(57)【要約】【課題】  太陽電池セル上の集電極（バスバー）に対しリード線を所要の状態で確実にハンダ付け接合させることができ、ハンダ接着性に優れ、太陽電池モジュールとしての耐久性を飛躍的に向上させることができる太陽電池セルのリード線接続装置を提供する。【解決手段】  太陽電池セルの表、裏面に形成される集電極に対し太陽電池用リード線をハンダ付けして接合させる太陽電池セルのリード線接続装置を、複数の太陽電池セルを所定間隔をおいてほぼ水平状態に維持して搬送する搬送手段と、該搬送手段によって搬送される太陽電池セルを所定位置で保持する保持台手段と、該保持手段上の太陽電池セルの表、裏面に形成される集電極上に太陽電池用リード線を押し付けて重ね合わせるリード線保持手段と、太陽電池セルの集電極とこれに重ね合わせたリード線とを所定時間加熱してハンダ付け接合させる加熱手段を備えて構成した。【選択図】図１
2014049513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池セルの表、裏面に形成される集電極に対し導電材層とハンダ層を有する太陽電池用リード線をハンダ付けして接合させる太陽電池セルのリード線接続装置であって、
複数の太陽電池セルを所定間隔でほぼ水平状態に維持して搬送する搬送手段と、
該搬送手段によって搬送される太陽電池セルを所定位置で保持する保持台手段と、
該保持手段上の前記太陽電池セルの表、裏面に形成される集電極上に太陽電池用リード線を押し付けて重ね合わせるリード線保持手段と、
前記太陽電池セルの集電極とこれに重ね合わせた前記リード線とを所定時間加熱してハンダ付け接合させる加熱手段と
を備えてなることを特徴とする太陽電池セルのリード線接続装置。
【請求項２】
請求項１記載の太陽電池セルのリード線接続装置において、
前記加熱手段は、近赤外線または赤外線を前記リード線の太陽電池セルをハンダ付けする部分の全長に亘り照射する照射手段であることを特徴とする太陽電池セルのリード線接続装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の太陽電池セルのリード線接続装置において、
前記リード線保持手段は、前記リード線の集電極への接合部分の両端部近傍を把持するとともに、該リード線を集電極上に重ね合わせる機能を有することを特徴とする太陽電池セルのリード線接続装置。
【請求項４】
請求項１、請求項２または請求項３に記載の太陽電池セルのリード線接続装置において、
前記保持台手段は、昇降自在に構成され、保持手段上に載置された前記太陽電池セルの集電極上に前記リード線を重ね合わせた状態で加熱手段により加熱する際に、太陽電池セルの集電極上にリード線が押し付けされるように、保持台手段を上昇動作されるように構成したことを特徴とする太陽電池セルのリード線接続装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池セルの集電極（バスバー）とリード線とをハンダ付けで接着接合させるリード線接続装置およびその接続方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、通常、複数の太陽電池セルを直列に接続したストリングを複数列リード線で接続したマトリックス状のものを封止材により接着した太陽電池モジュールの形態で使用される。このような太陽電池モジュールは、太陽電池セルの受光面側に形成された表面電極と、隣接する太陽電池セルの裏面に形成された裏面電極とをリード線によって電気的に接続された構造を有している。そして、太陽電池セルの集電極とリード線はハンダにより接合されている。この太陽電池セルに接合されるリード線は、銅、アルミ材等からなる導電材と、導電材をコーティングするハンダとからなる。
【０００３】
現在、太陽電池セルのハンダ付け工程においては、特許文献１に開示のハンダ付け装置が使用されている。太陽電池セルの集電極の上下にリード線を位置決めし、加熱しながら、下側の板状の部材と上側の棒状部材とで押圧しながらハンダ付けを行う構成である。
【０００４】
