(57)【要約】【課題】太陽電池セルのバスバー電極に配線材を接続して太陽電池ストリングを作製する際に、太陽電池ストリングが破損しないようにした配線材接続装置を提供する。【解決手段】配線材接続装置１は、所定方向に配列された複数の太陽電池セル２の対向する２辺の近傍を支持して搬送する搬送機構５と、複数の太陽電池セル２のうち、隣接する２つの太陽電池セル２の一方の受光面側のバスバー電極３と、他方の非受光面側のバスバー電極３とに配線材を接続する配線材接続部６と、配線材接続部６の下方に配置され、上下方向に移動可能で、配線材接続部６がバスバー電極３と配線材との接続を行う際に上昇して配線材が接続される２つの太陽電池セル２に接触し、搬送機構５が複数の太陽電池セル２を搬送している最中は複数の太陽電池セル２に接触しない位置まで下降する支持部材７と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に配列された複数の太陽電池セルの対向する２辺の近傍を支持して搬送する搬送機構と、
前記複数の太陽電池セルのうち、隣接する２つの太陽電池セルの一方の受光面側のバスバー電極と、他方の非受光面側のバスバー電極とに配線材を接続する配線材接続部と、
前記配線材接続部の下方に配置され、上下方向に移動可能で、前記配線材接続部が前記バスバー電極と前記配線材との接続を行う際に上昇して前記配線材が接続される前記２つの太陽電池セルに接触し、前記搬送機構が前記複数の太陽電池セルを搬送している最中は前記複数の太陽電池セルに接触しない位置まで下降する支持部材と、を備えることを特徴とする配線材接続装置。
【請求項２】
前記搬送機構は、前記複数の太陽電池セルの対向する２辺の近傍を支持する２本のベルトを有し、
前記複数の太陽電池セルのそれぞれが有する前記バスバー電極は、前記２本のベルトが支持する前記２辺の近傍よりも内側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の配線材接続装置。
【請求項３】
前記搬送機構が前記複数の太陽電池セルを搬送している最中は、前記バスバー電極および前記配線材は前記搬送機構には接触せず、前記複数の太陽電池セルは前記２本のベルトに支持されて搬送されることを特徴とする請求項２に記載の配線材接続装置。
【請求項４】
前記搬送機構が前記複数の太陽電池セルを搬送している最中は、前記バスバー電極および前記配線材は、前記搬送機構と前記支持部材とのいずれにも接触せず、前記複数の太陽電池セルは前記２本のベルトのみに支持されて搬送されることを特徴とする請求項３に記載の配線材接続装置。
【請求項５】
前記支持部材は、上昇しても前記２本のベルトに接触しないように、前記２本のベルトの間隔よりも狭い幅を有することを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の配線材接続装置。
【請求項６】
上面に載置された前記２本のベルトを上面に吸着させる吸着力を発生する吸着部材を備え、
前記吸着部材の上面は、前記複数の太陽電池セルが配置される内側方向から外側方向にかけて高さが連続的に低くなる傾斜面であることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の配線材接続装置。
【請求項７】
前記支持部材は、前記配線材接続部が前記配線材を接続する１つ以上の前記太陽電池セルを載置可能な大きさの支持台を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の配線材接続装置。
【請求項８】
前記支持台は、４つ以上の太陽電池セルを支持可能な大きさを有することを特徴とする請求項７に記載の配線材接続装置。
【請求項９】
前記支持部材は、前記支持台を着脱可能に取り付ける支持基台を有することを特徴とする請求項７または８に記載の配線材接続装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池セルのバスバー電極に配線材を接続する配線材接続装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池セル１枚当たりの出力は数Ｗ程度しかないため、複数の太陽電池セルを直列接続した太陽電池ストリングをカバーガラスで封止した太陽電池モジュールを太陽電池として用いるのが一般的である。太陽電池ストリングは、太陽電池セルの受光面に形成されるバスバー電極と、隣接する太陽電池セルの非受光面に形成されるバスバー電極とを配線材を用いて電気的に接続する処理を繰り返し行って、複数の太陽電池セルの直列接続を実現している。
