ES2345393T3 - Metodo para fabricar una bateria solar. - Google Patents
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Abstract
Método para fabricar una batería solar conectando eléctricamente una pluralidad de células (12) entre sí usando elementos (14) de conexión, que comprende una etapa de aplicación de flujo de aplicar un flujo a las superficies de las células (12), una etapa de disposición de disponer los elementos (14) de conexión por encima de las células (12) adyacentes a las que se ha aplicado el flujo y una etapa de colocación sucesiva de conectar los elementos (14) de conexión a las células mediante soldadura, caracterizado porque el método comprende además una etapa de calentamiento de células de calentar posteriormente las células (12) conectadas a los elementos (14) de conexión de modo que se retira el residuo de la superficie de las células (12).
Description
Método para fabricar una batería solar.
La presente invención se refiere a un método
para fabricar una batería solar, más particularmente a un método
para fabricar una batería solar conectando eléctricamente una
pluralidad de células entre si mediante elementos de conexión,
denominados lengüetas o hilos de plomo de lengüeta, que comprende
una etapa de aplicación de flujo de aplicar un flujo a las
superficies de las células, una etapa de disposición de disponer los
elementos de conexión por encima de las células adyacentes a las que
se ha aplicado el flujo y una etapa de colocación sucesiva de
conectar los elementos de conexión a las células mediante soldadura.
Se conoce un método de este tipo por el documento US 2003/0127124A.
También se conoce un método de fabricación de una célula solar por
los documentos JP 2002 217434 A y JP 6 334 203A.
En los últimos años han crecido las expectativas
de una energía limpia debido a un problema de protección
medioambiental global, tal como el calentamiento global, y una
batería solar que convierte directamente energía solar (luz del sol)
en energía eléctrica ha recibido atención como fuente de energía
limpia. Por ejemplo, la batería solar incluye una pluralidad de
células de conversión fotoeléctricas, y lengüetas constituidas cada
una de una lámina de cobre se sueldan a estas células adyacentes
para conectarlas eléctricamente entre sí, constituyendo de ese modo
una sucesión. Esta lengüeta se usa como hilo de plomo que conecta
una pluralidad de células en serie o como terminal de salida (véase
la solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el público
n.º 2003-168811).
En un método general para fabricar una sucesión
100 de baterías solares de este tipo, tal como se muestra en la
figura 9, en primer lugar se preparan una pluralidad de células 12
(primera etapa). Además, tras aplicar un flujo licuado calentado a
una temperatura predeterminada a partes (lineas discontinuas
mostradas) de las superficies de la pluralidad de células 12 en las
que van a soldarse las lengüetas 14 (segunda etapa), las lengüetas
14 se disponen sobre la parte superior de la célula 12 y la
superficie inferior de la célula adyacente 12 (tercera etapa). A
continuación, las lengüetas 14 se presionan sobre las células 12
desde arriba para impedir que se levanten las lengüetas 14
dispuestas, y se sueldan las lengüetas 14 (cuarta etapa).
Cuando tales lengüetas 14 se sueldan sobre las
superficies de las células 12, la materia orgánica y similares
mezcladas con el flujo se adhieren a las células 12. Si esta materia
orgánica y el flujo permanecen sobre las superficies de las células
12, empeora la eficiencia de conversión de energía de la batería
solar. Por tanto, hasta el momento, tras soldar las lengüetas 14
sobre las células 12, se ha realizado una etapa de limpieza de
limpiar las células 12 para limpiar y retirar residuos tales como el
flujo y la materia orgánica de las superficies de las células 12 con
agua caliente, productos químicos, vapor o similares.
Además, la sucesión 100 constituida por la
pluralidad de células 12 limpiadas de esta manera está dispuesta
entre una hoja protectora o vidrio transmisor de luz en el lado
trasero y vidrio transmisor de luz en la superficie, y sellada
herméticamente con un relleno (EVA o similar), mediante lo cual se
fabrica la batería solar. Existe también un caso en el que residuos
tales como el flujo y la materia orgánica sobre las superficies de
las células 12 se disponen entre piezas de vidrio o entre el vidrio
y la hoja ya que no se limpian de una manera hermética.
Sin embargo, la operación de limpieza y retirada
de residuos tales como el flujo y la materia orgánica sobre las
superficies de las células con agua caliente, productos químicos,
vapor o similares tras soldar las lengüetas provoca una aumento de
las etapas para fabricar la batería solar. Por tanto, existe el
problema de que se produce un aumento del coste de la batería
solar.
Además, en un caso en el que tras soldar las
lengüetas, residuos tales como el flujo y la materia orgánica sobre
las superficies de las células están dispuestos entre las piezas de
vidrio o entre el vidrio y la hoja sin limpiarse en la manera
hermética, incluso cuando los residuos tales como el flujo y la
materia orgánica permanecen sobre las superficies de las células, no
pueden retirarse. Especialmente en un caso en el que residuos tales
como la materia orgánica y el flujo sobre las superficies de las
células se gasifican mediante calentamiento en una etapa de formar
un módulo o similar, y permanecen como un gran número de burbujas,
la luz del sol que incide sobre las superficies de las células se
refleja de manera irregular, o se intercepta la luz del sol. Por
tanto, existe el problema de que se incurre en una disminución de la
eficiencia de conversión de energía de la batería solar.
La presente invención se ha desarrollado para
solucionar un problema técnico de este tipo, y un objetivo de la
misma es proporcionar un método para fabricar una batería solar, en
la que las influencias de residuos tales como un flujo o materia
orgánica que permanecen sobre las superficies de las células se
retiran eficazmente, puede potenciarse enormemente la eficiencia de
conversión de energía.
Según la presente invención, un método para
fabricar una batería solar conectando eléctricamente una pluralidad
de células entre si usando elementos de conexión se caracteriza
porque el método comprende además una etapa de calentamiento de
células de calentar posteriormente las células conectadas a los
elementos de conexión de modo que se retira el residuo de la
superficie de las células.
