(57)【要約】【課題】太陽電池素子の温度分布不均一による割れの発生した太陽電池モジュールの製造方法及び製造装置を得ること。【解決手段】タブリード１４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１を有する太陽電池モジュールの製造方法であって、太陽電池素子１にフラックスを塗布するステップと、フラックスが塗布された太陽電池素子１に予めはんだが供給されたタブリード１４を接触させるステップと、タブリード１４の本数よりも多数で、太陽電池素子１の幅方向に略均等に配置された複数のランプヒータ１５ａ〜１５ｇから太陽電池素子１に熱線を照射して太陽電池素子１を加熱して、タブリード１４を太陽電池素子１にはんだ付けするステップと、を備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一本のタブリード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有する太陽電池モジュールの製造方法であって、
前記太陽電池素子にフラックスを塗布するステップと、
前記フラックスが塗布された前記太陽電池素子に予めはんだが供給された前記タブリードを接触させるステップと、
前記タブリードの本数よりも多数で、前記太陽電池素子の幅方向に略均等に配置された複数のランプヒータから前記太陽電池素子に熱線を照射して前記太陽電池素子を加熱して、前記タブリードを前記太陽電池素子にはんだ付けするステップと、
を備え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】
前記複数のランプヒータの各々が熱線を照射する各領域における前記太陽電池素子の温度を測定する温度測定ステップと、
前記温度測定ステップにおいて測定した前記太陽電池素子の温度に基づいて、前記ランプヒータの各々から照射する熱線の強度を変更するステップと、
を有することを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項３】
少なくとも一本のタブリード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有する太陽電池モジュールを製造するための太陽電池モジュールの製造装置であって、
前記太陽電池素子に、フラックスを塗布する手段と、
予めはんだが供給されている前記タブリードと前記フラックスが塗布された前記太陽電池素子とを重ねて載置する支持部材と、
前記太陽電池素子の幅方向に略均等に配置されて、前記タブリードが重ねられた前記太陽電池素子を加熱する、前記タブリードの本数よりも多数の複数のランプヒータとを、備えることを特徴とする太陽電池モジュールの製造装置。
【請求項４】
前記複数のランプヒータの各々が熱線を照射する各領域における前記太陽電池素子の温度を測定するセンサと、
前記センサの測定結果に基づいて前記ランプヒータの各々から照射する熱線の強度を変化させる手段と、
を備えることを特徴とする請求項３に記載の太陽電池モジュールの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の太陽電池素子を連結して形成する太陽電池モジュールの製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の太陽電池モジュールの製造方法は、例えば特許文献１に開示されている。太陽電池素子の電極へのタブリード接続方法は、太陽電池素子の電極上にタブリードを置いた状態でタブリード押し付け装置によってタブリードを発電素子に押し付ける。タブリードを押し付けた状態で太陽電池素子の上方に配置した赤外線ランプヒータから照射された赤外線による本加熱とホットプレートからの補助加熱とによってタブリードに予め供給されていたはんだを溶融させ、発電素子（セル）とタブリードとを接合（はんだ付け）し、所定数のセルを配列させて互いに電気的に接続することで、太陽電池モジュールが製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１９６７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
太陽電池素子の受光面の集電電極及び裏面の集電電極とはんだを供給したタブリードとをはんだ付けする際には、タブリードと発電素子の集電電極とを確実に接合する必要がある。タブリードと集電電極との接合方法は、赤外線ランプヒータによる本加熱とホットプレートからの補助加熱とによる方法が用いられている。
【０００５】
