JP2008258267A - 太陽電池セルへのタブリードのハンダ付け方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】太陽電池セルへのタブリードのハンダ付け後に、リード線の熱収縮によって生じる、熱歪みによる太陽電池セルの反りを防ぐハンダ付け方法を提供する。
【解決手段】太陽電池セルにタブリードをハンダ付けする方法であって、太陽電池セルの所定位置にタブリードを位置付け、タブリードと太陽電池セルを密着保持し、前記太陽電池セルを加熱しながらハンダを溶解させた後、
前記太陽電池セルを、前記太陽電池セルの長さ方向端部から、タブリードの長さ方向に順に冷風冷却することを特徴とする、太陽電池セルへのタブリードのハンダ付け方法。
【選択図】図３
【解決手段】太陽電池セルにタブリードをハンダ付けする方法であって、太陽電池セルの所定位置にタブリードを位置付け、タブリードと太陽電池セルを密着保持し、前記太陽電池セルを加熱しながらハンダを溶解させた後、
前記太陽電池セルを、前記太陽電池セルの長さ方向端部から、タブリードの長さ方向に順に冷風冷却することを特徴とする、太陽電池セルへのタブリードのハンダ付け方法。
【選択図】図３
Description
本発明は太陽電池パネルの製造において、当該パネルを形成する太陽電池セル（以下、単に「セル」ということもある）にタブリードをハンダ付けする方法に関するものである。
太陽電池セルに固着するタブリードは、銅製のリード線と、リード線をコーティングするハンダとからなる。
従来、太陽電池セルにタブリードを固着する際には、セル上にタブリードを棒状或いはロッド状の剛性押さえ部材で押し付け支持した状態で加熱を行いタブリードのハンダを溶解させることにより、タブリードのハンダ付けを行っている。
特許文献１と２には、このような技術が開示されている。
特開平１１−８７７５６号公報
特開２００３−１６８８１１号公報
従来、太陽電池セルにタブリードを固着する際には、セル上にタブリードを棒状或いはロッド状の剛性押さえ部材で押し付け支持した状態で加熱を行いタブリードのハンダを溶解させることにより、タブリードのハンダ付けを行っている。
特許文献１と２には、このような技術が開示されている。
太陽電池セルにタブリードをハンダ付けする際に、加熱後の太陽電池セルの冷却は、加熱源（ヒータ等）を遠ざけたり、太陽電池セル全体やタブリード部全域に雰囲気温度の空気を吹き付けたり、加熱炉から雰囲気温度環境に太陽電池セルを取り出すことにより行われていた。
このような冷却方法では、セル温度はセルの外周部から低下し、タブリードの固着はセルの両端部から中央部に向けて進行する。
このような状態では、太陽電池セル上のタブリードがセルの両端にて固着し、一旦固着してしまうと、タブリードはハンダ固着後も温度低下の進行により更に縮もうとする。このため、その圧縮力によりセルに反りが生じていた。
また、常温により徐々に冷却されると、銅製のリード線が充分に熱収縮する前にリード線をコーティングするハンダが固化してしまい、リード線とセルとの線膨張係数の差によって、セルに反りが生じる場合があった。
このような冷却方法では、セル温度はセルの外周部から低下し、タブリードの固着はセルの両端部から中央部に向けて進行する。
このような状態では、太陽電池セル上のタブリードがセルの両端にて固着し、一旦固着してしまうと、タブリードはハンダ固着後も温度低下の進行により更に縮もうとする。このため、その圧縮力によりセルに反りが生じていた。
また、常温により徐々に冷却されると、銅製のリード線が充分に熱収縮する前にリード線をコーティングするハンダが固化してしまい、リード線とセルとの線膨張係数の差によって、セルに反りが生じる場合があった。
太陽電池セル自体が薄く形成されるようになった昨今の太陽電池セルでは、セルに反り等の変形が生じることが多い。約１５０ｍｍ角程度のセルにて約６〜１０ｍｍ程度の反りが発生し、その反りにより割れてしまうこともある。
