(57)【要約】【課題】  バスバー電極から接続タブを取り付けるハンダがはみ出すことのなく、発電効率や外観の美観を低下させることがない太陽電池モジュールの製造方法を提供する。【解決手段】  太陽電池素子２の受光面側及び裏面側の電極部１１に帯状接続タブ３をハンダ付けするにあたり、帯状接続タブ３の長手方向に沿う両端部をプローブシャフト５０で保持しながら、接続タブ３に熱風を吹きつけてハンダ付けする。【選択図】  図４
2006278699.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性受光面部材と裏面部材の間に、受光面側及び裏面側にそれぞれ電極部を有して、且つ該電極部に帯状接続タブを介して互いに電気的に接続された複数の太陽電池素子を配置した太陽電池モジュールの製造方法において、
前記太陽電池素子の受光面側及び裏面側の電極部に帯状接続タブをハンダ付けするにあたり、電極部と帯状接続タブとをハンダを介して当接するとともに、該帯状接続タブの長手方向に沿う両端部をプローブシャフトで保持しながら、接続タブに熱風を吹きつけて前記電極部に前記接続タブをハンダ付けすることを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項２】
前記熱風は、前記太陽電池素子に対し略垂直に吹き付けることを特徴とする請求項１記載の太陽電池素子のモジュールの製造方法。
【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の製造方法に関するものであり、特に複数の太陽電池素子同士を電気的に接続するための接続タブの接続の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池素子は単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板を用いて作製することが多い。このため太陽電池素子は物理的衝撃に弱く、また野外に太陽電池を取り付けた場合に、雨などからこれを保護する必要がある。また、太陽電池素子１枚では発生する電気出力が小さいため、複数の太陽電池素子を直並列に接続して、実用的な電気出力が取り出せるようにする必要がある。このため複数の太陽電池素子を接続して透光性基板とエチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）などを主成分とする充填材で封入して太陽電池モジュールを作成することが通常行われている。
【０００３】
図１は従来の太陽電池モジュールの受光面側の外観の一例を示した図である。
【０００４】
図１において、１は透光性受光面部材、２は太陽電池素子、３は帯状の接続タブ、４はモジュール枠を示す。
【０００５】
太陽電池モジュールは、上述のように透光性受光面部材１と裏面部材（裏面シートなどで不図示）の間に、接続タブ３により電気的に接続された複数の太陽電池素子２を充填材で封入した太陽電池パネルを作成し、この外周部にモジュール枠４を取り付けて、そのコーナー部分をビス止めしモジュール枠４を固定している。
【０００６】
このような太陽電池モジュールにおいて、接続タブ３は太陽電池素子２同士を電気的に直列又は並列に接続するために太陽電池素子２の電極に接続されるものである。（特許文献１の従来技術参照）
このような帯状の接続タブ３は、通常厚さ０．１〜１．０mm程度、幅２〜８mm程度の銅箔の全表面をハンダコートしたものを所定の長さに切断して用いている。
【０００７】
図２は、太陽電池素子の受光面側の平面図であり、図３は例えば２つの太陽電池素子を、接続タブを用いて接続した状の平面図である。
【０００８】
図２に示す太陽電池素子２は、例えば厚み０．３〜０．４mm程度、大きさ１５０mm角程度の単結晶や多結晶のシリコン基板２０で形成され、ボロンなどのＰ型不純物を多く含んだP層とリンなどのＮ型不純物を多く含んだＮ層が接しているＰN接合（不図示）が形成されている。また太陽電池素子２の受光面に表面側の電極部であるバスバー電極２１とフィンガー電極２２が形成されている。