【０００３】
バスバー電極と配線材との電気的接続は通常、太陽電池セルの受光面および非受光面のバスバー電極部分にフラックスを塗布し、コンベア上にバスバー電極に沿うようにハンダコーティングされた配線材を配置してから、配線材を加熱してバスバー電極にハンダ付けを行う。加熱手段としては、ホットエア、電磁誘導加熱、赤外線ランプ等を使用できる。コンベアは、スチール製や表面にテフロン加工が施されたベルトコンベアが使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許４２４０５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、バスバー電極と配線材とのハンダ付けはコンベア上で行われるため、ハンダ付け後、一定の時間が経過すると、太陽電池ストリングの非受光面のバスバー電極周辺に塗布したフラックスにより太陽電池ストリングがコンベアに貼り付いてしまうという問題がある。また、コンベアに貼り付いた太陽電池ストリングを剥がす際に、太陽電池ストリングが破損するおそれもある。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するために、太陽電池セルのバスバー電極に配線材を接続して太陽電池ストリングを作製する際に、太陽電池ストリングが破損しないようにした配線材接続装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様では、所定方向に配列された複数の太陽電池セルの対向する２辺の近傍を支持して搬送する搬送機構と、
前記複数の太陽電池セルのうち、隣接する２つの太陽電池セルの一方の受光面側のバスバー電極と、他方の非受光面側のバスバー電極とに配線材を接続する配線材接続部と、
前記配線材接続部の下方に配置され、上下方向に移動可能で、前記配線材接続部が前記バスバー電極と前記配線材との接続を行う際に上昇して前記配線材が接続される前記２つの太陽電池セルに接触し、前記搬送機構が前記複数の太陽電池セルを搬送している最中は前記複数の太陽電池セルに接触しない位置まで下降する支持部材と、を備えることを特徴とする配線材接続装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、太陽電池セルのバスバー電極に配線材を接続して太陽電池ストリングを作製する際に、太陽電池ストリングの破損を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る配線材接続装置１の概略構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線の断面図。
【図２】太陽電池セルの平面図。
【図３】（ａ）はバスバー電極３に配線材４を接続した太陽電池ストリングの断面図、（ｂ）は上面図。
【図４】支持部材７の長手方向の幅を太陽電池セル２の４個分の長さにした例を示す図。
【図５】配線材接続工程の一例を示すフローチャート。
【図６】吸着部材の上面を傾斜面にした配線材接続装置１の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００１１】
図１は本発明の一実施形態に係る配線材接続装置１の概略構成を示す図であり、図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線の断面図である。
【００１２】
図１（ａ）に示すように、矢印Ｘで示す搬送方向に沿って複数の太陽電池セル２が配列されている。各太陽電池セル２の受光面側と反対側の非受光面側にはそれぞれ、図２に示すように、例えば３本のバスバー電極３が形成されている。図１および図２では図示していないが、太陽電池セル２の受光面と非受光面には、これらバスバー電極３に直交する方向に、多数のフィンガー電極が形成されており、これらフィンガー電極に流れる電流がバスバー電極３に集められる。バスバー電極３の数は必ずしも３本でなくてもよい。
【００１３】
本実施形態に係る配線材接続装置１は、バスバー電極３に配線材４を接続する処理を行う。バスバー電極３が３本あれば、それぞれに別々の配線材４を取り付けることになる。搬送方向に沿って配列されたｎ個（ｎは２以上の整数）以上の太陽電池セルのうち、隣接する２個の太陽電池セルのバスバー電極３に配線材４をそれぞれ接続することにより、ｎ個の太陽電池セルが直列接続された太陽電池ストリング１０が作製される。
