JP2006147887A - 太陽電池用タブリードのハンダ付け方法並びにそのための装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 薄い太陽電池セルや、ハンダを予めディップされた太陽電池セルのいずれであっても、セル割れを生じることなく、太陽電池セルとタブリードとのハンダ付けを、太陽電池セルの上面又は下面、或は上下両面であっても、ハンダ付け品質を良好かつ安定な状態に行うことができる、太陽電池用タブリードのハンダ付け方法とそのための装置を提供すること。
【解決手段】 タブリードＴＬが重合状態に設置された太陽電池セルＣの前記リードと太陽電池セルＣをハンダ付けするとき、太陽電池セルＣに配置されたタブリードＴＬを、上，下両方からフローティング動作するタブリード押さえ手段２５０，２７０により押圧しつつハンダ付け加熱する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、太陽電池用タブリードのハンダ付け方法並びにそのための装置に関し、さらに詳しくは、複数の太陽電池セルを並べてタブリードをハンダ付けすることにより、太陽電池セルをストリングに形成する際、タブリードを各太陽電池セルに対しフレキシブルな押圧力により精度よく位置決めして保持させることができる太陽電池用タブリードのハンダ付け方法並びにそのための装置に関する。

従来、複数の太陽電池セルを列状に並べ、隣り合う太陽電池セル同士をタブリードで電気的に接続してストリングを形成することが行われており、この工程では、タブリードを各太陽電池セルにハンダ付けにより接続する手法が採られている。

一般に、太陽電池セルとタブリードのハンダ付けによる接続は、ハンダ付けのために太陽電池セルの表面にハンダを予めディップし、或はタブリード側にもハンダを付けた状態で、タブリードを太陽電池セルに重ね、タブリードを太陽電池セル面に押付けながらハンダを溶着させることにより行われている。

太陽電池用タブリードのハンダ付け装置として、太陽電池セルとタブリードの搬送方向に沿った向きでタブリードの押圧部材を配し、この部材をベルトによって太陽電池セルとタブリードの搬送に同期移動させつつバネによってタブリードに押圧力を作用させるようにしたものが提案されている（特許文献１，２参照）。

太陽電池の製造において、太陽電池セルのコストは大きなウエイトを占めており、近年、そのコスト低減のために、セルの板厚を薄くしたものが多くなった。そのため、セルが割れ易くなっており、ハンダ付け工程でのセルの破損を少なくすることが重要視されている。

しかし、薄い太陽電池セルでは、太陽電池セルに歪があることや、加熱中又は冷却中に太陽電池セルが大きく、大きい場合には数ｍｍレベルで歪むことも発生する。このような場合、従来の太陽用電池用タブリードのハンダ付け装置では、太陽電池セルの上面側ではタブリードを太陽電池セルに押圧して接触保持させることはできるが、当該セルの下面側ではタブリードが太陽電池セルの下面から浮いた場合、適切な接触保持手段がないと、太陽電池セル下面側ではそのセルにリードがハンダ付けされない場合が生じるおそれが多い。

さらに、ディップセルという予めタブリード接合部にハンダが盛られた太陽電池セルの場合、ハンダ盛り厚さが均一でなく、ハンダ盛り工程がたとえば槽に浸けて引き上げる方法であると、ハンダディップエリアの端部付近に大きなハンダの盛り上がりが形成されることが多く、このハンダの盛り上がりが太陽電池セルの下面側に生じると、下面側のタブリードはハンダ盛上り付近にハンダ付けされない箇所が生じる。
特開２０００−２２１８８号公報 特開２００４−３９８５６号公報

本発明は上記のような太陽電池セルとタブリードの従来装置によるハンダ付けに見られる問題点に鑑み、薄い太陽電池セルや、ハンダを予めディップされた太陽電池セルのいずれであっても、セル割れを生じることなく、太陽電池セルとタブリードとのハンダ付けを、太陽電池セルの上面又は下面、或は上下両面であっても、ハンダ付け品質を良好かつ安定な状態に行うことができる、太陽電池用タブリードのハンダ付け方法とそのための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のハンダ付け方法の構成は、タブリードが重合状態に設置された太陽電池セルの前記リードと太陽電池セルをハンダ付けするとき、太陽電池セルに配置されたタブリードを、上，下両方からフローティング動作するタブリード押さえ手段により押圧しつつハンダ付け加熱することを特徴とするものであり、また、上記方法の実施に好適な本発明ハンダ付け装置の構成は、タブリードを重合状に配置された太陽電池セルを加熱し、太陽電池セルとタブリードとを接続するハンダ付け部を備える太陽電池用タブリードのハンダ付け装置において、ハンダ付け部が、太陽電池セルの片面に配置されたタブリードに沿って配置された複数の第一のタブリード押え手段および太陽電池セルの反対面に配置されたタブリードに沿って配置された複数の第二のタブリード押え手段を備え、各タブリード押え手段が、タブリードに向かって直線移動可能な押圧部材と、各押圧部材をタブリードに倣い接触させる弾性体とを備えていることを特徴とするものである。

本発明のハンダ付け方法は、タブリードが重合状態に設置された太陽電池セルの前記リードと太陽電池セルをハンダ付けするとき、太陽電池セルに配置されたタブリードを、上，下両方からフローティング動作するタブリード押さえ手段により押圧しつつハンダ付け加熱しており、また、本発明のハンダ付け装置は、タブリードを重合状に配置された太陽電池セルを加熱し、太陽電池セルとタブリードとを接続するためのハンダ付け部を備えた太陽電池用タブリードのハンダ付け装置において、ハンダ付け部が、太陽電池セルの片面に配置されたタブリードに沿って配置された複数の第一のタブリード押え手段および太陽電池セルの反対面に配置されたタブリードに沿って配置された複数の第二のタブリード押え手段を備え、各タブリード押え手段が、タブリードに向かって直線移動可能な押圧部材と、各押圧部材をタブリードに倣い接触させる弾性体とを備えているので、ハンダ付け対象が薄い太陽電池セル或はハンダを予めディップされた太陽電池セルであっても、セル割れを生じることなく、太陽電池セルとタブリードとのハンダ付けを行うことができる。

