JP2010263071A - 出力電線を溶接した端子ボックス付太陽電池モジュール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】端子ボックス付太陽電池モジュールの製造方法にあって、リボン状電線と端子板の接続を機械的強度が強く、電気導通が確実で、また、作業者技量に依存しないものにする。また、リボン状電線接続に先立って端子ボックスに配置され、電気接続されているダイオードが破損することない接続方法を提供する。
【解決手段】リボン状電線１１と端子板２２を重ねて積層領域１２を形成し、リボン状電線の表面１３方向から、スポット溶接装置の一対の電極４２を当接し、電力を負荷してリボン状電線と端子板をスポット溶接する。
【選択図】図１

Description

本発明は、端子ボックス付太陽電池モジュールに関するものである。

従来、太陽電池モジュールの出力を取り出すリード線としてリボン状電線が使用されている。また、太陽電池モジュールと外部接続用ケーブル線の接続などのために端子ボックスが使われている。端子ボックスには、リード線を接続するための端子板が設けられていて、逆流防止などのために当該端子板にダイオードが接続されている。そして、従来、当該リボン状電線は、当該端子板に半田付け接続されている（例えば、特許文献１、特に段落（００２２）参照）。

しかし、半田付け接続は、耐引張強度など機械的強度に欠ける接続であり、また、作業者の巧拙により、電気接続の抵抗が異なったり、機械的強度が異なったりなどの問題点があった。また、近年、半田合金が鉛フリーとなって、溶融温度が上がり、上述した作業者の巧拙がより顕著に現れるようになった。さらに、溶融温度が上がったことにより、半田作業中の熱によりダイオードが破損する恐れも出てきた。

特開平１１−２６０３５号公報

解決しようとする課題は、リボン状電線と端子板の接続において、耐引張強度など機械的強度が強く、電気導通が確実で、また、作業者技量に依存しない接続を行うことにある。さらに、また、リボン状電線接続に先立って端子ボックスに配置され、電気接続されているダイオードが破損することない接続方法を提供することにある。

以下に課題を解決するための手段を述べる。理解を容易にするために、本発明の実施態様に対応する符号を付けて説明するが、本発明は当該実施態様に限定されるものではない。また、符号である数字は部品などを集合的に示すものであり、後に説明する実施例において個別の部品などを示す場合に、当該数字のあとにアルファベットの添字を付けているものがある。

本発明の一の態様にかかる端子ボックス付太陽電池モジュールの製造方法は、
リボン状電線により電力を取り出す太陽電池モジュール（１０）と
筐体内に端子板とダイオードが配置され外部接続ケーブルの一方端部が前記筐体内に収容されていて、前記ダイオードの一方電極が前記端子板に接続され、前記ダイオードの他方電極が前記外部接続ケーブルの前記一方端部と電気導通状態にある端子ボックス（２０）からなる、端子ボックス付太陽電池モジュール（１）の製造方法であって、
リボン状電線（１１）の一部領域にあって前記リボン状電線の裏面（１４）と端子板の表面（２５）を接触させる状態で端子板にリボン状電線を重ねて前記端子板と前記リボン状電線の積層領域（１２）を形成し、前記積層領域における前記リボン状電線の表面（１３）方向から、スポット溶接装置の一対の電極（４２）を当接し、前記スポット溶接装置から前記一対の電極に電力を負荷して前記リボン状電線と前記端子板をスポット溶接する。

本発明の好ましい実施態様において、前記端子ボックス付太陽電池モジュールの製造方法は、前記スポット溶接装置の一対の電極双方が、単一の前記積層領域における前記リボン状電線の表面に当接されるものであってもよい。

本好ましい実施態様は、単一のリボン状電線と単一の端子板が２箇所で溶着されるので、リボン状電線と端子板が、より一層、機械的および電気的に強固かつ確実に接続される端子ボックス付太陽電池モジュールの製造方法である。

本発明の他の態様にかかる端子ボックス付太陽電池モジュールは、
リボン状電線により電力を取り出す太陽電池モジュール（１０）と
筐体内に端子板とダイオードを配置され外部接続ケーブルの一方端部が前記筐体内に収容されていて、前記ダイオードの一方電極が前記端子板に接続され、前記ダイオードの他方電極が前記外部接続ケーブルの前記一方端部と電気導通状態にある端子ボックス（２０）からなり、
端子板にリボン状電線が接続された端子ボックス付太陽電池モジュールにおいて、
リボン状電線（１１）の一部領域にあって前記リボン状電線の裏面（１４）と前記端子板の表面（２５）を接触させる状態で前記端子板に前記リボン状電線を重ねて前記端子板と前記リボン状電線の積層領域（１２）を形成し、前記積層領域における前記リボン状電線の表面（１３）方向からスポット溶接装置の一対の電極を当接し、前記リボン状電線と前記端子板をスポット溶接により溶着した。