【００１４】
図１（ｂ）に示すように、本実施形態に係る配線材接続装置１は、搬送機構５と、配線材接続部６と、支持部材７と、支持部材上下機構８とを備えている。
【００１５】
搬送機構５は、所定方向（図１（ａ）のＸ方向）に配列された複数の太陽電池セル２の対向する２辺の近傍を支持して搬送する。搬送機構５は、複数の太陽電池セル２の対向する２辺の近傍を支持する２本のベルト１１と、これらベルト１１を吸着させる吸着部材１２と、これらベルト１１を移動させる制御を行う不図示の動力機構とを有する。
【００１６】
各ベルト１１は、搬送方向に沿って環状に配置され、両ベルト１１は同じ速度で同方向に移動する。図１（ｂ）の断面図では、上下左右の２箇所ずつにベルト１１の断面形状が図示されている。各ベルト１１の幅は、例えば１５ｍｍである。
【００１７】
３本以上のベルト１１で太陽電池セル２を支持する従来例が知られているが、本実施形態は必要最小限の２本のベルト１１で太陽電池セル２の対向する２辺の近傍を支持する。対向する２辺の近傍で太陽電池セル２を支持することで、太陽電池セル２が図１（ａ）のＹ方向に位置ずれをおこしにくくなる。
【００１８】
また、これら２本のベルト１１の間に、別個のベルト１１を配置したとすると、後述するように、上下に移動する支持部材７と接触するおそれがあることから、本実施形態では、２本のベルト１１の間に別個のベルト１１を設けるのは好ましくない。
【００１９】
また、太陽電池セル２の対向する２辺の近傍よりも内側にベルト１１を設けると、後述するように、配線材４をバスバー電極３にハンダ付けする際に、バスバー電極３の表面のフラックスがベルト１１に付着するおそれがあり、ベルト１１を洗浄または交換するなどのメンテナンスコストがかかってしまう。
【００２０】
このようなことから、本実施形態では、太陽電池の対向する２辺の近傍を２本のベルト１１で支持するようにしている。
【００２１】
太陽電池セル２の対向する２辺間の長さは、必ずしも同じではなく、代表的な長さとして５インチと６インチがある。本実施形態では、対向する２辺間の長さの異なる複数の太陽電池セル２のいずれにも対応できるように、ベルト１１間の距離を設定する。例えば、５インチの太陽電池セル２を２本のベルト１１で支持する際に太陽電池セル２の２辺の近傍にベルト１１が接触するようにベルト１１間の距離を設定した場合は、６インチの太陽電池セル２を２本のベルト１１で支持する際には、２辺の近傍よりも内側でベルト１１が太陽電池セル２を支持することになるが、動作上特に問題は生じない。このように、本実施形態では、ベルト１１間の距離を固定にすることを前提とするが、太陽電池セル２のサイズに応じてベルト１１間の距離を調整できるようにしてもよい。
【００２２】
ベルト１１は、吸着部材１２により、吸着部材１２の上面に吸着されながら移動する。吸着部材１２の上面には、一定間隔で複数の吸着孔が設けられている。吸着部材１２は、ベルト１１の移動時にベルト１１を吸着部材１２の上面に押しつける吸着力を発生するため、ベルト１１の位置ずれが抑制される。なお、吸着部材１２は、不図示の真空ポンプ等で空気を吸い込むことにより吸着力を発生する。
【００２３】
配線材接続部６は、複数の太陽電池セル２のうち、隣接する２つの太陽電池セル２の一方の受光面側のバスバー電極３と他方の非受光面側のバスバー電極３とに配線材４を接続する。バスバー電極３と配線材４との接続にはハンダを用いる。ハンダは配線材４の表面に予めコーティングされている。また、バスバー電極３の表面には、ハンダが付きやすいようにフラックスが塗布されている。
【００２４】
バスバー電極３と配線材４をハンダ付けするには、配線材４の表面のハンダを溶かさなければならない。このため、配線材接続部６は、不図示の加熱手段を有する。この加熱手段は搬送機構５の上方に設けられており、ハンダ付けを行う際に配線材４の近くに加熱手段を配置して、配線材４の表面のハンダを溶かして、バスバー電極３と配線材４とをハンダ付けする。加熱手段としては、ホットエア、電磁誘導加熱、赤外線ランプ等の公知の加熱手段を使用可能である。
【００２５】
