JP2011181777A - 太陽電池の結線方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明ではバスバーの製造ライン上の延長線上にセルを載置する方法で効率的に太陽電池素子の結線方法を提案する。この方法であれば様々な大きさの太陽電池のモジュールを用途に応じて自動的に製造することができ、安価で品質の高い太陽電池の接線が可能となった。
【選択図】図1
Description
通常太陽光発電の場合一枚のセルのみでは出力が低い為、複数枚のセルを直列に結線し、図11のような状体にして電圧が増すようにする必要がある。
更にこのように複数結線した縦長のセル列を数列並列に結線して電流を増すようにした上でパーッケージされたものが太陽電池モジュール、もしくは太陽電池パネルといわれるものである。
このように結線する為には、割れやすいセルを薄くて細いバスバー51で半田付けしなくてはならない為人手による細かい作業を必要とし、自動化することができなかった。
特にバスバーは両面が半田付け可能なように半田付け用金属が付着されている。このようなバスバー51はボビンに巻き取られて提供されている。
また、最悪の場合バスバー51の変形によって半田後に熱影響との相乗効果でセルを割ってしまうことがあった。
また、正確な湾曲、反りの矯正は微妙な調整機構がないとバスバー51を正確にセル50に半田付けすることができない。
矯正手段の調整と引き出し速度の調整が必要で、ボビンからの引き出し時に何らかのテンションや引張り力が発生すると矯正がうまくいかない。
矯正前のリボンはボビンに巻き取られた形状が残っているので、リボンを引き伸ばして弛緩させておくと矯正作業を効率よく行うことができる。
リボン自体に矯正前のひずみによって形状記憶作用が働いて時間が経過すると変形してしまうことがあるので時間を空けず短時間でバスバー51に成形してセル50に半田付けすることが好ましい。
そりや湾曲が発生したバスバー51はフラックスが塗布できない。また、整列させてセル50の所定の位置に仮組みすることができにくくなる。
バスバー51とセル50が互い違いに正確な位置で重ね置きされ、一定長さに仮組みされて半田付けするには手作業では歩留まりが悪い。
手作業で半田付け作業する際には、セル50とバスバー51の昇温と冷却の時間調整をしないとセル割れの原因になってしまうことがある。
セル50は割れやすくバスバー51は曲がりやすいのでできるだけ移動せず温度などの環境変化の無い状態で仮組みし半田付け作業を実行することが望ましい。
リボンを成形位置に送るリボン送り工程と、前記成形位置において前記リボンを矯正し所定長さに切断してバスバーを成形するバスバー成形工程と、太陽電池素子と前記バスバーを仮組みする仮組み工程と、前記バスバーと前記太陽電池素子とを半田付けする半田付け工程とからなる太陽電池素子の結線方法において、前記リボン送り工程はボビンにコイル状に巻き取られた前記リボンの前記ボビンを回転することにより前記リボンを垂れ下がるようにしたボビン回転工程と、前記リボンの垂れ下がり長さをセンサーで検知し前記ボビン回転工程を制御するリボン弛緩工程とからなるようにしたことを特徴とする太陽電池結線方法を提供するものである。
これによって矯正時のロール間隔を適度に調整しリボン510に合わせることができる。また、各ロールは空気圧などによって互いに挟んだリボン510を押圧するように構成されており、押圧力も空気圧を変化させることで微調整できる。
更にチャック部33はリボン510をチャッキングしてねじ軸331の回転速度に応じた速度でチャック部33がX1方向に移動することにより、引き出し速度を変更できるのでこれらのローラの間隔と押圧力と引き出し速度の調整によってリボン510の曲がりや湾曲を完全に取り去ることができる。
このことによってボビンから巻き出されたリボン510は一旦緩められて弛緩しその後ロールで矯正されるので矯正効果が大きい。
また、段付けしフラックスが塗布されて切断されることが同一直線状にチャック部33が移動する工程で合理的に行われる。
かつ、バスバー51が最終的に載置された位置がセル50との仮組み位置になるので相乗効果で合理的な位置決めが短時間で完了する。
また、リボンフラックスシリンジ21によってバスバー51上に塗布されたフラックスによって、その上に仮組みされたセル50も微動せず、正確に位置決めされ且つ動くことが無い。
以上のように構成することによって人手で仮組みするよりも早く長時間連続作業ができるので、歩留まりがよく安価で大量にバスバー51とセル50の結線作業ができる。
ヒーターピン62の下部に重ねて仮組みされたバスバー51とセル50が達したときヒーターピン62が下降し半田付け作業を開始する。
また、コールドプレート63が一旦バスバー51とセル50を押さえてヒーターピン62を引き上げその後コールドプレート63が上昇する構成なので、バスバー51がヒーターピン62と一緒に持ち上がることが無く、コールドプレート63によってバスバー51とセル50が均等に素早く冷却される。
またフラックスはバスバー51とセル50にほぼ同時期に塗布され時間を置かずに仮組みして半田作業されるので硬化したり蒸発したりする暇が無く半田作業が確実に効率よく行われる。