すなわち、薄い太陽電池セルは、もともと歪があるばかりか、加熱中或は冷却中に大きく、たとえば数ｍｍレベルの歪みを発生するが、本発明のハンダ付け装置では第一のタブリード押え手段の各押圧部材と第二のタブリード押え手段の各押圧部材とが太陽電池セルの上下面にある各タブリードに弾性接触して、上下のタブリードを太陽電池セルの上下面から浮かせないため、薄くかつ歪んでいる太陽電池セルであっても、タブリードを確実にかつ均一にハンダ付けすることができ、さらにハンダをディップした太陽電池セルであっても、均一なハンダ付けを行うことができる。そして、太陽電池セルが加熱中或は冷却中に仮にも湾曲した場合、複数の押圧部材がタブリードを介して太陽電池セルを挟持していても、押圧部材は各タブリードに弾性接触しているので太陽電池セルの変形に応じて動き、太陽電池セルの変形を規制しないから、太陽電池セルの変形規制にもとづくセル割れも回避することができる。

本発明の太陽電池用タブリードのハンダ付け装置においては、押圧部材がタブリードとの接触部に開口をもつ冷却流体用流路を備えたものがある。これによって太陽電池セルのハンダ付け部分のみを重点的に冷却できるので、ハンダの冷却固着プロセス時間を短縮することできる。また、加熱時に最も高温となる箇所の直近から冷却することができるので、セル内部温度勾配が急であることによって生じるセルのクラックや割れを防止することができ、押圧部材とタブリード上のハンダとが溶着する事故も未然に防ぐことができる。

さらに、本発明の太陽電池用タブリードのハンダ付け装置において、下方リード支持手段に組み込まれた太陽電池セルを予熱する予熱手段を備えたものでは、予熱手段と太陽電池セルとの間に隙間を設ける。これにより、太陽電池セルを非接触で予熱することができるため、薄い太陽電池セル或は加熱中に或は冷却中に太陽電池セルが歪んでも、さらにハンダをディップされた太陽電池セルであっても、太陽電池セルに機械的な接触による搬送抵抗が発生しないため、太陽電池セルの破損を未然に防止することができ、しかも、予熱を均一に行なうことができるので、ハンダ品質を安定化することができる。

また、本発明の太陽電池用タブリードのハンダ付け装置において、下方リード支持手段がタブリードに対応する幅をもつ溝を備えることによって、タブリードを太陽電池セルに溝によって正確に位置決めすることができる。即ち、タブリードとの接続部に予めハンダが盛られたハンダディップされた太陽電池セルでは、ハンダ盛り部にハンダ溜り或は盛上りが形成されていることが多いが、本発明による装置ではこのハンダ盛上り部が溝に収まり、ハンダが溶融することで形成されたハンダ突起がタブリード支持手段における太陽電池セルの担持面に形成されないため、太陽電池セルが押圧部材によって押圧されても、ハンダ突起の集中荷重によるセル割れを防ぐことができる。

加えて、本発明の太陽電池用タブリードのハンダ付け装置において、下方リード支持手段が、太陽電池セルの搬送方向に対して、太陽電池セルのハンダ付け位置から少なくともその一つ手前の太陽電池セルまで延び、タブリードを吸引整列させる吸引孔を備えているものでは、太陽電池セルの下面にあるタブリードの位置決めを精度良く行うことができ、太陽電池セルの表面を下方に向けたハンダ付けも行うことができる。

以下、図を参照して、本発明の太陽電池用タブリードのハンダ付け装置の一実施例を説明する。添付した図において、図１は本発明の太陽電池用タブリードのハンダ付け装置の一実施例を示す装置全体の平面図、図２は図１の側面図、図３は図２の３−３線に沿う断面図、図４は図３の４−４線に沿う断面図、図５は図２の５−５線に沿う断面図、図６は図２の６−６線に沿う平面図、図７は図６の側面図、図８は図６の他の作動状態を示す側面図、図９は上方タブリード押え手段および下方タブリード押え手段が加工物を押圧している状態を示す図５に関連する部位の断面図、図１０は図９の一部拡大断面図、図１１は上方タブリード押え手段および下方タブリード押え手段による変形した太陽電池セルの押圧状態を示す断面図、図１２は上方タブリード押え手段および下方タブリード押え手段による変形した太陽電池セルの押圧状態を示す断面図、図１３は太陽電池セルの温度勾配を説明するための図、図１４は本発明装置によるハンダ付け装置における太陽電池セルの温度勾配を説明するための図、図１５は太陽電池セルストリングスの一部を示す側面図、図１６は図１５の平面図、図１７は本発明の太陽電池用タブリードのハンダ付け装置の他の実施例を示す図５に関連する部位の断面図である。

まず、太陽電池セルのハンダ付け工程について説明する。
太陽電池は、図１５及び図１６に示すように、太陽電池セルＣ１，Ｃ２，…をタブリードＴＬで接続することにより、列状（ストリング）に形成される。太陽電池セルＣとタブリードＴＬとの接続は、予めハンダをメッキしたタブリードＴＬを、太陽電池セルに重合状に配置し、重合部を加熱してハンダ付けすることによってなされる。タブリードＴＬは一つの太陽電池セルＣ１，Ｃ２，…に対して二列の構成とすることが一般的である。

次に、本発明による太陽電池セル用タブリードのハンダ付け装置の詳細を説明する。

この太陽電池用タブリードのハンダ付け装置は、図１および図２に示すように、左側にタブリード供給部１００が、右側にハンダ付け部２００がそれぞれ配置され、そして、太陽電池セル供給部３００が装置外部からハンダ付け部２００に向かって配設されている。

タブリード供給部１００は、図１，図２の右方に向って順次に配置された、タブリード供給手段１１０、タブリードＴＬの反りを矯正するタブリード矯正手段１２０、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１３０、タブリードクランプ手段１４０、タブリードＴＬを所要長さで切断するタブリード切断手段１５０およびタブリード搬送手段１６０からなっている。

