JP3598953B2 - 太陽電池モジュール接続用端子ボックス装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、家屋の屋根等に配設される太陽電池モジュールに使用される太陽電池モジュールの接続用端子ボックス装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数の太陽電池モジュールを家屋の屋根等にマトリックス状に配設して太陽光発電を行う太陽光発電システムが一般に知られている。
【０００３】
このような太陽光発電システムにおいて、各太陽電池モジュールは、その太陽電池モジュールを別個の太陽電池モジュールと接続する接続用端子ボックス装置（接続ボックス）を備えている。
【０００４】
図７は、このような従来の接続ボックス１０２の一例を示す図である。
【０００５】
この接続ボックス１０２は、合成樹脂等により成形されており、内部に収容凹部１０６を有する上面が開放された略矩形のケース構造とされたボックス本体１０７と、その収容凹部１０６を閉塞状としてその上面側に取り付けられる板状の蓋体（図示省略）とから主に構成されている。
【０００６】
ボックス本体１０７は、その底面における一端縁部に沿ってフレーム挿入孔としての配線孔１０８が設けられており、対向する他端縁部の側壁部には一対の（図では左右両端部に）モジュール連結ケーブル１０９がそれぞれ嵌通されるケーブル嵌通孔１１０が形成されている。
【０００７】
また、ボックス本体１０７における配線孔１０８と各ケーブル嵌通孔１１０との中間部に位置して端子固定部（図示省略）が底面より突出状に左右方向に沿って複数並設され、各端子固定部上にそれぞれ平面視略Ｔ字状の端子１１１が熱圧潰により装着されている。この際、端子１１１の両側張出部Ｌ，Ｒは左右方向に沿って配置され、残りの張出部Ｕは配線孔１０８方向に突出状として配置されている。なお、図７における１１２がその熱圧潰部である。
【０００８】
また、太陽電池モジュールの光電変換素子からの複数の接続子（リードフレーム）（図示せず）のそれぞれの端部が、配線孔１０８を通じてそれぞれ接続ボックス１０２内に挿入されると共に、対応する端子１１１の張出部Ｕにそれぞれ半田付けされている。
【０００９】
そして、両端の端子１１１（１１１ａ，１１１ｄ）の中央部には、各ケーブル嵌通孔１１０を通じて嵌通されたモジュール連結ケーブル１０９の端部にカシメ接続された接続端子片１１３がネジ１１４で締結されて接続されており、さらに、隣り合う各端子１１１の張出部Ｌ，Ｒ間にわたって、バイパスダイオード１１５がそれぞれ半田付けされている。ここで、このバイパスダイオード１１５としては、リードピンが外部に引き出されたモールドタイプのダイオードが用いられており、そのリードピンが張出部Ｌ，Ｒに半田付けされる。
【００１０】
このようにして、各バイパスダイオード（バイパス用整流素子）１１５を、各太陽電池モジュールの光電変換素子の並列出力電圧と逆方向になるように接続することにより、バイパス機能を発揮することができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の接続ボックス１０２の構造においては、バイパスダイオード１１５として、モールドされたダイオードを用いているため、放熱効果が低いという問題がある。
【００１２】
また、接続ボックス１０２の製造工程におけるバイパスダイオード１１５の取り付け作業は、まず、４つの端子１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄを収容凹部１０６において取り付けた後、隣接する端子１１１の間に合計３つのバイパスダイオード１１５を半田付けして接続することにより行われる。しかしながら、これらの作業においては、組み付ける部品点数も多く、これらの作業を収容凹部６内において行う必要があり、作業性が悪いなどの問題も存在する。
【００１３】
そこで、本発明は前記問題点に鑑み、製造工程における作業性を向上させることが可能な太陽電池モジュール接続用端子ボックス装置の製造方法を提供することを第１の目的とする。また、放熱効果が高い太陽電池モジュール接続用端子ボックス装置を提供することを第２の目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、太陽電池モジュールの光電変換素子に並列接続されるバイパス用整流素子が収容された太陽電池モジュール接続用端子ボックス装置の製造方法であって、太陽電池モジュールの光電変換素子からの複数の接続子にそれぞれ接続される複数の接続端子と、前記複数の接続端子の間に設けるべき複数のバイパス用整流素子とをあらかじめ接続することによって、一体化された部品を形成する第１の工程と、前記一体化された部品を前記太陽電池モジュール接続用端子ボックス装置のボックス本体に取り付ける第２の工程とを含み、前記第１の工程において、前記複数のバイパス用整流素子は、それぞれ、前記複数の接続端子のうちの隣接する各一対の接続端子に対して、ベアチップの状態で直接的に接続されることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