このような構成のハンダ付け装置でハンダ付けを行うと、ハンダ付け工程中に棒状部材で押圧しているので、押圧がリード線全体に均一ではなく部分的になり、ハンダ付け工程後にリード線が太陽電池セルの集電極よりも浮き上がるという現象が生じる。このような浮き上がりが生じた状態の太陽電池モジュールで発電すると浮き上がり部分で発熱する。このような発熱によりラミネート加工した充填材が劣化し太陽電池の寿命が短くなる。
【０００５】
このような問題を解決するために、太陽電池セルの集電極とリード線を均一な押圧力でハンダ付けし、ハンダ付け工程終了後に、太陽電池セルとリード線の浮き上がりが無いようにする必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４‐３９８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、太陽電池セル上の集電極（バスバー）とハンダ接着性がよく、太陽電池モジュールの耐久性を飛躍的に向上させることができるようにした太陽電池セルのリード線接続装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的を達成するために第１発明の太陽電池セルのリード線接続装置は、太陽電池セルの表、裏面に形成される集電極に対し導電材層と溶融ハンダ層を有する太陽電池用リード線をハンダ付けして接合させる太陽電池セルのリード線接続装置であって、複数の太陽電池セルを所定間隔をおいてほぼ水平状態に維持して搬送する搬送手段と、該搬送手段によって搬送される太陽電池セルを所定位置で保持する保持台手段と、該保持台手段上の太陽電池セルの表、裏面に形成される集電極上に太陽電池用リード線を押し付けて重ね合わせるリード線保持手段と、前記太陽電池セルの集電極とこれに重ね合わせたリード線とを所定時間加熱してハンダ付け接合させる加熱手段とを備えてなることを特徴とする。
【０００９】
第２発明の太陽電池セルのリード線接続装置は、第１発明において、前記加熱手段は、近赤外線または赤外線を前記リード線の太陽電池セルをハンダ付けする部分の全長に亘り照射する照射手段であることを特徴とする。
【００１０】
第３発明の太陽電池セルのリード線接続装置は、第１発明または第２発明において、前記リード線保持手段は、前記リード線の集電極への接合部分の両端部近傍を把持するとともに、該リード線を集電極上に重ね合わせる機能を有することを特徴とする。
【００１１】
第４発明の太陽電池セルのリード線接続装置は、第１発明から第３発明のいずれかにおいて、前記保持台手段は、昇降自在に構成され、保持台手段上に載置された前記太陽電池セルの集電極上に前記リード線を重ね合わせた状態で加熱手段により加熱する際に、太陽電池セルの集電極上にリード線が押し付けされるように、保持台手段を上昇動作されるように構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の太陽電池セルのリード線接続装置によれば、太陽電池セルの表、裏面に形成される集電極（バスバー）に対してリード線を重ね合わせ、リード線の全面に赤外線等を照射して加熱し、太陽電池セルの集電極とリード線を均一に押圧することができる。したがって太陽電池セルの集電極とリード線とを、本発明のハンダ付け工程により確実に均一にハンダ付けして接合させることができ、その後の浮き上がりをまったく無くすことができる。これにより従来問題であったハンダ接続部の接続不良等の発生を防ぎ、ハンダ接続不良箇所の発熱による太陽電池モジュールの充填材の劣化を防止することができる。
【００１３】
本発明によれば、最小の加熱量で均一にハンダ付けして接合させることが可能であり、ハンダ付け工程において太陽電池セルに加えられる熱量は最小である。このためハンダ付け工程後の太陽電池セルの反りを防止することができえる。
【００１４】
本発明によれば、加熱手段として、赤外線照射装置を使用しているので、簡単な構成であるにもかかわらず、短時間でハンダ付け部に必要な熱量を供給し、ハンダ付けをを確実に行うことができる。
【００１５】