本発明の好ましい実施態様において、端子ボックス付太陽電池モジュールは、単一の前記積層領域（１２）中に、前記リボン状電線と前記端子板のスポット溶接による２箇所の溶着部（４３）を含むものであってもよい。

本好ましい実施態様は、単一のリボン状電線と単一の端子板が２箇所で溶着されている、リボン状電線と端子板が、より一層、機械的および電気的に強固かつ確実に接続された端子ボックス付太陽電池モジュールである。

以上説明した本発明、本発明の好ましい実施態様、これらに含まれる構成要素は可能な限り組み合わせて実施することができる。

本発明にかかる端子ボックス付太陽電池モジュールの製造方法は、その他の特徴とともに、太陽電池モジュールのリード線であるリボン状電線と端子ボックス内の端子板の接続をスポット溶接により行うこと、また、特定の積層領域においてリボン状電線の表面方向から一対の電極を当接してスポット溶接をすることなどを特徴とする。

このため、太陽電池モジュールに妨げられることなく、溶接電極を位置付けることができる。また、溶接過程でリボン状電線は電極に押され端子板に押し付けられる。このとき、端子板の剛性とリボン状電線の柔性に起因して、リボン状電線と端子板の当接状態が保持されるので、溶接作業が容易となる。

さらに、リボン状電線と端子板の接続は、耐引張強度など機械的強度が強く、電気導通が確実となり、また、作業者技量に依存しない接続となる。また、リボン状電線接続に先立つ工程で端子板に電気接続されているダイオードが、スポット溶接工程の影響で破損することは無い。換言すれば、リボン状電線と端子板の接続法としてスポット溶接を選択するにあたり、端子ボックス内の逆流防止用途などのダイオード配置接続工程を後にするなど、従来行なわれている端子ボックス自体の製造工程を変更する必要がない。

本発明にかかる端子ボックス付太陽電池モジュールは、その他の特徴とともに、太陽電池モジュールのリード線であるリボン状電線と端子ボックス内の端子板をスポット溶接したことなどを特徴とする。

このため、リボン状電線と端子板の接続は、耐引張強度など機械的強度が強く、電気導通が確実となり、また、製品毎のばらつきが少ない接続となる。また、リボン状電線接続に先立つ工程で端子板に電気接続されているダイオードが、スポット溶接工程の影響で破損することは無い。

図１は端子ボックス付太陽電池モジュールの製造工程を説明する説明図である。 図２は第一の形態にかかる端子ボックス付太陽電池モジュールの説明図である。 図３は第二の形態にかかる端子ボックス付太陽電池モジュールの説明図である。 図４は第三の形態にかかる端子ボックス付太陽電池モジュールの説明図である。 図５は端子ボックスの一例を示す図であり、（ａ）は蓋を取り除いた平面図であり、（ｂ）は底面図であり、（ｃ）は平面図に示すＡＢ線での断面図であり、（ｄ）は蓋付の平面図である。 図６は端子ボックスとリボン状電線の積層状態を示す断面説明図である。 図７はリボン状電線の溶着部を示す平面説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施例にかかる太陽電池モジュール用端子ボックスとその製造方法をさらに説明する。本発明の実施例に記載した部材や部分の寸法、材質、形状、その相対位置などは、とくに特定的な記載のない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではなく、単なる説明例にすぎない。

図１は端子ボックス付太陽電池モジュールの製造工程を説明する説明図である。端子ボックス付太陽電池モジュールの製造工程は、（ａ）に示す太陽電池モジュール１０ａに端子ボックス２０ａを位置付ける工程、（ｂ）に示す端子板２２ａ、２２ｂの表面にリボン状電線１１ａ、１１ｂを積層する工程と（ｃ）に示すスポット溶接を行う工程の順序で進行し、（ｄ）に示す端子ボックス付太陽電池モジュールが製造される。

