JP2005235971A - フラックス塗布機能を具備した太陽電池用タブリードのハンダ付け装置 - Google Patents

フラックス塗布機能を具備した太陽電池用タブリードのハンダ付け装置 Download PDF

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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Abstract

【課題】 太陽電池ストリングを形成する太陽電池セルとタブリードをハンダ付けにより接続する装置において、まずタブリードを矯正するためそのタブリードに所定の整形を施し、形態が整形された後のタブリードにフラックスを塗布するとことにより、作業効率もよく接着性能が均質で安定なハンダ付けを可能にするハンダ付け装置を提供すること。
【解決手段】 太陽電池セルを予熱する昇温手段と、前記太陽電池セルとタブリードTLをハンダ付けする本加熱手段と、前記タブリードTLの反りを矯正するタブリード矯正手段10と、当該タブリードTLを所望の長さに切断するタブリード切断手段40と、そのタブリードTLにフラックスを塗布するフラックス塗布手段20を有した太陽電池用タブリードのハンダ付け装置であって、フラックス塗布手段20を、タブリードTLの供給方向に対し、タブリード矯正手段10の下流側に設けたこと。
【選択図】図1

Description

本発明は、太陽電池セルにタブリードをハンダ付けする装置であって、フラックス塗布手段を、タブリードの供給方法から見て当該タブリードの矯正手段の下流側に設けたハンダ付け装置に関する。
従来、太陽電池用タブリードのフラックス塗布手段をそのタブリードの矯正手段の上流側に設けた装置が知られている。一方、フラックスの塗布手段に関しては、太陽電池セルの表面にローラーでフラックスを塗布する方法が特許文献1により公知であり、また、吸着搬送中のタブリードの下面に、液状またはペースト状のフラックスを塗布し、それを乾燥させてフラックスを固形状とする方法が特許文献2により公知である。
しかし乍ら、上記の特許文献1,2に開示されたフラックス塗布手段は、いずれもタブリード矯正手段の上流側に設けた装置であるが、以下の問題がある。
即ち、フラックス塗布手段が、タブリードの供給方向から見て、そのタブリードの矯正手段の手前側(上流側)に位置しているため、フラックス溶液を塗布されたタブリードが矯正手段を通過する際に、塗布されたフラックス溶液が、例えばローラー等の矯正手段に付着し易く、時間経過等によりローラー等の矯正手段に付着したフラックス溶液が固形化すると、矯正ローラー外径の変形などを招き、所望のタブリード矯正を適性に行えなくなるということが、その問題である。
上記問題を回避するためには、日常的に矯正手段の清掃を行うなどの装置の保守作業が必要であるばかりでなく、保守作業を実施している間は生産(装置の稼動)を中断しなければならないという別の問題を派生する。
一方、太陽電池セルにローラーによって直接フラックスを塗布する方法では、以下の問題がある。
即ち、この手法では太陽電池セルにローラーを直接当接させるので、薄くて脆いシリコンから成る太陽電池セルが割れやすいという問題がある。また、塗布ローラー内部またはローラー表面のフラックス吸水量を均一に管理することが技術的に困難なため、太陽電池セルへのフラックスの塗布量を均一にしにくく、この結果、フラックス塗布量が多過ぎる箇所では、そのフラックスがタブリードの脇から滲み出すので、ハンダ付けの後に太陽電池セルの洗浄を行わなければならないという問題がある。これとは逆にフラックス塗布量が少なすぎる箇所では、ハンダの付きが悪くなるので、機械的な結合強度の低下を招来するばかりか、接続抵抗が大きくなることによって太陽電池セルの発電電力をロスさせることにもなる。
他方、吸着搬送中のタブリード下面(一面)にフラックスを塗布し、次いで、乾燥させてフラックスを固形状とする手法では、以下の問題がある。
即ち、太陽電池セルは一般にセル同士を直列配線するので、各セルの上面と下面をタブリードで接続するのが一般的であるが、上記の片面塗布の方法ではタブリードの一面にしかフラックスを塗布することができないため、フラックスが塗布されていない面ではハンダ付けできず、太陽電池セル同士をタブリードで接続できないという問題である。