【０００９】
このバスバー電極２１とフィンガー電極２２は、銀ペーストなどをスクリーンプリントすることなどにより形成され、またバスバー電極２１の表面は、その保護と接続タブを取り付けやすくするために、そのほぼ全面にわたりハンダコートされる。またフィンガー電極２２は幅０．１〜０．２mm程度で、太陽電池素子の辺に平行に、光生成キャリヤーを収集するため多数本形成される。またバスバー電極２１は収集されたキャリヤーを集電し、接続タブを取り付けるために幅２mm程度で、フィンガー電極２２と垂直に交わるように２〜３本程度形成される。このようなバスバー電極２１とフィンガー電極２２は、太陽電池素子２０の裏面（非受光面）側にも同様に形成されている。
【００１０】
実際の太陽電池モジュールには、図３に示すように、複数の太陽電池素子が帯状接続タブ３によって接続された状態で、透光性受光面部材１と裏面部材との間に配置される。図３は２つの太陽電池素子２ａ、２ｂとの接続状態を示すものである。すなわち、太陽電池素子２ａの受光面側のバスバー電極２１には、帯状の接続タブ３の一端部がハンダ接合している。また、この接続タブ３の他端部は、隣接する太陽電池素子２ｂの裏面側のバスバー電極（図には現れない）にハンダ接合されている。同様に、太陽電池素子２ｂの受光面側のバスバー電極２１にハンダ接合した接続タブ３は、図では省略している太陽電池素子の裏面側の電極部（バスバー電極）に接続している。この接続タブ３は、接続タブ材を適当な長さに切断した帯状形状となっており、その幅は太陽電池素子２に接続したときに、太陽電池素子２の受光面に影を作らないように、バスバー電極２１の幅と同じかそれ以下にしていた。
【００１１】
またこの接続タブ３の材質は、銀、銅、アルミニウム、鉄などの良導電性の金属で作製され、その導電性やハンダコートのしやすさなどを考慮して、銅で作製されるのが好適である。また接続タブ材３は、その表面全面にハンダコートされる。
【００１２】
このような、太陽電池素子２に、接続タブ３を接合するにあたり、図６に示すように、太陽電池素子２のたとえば、受光面側のバスバー電極２１に接続タブ３を、ハンダを介して当接する。尚、このハンダは、接続タブ３の表面やバスバー電極２１の表面に被膜されたハンダである。帯状の接続タブ３をバスバー電極２１上当接する領域の接続タブ３に熱風を吹きつけてバスバー電極２１に接続タブ３をハンダ付けしていた。図６において、６１は押しつけピン（プローブシャフト）、６２は熱風吹き出しノズルを示す。
【００１３】
まず太陽電池素子２のバスバー電極２１の上へ接続タブ３を搬送する。その後押しつけピン６１を下ろし、接続タブ３をバスバー電極２１に押しつける。その後ノズル６２から、４００から５００℃程度の熱風を数秒程度、上記の押しつけピン６１で接続タブ３をバスバー電極２１に押しつけている部分に吹き付け、接続タブ３のハンダとバスバー電極２１のハンダを融かし両者を接続する。その後ハンダが固化したら、押しつけピン６１を上げる。その後、太陽電池素子２を反転させ、裏面側のバスバー電極についても、同様にして接続タブをハンダ接合していた（特許文献２の参照）。
【特許文献１】特開平１１−３１２８２０号公報
【特許文献２】特開２００４−４７５０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
図６に示したような従来の接続タブ取り付け装置によって接続した太陽電池素子では、押しつけピン６１が，接続タブ３を所定の位置から動かないように太陽電池素子２に対して垂直方向に押さえ、熱風吹き出しノズル６２は太陽電池素子２に対して斜め上方向から熱風を吹き出すようになっている。
【００１５】
このため太陽電池素子２のバスバー電極２１上に接続タブ３を押しつけピン６１で押さえつけながら熱風吹き出しノズル６２から太陽電池素子の斜め上方から熱風を吹き付け、バスバー電極２１と接続タブ３のハンダが融けた時に、この融けたハンダが熱風を吹き付ける方向にハンダが吹き寄せられ、ハンダの厚みが不均一になったり、太陽電池素子２のバスバー電極２１上からハンダがはみ出してしまうことがあった。