El flujo aplicado a la superficie de las células
realiza satisfactoriamente la soldadura y contiene sustancias tales
como materia orgánica. Por ejemplo, un flujo soluble en agua es útil
en un flujo de este tipo.
Preferiblemente, una temperatura de
calentamiento de la etapa de calentamiento de células no es inferior
a una temperatura de ebullición del flujo.
Ventajosamente, una temperatura de calentamiento
de la etapa de calentamiento de células no es inferior a una
temperatura de activación del flujo.
En una realización, la temperatura de
calentamiento es de entre +140ºC y +160ºC, y el tiempo de
calentamiento es de entre un minuto y cinco minutos en la etapa de
calentamiento de células.
En una realización preferida, la temperatura de
calentamiento es de +150ºC y el tiempo de calentamiento es de tres
minutos en la etapa de calentamiento de células.
En otra realización, la temperatura de
calentamiento es superior a +160ºC y el tiempo de calentamiento es
inferior a un minuto en la etapa de calentamiento de células.
En una realización, la temperatura de
calentamiento es de +200ºC o superior, y el tiempo de calentamiento
es inferior a 20 segundos en la etapa de calentamiento de
células.
En una realización conveniente, la temperatura
de calentamiento es de +250ºC o superior, y el tiempo de
calentamiento es inferior a diez segundos en la etapa de
calentamiento de células.
Preferiblemente, todas las células se calientan
en la etapa de calentamiento de células.
Ventajosamente, la etapa de calentamiento de
células de cada invención descrita anteriormente incluye medios de
liberación de calor para impedir que se funda la soldadura que
conecta las lengüetas a las células.
Los medios de liberación de calor pueden ser una
cinta transportadora que transporta las células y que entra en
contacto con al menos una parte de lengüeta durante el
transporte.
Preferiblemente, en la etapa de colocación
sucesiva, la cinta transportadora no entra en contacto con la parte
de lengüeta, y en la etapa de calentamiento de células, la cinta
transportadora entra en contacto con la parte de lengüeta.
Ventajosamente, en la etapa de colocación
sucesiva de cada invención descrita anteriormente, se sopla aire
caliente contra las lengüetas para realizar la soldadura, y en la
etapa de calentamiento de células, las células se irradian con un
rayo infrarrojo y se calientan. Es preferible que los medios para
irradiar las células con el rayo infrarrojo sean una resistencia de
calentamiento de lámpara.
Por tanto, en esta etapa de calentamiento de
células, en un caso en el que las células se calientan a una
temperatura que no es inferior a la temperatura de ebullición del
flujo, puede evaporarse el flujo aplicado durante la soldadura de
las lengüetas a las células. En un caso en el que las células se
calientan a una temperatura que no es inferior a la temperatura de
activación del flujo en la etapa de calentamiento de células, aunque
el flujo permanece, puede neutralizarse la influencia del flujo.
En consecuencia, cuando se sueldan las lengüetas
a las células, residuos tales como el flujo y la materia orgánica
adherida a las células pueden retirarse o neutralizarse eficazmente.
Por tanto, sin realizar una etapa de limpieza de retirar residuos
tales como el flujo aplicado a las superficies de las células y la
materia orgánica tal como en la técnica convencional, es posible
evitar la desventaja de que el interior de cada célula pase a ser
blanco debido a los residuos. Por tanto, mientras se reducen los
costes de fabricación de la batería solar, es posible realizar la
potenciación de la calidad de la batería solar y la mejora de la
eficiencia de conversión de energía.
Especialmente, cuando las células se calientan a
entre +140ºC y +160ºC durante entre un minuto y cinco minutos, y
preferiblemente cuando las células se calientan a +150ºC durante
tres minutos, es posible evitar la desventaja de que se funda de
nuevo la soldadura que conecta los elementos de conexión a las
células.
Además, en un caso en el que la temperatura de
calentamiento en la etapa de calentamiento de células se fija para
que sea superior a +160ºC, aunque el tiempo de calentamiento es
inferior a un minuto, el flujo puede evaporarse eficazmente.
Especialmente, en un caso en el que la temperatura de calentamiento
en la etapa de calentamiento de células se fija para que sea
superior a +200ºC, aunque el tiempo de calentamiento es inferior a
20 segundos, puede retirarse la influencia del flujo.
Adicionalmente, en un caso en el que la temperatura de calentamiento
en la etapa de calentamiento de células se fija para que sea
superior a +250ºC, aunque el tiempo de calentamiento es inferior a
diez segundos, puede retirarse la influencia del flujo. Cuando las
células se calientan a la temperatura alta de esta manera, puede
reducirse enormemente el tiempo de tratamiento en la etapa de
calentamiento de células y puede mejorarse la eficiencia de
producción.
Especialmente, cuando se realiza el
calentamiento a una temperatura alta de este tipo durante un tiempo
corto, se producen los efectos de que las características de las
caras de limite de las capas de las células se mejoran mediante un
efecto de recocido y que las características de la batería solar
también se mejoran. Los efectos pasan a ser más notables por el
calentamiento a una temperatura alta tal como 200ºC o más o 250ºC o
más durante un tiempo corto. Además, cuando todas las células se
calientan en la etapa de calentamiento de células, las
características pueden mejorarse más uniformemente.
En este caso, cuando en la etapa de
calentamiento de células se disponen los medios de liberación de
calor para impedir que se funda de nuevo la soldadura que conecta
los elementos de conexión a las células, es posible evitar de manera
segura la desventaja de que se funda de nuevo la soldadura que
conecta los elementos de conexión a las células por el calentamiento
a la temperatura alta en la etapa de calentamiento de células.
Especialmente, en un caso en el que también sirven como estos medios
de liberación de calor la cinta transportadora, que transporta las
células y que entra en contacto con al menos la parte de lengüeta
durante el transporte de la invención, sin disponer ningún
dispositivo de enfriamiento o de liberación de calor especial, puede
impedirse que se funda de de nuevo la soldadura sobre el elemento de
conexión, y pueden reducirse los costes de equipamiento.
