(57)【要約】【課題】リボンに反りがあるときの問題と、連結されているリボンの硬化による太陽電池の結晶の損傷の問題とを回避する。【解決手段】溝を有する太陽電池上にリボン２を位置合わせして固定する装置は、フレーム４と、フレーム４上に配置されているリニアガイド５上に移動可能に取り付けられているリーディングアーム６と、フレーム４上に配置されているリニアガイド５上に移動可能に取り付けられているトレーリングアーム７ａ，７ｂと、両リニアガイド５を上向きおよび下向きに移動させるシリンダ１２と、リボン２を切断する剪断手段１６とを有している。リーディングアーム６およびトレーリングアーム７ａの各々はリボン２を把持するグリッパ１３，１４を有しており、グリッパ１３，１４はリボン２に所定の長手方向の張力をかけるように構成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リボンが嵌め込まれる溝を有する太陽電池上にリボンを位置合わせして固定する装置であって、
該装置は、フレームと、前記フレーム上に設けられているリニアガイド上に移動可能に取り付けられているリーディングアームと、前記フレーム上に設けられているリニアガイド上に移動可能に取り付けられているトレーリングアームと、前記両リニアガイドを上向きおよび下向きに移動させる移動手段と、前記リボンを切断する剪断手段と、を有しており、
前記リーディングアームおよび前記トレーリングアームの各々は前記リボンを把持する少なくとも１つの把持手段を有しており、該把持手段は前記リボンに所定の長手方向の張力をかけるように構成されている、太陽電池上にリボンを位置合わせして固定する装置。
【請求項２】
前記剪断手段は、同じアームの前記把持手段に対して移動可能に前記アームの１つに配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記移動手段による上向きおよび下向きの移動中に垂直方向の振動を防ぐ案内手段と、前記案内手段用の支持部とをさらに有している、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
フレームと、前記フレーム上に設けられているリニアガイド上に移動可能に取り付けられているリーディングアームと、前記フレーム上に設けられているリニアガイド上に移動可能に取り付けられているトレーリングアームと、前記両リニアガイドを上向きおよび下向きに移動させる移動手段と、リボンを切断する剪断手段と、を有し、前記リーディングアームおよび前記トレーリングアームの各々は前記リボンを把持する少なくとも１つの把持手段を有しており、該把持手段は前記リボンに所定の長手方向の張力をかけるように構成されている装置を用いる、前記リボン用の溝が形成されている太陽電池上にリボンを位置合わせして固定する方法であって、
前記リーディングアームを移動させ、それによって、前記リーディングアームの前記把持手段が前記リボンを把持して、前記リボンを所定の位置に移動させるステップと、
前記トレーリングアームを他の所定の位置に移動させる一方、前記トレーリングアームの前記把持手段を開くステップと、
前記トレーリングアームの前記把持手段を閉じ、それによって前記リボンに所定の長手方向の張力をかけて前記リボンを張るステップと、
前記把持手段を前記リボンの下方に位置する太陽電池の高さに下降させるステップと、
前記リボンに好ましくはレーザ放射によって熱を加えることによって、前記リボンを前記太陽電池に結合させるステップと、
前記リボンを前記剪断手段によって切断するステップと、
前記リボンおよび前記太陽電池をさらに搬送できるように、前記リーディングアームの前記把持手段を開くステップと、
を有する、太陽電池上にリボンを位置合わせして固定する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通常は数個の太陽電池を有しているソーラーパネルを容易に形成するために、リボンを太陽電池上に位置合わせして固定する方法に関する。特に、本発明は、リボンがすずめっきが施された金属リボンである、そのような方法に関する。さらに、本発明は上記のリボンが固定される太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池業界では、結晶ソーラーパネルは、個々の太陽電池を１つに直列に相互接続して完成した回路を構成するように作製されている。１つの太陽電池の背面は、次の太陽電池の前面に電気的に接続されている。ストリンギングとして知られているこの手法は、ソーラモジュールとして知られているマトリックスの各列を接続するために使用されている。相互接続は、すずめっきが施された銅製リボンの薄くて平らなストリップを使用することによって実現されている。リボンは、太陽電池の前面上のプリントが施されたストリップ（バスバー）に正確に位置合わせされなければならない。リボンがバスバーに対して位置合わせされていないと、出力損失の原因となり、また見た目も美しくない。そのため、リボンを太陽電池の前面上で揃えることは、非常に重要であり、多くの機械では達成が困難な課題であった。この困難さは、自由な状態でのリボンの「薄っぺらな」性質に加えて、リボンの反りの問題にも関連している。
