(57)【要約】      （修正有）【課題】太陽電池セルの集電極にタブリードを能率よく半田付けして固定する。タブリードをしっかりと低抵抗な状態で集電極に半田付けして固定する。【解決手段】タブリードの半田付け方法は、太陽電池セル１の表面に設けている細長い集電極２にタブリード４を押圧し、タブリード４を押圧する状態で、タブリード４を加熱して太陽電池セル１の集電極２に半田付けする。さらに、本発明の方法は、タブリード４を、これと平行な方向に延長している押圧ロッド７で太陽電池セル１の集電極２に押圧し、押圧ロッド７がタブリード４を押圧する状態で、タブリード４の方向に向けて赤外線を照射し、赤外線で加熱してタブリード４を集電極２に半田付けする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池セル(1)の表面に設けている細長い集電極(2)にタブリード(4)を押圧し、タブリード(4)を押圧する状態で、タブリード(4)を加熱して太陽電池セル(1)の集電極(2)に半田付けするタブリードの半田付け方法において、
タブリード(4)を、これと平行な方向に延長されてなる押圧ロッド(7)で太陽電池セル(1)の表面の集電極(2)に沿って押圧し、タブリード(4)を押圧ロッド(7)で押圧する状態で、タブリード(4)を太陽電池セル(1)の集電極(2)に半田付けするタブリードの半田付け方法。
【請求項２】
タブリード(4)の方向に向けて赤外線を照射してタブリード(4)を太陽電池セル(1)の集電極(2)に半田付けする請求項１に記載のタブリードの半田付け方法。
【請求項３】
押圧ロッド(7)が金属製である請求項１または２に記載のタブリードの半田付け方法。
【請求項４】
複数の太陽電池セル(1)に跨って連続する押圧ロッド(7)で複数の太陽電池セル(1)の表面の集電極(2)にタブリード(4)を押圧し、タブリード(4)を複数の太陽電池セル(1)の集電極(2)に半田付けする請求項１記載のタブリードの半田付け方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池セルの表面にタブリードを半田付けする装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池セルは、表面にタブリードを半田付けして固定している。タブリードは、複数の太陽電池セルを直列に設定するリード線となり、あるいは出力端子として使用される。太陽電池セルにタブリードを半田付けする装置は開発されている（特許文献１）。この公報に記載される半田付け装置は、図１に示すように、押えピン３０と押え部材３１でタブリード４の２ヶ所を太陽電池セル１に押え付け、押えピン３０と押え部材３１との間に半田こて３２を押し付けて、タブリード４を半田バンプ３３にて太陽電池セル１に半田付けする。
【特許文献１】特開２００１−１０２６１０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この構造の半田付け装置は、長いタブリードを太陽電池セルの電極に能率よく半田付けできない欠点がある。半田こてが、タブリードを局部的に半田付けするからである。さらに、この構造の装置の最大の欠点は、タブリードを隙間なく太陽電池セルの電極に密着して、広い面積で電極に半田付けできないことである。このことは、タブリードと太陽電池セルとの機械的な結合強度を低下させるばかりでなく、太陽電池セルの発電電力を有効に取り出すことを難しくする。
【０００４】
本発明は、従来のこの欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、太陽電池セルの集電極にタブリードを能率よく半田付けして固定できると共に、タブリードをしっかりと低抵抗な状態で集電極に半田付けして固定できるタブリードの半田付け方法と装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のタブリードの半田付け方法は、太陽電池セル１の表面に設けている細長い集電極２にタブリード４を押圧し、タブリード４を押圧する状態で、タブリード４を加熱して太陽電池セル１の集電極２に半田付けする。さらに、本発明の方法は、タブリード４を、これと平行な方向に延長している押圧ロッド７で太陽電池セル１の集電極２に押圧し、押圧ロッド７がタブリード４を押圧している状態で、タブリード４の方向に向けて赤外線を照射し、赤外線で加熱してタブリード４を集電極２に半田付けする。