図３（ａ）はバスバー電極３に配線材４を接続した太陽電池ストリング１０の断面図、図３（ｂ）は上面図である。図示のように、配線材４は折り曲げられて、一端部は一つの太陽電池セル２の受光面側のバスバー電極３に接続され、他端部は隣接する太陽電池セル２の非受光面側のバスバー電極３に接続される。配線材４の折り曲げ処理は、配線材４を支持部材７に載置する前に行われる。
【００２６】
支持部材７は、配線材接続部６の下方に配置されており、支持部材上下機構８により上下方向に移動可能とされている。支持部材７は、配線材接続部６で配線材４の接続を行う際に上昇して、配線材４の接続を行う太陽電池セル２に接触する。また、支持部材７は、搬送機構５が複数の太陽電池セル２を搬送している最中は、複数の太陽電池セル２に接触しない位置まで下降する。支持部材７の上下方向の移動距離は、特に限定されるものではないが、例えば２〜５ｍｍである。
【００２７】
支持部材７と接触する太陽電池セル２の裏面側には３本のバスバー電極３が形成されており、上昇してきた支持部材７の上面と最初に接触するのは、これら裏面側の３本のバスバー電極３に接触するように配置される配線材４である。ただし、配線材４とバスバー電極３の膜厚は薄いため、実際には、太陽電池セル２の裏面側の大部分が支持部材７の上面に接触することになる。
【００２８】
支持部材７の短手方向の幅（図１（ａ）のＹ方向長さ）は、２本のベルト１１の間隔に収まる長さである。これにより、支持部材７が上下しても、ベルト１１に接触するおそれはない。また、支持部材７の短手方向の幅は、当然のことながら、バスバー電極３の幅よりも広い。
【００２９】
また、支持部材７の長手方向の幅（図１（ａ）のＸ方向長さ）は、配線材４をハンダ付けする場合には、配線材接続部６が配線材４の接続を行うのに必要な長さ、より具体的には太陽電池セル２の１個分の長さ以上である。
【００３０】
図４は支持部材７の長手方向（搬送方向）の幅を太陽電池セル２の４個分の長さにした例を示している。４個分の長さにした理由は、支持部材７の左端側の１セル分で太陽電池セル２の予備加熱を行い、その隣の１セル分で配線材４のハンダ付けを行い、その隣の１セル分で１回目の保温を行い、右端側の１セル分で２回目の保温を行うようにしたためである。２セル分で保温を行う理由は、ハンダ付け後の太陽電池セル２の温度を徐々に下げるためであり、１回目の保温温度よりも２回目の保温温度を低くしている。なお、図４の支持部材７の幅は一例であり、必ずしも４個分の幅にする必要はない。
【００３１】
支持部材７は、支持部材上下機構８により、上下方向（鉛直方向）に移動する。支持部材上下機構８は、図１（ｂ）に示すように、上下動部材１３と、エアシリンダ１４と、エア管１５と、エアシリンダ支持台１６とを有する。上下動部材１３は、支持部材７を載置した状態で上下に移動する。エアシリンダ１４は、エア管１５から空気を出し入れすることで、上下動部材１３を上下に移動させる駆動力を発生する。エアシリンダ支持台１６は、エアシリンダ１４を載置する台であり、上下には移動せず固定されている。エアシリンダ支持台１６は、図示のようにコの字形状であり、エアシリンダ支持台１６の内部をベルト１１が通過する。
【００３２】
なお、エアシリンダ支持台１６の形状は、その内部をベルト１１が通過できるような構造であればよく、必ずしもコの字形状である必要はなく、例えば環状でもよい。
【００３３】
配線材接続部６で配線材４の接続を行う際には、支持部材７が太陽電池セル２に接触されるため、太陽電池セル２上のバスバー電極３に塗布されたフラックスが支持部材７の上面に付着するおそれがある。このため、図１（ｂ）では、太陽電池セル２を載置する支持台７ａと、この支持台７ａが着脱可能に取り付けられる支持基台７ｂとで支持部材７を構成している。これにより、支持台７ａの上面にフラックス等が付着した場合等、必要に応じて支持台７ａを交換でき、フラックス付着の影響を受けにくくなる。
【００３４】
なお、支持部材７を支持台７ａと支持基台７ｂで構成し、支持台７ａを着脱可能にすることは必須ではない。支持部材７を一体構造にして、支持部材７の上面を定期的にクリーニングしてもよい。クリーニングは、手動で行ってもよいし、クリーニング部材を設けてもよい。
【００３５】
次に、本実施形態に係る配線材接続装置１による配線材接続工程を順に説明する。図５は配線材接続工程の一例を示すフローチャートである。
【００３６】
まず、支持部材上下機構８により支持部材７を上昇させた状態で、先頭の太陽電池セル２のバスバー電極３に接続するための配線材４が支持部材７上の所定位置に配置される（工程Ｓ１）。
【００３７】