この接合方法でタブリードと集電電極とを確実にはんだ付けするには、特に、赤外線ランプヒータによる本加熱条件が重要となる。例えば、加熱条件が低い場合は、タブリードと集電電極とが未接合となり、逆に加熱条件が高い場合、太陽電池素子は過度の熱加工を受けることで熱ひずみが大きくなり、太陽電池素子は、変形が大きくなって割れてしまうという不具合が生じる。
【０００６】
また、集電電極とタブリードとをはんだ付けする際には、集電電極及びはんだの表面の酸化物などの汚れを除去する目的ではんだ付け部にフラックスを塗布しておく必要がある。しかし、フラックスはタブリードのはんだ付け時にホットプレート表面に付着する。生産中にホットプレートにフラックスが繰り返し付着して、フラックス中のロジン等の固形成分が凸状に堆積すると、ホットプレート上のタブリードと太陽電池素子の集電電極との間に隙間ができてしまい、太陽電池素子がホットプレートに密着しなくなる。太陽電池素子がホットプレートに密着していないと、ランプヒータでの本加熱状態時に太陽電池素子の温度状態が変化し、太陽電池素子の熱分布が不均一になる。太陽電池素子は、温度分布が不均一になると、熱応力が変化する部分で割れが発生する。
【０００７】
この割れを防ぐために、太陽電池モジュールの製造設備においてはフラックスで汚染された箇所を定期的に清掃しなければならない。しかし、フラックスはタブリードのはんだ付け時のランプヒータでの加熱によってはんだの融点を超える高温に加熱されてしまうため、フラックス中のロジンなどの固形成分がホットプレート表面に焼き付いて変質し、除去が極めて困難な状態となってしまう。
【０００８】
さらに、ホットプレート表面に付着した固形成分の影響で太陽電池素子とホットプレートとの間に隙間が生じることで、ランプヒータでの本加熱によるはんだ付け時は、ランプヒータによる熱がホットプレートに伝導しないため、ホットプレートと太陽電池素子とが接している部分に比べて高温になり、太陽電池素子内面の温度分布が不均一となる。その際、温度差の大きい箇所においては、局部的に熱応力が増して太陽電池素子が割れる確率が高まる問題もある。
【０００９】
特に、近年の太陽電池素子は受光面の面積をより大きくするために集電電極及びタブリードの幅が２ｍｍ以下まで小さくなっており、また太陽電池素子当たりの集電電極及びタブリードの本数も従来の２本からそれ以上に増えている。これらの状況により、フラックスの塗布本数、塗布面積が増し、フラックスの固形成分のホットプレートへの付着による、太陽電池素子の温度分布不均一による割れの発生頻度の増加が大きな問題となっている。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、太陽電池素子の温度分布不均一による割れの発生した太陽電池モジュールの製造方法及び製造装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、少なくとも一本のタブリード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有する太陽電池モジュールの製造方法であって、太陽電池素子にフラックスを塗布するステップと、フラックスが塗布された太陽電池素子に予めはんだが供給されたタブリードを接触させるステップと、タブリードの本数よりも多数で、太陽電池素子の幅方向に略均等に配置された複数のランプヒータから太陽電池素子に熱線を照射して太陽電池素子を加熱して、タブリードを太陽電池素子にはんだ付けするステップと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、タブリードをはんだ付けする際の太陽電池素子の温度ムラを抑え、太陽電池素子に割れが発生することを防止し、太陽電池モジュールの歩留まりを向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明にかかる太陽電池モジュールの製造方法及び製造装置の実施の形態１によって製造される太陽電池モジュールの太陽電池素子の上面図である。
【図２】図２は、実施の形態１にかかる太陽電池モジュールの太陽電池素子の下面図である。
【図３】図３は、太陽電池素子の裏面集電電極にフラックスを塗布する工程を示した図である。
【図４】図４は、太陽電池素子の集電電極及び裏面集電電極にタブリードをはんだ付けするための装置を示す斜視図である。
【図５】図５は、本加熱用に七つのランプヒータが設置されているタブリードをはんだ付けするための装置を示す断面図である。
【図６】図６は、タブリードをはんだ付けするための従来の装置を示す断面図である。
【図７】図７は、従来の設備を用いて太陽電池素子とタブリードとをはんだ付けする際に、タブリードと同数のランプヒータがほぼ同じ条件で本加熱した時の太陽電池素子内面の温度状態のモニタ結果の一例を示す図である。