【０００６】
タブリード４は、横断面形状を円形とする線材で太陽電池セル１の集電極２に押圧することができる。また、この線材にはタングステン線を使用することができる。さらに好ましくは、タブリード４の幅の０．５〜２倍の太さの線材でタブリード４を太陽電池セル１の集電極２に押圧して、赤外線を照射すると、赤外線が効率よくタブリード４を加熱して半田付けできる。
【０００７】
さらに、本発明の半田付け方法は、太陽電池セル１の両面に設けている集電極２に同時にタブリード４を半田付けして能率よく多量生産できる。タブリード４は、赤外線ランプ２０で赤外線を照射して加熱することができる。
【０００８】
本発明のタブリードの半田付け装置は、太陽電池セル１の表面の集電極２にタブリード４を押圧する押圧具５と、この押圧具５がタブリード４を押圧する状態で、タブリード４の方向に赤外線を照射する赤外線ヒータ９とを備える。押圧具５は、タブリード４に平行な方向に延長している押圧ロッド７を備える。この押圧ロッド７がタブリード４を太陽電池セル１の集電極２に押圧する状態で、赤外線ヒータ９はタブリード４の方向に向かって赤外線を照射して、タブリード４を太陽電池セル１の集電極２に半田付けする。
【０００９】
さらに、本発明の半田付け装置は、好ましくは押圧ロッド７を横断面の形状を円形とする線材を使用する。この線材にはタングステン線が最適である。耐熱性があって半田が付着しないからである。押圧ロッド７の太さは、好ましくはタブリード４の幅の０．５〜２倍とする。この押圧ロッド７で押圧されるタブリード４は、赤外線で速やかに加熱される。押圧具５は、複数の押圧アーム６の先端に押圧ロッド７を固定して、タブリード４を押圧できる。この構造の押圧具５は、押圧アーム６の先端に押圧ロッド７を嵌入する嵌入凹部６Ａを設け、この嵌入凹部６Ａに押圧ロッド７を嵌入してしっかりと固定できる。赤外線ヒータ９には、反射鏡１９を有する赤外線ランプ２０が適している。赤外線を集束してタブリード４を加熱できるからである。
【００１０】
さらに、本発明の半田付け装置は、太陽電池セル１の両面にタブリード４を半田付けできる。この装置は、太陽電池セル１の両面に設けている集電極２にタブリード４を押圧して、このタブリード４の方向に向けて赤外線を照射する赤外線ランプ２０を、太陽電池セル１の両面に設けている。この装置の押圧具５は、太陽電池セル１の上面と下面に設けている集電極２に半田付けされるタブリード４を押圧する押圧ロッド７を有する。太陽電池セル１の下面を押圧する押圧ロッド７は連続する押圧ロッド７とし、太陽電池セル１の上面を押圧する押圧ロッド７を複数に分離して、押圧ロッド７の間に作業隙間１０を設けることができる。
【発明の効果】
【００１１】
さらに、本発明の半田付け装置は、太陽電池セル１を脱着できるように装着しているパレット８に押圧具５を装着することができる。この装置は、太陽電池セル１にタブリード４を半田付けするタクトタイムを著しく短縮できる優れた特長がある。それは、パレット８で太陽電池セル１を移送しながら、タブリード４を半田付けできるために、半田付け領域で半田付けして、冷却領域で冷却できるからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための半田付け方法と装置を例示するものであって、本発明は方法と装置を以下のものに特定しない。
【００１３】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１４】