なお、リボン510の太さやセル50の大きさが異なっても矯正工程35や仮組み工程20や半田付け工程60はそれらに応じて変更することができ、多品種少量生産に応じることができる。
ボビン31に巻き取られて提供されたリボン510は回転モータ311によって回動するボビン回転軸312の上に乗せられており、ボビン回転軸312の駆動によってボビン31が回転しリボン510が垂れ下がるような状態でボビン31から供出される。
ボビン31から垂れ下がったリボン510の弛みが十分になったときはセンサー34に感知されセンサー34が感知すると同時にボビン回転モータ311が停止し、ボビン回転軸312の駆動が停止しボビン31の回転が停止し、リボン510の供給が停止する。
矯正工程35の垂直ロール36と水平ロール37は其々マイクロメータ361,371によって間隔を調整できるように構成されている。リボン510の矯正具合に応じてロール間隔が微調整される。
以上のことは図4に模式図として図示されている。ボビン31がボビン回転軸312によって回転させられ、リボン510が垂れ下がるようにして提供される。
リボン510が十分に供給されると下部のセンサー34が反応してリボン510の供給を停止する。
その後チャック33によってリボン510をチャッキングして引き出されて、X1方向に供給される。以上の工程がリボン供給工程70とリボン矯正工程35を示すものである。
フラックスとは半田の表面張力を小さくして基板のパターンに半田が付き易くするためのものである。
リボン510は図5のようにまっすぐに引き出され、そのまま図7のバスバー成形工程30内に引き出される。矯正工程35を終了したリボン50はチャック33によってバスバー成形工程30に引き出される。
その後チャック23によって一定の長さリボン510が引っ張り出された後、リボン切断部23の上刃231と下刃232によって一定の長さで切断されバスバー51が成形される。
なお、仮組みされた際の最後のバスバー51はセル50が載置されないので何も押さえるものがない状態になる。その際には吸着ヘッド25の突出部252でバスバー51をコンベア29に押し付けて仮組みの最終工程を完了する。
吸着ヘッド25の吸着部251はセルを吸着する為にセルフラックスシリンジ24がフラックスを塗布しない部分を吸着する。従って同じ位置に重ね合わせられるバスバー51を押さえる事ができない。
チャック333はリボン切断位置233まで進出しバスバー51に成形される前のリボン510をチャッキングして仮組み位置であるコンベア始端部291に移送する。この移送の間にリボン510は段付515がなされフラックスが塗布され、切断されてバスバー51が成形される。
バスバー成形工程20におけるリボン切断位置233の手前にリボン位置決め部234を装着し、チャック235で把持してリボン510をぶれないように位置決めする。開放時はチャック235を開口してリボン510を開放する。これによってリボン切断後、リボンが暴れることを防止する。つまりチャック333が掴む時チャック235も位置決め位置になり、チャック部33がリボン510を引っ張るときは開放状態になり反り対策になる。
この装置によってリボン510はチャック333の所定位置に位置決めされ確実にチャッキングされるようにできる。この装置が追加されることによってリボン510が正確に提供される。
以上のようにリボン切断位置232でリボン510をチャッキングしたチャック部33はねじ軸331の駆動によってX1方向に移動することにより一定速度でリボン510の矯正を完了することができる。
以上のように半田付け工程60、仮組み工程20、バスバー成形工程30、矯正工程35は全てバスバー51及びリボン510が曲がったり反ったりしないように一直線上で実行されることによって合理的に全ての工程を実行することができる。
同様に半田付けが終了したセル50とバスバー51を段階的に冷却する構成になっている。
その後空気によって冷却されたコールドプレート63が下降し半田付けされたセル50とバスバー51を同一温度になるように冷却しながら押さえつけてヒーターピン62を抜き上げる。
以上のことによってバスバー51やセル50とヒーターピン62がくっついて持ち上がらないように、且つ均等に冷却されるように構成されている。コールドプレート63の温度は半田の融点よりも低いが、セル割れを発生しない程度の温度に設定されている。
コンベア終端部292に他のコンベアを設置すれば下流工程に移送することができる。
セル50のサイズやバスバー51の間隔に順じた位置に設定できるような構成になっている。ヒーターピン62はヒーターピンシリンダ621によって上下動し、コールドプレート63はコールドプレートシリンダ631によって上下動する。
ヒータープレート61はヒーターピン62が下降する位置が一番高い温度になるように設定することができ、セル50とバスバー51の裏面の半田付け作業を可能にしている。
ヒータープレート61はX1方向のコンベア29の移送に伴って一番高い温度部分に近づくにつれて昇温し離れるにつれて冷却するようになっている。
これによって矯正時のロール間隔を適度に調整しリボン510に合わせることができる。また、各ロールは空気圧などによって互いに挟んだリボン510を押圧するように構成されており、押圧力も空気圧を変化させることで微調整できる。