＜Ａ．第１実施形態＞
図１は、太陽電池モジュール１の概略構成図である。この図１に示されるように、太陽電池モジュール１は、直列に電気接続された多数枚の太陽電池セル３（セル群４）が表面に敷設された構成を有している。また、太陽電池モジュール１におけるモジュール本体１ａの裏面側には、太陽電池モジュール１における接続ボックス（太陽電池モジュール接続用端子ボックス装置）２が配設されている。後述するように、この接続ボックス２は、その内部に、バイパス用整流素子としてのバイパスダイオードを収容しており、これらのバイパスダイオードを上記セル群４の並列出力電圧と逆方向となるように接続し、逆バイアスされたセル群４（またはモジュール１）の電流をバイパスする構成を有している。
【００２０】
この太陽電池モジュール１は、図２に示されるように、その裏面に装着された接続ボックス２のモジュール連結ケーブル９の一方が、他の太陽電池モジュール１のモジュール連結ケーブル９の他方に互いに連結可能となっており、こうして屋根上等に並設された複数の太陽電池モジュール１を直列に順次連結することが可能な構造とされている。
【００２１】
そして、各太陽電池モジュール１から電力を取り出す際は、これらを図３のブロック図に示されるように電気接続して太陽光発電システム３０を構成し、直列に連結した複数の太陽電池モジュール１をインバータまたは接続箱３１に接続して交流電流に変換し、取り出される構造とされる。
【００２２】
次に、接続ボックス２についてさらに詳細に説明する。
【００２３】
図４は、接続ボックス２（２Ａ）の概略構成を表す図であり、図４（ａ）は、平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＩ−Ｉ断面図である。この接続ボックス２は、合成樹脂等により成形されており、その内部に収容凹部６を有する上面が開放された略矩形のケース構造とされたボックス本体７（７Ａ）と、その収容凹部６を閉塞状としてその上面側に取り付けられる板状の蓋体３０とを備えている。この接続ボックス２は、ボックス本体７の下面をモジュール本体１ａの裏面側に、接着剤により接着して装着された構造とされている。なお、この際、防水、防湿、放熱、結露防止等を目的として、以下に述べる各部材が取り付けられた収容凹部６内にシリコーンが充填されて蓋体が接着される。
【００２４】
ボックス本体７は、その底面における一端縁部に沿ってフレーム挿入孔としての略矩形状の配線孔８が設けられており、対向する他端縁部の側壁部には一対の（図では左右両端部に）モジュール連結ケーブル９（９ａ，９ｄ）がそれぞれ嵌通されるケーブル嵌通孔１０が形成されている。
【００２５】
また、ボックス本体７における配線孔８と各ケーブル嵌通孔１０との中間部に位置して端子固定部２４が底面より突出状に左右方向に沿って複数個（ここでは４つ）並設され、各端子固定部２４上にそれぞれ平面視略Ｔ字状（略逆Ｔ字状）の各接続端子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ（総称する場合は接続端子１１とも称する）が熱圧潰部１２において熱圧潰されることにより装着されている。この際、各接続端子（以下、単に「端子」とも称する）１１の両側張出部Ｌ，Ｒは左右方向に沿って一列に配置され、残りの張出部Ｕは配線孔８方向に突出状として配置されている。
【００２６】
４つの端子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄのうち、両端の端子１１ａ，１１ｄのそれぞれの中央部には、各ケーブル嵌通孔１０を通じて嵌通されたモジュール連結ケーブル９の端部にカシメ接続された接続端子片１３がネジ１４で締結されて接続されている。これにより、モジュール連結ケーブル９ａと端子１１ａとが電気的に接続され、モジュール連結ケーブル９ｄと端子１１ｄとが電気的に接続される。
【００２７】
また、太陽電池モジュールの光電変換素子（太陽電池セル３）に対して電気的に接続された複数の接続子（ここではリードフレーム）４０のそれぞれの端部が、配線孔８を通じてそれぞれ接続ボックス２内に挿入されると共に、対応する端子１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）の張出部Ｕにそれぞれ半田付けされる。このように、各端子１１は、太陽電池モジュールの光電変換素子（太陽電池セル３）からの複数の接続子にそれぞれ接続される。
【００２８】
また、隣り合う２つの端子１１の張出部Ｒ，Ｌ間にわたって、バイパスダイオード１５がそれぞれ半田付けされている。具体的には、端子１１ａと端子１１ｂとの間、端子１１ｂと端子１１ｃとの間、端子１１ｃと端子１１ｄとの間に、それぞれ、バイパスダイオード１５が設けられている。このように、接続ボックス２には、太陽電池モジュールの光電変換素子に並列接続されるバイパス用整流素子としてのバイパスダイオード１５が収容されている。
【００２９】