更に、反り等の変形が生じている太陽電池セルを太陽電池パネルへと加工すると、その加工時に変形が機械的に矯正されることとなり、それがセルへのストレスとなって割れてしまうほか、反り等の変形が生じた太陽電池セルを次工程に搬送する際にも割れてしまうことがある。
太陽電池セルは、太陽電池に占めるコストウェイトが非常に高いため、割れによる不良発生は生産性の低下を招くのみならず、仕損費の増大を招くという問題がある。
特許文献１及び２には、ハンダ付けの方法について開示されているが、上記問題点の解決手段については一切開示されていない。
更に、反り等の変形が生じている太陽電池セルを太陽電池パネルへと加工すると、その加工時に変形が機械的に矯正されることとなり、それがセルへのストレスとなって割れてしまうほか、反り等の変形が生じた太陽電池セルを次工程に搬送する際にも割れてしまうことがある。
太陽電池セルは、太陽電池に占めるコストウェイトが非常に高いため、割れによる不良発生は生産性の低下を招くのみならず、仕損費の増大を招くという問題がある。
特許文献１及び２には、ハンダ付けの方法について開示されているが、上記問題点の解決手段については一切開示されていない。
そこで、本発明は太陽電池セルへのタブリードのハンダ付け後に、リード線とセルの熱収縮差によって生じる、太陽電池セルの反りを防ぐハンダ付け方法を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために本願の第１発明は、太陽電池セルにタブリードをハンダ付けする方法であって、太陽電池セルの所定位置にタブリードを位置付け、
タブリードと太陽電池セルを密着保持し、前記太陽電池セルを加熱しながらハンダを溶解させた後、前記太陽電池セルを、前記太陽電池セルの長さ方向端部から、タブリードの長さ方向に順に冷風冷却することを特徴とする、
太陽電池セルへのタブリードのハンダ付け方法を提供する。
また本願の第２の発明は、第１の発明において太陽電池セルの冷風冷却を、太陽電池セルにハンダ付けするタブリードと直角方向の太陽電池セル全幅に渡り冷風を供給するとともに、タブリードの長さ方向には局所的に冷風を供給することを特徴とする太陽電池セルへのタブリードのハンダ付け方法を提供する。
また本願の第３の発明は、第１および第２の発明において、前記冷風は、１本以上のノズルにより太陽電池セルに供給することを特徴とする太陽電池セルへのタブリードのハンダ付け方法を提供する。
また本願の第４の発明は、第１から第３の発明において、前記冷風は、フロンガス、窒素ガス、炭酸ガス及び不活性ガスのいずれかを含む冷却ガスであることを特徴とする太陽電池セルへのタブリードのハンダ付け方法を提供する。
タブリードと太陽電池セルを密着保持し、前記太陽電池セルを加熱しながらハンダを溶解させた後、前記太陽電池セルを、前記太陽電池セルの長さ方向端部から、タブリードの長さ方向に順に冷風冷却することを特徴とする、
太陽電池セルへのタブリードのハンダ付け方法を提供する。
また本願の第２の発明は、第１の発明において太陽電池セルの冷風冷却を、太陽電池セルにハンダ付けするタブリードと直角方向の太陽電池セル全幅に渡り冷風を供給するとともに、タブリードの長さ方向には局所的に冷風を供給することを特徴とする太陽電池セルへのタブリードのハンダ付け方法を提供する。
また本願の第３の発明は、第１および第２の発明において、前記冷風は、１本以上のノズルにより太陽電池セルに供給することを特徴とする太陽電池セルへのタブリードのハンダ付け方法を提供する。
また本願の第４の発明は、第１から第３の発明において、前記冷風は、フロンガス、窒素ガス、炭酸ガス及び不活性ガスのいずれかを含む冷却ガスであることを特徴とする太陽電池セルへのタブリードのハンダ付け方法を提供する。
本発明の太陽電池セルへのタブリードのハンダ付け方法は、上記した課題を解決するための手段により、次のような効果の少なくとも一つを得ることができる。
＜１＞太陽電池セルの端部から冷却することにより、ハンダの固着をセル端部から他端に向けて進行させ、冷却後のタブリード圧縮力を軽減することができ、その結果、反りの少ないハンダ付けを行うことができる。