【００１６】
このように太陽電池素子２のバスバー電極２１と接続タブ３の間のハンダの厚みが不均一になると、両者の接続強度が低下してしまい、太陽電池モジュールの長期的な信頼性の低下の原因となる。
【００１７】
また太陽電池素子２のバスバー電極２１からハンダがはみ出してしまうと、有効な受光面積が減少してしまい、太陽電池素子２の発電効率が低下してしまうという問題もあった。
【００１８】
さらにハンダがはみ出した部分や、ハンダの厚みが厚くなった部分では、太陽電池素子２の内在する応力がその部分に集中してしまい、例えば、太陽電池モジュールの組み立て工程であるラミネート工程などで押圧したときに、太陽電池素子２に割れやクラックが発生してしまい、その歩留りを低下させてしまうという問題もあった。
【００１９】
本発明はこのような問題に鑑みなされたものであり、その目的は、バスバー電極から接続タブを取り付けるハンダがはみ出すことのなく、その結果、発電効率や外観の美観を低下させることがなく、且つ製造の信頼性が高い太陽電池モジュールの製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するために本発明では、透光性受光面部材と裏面部材の間に、受光面側及び裏面側にそれぞれ電極部を有して、且つ該電極部に帯状接続タブを介して互いに電気的に接続された複数の太陽電池素子を配置した太陽電池モジュールの製造方法において、
前記太陽電池素子の受光面側及び裏面側の電極部に帯状接続タブをハンダ付けするにあたり、電極部と帯状接続タブとをハンダを介して当接するとともに、該帯状接続タブの長手方向に沿う両端部をプローブシャフトで保持しながら、接続タブに熱風を吹きつけて前記電極部に前記接続タブをハンダ付けすることを特徴とする。
【００２１】
また、前記熱風は、前記太陽電池素子に対し略垂直に吹き付けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
上記のように太陽電池素子の受光面側及び裏面側の電極部（バスバー電極）に接続タブをハンダ付けするにあたり、一対の前記プローブシャフトにより前記接続タブの両側を押さえた状態で、熱風を用いて接続タブとバスバー電極とのハンダ接合を行っている。
【００２３】
これにより太陽電池素子のバスバー電極のハンダ接合領域からはみ出すハンダを抑えることができるため、はみ出したハンダにより受光面積を減少させることがなく、太陽電池素子の発電効率が低下してしまうということもない。
【００２４】
また、はみ出したハンダが、太陽電池モジュール製造工程の後のラミネート工程などで押圧したときに太陽電池素子の割れやクラックの原因となり、その歩留りを低下させてしまうということもない。
【００２５】
またさらに太陽電池素子の電極からハンダがはみ出すことが無くなるので、太陽電池モジュールの外観を損ねてしまうということも無くなる。
【００２６】
またハンダ付けする際に一対のプローブシャフトにより接続タブの両側を押さえつけることにより、もし接続タブがバスバー電極上からはみ出すように配置されてしまった場合でも、接続タブを当接位置に補正することができる。
【００２７】
また、ハンダを溶融するための熱風を、太陽電池素子に対し略垂直に吹き付けることにより、太陽電池素子のバスバー電極と接続タブの表面のハンダが融けた時に、この融けたハンダが熱風の吹き付ける方向と反対の方向に吹き寄せられることがないため、ハンダの厚みが不均一になることを抑えることができる。これにより、太陽電池素子のバスバー電極と接続タブの間の接続強度が低下することがない。
【００２８】
これらによって、太陽電池モジュールの長期的な信頼性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の太陽電池モジュールの製造方法を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００３０】