【０００３】
そのようなリボンの位置合わせおよび固定の概括的な概念は、当業者にこの技術を紹介するために本明細書に参照によって組み込まれている特許文献１に開示されている。
【０００４】
特許文献２および特許文献３には、当業者に対して更なる背景技術が開示されている。
【０００５】
２つの概括的な概念は、他の製造業者からの現行のストリンギングマシンに存在している。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００３／０１２７１２４号明細書
【特許文献２】特開２００４−１１１４６４号公報
【特許文献３】特開２０００−０２２１８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
第１の概念は、単数または複数のリボンの先端を保持し、リボンを長さ方向に引き、切断し、複数の太陽電池上の位置に移動させる。このアプローチでは、リボンの後端は、リボンが切断されるとすぐに制御できなくなる。リボンに反りが存在すると（一般的に存在する）、リボンと太陽電池との位置合わせが悪化する。
【０００７】
第２の概念は、切断後もリボンの両端を把持するが、それからリボンを溝の中に配置する。第２の「真空グリッパ」がリボンを上方からピックアップして太陽電池まで運ぶ。このアプローチでは、リボンの真空によるピックアップが問題になる可能性があり、また反りも問題となる。反りの問題を避けるために、この会社は、溝内に配置する前にリボンを降伏するまで「引き延ばす」。これによって、結合されているリボンが硬化し、はんだ付け後に太陽電池の結晶が損傷する。
【０００８】
本発明の目的の１つは、リボンの位置合わせおよび固定時の前述の特定された問題、つまり、リボンに反りがあるときの問題（第１の概念）と、結合されているリボンの硬化による太陽電池の結晶の損傷の問題とを回避することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の目的は、制御がリボンと太陽電池との押さえつけに移行するまで両端を保持することによってリボンを完全に制御することによって解決される。
【００１０】
リボンの真直度（反り）は、より良好なリボンの制御により、太陽電池の前面上での位置合わせに対してはもはや重大ではない。これは、リボンの反りの制御はリボンの製造業者にとって従来は困難であったため、非常に大きな利点である。本発明によれば、リボンの長さ、位置、および張力の完全にプログラム可能な制御が、これらのパラメータのいずれについても機械設備を変更せずに可能である。本発明の概念は、概念、動き、またはサイクル時間を変更せずに任意の数のリボンを対象にできることである。さらに、本発明の概念は、従来の前面接触の太陽電池と、更にはまっすぐなリボンを用いている新しい背面接触の構造にも適合する。
【００１１】
リボンの取り扱いに関する本発明の解決策は、太陽電池の前面への押さえつけ装置に制御を移行できるまでリボンの両端を保持することによって、これらの問題に取り組んでいる。両端は、リボンがスプールから切り取られるまで保持され、切り取りは、押さえつけ装置がリボンを太陽電池に「挟む」まで起こらない。この解決策は、複数のアームを複数のツールとして使用することによって、任意の数のリボンを扱うことができるが、簡素化のために、この方法は、本明細書では１つのリボンについて説明している。好適な実施態様によるプロトタイプは、５つのリボンに対して設計されていて、２つの機械設備が設けられている。複数のリボンに対しても、この方法は、各リボンに対して独立したツールのセットが存在することになることを除いて、完全に同じである。
【００１２】