また、上記片面塗布の手法においては、タブリードを搬送する吸着部材(ノズル)が、本加熱部分で吸着部材の内部に金属製タブ押圧具の進入を受入れるため、吸着ノズル間に進入用空間が形成されている。しかし、進入用空間を有する吸着ノズルの構造では,タブリードの吸引中にその下面側からフラックスを塗布するとき、その塗布がローラー又は刷毛などの接触式で行われる場合には、吸引ノズル直下以外の箇所では、タブリードが上方に撓むなどの変形現象を生じるので、フラックスの均一塗布が行えないのみならず、タブリードを変形させた状態でセル上に設置することとなるので、正確なタブリードの位置決めを行うことができない。
一方、上記のローラーなどによる接触式塗布に代えてフラックス塗布をスプレーなどにより行うと、フラックスが吸着部材(ノズル)に付着したり、或は、塗布面外に飛散したフラックスが必要のないセルの面上や装置上に落下付着するので、定期的な清掃や、ハンダ付後の太陽電池セルの洗浄を不可欠とするという別の問題を生じる。
更には、上記のフラックス塗布における吸着部材をタブリードの寸法に適合させた剛体面で形成したとしても、吸着部材がタブリードよりも長いとタブリードがない箇所に余分なフラックスが付着してこれによるトラブルを招来し、また、剛体面の吸着部材をタブリードと同一長さとすれば前記のような難点は解消されるが、タブリードの長さが異なる生産品種に応じて長さの異なる吸着部材の段取り替えを必要とすることになるので、要すれば吸着搬送しつつタブリードにフラックスを塗布する上記手法は現実的でなく、また、実現困難な手法であるといわざるを得ない。
特開2000−22188号公報 特開平11−87756号公報
そこで本発明では、従来技術の上記問題点に鑑み、太陽電池ストリングを形成する太陽電池セルとタブリードをハンダ付けにより接続する装置において、まずタブリードを矯正するためそのタブリードに所定の整形を施し、形態が整形された後のタブリードにフラックスを塗布するとことにより、作業効率もよく接着性能が均質で安定なハンダ付けを可能にするハンダ付け装置を提供することを課題とする。
上記課題を解決することを目的としてなされた本発明ハンダ付装置の構成は、太陽電池セルを予熱する昇温手段と、前記太陽電池セルとタブリードをハンダ付けする本加熱手段と、前記タブリードの反りを矯正するタブリード矯正手段と、当該タブリードを所望の長さに切断するタブリード切断手段と、そのタブリードにフラックスを塗布するフラックス塗布手段を有した太陽電池用タブリードのハンダ付け装置であって、フラックス塗布手段を、タブリードの供給方向に対し、タブリード矯正手段の下流側に設けたことを特徴とするものである。
本発明では、上記フラックス塗布手段のフラックス溶液中に、整形したタブリードをその直線性を維持した状態で浸すことによって当該タブリード両面にフラックスを塗布する。また、このフラックス塗布手段では、タブリード供給方向に関する下流側に、吸水性を有する柔軟な堰を、前記タブリードの上下面を挟む形態で設けた構成とすることが好ましい。更に、フラックス塗布後のタブリードに対し、エアーブローによるフラックス乾燥手段を設けることにより、フラックスの乾燥を促進させて、作業効率を高めることができる。
本発明では、複数の太陽電池セルを電気的,機械的に接続するためにタブリードをハンダ付けする装置において、フラックス塗布手段をタブリード矯正手段の下流側に設けたことにより、タブリードの矯正をフラックス塗布の影響を何ら受けることなく行うことが可能になり、これにより太陽電池セルと矯正されたタブリードとのハンダ付けを効率よくかつ均質に行うことができる。
次に図により本発明の実施形態の一例について説明する。図1は本発明ハンダ付け装置の一例の平面図、図2は同側面図、図3はタブリードの矯正手段の一例の側面図、図4はフラックス塗布手段の一例の平面図、図5は図4のZ−Z矢視図、図6は太陽電池セルのストリングの要部の側面図である。
まず、本発明の一実施例であるハンダ付け装置の概要について説明する。
この実施例の太陽電池用セルのハンダ付け装置は、幾つかの手段がライン状に配列されて成る装置の終段近くに位置する本加熱手段80により太陽電池セルCとタブリードTLをハンダ付けするものである。