図１は、典型的な太陽電池モジュールの平面図であり、図２は太陽電池モジュールに用いられる太陽電池素子の平面図であり、図３は、複数の太陽電池素子が接続タブによって接続された状態の平面図であり、図４は、本発明に係る接続タブのハンダ付け方法を説明する概略図である。尚、従来の説明で説明した同一部分は同一符号を付す。
【００３１】
図１は従来の太陽電池モジュールの受光面側の外観の一例を示した図である。
【００３２】
図１において、１は透光性受光面部材、２は太陽電池素子、３は帯状の接続タブ、４はモジュール枠を示す。
【００３３】
太陽電池モジュールは、透光性受光面部材１と裏面部材（裏面シートなどで不図示）の間に、接続タブ３より電気的に接続された複数の太陽電池素子２を充填材で封入した太陽電池パネルを作成し、この外周部にモジュール枠４を取り付けていた。このような太陽電池モジュールに用いられる複数の太陽電池素子２は、帯状の接続タブ３によって、電気的に接続されている。
【００３４】
太陽電池素子２は、図２に示すように、Ｐ−Ｎ接合されたシリコン基板２０を用いて形成され、受光面に表面側の電極部であるバスバー電極２１とフィンガー電極２２が形成され、裏面側には、同様にバスバー電極やフィンガー電極が形成されている。
【００３５】
このバスバー電極２１とフィンガー電極２２は、銀ペーストの焼き付けにより形成され、その表面には、接続タブ３を取り付けやすくするために、ハンダコートがなされる。
【００３６】
そして、図３に示すように複数の太陽電池素子２ａ、２ｂは、互いに帯状接続タブ３によって接続されている。具体的には、太陽電池素子２ａの受光面側のバスバー電極２１には、帯状の接続タブ３の一端部がハンダ接合され、また、太陽電池素子２ａの裏面側のバスバー電極には、別の接続タブがハンダ接合されている。また、太陽電池素子２ａの受光面側のバスバー電極２１に接続する接続タブ３の他端部は、隣接する太陽電池素子２ｂの裏面側のバスバー電極（図には現れない）にハンダ接合されている。同様に、太陽電池素子２ｂの受光面側のバスバー電極２１にハンダ接合した接続タブ３は、図では省略している太陽電池素子の裏面側の電極部（バスバー電極）に接続している。
【００３７】
この接続タブ３は、接続タブ材を適当な長さに切断した帯状形状となっており、その厚みは０．１〜１．０mm程度で、その幅は、バスバー電極２１の幅と同じかそれ以下にしている。さらに接続タブ３の長さはバスバー電極２１のほぼ全てに重なり、さらに隣接しあう太陽電池素子ａ、２ｂ間の間隔と、隣り合う太陽電池素子の裏面側のバスバー電極（不図示）に重なるような設定となっている。例えば、１５０mm角の多結晶シリコン太陽電池素子を使用する場合、接続タブ３の幅は１〜３mm程度、その長さは２００〜３００mm程度である。接続タブ３が受光面側や裏面側のバスバー電極２１のほぼ全てに重なるようにするのは、その抵抗成分を少なくするためである。
【００３８】
また小型の太陽電池素子などでは、発生する光電流が小さいため、接続タブをバスバー電極の一部にハンダ付けすることも問題ない。
【００３９】
この接続タブ３の基材は、銅などから成り、その表面には共晶ハンダなどを用いてハンダコートされる。これは帯状の銅箔などをハンダ槽にディピングすることにより、片面２０〜７０ミクロン程度のハンダを被覆する。
【００４０】
このような太陽電池素子２のバスバー電極２１に帯状の接続タブ３をハンダ接続するタブ付け装置を図４に示す。
【００４１】
図４において、４９は接続タブの位置決め固定部、２は太陽電池素子、２１は太陽電池素子２上のバスバー電極、３は接続タブ、４３は熱風吹き出しノズル、４４はエアーシリンダー、４５はエアーシリンダーのシャフト、４６は連結部、４７はプローブ連結部、４８はプローブシリンダー、５０はプローブシャフト、４０はプローブ先端部を示す。
【００４２】
熱風吹き出しノズル４３は、直径３〜８mm程度のステンレスパイプなどで作製され、一端は、吹き出される熱風が太陽電池素子２に対しほぼ垂直に当たるように太陽電池素子２の例えば受光面側のバスバー電極２１上の接続タブ２２のほぼ真上に配置されている。また、ノズル４３の他端は熱風の発生装置に繋がれている。またこの熱風吹き出しノズル４３の熱風吹き出し部付近には熱電対などの温度センサー（不図示）が配置され、熱風の温度が所定の温度になるように制御されている。