＜２＞太陽電池セルの端部から冷却することにより、接着部に位置するタブリード内のリード線が熱収縮する際に、まだ固化していないハンダ内を移動することができる。よって、冷却後のタブリード圧縮力を軽減することができ、反りの少ないハンダ付けを行うことができる。
＜３＞太陽電池セルの端部から冷風で冷却することにより、ハンダが固化する前にリード線を熱収縮させるため、冷却後のタブリード圧縮力を更に軽減することができ、反りの少ないハンダ付けを行うことができる。
＜４＞反りが少ないため、薄板セルであっても割れ率が非常に少ないハンダ付けが可能である。
＜５＞反りの少ないハンダ付けが可能であり、後工程などでの割れが少なくなる。
＜６＞反りが少ないため、安定した吸着搬送が可能である。
＜７＞反りが少ないため、後工程のラミネート加工時のセル間隔の位置ずれが生じにくく、セル間のショートなどの不良を招きにくく、また、外観上優美（セル間隔が均一）である。
＜１＞太陽電池セルの端部から冷却することにより、ハンダの固着をセル端部から他端に向けて進行させ、冷却後のタブリード圧縮力を軽減することができ、その結果、反りの少ないハンダ付けを行うことができる。
＜２＞太陽電池セルの端部から冷却することにより、接着部に位置するタブリード内のリード線が熱収縮する際に、まだ固化していないハンダ内を移動することができる。よって、冷却後のタブリード圧縮力を軽減することができ、反りの少ないハンダ付けを行うことができる。
＜３＞太陽電池セルの端部から冷風で冷却することにより、ハンダが固化する前にリード線を熱収縮させるため、冷却後のタブリード圧縮力を更に軽減することができ、反りの少ないハンダ付けを行うことができる。
＜４＞反りが少ないため、薄板セルであっても割れ率が非常に少ないハンダ付けが可能である。
＜５＞反りの少ないハンダ付けが可能であり、後工程などでの割れが少なくなる。
＜６＞反りが少ないため、安定した吸着搬送が可能である。
＜７＞反りが少ないため、後工程のラミネート加工時のセル間隔の位置ずれが生じにくく、セル間のショートなどの不良を招きにくく、また、外観上優美（セル間隔が均一）である。
以下、本発明について図面を参照し実施の形態により詳細に説明する。
＜１＞太陽電池セル
図１と図２は、タブリード２０をハンダ付けする太陽電池セル１０を示す。
図１に示すように、太陽電池セル１０は表面に平行に２列の集電極１１を設けている。
図２に示すように、太陽電池セル１０は上面に正極、下面に負極の集電極１１を設けてあり、複数の太陽電池セル１０を並べ、隣接する太陽電池セル１０の上面の集電極１１と下面の集電極１１とをタブリード２０で直列に接続する。
タブリード２０は、銅製のリード線２１と、リード線２１をコーティングするハンダ２２とからなり、太陽電池セル１０と接する部分にハンダ付けにより接着部１２を形成し、接着部１２を介して太陽電池セル１０の集電極１１に接続される。
図１と図２は、タブリード２０をハンダ付けする太陽電池セル１０を示す。
図１に示すように、太陽電池セル１０は表面に平行に２列の集電極１１を設けている。
図２に示すように、太陽電池セル１０は上面に正極、下面に負極の集電極１１を設けてあり、複数の太陽電池セル１０を並べ、隣接する太陽電池セル１０の上面の集電極１１と下面の集電極１１とをタブリード２０で直列に接続する。
タブリード２０は、銅製のリード線２１と、リード線２１をコーティングするハンダ２２とからなり、太陽電池セル１０と接する部分にハンダ付けにより接着部１２を形成し、接着部１２を介して太陽電池セル１０の集電極１１に接続される。
＜２＞ハンダ付け方法
図３は、本発明のハンダ付け方法を用いたハンダ付け工程を示した断面図である。
ハンダ付け工程においては、一例として図４に示す上側保持体４０と下側保持体５０からなる搬送保持体３０により、太陽電池セル１０とタブリード２０を位置決めした状態で保持する。図１及び図２のように複数の太陽電池セル１０とタブリード２０をハンダ付けする場合は、本発明の搬送保持体３０の必要な個数を一定間隔に接続等して使用する。ここでは簡略化し、１個の搬送保持体３０を搬送コンベア６０により加熱空間７０に搬入してハンダ付けする場合で説明する。