このため、本発明ハンダ付け装置では、この装置の始端近くに配置されたタブリード供給手段1のタブリード材(以下、本明細書では、切断前のタブリード材もタブリードTLという)が、図1,図2の右方に向って逐次配設されたタブリード矯正手段10とフラックス塗布手段20とタブリード切断手段40を経由して、反りの矯正とフラックスの塗布、及び所要長さのタブリードTLに切断された後、タブリード搬送手段50により昇温手段60の上方に配設されているコンベヤ70に位置決め搬送される。なお、本発明ハンダ付け装置では、その中間部の脇に配置された太陽電池セルCの搬送手段(図示せず)により、太陽電池セルCが図1のY矢印の方向からコンベヤ70に設置されたタブリードTLの上に位置決め搬入される。
モータ70aに連結されたドライブプーリ70b,フォロアプーリ70c,両プーリ70b,70cに掛回された、ここでは2本のベルト70dを主体に構成されたコンベヤ70は、太陽電池セルCのサイズに応じたピッチ動作を行うが、このピッチ動作とタブリードTLの搬送動作、及び太陽電池セルCの搬入動作が間欠的に繰り返されることにより、太陽電池セルCとタブリードTLは、図6に例示した(この段階ではハンダ付けされていない)ように、第1の太陽電池セルC1の表面と第2の太陽電池セルC2の裏面とがタブリードTLで接続される形態で、互に隣接する複数の太陽電池セルC1,C2,C3・・・・が列状に配置される。
上記コンベア70のベルト70dの上に列状に設置されて間欠送りされる各太陽電池セルCと各セルCを繋ぐ各タブリードTLの列は、昇温手段60により予熱されつつ、このコンベヤ70の動作により本加熱手段80直下に移送され、例えば赤外線ランプなどの本加熟手段80により、ハンダ付けされて電気的,機械的に列状に接続された太陽電池セルのストリングに形成される。
次に、上記の本発明ハンダ付け装置の各部の構成について詳細に説明する。
本発明装置の始端側(図1,図2の左側)に配置されたタブリード供給手段1は、ボビン状に巻かれているタブリード材料を送り出す装置である。
即ち、タブリード供給手段1は、ここでは上,下に配置された2つのボビン2a,2bと、このボビン2a,2bを夫々に支持する支持ローラー3a,3bと、前記ボビン2a,2bに回転力を伝える駆動ローラ4a,4bと、各ローラ4a,4bを駆動するモーター5a,5bを具備して構成されており、各モーター5a,5bの回転によりボビン2aと2bに巻かれているタブリードTLが平面内で平行な間隔を保ってハンダ付け装置の右方へ向けて送り出されるように形成されている。ここで、送り出される2本のタブリードTLは、ボビン2a,2bの近傍に設けたスライドローラー6a,6bを介して、上,下に配置された2つのダンサーローラー7a,7bに夫々に導かれる。
各ダンサーローラー7a,7bは上下動可能に設けられており、図1における装置の中間部に配置したタブリード搬送手段50の開閉自在のグリッパー51a,51bが2本のタブリードTLを掴んで装置の長さ方向に移動する(後述する)ことにより引出されるタブリードTLによって上昇させられ、モーター5a,5bの正転によるタブリードTLの繰出しによって下降する。この構成によって、ダンサーローラー7a,7bは、グリッパー51a,51bのタブリードTLの掴み動作とストローク動作によって高速で引出されるタブリードTL高速引出し動作を維持するためのアキューム手段として機能する。このようにしてダンサーローラー7a,7bの位置を通過したタブリードTLは、タブリード矯正手段10に導かれる。
上記実施例ではタブリードTLが2本、従って、ボビン数が2個の場合について説明したが、タブリードTLの本数及びボビン数は上記例に限定されるものではなく、太陽電池セルCの種類に応じ、適宜、増減可能なものである。
次に、タブリード矯正手段10は、タブリードTLの本数に対応したガイドローラー11a,11bと、矯正機構12a,12bから成る。
ガイドローラー11a,11bは所望のタブリードの幅(平行幅)を保つように2本のタブリードTLの位置を規制するものであり、太陽電池セルCの種類,大きさなどに応じて、適宜間隔に調整可能であることが望ましい。