タブリード供給部１００を構成するタブリード供給手段１１０、タブリード矯正手段１２０、フラックス塗布手段１３０、タブリードクランプ手段１４０およびタブリード切断手段１５０は装置本体４００に設置されている。前記クランプ手段１４０と動作が連繋したタブリード搬送手段１６０が、タブリード切断手段１５０とハンダ付け部２００との間を接続している。このタブリード搬送手段１６０は、装置本体４００の長手方向側面に配置され、かつ装置本体４００に支持されている。

タブリードＴＬは、タブリード供給手段１１０からタブリード矯正手段１２０、フラックス塗布手段１３０およびタブリード切断手段１５０を経由する間に、反りを矯正され、フラックスを塗布され、所要長さのタブリードＴＬに切断されてタブリードＴＬに形成され、タブリード搬送手段１６０によって位置決めされハンダ付け部２００に搬送される。

タブリード供給手段１１０は、ボビン１１１にコイル状に巻き取られているタブリードＴＬを矯正手段１２０に向けて送り出すもので、上下に配置された二つのボビン１１１と、これらのボビン１１１を支持する支持ローラ１１２と、ボビン１１１を回転させる駆動ローラ１１３と、ローラ１１３を駆動するモータ１１４とを具備しており、モータ１１４の作動によって、タブリードＴＬを平面内で平行間隔を保ってタブリード矯正手段１２０に向けて送出する。送り出された２本のタブリードＴＬはボビン１１１の近傍にあるスライドローラ１１５を介して上下配置された二つのダンサローラ１１６に導かれる。これらのダンサローラ１１６は昇降可能に配置されており、タブリード搬送手段１６０のクランプ手段１４０が２本のタブリードＴＬを掴んで装置長さの方向に移動することにより引き出される力で上昇させられ、モータ１１４の正転によるタブリードＴＬの繰出しによって下降する。ダンサローラ１１６は、この構成によってタブリード搬送手段１６０におけるクランプ手段１４０の掴み動作とストローク動作とによるタブリードＴＬの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。引き出されたタブリードＴＬはダンサローラ１１６を通過してタブリード矯正手段１２０に導かれる。

タブリード矯正手段１２０はタブリードＴＬの本数に対応した数のガイドローラ１２１と矯正機構１２２とからなっている。ガイドローラ１２１は２本のタブリードＴＬの引き出し幅（平行幅）を一定に保つように２本のタブリードＴＬの夫々の位置を規制している。矯正機構１２２の矯正ローラは、引き出されるタブリードＴＬを上下から挟むことにより、ボビン１１１に巻き取られていることにより生じたタブリードＴＬの反りを矯正している。矯正機構１２２を通過した２本のタブリードＴＬはフラックス塗布手段１３０に導かれる。

フラックス塗布手段１３０はフラックス液の入ったフラックスバス１３１を備え、タブリードＴＬは直線性を維持した状態で上下面に連続的にフラックス液が塗布される。図示しないが、フラックス塗布手段１３０には、ホットエアなどの圧力流体を噴出するノズルが組み込まれており、ノズルから噴出するホットエアによってフラックスの乾燥を促して、フラックス付着によるタブリードＴＬの汚れを軽減している。

タブリードクランプ手段１４０は、タブリード搬送手段１６０と連動しており、この搬送手段１６０がタブリードを引出している間はクランプを開放しているが、タブリードＴＬの引き出し搬送が終わるとクランプを閉じて、タブリードＴＬがその供給手段１１０に向かって逆戻りしないように、タブリードＴＬを保持するクランプを備えている。

タブリード切断手段１５０は、２本のタブリードＴＬの幅方向、すなわちエアシリンダ１５１およびリニアガイド１５２により図１の上下方向に対向して摺動可能な一対のカッタべ一ス１５３を備えている。エアカッタ１５４とエアベンダ１５５が一対のカッタベース１５３の上に夫々設置されている。２本のタブリードＴＬはタブリード切断手段によって、目的とする太陽電池セルのストリングスの長さごとに切断される。なお、対向した２台のカッタべ一ス１５３を幅方向（図１の上下方向）に摺動可能としているのは、タブリード搬送手段１６０の左右ストローク動作時に、タブリードクランプ手段１４０がカッタべ一ス１５３に干渉しないようにするためである。

タブリード搬送手段１６０は単軸ロボット１６１を備えている。単軸ロボット１６１はタブリード切断手段１５０とハンダ付け部２００との間を移動するブラケット１６３を備え、このブラケット１６３にはアーム１６２が取り付けられている。アーム１６２の自由端にはタブリードＴＬの先端を保持するグリッパ１６４が取り付けられている。単軸ロボット１６１がストローク駆動されると、クランプ手段１４０のクランプが開放され、これと同期して開いていたグリッパ１６４が閉じてタブリードＴＬを保持し、ハンダ付け部２００に向かって引出す。

本発明ハンダ付け装置におけるハンダ付け部２００は、搬送手段２１０、予熱手段２３０（図３参照）、本加熱手段２４０、上方タブリード押え手段２５０を備えていると共に、下方タブリード支持手段２７０を備えている。

搬送手段２１０は、一例としてベルトコンベアから形成され、一端がタブリード切断手段１５０の前方に位置し、他端が装置本体４００の送り方向終端部に位置するように装置本体４００に設置される。

上記搬送手段２００において、セルのセット位置ＣＳは、当該搬送手段２１０の手前側に、ハンダ溶着位置ＨＭはセルのセット位置ＣＳから太陽電池セルＣのピッチ長さに対応する距離をおいた位置に設定されている。ハンダ溶着位置ＨＭの上方には、図２に示すように、本加熱手段２４０および上方タブリード押え手段２５０が配置されている。この上方タブリード押え手段２５０は、ハンダ溶着位置ＨＭにおいて搬送手段２１０の搬送方向の両側に配置されている。