次に、多数の太陽電池セルがスタックされたラックから、不図示のロボットの吸着パッドにて先頭の太陽電池セル２の受光面を吸着させた状態で搬送し、この太陽電池セル２の非受光面側のバスバー電極３を配置済みの配線材４に接触させる（工程Ｓ２）。
【００３８】
次に、工程Ｓ２で搬送した太陽電池セル２の受光面側のバスバー電極３に、別の配線材４を接触させる（工程Ｓ３）。
【００３９】
次に、工程Ｓ２で搬送した太陽電池セル２の受光面側と非受光面側の配線材４に加熱手段を近づけて加熱し、配線材４とバスバー電極３をハンダ付けする（工程Ｓ４）。
【００４０】
配線材４とバスバー電極３とのハンダ付けが完了すると、支持部材上下機構８により支持部材７を下降させる（工程Ｓ５）。支持部材７が下降すると、太陽電池セル２は、２本のベルト１１のみで支持される状態になり、太陽電池セル２がフラックス等を介して支持部材７に貼り付くおそれを回避できる。支持部材７が下降を始める時点では、フラックスはまだ完全には固まっていないため、仮に支持部材７にフラックスが付着したとしても、支持部材７の下降時に、太陽電池セル２が支持部材７に貼り付いた状態で支持部材７とともに下降するおそれはない。
【００４１】
支持部材７の下降が完了すると、次に、搬送機構５は搬送方向に２本のベルト１１を移動させる。移動距離は、太陽電池セル２の搬送方向長さと同じであり、ここでは配線済みの太陽電池セル２を１セル分移動させる（工程Ｓ６）。
【００４２】
搬送機構５が太陽電池セル２を搬送している最中は、支持部材７は下降しているため、太陽電池セル２は、２本のベルト１１のみで支持され、フラックス等が支持部材７に付着して太陽電池セル２が支持部材７に貼り付くおそれはなくなる。また、搬送中に、フラックスとハンダは固まるため、その後に、支持部材７が太陽電池セル２に接触したとしても、太陽電池セル２が支持部材７に貼り付くことはなく、太陽電池セル２の破損を防止できる。
【００４３】
上述した工程Ｓ６で、太陽電池セル２の１セル分の搬送が完了すると、支持部材上下機構８により支持部材７を上昇させて、配線済みの太陽電池セル２に支持部材７を接触させる。（工程Ｓ７）。
【００４４】
その後、工程Ｓ２〜Ｓ７の工程を、太陽電池ストリング１０を構成する太陽電池セル２の数であるｎ回（ｎは２以上の整数）繰り返す（工程Ｓ８）。
【００４５】
ｎ回目の工程Ｓ７を行った後に、太陽電池ストリング１０の最後尾の太陽電池セル２の受光面側のバスバー電極３に配線材４を接触させて、加熱手段にてハンダ付けを行い、その後に支持部材７を下降させる（工程Ｓ９）。以上の工程により、太陽電池ストリング１０が完成する。
【００４６】
図１（ａ）に示したように、本実施形態では、太陽電池セル２の対向する２辺の近傍を２本のベルト１１で支持するため、２本のベルト１１の間で、太陽電池セル２が下方に反るおそれがある。反りの大きさは、太陽電池セル２の膜厚や材料などに依存するが、反りが問題になる場合は、２本のベルト１１が載置される吸着部材１２の上面を、図６に示すように、太陽電池セル２が配置される内側方向から外側方向にかけて高さが連続的に低くなる傾斜面にすることで、２本のベルト１１が太陽電池セル２を引っ張り合うようになり、反りを軽減することができる。
【００４７】
このように、本実施形態では、太陽電池セル２のバスバー電極３に配線材４を接続する際には支持部材７を太陽電池セル２に接触させてバスバー電極３と配線材４のハンダ付けを行い、ハンダ付けが完了すると、支持部材７を下降させてから、太陽電池セル２を搬送するため、ハンダ付けの際にバスバー電極３の表面から溶け出したフラックスを介して太陽電池セル２が支持部材７に貼り付くおそれがなくなる。これにより、配線材４の接続時の太陽電池セル２の破損を防止できる。
【００４８】
本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１  配線材接続装置、２  太陽電池セル、３  バスバー電極、４  配線材、５  搬送機構、６  配線材接続部、７  支持部材、８  支持部材上下機構、１０  太陽電池ストリング、１１  ベルト、１２  吸着部材、１３  上下動部材、１４  エアシリンダ、１５  エア管、１６  エアシリンダ支持台
【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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