図５は、隣り合う２つの端子１１ｂ，１１ｃの張出部Ｒ，Ｌ間の付近の拡大図である。図５（ａ）は、平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）における部分Ｚの断面をさらに拡大した断面図である。
【００３０】
図５（ａ）に示すように、端子１１ｂの張出部Ｒは、図中の左右方向において、さらに突出する突出部Ｐを有しており、図５（ｂ）に示すように、端子１１ｂの突出部Ｐと端子１１ｃの張出部Ｌとの間において、バイパスダイオード１５が半田付けされて接続されている。
【００３１】
ここでは、バイパスダイオード１５として、ベアチップダイオードを用いており、より具体的には、ガラスパシベーションを施したメサ型のベアチップダイオードを用いている。このベアチップダイオード１５は、アノード電極１５３，ｐ形領域１５１，ｎ形領域１５２，カソード電極１５４が縦方向（図５（ｂ）の紙面上下方向）に積層され、その積層構造の側方周辺部において保護膜としてのガラス膜１５５が形成された構造を有している。なお、この保護膜により耐環境性を向上させることができる。また、ｐ形領域１５１側のアノード電極１５３は、端子１１ｂの張出部Ｒ（突出部Ｐ）に直接的に接続されており、ｎ形領域１５２側のカソード電極１５４は、端子１１ｃの張出部Ｌに直接的に接続されている。また、これらの接続は図示しない半田を用いた半田付けにより行われる。
【００３２】
このように、端子１１ｂの張出部Ｒと端子１１ｃの張出部Ｌとの間にバイパスダイオード１５が設けられている。バイパスダイオード１５のｐ形領域１５１に隣接するアノード電極１５３は半田付けにより張出部Ｒに対して直接的に接続され、バイパスダイオード１５のｎ形領域に隣接するカソード電極１５４は半田付けにより張出部Ｌに対して直接的に接続される。
【００３３】
同様に、端子１１ａの張出部Ｒと端子１１ｂの張出部Ｌとの間にバイパスダイオード１５がベアチップ状態で設けられており、バイパスダイオード１５が両端子１１ａ，１１ｂに対して半田付けにより直接的に接続される。また、端子１１ｃの張出部Ｒと端子１１ｄの張出部Ｌとの間にもバイパスダイオード１５がベアチップ状態で設けられており、バイパスダイオード１５が両端子１１ｃ，１１ｄに対して半田付けにより直接的に接続される。
【００３４】
ここにおいて、この実施形態においては、バイパスダイオード１５としてベアチップダイオードを用いている点において、上記従来技術においてバイパスダイオード１１５としてモールドタイプのダイオードを用いている点と大きく相違している。そして、この実施形態におけるバイパスダイオード１５としてのベアチップダイオードは、金属製の端子１１に対して直接的に接続されているので、バイパスダイオード１５における熱は放熱効果が高い。特に、端子１１は、その放熱効果を高めるため、熱伝導率が高い材料、たとえば、銅（好ましくは無酸素銅）または銅合金などの材料を用いて形成されることが好ましい。また、端子１１は、その放熱効果を好適に発揮するため、大きな熱容量を有することが好ましい。具体的には、その板厚を大きくすることが好ましく、たとえば、０．２ｍｍ以上の板厚を有することが好ましい。
【００３５】
つぎに、上記の接続ボックス２の製造方法について説明する。
【００３６】
接続ボックス２の製造にあたっては、その各部品に応じた所定の方法により各部品を形成した後、上記の４つの端子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄと、隣接する端子１１の間に設けられる（合計３つの）バイパスダイオード１５とを、半田付けにより接続し、一体化された１つの部品として予め形成しておく。
【００３７】
その後、この一体的に形成された部品をボックス本体７Ａの収容凹部６に対して取り付ける。具体的には、各端子１１の左右両側に設けられる孔に対して、収容凹部６の底面に立設される突起部１２を貫通させることにより、上記の一体化された部品を位置決めして取り付けた後、突起部１２を熱圧潰する。これにより、この一体化された部品をボックス本体７Ａに対して位置決めして固定することができる。
【００３８】
そして、モジュール連結ケーブル９をケーブル嵌通孔１０に貫通させた後、モジュール連結ケーブル９の端部にカシメ接続された接続端子片１３をネジ１４締結によりボックス本体７Ａに対して固定する。これにより、ボックス本体７Ａを形成することが可能である。
【００３９】
このように、一体化された部品を収容凹部６に対して取り付けることにより、これらの端子１１、バイパスダイオード１５を取り付けることができるので、接続ボックス２における組み立て作業が容易になる。また、収容凹部６内においてバイパスダイオード１５を接続する必要がなく、他の場所においてバイパスダイオード１５と端子１１との接続作業を行うことができるので、その作業効率を高めることが可能である。
【００４０】
＜Ｂ．変形例＞
上記第１実施形態においては、ベアチップタイプのダイオードを用いる場合について例示したが、ベアチップ以外のダイオード（たとえば従来のモールドタイプのダイオード）を用いてもよい。その場合においても、高効率の製造作業が可能であるという上記の効果を得ることが可能である。