搬送手段２１０を構成するベルトコンベアは、モータ２１１とモータ２１１に連結されたドライブプーリ２１２とフォロアプーリ２１３および両プーリ２１２，２１３に掛け回された２本のベルト２１４からなる。ベルト２１４が、太陽電池セルＣの長さに応じたピッチの間欠送りを繰り返すことによって、図１５および図１６に示すように、隣接する太陽電池セルＣ１の表面と太陽電池セルＣ２の裏面とがタブリードＴＬによって接続されたかたちで、太陽電池セルＣとタブリードＴＬとを間欠搬送する。搬送手段２１０には、一例としてサクションベルト方式として知られる吸着搬送手段を用い、太陽電池セルＣの位置決め精度の向上を図っている。搬送手段２１０の上に列状配置された太陽電池セルＣとそれらを繋ぐタブリードＴＬの列は予熱されたあと、本加熱手段２４０の直下に移送され、上方タブリード押え手段２５０の押圧部材によって押さえられつつ、ハンダ付けされることにより、電気的および機械的に列状に接続され、太陽電池セルのストリングに形成される。

下方タブリード支持手段２２０は、図３および図４に示すように、左右で一対のタブリード支持ブロック２２１を有している。タブリード支持ブロック２２１は、搬送手段２１０の搬送方向の両側に、太陽電池セルのハンダ付け位置から少なくともその一つ手前の太陽電池セルまで、例えば図４に示すように、セルのセット位置ＣＳからハンダ溶着位置ＨＭまで配置され、２本のタブリードＴＬの間隔に対応して装置本体４００に配置されている。タブリード支持ブロック２２１の上面は太陽電池セルＣの搬送高さと略一致している。

各タブリード支持ブロック２２１の上面には、タブリードＴＬの幅に見合った幅をもつ溝２２２がそれぞれ設けられている。タブリード搬送手段１６０のグリッパ１６４によって搬送されるタブリードＴＬの後端側は、溝２２２によって案内され、太陽電池セルＣのタブリードＴＬの接続位置に一致させられる。タブリード接続部に予めハンダが盛られたハンダディップされた太陽電池セルは、ハンダ盛り部にハンダ溜り或は盛上りが形成されていることが多いが、タブリード支持ブロック２２１に溝２２２があるので、ハンダ盛上り部があっても、その部は溝２２２に収まり、タブリード支持ブロック２２１はハンダ盛上りのない平坦な太陽電池セルＣの下面を接触することができる。さらに、溝２２２があると、予め太陽電池セルＣにディップされたハンダが加熱によってタブリード支持ブロック２２１の上部平坦面に転写することもなく、太陽電池セルＣの割れ防止にも有効である。即ち、従来技術では、デイップされたハンダが転写されると、その転写ハンダが球状などの突起のかたちでタブリード支持ブロック２２１の上部平坦面に形成されるので、上方タブリード押え手段によりタブリードＴＬを下方に向けて押えると、太陽電池セルＣが前記突起による集中荷重を受けて当該太陽電池セルＣに割れが発生していたが、本発明では上記溝２２２の作用でそのようなおそれはなくなる。

本発明の各タブリード支持ブロック２２１には、溝２２２に対応して吸引孔２２３が設けられている。各吸引孔２２３は下端開口を真空源や吸引源（図示せず）に接続され、タブリードＴＬの位置精度をより高めている。この吸着は、ソレノイドバルブなどによって切り換え可能とすることが望ましい。具体的には、タブリードＴＬの設置時には吸着をＯＮにし、太陽電池セルＣおよびタブリードＴＬの搬送手段２１０によるピッチ送り時には吸着をＯＦＦにすることにより、ピッチ送り中にタブリードＴＬを介してハンダ接続済みの（ハンダ溶着位置ＨＭにある）太陽電池セルＣの円滑な搬送を妨げないようにすることができる。この構成により、太陽電池セルＣの表面を下向きにしてハンダ付けする場合でも、太陽電池セルＣのパターンとタブリードＴＬとの位置を高精度に一致させることができる。

また、上記タブリード支持ブロック２２１の外側には、予熱手段２３０としてのプレートヒータ２３１が、ヒータ２３１の上面と太陽電池セルＣとの間に隙間を設けた状態で、装置本体４００に固定設置されている。プレートヒータ２３１には、それぞれ、温度調節されたカートリッジヒータ２３２が内蔵されている。太陽電池セルのハンダ付けにおいては、急激な加熱は太陽電池セルの破損を招くので、予熱により太陽電池セル温度を上昇させた後、ハンダ溶融温度にまで加熱する手法が望ましいが、本発明によれば、予熱手段２３０によって太陽電池セルＣを非接触で予熱することができる。

本加熱手段２４０は、図５〜図８に示すように、複数の熱風ヒータ２４１および熱風ヒータ２４１を位置決めするサポート２４２を備えている。熱風ヒータ２４１の幅ｗ（図６参照）は図１５に示すタブリードＴＬにおける長さｗ’に対応している。熱風ヒータ２４１は、これに供給された空気を加熱してヒータノズルから吹き出し、熱風を下向きに放出して太陽電池セルＣを加熱するものである。

一方、上方タブリード押え手段２５０は、図９に示すように、複数の上方倣い押圧ユニット２５１を備えている。各上方倣い押圧ユニット２５１は、図１０に示すように、押圧部材としての押圧子２５２および筒状のホルダ２５３を備えている。押圧子２５２はホルダ２５３に摺動自在に挿入され、ホルダ２５３はブロック２５４に形成したねじ孔にねじ結合されている。ホルダ２５３の内部には、コイルばね２５５がブロック２５４と押圧子２５２との間に位置して組み込まれ、押圧子２５２に引張弾性力を作用させている。従って、押圧子２５２に上向きの力が加わると、コイルばね２５５の弾性力に抗して、押圧子２５２が上昇可能である。