更にチャック部33はリボン510をチャッキングしてねじ軸331の回転速度に応じた速度でチャック部33がX方向に移動することにより、引き出し速度を変更できるのでこれらのローラの間隔と押圧力と引き出し速度の調整によってリボン510の曲がりや湾曲を完全に取り去ることができる。
このことによってボビンから巻き出されたリボン510は一旦緩められて弛緩しその後ロールで矯正されるので矯正効果が大きい。
また、段付けしフラックスが塗布されて切断されることが同一直線状にチャック部33が移動する工程で合理的に行われる。
かつ、バスバー51が最終的に載置された位置がセル50との仮組み位置になるので相乗効果で合理的な位置決めが短時間で完了する。
また、リボンフラックスシリンジ21によってバスバー51上に塗布されたフラックスによって、その上に仮組みされたセル50も微動せず、正確に位置決めされ且つ動くことが無い。
以上のように構成することによって人手で仮組みするよりも早く長時間連続作業ができるので、歩留まりがよく安価で大量にバスバー51とセル50の結線作業ができる。
ヒーターピン62の下部に重ねて仮組みされたバスバー51とセル50が達したときヒーターピン62が下降し半田付け作業を開始する。
その後ヒータープレート61によって冷却されながらX1方向に移送されるのでセル50とバスバー51が移送されながら冷却されセル割れを大幅に軽減することができる。
また、コールドプレート63が一旦バスバー51とセル50を押さえてヒーターピン62を引き上げその後コールドプレート63が上昇する構成なので、バスバー51がヒーターピン62と一緒に持ち上がることが無く、コールドプレート63によってバスバー51とセル50が均等に素早く冷却される。
またフラックスはバスバー51とセル50にほぼ同時期に塗布され時間を置かずに仮組みして半田作業されるので硬化したり蒸発したりする暇が無く半田作業が確実に効率よく行われる。
なお、リボン510の太さやセル50の大きさが異なっても矯正工程35や仮組み工程20や半田付け工程60はそれらに応じて変更することができ、多品種少量生産に応じることができる。
本体
2
制御部
20
仮組み工程
21
リボンフラックスシリンジ
22
リボン段付け部
221
上刃
222
下刃
23
リボン切断部
231
切断部上刃
232
切断部下刃
233 リボン切断位置
24 セルフラックスシリンジ
25
吸着ヘッド
251
吸着部
252
突出部
29
コンベア
291
コンベア始端部
292
コンベア終端部
30 バスバー成形工程
31 ボビン
311
ボビン回転モータ
312
ボビン回転軸
33
チャック部
331
ねじ軸
333 チャック
34
センサー
341
センサー(リボンを感知したもの)
342
センサー(リボンを感知しないもの)
35
矯正工程
36
水平ロール
361 マイクロメータ(水平ロール用)
37
垂直ロール
371 マイクロメータ(垂直ロール用)
50
セル
51
バスバー
510
リボン
511
リボン(センサーに感知されたもの)
512
リボン(センサーに感知されないもの)
515 段付け
60 半田付け工程
61
ヒータープレート
62
ヒーターピン
621 ヒーターピンシリンダ
63
コールドプレート
631 コールドプレートシリンダ
64
シリンダ
65
X方向ガイドレール
66
Y方向ガイドレール
70
リボン送り行程
90
線材矯正装置
91
扁平線材
92
水平ロール
93
凹部
Claims (3)
- リボンを成形位置に送るリボン送り工程と、
前記成形位置において前記リボンを矯正し所定長さに切断してバスバーを成形するバスバー成形工程と、
太陽電池素子と前記バスバーを仮組みする仮組み工程と、
前記バスバーと前記太陽電池素子とを半田付けする半田付け工程とからなる太陽電池素子の結線方法において、
前記バスバー成形工程と前記仮組み工程と前記半田付け工程を一直線上に配置したことを特徴とする太陽電池結線方法。
- リボンを成形位置に送るリボン送り工程と、
前記成形位置において前記リボンを矯正し所定長さに切断してバスバーを成形するバスバー成形工程と、
太陽電池素子と前記バスバーを仮組みする仮組み工程と、
前記バスバーと前記太陽電池素子とを半田付けする半田付け工程とからなる太陽電池素子の結線方法において、
前記リボン送り工程は
ボビンにコイル状に巻き取られた前記リボンの前記ボビンを回転することにより前記リボンを垂れ下がるようにしたボビン回転工程と、
前記リボンの垂れ下がり長さをセンサーで検知し前記ボビン回転工程を制御するリボン弛緩工程とからなるようにしたことを特徴とする太陽電池結線方法。
- リボンを成形位置に送るリボン送り部と、
前記成形位置において前記リボンを矯正し所定長さに切断してバスバーを成形するバスバー成形部と、
太陽電池素子と前記バスバーを仮組みする仮組み部と、
前記バスバーと前記太陽電池素子とを半田付けする半田付け部とからなる太陽電池素子の結線装置において、
前記バスバー成形部と前記仮組み部と前記半田付け部を一直線上に配置したことを特徴とする太陽電池結線装置。
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