(57)【要約】【課題】十分に機能する梯子型セルストリングス、及び、これを有する集光型太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】受光面電極と裏面電極とを有し、互いに並設する複数のセル１０と、隣接する一方のセル１０の受光面電極と他方のセル１０の裏面電極とを相互に直列に接続するインターコネクタ１４とを備え、セル１０が、相対向する複数のインターコネクタ１４，１４間に介在する梯子型セルストリングス１であって、インターコネクタ１４とセル１０上の電極とが、クリーム半田を介して接続され、受光面電極のセル１０の並設方向における一方の端部及び裏面電極の他方の端部に絶縁材料１８がそれぞれ設けられ、絶縁材料１８は、当該絶縁材料１８が設けられている側の電極に接続されたインターコネクタ１４のその端部に対向して配置されていることにより、インターコネクタ１４，１４同士の接触が防止される。【選択図】図２
2011187821.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面電極と裏面電極とを有し、互いに並設する複数のセルと、
隣接する一方のセルの受光面電極と他方のセルの裏面電極とを相互に直列に接続するインターコネクタとを備え、
前記セルが、相対向する複数のインターコネクタ間に介在する梯子型セルストリングスであって、
前記インターコネクタと前記セル上の前記電極とが、クリーム半田を介して接続され、
前記受光面電極の前記セルの並設方向における一方の端部及び前記裏面電極の他方の端部に絶縁材料がそれぞれ設けられ、
前記絶縁材料は、当該絶縁材料が設けられている側の電極に接続されたインターコネクタのその端部に対向して配置されていることを特徴とする、梯子型セルストリングス。
【請求項２】
前記受光面電極、前記裏面電極上における前記クリーム半田のそれぞれの塗布面積は、前記受光面電極、前記裏面電極の各々の面積の２０％〜３０％である、請求項１に記載の梯子型セルストリングス。
【請求項３】
前記受光面電極、前記裏面電極上における前記クリーム半田のそれぞれの塗布領域の中心点は、前記受光面電極、前記裏面電極の各々の中心点に対して、前記絶縁材料から遠ざかる方向にずれている、請求項１又は２に記載の梯子型セルストリングス。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の梯子型セルストリングスを有する、集光型太陽電池モジュール。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の梯子型セルストリングスを製造する梯子型セルストリングスの製造方法であって、
前記インターコネクタと前記セルとを、前記クリーム半田を介して仮組みし、その後の加熱により前記インターコネクタと前記セルとを接続する、梯子型セルストリングスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、梯子型セルストリングス及びその製造方法、並びに、集光型太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽光エネルギーを電気エネルギーに直接変換する多数の太陽電池を備えた太陽電池モジュールが一般に知られている。この太陽電池モジュールでは、複数のセルが接続されたセルストリングスが使用されており、ある種のセルストリングスでは、複数のセルが並設され、あるセルの受光面電極と隣接するセルの裏面電極とが、インターコネクタを介して直列接続された構造となっている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１６８８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このように構成されたセルストリングスは、使用に際し、何らかの原因により電気的不具合が生じることがあった。
【０００５】
そこで本発明は、十分に機能する梯子型セルストリングス及びその製造方法、並びに、これを有する集光型太陽電池モジュール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】
【０００６】