各々が独立したサーボによって駆動されている２つのツールアームが存在している。トレーリングアーム（スプールに最も近い）は、グリッパと剪断機構とを有している。リーディングアームはグリッパだけを有している。トレーリングアーム上には、グリッパと剪断機構が、リボンのわずかな部分が剪断機構から突出するように、それらを１つに折り畳むことができるように取り付けられている。この動作によって、リーディング側のグリッパが把持できるように材料が供給される。この動作がいったん発生すると、リーディング側のグリッパがリボンを把持して、必要な長さを引き出す。供給長さがいったん確定すると、トレーリング側のグリッパもリボンを把持する。この時点で、リボンの両端が把持されており、リボンは依然としてスプールにつながっている。ここで両アームをさらに離れるように移動させて、リボンを様々な張力のレベルに設定することができる。この距離は、簡単に張力をかけられるように、または、材料を降伏するまで引っ張って永久的な真直度（およびいくらかの加工硬化）が得られるように、完全にプログラム可能である。２つのアームはまた、リボンを所望の位置に配置する間に、リボンの張力が一定に維持されるように同時に移動可能である。
【００１３】
リボンがいったん張られて、定位置に配置されると、リボン供給アセンブリ全体が太陽電池の真上まで下方に移動する。押さえつけクランプがリボンを下降させ、太陽電池に当てて保持し、それから剪断機構が作動して、リボンをスプールから切り取る。
【００１４】
本発明によるこの装置の最も一般的な特性は、押さえつけ装置が太陽電池に対して固定することによって制御している間に、リボンが両端で張られた状態に保持されることである。
【００１５】
本発明の目的は、本明細書に開示されている実施態様によって完全に実現されている。当業者は、本発明のさまざまな態様が本発明の本質的な機能から逸脱することなく、種々の実施態様によって実現されることを理解するであろう。特定の実施態様は説明を目的としていて、請求の範囲に記載されている本発明の範囲を限定することは意図していない。
【００１６】
さらなる利点と修正は、当業者が容易に思いつくことであろう。そのため、本発明は、その広範な態様において、本明細書に示して説明した特定の詳細とそれぞれの実施態様とに限定されない。したがって、添付の請求の範囲とその均等物によって定められている発明の概括的な概念の範囲から逸脱することなく、様々な修正が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
好ましい実施形態をさまざまな典型的な実施形態と共に以下に詳細に説明する。
【００１８】
図１では、太陽電池１は、リボン２を溝３内に挿入するように用意されている。リボン２は、加熱によって太陽電池１に固定される、すずめっきが施された導体の帯である。加熱は、通常の手段、レーザ光などの放射、または任意の他の適切な手段によって行うことができる。最適な固定を行うには、リボン２は実際に溝３内に挿入されなければならない。
【００１９】
図３の装置は、リーディングアーム６と、好ましい実施形態によれば２つトレーリングアーム７ａおよび７ｂが取り付けられているリニアガイド５を備えたフレーム４を有している。サーボモータ９が、リーディングアーム６をリニアガイド５に沿って移動させるように設けられている。あるいは、リーディングアームの移動はリニアモータ（不図示）によって行うこともできる。サーボモータ８が、リニアガイド５に沿ったトレーリングアーム７ａの移動用に設けられている。符号１０はベルトを示し、符号１１はリーディングアーム６および／またはトレーリングアーム７ａの移動用の動力を供給するチェーンを示している。図４および図６から図９に示されているように、リーディングアーム６はモータ９によって長さ方向に駆動可能な複数の（エンドレス）ベルト１０の１つに結合されており、それによってリーディングアーム６はリニアガイド５に沿って移動可能である。図３に示されているように、トレーリングアーム７ａはサーボモータ８によって長さ方向に駆動可能な複数の（エンドレス）ベルト１０の１つに結合されており、それによってトレーリングアーム７ａはリニアガイド５に沿って移動可能である。リニアストローク空気圧シリンダ１２が、リニアガイド５、サーボモータ８および９、リーディングアーム６、トレーリングアーム７ａおよび７ｂの上下の移動用に設けられている。
【００２０】
トレーリングアーム７ｂは、トレーリングアーム７ｂがトレーリングアーム７ａに対して移動できるように（したがって、トレーリングアーム７ａとトレーリングアーム７ｂとの距離を変更できるように）、長さが変更可能なばね１５によってトレーリングアーム７ａに結合されている。あるいは、ばね１５の代わりに、空気圧シリンダ（不図示）を同じ目的のために設けることもできる。トレーリングアーム７ｂはトレーリングアーム７ａに連結されているため、トレーリングアーム７ａがサーボモータ８によって移動するときには、トレーリングアーム７ａおよび７ｂは一緒に移動する。