太陽電池モジュール１０ａは、主たる受光面１５を紙面下側に、端子ボックス接続面１６を紙面上側にして図示している。太陽電池モジュール１０ａの端子ボックス接続面１６からリボン状電線１１ａ、１１ｂが出ている。リボン状電線１１ａ、１１ｂは太陽電池モジュール１０ａの出力を取り出すリード線である。

リボン状電線１１ａ、１１ｂの材質は、例えば、銅、黄銅、アルミニウム、スズめっき銅やスズめっき黄銅である。リボン状電線１１ａ、１１ｂの幅は、通常２ｍｍから１０ｍｍ、好ましくは２ｍｍから６ｍｍであり、その厚さは、通常０．１ｍｍから０．４ｍｍ、好ましくは０．２ｍｍから０．３ｍｍである。リボン状電線は柔性で軽微な力を加えて折り曲げたり撓めたりすることが出来る。

図１（ｂ）、（ｃ）と（ｄ）では太陽電池モジュール１０ａの図示を省略している。

端子ボックス２０ａを説明する。図５は端子ボックスの一例を示す図であり、（ａ）は蓋を取り除いた平面図であり、（ｂ）は底面図であり、（ｃ）は蓋付の平面図に示すＡＢ線での断面図であり、（ｄ）は蓋付の平面図である。

端子ボックス２０ａは筐体２１内に端子板２２ａと２２ｂが配置されている。端子板の材質は、例えば、銅、黄銅、アルミニウム、スズめっき銅やスズめっき黄銅である。端子板２２ａと２２ｂの厚さは、通常、０．５ｍｍから５ｍｍ、より好ましくは０．６ｍｍから１．２ｍｍである。端子板の平面大きさに特に制限はなく、適宜の平面大きさにすることができる。端子板はリボン状電線よりも強い剛性を有する。適宜の力であれば、リボン状電線は撓むが、その力を受け止めて端子板自身は撓むことがない。

外部接続ケーブル２８ａの一方の端部６１ａは筐体２１内に位置付けられ、芯線２９ａが外部接続ケーブル受接部２４ａで端子板２２ａに接続されている。同様に、外部接続ケーブル２８ｂの一方の端部は筐体２１内に位置付けられ、芯線２９ｂが外部接続ケーブル受接部２４ｂで端子板２２ｂに接続されている。

ダイオード２７ａが筐体２１内に配置されている。ダイオード２７ａの一方電極が端子板２２ａに接続され、ダイオード２７ａの他方電極が端子板２２ｂに接続されている。本実施例では、ダイオードの電極と端子板は半田付け接続されている。ダイオードの電極と端子板の接続は、バネで当接を確保するなど他の方法であってもよい。

筐体２１の底面に開口部３２が開口している。底面の裏側に、接着剤を塗布した塗布面３３がある。端子ボックス２０ａは、太陽電池モジュールの端子ボックス接続面に塗布面３３の接着剤により接着される。端子ボックスと太陽電池モジュールはその他の公知の方法で固定されてもよい。

開口部３２を通過して、太陽電池モジュールから出ているリボン状電線を筐体２１内部に導く。リボン状電線を端子板に接続する作業が終了すれば、筐体２１の開口に蓋３１が被せられる。

次の工程は、図１（ｂ）に示す端子板２２ａ、２２ｂの表面にリボン状電線１１ａ、１１ｂを積層する工程である。端子ボックスとリボン状電線の積層状態を示す図６を参照しつつ説明する。

太陽電池モジュール１０ａの端子ボックス接続面１６側に端子板２２ａが位置付けられている。本発明と本明細書において、端子板の太陽電池モジュール側に対面する面を裏面２６と定義し、他の面を表面２５と定義する。さらに、リボン状電線において、端子板に対面する面を裏面１４と定義し、他の面を表面１３と定義する。

リボン状電線１１ａの裏面１４と端子板２２ａの表面２５を接触させる状態で端子板２２ａにリボン状電線１１ａを重ねる。このようにして、端子板２２ａとリボン状電線１１ａの積層領域１２を形成する。

リボン状電線は、通常、一方端を起点とし当該端から一定長さ部分が、積層領域１２を形成する。もっとも、一方端を含まない中間の一定長さ部分が積層領域１２を形成してもよい。

次の工程は、図１（ｃ）に示すスポット溶接を行う工程である。図１（ｃ）と図６を参照して、スポット溶接は、スポット溶接装置４０を用いて行う。スポット溶接は２の板金を当接させつつ電流を流し、その抵抗熱で板金を溶かし溶接する方法である。