Especialmente, en este caso, la cinta
transportadora no entra en contacto con la parte de lengüeta en la
etapa de colocación sucesiva de lengüetas, y la cinta transportadora
entra en contacto con la parte de lengüeta en la etapa de
calentamiento de células. Por consiguiente, en la etapa de
colocación sucesiva de lengüetas, puede impedirse que el calor
escape de la cinta transportadora de manera que la parte de lengüeta
se fija a la mayor temperatura, y en la etapa de calentamiento de
células, por el contrario, puede reducirse la temperatura de la
parte de lengüeta.
Además, la soldadura en la etapa de colocación
sucesiva de lengüetas se realiza soplando el aire caliente contra
las lengüetas. Además, en la etapa de calentamiento de células, las
células se irradian con el rayo infrarrojo y se calientan. En este
caso, en la etapa de colocación sucesiva de lengüetas, la parte de
lengüeta puede calentarse de manera concentrada, y en la etapa de
calentamiento de células, todas las células pueden calentarse
ampliamente.
En consecuencia, en la etapa de colocación
sucesiva de lengüetas, mientras puede impedirse, o minimizarse, el
daño de una parte de célula distinta de la parte de lengüeta, los
elementos de conexión pueden soldarse de manera segura. Además, en
la etapa de calentamiento de células, todas las células se calientan
uniformemente, y la influencia del flujo puede eliminarse
eficazmente. Alternativa o adicionalmente, pueden mejorarse las
características de las células.
Ahora se describirán realizaciones de la
presente invención, sólo a modo de ejemplo, con referencia a los
dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1 es un diagrama de las etapas de
fabricación de una batería solar que muestra una realización de la
presente invención;
la figura 2 es un diagrama de las etapas de
fabricación de una batería solar en otra realización de la presente
invención;
la figura 3 es una vista explicativa de una
etapa de colocación sucesiva de lengüetas de la figura 2;
la figura 4 es una vista explicativa de manera
similar de una etapa de colocación sucesiva de lengüetas de la
figura 2;
la figura 5 es una vista explicativa de una
etapa de calentamiento de células de la figura 2;
la figura 6 es una vista explicativa de manera
similar de la etapa de calentamiento de células de la figura 2;
la figura 7 es una vista en planta de una cinta
transportadora en la etapa de colocación sucesiva de lengüetas y la
etapa de calentamiento de células de la figura 2;
la figura 8 es un diagrama que muestra razones
de cambio de características de salida de células mediante el
calentamiento en la etapa de calentamiento de células; y
la figura 9 es un diagrama de las etapas de
fabricación convencionales de una batería solar.
\vskip1.000000\baselineskip
Ahora se describirá en detalle una realización
de la presente invención con referencia a los dibujos. La figura 1
muestra un diagrama de las etapas de fabricación de una batería
solar que muestra una realización de la presente invención. Ha de
observarse que esta realización muestra un método para fabricar una
batería solar general. Dado que la tecnología para fabricar esta
batería solar se conoce bien hasta el momento, se omite una
descripción detallada de la misma, y se describirán los puntos
principales.
En primer lugar, en la presente invención, cada
una de células 12 de la batería solar está formada a modo de
cuadrado de aproximadamente 10 por 10 cm. Además, las células 12 se
disponen en una fila en una dirección longitudinal en una bandeja
(no mostrada), y unidas de manera desmontable, y se realizan
operaciones de etapas posteriores. En un método para fabricar la
batería solar, tal como se muestra en la figura 1, se prepara la
pluralidad de células 12 usando un sustrato 10 de silicio cristalino
de tipo n constituido por un semiconductor cristalino tal como
silicio policristalino, y se monta el sustrato sobre la bandeja
(primera etapa). En este caso, el sustrato 10 en el que se forman la
pluralidad de cé-
lulas 12 se muestra en una cuarta etapa descrita posteriormente, y en las otras etapas, se muestra la célula 12 individual.
lulas 12 se muestra en una cuarta etapa descrita posteriormente, y en las otras etapas, se muestra la célula 12 individual.
A continuación, se aplica un flujo licuado
calentado a una temperatura predeterminada a partes (líneas
discontinuas mostradas) de las superficies de la pluralidad de
células 12 en las que las lengüetas (elementos de conexión) 14 van a
soldarse (segunda etapa), y dos lengüetas 14 (electrodos colectores)
se disponen en paralelo entre sí por encima de las células 12
adyacentes (tercera etapa). Cada una de las lengüetas 14 está
constituida por una lámina de cobre o similar que tiene una anchura
de aproximadamente 2 mm y que tiene conductividad, y en la dirección
vertical de la lengüeta 14, se extienden y se disponen un gran
número de electrodos ramificados (no mostrados) que tienen cada uno
una anchura de aproximadamente 50 m.
A continuación, las lengüetas 14 se presionan
sobre las células 12 con dos filas de herramientas de compresión (no
mostradas) que tienen cada una un espesor aproximadamente igual a la
anchura de la lengüeta 14 y que tienen termorresistencia para
impedir que se levanten las lengüetas 14 dispuestas, y la célula 12
se sueldan y se conectan eléctricamente a las lengüetas 14 en serie
(cuarta etapa). Ha de observarse que aunque no se muestra, las
herramientas de compresión están constituidas para presionar las
lengüetas 14 durante la soldadura y apartarlas de las células 12
tras el fin de la soldadura. Ha de observarse que si las lengüetas
14 pueden soldarse a las células 12 sin presionarse, no han de
usarse necesariamente las herramientas de compresión.
Cuando se aplica el flujo a la superficie de la
célula 12 o cuando se sueldan las lengüetas 14, se generan un gran
número de burbujas en el flujo. El flujo para su uso en la soldadura
de las lengüetas 14 se mezcla con la materia orgánica o similar. Ha
de observarse que dado que las células 12 se sueldan y se conectan a
las lengüetas 14 en serie, la parte superior de una célula 12 está
conectada a la superficie inferior (no mostrada) de la célula 12
adyacente mediante las lengüetas 14.