この上方倣い押圧ユニット２５１は、図７に示すように、タブリードＴＬを押圧できる位置、つまりタブリードＴＬの真上に列状に複数配置されており、それぞれの押圧子２５２は夫々のコイルばね２５５に抗してそれぞれ単独で上下フローティング動作する。また、上方倣い押圧子２５１には、図１０に示すように、タブリードＴＬとの接触部とホルダ２５３におけるコイルばね２５５を収容するばね室とに開口をもつ貫通孔からなる冷却流体用流路２５６が設けられている。また、ブロック２５４には、各ホルダ２５３の上面或は前記ばね室に連通する冷却流体用流路２５７が設けられている。この冷却流体用流路２５７の端部２５８にはエア源などの冷却効果のある流体源（図示せず）が接続されており、冷却流体の供給のＯＮ／ＯＦＦにより、各押圧子２５２の先端から冷却流体を噴出させたり、その噴出を停止することができる。

本加熱手段２４０と上方タブリード押え手段２５０は、図６〜図８に示すように、昇降手段２６０を介して昇降自在に支持プレート２６１に取付けられている。本加熱手段２４０のブロック２４２にはスライダ２６３が、上方タブリード押え手段２５０のブロック２５４にはスライダ２６４が取り付けられており、両スライダ２６３と２６４は、ガイドレール２６２にスライド可能に支持され、両スライダ２６３と２６４が夫々に独立した駆動手段（図示せず）に連結されていて、本加熱手段２４０および上方タブリード押え手段２５０を個別に昇降できるように形成されている。また、プレート２６１も、スライダ２６５を介して、装置本体４００に固定されたサブフレーム２６６に設けたガイドレール２６７に（図示しない駆動手段により）昇降自在に取り付けられている。上記構成において、本加熱手段２４０と上方ダブリード押え手段２５０が一体となって昇降できるのは、タブリード搬送手段１６０との干渉を避けるためであり、また、本加熱手段２４０と上方タブリード押え手段２５０が別々に昇降するのは、溶着後に、タブリードを押えたまま、或は、押圧子２５２からのエア冷却中に、本加熱手段２４０だけを退避させて冷却を促進するためである。上方タブリード押え手段２５０のブロック２５４には図６〜図８に示すように上下方向に延びた複数本の平行な案内溝２５９が形成されており、各案内溝２５９は複数本の熱風ヒータ２４１の位置に対応して配置されている。このため、複数の熱風ヒータ２４１がそれを支持したサポート２４２によって一緒に下降すると、各熱風ヒータ２４１は各案内溝２５９に嵌り、かつ、これよって案内されるから、熱風ヒータ２４１の昇降と上方タブリード押え手段２５０の昇降が干渉することはない。

下方タブリード押え手段２７０が、図４に示すように、太陽電池セルＣの搬送面の下方に、セルのセット位置ＣＳからハンダ溶着位置ＨＭに至る範囲で、前述の上方タブリード押え手段２５０が設けられたハンダ溶着位置ＨＭの下方に、組込まれている点については、先に述べたとおりである。

本発明における下方タブリード押え手段２７０は、図４に示すように、複数の下方倣い押圧ユニット２７１を備えている。各下方倣い押圧ユニット２７１は、図１０に示すように、押圧部材としての押圧子２７２と、この押圧子２７２を保持する筒状のホルダ２７３を備えている。押圧子２７２はホルダ２７３に摺動自在に挿入され、このホルダ２７３はブロック２７４にあるねじ孔にねじ結合されている。ホルダ２７３の内部にはコイルばね２７５がブロック２７４と押圧子２７２との間に位置して組み込まれ、コイルばね２７５が押圧子２７２に引張弾性力を付与している。これにより、押圧子２７２に下向きの力が加わると、押圧子２７２はコイルばね２７５の弾性力に抗して下降可能である。

上記押圧子２７２には、太陽電池セルＣとタブリードＴＬとの接触部とブロック２７４とに開口をもつ貫通孔による冷却流体用流路２７６が設けられ、ブロック２７４には、各ホルダ２７３の下面から前記流路２７６に連通する冷却流体用流路２７７が形成されており、この流路２７７には圧縮エア源などの冷却効果のある流体源（図示せず）が接続されている。これにより、冷却流体の供給をＯＮ／ＯＦＦすることにより、各押圧子２７２の先端から冷却流体を任意のタイミングで噴出させたり、それを停止させることができる。

上記の下方倣い押圧ユニット２７１は、図４、図５、図９および図１０に示すように、それぞれ単独で各押圧子２７２が上下フローティング動作自在に、２本のタブリードＴＬの左右の間隔に対応した位置に列状に複数が配置されている。各押圧子２７２のフローティング動作は、各下方倣い押圧ユニット２７１において、ブロック２７４にねじ結合されたホルダ２７３に押圧子２７２がばね２７５を介在させて摺動自在に挿入されていることによってなされる。そして、下方タブリード押え手段２７０の全体は、ブロック２７４がシリンダ２７９の昇降ロッドに連結され、上下動自在に構成されている。シリンダ２７９のロッドが伸張すると、全下方倣い押圧ユニット２７１は、タブリード支持ブロック２２１に規制されるまで上昇可能であり（図４参照）、また、下方倣い押圧ユニット２７１を下降させておくと（図５参照）、セルとタブリードの搬送手段２１０が太陽電池セルＣおよびタブリードＴＬをピッチ送りするとき、そのセルＣとタブリードＴＬの円滑搬送を行わせることができる。このとき、下方タブリード押え手段２７０は下方タブリード支持手段２２０の支持ブロック２２１と一体でないため、ハンダ溶着位置ＨＭにおいて各押圧子２７２によりフローティング時にタブリードＴＬを持ち上げ形態で太陽電池セルＣの下面に接触させることができる一方、タブリード支持ブロック２２１の上面と、太陽電池セルＣの下面の間に隙間が形成される。このため、前述のディップ太陽電池セルのハンダ転写による太陽電池セルの割れ防止効果をより確実とすることができるだけでなく、太陽電池セルＣに歪が生じている場合、太陽電池セルＣの端部とタブリード支持ブロック２２１との接触による割れも未然に防止することができて、太陽電池セルＣが薄くても割れを確実に防ぐことができる。