図3は本発明ハンダ付け装置における矯正機構12a,12bの一例であり、ここでは、ブラケット状の立壁によるローラー支持部材13に、3組の矯正ローラー14,15,16がタブリードTLを上,下から挟むことができる形態で設けられており、タブリードTLがボビン2aと2bに巻き付けられていることにより生じている反りを矯正できるように、各矯正ローラ14〜16が支持部材13にレイアウトされている。
なお、上記実施例では、矯正機構12a,12bをボビン巻き付けによる反りを矯正するための手段として機能する場合について説明したが、実施例においてタブリードTLを矯正するための手段はこれに限定されるものではなく、リボン幅方向のキャンバー(タブリードの平面での捩れ又は歪み)を矯正するための手段でも良く、更には、これらを複数個組合せた形態を取ることもできる。
タブリード矯正手段10を通過した2本のタブリードTLは、フラックス塗布手段20に導かれる。なお、フラックス塗布手段20は、予めハンダが接着された種類の太陽電池セル(ディップセル)のハンダ付けに際しては必ずしも必要ではないが、予めハンダが接着されていない種類の太陽電池セル(ディップレスセル)のハンダ付けには必須の手段である。ここで、図4は本発明のフラックス塗布手段20の一例を示した平面図であり、図5は図4のZ−Z断面図である。
図4,図5において、フラックスバス22の内部にはフラックス液21が溜められており、このフラックスバス22のタブリードTLの供給方向(図の左右)の両側面には、上下で分割されたウレタンスポンジ23a,23bと、同じくスポンジ23c,23dとが、夫々に上下の押え板24a,24bと、同じく押え板24c,24dにボルトなどの締結具により取付けられて、フラックスバス22の前後(タブリードTLの送り方向)に、そのタブリードTLを上下面から挟む形態で設けられている。
ここで、フラックスバス22における前後2組のウレタンスポンジ23a,23bと同23c,23dは、例えば、多孔質スポンジなどの柔軟性及び吸水性、保水性を有した素材により形成し、タブリードTLが通過する部分以外の上下のウレタンスポンジの接触面(23a−23b面及び23c−23d面)を密着状態に保持できるように構成している。これによりフラックス液21のバス22からの滲み漏れを規制する堰としての機能も有することになる。
なお、上記スポンジ23a,23b、同23c,23dから滲み漏れたフラックス液21はケース25の内部に溜められ、図示しないが、適宜、ポンプなどで当該ケース25からフラックスバス22の内部へ循環させるようにすることもできる。
以上のフラックス塗布手段20により、矯正された後のタブリードTLを、その直線性を維持した状態で、フラックス液21に浸すことができると共に、タブリードTLの両面にフラックス液21を塗布することができる。従って、タブリードTLは、その直線性を維持した状態で、その両面(上,下面)に連続的にフラックス液21が塗布されることとなる。
上記おける、フラックス液21の塗布は、上述したようにタブリードTLを上下からスポンジ23a〜23dで挟むだけであるから、矯正後のタブリードTLを何ら変形させることなく行うことができ、従って、タブリード矯正手段10をフラックス塗布手段20の上流側に設けることが可能となり、また、その意義があるのである。
更に、上,下のウレタンスポンジ23a,23bと同23c,23dの上下からの接触面隙間、或は、接触圧力をそれらスポンジの取付具合によって容易に調整することが可能であるから、タブリードTLに塗布されるフラックスの量や膜厚の均一化を容易に図ることができる。
本発明において、フラックス塗布手段20は以上の実施例に限定されるものではなく、例えば、堰としてのウレタンスポンジ23a,23b,23c,23dを設けずに、ケース25からフラックスバス22内にフラックス液21を循環させ、その循環液をタブリードTLにかける形態や、フラックスバス22の上方からフラックス液が流れ落ちる中をタブリードTLが通過するオーバーフロー形態など、タブリードTLが矯正された直線性,平坦性を維持したままフラックス液21の中に浸される形態を実現できるものであれば、適宜選択して採用することができる。