図２と図３は、本発明の半田付け装置でタブリード４を半田付けする太陽電池セル１を示す（約１０ｃｍ角）。図２の太陽電池セル１は、表面に平行に２列の集電極２（幅約２ｍｍ）を設けている。太陽電池セル１の上面に設けている集電極２は、両側に多数の分岐電極３（幅約５０μｍ）を延長して設けている。集電極２は、銀ペーネトをパターン印刷し、加熱して形成される。分岐電極３は、太陽電池セル１の上面に電気接続している。この太陽電池セル１は、図３の断面図に示すように、上面は正極、下面は負極の集電極２を設けている。半田付け装置は、複数の太陽電池セル１を隣に並べて、隣接する太陽電池セル１をタブリード４で直列に接続する。直列に接続するために、隣接する太陽電池セル１は、図３の断面図に示すように、上面と下面の集電極２をタブリード４で接続する。
【００１５】
図４は、太陽電池セル１の表面に設けている細長い集電極２にタブリード４を半田付けする状態を示す概要図である。この図に示すように、タブリード４を集電極２に押圧する状態で、タブリード４を赤外線で加熱して集電極２に半田付けする。タブリード４は、これと平行な方向に延長している押圧ロッド７で太陽電池セル１表面の集電極２に押圧され、タブリード４を押圧ロッド７で押圧する状態で、タブリード４の方向に向けて赤外線を照射してタブリード４を集電極２に半田付けする。
【００１６】
押圧ロッド７がタブリード４を集電極２に押圧して半田付けする装置を、図５ないし図８に示している。図５は、太陽電池セル１の両面にタブリード４を押圧して半田付けする部分の概略横断面図である。図６は、押圧ロッド７を太陽電池セル１に押圧する機構を示す平面図である。さらに、図７と図８は、太陽電池セル１をパレット８に装着して半田付けする装置全体の概略平面図である。
【００１７】
図５に示す半田付け装置は、パレット８に装着された太陽電池セル１表面の集電極２にタブリード４を押圧する押圧具５と、この押圧具５がタブリード４を押圧する状態で、タブリード４の方向に赤外線を照射する赤外線ヒータ９とを備える。太陽電池セル１は、パレット８に一列に並べて脱着できるように装着される（図７参照）。パレット８は、太陽電池セル１を装着する細長い長方形の開口部８Ａを中央に縦方向に伸びるように設けている。この開口部に一列に並べて太陽電池セル１が装着される。さらに、パレット８の開口部の下側には、縦方向に伸びる２列の押圧ロッド７ｄを配設している。この押圧ロッド７ｄは、太陽電池セル１の下面にタブリード４を押圧すると共に、開口部に装着された太陽電池セル１が落下するのを阻止する。
【００１８】
押圧具５は、タブリード４を集電極２に押圧する押圧ロッド７と、この押圧ロッド７を押圧する押圧アーム６とを備える。押圧ロッド７は、タブリード４に平行な方向に延長されて、図４と図５に示すように、タブリード４を太陽電池セル１の集電極２に押圧する。これ等の図に示す押圧ロッド７は、横断面形状を円形とする線材である。線材である押圧ロッド７は、好ましくはタブリード４の幅にほぼ等しい太さとする。ただ、押圧ロッド７の太さは、タブリード４の幅の０．５〜２倍とすることもできる。押圧ロッド７が細すぎると、強度が低下してタブリード４の全体をしっかりと集電極２に押圧できなくなる。反対に押圧ロッド７が太すぎると、赤外線がタブリード４を有効に加熱できくなくなる。したがって、線材である押圧ロッド７の外径は、好ましくはタブリード４にほぼ等しく、あるいは前述の範囲とする。押圧ロッド７には、耐熱特性も要求される。このため、押圧ロッド７は、好ましくは、タングステン線等の金属で製作される。タングステンは極めて優れた耐熱性を有すると共に、半田が付着しない特長があり、アルミ、ステンレスより良い。ただ、押圧ロッド７は、表面をセラミックでコーティングしている金属線、あるいは全体をセラミック製とするロッドも使用できる。タブリード４の材料としては、銅箔（１５０μｍ厚、幅１．５ｍｍ）にディップ法等により半田層（厚さ４０μｍ）を形成したものを用いる。このタブリード４により、集電極２上に別途半田層を設けることなく半田付けできる。なお、半田付けをより確実に行うため、必要に応じて集電極２上に別途半田層を設けてもよい。