【００４３】
接続タブの位置決め固定部４９は、図４に示すようにバスバー電極２１の幅方向の両側（バスバー電極および接続タブが延出する長手方向に沿う辺）に備えられている。接続タブ３の位置決め固定部４９はエアーシリンダー４４、エアーシリンダーのシャフト４５、連結部４６、プローブ連結部４７、プローブシリンダー４８、プローブシャフト５０、プローブ先端部４０からなっている。
【００４４】
エアーシリンダー４４は、圧縮空気の圧力によりその内部のシャフト４５が突き出した状態になり、またシリンダー内部に収納された状態になるものであり、エアーシリンダーのシャフト４５の先端には連結部４６が固定されている。連結部４６はストッパーが備えられ、プローブ連結部４７がエアーシリンダーのシャフト４５に対し成す角度（図４中の角度Ａ）は、一定範囲の角度内で自在に動けるようになっている。
【００４５】
プローブ連結部４７の他端にはプローブシリンダー４８が繋がっている。プローブシリンダー４８の内部にはスプリングが備えられており、一定の圧力でプローブシャフト５０が押し出されるようになっている。プローブシャフト５０の先端にはプローブ先端部４０が螺合されている。
【００４６】
プローブ先端部４０は四角柱形状でその底面部は一辺が５〜１０mm程度の矩形又は正方形で、長さは１０〜２０mm程度であり、さらにプローブ先端部４０の接続タブ３と当接する部分は、接続タブ３の位置決めと固定ができるように概略Ｖ字状の溝が設けられている。またプローブ先端部４０は、接続タブ３の表面にコートしたハンダが融けた時に、そのハンダが付着しないようにステンレス又はアルミニウムなどで作製される。
【００４７】
さらにプローブ先端部４０はエアーシリンダーのシャフト４５が伸びた状態において接続タブ３がバスバー電極２１上の所定位置に来るように、予めその高さとプローブ連結部４７の連結部のストッパーの位置を調整しておく。
【００４８】
このような接続タブ取り付け装置において、まず太陽電池素子２の受光面側のバスバー電極２１上に接続タブ３を配置する。その後、接続タブ３の位置決め固定部４９のエアーシリンダー４４に圧縮空気を送り、エアーシリンダーのシャフト４５を伸ばすことにより図５に示すようにプローブ先端部４０は真下に下がる。プローブ先端部４０はその下端が太陽電池素子２に当たったところでそれ以上は下がることができないため、その高さを合わせるようにプローブシャフト５０がプローブシリンダー４８の内部に入り込む。
【００４９】
さらにプローブシリンダー４８の内部のスプリングによりプローブシャフト５０が押し出されるようになるため、図４中の角度Ａがこのスプリングの力により自動的に変化し、プローブ先端部４０は図５のように太陽電池素子２のバスバー電極２１のある方向に水平に動くことになる。
【００５０】
このプローブ先端部４０が太陽電池素子２の表面をバスバー電極２１のある方向に動くことにより、接続タブ３がバスバー電極２１上に正しく配置されなかった場合でもプローブ先端部４０により正規の位置に移動させることが可能となる。
【００５１】
よって図４のような接続タブ３の位置決め固定部４９を少なくとも接続タブ３を接続するバスバー電極２１の幅方向の両端部付近に合わせて２組具備することにより、接続タブ３の位置ずれを防ぐことができる。
【００５２】
その後、熱風吹き出しノズル４３から４００〜５００℃の熱風を３〜８秒程度吹き付けて、太陽電池素子２のバスバー電極２１上のハンダと接続タブ３をコートしているハンダの両者を融かし、両者をハンダ付けする。すなわち、バスバー電極２１上に接続タブ３を配置した状態では、バスバー電極２１と接続タブ３との間には、バスバー電極２１に被覆したハンダ、接続タブ３の表面にコートしたハンダが介在されていることになり、このハンダが溶融して接続タブ３のハンダ付けが達成される。
【００５３】
