 오프셋, 정렬 불량 및 숨겨진 솔더링 결함을 방지하는 데 필수적입니다.

리본 솔더링 공정

리본 솔더링 공정은 일반적으로 예열과 솔더링을 포함합니다.

예열:

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

솔더링:

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

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

셀 스트링 형성

솔더링 후 셀은 하나씩 연결되어 미리 설정된 길이의 셀 스트링을 형성합니다. 예를 들어 스트링당 10개 셀, 스트링당 12개 셀 또는 모듈 설계에 따른 기타 구성이 있습니다.

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

태버 스트링거 기계의 핵심 기술

고정밀 포지셔닝

고정밀 위치 결정은 비전 시스템과 모션 제어 알고리즘 모두에 의존합니다. CCD 또는 CMOS 카메라는 셀의 위치를 캡처하고, PID 제어와 같은 제어 알고리즘은 기계가 빠르고 정확하게 움직임을 보정하는 데 도움을 줍니다.

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

용접 온도 제어

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

일반적인 가열 방법은 다음과 같습니다:

• 적외선 가열: 빠른 온도 상승, 특히 두께가 0.15mm 이하인 얇은 리본에 적합

• 핫 플레이트 가열: 더 나은 온도 균일성, 고신뢰성 납땜 및 안정적인 대량 생산에 적합

온도가 너무 낮으면 솔더가 완전히 녹지 않아 약한 납땜 접합부 또는 콜드 솔더링이 발생할 수 있습니다. 온도가 너무 높으면 셀이 손상되거나 열 응력이 증가하거나 장기 모듈 신뢰성에 영향을 미칠 수 있습니다.

저손상 납땜

최신 태양전지는 이전 세대의 셀보다 더 얇고 깨지기 쉽습니다. 두께가 130μm 미만인 얇은 셀의 경우 기계적 압력과 열 응력을 신중하게 제어해야 합니다.

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

목표는 균열, 숨겨진 파손, 가장자리 칩핑 또는 과도한 셀 휨을 방지하면서 신뢰할 수 있는 납땜을 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

• 하프셀 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, 버스바 연결, EL 테스트, 라미네이션, 프레이밍, 정션박스 설치, IV 테스트 및 최종 검사 시스템과 함께 작동해야 합니다. 스트링 공정에서의 용량 또는 공정 안정성 불일치는 전체 공장의 병목 현상이 되기 쉽습니다.

Ooitech의 견해

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