A continuación, después de soldar las células 12
con las lengüetas 14 en serie, las células 12 se calientan desde
abajo mediante un serpentín o un calentador 16 eléctrico similar a
una varilla a de +140ºC a +160ºC, preferiblemente a +150ºC durante
un tiempo de calentamiento de uno a cinco minutos, preferiblemente
de tres minutos. Por consiguiente, se evapora el flujo aplicado a
las células 12 (quinta etapa). En este caso, las células se
calientan a +150ºC a los que el sustrato 10 de silicio cristalino de
tipo n constituido por un semiconductor cristalino tal como silicio
policrisLalino no se daña ni se rompe sin generar ningún problema en
la eficiencia de conversión de energía y durante un tiempo de
calentamiento corto de tres minutos.
Por tanto, a diferencia de la técnica
convencional, incluso en un caso en el que residuos tales como el
flujo aplicado a las superficies de las células 12 y la materia
orgánica no se limpian ni se retiran con agua caliente, productos
químicos, vapor o similares, cuando las células 12 se calientan
simplemente con el calentador 16 eléctrico, es posible eliminar la
causa de las burbujas, porque la evaporación del flujo permite
evaporar y eliminar residuos tales como la materia orgánica mezclada
con el flujo. Por tanto, en la etapa posterior, puede impedirse que
se generen las burbujas en un módulo.
Además, tras soldar las lengüetas 14 a las
células 12, finalmente el vidrio que tiene una propiedad de
transmisión de luz y resistencia a la intemperie se lamina sobre las
superficies de las células 12 y se completa la batería solar. En
este caso, se laminan, en este orden: una cubierta del lado de
superficie transparente fabricada de vidrio
extra-transparente reforzado o similar; una película
como relleno; la pluralidad de células 12 soldadas conectadas
eléctricamente en serie; una película como relleno; y una cubierta
del lado trasero constituida por una película de resina fabricada de
poli(tereftalato de etileno) (PET) o similar que tiene
resistencia a la intemperie. En el estado laminado, se calientan y
se presurizan para formar de ese modo un elemento constitutivo
similar a una placa. Después de esto, se unen: un elemento de marco
metálico que soporta el elemento constitutivo y que está fabricado
de aluminio o similar; una caja de terminales y similar, y se
completa un módulo de batería solar. Ha de observarse que para
evaporar el flujo aplicado a las células 12, las superficies de las
células 12 se irradian con un rayo infrarrojo mediante una lámpara
infrarroja que incluye un espejo reflectante que puede irradiar las
superficies de la célula 12 con el rayo infrarrojo desde por encima
de las células 12 de manera concentrada, y el flujo puede evaporarse
mediante el calor generado de esta manera. Alternativamente, puede
soplarse aire a una temperatura predeterminada contra las
superficies de las células 12 para evaporar el flujo. En un caso en
el que se sopla aire caliente contra las superficies de las células
12, dado que aumenta la convección del aire sobre las superficies de
las células 12, se produce un gran efecto de evaporación del flujo,
y el flujo puede evaporarse durante un tiempo corto en comparación
con el calentador eléctrico, la lámpara infrarroja o similar.
Por tanto, el método incluye: una etapa de
formar la pluralidad de células 12 sobre la superficie del sustrato
10; una etapa de aplicar el flujo a las superficies de la pluralidad
de células 12; una etapa de disponer las lengüetas 14 por encima de
las células 12 adyacentes a las que se ha aplicado el flujo; una
etapa de conectar las lengüetas 14 a las células 12 mediante
soldadura; y una etapa de calentar las células 12 conectadas a las
lengüetas 14 con el calentador 16 eléctrico. Cuando las células 12
se calientan a, por ejemplo, +150ºC durante un tiempo de
calentamiento de tres minutos, a diferencia de la técnica
convencional, el flujo puede evaporarse y eliminarse sin limpiar el
flujo aplicado a las superficies de las células 12.
En consecuencia, cuando las lengüetas 14 se
sueldan a las células 12, pueden eliminarse las influencias de
residuos tales como la materia orgánica adherida a las células 12.
Por tanto, a diferencia de la técnica convencional, no se requiere
ninguna etapa de limpieza para retirar residuos tales como el flujo
aplicado a las superficies de las células 12 y la materia orgánica,
y pueden reducirse los costes de la batería solar.
Especialmente, es posible evitar la desventaja
de que las superficies de las células 12 pasen a ser blancas cuando
se evapora el flujo. Por tanto, a diferencia de la técnica
convencional, puede mejorarse enormemente la calidad de la batería
solar sin realizar ninguna etapa de limpieza de flujo. Además, puede
mejorarse la eficiencia de conversión de energía.
Además, dado que las células 12 se calientan con
el calentador 16 eléctrico para evaporar el flujo aplicado a las
superficies de las células 12, las burbujas del flujo sobre las
superficies de las células 12 pueden reducirse enormemente. Esto
puede impedir la reflexión irregular de la luz solar que incide
sobre las superficies de las células 12. Adicionalmente, el flujo
sobre las superficies de las células 12 puede evaporarse para de ese
modo eliminar sustancialmente una cantidad del flujo aplicado a las
superficies de las células 12. En consecuencia, dado que el flujo
que permanece sobre las superficies de las células 12 puede
disminuirse notablemente, apenas se intercepta la luz solar que
incide en las células 12, y puede mejorarse enormemente la
eficiencia de conversión de energía de la batería solar.
A continuación, se describirá en detalle otra
realización de la presente invención con referencia a los dibujos.
La figura 2 muestra un diagrama de las etapas de fabricación de una
sucesión 100 de batería solar que muestra la presente realización.
Ha de observarse que en la figura 2, los componentes indicados con
los mismos números de referencia que los de la figura 9 producen las
mismas funciones o similares. En la presente realización, en lugar
de un tipo de cristal tal como un silicio monocristalino o silicio
policristalino, se usa un tipo amorfo tal como silicio amorfo o un
monocristal (sustrato cristalino) en el sustrato. Se usan células 12
generales híbridas amorfas o monocristalinas (células de batería
solar) constituidas formando capas amorfas de silicio sobre
superficies opuestas del sustrato. Se describirá un método para
fabricar una batería solar constituida de esta manera. Dado que la
tecnología para fabricar estas células 12 se conoce bien hasta el
momento, se omite una descripción detallada de la misma, y se
describirán los puntos principales.