【００４１】
また、上記第１実施形態においては、端子１１として略Ｔ字状のものを用いる場合について例示したが、これに限定されない。
【００４２】
図６は、第１実施形態の変形例に係る接続ボックス２（２Ｂ）を表す平面図である。この接続ボックス２Ｂは、接続ボックス２Ａと同様に、ボックス本体７（７Ｂ）と、その収容凹部６を閉塞状としてその上面側に取り付けられる板状の蓋体（図示省略）とを備えている。ただし、この接続ボックス２Ｂのボックス本体７Ｂにおいては、４つの略Ｔ字状の端子１１の代わりに、４つの縦長矩形状の端子１７（１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ）と３つの横長矩形状の端子２０（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）とを組み合わせることなどにより、同様の機能を有するように構成されている点において、接続ボックス２Ｂと異なっている。
【００４３】
ここにおいて、端子２０ａの右側片１９と、端子２０ｂの左側片１８と、端子１７ｂとの３つの部分は、半田付け等により互いに接続された状態において、１つの接続端子を形成し、図４の端子１１ｂと同様の機能を有するものとなっている。同様に、端子２０ｂの右側片１９と、端子２０ｃの左側片１８と、端子１７ｃとの３つの部分は、半田付け等により互いに接続された状態において、１つの接続端子を形成し、図４の端子１１ｃと同様の機能を有している。また、端子１７ａと端子２０ｂの左側片１８とは、半田付け等により互いに接続された状態において、１つの接続端子を形成して図４の端子１１ａと同様の機能を有している。さらに、端子１７ｄと端子２０ｃの右側片１９とは、半田付け等により互いに接続された状態において、１つの接続端子を形成して図４の端子１１ｄと同様の機能を有している。
【００４４】
このボックス本体７Ｂは、その底面における一端縁部に沿って複数（ここでは４つ）のフレーム挿入孔としての略矩形状の配線孔８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄが設けられており、対向する他端縁部の側壁部には一対の（図では左右両端部に）モジュール連結ケーブル９（９ａ，９ｄ）がそれぞれ嵌通されるケーブル嵌通孔１０が形成されている。
【００４５】
このボックス本体７Ｂに設けられる４つの縦長矩形状の端子１７のそれぞれは、突起部２２と一対の位置決め突片２１とにより位置決めされて係止される。一対の位置決め突片２１は、端子１７の幅とほぼ同様の幅を有しつつボックス本体７Ｂの底面から突出して設けられており、かつ、可撓性を有している。そして、一対の位置決め突片２１の幅を少し広げた状態で、各端子１７の中央部に設けられる孔に突起部２２を挿入していく。このとき、所定の位置にまで挿入されると、一対の位置決め突片２１の幅が元の幅に復元する。これにより、各端子１７がボックス本体７Ｂに対して固定される。
【００４６】
また、４つの端子１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの間において、これらの端子の間を掛け渡すように、３つの端子２０ａ，２０ｂ，２０ｃが設けられている。各端子２０は、左側片１８と右側片１９とを有しており、左側片１８の右側端と右側片１９の左側端との間にはバイパスダイオード１５が半田付けされて接続されている。また、左側片１８の左側端および右側片１９の右側端が、それぞれ、２つの端子１７に対して半田付けされることにより、端子２０は、バイパスダイオード１５を介して、一対の端子１７の間を接続する。具体的には、端子２０ａは、一対の端子１７ａ，１７ｂの間をバイパスダイオード１５ａを介して接続し、端子２０ｂは、一対の端子１７ｂ，１７ｃの間をバイパスダイオード１５ｂを介して接続し、端子２０ｃは、一対の端子１７ｃ，１７ｄの間をバイパスダイオード１５ｃを介して接続する。言い換えれば、バイパスダイオード１５ａによって、端子１７ａ，１７ｂ間が接続され、バイパスダイオード１５ｂによって、端子１７ｂ，１７ｃ間が接続され、バイパスダイオード１５ｃによって、端子１７ｃ，１７ｄ間が接続される。
【００４７】
なお、左側片１８は、その中央部に孔を有する一方で、右側片１９は孔を有していない。したがって、端子２０を取り付けるにあたって、左側片１８の孔にボックス本体７から突出されるロッド部２３を嵌挿した後、熱圧潰により装着し、左側片１８の左側端と右側片１９の右側端とのそれぞれを、隣り合う端子１７のそれぞれに半田付けすることにより、左側片１８と右側片１９との左右方向の配置を間違えることなく、端子２０をボックス本体７Ｂに対して正確に装着することが可能である。この場合、左側片１８と右側片１９との左右の位置関係が逆になることを防止できるので、バイパスダイオード１５を正確な向きに装着することが可能である。
【００４８】