積層領域１２において、リボン状電線１１ａの表面１３方向からスポット溶接装置４０の一対の電極４２ａ、４２ｂをリボン状電線１１ａに当接する。そして、スポット溶接装置４０の電源４１から一対の電極４２ａ、４２ｂに電力を負荷する。これにより、リボン状電線１１ａと端子板２２ａが溶着される。

一般に、スポット溶接においては、対の電極の間に板金を挟む状態に電極を配置する。本発明においては、一対の電極を端子板などの積層領域１２の片面側であるリボン状電線１１ａの表面１３方向に配置して行う。当該電極配置により、積層領域の裏面側すなわち端子板２２の裏面側に存在する太陽電池モジュールに妨げられることなくスポット溶接を行うことができる。

溶接過程において、瞬間的におよそ１ボルトでおよそ１、０００アンペアの電力が流れる。当該溶接を行っても、端子板に接続されたダイオードはなんら悪影響を受けることがない。すなわち、溶接前にダイオード２７ａのＶｆとＩｒを測定し、また、溶接後にダイオード２７ａのＶｆとＩｒを測定して、これらを比較したが、ＶｆとＩｒに実用上の差は現れなかった。

以上の製造工程を経て図１（ｄ）に示す端子ボックス付太陽電池モジュールが製造される。リボン状電線１１ａと端子板２２ａは溶着部４３ａ、４３ｂで接続される。溶着部は電極４２の当接部の跡である。

図７を参照して、リボン状電線の溶着部配置を説明する。図７（ａ）に図示した単一の積層領域１２は２箇所の溶着部４３ａと４３ｂを含む。溶着部４３ａと４３ｂはリボン状電線１１ａと端子板２２ａが溶着している箇所である。図７（ｂ）に図示した単一の積層領域１２は１箇所の溶着部４３ａを含む。端子板２２ａ上には電極跡４４が存在する。

好ましい溶着部配置は図７（ａ）に図示した配置であり、単一の積層領域中にリボン状電線と端子板のスポット溶接による２箇所の溶着部を含む配置である。

なお、図７（ａ）と図７（ｂ）において、積層領域１２は交差斜線を付けて示した。

本発明において、スポット溶接によりリボン状電線と接続される端子板は、ダイオードの一方電極が接続され、かつ、当該ダイオードの他方電極が外部接続ケーブルの一方端部と電気導通状態にある端子板である。以下このような接続関係にある端子板を説明する。

図２は第一の形態にかかる端子ボックス付太陽電池モジュール１ａの説明図である。端子ボックス付太陽電池モジュール１ａは、直列に接続された太陽電池セルストリング１回路を有する太陽電池モジュール１０ａと２端子の端子ボックス２０ａからなる。

端子板２２ａはダイオード２７ａの一方電極と接続され、ダイオード２７ａの他方電極は端子板２２ｂを経由して外部接続ケーブル２８ｂと電気導通状態にある。端子板２２ｂはダイオード２７ａの一方電極と接続され、ダイオード２７ａの他方電極は端子板２２ａを経由して外部接続ケーブル２８ａと電気導通状態にある。

したがって、端子板２２ａ、２２ｂは本発明の条件を具備する端子板である。

図３は第二の形態にかかる端子ボックス付太陽電池モジュール１ｃの説明図である。端子ボックス付太陽電池モジュール１ｃは、直列に接続された太陽電池セルストリング２回路を有し当該回路が直列に接続された太陽電池モジュール１０ｃと３端子の端子ボックス２０ｃからなる。

端子板２２ｃはダイオード２７ｃの一方電極と接続され、ダイオード２７ｃの他方電極は端子板２２ｄを経由しさらにダイオード２７ｄと端子板２２ｅを経由して外部接続ケーブル２８ｅと電気導通状態にある。端子板２２ｄはダイオード２７ｄの一方電極と接続され、ダイオード２７ｄの他方電極は端子板２２ｅを経由して外部接続ケーブル２８ｅと電気導通状態にある。端子板２２ｅはダイオード２７ｄの一方電極と接続され、ダイオード２７ｄの他方電極は端子板２２ｄを経由しさらにダイオード２７ｃと端子板２２ｃを経由して外部接続ケーブル２８ｃと電気導通状態にある。ここで、ダイオードの電極と外部接続ケーブルは、直流電流がどちらか一方の方向に流れれば電気導通状態を満足する。