En la presente invención, cada una de las
células 12 está formada a modo de cuadrado de aproximadamente 10 por
10 cm. En cada una de las superficies opuestas de la célula, se
disponen dos filas de electrodos colectores (anchura de
aproximadamente 2 mm) en paralelo, y en la dirección vertical de los
electrodos colectores se extienden y se disponen un gran número de
electrodos ramificados (anchura de aproximadamente 50 m). Tales
células 12 se disponen en una fila en una dirección longitudinal en
una bandeja (no mostrada), y unidas de manera desmontable, y se
realizan operaciones de etapas posteriores. En el método para
fabricar la batería solar, tal como se muestra en la figura 2, las
células 12 se producen y se montan sobre una bandeja (primera
etapa).
A continuación, a partes de electrodo colector
de las superficies de las células 12, es decir, partes (líneas
discontinuas mostradas) en las que van a soldarse lengüetas 14 como
elementos de conexión, se aplica un flujo licuado calentado a una
temperatura predeterminada (sustancia a base de agua que tiene un
punto de ebullición de aproximadamente +100ºC, la sustancia se
vaporiza en el punto de ebullición o menos, y se activa a
aproximadamente +200ºC o más) (segunda etapa como etapa de
aplicación de flujo). Ha de observarse que cada una de las lengüetas
14 está constituida por una lámina de cobre que tiene una anchura de
aproximadamente 2 mm y que tiene conductividad, y se aplica una
soldadura a la superficie de la lengüeta.
A continuación, la etapa cambia a una tercera
etapa como etapa de disposición de lengüetas. Este cambio a la
tercera etapa se describirá con referencia a las figuras 3 y 4. En
las figuras 3 y 4, el número de referencia 3 indica una cinta
transportadora (medio de transporte) constituida por una cinta sin
fin. La cinta transporta las células 12 hacia la derecha como se
ilustra en la figura 3 mediante una operación intermitente en la que
la cinta se detiene durante un tiempo predeterminado, y después de
esto avanza una distancia predeterminada. Tal como se muestra en la
figura 7, esta cinta 3 transportadora está constituida por: cintas
3A transportadoras colocadas en una etapa de colocación sucesiva de
lengüetas (posición de soldadura); y cintas 3B transportadoras
colocadas en una etapa de calentamiento de células. Se disponen tres
cintas 3A transportadoras en posiciones que evitan las lengüetas 14
en la superficie inferior de la célula 12. Por el contrario, se
disponen dos cintas 3B transportadoras en posiciones que
corresponden a las lengüetas 14 en la superficie inferior de la
célula 12 y en las que las cintas entran en contacto con las
lengüetas.
El número de referencia 4 indica un dispositivo
de compresión dispuesto por encima y por debajo de una posición de
soldadura predeterminada. El dispositivo está constituido por dos
filas de pasadores 4A .., 4B .. que se mueven verticalmente mediante
medios de accionamiento (no mostrados). Ha de observarse que los
pasadores 4A .., 4B .. están constituidos por un material que no se
suelda. Los pasadores superiores e inferiores están dispuestos
verticalmente por encima y por debajo de dos lengüetas 14 dispuestas
tal como se muestra en las figuras 3, 4 de modo que están una
enfrente de la otra. Además, por debajo de la cinta 3 transportadora
colocada debajo de este dispositivo 4 de compresión, se disponen
placas 6 calefactoras (medios de calentamiento del lado inferior)
constituidas cada una por un calentador eléctrico, y alimentadas con
corriente constantemente durante una operación.
Adicionalmente, se disponen verticalmente
calentadores 7 de aire caliente (medios de calentamiento de tipo
aire caliente) en posiciones que corresponden a las de los pasadores
de este dispositivo 4 de compresión por encima de las lengüetas 14.
Cada uno de los calentadores 7 de aire caliente está constituido
por, por ejemplo, un calentador eléctrico alimentado con corriente
para calentar y un soplador, y se sopla aire (aire caliente)
calentado mediante el calentador eléctrico contra las partes de
lengüeta 14 mediante el soplador de manera concentrada.
La célula 12 a la que se ha aplicado el flujo en
la segunda etapa se monta a continuación en las cintas 3A
transportadoras. A continuación, dos lengüetas 14 que corresponden a
los electrodos colectores se disponen a la izquierda y a la derecha
en el sentido de desplazamiento de las cintas 3A transportadoras
(tercera etapa como etapa de disposición de lengüetas). En realidad,
se disponen dos lengüetas 14 que corresponden a los electrodos
colectores sobre la superficie inferior de la primera célula 12 que
constituye la sucesión 100, y se extrae una mitad de la parte
frontal (parte frontal en el sentido de desplazamiento de la cinta 3
transportadora) de cada lengüeta en el sentido de desplazamiento.
Además, la cinta 3 transportadora se hace avanzar una distancia
predeterminada, y la célula 12 se mueve hasta la posición de
soldadura predeterminada y se detiene durante un tiempo
predeterminado. Se disponen entonces las lengüetas 14 que
corresponden a los electrodos colectores en la parte superior de la
célula 12.
En este momento, se extrae una mitad de la parte
posterior (parte posterior en el sentido de desplazamiento de la
cinta 3 transportadora) de cada una de las lengüetas 14 (lengüetas
dispuestas en la parte superior de la primera célula 12), y en la
mitad, se monta la siguiente célula 12. En este caso, la parte
superior de la célula 12 está en un lado positivo, y la superficie
inferior de la célula está en un lado negativo.
Dos lengüetas 14 se disponen para hacer tope en
la parte superior y la superficie inferior de la célula 12 de esta
manera. En este estado, durante el tiempo que se detiene la célula,
los pasadores 4A .., 4B .. del dispositivo 4 compresión bajan para
presionar las lengüetas 14 sobre la parte superior y la superficie
inferior de la célula 12 para impedir que las lengüetas se levanten.