４つの端子１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄのうち、両端の端子１７ａ，１７ｄは、それぞれ、モジュール連結ケーブル９ａ，９ｄの一端部にカシメ接続されている。これにより、モジュール連結ケーブル９ａと端子１７ａとが電気的に接続され、モジュール連結ケーブル９ｄと端子１７ｄとが電気的に接続される。
【００４９】
また、複数の配線孔８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄのそれぞれを通じて、太陽電池モジュールの光電変換素子（太陽電池セル３）に対して電気的に接続された複数の接続子（リードフレームなど）（図示せず）のそれぞれの端部が接続ボックス２内に挿入されると共に、対応する端子１７（１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ）の上端側にそれぞれ半田付けされる。このように、端子１７は、太陽電池モジュールの光電変換素子（太陽電池セル３）からの複数の接続子にそれぞれ接続される。
【００５０】
この変形例に係る接続ボックス２Ｂにおいても、バイパスダイオード１５としてベアチップダイオードを用いており、このベアチップダイオードを左側片１８と右側片１９との間に直接的に接続しているので、上記第１実施形態と同様の放熱効果を得ることができる。
【００５１】
ただし、この変形例においては、各端子１７（特に端子１７ａ，１７ｂ）をボックス本体７Ｂに装着した後に、各端子２０を各端子１７に半田付けする作業を行うことになるので、その組み立て作業における作業性は、第１実施形態の場合に比べて好ましくない。作業性に関する利点を享受するためには、第１実施形態のような構成を有することが好ましい。なお、この変形例において作業性を向上させるためには、３つの端子２０ａ，２０ｂ，２０ｃをあらかじめ２つの端子１７ｂ，１７ｃに対して半田付けして一体化した部品を形成した後、この一体化されたこの部品をボックス本体７Ｂに対して装着するようにしてもよい。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載の太陽電池モジュール接続用端子ボックス装置の製造方法によれば、太陽電池モジュールの光電変換素子からの複数の接続子にそれぞれ接続される複数の接続端子と複数の接続端子の間に設けるべき複数のバイパス用整流素子とをあらかじめ接続することによって、一体化された部品を形成する工程と、一体化された部品を太陽電池モジュール接続用端子ボックス装置のボックス本体に取り付ける工程とを含む。したがって、一体化された部品をボックス本体に対して取り付けることにより、これらの接続端子およびバイパス用整流素子をボックス本体に取り付けることができるので、組み立て作業が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】太陽電池モジュール１の概略構成図である。
【図２】複数の太陽電池モジュール１の接続状態を示す図である。
【図３】太陽光発電システムのブロック図である。
【図４】第１実施形態に係る接続ボックス２Ａの概略構成を表す図である。
【図５】隣り合う２つの端子１１ｂ，１１ｃの張出部Ｒ，Ｌ間の付近の拡大図である。
【図６】第２実施形態に係る接続ボックス２Ｂの概略構成を表す平面図である。
【図７】従来の接続ボックス１０２の概略構成を表す平面図である。
【符号の説明】
１ 太陽電池モジュール
１０ ケーブル嵌通孔
１１，１１ａ〜１１ｄ，１７，１７ａ〜１７ｄ，２０，２０ａ〜２０ｃ 接続端子
１５，１５ａ〜１５ｃ バイパスダイオード（ベアチップダイオード）
１ａ モジュール本体
２，２Ａ，２Ｂ 接続ボックス（太陽電池モジュール接続用端子ボックス装置）
３ 太陽電池セル
３０ 太陽光発電システム
４ セル群
６ 収容凹部
７，７Ａ，７Ｂ ボックス本体
８，８ａ〜８ｄ 配線孔
９，９ａ，９ｄ モジュール連結ケーブル
【発明の属する技術分野】
本発明は、家屋の屋根等に配設される太陽電池モジュールに使用される太陽電池モジュールの接続用端子ボックス装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数の太陽電池モジュールを家屋の屋根等にマトリックス状に配設して太陽光発電を行う太陽光発電システムが一般に知られている。
【０００３】
このような太陽光発電システムにおいて、各太陽電池モジュールは、その太陽電池モジュールを別個の太陽電池モジュールと接続する接続用端子ボックス装置（接続ボックス）を備えている。
【０００４】
図７は、このような従来の接続ボックス１０２の一例を示す図である。
【０００５】
この接続ボックス１０２は、合成樹脂等により成形されており、内部に収容凹部１０６を有する上面が開放された略矩形のケース構造とされたボックス本体１０７と、その収容凹部１０６を閉塞状としてその上面側に取り付けられる板状の蓋体（図示省略）とから主に構成されている。
【０００６】
ボックス本体１０７は、その底面における一端縁部に沿ってフレーム挿入孔としての配線孔１０８が設けられており、対向する他端縁部の側壁部には一対の（図では左右両端部に）モジュール連結ケーブル１０９がそれぞれ嵌通されるケーブル嵌通孔１１０が形成されている。
