(57)【要約】【課題】タブの湾曲や蛇行により生じる裏面集電電極とのずれを抑制し、接合強度の低下や集電ロスを発生させない太陽電池モジュール製造装置を得ること。【解決手段】高さを可変として接合ステージ１３に設けられた壁部１２ａを有し、タブ３４ｂの太陽電池素子１ａの外に突出した部分が曲がることを壁部１２ａが側方から規制するタブ矯正ケージ１２を備え、壁部１２ａは、太陽電池素子移載機構１４がタブ３４ｂを屈曲させる間に、接合ステージ１３上の太陽電池素子１ａの受光面の高さ以上である第１の高さと、接合ステージ１３に接触したタブ３４ｂの上面の高さ以下の高さである第２の高さとの間で高さを変える。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面に集電電極を備え、裏面に裏面集電電極を備えた複数の太陽電池素子と、前記集電電極を隣接する別の太陽電池素子の前記裏面集電電極と連結する複数のタブとを有するストリングを含んだ太陽電池モジュールを製造する装置であって、
前記太陽電池素子が載置される接合ステージと、
前記集電電極の長手方向の一端から前記太陽電池素子の外に突出するように、前記接合ステージ上の前記太陽電池素子の前記集電電極に上方からタブを載置するタブ移載機構と、
別の太陽電池素子の前記裏面集電電極を、前記タブの前記太陽電池素子の外に突出した部分に上方から当接させたのち、前記タブが前記接合ステージに接触するまで下降して前記タブを屈曲させる太陽電池素子移載機構と、
高さを可変として前記接合ステージに設けられた壁部を有し、前記タブの前記太陽電池素子の外に突出した部分が曲がることを前記壁部が側方から規制するタブ矯正手段とを備え、
前記壁部は、前記太陽電池素子移載機構が前記タブを屈曲させる間に、前記接合ステージ上の前記太陽電池素子の受光面の高さ以上である第１の高さと、前記接合ステージに接触したタブの上面の高さ以下の高さである第２の高さとの間で高さを変えることを特徴とする太陽電池モジュール製造装置。
【請求項２】
前記タブ矯正手段は、前記太陽電池素子移載機構が前記タブを屈曲させる間、前記太陽電池素子移載機構の移動速度と同じ速度で前記壁部を前記接合ステージに沈み込ませることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池モジュール製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、表面に表面電極が形成され、裏面に裏面集電電極が形成された複数の太陽電池素子を複数のタブで順次接続することにより、太陽電池素子が直列に接続された太陽電池モジュールを製造する装置及び方法が開示されている。
【０００３】
具体的には、裏面集電電極がタブの一つと重なるように、処理対象となる太陽電池素子が配置される。次に、処理対象となる太陽電池素子の表面電極に他のタブが重ねて配置される。この表面電極への他のタブの配置は、タブを吸着保持するタブ吸着機によって行われる。そして、処理対象となる太陽電池素子の表面電極に重ねられた他のタブを押さえ機構によって押さえつけて加熱することで、タブに予め供給されているはんだによって他のタブと表面電極とを溶着させ、かつ、タブの一つと裏面電極とを溶着させる。
【０００４】
以上の工程を繰り返すことで、複数の太陽電池素子が直列に接続されたストリングが製造される。形成されたストリングは、別のステージに搬出され、所定数のストリングを並列させて互いに電気的に接続することで太陽電池モジュールが製造される。
【０００５】
太陽電池素子の接続に使用されるタブは、ロール状に巻き取られており、引き出したタブには巻き癖がある。この巻き癖により、太陽電池素子の裏面集電電極や表面電極に配置したときにタブに湾曲や蛇行が生じて、太陽電池素子の電極とタブとにずれが生じるという問題がある。
【０００６】
特許文献２には、太陽電池素子の受光面側の電極とタブとのずれに対してのずれを低減する提案がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１９６７４９号公報