【００１９】
押圧アーム６は、先端に押圧ロッド７を固定している。押圧アーム６は、図５の拡大斜視図に示すように、押圧ロッド７を嵌入する嵌入凹部６Ａを先端に設けている。この嵌入凹部６Ａに押圧ロッド７が嵌入されて、押圧ロッド７は押圧アーム６に固定される。図の装置は、太陽電池セル１の上面と下面に半田付けされるタブリード４を押圧する押圧ロッド７を有する押圧具５を備えている。太陽電池セル１の下面を押圧する押圧ロッド７ｄは、連続する押圧ロッド７である。ひとつのパレット８の開口部には、２本の押圧ロッド７ｄを配設して、全ての太陽電池セル１の下面の集電極２にタブリード４を押圧する。太陽電池セル１の上面を押圧する押圧ロッド７は複数に分離されて、押圧ロッド７の間に作業隙間１０を設けている。図７の押圧具５は、１枚のタブリード４を、３つに分割された押圧ロッド７で太陽電池セル１の上面に押圧している。太陽電池セル１には２列にタブリード４を半田付けするので、上側において、全体で６本の押圧ロッド７でタブリード４を集電極２に押圧する。押圧ロッド７の作業隙間１０は、前工程で太陽電池セル１の集電極２の上面にタブリード４を供給すると共に、供給されたタブリード４が押圧ロッド７に押圧されるまで、位置ずれしないように集電極２に押圧する供給アーム（図示せず）を入れる隙間である。
【００２０】
複数に分割された押圧ロッド７は、隣接する押圧アーム６の先端にその両端を固定している。太陽電池セル１の下面にタブリード４を押圧する下側の押圧アーム６は移動させる必要はなく、パレット８に固定している中心フレーム１１に固定される（図５参照）。太陽電池セル１の上面にタブリード４を押圧する上側の押圧アーム６は、傾動できるようにパレット８に連結される。太陽電池セル１をパレット８に脱着するときに、上側の押圧アーム６が邪魔になるからである。上側の押圧ロッド７は、パレット８の開口部に太陽電池セル１を脱着するときに、図５の一点鎖線で示されるように垂直に立つ方向に移動される。
【００２１】
上側の押圧アーム６を傾動させる機構は、図５、６に示している。押圧アーム６は回転軸１２に固定され、この回転軸１２には小歯車１３を固定している。さらに、回転軸１２は、回転できるようにパレット８に連結している。さらにまた、押圧アーム６は、弾性体１４で水平方向に押圧されている。パレット８には、小歯車１３に噛み合う駆動歯車１５を回転できるように連結している。この駆動歯車１５には駆動アーム１６を突出させている。駆動アーム１６が図５の矢印Ａで示す方向に開閉シリンダー２２によって押されると、駆動歯車１５が小歯車１３を回動させて、押圧アーム６を水平方向から垂直方向に傾動させる。なお、この開閉シリンダー２２は、太陽電池セル１が、装着あるいは取り出される工程に設置され、半田付け工程にはない。
【００２２】
図７に示すように、パレット８には、複数枚の太陽電池セル１が装着される。このパレット８は、各々の太陽電池セル１に独立してタブリード４を押圧できる押圧具５を備えている。１枚の太陽電池セル１は、２列の集電極２を上面に設けている。１列の集電極２には、３本に分離された複数の押圧ロッド７がタブリード４を押圧する。３本の押圧ロッド７は、６本の押圧アーム６を介して１本の回転軸１２に固定される。１本の回転軸１２が回転されると、６本の押圧アーム６が一緒に傾動されて、３本の押圧ロッド７を一緒に移動させる。回転軸１２は、太陽電池セル１の境界で分割されて、各々の太陽電池セル１の単位で独立して回転できる。太陽電池セル１に設けている２列の集電極２には、その両側に配設している押圧アーム６で、２列に６本の押圧ロッド７が押圧される。各々の太陽電池セル１の両側に配設している押圧アーム６は、一緒に傾動される。
【００２３】