この時、本発明に係る接続タブ取り付け装置では、接続タブ３の長手方向に沿う両側から接続タブ３を押さえているため、熱風吹き出しノズル４３をバスバー電極部２上の接続タブ３の真上に配置することが可能となり、太陽電池素子２に対しほぼ垂直に熱風を吹き出すことが可能となる。
【００５４】
これにより太陽電池素子２のバスバー電極２１と接続タブ３の表面のハンダが融けた時に、この融けたハンダが熱風の吹き付ける方向と反対の方向にハンダが吹き寄せられことがない。このためハンダの厚みが不均一になることが無く、太陽電池素子２のバスバー電極２１と接続タブ３の間の接続強度が低下することがない。
【００５５】
さらにこれによりバスバー電極２１上からハンダがはみ出してしまうことがなくなり、はみ出したハンダにより太陽電池素子２の有効な受光面積を減少させることがなく、発電効率が低下してしまうということもない。
【００５６】
さらに、はみ出したハンダが凸部となり、太陽電池モジュール製造工程の後のラミネート工程などで押圧したときに太陽電池素子２の割れやクラックの原因となり、その歩留りを低下させてしまうということもない。
【００５７】
またさらにバスバー電極２１からハンダがはみ出すことが無くなるので、太陽電池モジュールの外観を損ねてしまうということも無くなる。
【００５８】
また従来のように熱風を斜め方向光から吹き付けると、熱風の広がりによる装置の劣化や太陽電池素子２の他方のバスバー電極２１の方にもその熱風が吹き込み、他方のハンダ付けにおける熱風の乱れや温度の上昇などの影響が出てしまうことがあったが、真上から吹き付けることによりこのようなことが無くなる。
【００５９】
その後、ハンダ付け部分のハンダの温度が低下しハンダが固化したら、接続タブ３の位置決め固定部４９のエアーシリンダー４４の反対方向に圧縮空気を送り、エアーシリンダーのシャフト４５をエアーシリンダー４４に入れ、プローブ先端部４０を元の位置に戻し、太陽電池素子２の受光面側のバスバー電極２１に接続タブ３のハンダ付けが完了する。
【００６０】
さらに、太陽電池素子２の裏面側のバスバー電極に対しても、同様の接続タブ３のハンダ付けを行なう。
【００６１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。たとえば、図４では、１対の固定部４９で接続タブ３の位置決めを行っているが、これをバスバー電極２１や接続タブ３の長さに応じて、一対の固定部４９をバスバー電極２１の延出方向にスライドさせて、接続タブ３のゆがみを補正したり、また、複数対の固定部４９を用いても構わない。
【００６２】
また、結晶系の太陽電池素子でも接続タブや太陽電池素子の電極をコートしているハンダは鉛を含有した共晶ハンダなどの他に鉛フリーのハンダでも応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】典型的な太陽電池モジュールの受光面側の平面図である。
【図２】太陽電池素子の受光面側の平面図である。
【図３】本発明に係る接続タブ取り付け装置を用いて、二つの太陽電池素子を直列に接続した状態の平面図である
【図４】本発明に係るタブ付け装置の一例を示す概略図である。
【図５】本発明に係るタブ付け装置のプローブ先端部の動きを示す概略図である。
【図６】太陽電池素子に接続タブを接続する従来の装置の一例を示したものである。
【符号の説明】
【００６４】
１：透光性基板
２、２ａ、２ｂ：太陽電池素子
３、：接続タブ
４：モジュール枠
２１：太陽電池素子の電極
６１：押しつけピン
６２、２３：熱風吹き出しノズル
４９：接続タブの位置決め固定部
４４：エアーシリンダー
４５：エアーシリンダーのシャフト
４６：連結部
４７：プローブ用シャフト
４８：プローブシリンダー
４９：プローブシャフト
４０：プローブ先端部
４３：フィンガー電極
【図１】
2006278699.tif 000003
【図２】
2006278699.tif 000004
【図３】
2006278699.tif 000005
【図４】
2006278699.tif 000006
【図５】
2006278699.tif 000007
【図６】
2006278699.tif 000008