本発明のハンダ付け方法は、太陽電池セル１０とタブリード２０を位置決め保持する搬送保持体３０を搬送する搬送コンベア６０と、コンベア６０の搬送面が内部を走行するように形成され、かつ、コンベア６０を上下から跨ぐ形で配置されたチャンバ状の空間であって、内部に複数の加熱手段７１を備えた加熱空間７０と、加熱空間７０の出口の上下に配置した冷却手段８０とを使用して行う。
図３は、本発明のハンダ付け方法を用いたハンダ付け工程を示した断面図である。
ハンダ付け工程においては、一例として図４に示す上側保持体４０と下側保持体５０からなる搬送保持体３０により、太陽電池セル１０とタブリード２０を位置決めした状態で保持する。図１及び図２のように複数の太陽電池セル１０とタブリード２０をハンダ付けする場合は、本発明の搬送保持体３０の必要な個数を一定間隔に接続等して使用する。ここでは簡略化し、１個の搬送保持体３０を搬送コンベア６０により加熱空間７０に搬入してハンダ付けする場合で説明する。
本発明のハンダ付け方法は、太陽電池セル１０とタブリード２０を位置決め保持する搬送保持体３０を搬送する搬送コンベア６０と、コンベア６０の搬送面が内部を走行するように形成され、かつ、コンベア６０を上下から跨ぐ形で配置されたチャンバ状の空間であって、内部に複数の加熱手段７１を備えた加熱空間７０と、加熱空間７０の出口の上下に配置した冷却手段８０とを使用して行う。
＜３＞加熱
太陽電池セル１０は、搬送保持体３０により、太陽電池セル１０の集電極１１に、タブリード２０を位置決めしかつ押し付けて接着部１２を形成した状態で保持され、加熱空間７０に搬入される。
加熱空間７０には、搬送コンベア６０を挟んで上、下にヒータ等の加熱手段７１が複数個配置されている。
加熱空間７０に搬入された太陽電池セル１０は、加熱手段７１により上面及び下面が同時に昇温され、ハンダ２２が溶解する。
搬送保持体３０上の加熱された太陽電池セル１０は搬送コンベア６０により、加熱空間７０から搬出される。
太陽電池セル１０は、搬送保持体３０により、太陽電池セル１０の集電極１１に、タブリード２０を位置決めしかつ押し付けて接着部１２を形成した状態で保持され、加熱空間７０に搬入される。
加熱空間７０には、搬送コンベア６０を挟んで上、下にヒータ等の加熱手段７１が複数個配置されている。
加熱空間７０に搬入された太陽電池セル１０は、加熱手段７１により上面及び下面が同時に昇温され、ハンダ２２が溶解する。
搬送保持体３０上の加熱された太陽電池セル１０は搬送コンベア６０により、加熱空間７０から搬出される。
＜４＞ハンダ溶解後の冷却方法（実施形態１）
ハンダ溶解後における冷却手段の第１の実施形態について説明する。
図３の搬送コンベア６０により加熱空間７０から搬出された搬送保持体３０上の太陽電池セル１０は、加熱空間７０の出口に設けられた上下の冷却手段８０により冷却され、タブリード２０の溶解したハンダ２２が太陽電池セル１０の端から固化が始まる。このように搬送保持体３０がコンベア６０により搬送され、太陽電池セル１０は、冷却手段８０により端から順に冷却される。尚本実施形態においては、冷却手段８０としては冷風８１を使用している。図３の通り加熱空間７０の出口に取付けたノズル等の吹き出し口から、冷風８１を吹き付ける。この場合は、上から冷風８１を吹き付けるだけでなく、下側からも冷風８１を吹き付けている。
ハンダ溶解後における冷却手段の第１の実施形態について説明する。
図３の搬送コンベア６０により加熱空間７０から搬出された搬送保持体３０上の太陽電池セル１０は、加熱空間７０の出口に設けられた上下の冷却手段８０により冷却され、タブリード２０の溶解したハンダ２２が太陽電池セル１０の端から固化が始まる。このように搬送保持体３０がコンベア６０により搬送され、太陽電池セル１０は、冷却手段８０により端から順に冷却される。尚本実施形態においては、冷却手段８０としては冷風８１を使用している。図３の通り加熱空間７０の出口に取付けたノズル等の吹き出し口から、冷風８１を吹き付ける。この場合は、上から冷風８１を吹き付けるだけでなく、下側からも冷風８１を吹き付けている。