【図８】図８は、本加熱状態の太陽電池素子の温度状態を確認するために七つの温度センサが設置されている状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明にかかる太陽電池モジュールの製造方法及び製造装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる太陽電池モジュールの製造方法及び製造装置の実施の形態１によって製造される太陽電池モジュールの太陽電池素子の上面図である。太陽電池モジュールに用いた太陽電池素子１は、半導体基板５の受光面側にリン拡散によって不純物拡散層（不図示）が形成されているとともに、シリコン窒化膜からなる反射防止膜４が形成されている。また、半導体基板５の受光面側には、長尺細長の細線電極３と、細線電極３に導通する集電電極２とが設けられており、それぞれ底面部において不純物拡散層と電気的に接続している。
【００１６】
図２は、実施の形態１にかかる太陽電池モジュールの太陽電池素子の下面図である。太陽電池素子１の裏面（受光面と反対側の面）には、ほぼ全面にわたって裏面電極７が設けられているとともに、集電電極２と略同方向に裏面集電電極６が設けられている。太陽電池素子１は、太陽光が当たることによって電圧を発生させ、太陽光の受光面側が集電電極２がマイナス電極（負極）となり、受光面と反対側の裏面集電電極６がプラス電極（正極）となる。
【００１７】
図３は、太陽電池素子１の裏面集電電極６にフラックス８を塗布する工程を示した図である。図中、コンベア９は無端ベルトを用いて構成されており、太陽電池素子１を図中の矢印方向へ搬送する。ノズル１０は、不図示の容器に蓄えられたフラックス８に所定の圧力を所定の時間加えることで、容器から押し出されたフラックス８を噴出する。裏面集電電極６の長手方向はコンベア９の搬送方向と略平行になっており、ノズル１０は裏面集電電極６の真上の位置に配置されている。太陽電池素子１がノズル１０の真下を通過する時にノズル１０からフラックス８を吐出することで、裏面集電電極６にフラックスを塗布する。この後、太陽電池素子１を裏返して、受光面に形成した集電電極２にも同様の工程でフラックス８を塗布する。
【００１８】
図４は、太陽電池素子１の集電電極２と別の太陽電池素子の裏面集電電極６にタブリードをはんだ付けするための装置を示す斜視図であり、構造及び動作の理解を容易にするために太陽電池素子１及びタブリードの図示は省略している。予めはんだが供給されているタブリードとフラックスが塗布された太陽電池素子１とを重ねて載置する支持部材としてのホットプレート１１にはタブリードを配置するためのタブガイド１２ａが設けられており、別の太陽電池素子１の集電電極２と接触させたはんだ供給済のタブリードがタブガイド１２ａに配置される。タブガイド１２ａに収容されたタブリードの上に太陽電池素子１を載置することで、太陽電池素子１の裏面集電電極６と別の太陽電池素子１の集電電極２とがタブリードで接続された状態となる。
【００１９】
図５は、太陽電池素子１の集電電極２と集電電極２と対をなす裏面集電電極６とにタブリードをはんだ付けするための設備を示す断面図であり、ホットプレート１１の上方には太陽電池素子１とタブリード１４とのはんだ付けに用いられるランプヒータ１５ａ〜１５ｇが設けられており、太陽電池素子１の幅方向（集電電極２や裏面集電電極６と直交する方向）に略均等に配置されている。すなわち、本実施の形態では、ランプヒータの設置数は７個である。なお、ランプヒータ１５ａ〜１５ｇは条件（熱線の照射強度）を個別に設定可能である。タブリード１４には予めはんだが供給されており、集電電極２や裏面集電電極６にタブリード１４を接触させた状態で太陽電池素子１を加熱してから冷却することで、タブリード１４が集電電極２や裏面集電電極６にはんだ付けされる。
【００２０】
タブガイド１２ａの周囲には、フラックスの固形成分１３ａ、１３ｂが堆積している。ホットプレート１１のフラックスの固形成分１３ａ、１３ｂが付着した部分の近傍は、太陽電池素子１がホットプレート１１に密着せず、フラックスの固形成分１３ａ、１３ｂが付着していない部分では太陽電池素子１はホットプレート１１と密着した状態となっている。
【００２１】
比較のために、タブリードをはんだ付けするための従来の設備について説明する。図６は、タブリードをはんだ付けするための従来の設備の断面図である。従来の設備では、ランプヒータ２５ａ、２５ｂを備えており、ランプヒータの設置数は、集電電極の本数と同じ（２個）である。
【００２２】
図７は、従来の設備を用いて太陽電池素子とタブリードとをはんだ付けする際に、タブリードと同数のランプヒータがほぼ同じ条件で本加熱した時の太陽電池素子内面の温度状態のモニタ結果の一例を示す図である。ホットプレート１１にフラックスの固形成分１３ａ、１３ｂが付着して太陽電池素子１とホットプレート１１とが密着していない部分と、ホットプレート１１にフラックスの固形成分１３ａ、１３ｂが付着しておらず、太陽電池素子１とホットプレート１１とが密着している部分での太陽電池素子１の温度状態のモニタ結果を示している。