本発明者が上記セルストリングスの電気的不具合の原因を究明した結果、セル同士を接続するインターコネクタ同士が接触（短絡）している場合があることが判明した。
【０００７】
本発明は、受光面電極と裏面電極とを有し、互いに並設する複数のセルと、隣接する一方のセルの受光面電極と他方のセルの裏面電極とを相互に直列に接続するインターコネクタとを備え、セルが、相対向する複数のインターコネクタ間に介在する梯子型セルストリングスであって、インターコネクタとセル上の電極とが、クリーム半田を介して接続され、受光面電極のセルの並設方向における一方の端部及び裏面電極の他方の端部に絶縁材料がそれぞれ設けられ、絶縁材料は、当該絶縁材料が設けられている側の電極に接続されたインターコネクタのその端部に対向して配置されていることを特徴とする、梯子型セルストリングスを提供する。
【０００８】
このように絶縁材料がインターコネクタの端部に対向して設けられていると、あるセルの受光面電極（裏面電極）に接続されたインターコネクタの受光面電極（裏面電極）上の端部が、そのセルの裏面電極（受光面電極）に接続されると共に隣接するセルの受光面電極（裏面電極）に接続されたインターコネクタに接触することが防止される。
【０００９】
ここで、本発明の梯子型セルストリングスにおける受光面電極、裏面電極上におけるクリーム半田のそれぞれの塗布面積は、受光面電極、裏面電極の各々の面積の２０％〜３０％であることが好ましい。このようにクリーム半田の塗布面積を各々の電極の面積の２０％以上とすることで梯子型セルストリングスの製造時のタック性が確保され、３０％以下とすることでインターコネクタとセルとの接続時のフラックス成分（有機固形成分）の染み出しが防止される。
【００１０】
また、受光面電極、裏面電極上におけるクリーム半田のそれぞれの塗布領域の中心点は、受光面電極、裏面電極の各々の中心点に対して、絶縁材料から遠ざかる方向にずれていることが好ましい。これにより、絶縁材料を取り付ける電極表面の領域を確保しやすくなり、梯子型セルストリングスの組立性を向上できる。
【００１１】
また、本発明は、上記梯子型セルストリングスを有する、集光型太陽電池モジュールを提供する。
【００１２】
また、本発明は、上記梯子型セルストリングスを製造する梯子型セルストリングスの製造方法であって、インターコネクタとセルとを、クリーム半田を介して仮組みし、その後の加熱によりインターコネクタとセルとを接続する、梯子型セルストリングスの製造方法を提供する。これにより、並設されたセル同士の間隔が広い梯子型セルストリングスの製造であっても、クリーム半田のタック性によりセルずれが起こりにくく、セルアライメントが向上する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、インターコネクタ同士の接触を防止する梯子型セルストリングス、及び、これを有する集光型太陽電池モジュールを提供することができる。また、本発明によれば、セルアライメントを向上し、高速に一括成型する梯子型セルストリングスの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態の梯子型セルストリングスの平面図である。
【図２】図１のII-II矢視図である。
【図３】一枚のセルの平面図である。
【図４】図１の梯子型セルストリングスを仮組みするための専用冶具を示す図である。
【図５】従来のセルストリングスの製造方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の梯子型セルストリングス及びその製造方法、並びに、集光型太陽電池モジュールの好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
＜梯子型セルストリングス＞
図１は、本実施形態の梯子型セルストリングス１の平面図である。本実施形態の梯子型セルストリングス１は、図示左右方向に互いに離間して並設する複数のセル１０と、隣接するセル同士を相互に直列に接続するインターコネクタ１４とを備えている。
【００１７】