本発明によれば、リード線保持手段によりリード線を掴んで集電極上に押さ付けする構成としているいので、局所的な押圧力が加わることが無いので、ハンダ付け工程において、割れ易いシリコン材料からなる太陽電池セルに割れが発生することを防止することができえる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】太陽電池用リード線をハンダ付けした太陽電池セルの上面模式図である。
【図２】図１に示す太陽電池セルの横断面模式図である。
【図３】太陽電池用リード線により結線したストリングの断面模式図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は太陽電池セルの表、裏面での集電極の配列状態を示す上面図および下面図である。
【図５】本発明に係る太陽電池セルのリード線接続装置の一実施形態を示し、全体の概略構成を示す斜視図である。
【図６】図５のリード線接続装置によるハンダ付け接合時の状態を説明するための概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明について図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
＜１＞太陽電池セル及び太陽電池モジュールの概要
図１は太陽電池用リード線（以下、リード線と略称する）をハンダ付けした太陽電池セルの上面模式図、図２は図１に示す太陽電池セルの横断面模式図、図３は太陽電池用リード線により結線したストリングの断面模式図である。ここで、図２、３の太陽電池セル１０の上面は正極、下面は負極であり、上面、下面の表面には、図４（ａ），（ｂ）に示すように、平行に２列の集電極２０が設けられている。
【００１９】
前記太陽電池セル１０は、図３に示すように、複数の太陽電池セルを並べ、太陽電池セルの上面（正極）の集電極と隣接する太陽電池セルの下面（負極）の集電極とを太陽電池用リード線にて直列に結線し、ストリングＳＴが得られる。
【００２０】
＜２＞リード線の構成
本発明におけるリード線６０は導電材とその外側を覆う溶融ハンダ層を有し、帯板状に形成されている。以下、リード線６０の詳細について説明する。
【００２１】
（１）導電材
導電材として、導電性を有する素材一般を用いることができる。例えば、アルミニウム、銅、銀等の素材が挙げられるが、中でも加工性が高く安価である点、及び導電性の観点から銅が好ましい。なお、導電材は引出ダイス金型による圧延加工等により集電極接地面側に突起部を有する形状となるよう作成することができる。また、スリット加工により、凹部を有する形状となるよう作成することができる。尚、この内容については、図示は省略している。
【００２２】
太陽電池セルをハンダ付けする際には、図３に示すように複数の太陽電池セル１０を並べ、太陽電池セル１０の上面の集電極２０と隣接する太陽電池セル１０の下面の集電極２０とを太陽電池用リード線６０にて直列に結線する。図３において、６０（Ｕ）は太陽電池セルの表面の集電極にハンダ付けされたリード線の部分であり、６０（Ｌ）は太陽電池セルの裏面の集電極にハンダ付けされたリード線の部分である。
【００２３】
（２）ハンダ
リード線６０中のハンダの素材としては、Ｓｎ-Ｐｂ系の鉛含有ハンダを用いてもよいし、鉛を含まない、いわゆる鉛フリーハンダを用いてもよい。鉛が強い毒性を有し、鉛の使用による環境への悪影響や汚染が問題となるので、鉛フリーハンダを用いる場合が増えている。鉛フリーのハンダを使用する場合その融点は２２０℃程度であり、鉛含有ハンダのそれと比較してかなり高い。このような点も要因となり、太陽電池セルのハンダ付け不良が発生する。
【００２４】
＜３＞リード線６０の形状
リード線６０の形状について図２により簡単に説明する。
図２において、符号３０はタブリード中のリード線層、５０はリード線と集電極（バスバー）接着部（ハンダ付け部）である。リード線６０の断面形状（リード線を覆うハンダ層の断面形状）は集電極との接合性がよくなるように、矩形状もしくは太陽電池セル接地面が直線上に成形されているものが望ましい。リード線が太陽電池セル１０の集電極２０に接地する面が曲面であると、ハンダ付け工程で集電極に押し付けた際のすわりが悪くズレが生じ、接着不良が発生するおそれがある。