【特許文献２】特開２００６−９３４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２では、裏面集電電極とタブとのずれに対する提案はなされていない。裏面集電電極とタブとのずれが生じた際には、接合面積の減少による接合強度の低下や、集電ロスによる発電効率の低下を引き起こす。また、裏面集電電極では、発電効率の向上と裏面集電電極の削減によるコスト低減のために、裏面集電電極の面積は縮小化しており、タブが裏面集電電極からはみ出しやすくなっている。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、タブの湾曲や蛇行により生じる裏面集電電極とのずれを抑制し、接合強度の低下や集電ロスを発生させない太陽電池モジュール製造装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、受光面に集電電極を備え、裏面に裏面集電電極を備えた複数の太陽電池素子と、集電電極を隣接する別の太陽電池素子の裏面集電電極と連結する複数のタブとを有するストリングを含んだ太陽電池モジュールを製造する装置であって、太陽電池素子が載置される接合ステージと、集電電極の長手方向の一端から太陽電池素子の外に突出するように、接合ステージ上の太陽電池素子の集電電極に上方からタブを載置するタブ移載機構と、別の太陽電池素子の裏面集電電極を、タブの太陽電池素子の外に突出した部分に上方から当接させたのち、タブが接合ステージに接触するまで下降してタブを屈曲させる太陽電池素子移載機構と、高さを可変として接合ステージに設けられた壁部を有し、タブの太陽電池素子の外に突出した部分が曲がることを壁部が側方から規制するタブ矯正手段とを備え、壁部は、太陽電池素子移載機構がタブを屈曲させる間に、接合ステージ上の太陽電池素子の受光面の高さ以上である第１の高さと、接合ステージに接触したタブの上面の高さ以下の高さである第２の高さとの間で高さを変えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、タブの湾曲や蛇行により生じる裏面集電電極とのずれを抑制し、接合強度の低下や集電ロスの発生を防止できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明にかかる太陽電池モジュール製造装置の実施の形態によって製造される太陽電池モジュールが備える太陽電池素子の上面図である。
【図２】図２は、太陽電池素子を受光面と反対側から見た下面図である。
【図３】図３は、太陽電池モジュールの概略構成を示す斜視図である。
【図４】図４は、太陽電池モジュールの製造工程を示すフローチャートである。
【図５】図５は、太陽電池モジュールを製造中の太陽電池モジュール製造装置の模式図である。
【図６】図６は、太陽電池モジュールを製造中の太陽電池モジュール製造装置の模式図である。
【図７】図７は、太陽電池モジュールを製造中の太陽電池モジュール製造装置の模式図である。
【図８】図８は、接合ステージに配置されたタブの上に太陽電池素子が配置された状態を示す図である。
【図９】図９は、本発明に係る太陽電池モジュールを示す図である。
【図１０】図１０は、太陽電池モジュールの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかる太陽電池モジュール製造装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、以下の説明で用いる図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。また、図面を見やすくするために、平面図にハッチングを付したり、断面図においてハッチングを省略する場合がある。
【００１４】
実施の形態．
図１は、本発明にかかる太陽電池モジュール製造装置の実施の形態によって製造される太陽電池モジュールが備える太陽電池素子の上面図である。図２は、太陽電池素子を受光面と反対側から見た下面図である。図１に示すように、太陽電池素子１は、半導体基板５の受光面側にリン拡散によって不純物拡散層（不図示）が形成されているとともに、シリコン窒化膜からなる反射防止膜４が形成されている。また、半導体基板５の受光面１０ａ側には、長尺細長の細線電極３と、細線電極３と導通する集電電極２とが設けられている。細線電極３及び集電電極２は、それぞれの底面部において不純物拡散層と電気的に接続されている。
【００１５】
また、図２に示すように、太陽電池素子１の裏面（受光面１０ａと反対側の面）１０ｂには、ほぼ全体にわたって裏面電極７が設けられるとともに、集電電極２と略同一方向に延びるように裏面集電電極６が設けられている。
【００１６】