図２は、図１のII-II矢視図である。セル１０は長方形状の平板に構成され、一方の面に受光面電極１２Ａを備え、その裏面に裏面電極１２Ｂを備える。また、インターコネクタ１４は、図示左右方向に延びる平板状に構成されると共に、両端側の直線部同士を中央の傾斜部でつなぐ略階段形状とされている。そして、インターコネクタ１４の一方の端部が、あるセル１０の受光面電極１２Ａに接続され、インターコネクタ１４の他方の端部が、あるセル１０に隣接するセル１０の裏面電極１２Ｂに接続され、このインターコネクタ１４のセル１０に対する接続が、セルの並設方向に連続し、セル１０が、相対向する複数のインターコネクタ１４の端部同士の間に介在する構成とされている。
【００１８】
インターコネクタ１４とセル１０上の電極１２Ａ、１２Ｂとは、詳しくはクリーム半田１６を介して接続されている。図３は、インターコネクタ１４と接続されていない状態の一枚のセル１０の平面図である。セル１０は、上記のとおり、その表面上であってインターコネクタ１４と接続される部分に受光面電極１２Ａ及びその裏面側に裏面電極１２Ｂを備え、クリーム半田１６は、受光面電極１２Ａ及び裏面電極１２Ｂの表面に塗布され、このクリーム半田１６を介してインターコネクタ１４が接続されている。
【００１９】
ここで、特に本実施形態では、受光面電極１２Ａのセル１０の並設方向における一方の端部（図２の右端部）及び裏面電極１２Ｂの他方の端部（図２の左端部）には絶縁材料１８がそれぞれ設けられている。すなわち、絶縁材料１８は、当該絶縁材料１８が設けられている側の電極１２Ａ，１２Ｂに接続されたインターコネクタ１４のその端部に対向して配置されている。
【００２０】
絶縁材料の材質としては、絶縁性を有し、かつ、製造時のリフロー炉の温度に耐える耐熱性を有するものであれば特に制限されず、天然ゴム又はポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂若しくはポリウレタン等の合成樹脂等を使用することができる。
【００２１】
そして、電極１２Ａ，１２Ｂ上におけるクリーム半田１６のそれぞれの塗布領域の中心点は、電極１２Ａ，１２Ｂの各々の中心点に対して、絶縁材料１８から遠ざかる方向にずれている。
【００２２】
＜梯子型セルストリングスの製造方法＞
薄膜型太陽電池モジュールに使用するセルストリングスの従来の製造方法としては、図５に示されるタブ付き装置を用い、固形の半田があらかじめ塗布されたインターコネクタ１４を各セル１０にＳＵＳ製ピン３０により押し付け、４５０〜５５０℃程度のホットエアーを１〜２秒程度吹き付けて熱溶着して製造する手法が一般的である。
【００２３】
しかしながら、梯子型セルストリングスを上記タブ付き装置にて製造すると、セルが多直列に並んでいる（図示左右方向に並んでいる）ために、セル部分をＳＵＳ製ピン３０に対して図示左右方向に順次ずらしながら作製する必要があり、多大な製造時間を要する。さらに、梯子型セルストリングスは、並設されたセルの間隔が広いために、タブ付けを待っている状態において、及び、ＳＵＳ製ピン３０でインターコネクタ１４を押し付ける際に、セルずれが発生しやすい。
【００２４】
ここで、本実施形態の梯子型セルストリングスの製造方法によれば、以下に述べるように、セルアライメントを向上し、梯子型セルストリングスを高速に一括成型することができる。
【００２５】
本実施形態の梯子型セルストリングスの製造方法は、インターコネクタ１４とセル１０とを、クリーム半田１６を介して仮組みし、その後の加熱によりインターコネクタ１４とセル１０とを接続する。
【００２６】
梯子型セルストリングスは、インターコネクタの中でも、受光面電極と裏面電極とを結ぶ部分が通常のセルストリングスのものよりも長いために（つまりセル同士の間隔が広いために）、セルの水平方向の移動ずれ・回転ずれが生じやすい。本実施形態の梯子型セルストリングスの製造方法は、インターコネクタ１４とセル１０とを仮組みする際、セル上の各々の電極の表面にクリーム半田を塗布しているため、並設されたセル同士の間隔が広い梯子型セルストリングスの製造であっても、クリーム半田１６のタック性によりセルずれが起こりにくく、セルアライメントが向上する。なお、クリーム半田１６の塗布領域の形状は、各々の電極の形状と略相似形となるようにすることが好ましい。
【００２７】