したがって、端子板２２ｃ、２２ｄと２２ｅは本発明の条件を具備する端子板である。

図４は第三の形態にかかる端子ボックス付太陽電池モジュール１ｆの説明図である。端子ボックス付太陽電池モジュール１ｆは、直列に接続された太陽電池セルストリング１回路を有する太陽電池モジュール１０ｆと１端子の端子ボックス２０ｆ、同じく１端子の端子ボックス２０１からなる。

端子板２２ｆはダイオード２７ｆの一方電極と接続され、ダイオード２７ｆの他方電極は端子板２２２を経由して外部接続ケーブル２８ｆと電気導通状態にある。

したがって、端子板２２ｆは本発明の条件を具備する端子板である。一方、端子板２２１は接続されたダイオードが無い。このため、端子板２２１は本発明の条件を具備しない。なお、１１１はリボン状電線であり、２８１は外部接続ケーブルである。

本発明はその要旨を変更することなく種々の態様で実施することができる。端子ボックスは太陽電池モジュールの裏面に配置する態様を例にとって説明したが、太陽電池モジュールの端面に配置する、いわゆるエッジタイプの端子ボックスであってもよい。エッジタイプの端子ボックス内に配置される端子板は、通常、太陽電池モジュールの端面に平行に配置される。このような端子板にあっては、端子板の裏面は太陽電池モジュールの端面に対面する面と定義される。リボン状電線の表面と裏面は変更ない。

１ 端子ボックス付太陽電池モジュール
１０ 太陽電池モジュール
１１ リボン状電線
１２ 積層領域
１３ リボン状電線の表面
１４ リボン状電線の裏面
１５ 太陽電池モジュールの受光面
１６ 太陽電池モジュールの端子ボックス接続面
２０ 端子ボックス
２１ 筐体
２２ 端子板
２４ 端子板の外部接続ケーブル受接部
２５ 端子板の表面
２６ 端子板の裏面
２７ ダイオード
２８ 外部接続ケーブル
３１ 蓋
３２ 開口部
３３ 接着剤塗布面
４０ スポット溶接装置
４１ 電源
４２ 電極
４３ 溶着部
４４ 電極跡
６１ 外部接続ケーブルの一方端部

Claims (4)

1. リボン状電線により電力を取り出す太陽電池モジュールと
   筐体内に端子板とダイオードが配置され外部接続ケーブルの一方端部が前記筐体内に収容されていて、前記ダイオードの一方電極が前記端子板に接続され、前記ダイオードの他方電極が前記外部接続ケーブルの前記一方端部と電気導通状態にある端子ボックスからなる、端子ボックス付太陽電池モジュールの製造方法であって、
   リボン状電線の一部領域にあって前記リボン状電線の裏面と端子板の表面を接触させる状態で端子板にリボン状電線を重ねて前記端子板と前記リボン状電線の積層領域を形成し、前記積層領域における前記リボン状電線の表面方向からスポット溶接装置の一対の電極を当接し、前記スポット溶接装置から前記一対の電極に電力を負荷して前記リボン状電線と前記端子板をスポット溶接する端子ボックス付太陽電池モジュールの製造方法。
2. 前記スポット溶接装置の一対の電極双方が、単一の前記積層領域における前記リボン状電線の表面に当接されることを特徴とする請求項１に記載した端子ボックス付太陽電池モジュールの製造方法。
3. リボン状電線により電力を取り出す太陽電池モジュールと
   筐体内に端子板とダイオードを配置され外部接続ケーブルの一方端部が前記筐体内に収容されていて、前記ダイオードの一方電極が前記端子板に接続され、前記ダイオードの他方電極が前記外部接続ケーブルの前記一方端部と電気導通状態にある端子ボックスからなり、
   端子板にリボン状電線が接続された端子ボックス付太陽電池モジュールにおいて、
   リボン状電線の一部領域にあって前記リボン状電線の裏面と前記端子板の表面を接触させる状態で前記端子板に前記リボン状電線を重ねて前記端子板と前記リボン状電線の積層領域を形成し、前記積層領域における前記リボン状電線の表面方向からスポット溶接装置の一対の電極を当接し、前記リボン状電線と前記端子板をスポット溶接により溶着した端子ボックス付太陽電池モジュール。
4. 単一の前記積層領域中に、前記リボン状電線と前記端子板のスポット溶接による２箇所の溶着部を含むことを特徴とする請求項３に記載した端子ボックス付太陽電池モジュール。

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