加熱空間７０の出口の上下に設ける吹き出し口８２は、一例として図５のように、太陽電池セル１０にハンダ付けされる上下のタブリード２０の位置に合わせ配置されている。またその先端は、タブリード２０の長さ方向には、絞った形状としている。
［実施形態２］
ハンダ溶解後における冷却手段の第２の実施形態について説明する。本実施形態では、加熱空間７０の出口の上下に設ける吹き出し口８２は、図６のようにその先端は、太陽電池セル１０の全幅に亘っており、タブリード２０の長さ方向には、絞った形状としている。
ハンダ溶解後における冷却手段の第２の実施形態について説明する。本実施形態では、加熱空間７０の出口の上下に設ける吹き出し口８２は、図６のようにその先端は、太陽電池セル１０の全幅に亘っており、タブリード２０の長さ方向には、絞った形状としている。
［実施形態３］
ハンダ溶解後における冷却手段の第３の実施形態について説明する。本実施形態では、セル１０の温度分布などにより、その先端の吹き出し口は、図７のように複数本の吹き出し口とし、その各々に調整弁８３を設けその冷風の流量を調整する構成とすることもできる。
ハンダ溶解後における冷却手段の第３の実施形態について説明する。本実施形態では、セル１０の温度分布などにより、その先端の吹き出し口は、図７のように複数本の吹き出し口とし、その各々に調整弁８３を設けその冷風の流量を調整する構成とすることもできる。
このような冷却手段８０により、太陽電池セル１０上のタブリード２０がどのように固化するかを図８により説明する。
図８は、冷却時のタブリード２０の断面図であり、図８（ａ）は通常の雰囲気下により徐々に冷却を行った場合であり、図８（ｂ）は冷却手段８０によりセルの端から順に冷却を行った場合である。
図８（ａ）では徐々に冷却をおこなうため、タブリード２０の冷却はセルの両端部から中央部に向けて進行する。また、徐々に冷却されるため、熱伝導率の差の影響を受けず、リード線２１の熱収縮とハンダ２２の固化が同時に行われる。そのため、リード線２１が十分に熱収縮する前にハンダ２２が固化してしまい、タブリード圧縮力が作用し、結果太陽電池セルに反りが発生してしまう。
図８は、冷却時のタブリード２０の断面図であり、図８（ａ）は通常の雰囲気下により徐々に冷却を行った場合であり、図８（ｂ）は冷却手段８０によりセルの端から順に冷却を行った場合である。
図８（ａ）では徐々に冷却をおこなうため、タブリード２０の冷却はセルの両端部から中央部に向けて進行する。また、徐々に冷却されるため、熱伝導率の差の影響を受けず、リード線２１の熱収縮とハンダ２２の固化が同時に行われる。そのため、リード線２１が十分に熱収縮する前にハンダ２２が固化してしまい、タブリード圧縮力が作用し、結果太陽電池セルに反りが発生してしまう。
一方、冷却手段８０によりセルの端から順に冷却を行う場合には、図３に示すように、太陽電池セル１０は搬送コンベア６０により搬送されながら、冷却手段８０により冷却される。
これにより、タブリード２０は長さ方向の端部（セルの端部）から、長さ方向に沿って冷却されることになる。このため、図８（ｂ）に示すようにリード線２１が熱収縮する際には、溶解しているハンダ２２１内を移動して収縮することになるため、ハンダ２２の固化によるリード線の熱収縮が制限されず、冷却後のタブリード圧縮力を軽減することができる。
これにより、タブリード２０は長さ方向の端部（セルの端部）から、長さ方向に沿って冷却されることになる。このため、図８（ｂ）に示すようにリード線２１が熱収縮する際には、溶解しているハンダ２２１内を移動して収縮することになるため、ハンダ２２の固化によるリード線の熱収縮が制限されず、冷却後のタブリード圧縮力を軽減することができる。