図３は、太陽電池モジュールの概略構成を示す斜視図である。図３に示すように、太陽電池素子１の裏面集電電極６と、隣接する太陽電池素子１の集電電極２とに、導電性のタブ３４をはんだ付けして、複数枚（例えば１０枚）の太陽電池素子１を直列に接続したストリング３５が形成される。なお、タブ３４は銅製であり、予めはんだ（例えばＳｎ−Ａｇ−Ｃｕはんだ）を表面にコーティングしている。
【００１７】
さらに、ストリング３５から導出したタブ３４を出力リードフレーム３６にはんだ付けすることで、複数本（例えば５本）のストリング３５が電気的に連結される。出力リードフレーム３６は銅製であり、予めはんだ（例えばＳｎ−Ａｇ−Ｃｕはんだ）を表面にコーティングしている。そして、複数本のストリング３５が、ガラス、封止材、裏面部材（全て不図示）によって封止されて、太陽電池モジュールが構成される。
【００１８】
次に、太陽電池モジュールの製造工程、特にストリング３５の製造工程について詳細に説明する。図４は、太陽電池モジュールの製造工程を示すフローチャートである。図５は、太陽電池モジュールを製造中の太陽電池モジュール製造装置の模式図であり、図５（ａ）は、太陽電池素子１及び接合ステージ１３にタブ３４を配置する工程において、接合ステージ上にタブがある状態を示しており、図５（ｂ）は、タブ移載機構とタブ矯正ケージとが接触した状態を示しており、図５（ｃ）は、太陽電池素子とタブとが接触した状態を示している。図６は、太陽電池モジュールを製造中の太陽電池モジュール製造装置の模式図であり、図６（ａ）は、太陽電池素子及び接合ステージにタブが配置された状態での側面図であり、図６（ｂ）は上面図である。図７は、太陽電池モジュールを製造中の太陽電池モジュール製造装置の模式図であり、図７（ａ）は、太陽電池素子を接合ステージ上のタブの上に配置する工程において、太陽電池素子とタブ矯正ケージとが接触する前の状態を示しており、図７（ｂ）は、太陽電池素子とタブ矯正ケージとが接触した状態を示しており、図７（ｃ）は、タブが接合ステージに接触した状態を示している。実施の形態にかかる太陽電池モジュール製造装置は、接合ステージ１３、タブ矯正ケージ１２、タブ移載機構１１及び太陽電池素子移載機構１４を有する。タブ矯正ケージ１２は、接合ステージ１３から突出する壁部１２ａと、壁部１２ａの高さを変化させる不図示の駆動機構とを有しており、壁部１２ａの高さは可変となっている。壁部１２ａの最大高さ（第１の高さ）は、太陽電池素子１の厚さとタブ３４の厚さとの和よりも大きく（太陽電池素子１の受光面の高さ以上に）なっている。壁部１２ａの最小高さ（第２の高さ）は、タブ３４の厚さ以下（接合ステージ１３に接触したタブ３４の上面の高さ以下）となっている。不図示の駆動機構は、接合ステージ１３内に設けられ、壁部１２ａを上昇・下降させる（高さを変化させる）。
【００１９】
なお、ストリングを製造するにあたっては、太陽電池素子１を複数個並べていくため、以下の説明においては、裏面にタブ３４を設置済の太陽電池素子１と、裏面にタブ３４を未設置の太陽電池素子１とを区別する必要がある場合には、裏面にタブ３４を設置済の太陽電池素子１を太陽電池素子１ａ、未設置の太陽電池素子１を太陽電池素子１ｂとして区別する。また、太陽電池素子１ａの裏面に設置されるタブ３４と、太陽電池素子１ｂの裏面に設置されるタブ３４とを区別する必要がある場合には、太陽電池素子１ａの裏面に設置されるタブ３４をタブ３４ａ、太陽電池素子１ｂの裏面に設置されるタブ３４をタブ３４ｂとして区別する。なお、これらは、ストリングの製造工程を説明する上で便宜上区別しているだけであり、太陽電池素子１ａと太陽電池素子１ｂとが異なる種類の太陽電池素子であるわけではなく、タブ３４ａとタブ３４ｂとが異なるものであるわけではない。
【００２０】
ストリング３５を製造する際には、まず、タブ３４ａが裏面に設置された太陽電池素子１ａを接合ステージ１３に載置した上で、接合ステージ１３に収納されている壁部１２ａを上昇させる。この際の壁部１２ａの高さは、太陽電池素子１の厚さとタブ３４の厚さとの和よりも大きい。次に、図５（ａ）に示すように、所定の長さに切断されたタブ３４ｂをタブ移載機構１１にて吸着して曲がりを規制し、接合ステージ１３上空に移動させる（ステップＳ１）。タブ移載機構１１を下降させ、図５（ｂ）に示すようにタブ移載機構１１とタブ矯正ケージ１２とが接触したら、タブ移載機構１１からタブ３４ｂを離して、図６（ａ）に示すように、タブ３４ｂを太陽電池素子１ａ及び接合ステージ１３上に配置する（ステップＳ２）。この際、タブ３４ｂは、集電電極の長手方向の一端から太陽電池素子１ａの外に突出するように配置される。図６（ｂ）に示すように、このときタブ３４ｂは、壁部１２ａによって側方を囲まれることによってタブ矯正ケージ１２で曲がりが規制されて真っ直ぐに保たれるため、蛇行する心配はない。タブ３４は、壁部１２ａで周囲を囲まれることによって曲がりが規制されているだけであり、タブ矯正ケージ１２から出すと、元の状態に戻る。すなわち、無支持の状態でも真っ直ぐになるようにローラーなどでタブに矯正を施す従来の方法と比較して、タブ３４ｂに生じる加工硬化は小さい。