そして、クリーム半田１６の塗布面積は、各々の電極の面積の２０％〜３０％とすることが好ましい。２０％以上とすることで、梯子型セルストリングス１の製造時のタック性が確保されて仮組みが容易となる。また、塗布面積を３０％以下とすることで、これによりインターコネクタ１４とセル１０との接続時のフラックス成分の染み出しが防止され、梯子型セルストリングスの概観及び性能の低下が抑制される。
【００２８】
クリーム半田の塗布は、例えばディップ法、噴霧法又はマスク印刷法により行うことができる。なかでも、マスク印刷法がセル欠損防止の観点から好ましい。
【００２９】
また、電極１２Ａ，１２Ｂ上におけるクリーム半田１６のそれぞれの塗布領域の中心点を、電極１２Ａ，１２Ｂの各々の中心点に対して、絶縁材料１８から遠ざかる方向にずらすことが好ましい。これにより、絶縁材料１８を取り付ける電極表面の領域を確保しやすくなり、梯子型セルストリングス１の組立性を向上できる。
【００３０】
なお、絶縁材料１８を電極１２Ａ，１２Ｂに取り付けるのは、梯子型セルストリングスを後述するリフロー炉に導入する前であれば、どの段階で行ってもよい。絶縁材料１８の電極１２Ａ，１２Ｂへの取り付けには、接着剤を使用することができ、リフロー温度に耐える耐熱性を有するものであれば特に制限なく使用することができる。
【００３１】
インターコネクタ１４とセル１０とをクリーム半田１６を介して仮組みする際、図４に示す専用冶具を使用することが好ましい。図４（ａ）は専用冶具の平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のIV-IV矢視図である。
【００３２】
図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、専用冶具２０は、梯子型セルストリングスの形状に沿った窪みを有する。具体的には、専用冶具２０は、図４（ｂ）に示すように断面形状が多段構造になっており、中央に最も深い第１の凹部２２Ｃを有し、その両側に第１の凹部２２Ｃより浅く、セル１０の大きさに合致する大きさの第２の凹部２２Ａ，２２Ｂをそれぞれ有し、中央が最も低い階段状とされている。インターコネクタ１４とセル１０とをクリーム半田１６を介して仮組みする際は、第２の凹部２２Ａ，２２Ｂにまたがってセル１０が収容され、第１の凹部２２Ｃにインターコネクタ１４が進入配置される。
【００３３】
専用冶具２０の材質は、セル等の重量に対して十分な剛性を有するものであれば特に制限されず、例えばＳＵＳとすることができる。
【００３４】
仮組み後、加熱によりインターコネクタ１４とセル１０とを接続する。本実施形態の梯子型セルストリングスの製造方法では、ヒーター加熱リフロー炉を用いて加熱を行う。仮組みした梯子型セルストリングスをコンベア上に載せ、コンベアの先に設置されたリフロー炉に仮組みした梯子型セルストリングスを導入し、インターコネクタ１４とセル１０とをクリーム半田１６により接続する。接続された梯子型セルストリングスは、リフロー炉の出口から排出される。
【００３５】
ヒーター加熱リフロー炉は、内部の温度を、例えば１８０℃〜２５５℃とする。また、その入り口から出口にかけて、予熱ゾーン、加熱ゾーンのように、異なる温度を段階的に設定することが好ましい。また、リフロー炉内の上下にブロワーを配置し、リフロー炉内の熱風を循環させることが好ましい。また、リフロー炉の出口側には、成型された梯子型セルストリングスを冷却するための冷却ゾーンを設けることが好ましい。
【００３６】
コンベアに載せられた仮組みした梯子型セルストリングスは、クリーム半田のタック性により、コンベア稼動中もセルずれの発生が抑制される。そのため、梯子型セルストリングスを高速で連続成型することが可能である。そして、図１及び図２に示す梯子型セルストリングス１が得られる。
【００３７】
ここで、ヒーター加熱リフロー炉に代えて、赤外加熱リフロー炉を用いた連続成型とすることもできる。この場合、クリーム半田を塗布した領域のスポット加熱が可能であり、インターコネクタに余分な熱負荷がかからない利点がある。
【００３８】
また、ヒーター加熱リフロー炉に代えて、バッチ式恒温槽を用いたリフロー成型とすることもできる。この場合、多段式として一括大量生産が可能であり、取り出したストリングスをゲージに挿入したまま洗浄工程に移行できるなど、ハンドリングしやすい利点がある。
【００３９】