次に、本発明ハンダ付け装置の作動例について説明する。

タブリードクランプ手段１４０がクランプしているタブリードＴＬの先端をタブリード搬送手段１６０のグリッパ１６４が保持すると、タブリードクランプ手段１４０は開放される。前記搬送手段１６０の単軸ロボット１６１がタブリードＴＬの引出し量が所定の長さに位置決め動作されると、同期してタブリードクランプ手段１４０がタブリードＴＬをクランプする。次いでカッタべ一ス１５３が装置内側に移動するとともに、エアカッタ１５４とエアベンダ１５５とが作動して、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、タブリードＴＬを所定の長さに切断する。タブリードＴＬが切断されると、カッタべ一ス１５３が退避し、単軸ロボット１６１が作動し、切断されたタブリードＴＬを搬送手段２１０の上の所定位置に搬送する。ここでグリッパ１６４が開放され、タブリードＴＬが搬送手段２１０の上に移載される。

太陽電池セルＣは、前述したように、太陽電池セルＣの搬送手段によって、図１の矢印Ｙの方向から搬送手段２１０に設置されたタブリードＴＬの上に位置決め搬入される。

タブリードＴＬの搬送と太陽電池セルＣの搬入および搬送手段２１０の間欠搬送によって、複数の太陽電池セルＣとタブリードＴＬとが搬送手段２１０の上にタブリードＴＬを介して重ね合せた状態で列状に配置される。

搬送手段２１０のセルのセット位置ＣＳに位置決め搬送された太陽電池セルＣと、タブリード搬送手段１６０によってタブリード支持ブロック２２１の上に搬送されたタブリードＴＬとは、それぞれ間欠作動によってハンダ溶着位置ＨＭに重合状態で搬送される。このときに、下方タブリードＴＬは、タブリード支持ブロック２２１の溝２２２や吸引孔２２３によって、太陽電池セルＣの下面パターンに対して高精度に位置決めされる。

タブリードＴＬがタブリード搬送手段１６０によってハンダ溶着位置ＨＭにある太陽電池セルＣの上に搬送されると、タブリード搬送手段１６０は待機位置に退避する。

本加熱手段２４０および上方タブリード押え手段２５０を担持しているプレート２６１が下降し、本加熱手段２４０および上方タブリード押え手段２５０が一体になって下降する。上方タブリード押え手段２５０を構成する複数の上方倣い押圧ユニット２５１の押圧子２５２が、図８および図９に示すように、太陽電池セルＣの上側にあるタブリードＴＬに接触する。上方タブリード押え手段２５０は、太陽電池セルＣの上にあるタブリードＴＬに複数の押圧子２５２を接触させたまま下降を続け、コイルばね２５５が少し縮んだところで停止する。各上方倣い押圧ユニット２５１の押圧子２５２は、太陽電池セルＣに弾性接触したまま、太陽電池セルＣの上面に接触する。

一方、太陽電池セルＣがハンダ溶着位置ＨＭに搬送されると、下方タブリード押え手段２７０はシリンダ２７９のロッドの伸張によって上昇する。多数の下方倣い押圧ユニット２７１の押圧子２７２がタブリードＴＬに接触し、タブリードＴＬが太陽電池セルＣの下面に接触するまで持ち上げられる。太陽電池セルＣは搬送手段２１０に吸着保持されているので、タブリードＴＬと太陽電池セルＣの下面とが接触したまま、下方倣い押圧ユニット２７１が上昇を続け、コイルばね２７５が少し縮んだ状態で、上昇が停止する。ここで、太陽電池セルＣには押圧子２７２を介して下面から弾性力が作用したまま、下方タブリードＴＬと太陽電池セルＣの下面とが接触保持される。なお、上方タブリード押え手段２５０および下方タブリード押え手段２７０の弾性力により太陽電池セルＣを破損させないよう、弾性力は接触保持させられるだけの小さな力に設定されている。

本加熱手段２４０が下降し、熱風ヒータ２４１が熱風を太陽電池セルＣおよびタブリードＴＬに吹付けてこれらを加熱し、タブリードＴＬにメッキされたハンダを溶融する。この後、本加熱手段２４０の熱風噴出が遮断されかつ上方へ退避すると共に、上方倣い押圧ユニット２５１の押圧子２５２および下方倣い押圧ユニット２７１の押圧子２７２が冷却用流体を放出して、ハンダを固着させる。そして上方タブリード押え手段２５０が上方へ退避すると共に、下方タブリード押え手段２７０は下方へ待避する。

以上の作動を繰り返すことで、太陽電池セルＣに列状にタブリードＴＬをハンダ接続して、太陽電池セルのストリングスを製造することができる。

本発明ハンダ付け装置では、このように、上方タブリード押え手段２５０および下方タブリード押え手段２７０は、搬送された太陽電池セルＣとタブリードＴＬとを挟持する形態で、倣い接触して保持する。このため、図１１に示すように、太陽電池セルＣが搬送方向に直交する方向に歪を生じていても、また、図１２に示すように、太陽電池セルＣに搬送方向に歪を生じていても、太陽電池セルＣの歪んでいる箇所と装置上の固定箇所との当接による割れが発生せず、太陽電池セルＣが予めハンダが盛られたディップ太陽電池セルであっても、太陽電池セルＣに支承部材から転写された突起状のハンダによる割れもない。しかも、均一な予熱が行えるので、太陽電池セル割れが少ないことによる高い良品率、両面同時ハンダ付けによる高い生産効率、太陽電池セルＣと太陽電池セルＣの下方に配置されたタブリードＴＬとの高い位置精度を有する均一なハンダ溶着品質を得ることができる。