【００２３】
ランプヒータ２５ａ、２５ｂによって本加熱した際、太陽電池素子１がホットプレート１１から離れている部分（フラックスの固形成分１３ａ、１３ｂがホットプレート１１に付着している部分）では、ランプヒータ２５ａ、２５ｂによる熱がホットプレート１１に伝導しにくくなり、太陽電池素子１の温度が高くなっている。
【００２４】
太陽電池素子１は、温度が高い高温部１６ｂ、１６ｄと温度が低い低温部１６ａ、１６ｃ、１６ｅとに温度差が生じることで、高温部分と低温部分との境界部分に亀裂が発生し、割れの発生頻度が増加してしまう。この亀裂は、非常に大きい場合は、図６の製造工程以降の亀裂検査工程での判別が可能であり、亀裂が確認された太陽電池素子１は予め準備された亀裂のない太陽電池素子１と交換される。
【００２５】
一方、亀裂が小さく、亀裂検査工程で判別されなかった場合は、さらに太陽電池モジュールの製造工程の後工程として検査を行う太陽電池モジュールの出力検査工程において所定の出力が得られないことで太陽電池素子１に亀裂が生じていることが判明する。しかし、太陽電池モジュールの出力検査工程での太陽電池素子１は既に樹脂などで密封された状態であり、亀裂が生じている太陽電池素子１だけを交換することは不可能であり、太陽電池モジュールを丸ごと１枚不良とせざるを得ない。
【００２６】
本実施の形態では、ランプヒータ１５ａ〜１５ｇの熱線の照射強度を個別に設定できるため、タブリード１４をはんだ付けする際に太陽電池素子１が高温となるタブガイド１２ａが設けられた部分に熱線を照射するランプヒータ１５ｂ、１５ｆの照射強度を弱くすることで、太陽電池素子１に温度ムラが生じることを防止できる。これにより、太陽電池素子１に割れが発生することを防止し、太陽電池モジュールの歩留まりを向上させることができる。
【００２７】
実施の形態２．
図８は、本発明にかかる太陽電池モジュールの製造装置の実施の形態２の構成を示す図であり、太陽電池素子１の集電電極２と対をなす裏面集電電極６とにタブリードをはんだ付けする設備を示している。本実施の形態では、実施の形態１の構成に加え、本加熱状態の太陽電池素子１の温度状態を確認するための温度センサ１８ａ〜１８ｇをさらに有する。温度センサ１８ａ〜１８ｆは、温度が変化することにより抵抗値が変化するタイプの温度センサであり、各々は本加熱用のランプヒータ１５ａ〜１５ｇに接続されている。ランプヒータ１５ａ〜１５ｇの電圧と温度センサ１８ａ〜１８ｇの抵抗値との積算値は、常に一定となるように予め設定されている。
【００２８】
生産開始時点のホットプレート１１にフラックスが体積していない状態では、太陽電池素子１の温度は均一な状態であり、温度センサ１８ａ〜１８ｇで得られた各抵抗値は同じ値である。生産に伴いホットプレート１１にフラックス成分が付着してくると、フラックスが付着した部分の近傍の温度を測定している温度センサ１８ｂ、１８ｃ、１８ｅ、１８ｆでの温度測定値は上昇し、抵抗値も上昇する。
【００２９】
温度センサ１８ｂ、１８ｃ、１８ｅ、１８ｆの抵抗値が上昇すると、ランプヒータ１５ａ〜１５ｇの電圧と抵抗値との積算値が予め設定された値となるようにランプヒータ１５ｂ、１５ｃ、１５ｅ、１５ｆの電圧を下げる。こうすることで、ホットプレート１１の状態の変化によって太陽電池素子１とホットプレート１１との接触が不均一になっても、自動的に太陽電池素子１の温度を均一に保ち、太陽電池素子１に亀裂が発生することを抑制できる。
【００３０】
なお、上記の例ではランプヒータ及び温度センサが七つの構成を例としたが、これらを七つずつ備える構成に限定されることはない。
【００３１】
本実施の形態によれば、太陽電池素子１の各領域の温度に応じてランプヒータ１５ａ〜１５ｇの条件が自動的に変更されるため、太陽電池素子１の温度分布を容易に均一化できる。
【符号の説明】
【００３２】
１  太陽電池素子
２  集電電極
３  細線電極
４  反射防止膜
５  半導体基板
６  裏面集電電極
７  裏面電極
８  フラックス
９  コンベア
１０  ノズル
１１  ホットプレート
１２ａ  タブガイド
１３ａ、１３ｂ  フラックスの固形成分
１４  タブリード
１５ａ〜１５ｇ  ランプヒータ
１６ａ、１６ｃ、１６ｅ  低温部
１６ｂ、１６ｄ  高温部
１８ａ〜１８ｇ  温度センサ
【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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