【０００７】
また、ボックス本体１０７における配線孔１０８と各ケーブル嵌通孔１１０との中間部に位置して端子固定部（図示省略）が底面より突出状に左右方向に沿って複数並設され、各端子固定部上にそれぞれ平面視略Ｔ字状の端子１１１が熱圧潰により装着されている。この際、端子１１１の両側張出部Ｌ，Ｒは左右方向に沿って配置され、残りの張出部Ｕは配線孔１０８方向に突出状として配置されている。なお、図７における１１２がその熱圧潰部である。
【０００８】
また、太陽電池モジュールの光電変換素子からの複数の接続子（リードフレーム）（図示せず）のそれぞれの端部が、配線孔１０８を通じてそれぞれ接続ボックス１０２内に挿入されると共に、対応する端子１１１の張出部Ｕにそれぞれ半田付けされている。
【０００９】
そして、両端の端子１１１（１１１ａ，１１１ｄ）の中央部には、各ケーブル嵌通孔１１０を通じて嵌通されたモジュール連結ケーブル１０９の端部にカシメ接続された接続端子片１１３がネジ１１４で締結されて接続されており、さらに、隣り合う各端子１１１の張出部Ｌ，Ｒ間にわたって、バイパスダイオード１１５がそれぞれ半田付けされている。ここで、このバイパスダイオード１１５としては、リードピンが外部に引き出されたモールドタイプのダイオードが用いられており、そのリードピンが張出部Ｌ，Ｒに半田付けされる。
【００１０】
このようにして、各バイパスダイオード（バイパス用整流素子）１１５を、各太陽電池モジュールの光電変換素子の並列出力電圧と逆方向になるように接続することにより、バイパス機能を発揮することができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の接続ボックス１０２の構造においては、バイパスダイオード１１５として、モールドされたダイオードを用いているため、放熱効果が低いという問題がある。
【００１２】
また、接続ボックス１０２の製造工程におけるバイパスダイオード１１５の取り付け作業は、まず、４つの端子１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄを収容凹部１０６において取り付けた後、隣接する端子１１１の間に合計３つのバイパスダイオード１１５を半田付けして接続することにより行われる。しかしながら、これらの作業においては、組み付ける部品点数も多く、これらの作業を収容凹部６内において行う必要があり、作業性が悪いなどの問題も存在する。
【００１３】
そこで、本発明は前記問題点に鑑み、製造工程における作業性を向上させることが可能な太陽電池モジュール接続用端子ボックス装置の製造方法を提供することを第１の目的とする。また、放熱効果が高い太陽電池モジュール接続用端子ボックス装置を提供することを第２の目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、太陽電池モジュールの光電変換素子に並列接続されるバイパス用整流素子が収容された太陽電池モジュール接続用端子ボックス装置の製造方法であって、太陽電池モジュールの光電変換素子からの複数の接続子にそれぞれ接続される複数の接続端子と、前記複数の接続端子の間に設けるべき複数のバイパス用整流素子とをあらかじめ接続することによって、一体化された部品を形成する第１の工程と、前記一体化された部品を前記太陽電池モジュール接続用端子ボックス装置のボックス本体に取り付ける第２の工程とを含み、前記第１の工程において、前記複数のバイパス用整流素子は、それぞれ、前記複数の接続端子のうちの隣接する各一対の接続端子に対して、ベアチップの状態で直接的に接続されることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
＜Ａ．第１実施形態＞
図１は、太陽電池モジュール１の概略構成図である。この図１に示されるように、太陽電池モジュール１は、直列に電気接続された多数枚の太陽電池セル３（セル群４）が表面に敷設された構成を有している。また、太陽電池モジュール１におけるモジュール本体１ａの裏面側には、太陽電池モジュール１における接続ボックス（太陽電池モジュール接続用端子ボックス装置）２が配設されている。後述するように、この接続ボックス２は、その内部に、バイパス用整流素子としてのバイパスダイオードを収容しており、これらのバイパスダイオードを上記セル群４の並列出力電圧と逆方向となるように接続し、逆バイアスされたセル群４（またはモジュール１）の電流をバイパスする構成を有している。
【００２０】
この太陽電池モジュール１は、図２に示されるように、その裏面に装着された接続ボックス２のモジュール連結ケーブル９の一方が、他の太陽電池モジュール１のモジュール連結ケーブル９の他方に互いに連結可能となっており、こうして屋根上等に並設された複数の太陽電池モジュール１を直列に順次連結することが可能な構造とされている。
【００２１】
そして、各太陽電池モジュール１から電力を取り出す際は、これらを図３のブロック図に示されるように電気接続して太陽光発電システム３０を構成し、直列に連結した複数の太陽電池モジュール１をインバータまたは接続箱３１に接続して交流電流に変換し、取り出される構造とされる。