【００２１】
グリッパ（クランプ）１３がリーディングアーム６に設けられており、グリッパ（クランプ）１４がトレーリングアーム７ａに設けられている。剪断手段１６がトレーリングアーム７ｂに固定されている。トレーリングアーム７ｂはばね１５によってトレーリングアーム７ａに結合しているため、剪断手段１６は、トレーリングアーム７ａに移動可能に設けられており、グリッパ（クランプ）１４に対して移動可能である。
【００２２】
リーディングアーム６のグリッパ（クランプ）１３およびトレーリングアーム７ａのグリッパ（クランプ）１４は、リボン２を把持するように構成されている。剪断手段１６は、リボン２を切断するように構成されている。図３および図４には、理解しやすくなるように、各手段を１つのリボン２に対してのみ示している。しかし、好ましい実施形態では、各手段が複数のリボン２に対して設けられている。図５では、これらの手段を４つのリボン２に対して示している。
【００２３】
図２〜図５に示した装置を用いる方法を図６〜図９に示す。手順の最初のステップでは、トレーリングアーム７ｂがトレーリングアーム７ａに向けて押され、それによりトレーリングアーム７ｂとトレーリングアーム７ａとの距離が短くなってばね１５が片寄るように、両方のアーム、すなわちリーディングアーム６がトレーリングアーム７ａおよび７ｂに対して移動する（図６）。したがって、剪断手段１６はトレーリングアーム７ａのグリッパ１４に対して移動して、リボン２が剪断手段１６からわずかに突出する。リーディングアーム６のグリッパ１３は、リボン２の突出した部分を把持し（図６）、リボン２を所定の位置に移動させる（図７）。その間、トレーリングアーム７ａおよび７ｂも他の所定の位置に移動する一方、トレーリングアーム７ａのグリッパ１４は開いている（図８）。その後、トレーリングアーム７ａのグリッパ１４が再び閉じる（図８）。リボン２は、サーボモータ９によって許容された張力をかけることによって張られる。太陽電池１がリボン２の下方に示されている（図７から図９）。次のステップとして、すべての手段がすべてのアームと共に太陽電池１の高さに下降する（図９）。ガイドホイール１７，１８および１９が下降中の垂直方向の振動を防ぐために設けられている。支持部２０がガイドホイール１７，１８および１９用に設けられている。下降後、リボン２は、加熱または放射、つまりレーザ放射を行うことによって、太陽電池１に結合される。リボン２は剪断手段１６によって切断され、リーディングアーム６のグリッパ１３が開き、太陽電池１はリボン２と共にさらに搬送することができる。
【００２４】
前述の構成を簡素化するために、剪断手段１６をトレーリングアーム７ａに固定することによって、トレーリングアーム７ｂを無くすことができる。後者の場合、剪断手段１６は、剪断手段１６がトレーリングアーム７ａのグリッパ１４に対して移動可能となるように、トレーリングアーム７ａに取り付けられることが好ましい。したがって、上述した、リボンを太陽電池に位置合わせして固定する方法が適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】それぞれの溝に挿入されるように用意されているリボンを備えた太陽電池の斜視図である。
【図２】リボンが溝に挿入された状態の図１の実施形態の斜視図である。
【図３】本発明を実施する装置の斜視図である。
【図４】図３の装置の背面側の斜視図である。
【図５】図３の装置の平面図である。
【図６】図３の装置によって実施される本発明の方法の第１のステップを示す図である。
【図７】図３の装置によって実施される本発明の方法の第２のステップを示す図である。
【図８】図３の装置によって実施される本発明の方法の第３のステップを示す図である。
【図９】図３の装置によって実施される本発明の方法の第４のステップを示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１    太陽電池
２    リボン
３    溝
４    フレーム
５    リニアガイド
６    リーディングアーム
７ａ，７ｂ    トレーリングアーム
８，９    サーボモータ
１０    ベルト
１１    チェーン
１２    リニアストローク空気圧シリンダ
１３，１４    グリッパ（クランプ）
１５    ばね
１６    剪断手段
１７，１８，１９    ガイドホイール
２０    支持部
【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９】
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