Si las lengüetas 14 pueden soldarse a la célula 12 sin presionarse,
no ha de usarse necesariamente el dispositivo 4 de compresión.
En un estado en el que las lengüetas 14 se
presionan sobre la célula 12 de esta manera, los calentadores
eléctricos y los sopladores de los calentadores 7 de aire caliente
se alimentan con corriente para soplar aire caliente a una
temperatura alta contra las lengüetas 14 de manera concentrada, y la
soldadura sobre las lengüetas 14 se calienta a una temperatura de
fusión (de +186ºC a +187ºC) o más. Ha de observarse que la soldadura
sobre las lengüetas 14 en la superficie inferior de la célula
también se calienta a una temperatura de fusión mediante la
transferencia de calor debido a un aumento de temperatura que
acompaña al soplado del aire caliente desde la parte superior de la
célula y el calentamiento desde las placas 6 calefactoras dispuestas
por debajo de la célula (cuarta etapa como etapa de colocación
sucesiva de lengüetas).
En este caso, dado que el aire caliente de los
calentadores 7 de aire caliente se sopla contra las lengüetas 14 de
manera concentrada, no hay ningún problema en que otra parte de la
célula 12 se caliente excesivamente y la temperatura aumenta
anómalamente hasta dañar la célula 12. En este caso, dado que las
cintas 3A transportadoras no entran en contacto con las lengüetas 14
en la superficie inferior de la célula, la fusión de la soldadura
puede acelerarse a la temperatura alta en la proximidad de cada
lengüeta 14 sin permitir que escape la temperatura de esta parte de
lengüeta.
Mientras que las lengüetas 14 se presionan sobre
la célula 12 mediante el dispositivo 4 de compresión de esta manera,
se insufla el aire caliente desde los calentadores 7 de aire
caliente durante un tiempo predeterminado. Después de esto, se
detienen el calentador eléctrico y el soplador de cada calentador 7
de aire caliente. Ha de observarse que incluso tras el soplado de
este aire caliente, las lengüetas 14 siguen comprimiéndose sobre la
célula 12 mediante los pasadores 4A .., 4B .. del dispositivo 4 de
compresión hasta que se enfría la soldadura para conectar de manera
segura las lengüetas 14 a la célula 12.
En este transcurso, la célula 12 se monta sobre
las partes posteriores de las lengüetas 14 en la parte superior de
la célula 12 tal como se describió anteriormente. Después de esto,
los pasadores 4A .., 4B .. se alejan por encima de la célula 12. A
continuación, las cintas 3A transportadoras se hacen avanzar la
distancia predeterminada, y esta célula 12 recién montada se mueve
hasta la posición de soldadura para montar de nuevo las lengüetas 14
en la parte superior de la célula. Por tanto, las células 12 se
sueldan en serie mediante las lengüetas 14 para fabricar de ese modo
la sucesión 100.
En este caso, cuando se aplica el flujo a la
superficie de la célula 12 o se sueldan las lengüetas 14, se
gasifica el flujo y se generan un gran número de burbujas. El flujo
para su uso en la soldadura de las lengüetas 14 está mezclado con
materia orgánica. Posteriormente a la etapa de colocación sucesiva
de lengüetas (cuarta etapa), en la presente invención, se realiza
una quinta etapa como etapa de calentamiento de células. Las figuras
5 y 6 muestran esta quinta etapa (etapa de calentamiento de
células). Ha de observarse que en las figuras, los componentes
indicados con los mismos números de referencia que los de las
figuras 3 y 4 son los mismos componentes. La figura 7 muestra un
comportamiento de la cinta 3 transportadora desde la cuarta etapa
hasta la quinta etapa. Tras la etapa de colocación sucesiva de
lengüetas, la célula 12 se transfiere desde las cintas 3A
transportadoras hasta las cintas 3B transportadoras para la etapa de
calentamiento de células.
Es decir, tal como se muestra, por encima de una
posición de calentamiento de células predeterminada dispuesta
delante de la posición de soldadura en el sentido de desplazamiento
de la cinta 3 transportadora, se dispone una resistencia 17 de
calentamiento de lámpara. Esta resistencia 17 de calentamiento de
lámpara está constituida por una lámpara infrarroja. En esta
posición de calentamiento de células, las placas 6 calefactoras
descritas anteriormente se disponen por debajo de la célula 12, pero
es preferible una constitución en la que las placas 6 calefactoras
se omiten de las partes correspondientes a las lengüetas 14 con el
fin de impedir que las partes se calienten.
Además, la célula 12 a la que se sueldan las
lengüetas 14 en la cuarta etapa tal como se describió anteriormente,
se mueve a continuación a la posición de calentamiento de células
mediante las cintas 3A, 3B transportadoras. En esta posición de
calentamiento de células, la célula 12 se irradia desde arriba con
un rayo infrarrojo de la resistencia 17 de calentamiento de lámpara,
y se calienta desde abajo mediante las placas 6 calefactoras. Dado
que el rayo infrarrojo de esta resistencia 17 de calentamiento de
lámpara difunde, toda la parte superior de la célula 12 se irradia
con el rayo infrarrojo, y por tanto se calienta completamente la
célula 12.
En ese momento, se fija una temperatura de
calentamiento a +140ºC o más y +160ºC o menos, y se fija un tiempo
de calentamiento a de un minuto a cinco minutos. Preferiblemente, la
célula 12 se calienta a +150ºC durante tres minutos. Por
consiguiente, se evapora el flujo aplicado a la célula 12. A una
temperatura de calentamiento de este tipo (150ºC) y durante un
tiempo de calentamiento de este tipo (tres minutos), la célula 12 no
se deteriora ni se rompe mediante el calentamiento, y no se genera
ningún problema en la eficiencia de conversión de energía. A una
temperatura de +140ºC a +160ºC, no se funde de nuevo la soldadura de
las lengüetas 14.