なお、図4,図5において、26a,26bは、エアーブローノズルであり、フラックス21が塗布されたタブリードTLにエアーを吹付けるものであり、フラックス21の乾燥を促すことができ、フラックス塗布手段20を経た後の各工程でのフラックス付着による汚れを軽減することができる。ここで、使用するエアーは、適宜、ホットエアーなどのよりフラックスを乾燥させやすい温度のエアーを使用することが好ましい。
次に、上述したフラックス塗布手段20よりも後段(下流側)に配置された本発明ハンダ付け装置の構成について説明する。
図1,図2において、30はエアーシリンダー(図示せず)などによるタブリードTLのクランプ手段であり、タブリードTLがタブリード供給手段1の側へ逆戻りしないように、タブリード搬送手段50によるタブリード引出し中以外には、タブリードTLを保持するように形成されている。
同じく、図1,図2において、40はタブリードTLの切断手段であり、エアーシリンダー43及びリニアガイド44により装置の幅方向(図1の上下)に摺動可能なカッターべ一ス45上に、エアーカッター41a,41b及びエアーベンダー42a,42bを設けて形成されている。ここで、カッターべ一ス45を幅方向に摺動可能としているのは、タブリード搬送手段50の左右ストローク動作時にクランプ手段30がグリッパー51a,51bと干渉しないようにするためである。
タブリード搬送手段50は、単軸ロボツト52にアーム53がブラケット54を介して設けられ、アーム53先端にタブリードTL先端を保持するグリッパー51a,51bが開閉可能に設けられており、単軸ロボット52のストローク駆動により、グリッパー51a,51bで保持されたタブリードTLを引出すことができるように構成されている。
以上の構成により、タブリードTLの引出し及び所望長さへの切断が可能となる。
即ち、タブリードTLのクランプ手段30によりクランプされたタブリードTLの先端をタブリード搬送手段50のグリッパー51a,51bで保持した後、タブリードTLのクランプ手段30を開放し、次に、単軸ロボットをタブリードTLの引出し量が所望の長さとなるよう位置決め動作させた後、タブリードTLのクランプ手段30によりそのタブリードTLをクランプさせ、次いで、カッターべ一ス45を装置内側に移動させるとともに、エアーカッター41a,41bとエアーベンダー42a,42bを動作させ、タブリードTLに太陽電池セルCの板厚に応じた段差曲げを形成すると共にそのタブリードTLを所望の長さに切断する。
タブリードTLが切断されたらカッターべ一ス45を退避させ、単軸ロボット52を動作させることにより切断されたタブリードTLをコンベヤ70上の所定の位置に搬送させ、そこでグリッパー51a,51bを開放させることにより、前記タブリードT'Lをコンベヤ70の上に移載させることができる。
一方、太陽電池セルCは、セル搬送手段(図示せず)により図1のY矢印の方向からコンベヤ70に設置されたタブリードTLの上に位置決め搬入される。
前述したように、タブリードTLの搬送、及び太陽電池セルCの搬入、並びに、コンベヤ70の間欠動作により、コンベヤ70上に、複数の太陽電池セルCとタブリードTLとがタブリードTLを介して重ね合せ状態で列状に設置されることとなる。
コンベヤ70の走行側の内部には、プレートヒーターなどの昇温手段60が設けられている。そして、コンベヤ70のベルトを金属ベルトにより形成して、コンベヤ70上を搬送される太陽電池セルCとタブリードTLを下から予熱することができるようになされている。一方、コンベヤ70の下流側の上方には、例えば、赤外線ランプなどの本加熱手段80が設けられている。
昇温手段60が太陽電池セルCの全体を予熱するのに対し、本加熱手段80はハンダ接続をするタブリードTLの部分を加熱するものであり、ハンダを溶融させ太陽電池セルCとタブリードTLを接合させるための熱源である。ここで、上記本加熱手段80は赤外線ランプに限定されるものではなく、熱風を利用するものや、その他の形態の熱源でもよい。なお、本加熱によりフラックス21が蒸気化するので、適宜、排気手段を設けることが望ましい
以上により、コンベア70の上に列状に配置されて搬送される太陽電池セルCとタブリードTLは、昇温手段60により予熱されつつ、コンベヤ70の動作により本加熱手段80直下に移送され、本加熱手段80により、ハンダ付けがなされて図6に例示したような列状の太陽電池セルが形成される。