【００２１】
次に、図７（ａ）に示すように、太陽電池素子１ｂを太陽電池素子移載機構１４によってタブ３４ｂの上空に移動する（ステップＳ３）。太陽電池素子移載機構１４を下降させ、図７（ｂ）に示すように太陽電池素子１ｂがタブ矯正ケージ１２と接触すると同時に壁部１２ａも下降させて、太陽電池素子移載機構１４の移動速度と同じ速度で壁部１２ａを接合ステージ１３に沈み込ませていき、図７（ｃ）に示すように、タブ３４ｂを押し曲げていく（ステップＳ４）。
【００２２】
なお、太陽電池素子１ｂがタブ矯正ケージ１２と接触すると同時に壁部１２ａを下降させるには、太陽電池素子１ｂとタブ矯正ケージ１２との接触を不図示のセンサで検出し、センサの検出結果に応じて不図示の駆動機構により壁部１２ａを下降させれば良い。また、太陽電池素子移載機構１４が所定の高さまで下降した時点で太陽電池素子１ｂがタブ矯正ケージ１２に接触したものとして、太陽電池素子移載機構１４と同じ速度で壁部１２ａとを下降させるようにしても良い。
【００２３】
タブ３４ｂが接合ステージ１３と接触する位置で太陽電池素子移載機構１４の下降を停止して、タブ３４ｂの吸着を解除した上で太陽電池素子移載機構１４を接合ステージ１３上から退避させる。図８は、接合ステージに配置されたタブの上に太陽電池素子が配置された状態を示す図であり、図８（ａ）は側面図、図８（ｂ）は、図８（ａ）におけるＶＩＩＩｂ−ＶＩＩＩｂ線に沿った断面図である。太陽電池素子移載機構１４を接合ステージ１３から退避させることにより、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、太陽電池素子１ｂがタブ３４ｂ上に配置される（ステップＳ５）。
【００２４】
なお、太陽電池素子移載機構１４の下降を停止した後も壁部１２ａの下降は、最小高さとなるまで継続させる。このとき、タブ３４ｂは、太陽電池素子１ｂと接合ステージ１３との間に挟まれることにより、タブ矯正ケージ１２の内側の空間（壁部１２ａで囲まれる部分）の形状と同じく真っ直ぐに保たれる。
【００２５】
図４のステップＳ１〜Ｓ５の各工程が完了した後に、タブ３４ａ，３４ｂと太陽電池素子１ａとを接合する。タブ３４ａ，３４ｂと太陽電池素子１ａとの接合は、従来と同様、赤外線ランプヒータなどで加熱することによってタブ３４ａ，３４ｂに予め供給されているはんだを溶融させ、その後、加熱を止めて溶融したはんだを凝固させることで、集電電極２とタブ３４ａ、及び裏面集電電極６とタブ３４ｂとをそれぞれはんだ付けする。上記工程を繰り返すことで、図３に示したストリング３５が形成される。
【００２６】
なお、タブ３４ａ，３４ｂと太陽電池素子１ａとの接合は、ストリング３５一本分の太陽電池素子１を並べ終わってからまとめて行っても良い。この場合には、太陽電池モジュール製造装置に不図示の押さえ機構を設け、タブ３４ｂを押し曲げるのに先立って、タブ３４ｂを押さえ機構で太陽電池素子１ａ上に押さえつけて、タブ３４ｂが太陽電池素子１ａから浮き上がらないようにすればよい。
【００２７】
なお、太陽電池モジュールを製造する過程では、図４に示すフローチャートの前後に太陽電池素子１を製造する工程や、ストリング３５をガラスや封止材で封止する工程などが含まれるが、これについては以下の通り一般的な工程で行えば良い。
【００２８】
図９は、本発明に係る太陽電池モジュールを示す図である。図１０は、太陽電池モジュールの断面図であり、図９におけるＸ−Ｘ線に沿った断面を示す。太陽電池モジュールは、太陽電池素子１、バックシート５２、タブ３４、出力リードフレーム３６、プラス取り出し電極５５、マイナス取り出し電極５６、強化カバーガラス５７、太陽電池密封材５８を有する。
【００２９】
