JP2004247597A

JP2004247597A - 太陽電池モジュールの製造方法

Info

Publication number: JP2004247597A
Application number: JP2003037069A
Authority: JP
Inventors: Takashi Tsuge; 隆柘植
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-02-14
Filing date: 2003-02-14
Publication date: 2004-09-02

Abstract

【課題】太陽電池モジュールの配線をはんだで接続するときに押えピンで押し付けるとはんだが飛び散ったり、はんだ表面にできる酸化膜のため十分な接続強度が得られないことがあった。
【解決手段】太陽電池素子１２の電極部１３に複数の太陽電池素子１２同士を接続するための接続タブ１４を押し付けながらはんだで接続する太陽電池モジュールの製造方法であって、上記はんだが溶融するまでは上記接続タブ１４を押し付ける圧力を高くし、上記はんだが溶融した後は押し付ける圧力を低くする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は太陽電池モジュールの製造方法に関し、特に太陽電池素子同士を接続するための接続タブ、または接続タブと他の接続線等の電気的な接続を行う太陽電池モジュールの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池素子は単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板を用いて作製することが多い。このため太陽電池素子は物理的衝撃に弱く、また野外に太陽電池を取り付けた場合、雨などからこれを保護する必要がある。また、太陽電池素子１枚では発生する電気出力が小さいため、複数の太陽電池素子を直並列に接続して実用的な電気出力が取り出せるようにする必要がある。このため複数の太陽電池素子を接続して透光性基板とエチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）などを主成分とする充填材で封入して太陽電池モジュールを作成することが通常行われている。
【０００３】
図３は太陽電池モジュール内部の配線を模式的に示すものである。図３において、１は太陽電池素子、２は接続タブ、３は横方向接続線、４は接続タブと横方向接続線の接続部、５は太陽電池素子からの出力配線、６は端子ボックス、７は端子ボックス内のターミナルを示す。
【０００４】
太陽電池素子１は上述のように単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板を用いて作製されることが多い。接続タブ２ははんだコートした銅箔を所定の長さに切断して用いる。横方向接続線３は太陽電池モジュールの縦横の寸法に合わせるために設けられるものであり、これもはんだコートした銅箔が用いられる。太陽電池素子からの出力配線５は太陽電池素子１と端子ボックス６内のターミナル７を接続するものであり、同じようにはんだコートした銅箔が用いられる。端子ボックス内のターミナル７は太陽電池素子１からの出力配線５を接続し、さらに外部回路に太陽電池モジュールの電気出力を接続するためのケーブル（不図示）をターミナルに接続している。この端子ボックス内のターミナル７は銅板にはんだコートしたものが一般に用いられる。
【０００５】
太陽電池モジュール内部の電気的接続においては、太陽電池素子１と接続タブ２との接続や接続タブ２と横方向接続線３との接続、さらに太陽電池素子からの出力配線５と端子ボックス６内のターミナル７との接続でも、はんだコートした銅箔を押えピンで押し付けながらホットエアーで両者の表面のはんだを融かして接続する。
【０００６】
図４は太陽電池素子に接続タブを接続する従来の方法を示す図である。図４において、１２は太陽電池素子、１３は太陽電池素子の受光面上の電極、１４は接続タブ、１５は押えピン、１６は押えピン駆動用シャフト、１７はホットエアー吹き出しノズルを示す。
【０００７】
押えピン１５は押えピン駆動用シャフト１６の先端に取り付けられており、駆動機構によって上下に稼働し、接続タブ１４を押し付けるようになっている。また、押えピン１５は、直径約３ｍｍ、高さ約５ｍｍの円柱状で、材質は炭素工具鋼にニッケルメッキを施したものなどが用いられている。
【０００８】
太陽電池素子１２への接続タブ１４の取り付けは、太陽電池素子１２のバスバー１３上へ接続タブ１４を配置して駆動用シャフト１６の先端につながった押えピン１５を下降させて所定の圧力で接続タブ１４をバスバー電極１３に押し付けると同時に、ノズル１７から４００〜５００℃程度のホットエアーを１〜２秒程度吹き付けて接続タブ１４のはんだとバスバー電極１３のはんだを融かして両者を接続する（特願２００２−３６８８４１号明細書参照）。
【０００９】
このときの押えピン１５が接続タブ１４をバスバー電極１３に押し付ける圧力は押えピン１５が下降して接続が完了して上昇するまで一定である。
【００１０】
この出願の発明に関連する先行技術情報としては上述した出願中の明細書がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように押えピン１５ではんだコートされている接続タブ１４を押し付けながらホットエアーを吹き付けて両者のはんだを融かした場合、はんだが融けたときに押えピン１５で押し付けているため、接続部分のはんだが接続部の外側に飛び散ることがあった。