本発明は以上の通りであって、太陽電池セルを予熱する昇温手段と、太陽電池セルとタブリードをハンダ付けする本加熱手段と、タブリードの反りを矯正するタブリード矯正手段と、タブリードを所望の長さに切断するタブリード切断手段と、タブリードにフラックスを塗布するフラックス塗布手段を具備する太陽電池用タブリードのハンダ付け装置において、フラックス塗布手段を、タブリードの供給方向に対し、タブリード矯正手段の下流側に設けて形成したことにより、次の(イ)〜(リ)の具体的効果が得られる。
(イ) フラックス溶液がタブリード矯正手段へ付着することにより所望の矯正が行えないといった事態が、未然に防止される。
(ロ) タブリード矯正部の日常的な清掃が不要であるばかりでなく、これによって生産性を向上できる。
(ハ) タブリードの直線性を維持したフラックス塗布手段により、フラックス塗布のためにタブリードが変形されることがないので、塗布後の矯正が不要となる。
(ニ) フラックスの塗布(飛散)による装置の汚れや、太陽電池セルの汚れが生じない。
(ホ) フラックス塗布のために太陽電池セルに外力を加えないので、太陽電池セルの割れを未然に防止できる。
(ヘ) 太陽電池セルへのフラックス塗布量を均一化できるので、フラックス滲み出しがなく、従って塗布後の太陽電池セルの洗浄工程が不要となり、また、太陽電池セルとタブリードとの所要の機械的な結合強度を保持できるから、接続抵抗が小さく、発電電力を効率的に取り出せる結合が可能である。
(ト) タブリード両面にフラックスを同時に塗布することができるので、生産性を向上できる。
(チ) タブリードヘのフラックス塗布を連続的に行うことができるので、生産性を向上できる。
(リ) 塗布されたフラックスをエアーブローにより乾燥させることができるので、フラックス塗布手段以降の工程でのフラックス汚れ及び汚れに伴う清掃作業や生産中断を防止できる。
本発明ハンダ付け装置の一例の平面図。 同側図面。 タブリードの矯正手段の一例の側面図。 フラックス塗布手段の一例の平面図。 図4のZ−Z矢視図。 太陽電池セルのストリングの要部の側面図。
符号の説明
TL タブリード
1 タブリード供給手段
10 タブリード矯正手段
20 フラックス塗布手段
21 フラックス液
22 フラックスバス
23a,23b,23c,23d ウレタンスポンジ
24a,24b,24c,24d 押え板
30 タブリードククランプ手段
40 タブリード切断手段
41a,41b エアーカッター
42a,42b エアーベンダー
50 タブリード搬送手段
51a,51b グリッパー
60 昇温手段
70 コンベア
80 本加熱手段
11a,11b ガイドローラー
2a,2b ボビン
3a,3b 支持ローラー
4a,4b 駆動ローラー
5a,5b モーター
6a,6b スライドローラー
7a,7b ダンサーローラー
14,15,16 矯正ローラー

Claims (4)

  1. 太陽電池セルを予熱する昇温手段と、前記太陽電池セルとタブリードをハンダ付けする本加熱手段と、タブリードの反りを矯正するタブリード矯正手段と、タブリードを所望の長さに切断するタブリード切断手段と、タブリードにフラックスを塗布するフラックス塗布手段を有する太陽電池用タブリードのハンダ付け装置であって、フラックス塗布手段を、タブリードの供給方向に対し、タブリード矯正手段の下流側に設けたことを特徴とする太陽電池用タブリードのハンダ付け装置。
  2. フラックス塗布手段のフラックス溶液中にタブリードをその直線性を維持した状態で浸すことによってタブリードの両面にフラックスを塗布するようにした請求項1に記載の太陽電池用タブリードのハンダ付け装置。
  3. タブリード供給方向に関してフラックス塗布手段の下流側に、吸水性を有する柔軟堰を、前記タブリードの上下面を挟む形態で設けた請求項2に記載の太陽電池用タブリードのハンダ付け装置。
  4. フラックス塗布後のタブリードに対し、エアーブローによるフラックス乾燥手段を設けた請求項1〜3のいずれかに記載の太陽電池用タブリードのハンダ付け装置。
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