押圧具５は、パレット８に連結されて、パレット８に装着された太陽電池セル１の集電極２にタブリード４を押圧する。押圧具５がタブリード４を太陽電池セル１に押圧する状態で、パレット８は移送される。パレット８に装着しているタブリード４の方向に向けて赤外線を照射する赤外線ヒータ９は、図５の断面図に示すように、パレット８を移送できるようにセットしている固定フレーム１７に固定している。フレーム１７は、パレット８を縦方向に移送できる直線状の移送開口を有する。フレーム１７は、移送開口に所定の間隔で複数のローラー１８を固定している。ローラー１８は、回転できるようにフレーム１７に固定されて、パレット８を水平な姿勢で載せて移送する。パレット８は、図８に示すように、移送機構（図示せず）に押されて、フレーム１７の移送開口を、半田付け領域→冷却領域→排出領域の順番に移送される。
【００２４】
フレーム１７に固定している赤外線ヒータ９は、移送開口を通過するパレット８に装着している太陽電池セル１に赤外線を照射する。図の赤外線ヒータ９は、反射鏡１９を有する赤外線ランプ２０である。赤外線ランプ２０は、反射鏡１９で赤外線を集束して、タブリード４の方向に向けて赤外線を照射する。赤外線ランプ２０は、タブリード４の方向に伸びる細長いランプで、タブリード４を加熱して集電極２に半田付けする。赤外線ヒータ９は、図８において、半田付け領域の上下に配設される。パレット８がこの半田付け領域を通過するとき、赤外線ヒータ９はタブリード４を加熱して集電極２に半田付けする。赤外線ランプ２０は、パレット８が通過後オフする。赤外線ランプ２０は、オフ状態になってもしばらく残光があり、急激には温度が低下しない。必要に応じて図９のように赤外線ヒータ９は、赤外線ランプ２０とタブリード４との間にシャッター２１を設けてもよい。この赤外線ヒータ９は、シャッター２１を開閉してタブリード４の加熱を制御できる。シャッター２１を閉じると、赤外線ランプ２０の光が遮断されるので、加熱状態を急激に遮断できる。このため、半田付け領域において、タブリード４が集電極２に半田付けされた後、シャッター２１を閉じて速やかに冷却できる。この構造は、タクトタイムを短縮することに効果がある。冷却時間を短縮できるからである。
【００２５】
以上の半田付け装置は、以下のようにして赤外線ヒータ９の集電極２にタブリード４を半田付けする。
［パレットの供給工程］
複数枚の太陽電池セル１を装着したパレット８が、フレームの半田付け領域に供給される。半田付け領域に供給されたパレット８には、図３の断面図に示すように、隣接する太陽電池セル１の上下の集電極２にタブリード４を供給して、図５に示すように、タブリード４を押圧ロッド７でもって集電極２に押圧している。本発明は、タブリード４の供給方向や機構を特定するものではないが、タブリード４は、たとえば以下のようにして隣接する太陽電池セル１の上下に供給される。
(1)  下側の押圧ロッド７の上に第１のタブリード４を張設する。このとき、押圧アーム６は垂直方向に移動されて、上側の押圧ロッド７と押圧アーム６は、第１の太陽電池セル１と第１のタブリード４の装着の邪魔にならない位置に待機する。
(2)  第１のタブリード４の上に１枚の第１の太陽電池セル１を供給して、第１の太陽電池セル１を下側の押圧ロッド７、第１のタブリード４上に載せる。
(3)  第１の太陽電池セル１上に、第２のタブリード４を張設し、次に第２の太陽電池セル１を接続する側において、この第２のタブリード４を下側の押圧ロッド７上にも張設する。この後、上側の押圧ロッド７と押圧アーム６にて、第１の太陽電池セル１及びこの上の第２のタブリード４を押圧する。
(4)  第２のタブリード４上で、次接続側において、１枚の第２の太陽電池セル１を供給して、第２の太陽電池セル１を下側の押圧ロッド７、第２のタブリード４上に載せる。
【００２６】
その後、(3)〜(4)の工程を繰り返して、パレット８に複数枚の太陽電池セル１を装着する。
【００２７】
ここで、タブリード４を供給するときには、供給アーム（図示せず）を用いるが、供給アームは、押圧ロッド７の作業隙間１０において駆動するので、押圧ロッド７及び押圧アーム６の動きが妨げられることはない。
［半田付け工程］