バックシート５２は、耐湿性を有する材料（例えばポリフッ化ビニル（polyvinyl fluoride, PVF））を原料として形成され、太陽電池素子１の裏側に配置される。タブ３４及び出力リードフレーム３６は、太陽電池素子１を相互接続する。強化カバーガラス５７は、太陽電池素子１の表側に配置される。太陽電池密封材５８は、例えばエチレン酢酸ビニルコポリマー（ethylene vinyl acetate, EVA）を原料として形成され、太陽電池素子１を保護するように、バックシート５２と強化カバーガラス５７との間に配置される。
【００３０】
太陽電池素子１は、受光面側がマイナス電極、裏面側がプラス電極となって構成されるため、図９では、横方向に隣接する太陽電池素子１の上下を銅が主成分のタブ３４で相互接続する。同様に、横方向に連なるストリング３５も出力リードフレーム３６で電気的に接続し、最終的にプラス取り出し電極５５及びマイナス取り出し電極５６で電気を取り出せるように構成する。
【００３１】
また、太陽電池モジュールは、長期信頼性が要求されるため、図９、図１０に示すように、ストリング３５は、太陽光を透過させながら雨等の浸入を防ぎ、落下物等の衝撃を吸収する機能を備えた強化カバーガラスで最表面を覆うように構成する。
【００３２】
また、ストリング３５の裏面側は、耐水性等に優れたバックシート５２が設けられている。太陽電池素子１と強化カバーガラス５７との隙間や、太陽電池素子１とバックシート５２との隙間は、太陽電池密封材５８が充填されており、耐湿性向上が図られている。太陽電池密封材５８は、一般的には光透過性が高い熱硬化型樹脂（ＥＶＡなど）が用いられる。太陽電池密封材５８にＥＶＡを適用する場合には、シート状のものを用いると作業性が良い。
【００３３】
ここで、本実施の形態における太陽電池パネルの製造工程について説明する。太陽電池素子１にタブ３４を接続して、ストリング３５を作成する。次に、ストリング３５に出力リードフレーム３６、プラス取り出し電極５５及びマイナス取り出し電極５６を接続する。そして、ストリング３５を２枚のＥＶＡシート等で挟み、さらに強化カバーガラス５７とバックシート５２とで挟み込んで、脱泡と同時に加熱すると、図１０に示すように隙間のない構造の太陽電池パネルが得られる。
【００３４】
以上説明したように、本実施の形態では、タブ３４を所望の位置に配置する際に、接合ステージ１３に内蔵されている壁部１２ａが上昇するので、タブ３４が蛇行したり湾曲したりしても、真っ直ぐに矯正しながら配置することができ、太陽電池素子１をタブ３４の上に配置する際には、壁部１２ａが下降するので、タブ３４を真っ直ぐに矯正しながらタブ３４と太陽電池素子１とを接合できる。
【００３５】
したがって、タブ３４と裏面集電電極６とのずれを抑制することができる。これにより、集電ロスを抑制でき、発電効率を向上させることができる。また、無支持の状態で真っ直ぐになるまでタブ３４を矯正する必要が無いので、加工硬化によるタブ３４の耐力値の上昇を抑えることができ、太陽電池素子１とタブ３４とのはんだ付けの際のストレスを低減でき、太陽電池素子１の破損を防ぐことができる。
【００３６】
また、タブを曲がりが抑制された状態に維持するために吸着系統を使用する必要がないため、吸着系統の詰まりによりタブが蛇行する恐れがなく、歩留まりを向上させることができる。また、吸着系統が詰まった際に必要となる清掃作業も不要であるため、太陽電池モジュールの生産性を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
以上のように、本発明にかかる太陽電池モジュール製造装置は、モジュール裏面側での裏面集電電極とタブとのずれを防止できる点で有用である。
【符号の説明】
【００３８】
１，１ａ，１ｂ  太陽電池素子、２  集電電極、３  細線電極、４  反射防止膜、５  半導体基板、６  裏面集電電極、１０ａ  受光面、１０ｂ  裏面、１１  タブ移載機構、１２  タブ矯正ケージ、１２ａ  壁部、１３  接合ステージ、１４  太陽電池素子移載機構、３４，３４ａ，３４ｂ  タブ、３５  ストリング、３６  出力リードフレーム、５２  バックシート、５５  プラス取り出し電極、５６  マイナス取り出し電極、５７  強化カバーガラス、５８  太陽電池密封材。
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図９】
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