また、上下の倣い押圧ユニット２５１，２７１の押圧子２５２，２７２の冷却流体用流路２５６，２７６は、ハンダ加熱溶融後に、ハンダ冷却固着プロセスに利用することができ、太陽電池セルＣに熱ストレスを与えずに短時間で冷却固着させる効果がある。図１３および図１４は加熱冷却時の太陽電池セル内温度との関係を模式的に示したものである。従って、これらの図は、実験データでなく、説明の理解を助けるため強調して表現されたものである。

予熱および本加熱の進行により、太陽電池セルＣは本加熱手段２４０により加熱される部分、つまり、タブリードＴＬの部分の温度がピークとなる。
たとえば特許文献１に記載されているように、ブローによって太陽電池セルを冷却すると、図１３のように、太陽電池セルＣの中央付近のみにエアなどの冷却流体を吹き付けると、タブリードＴＬの温度低下よりも、太陽電池セルＣの中央部の温度が早く低下し始め、Ａ部で示すように太陽電池セルＣの内部に温度勾配の急な箇所が生じ、太陽電池セルＣはこの温度勾配により割れやすくなる。

一方、本発明によるハンダ付け装置では、図１４に示すように、タブリードＴＬに均一に冷却流体を吹付け、太陽電池セルＣの内部で最も高温となっているタブリードＴＬから冷却が進行するので、太陽電池セルＣの内部の温度勾配は全体的に緩やかとなり、割れが発生しにくい。

太陽電池セルの冷却は、加熱源である熱風ヒータ２４１をＯＦＦにして、上方に退避させるなどの熱源を遮断する方法でも、太陽電池セルＣの内部の温度勾配が緩やかな冷却を行えるが、本発明によれば、太陽電池セルＣの内部の温度勾配を緩やかに保ったまま、より短い時間で冷却を行うことができる。

なお、冷却はタブリードＴＬと太陽電池セルＣを接触保持した状態で行うので、エアなどの冷却性の低い流体を使う場合には、押圧子２５２，２７２の先端が冷却用流体の圧力によってタブリードＴＬから浮き、冷却流体が押圧子２５２，２７２の先端から漏れるように、各倣い押圧ユニット２５１，２７１のコイルばね２５５，２７５弾性力を小さく設定することが望ましい。

また、押圧子２５２，２７２の先端は、ハンダ付け時に溶融したタブリードＴＬに接触するが、流路２５６，２７６から冷却流体を吹き出すことで、押圧子２５２，２７２とタブリードＴＬとの剥離性を高めることができる。

本発明によるハンダ付け装置は、以上のように、特許文献１や２に記載された装置のように太陽電池セルＣの上面側に位置するタブリードＴＬを押さえているだけでなく、いいかえれば、上方タブリード押さえ手段２５０のみだけでなく、太陽電池セルＣの下面側に下方タブリード押さえ手段２７０を備え、双方のタブリード押え手段２５０，２７０がタブリードＴＬを挟持すると共に、太陽電池セルＣの上下方向にフロートすることができるため、
（１）太陽電池セルＣに予め歪がある場合や、ハンダ加熱或は冷却中に太陽電池セルＣが湾曲する場合でも、ハンダ溶着時に、上下面のタブリードＴＬを太陽電池セルＣの表面に接触保持でき、上下面に均一なハンダ付けを同時に行うことができる。
（２）ハンダ加熱或は冷却中に太陽電池セルＣが湾曲する場合に、固定的な面によって太陽電池セルＣの下面を支持する方法と異なって、太陽電池セルＣの変形を規制するものがないため、太陽電池セルＣの変形が規制されず、太陽電池セルＣが割れない。たとえば、吸着搬送されているケースでは、固定的な面に支承された太陽電池セルの変形と上方からのタブリード押え力によって、太陽電池セルが割れてしまうが、本発明によれば、この現象を回避することができる。
（３）予めハンダがディップされた太陽電池セルＣでも、上下面のタブリードＴＬを太陽電池セルＣの表面に接触保持でき、上下面に均一なハンダ付けを同時に行うことができる。

また、太陽電池セルＣの冷却手段がタブリード押さえ手段２５０，２７０に設けられているため、
（４）太陽電池セルＣの上のハンダ付け部分のみを重点的に冷却でき、ハンダの冷却固着プロセス時間を短縮することができる。
（５）冷却効率が高い。つまり、必要な箇所だけを冷やすので、冷却エアや時間の無駄がない。
（６）太陽電池セルＣを加熱時に最も高温となる箇所付近から冷却できるので、太陽電池セルＣの内部温度勾配が急であることによって生じる太陽電池セルのクラックや割れを防止することができる。
（７）押圧子２５２，２７２の先端からエアを出すことによって、タブリードＴＬのハンダと押圧子２５２，２７２とが溶着する事態を未然に防ぐことができる。
太陽電池セルＣの下側に予熱手段２３０が配置されているため、
（８）加熱時或は冷却時に湾曲しやすい薄板の太陽電池セルＣに、機械的な接触による抵抗が発生せず、太陽電池セルＣの破損を未然に防止することができる。
（９）ハンダ加熱又は冷却時に太陽電池セルＣが歪んだ場合や、予めハンダが盛られたディップ太陽電池セルの場合でも、予熱の抜ける箇所がなく、比較的均一な予熱を行え、ハンダ品質を安定化することができる。
（１０）予めハンダが盛られたディップ太陽電池セルの場合でも、太陽電池セルＣを支承する部材へのハンダ転写による太陽電池セル破損を未然に防止することができる。
そして、太陽電池セルＣの下側タブリードの位置決めする下方タブリード支持手段２２０を備えているため、
（１１）太陽電池セルの下側にあるタブリードＴＬを精度良く位置決めすることができるので、太陽電池セルＣの表面を下側にしたハンダ付けを行うことができる。

なお、以上説明した実施例において、搬送手段２１０は単一のベルト２１４をもつベルトコンベアからなっているが、たとえば図１７に示すように、搬送手段２１０を２本のベルト５１４Ａ，５１４Ｂをもつベルトコンベアによって構成すると共に、各ベルト５１４Ａ，５１４Ｂの間に、第二の予熱手段５３０を配置して、太陽電池セルＣの全域をより均一に加熱できるようにしてもよい。