En consecuencia, a diferencia de la técnica
convencional, sin limpiar ni retirar residuos tales como el flujo
aplicado a la superficie de la célula 12 y la materia orgánica con
agua caliente, productos químicos, vapor o similares, la célula 12
se calienta mediante la resistencia 17 de calentamiento de lámpara
en condiciones predeterminadas, y por consiguiente pueden reducirse
mediante la evaporación del flujo las influencias de residuos tales
como la materia orgánica mezclada con el flujo.
Tras una quinta etapa de este tipo, se laminan,
en este orden: una cubierta del lado de superficie transparente
fabricada de vidrio extra-transparente reforzado o
similar; una película como relleno; grupos 100 (secuencias) de
baterías solares lineales constituidos por la pluralidad de células
conectadas eléctricamente en serie; una película como relleno; y una
cubierta del lado trasero constituida por una película de resina
fabricada de poli(tereftalato de etileno) (PET) o similar que
tiene resistencia a la intemperie. En el estado laminado, se
calientan y se presurizan para formar de ese modo un elemento
constitutivo similar a una placa. Después de esto, se unen: un
elemento de marco metálico que soporta el elemento constitutivo y
que está fabricado de aluminio o similar; una caja de terminales y
similar, y se completa un módulo de batería solar.
Tal como se describió anteriormente, en la
presente invención, en un caso en el que la pluralidad de células 12
están conectadas eléctricamente entre sí mediante las lengüetas 14
para fabricar la batería solar, el método incluye la etapa de
aplicación de flujo (segunda etapa) de aplicar el flujo a la
superficie de cada célula 12; la etapa de disposición de lengüetas
(tercera etapa) de disponer las lengüetas 14 por encima de las
células 12 adyacentes a las que se ha aplicado el flujo; la etapa de
colocación sucesiva de lengüetas (cuarta etapa) de conectar las
lengüetas 14 a las células 12 mediante soldadura; y la etapa de
calentamiento de células (quinta etapa) de calentar las células 12
conectadas a las lengüetas 14. Por tanto, en esta etapa de
calentamiento de células, es posible evaporar el flujo aplicado
cuando (antes de que) las lengüetas 14 se suelden a las células
12.
En consecuencia, es posible retirar eficazmente
residuos tales como el flujo y la materia orgánica adherida a las
células 12 cuando (antes de que) las lengüetas 14 se suelden a las
células 12. Por tanto, a diferencia de la técnica convencional, sin
realizar la etapa de limpieza de retirar residuos tales como el
flujo aplicado a las superficies de las células 12 y la materia
orgánica, es posible evitar la desventaja de que la superficie de
cada célula 12 pase a ser blanca debido a los residuos. Por tanto,
mientras que se reducen los costes de fabricación de la batería
solar, es posible realizar una mejora de la calidad de la batería
solar y una mejora de la eficiencia de conversión de energía.
A continuación, se describirá todavía otra
realización de la presente invención. En la realización anterior, en
la quinta etapa (etapa de calentamiento de células), las células 12
se calientan a de +140ºC a +160ºC durante de un minuto a cinco
minutos, preferiblemente a +150ºC durante tres minutos. En este
caso, en la presente realización, en la quinta etapa (etapa de
calentamiento de células), la temperatura de calentamiento se fija
para que sea superior a +160ºC, y el tiempo de calentamiento se fija
para que sea inferior a un minuto y notablemente corto.
Preferiblemente, la temperatura de calentamiento
se fija a +200ºC o más, y el tiempo de calentamiento se reduce hasta
menos de 20 segundos. Por tanto, cuando la temperatura de
calentamiento de cada célula 12 en la quinta etapa se fija para que
sea superior a +160ºC, un flujo de la célula 12 puede activarse y
evaporarse durante un tiempo de calentamiento notablemente corto que
es inferior a un minuto. Especialmente, cuando la temperatura de
calentamiento se fija a +200ºC o más, el flujo puede activarse y
evaporarse durante un tiempo de calentamiento notablemente corto que
es inferior a 20 segundos. Adicionalmente, cuando la temperatura de
calentamiento se fija a +250ºC o más, el flujo puede activarse y
evaporarse durante un tiempo de calentamiento notablemente corto que
es inferior a diez segundos. En consecuencia, aunque el flujo
permanece, puede neutralizarse la influencia del flujo.
Es decir, en esta realización, cuando las
células se calientan a una temperatura alta de este tipo, puede
reducirse enormemente el tiempo de tratamiento (tiempo de
elaboración) en la quinta etapa (etapa de calentamiento de células),
y puede mejorarse la eficacia de producción. Ha de observarse que la
temperatura de calentamiento en la etapa de calentamiento de células
es preferiblemente de +400ºC o menos, desde los puntos de vista de
inhibir que se funda el material de soldadura y las características
de una batería solar.
Especialmente, cuando el calentamiento a una
temperatura alta de este tipo se realiza durante un tiempo corto, se
mejoran las propiedades de superficie de contacto de las células 12
mediante un efecto de recocido, y también pueden mejorarse las
características de la batería solar. La figura 8 es un diagrama que
muestra una temperatura de calentamiento en una etapa de
calentamiento de células de este tipo y una razón de cambio de las
características de salida de las células 12. Tal como resulta
evidente a partir de esta figura, la mejora de las características
de salida de la célula 12 pasa a ser notable, cuando las células se
calientan a una temperatura alta tal como 200ºC o más o 250ºC o más
durante el tiempo corto. Además, cuando toda la célula 12 se
calienta ampliamente con una resistencia 17 de calentamiento de
lámpara, pueden mejorarse más uniformemente las características.