【００１２】
この飛び散ったはんだは太陽電池素子の表面等を汚すために拭き取らなければならず、またはんだの飛び散りのために接続部のはんだの量が少なくなって必要な接続強度が得られなくなるという問題があった。はんだの飛び散りを防ぐために押えピン１５の押し付け圧力を下げるとはんだコートした銅箔がホットエアーの風圧で動き、所定の位置に接続できないという位置ずれの問題が発生する。
【００１３】
また、接続する両者のはんだ表面には酸化膜が形成され、これによって良好なはんだ付けができないという問題もあった。
【００１４】
本発明の目的は、太陽電池モジュールの製造工程において太陽電池素子と接続タブ、接続タブと他の接続線等の電気的な接続において、はんだの飛び散りもなく、かつ接続強度も強固な接続方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る太陽電池モジュールの製造方法では、太陽電池素子の電極部に複数の太陽電池素子同士を接続するための接続タブを押し付けながらはんだで接続する太陽電池モジュールの製造方法において、前記はんだが溶融するまでは前記接続タブを押し付ける圧力を高くし、前記はんだが溶融した後は押し付ける圧力を低くすることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項２に係る太陽電池モジュールの製造方法では、太陽電池素子同士を接続する接続タブに接続タブ同士を接続する横方向接続線を押し付けながらはんだで接続する太陽電池モジュールの製造方法において、前記はんだが溶融するまでは前記横方向接続線を押し付ける圧力を高くし、前記はんだが溶融した後は押し付ける圧力を低くすることを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
【００１７】
また、請求項３に係る太陽電池モジュールの製造方法では、太陽電池素子に接続された出力配線を端子ボックス内のターミナルに押し付けながらはんだで接続する太陽電池モジュールの製造方法において、前記はんだが溶融するまでは前記出力配線を押し付ける圧力を高くし、前記はんだが溶融した後は押し付ける圧力を低くすることを特徴とする。
【００１８】
上記太陽電池モジュールの製造方法では、前記はんだが溶融しているときに、このはんだに振動を付与することが望ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を用いて詳細に説明する。
本発明に係る製造方法で製造される太陽電池モジュールは、図３に示す従来の太陽電池モジュールと略同様に太陽電池素子１、接続タブ２、横方向接続線３、接続タブと横方向接続線の接続部４、太陽電池素子からの出力配線５、端子ボックス６、端子ボックス内のターミナル７などから構成される。
【００２０】
図１は本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法を示す図である。図１において、８は押えピンを所定の圧力で押し付けるためのバネ、９は押えピンを所定の圧力で押し付けるためのバネの圧力を変更するためのブッシュ、１０はこのブッシュを上下に動かすためのベース、１８は振動を伝えるためのシャフト、１９は振動発生器、１２は太陽電池素子、１３は太陽電池素子受光面上の電極、１４は接続タブ、１５は押えピン、１６は押えピン駆動用シャフト、１７はホットエアー吹き出しノズルを示す。
【００２１】
バネの圧力を変更するためのブッシュ９はアルミニウムまたはステンレスで直径６ｍｍ程度で高さ１０ｍｍ程度の円柱状に作られ、その底部の直径はやや大きくなっている。その中央部に押えピン駆動用シャフト１６が通るように直径１ｍｍ程度の穴が上下に貫通している。
【００２２】
ベース１０は厚さが１０ｍｍ程度のアクリル板やベーク板などで作られ、その一部にブッシュ９を通す穴が開けられており、セットスクリューなどでブッシュ９と固定されている。また、ベース１０の他端部はカム機構またはエアシリンダーまたはサーボモーターなどの駆動系につながっており、これによって上下してブッシュ９を所定の高さに変更するようになっている。
【００２３】
１８ははんだ付けのときに押えピン１５を振動させるための振動を伝えるシャフトであってステンレスなどでできており、その両端は摩耗や騒音防止のためにゴムなどで被覆されている。また、このシャフトの一端は振動発生器に接しており、他端は押えピン駆動用シャフト１６に接している。１９はバイブレーターなどの振動発生器である。
【００２４】
図２は本発明に係る接続部の温度と押さえピンの押し付け圧力の変化を示す図である。図２において左側縦軸は接続部の温度、右側縦軸は押さえピンの押し付け圧力、横軸は時間、２０は接続部の温度変化、２１は押さえピンの押し付け圧力の変化を示す。
【００２５】
本発明に係る太陽電池素子に接続タブを接続する方法は次のとおりである。図１に示す太陽電池素子１２のバスバー１３上へ接続タブ１４を持ってくる。その後、駆動用シャフト１６の先端につながった押えピン１５を降ろして所定の圧力で接続タブ１４をバスバー電極１３に押し付ける。それと同時にノズル１７から４００〜５００℃程度のホットエアーを１〜２秒程度、押えピン１５で接続タブ１４をバスバー電極１３に押し付けている部分に吹き付けて接続タブ１４のはんだとバスバー電極１３のはんだを融かす。
【００２６】
この初期の押えピン１５の接続タブ１４をバスバー電極１３に押し付ける圧力は図２ではＰ１で示されている。このＰ１は、通常のホットエアーの吹き付けでは銅箔は位置ずれを起こすことがない圧力であり、太陽電池モジュールに用いられる銅箔では２００〜５００ｇｆ程度が最適である。