【００２２】
次に、接続ボックス２についてさらに詳細に説明する。
【００２３】
図４は、接続ボックス２（２Ａ）の概略構成を表す図であり、図４（ａ）は、平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＩ−Ｉ断面図である。この接続ボックス２は、合成樹脂等により成形されており、その内部に収容凹部６を有する上面が開放された略矩形のケース構造とされたボックス本体７（７Ａ）と、その収容凹部６を閉塞状としてその上面側に取り付けられる板状の蓋体３０とを備えている。この接続ボックス２は、ボックス本体７の下面をモジュール本体１ａの裏面側に、接着剤により接着して装着された構造とされている。なお、この際、防水、防湿、放熱、結露防止等を目的として、以下に述べる各部材が取り付けられた収容凹部６内にシリコーンが充填されて蓋体が接着される。
【００２４】
ボックス本体７は、その底面における一端縁部に沿ってフレーム挿入孔としての略矩形状の配線孔８が設けられており、対向する他端縁部の側壁部には一対の（図では左右両端部に）モジュール連結ケーブル９（９ａ，９ｄ）がそれぞれ嵌通されるケーブル嵌通孔１０が形成されている。
【００２５】
また、ボックス本体７における配線孔８と各ケーブル嵌通孔１０との中間部に位置して端子固定部２４が底面より突出状に左右方向に沿って複数個（ここでは４つ）並設され、各端子固定部２４上にそれぞれ平面視略Ｔ字状（略逆Ｔ字状）の各接続端子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ（総称する場合は接続端子１１とも称する）が熱圧潰部１２において熱圧潰されることにより装着されている。この際、各接続端子（以下、単に「端子」とも称する）１１の両側張出部Ｌ，Ｒは左右方向に沿って一列に配置され、残りの張出部Ｕは配線孔８方向に突出状として配置されている。
【００２６】
４つの端子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄのうち、両端の端子１１ａ，１１ｄのそれぞれの中央部には、各ケーブル嵌通孔１０を通じて嵌通されたモジュール連結ケーブル９の端部にカシメ接続された接続端子片１３がネジ１４で締結されて接続されている。これにより、モジュール連結ケーブル９ａと端子１１ａとが電気的に接続され、モジュール連結ケーブル９ｄと端子１１ｄとが電気的に接続される。
【００２７】
また、太陽電池モジュールの光電変換素子（太陽電池セル３）に対して電気的に接続された複数の接続子（ここではリードフレーム）４０のそれぞれの端部が、配線孔８を通じてそれぞれ接続ボックス２内に挿入されると共に、対応する端子１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）の張出部Ｕにそれぞれ半田付けされる。このように、各端子１１は、太陽電池モジュールの光電変換素子（太陽電池セル３）からの複数の接続子にそれぞれ接続される。
【００２８】
また、隣り合う２つの端子１１の張出部Ｒ，Ｌ間にわたって、バイパスダイオード１５がそれぞれ半田付けされている。具体的には、端子１１ａと端子１１ｂとの間、端子１１ｂと端子１１ｃとの間、端子１１ｃと端子１１ｄとの間に、それぞれ、バイパスダイオード１５が設けられている。このように、接続ボックス２には、太陽電池モジュールの光電変換素子に並列接続されるバイパス用整流素子としてのバイパスダイオード１５が収容されている。
【００２９】
図５は、隣り合う２つの端子１１ｂ，１１ｃの張出部Ｒ，Ｌ間の付近の拡大図である。図５（ａ）は、平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）における部分Ｚの断面をさらに拡大した断面図である。
【００３０】
図５（ａ）に示すように、端子１１ｂの張出部Ｒは、図中の左右方向において、さらに突出する突出部Ｐを有しており、図５（ｂ）に示すように、端子１１ｂの突出部Ｐと端子１１ｃの張出部Ｌとの間において、バイパスダイオード１５が半田付けされて接続されている。
【００３１】
ここでは、バイパスダイオード１５として、ベアチップダイオードを用いており、より具体的には、ガラスパシベーションを施したメサ型のベアチップダイオードを用いている。このベアチップダイオード１５は、アノード電極１５３，ｐ形領域１５１，ｎ形領域１５２，カソード電極１５４が縦方向（図５（ｂ）の紙面上下方向）に積層され、その積層構造の側方周辺部において保護膜としてのガラス膜１５５が形成された構造を有している。なお、この保護膜により耐環境性を向上させることができる。また、ｐ形領域１５１側のアノード電極１５３は、端子１１ｂの張出部Ｒ（突出部Ｐ）に直接的に接続されており、ｎ形領域１５２側のカソード電極１５４は、端子１１ｃの張出部Ｌに直接的に接続されている。また、これらの接続は図示しない半田を用いた半田付けにより行われる。
【００３２】