【００２５】
＜４＞本発明のリード線接続装置
本発明のリード線接続装置を図５および図６により説明する。
前記太陽電池セルのリード線接続装置１００は、太陽電池セル１０の表、裏面に形成される集電極２０に対し導電材層と溶融ハンダ層を有するリード線６０をハンダ付けして接合させるものである。本発明のリード線接続装置１００は、搬送手段、保持台手段、リード線保持手段、及び加熱手段を備えた構成である。
【００２６】
搬送手段は、複数の太陽電池セル１０を所定間隔をおいてほぼ水平状態に維持して搬送する搬送ベルト１２０を使用している。保持台手段は、該搬送ベルト１２０によって搬送される太陽電池セル１０を所定位置で保持する保持台１３０である。リード線保持手段は、該保持台１３０上の太陽電池セル１０の表、裏面に形成される集電極２０上にリード線６０を押し付けて重ね合わせるリード線の保持部１４０である。加熱手段は、前記太陽電池セル１０の集電極２０とこれに重ね合わせたリード線６０とを所定時間加熱してハンダ付け接合させる加熱手段として赤外線を照射する赤外線照射装置１５０である。
【００２７】
前記搬送ベルト１２０は、前記複数の太陽電池セル１０を所定間隔で真空吸着して保持した状態で順次間欠送りできるように構成されている。
【００２８】
前記保持台１３０は、太陽電池セル１０の搬送方向（搬送ベルトの走行方向）に対して左、右対をなす支持台面１３１を備え、ほぼ水平姿勢で搬送されてきた太陽電池セル１０の両側縁を下方から支持するように構成されている。尚支持台面１３１と、ハンダ付けする太陽電池セル１０との間には、既にハンダ付けされた太陽電池セルの表面の集電極上にハンダ付けされたリード線の次にハンダ付けされる太陽電池セルの裏面の集電極にハンダ付けされるリード線部分６０（Ｌ）が載置される。このように支持台面上に支持された太陽電池セル１０の表、裏面に形成されている集電極２０には、それぞれリード線６０が溶着（ハンダ付け）される。尚図５においてハンダ付けされた太陽電池セルと次にハンダ付けされる太陽電池セルとの間の距離Ｄは、図示しやすくするために実際よりも長めに記載している。実際は、図３のように６０（Ｌ）のフラット部分が殆ど無い形態でハンダ付けされる。
【００２９】
前記リード線保持部１４０は、各集電極２０に対し接続されるリード線６０を所定間隔をおいて保持する一対の把持部１４２，１４２を備えている。これらの把持部１４２，１４２は、リード線６０を所定間隔で保持し、搬送されてきた太陽電池セル１０の集電極２０上に該リード線６０を重ね合わせ、所定の押し付け力で押圧保持するように構成されている。すなわち、これらの把持部１４２，１４２は、昇降動作可能に構成され、上述したように集電極２０上にリード線６０を重ね合わせて押し付けるように動作する。
【００３０】
なお、このようなリード線６０と集電極２０とを重ね合わせる際の動作としては、上述したリード線保持部１４０はある高さ位置にて固定し、保持台１３０を昇降動作させて重ね合わせて押し付けるように動作させてもよい。
【００３１】
また、図５、図６では、一対の把持部１４２，１４２をもつリード線保持部１４０を表示したが、これに限定されない。別形態としては、一枚の太陽電池セル１０に対し、上下２本ずつのリード線６０をそれぞれ保持する保持部１４０を備えた構造を備え、一枚の太陽電池セル１０に対し、表裏面の集電極２０に対しリード線６０を同時または順番に重ね合わせてハンダ付け接合できる構成であればよい。
【００３２】
前記赤外線照射装置１５０は、保持台１３０の上方に配置され、上述したように集電極２０上に重ね合わせたリード線６０の全面を一様に上方から赤外線を所定時間照射して加熱させることができる。このとき、支持台面１３１上の太陽電池セルとの間のリード線も加熱することができる。
【００３３】
＜５＞リード線のハンダ付け工程
上述した図５、図６に示すようなリード線接続装置１００を用いたリード線６０のハンダ付け工程について以下説明する。