【００２７】
その後、接続部の温度が上昇し、はんだの溶融温度である図２のｍ℃に達するか達する直前に押えピン１５を接続タブ１４に押し付ける圧力をＰ２に下げる。はんだの溶融温度ｍ℃は一般的な共晶はんだでは１８７℃である。また、Ｐ２は５０〜２００ｇｆ程度が最適である。
【００２８】
この押えピン１５で接続タブ１４をバスバー電極１３に押し付ける圧力をＰ２に下げるには、接続部の温度を測温してこの情報をシーケンサー等で処理してベース１０につながっている駆動系を動かすことによってバネ８の圧力を変更するためのブッシュ９の高さを高くすることで制御できる。また、接続部の温度は押えピン１５に穴を開けて熱電対や測温抵抗体を埋設するとより正確に測温できる。
【００２９】
さらに、このとき振動発生器１９によって押えピンを振動させることによって、接続タブ１４のはんだコートの表面にあるはんだの酸化膜とバスバー電極１３のはんだ表面にあるはんだの酸化膜が破れて接続強度が向上する。
【００３０】
その後、ホットエアーの吹き出しを止め、接続部のはんだが凝固温度以下に低下したら押えピン駆動用シャフト１６を上昇させることによって押えピン１５を上げる。
【００３１】
また、太陽電池素子の大きさによっては、作業効率を上げるために押えピン１５、押えピン駆動用シャフト１６、ホットエアー吹き出しノズル１７を各々２〜４個配置して同時に数カ所のはんだを熱風で溶融して接続してもよい。
【００３２】
以上では太陽電池素子１２の電極１３に接続タブ１４を接続させる例を説明したが、図３における接続タブ２と横方向接続線３の接続、さらに太陽電池素子からの出力配線５と端子ボックス６内のターミナル７との接続などにおいても同様に実施できる。
【００３３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加えることができる。例えば太陽電池素子は単結晶や多結晶シリコンなどの結晶系太陽電池に限定されるものではなく、薄膜系太陽電池素子などでも銅箔等の配線材をはんだ付けして使用する太陽電池モジュールであれば適用される。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、本発明では、太陽電池素子の電極部と接続タブとの接続部や接続タブと横方向接続線との接続部や出力配線とターミナルとの接続部のはんだが溶融するまでは押し付ける圧力を高くすると、はんだが溶融した後は押し付ける圧力を低くすることから、接続部のはんだが接続部の外側に飛び散ることがなくなるとともに、接続部のはんだ量が少なくなることがなく、良好に接続できる。また、吹き付けられているホットエアーで銅箔が動くこともなく、正確に接続できる。
【００３５】
また、はんだが溶融しているときに振動を付与すると、接続する両者のはんだ表面にある酸化膜を破ることができ、十分な接続強度が得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法において太陽電池素子に接続タブを接続する方法を示す図である。
【図２】本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法において接続部の温度と押さえピンの押し付け圧力の変化を示す図である。
【図３】本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法で接続される太陽電池モジュール内部の配線状態を示す図である。
【図４】従来の太陽電池素子に接続タブを接続する方法を示す図である。
【符号の説明】
１、１２：太陽電池素子、２、１４：接続タブ、３：横方向接続線、４：接続タブと横方向接続線の接続部、５：太陽電池素子からの出力配線、６：端子ボックス、７：端子ボックス内のターミナル、８：バネ、９：ブッシュ、１０：ベース、１３：太陽電池素子上の電極、１５：押えピン、１６：押えピン駆動用シャフト、１７：ホットエアー吹き出しノズル、１８：振動を伝えるためのシャフト、１９：振動発生器、２０：接続部の温度変化、２１：押さえピンの押し付け圧力の変化

Claims

太陽電池素子の電極部に複数の太陽電池素子同士を接続するための接続タブを押し付けながらはんだで接続する太陽電池モジュールの製造方法において、前記はんだが溶融するまでは前記接続タブを押し付ける圧力を高くし、前記はんだが溶融した後は押し付ける圧力を低くすることを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
太陽電池素子同士を接続する接続タブに接続タブ同士を接続する横方向接続線を押し付けながらはんだで接続する太陽電池モジュールの製造方法において、前記はんだが溶融するまでは前記横方向接続線を押し付ける圧力を高くし、前記はんだが溶融した後は押し付ける圧力を低くすることを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
太陽電池素子に接続された出力配線を端子ボックス内のターミナルに押し付けながらはんだで接続する太陽電池モジュールの製造方法において、前記はんだが溶融するまでは前記出力配線を押し付ける圧力を高くし、前記はんだが溶融した後は押し付ける圧力を低くすることを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
前記はんだが溶融しているときに、このはんだに振動を付与することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池モジュールの製造方法。