また、押圧子２５２，２７２には冷却流体用流路２５６，２７６を形成してあるが、タブリードＴＬを選択的に冷却する方法はこれのみに限定されない。たとえば、予熱手段２３０のプレートヒータ２３１とタブリード押え手段２５０，２７０に加えて、タブリードＴＬに集中的に冷却用流体を吹付けるノズルを追加しても良い。

さらに、本加熱手段２４０は、熱風ヒータ２４１を使用しているが、これのみに限定されるものではなく、光ランプ式のヒータなどの他の熱源を採用することができる。

しかも、予熱手段２３０の熱源は、プレートヒータ２３１のみに限定されるものではなく、たとえば、ランプなどによる放射赤外線を利用することもできる。

本発明の太陽電池用タブリードのハンダ付け装置の一実施例を示す装置全体の平面図。 図１の側面図。 図２の３−３線に沿う断面図。 図３の４−４線に沿う断面図。 図２の５−５線に沿う断面図。 図２の６−６線に沿う平面図。 図６の側面図。 図６の他の作動状態を示す側面図。 上方タブリード押え手段および下方タブリード押え手段が加工物を押圧している状態を示す図５に関連する部位の断面図。 図９の一部拡大断面図。 上方タブリード押え手段および下方タブリード押え手段による変形した太陽電池セルの押圧状態を示す断面図。 上方タブリード押え手段および下方タブリード押え手段による変形した太陽電池セルの押圧状態を示す断面図。 太陽電池セルのセル中央部を集中冷却した場合の温度勾配を説明するための図。 太陽電池セルのタブリード部を集中冷却した場合の温度勾配を説明するための図。 太陽電池セルストリングスの一部を示す側面図。 図１５の平面図。 本発明の太陽電池用タブリードのハンダ付け装置の他の実施例を示す図５に関連する部位の断面図。

符号の説明

１００ タブリード供給部
１１０ タブリード供給手段
１１１ ボビン
１１２ 支持ローラ
１１３ 駆動ローラ
１１４ モータ
１１５ スライドローラ
１１６ ダンサローラ
１２０ タブリード矯正手段
１２１ ガイドローラ
１２２ 矯正機構
１３０ フラックス塗布手段
１３１ フラックスバス
１４０ タブリードクランプ手段
１５０ タブリード切断手段
１５１ エアシリンダ
１５２ リニアガイド
１５３ カッタベ一ス
１５４ エアカッタ
１５５ エアベンダ
１６０ タブリード搬送手段
１６１ 単軸ロボット
１６２ アーム
１６３ ブラケット
１６４ グリッパ
２００ ハンダ付け部
２１０ 搬送手段
２１１ モータ
２１２ プーリ
２１３ プーリ
２１４ ベルト
２２０ 下方タブリード支持手段
２２１ タブリード支持ブロック
２２２ 溝
２２３ 吸引孔
２２４ ガイド
２３０ 予熱手段
２３１ プレートヒータ
２３２ カートリッジヒータ
２４０ 本加熱手段
２４１ 熱風ヒータ
２４２ サポート
２５０ 上方タブリード押え手段
２５１ 上方倣い押圧ユニット
２５２ 押圧子
２５３ ホルダ
２５４ ブロック
２５５ コイルばね
２５６ 冷却流体用流路
２５７ 冷却流体用流路
２５８ 流路端
２５９ 案内溝
２６０ 昇降手段
２６１ プレート
２６２，２６７ ガイドレール
２６３，２６４，２６５ スライダ
２６６ サブフレーム
２７０ 下方タブリード押え手段
２７１ 下方倣い押圧ユニット
２７２ 押圧子
２７３ ホルダ
２７４ ブロック
２７５ コイルばね
２７６ 冷却流体用流路
２７７ 冷却流体用流路
２７９ シリンダ
３００ 太陽電池セル供給部
４００ 装置本体
Ｃ 太陽電池セル
ＴＬ タブリード

Claims (7)

1. タブリードが重合状態に設置された太陽電池セルの前記リードと太陽電池セルをハンダ付けするとき、太陽電池セルに配置されたタブリードを、上，下両方からフローティング動作するタブリード押え手段により押圧しつつハンダ付け加熱をすることを特徴とする太陽電池用タブリードのハンダ付け方法。
2. タブリード押え手段とタブリードの接触部位に、ハンダ付け加熱の後、前記押え手段を通して冷却用流体を強制供給する請求項１の太陽電池用タブリードのハンダ付け方法。
3. タブリードを重合状に配置された太陽電池セルを加熱し、太陽電池セルとタブリードとを接続するハンダ付け部を備える太陽電池用タブリードのハンダ付け装置において、ハンダ付け部が、太陽電池セルの片面に配置されたタブリードに沿って配置された複数の第一のタブリード押え手段と太陽電池セルの反対面に配置されたタブリードに沿って配置された複数の第二のタブリード押え手段を備え、各タブリード押え手段が、タブリードに向かって直線移動可能な押圧部材と各押圧部材をタブリードに倣い接触させる弾性体とを備えている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。
4. 押圧部材がタブリードとの接触部に開口をもつ冷却流体用流路を備えている請求項３に記載の装置。
5. ハンダ付け部が、太陽電池セルおよびタブリードを間欠搬送する搬送手段と、搬送手段上のタブリードを支持する下方リード支持手段と、この下方リード支持手段に組み込まれて太陽電池セルを予熱する予熱手段とを備え、予熱手段と太陽電池セルとの間に隙間が設けてある請求項３又は４に記載の装置。
6. 下方リード支持手段がタブリードに対応する幅をもつ溝を備えている請求項４に記載の装置。
7. 下方リード支持手段が、太陽電池セルの搬送方向に対して、太陽電池セルのハンダ付け位置から少なくともその一つ手前の太陽電池セルまで延び、タブリードを吸引整列させる吸引孔を備えている請求項５又は６に記載の装置。
   

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