また、図８（ｂ）は冷風８１により冷却をおこなうため、ハンダ２２よりも熱伝導率の高い銅製のリード線２１が先に熱収縮を行う。そのため、ハンダ２２が固化した時にはリード線２１は十分に熱収縮が行われているため、冷却後のタブリード圧縮力を軽減することができる。
このような冷却手段８０により、ハンダ付け後のセルの反りを１５０ｍｍ角で厚さが約１５０μｍのセルで±２ｍｍ以内に抑えることができた。
［実施形態４］
ハンダ溶解後における太陽電池セルの反りを防止する更に効果的な冷却手段８０の第４の実施形態について説明する。本実施形態では、冷却手段８０により太陽電池セルに供給する冷風８１として、フロンガス、窒素ガス、炭酸ガス及び不活性ガスからなる冷却ガスを用いている。吹き出し口８２の形状は、実施形態１と同様であるが、冷却ガスを使用しているので図３の下からの吹き出し口を無くす事ができる。
ハンダ溶解後における太陽電池セルの反りを防止する更に効果的な冷却手段８０の第４の実施形態について説明する。本実施形態では、冷却手段８０により太陽電池セルに供給する冷風８１として、フロンガス、窒素ガス、炭酸ガス及び不活性ガスからなる冷却ガスを用いている。吹き出し口８２の形状は、実施形態１と同様であるが、冷却ガスを使用しているので図３の下からの吹き出し口を無くす事ができる。
使用する冷却ガスは、フロンガス、炭酸ガス、窒素ガス及び不活性ガスが使用可能である。これらの冷却ガスは、１種単独又はいずれかを複数種混合して使用することが可能である。これらの冷却ガスを−４０℃程度に冷却された状態でセルの表面に吹き付ける。尚フロンガスは、環境の面から代替フロンを使用することが望ましい。
また冷却ガスを使用して急冷することができるので、第１から第３の実施形態より短時間にてセルを冷却することが可能であり、図８で説明したようにセル上のタブリードの端から順に冷却することによる、反りの防止効果を更に高めることができる。
また冷却ガスを使用して急冷することができるので、第１から第３の実施形態より短時間にてセルを冷却することが可能であり、図８で説明したようにセル上のタブリードの端から順に冷却することによる、反りの防止効果を更に高めることができる。
１０ 太陽電池セル
１１ 集電極
１２ 接着部
２０ タブリード
２１ リード線
２２ ハンダ
３０ 保持体
４０ 上側保持体
５０ 下側保持体
６０ 搬送コンベア
７０ 加熱空間
７１ 加熱手段
８０ 冷却手段
８１ 冷風
８２ 吹き出し口
８３ 調整弁
１１ 集電極
１２ 接着部
２０ タブリード
２１ リード線
２２ ハンダ
３０ 保持体
４０ 上側保持体
５０ 下側保持体
６０ 搬送コンベア
７０ 加熱空間
７１ 加熱手段
８０ 冷却手段
８１ 冷風
８２ 吹き出し口
８３ 調整弁
Claims (4)
- 太陽電池セルにタブリードをハンダ付けする方法であって、
太陽電池セルの所定位置にタブリードを位置付け、
タブリードと太陽電池セルを密着保持し、
前記太陽電池セルを加熱しながらハンダを溶解させた後、
前記太陽電池セルを、前記太陽電池セルの長さ方向端部から、タブリードの長さ方向に順に冷風冷却することを特徴とする、
太陽電池セルへのタブリードのハンダ付け方法。 - 太陽電池セルの冷風冷却を、太陽電池セルにハンダ付けするタブリードと直角方向の太陽電池セル全幅に渡り冷風を供給するとともに、タブリードの長さ方向には局所的に冷風を供給することを特徴とする、請求項１に記載の太陽電池セルへのタブリードのハンダ付け方法。
- 前記冷風は、１本以上のノズルにより太陽電池セルに供給することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の太陽電池セルへのタブリードのハンダ付け方法。
- 前記冷風は、フロンガス、窒素ガス、炭酸ガス及び不活性ガスのいずれかを含む冷却ガスであることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の太陽電池セルへのタブリードのハンダ付け方法。
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