【００３４】
搬送ベルト１２０により複数枚の太陽電池セル１０を順次搬送し、接続装置１００の保持台１３０上に水平状態で保持する。この時、ハンダ付けする太陽電池セルと支持台面１３１との間には、リード線６０（Ｌ）が挟まれた状態となっている。この状態において、リード線保持部１４０の把持部１４２，１４２でそれぞれのリード線６０を所定間隔で保持し、その状態で太陽電池セル１０の集電極２０上に重ね合わせる。この状態において、装置１００の上方に配設した赤外線照明装置１５０から赤外線を照射することにより、リード線６０のハンダ層を加熱溶融させて集電極２０にハンダ付け接合する。
【００３５】
ここで、太陽電池セル１０の上方に接地した赤外線照射装置１５０からの赤外線を太陽電池セル１０の表面側からリード線の全面を均一に照射することにより、表面側の集電極とリード線のハンダが加熱溶融されると同時に、太陽電池セル１０の裏面側の集電極とリード線のハンダも加熱溶融されてハンダ付け接合することができる。
【００３６】
上述したリード線を保持部１４０により太陽電池セルの集電極に押圧し、上述した赤外線照射装置１５０によりリード線のハンダを加熱溶融し、さらにハンダが固化してハンダ接合が完了する。このとき、太陽電池セルの表面側と裏面側ともにリード線が接続されている。その後、ハンダ付けされた太陽電池セル１０は、搬送装置により所定距離移動する。そして、既にハンダ付けされた太陽電池セル１０の表面側に接合されたリード線の次の太陽電池セルの裏面側にハンダ付けされる部分６０（Ｌ）は、支持台面１３１上の所定の位置に位置決め保持される。そのリード線上に、次にハンダ付けされる太陽電池セルが供給セットされる。そして新たなリード線を表面側の集電極に対し対応させてハンダ付け接合する。このとき太陽電池セルと支持台面１３１上のリード線も太陽電池セルの裏面側とハンダ付けされる。このような動作により、太陽電池セル１０を順次直列にストリング状に接続し、図３のようなストリングＳＴが形成される。
【００３７】
また、上述したリード線保持手部１４０の把持部１４２，１４２でそれぞれ両側を把持した状態でセル側の集電極に重ね合わせて押し付けられるリード線６０の押圧力は、強く押し付けるような押圧力は不要であり、接触する程度の押圧力でよい。このことは、太陽電池セル１０を組み込んだ太陽電池モジュールを製造した時にサーモグラフィー検査、ＥＬ検査で検査したところ、強く押しすぎると、押し付け力のムラにより、ハンダ付け不良部（浮き上がり部）が発生し製品不良を招くことが確認されている。
【００３８】
本発明のリード線接続装置は、以上の構成を備えているので、セルの集電極２０に対しリード線６０を全体にわたって均一にハンダ付け接合させることができる。
【００３９】
なお、本発明は上述した実施形態で説明した構造には限定されず、太陽電池セルのリード線接続装置１００を構成する各部の形状、構造等を適宜変形、変更し得ることはいうまでもない。
【００４０】
たとえば上述した実施形態では、赤外線照射装置を加熱手段として用いた場合を説明したが、本発明はこれに限定されず、これに類似する加熱手段であれば、どのようなものでもよい。太陽電池セル１０の集電極２０上にリード線６０を重ね合わせてその状態を維持し、赤外線照射等の加熱手段で加熱溶融させることにより、全体にわたって均一なハンダ付け接合を行えるものであればよい。
【符号の説明】
【００４１】
１０    太陽電池セル
２０    太陽電池セルの集電極（バスバー）
３０    タブリード中のリード線層
５０    リード線と集電極（バスバー）接着部（ハンダ付け部）
６０    リード線
１００  リード線接続装置
１２０  搬送ベルト（搬送手段）
１３０  保持台手段
１３１  支持台面
１４０  リード線保持部
１４２  把持部
１５０  赤外線照明装置（加熱手段）
【図１】
2014049513.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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