押圧ロッド７がタブリード４を集電極２に押圧する状態で、赤外線ヒータ９がオン状態で、パレット８を通過させることにより、タブリード４の方向に向けて赤外線を照射する。赤外線は、タブリード４を加熱して集電極２に半田付けする。タブリード４には、あらかじめ半田層がディップ形成してある。
［冷却工程］
パレット８が赤外線ヒータ９を通過し、タブリード４が半田付けされると、パレット８が半田付け領域から冷却領域に移動される。
［排出工程］  冷却領域で冷却された後、パレット８は排出領域に移動され、ここで押圧アーム６が垂直に回動されて、タブリード４の押圧を解除すると共に、太陽電池セル１をパレット８から排出できる状態とする。押圧アーム６を垂直に回転させるために、排出領域には、図５に示す駆動アーム１６を押圧するための開閉シリンダー２２を配設している。この開閉シリンダー２２が駆動アーム１６を押圧して、押圧アーム６を垂直位置に移動させる。押圧アーム６を開いた状態で、タブリード４で直列に接続された全ての太陽電池セル１がパレット８から取り出される。太陽電池セル１を除去したパレット８は、排出領域から取り出され、太陽電池セル１を供給して半田付け領域に供給される。図８に示す装置全体については、各工程に分けて作業しているが、図４又は図５に示す工程のみにも本発明を利用できる。
【００２８】
本発明の半田付け方法と半田付け装置は、太陽電池セルの集電極にタブリードを能率よく半田付けして固定できると共に、タブリードをしっかりと低抵抗な状態で集電極に半田付けして固定できる特長がある。それは、本発明の半田付け方法と装置が、太陽電池セルの表面に設けている細長い集電極に配設されたタブリードと平行な方向に延長している押圧ロッドでタブリードを太陽電池セルの集電極に押圧し、押圧ロッドがタブリードを押圧する状態で、タブリードに向けて赤外線を照射して、赤外線で加熱してタブリードを集電極に半田付けしているからである。本発明の半田付け方法と装置は、従来の半田こてのように、タブリードを局部的に半田付けするのではなく、細長いタブリードを太陽電池セルの細長い集電極に沿って押圧する状態で半田付けする。したがって、長いタブリードを極めて能率良く、しかも隙間なく太陽電池セルの集電極に密着させて広い面積で半田付けできる。このように、長いタブリードを細長い集電極に確実に半田付けできる本発明の方法と装置は、低抵抗な状態で半田付けできるので太陽電池セルの発電電力を有効に取り出しできると共に、タブリードと太陽電池セルとの機械的な結合強度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】従来のタブリードの半田付け装置を示す断面図
【図２】タブリードを半田付けする太陽電池セルを示す平面図
【図３】図２に示す太陽電池セルの断面図
【図４】本発明の一実施例にかかる半田付け方法で太陽電池セルの集電極にタブリードを半田付けする状態を示す概要図
【図５】本発明の一実施例にかかる半田付け装置の概略横断面図
【図６】押圧ロッドを太陽電池セルに押圧する機構を示す平面図
【図７】太陽電池セルをパレットに装着して半田付けする状態を示す概略平面図
【図８】本発明の一実施例にかかる半田付け装置全体の概略平面図
【図９】赤外線ヒータの一例を示す断面図
【符号の説明】
【００３０】
１…太陽電池セル
２…集電極
３…分岐電極
４…タブリード
５…押圧具
６…押圧アーム          ６Ａ…嵌入凹部
７…押圧ロッド
８…パレット            ８Ａ…開口部
９…赤外線ヒータ
１０…作業隙間
１１…中心フレーム
１２…回転軸
１３…小歯車
１４…弾性体
１５…駆動歯車
１６…駆動アーム
１７…フレーム
１８…ローラー
１９…反射鏡
２０…赤外線ランプ
２１…シャッター
２２…開閉シリンダー
３０…押えピン
３１…押え部材
３２…半田こて
３３…半田バンプ 
【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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