En este caso, dado que las lengüetas 14 en la
superficie inferior hacen tope en las cintas 3B transportadoras, el
calor de la resistencia 17 de calentamiento de lámpara se transmite
a las cintas 3B transportadoras para escapar mediante conducción
térmica en cada parte de lengüeta 14, y la temperatura desciende en
la proximidad de la lengüeta 14. Por tanto, dado que el
calentamiento se realiza a la temperatura alta en la quinta etapa
(etapa de calentamiento de células), es posible evitar de manera
segura la desventaja de que se funda de nuevo una soldadura que
conecta las lengüetas 14 a las células 12. Especialmente, en este
caso, las cintas 3B transportadoras sirven también como medios de
liberación de calor de la parte de lengüeta 14. Por tanto, sin
disponer ningún dispositivo de enfriamiento o de liberación de calor
especial, es posible impedir que se funda de nuevo la soldadura
sobre las lengüetas 14, y pueden reducirse los costes de
equipamiento. En las cintas transportadoras, puede usarse
apropiadamente un material metálico o no metálico que tiene
termorresistencia. Ha de observarse que es preferible transportar
una parte que va a calentarse con un material que tiene una
conductividad térmica alta. De la misma manera que se describió
anteriormente, además es preferible que las cintas transportadoras
que no entran en contacto con las lengüetas tales como las cintas 3A
de la figura 7 se usen durante el transporte en una etapa de
colocación sucesiva de lengüetas.
Ha de observarse que en las realizaciones
anteriores, especialmente en la realización 2, en la quinta etapa
(etapa de calentamiento de células), la célula se calienta desde
arriba mediante la resistencia de calentamiento de lámpara, pero la
presente invención no se limita a esto, y puede soplarse aire
caliente desde arriba contra toda la célula mediante un calentador
de aire caliente, o la célula puede calentarse desde abajo mediante
un calentador eléctrico. En un caso en el que toda la célula se
calienta mediante el aire caliente, también se produce la convección
del aire, y puede mejorarse el efecto de evaporación del flujo. Sin
embargo, cuando se usa la resistencia de calentamiento de lámpara,
hay un efecto de que puede calentarse una región más amplia.
Además, en la cuarta etapa (etapa de colocación
sucesiva de lengüetas), se ha usado el calentador dé aire caliente,
pero la célula puede calentarse mediante una resistencia de
calentamiento de lámpara que irradia la célula con un rayo
infrarrojo. Sin embargo, cuando se usa el calentador de aire
caliente, hay un efecto de que las lengüetas pueden calentarse de
una manera más concentrada en comparación con la resistencia de
calentamiento de lámpara. La cinta transportadora se ha usado como
medios de liberación de calor en una realización anterior, pero la
presente invención no se limita a esta realización, y pueden
disponerse por separado medios de liberación de calor tales como un
dispositivo de enfriamiento o un disipador térmico que impide que se
funda de nuevo la soldadura sobre las lengüetas. Sin embargo, cuando
la cinta transportadora sirve también como los medios de liberación
de calor tal como se describió anteriormente, los costes de
equipamiento pueden reducirse tal como se describió
anteriormente.
Claims (13)
1. Método para fabricar una batería solar
conectando eléctricamente una pluralidad de células (12) entre sí
usando elementos (14) de conexión, que comprende una etapa de
aplicación de flujo de aplicar un flujo a las superficies de las
células (12), una etapa de disposición de disponer los elementos
(14) de conexión por encima de las células (12) adyacentes a las que
se ha aplicado el flujo y una etapa de colocación sucesiva de
conectar los elementos (14) de conexión a las células mediante
soldadura, caracterizado porque el método comprende además
una etapa de calentamiento de células de calentar posteriormente las
células (12) conectadas a los elementos (14) de conexión de modo que
se retira el residuo de la superficie de las células (12).
2. Método para fabricar la batería solar según
la reivindicación 1, en el que una temperatura de calentamiento de
la etapa de calentamiento de células no es inferior a una
temperatura de ebullición del flujo.
3. Método para fabricar la batería solar según
la reivindicación 1, en el que una temperatura de calentamiento de
la etapa de calentamiento de células no es inferior a una
temperatura de activación del flujo.
4. Método para fabricar la batería solar según
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la
temperatura de calentamiento es de entre +140ºC y +160ºC, y el
tiempo de calentamiento es de entre un minuto y cinco minutos en la
etapa de calentamiento de células.
5. Método para fabricar la batería solar según
la reivindicación 4, en el que la temperatura de calentamiento es de
+150ºC y el tiempo de calentamiento es de tres minutos en la etapa
de calentamiento de células.
6. Método para fabricar la batería solar según
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la
temperatura de calentamiento es superior a +160ºC y el tiempo de
calentamiento es inferior a un minuto en la etapa de calentamiento
de células.
7. Método para fabricar la batería solar según
la reivindicación 6, en el que la temperatura de calentamiento es de
+200ºC o superior, y el tiempo de calentamiento es inferior a 20
segundos en la etapa de calentamiento de células.
8. Método para fabricar la batería solar según
la reivindicación 6 ó 7, en el que la temperatura de calentamiento
es de +250ºC o superior, y el tiempo de calentamiento es inferior a
diez segundos en la etapa de calentamiento de células.
9. Método para fabricar la batería solar según
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que todas las
células (12) se calientan en la etapa de calentamiento de
células.
10. Método para fabricar la batería solar según
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que la etapa de
calentamiento de células incluye medios de liberación de calor para
impedir que se funda una soldadura que conecta los elementos de
conexión a las células (12).
11. Método para fabricar la batería solar según
la reivindicación 10, en el que los medios de liberación de calor
son una cinta (3) transportadora que transporta las células (12) y
que entra en contacto con al menos una parte de elementos (14) de
conexión durante el transporte.
12. Método para fabricar la batería solar según
la reivindicación 11, en el que en la etapa de colocación sucesiva,
la cinta (3) transportadora no entra en contacto con la parte de
elementos (14) de conexión, y en la etapa de calentamiento de
células, la cinta (3) transportadora entra en contacto con la parte
de elementos (14) de conexión.
13. Método para fabricar la batería solar según
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que en la etapa
de colocación sucesiva, se sopla aire caliente contra los elementos
(14) de conexión para realizar la soldadura, y en la etapa de
calentamiento de células, las células (12) se irradian con un rayo
infrarrojo para calentarlas.
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