以上のように、本実施形態の梯子型セルストリングスの製造方法では、インターコネクタとセルの接続に際して、従来のタブ付き装置のようにインターコネクタを各セルにＳＵＳ製ピンにより押し付ける必要がなく、インターコネクタとセルとを、クリーム半田を介して仮組みした後、リフロー炉を通過させることで、セルずれを発生を抑制しながら梯子型セルストリングスを高速に一括成型することができる。
【００４０】
そして、このようにして得られた梯子型セルストリングス１によれば、絶縁材料１８がインターコネクタ１４の端部に対向して設けられているため、あるセル１０の受光面電極１２Ａ（裏面電極１２Ｂ）に接続されたインターコネクタ１４の受光面電極１２Ａ（裏面電極１２Ｂ）上の端部が、そのセル１０の裏面電極１２Ｂ（受光面電極１２Ａ）に接続されると共に隣接するセル１０の受光面電極１２Ａ（裏面電極１２Ｂ）に接続されたインターコネクタ１４に接触することが防止される。このような梯子型セルストリングス１は、電気的不具合が生じにくく、十分に機能する。
【００４１】
＜集光型太陽電池モジュール＞
本発明は、上記梯子型セルストリングスを有する、集光型太陽電池モジュールを提供する。上記梯子型セルストリングスに対し、ガラス（前面板）、封止材、反射板（バックシート）等の部品を、周知の方法により設置することで、集光型太陽電池モジュールとすることができる。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明する。なお、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００４３】
［実施例１］
１２５．０ｍｍ×１５．０ｍｍ×０．２ｍｍのセル上に設けられた２．０ｍｍ×１５．０ｍｍの受光面電極及び裏面電極上にそれぞれクリーム半田をマスク印刷法により塗布した。このとき、クリーム半田の塗布面積は、それぞれの電極の面積の２０％となるようにし、その中心点を、電極の中心点に対して、絶縁材料を設ける場所から遠ざかる方向に１ｍｍずらした。絶縁材料（材質：エポキシ樹脂、大きさ：１．５ｍｍ×１．０ｍｍ×０．１ｍｍ）を、受光面電極及び裏面電極上のそれぞれの端部に塗布した。ＳＵＳ製の専用冶具を用いて、インターコネクタと、クリーム半田を電極上に塗布した上記セルとを仮組みし、仮組みした梯子型セルストリングスを得た。
【００４４】
仮組みした梯子型セルストリングスをヒーター加熱リフロー炉へ導入されるコンベアに載せ、コンベアの移動速度を０．８０ｍ／分としてリフロー炉へ導入した。リフロー炉内の各ゾーンにおける温度及びブロワーの回転数は表１に示したとおりとした。なお、表１では、左側のゾーンがリフロー炉の入口側で、右側に行くにつれて出口側に向う表示となっている。冷却工程を経て、インターコネクタとセルとが接続された実施例１の梯子型セルストリングスを得た。仮組み時のクリーム半田のタック性、及び、接続後のフラックス成分の染み出しの程度について、表２に示した。
【００４５】
【表１】
2011187821.tif 000003
【００４６】
［実施例２及び３］
クリーム半田の各電極上の塗布面積を、２５％、３０％に変更したこと以外は実施例１と同様にして、それぞれ実施例２及び３の梯子型セルストリングスを得た。仮組み時のクリーム半田のタック性、及び、接続後のフラックス成分の染み出しの程度について、それぞれ表２に示した。
【００４７】
［参考例１〜４］
クリーム半田の各電極上の塗布面積を、１０％、１５％、３５％、４０％に変更したこと以外は実施例１と同様にして、それぞれ参考例１、２、３、４の梯子型セルストリングスを得た。仮組み時のクリーム半田のタック性、及び、接続後のフラックス成分の染み出しの程度について、それぞれ表２に示した。
【００４８】
【表２】
2011187821.tif 000004
【符号の説明】
【００４９】
１…梯子型セルストリングス、１０…セル、１２Ａ…受光面電極、１２Ｂ…裏面電極、１４…インターコネクタ、１６…クリーム半田、１８…絶縁材料、２０…専用冶具、２２Ａ，２２Ｂ…第２の凹部、２２Ｃ…第１の凹部。
【図１】
2011187821.tif 000005
【図２】
2011187821.tif 000006
【図３】
2011187821.tif 000007
【図４】
2011187821.tif 000008
【図５】
2011187821.tif 000009