このように、端子１１ｂの張出部Ｒと端子１１ｃの張出部Ｌとの間にバイパスダイオード１５が設けられている。バイパスダイオード１５のｐ形領域１５１に隣接するアノード電極１５３は半田付けにより張出部Ｒに対して直接的に接続され、バイパスダイオード１５のｎ形領域に隣接するカソード電極１５４は半田付けにより張出部Ｌに対して直接的に接続される。
【００３３】
同様に、端子１１ａの張出部Ｒと端子１１ｂの張出部Ｌとの間にバイパスダイオード１５がベアチップ状態で設けられており、バイパスダイオード１５が両端子１１ａ，１１ｂに対して半田付けにより直接的に接続される。また、端子１１ｃの張出部Ｒと端子１１ｄの張出部Ｌとの間にもバイパスダイオード１５がベアチップ状態で設けられており、バイパスダイオード１５が両端子１１ｃ，１１ｄに対して半田付けにより直接的に接続される。
【００３４】
ここにおいて、この実施形態においては、バイパスダイオード１５としてベアチップダイオードを用いている点において、上記従来技術においてバイパスダイオード１１５としてモールドタイプのダイオードを用いている点と大きく相違している。そして、この実施形態におけるバイパスダイオード１５としてのベアチップダイオードは、金属製の端子１１に対して直接的に接続されているので、バイパスダイオード１５における熱は放熱効果が高い。特に、端子１１は、その放熱効果を高めるため、熱伝導率が高い材料、たとえば、銅（好ましくは無酸素銅）または銅合金などの材料を用いて形成されることが好ましい。また、端子１１は、その放熱効果を好適に発揮するため、大きな熱容量を有することが好ましい。具体的には、その板厚を大きくすることが好ましく、たとえば、０．２ｍｍ以上の板厚を有することが好ましい。
【００３５】
つぎに、上記の接続ボックス２の製造方法について説明する。
【００３６】
接続ボックス２の製造にあたっては、その各部品に応じた所定の方法により各部品を形成した後、上記の４つの端子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄと、隣接する端子１１の間に設けられる（合計３つの）バイパスダイオード１５とを、半田付けにより接続し、一体化された１つの部品として予め形成しておく。
【００３７】
その後、この一体的に形成された部品をボックス本体７Ａの収容凹部６に対して取り付ける。具体的には、各端子１１の左右両側に設けられる孔に対して、収容凹部６の底面に立設される突起部１２を貫通させることにより、上記の一体化された部品を位置決めして取り付けた後、突起部１２を熱圧潰する。これにより、この一体化された部品をボックス本体７Ａに対して位置決めして固定することができる。
【００３８】
そして、モジュール連結ケーブル９をケーブル嵌通孔１０に貫通させた後、モジュール連結ケーブル９の端部にカシメ接続された接続端子片１３をネジ１４締結によりボックス本体７Ａに対して固定する。これにより、ボックス本体７Ａを形成することが可能である。
【００３９】
このように、一体化された部品を収容凹部６に対して取り付けることにより、これらの端子１１、バイパスダイオード１５を取り付けることができるので、接続ボックス２における組み立て作業が容易になる。また、収容凹部６内においてバイパスダイオード１５を接続する必要がなく、他の場所においてバイパスダイオード１５と端子１１との接続作業を行うことができるので、その作業効率を高めることが可能である。
【００４０】
＜Ｂ．変形例＞
上記第１実施形態においては、ベアチップタイプのダイオードを用いる場合について例示したが、ベアチップ以外のダイオード（たとえば従来のモールドタイプのダイオード）を用いてもよい。その場合においても、高効率の製造作業が可能であるという上記の効果を得ることが可能である。
【００４１】
また、上記第１実施形態においては、端子１１として略Ｔ字状のものを用いる場合について例示したが、これに限定されない。
【００４２】
図６は、第１実施形態の変形例に係る接続ボックス２（２Ｂ）を表す平面図である。この接続ボックス２Ｂは、接続ボックス２Ａと同様に、ボックス本体７（７Ｂ）と、その収容凹部６を閉塞状としてその上面側に取り付けられる板状の蓋体（図示省略）とを備えている。ただし、この接続ボックス２Ｂのボックス本体７Ｂにおいては、４つの略Ｔ字状の端子１１の代わりに、４つの縦長矩形状の端子１７（１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ）と３つの横長矩形状の端子２０（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）とを組み合わせることなどにより、同様の機能を有するように構成されている点において、接続ボックス２Ｂと異なっている。
【００４３】
ここにおいて、端子２０ａの右側片１９と、端子２０ｂの左側片１８と、端子１７ｂとの３つの部分は、半田付け等により互いに接続された状態において、１つの接続端子を形成し、図４の端子１１ｂと同様の機能を有するものとなっている。同様に、端子２０ｂの右側片１９と、端子２０ｃの左側片１８と、端子１７ｃとの３つの部分は、半田付け等により互いに接続された状態において、１つの接続端子を形成し、図４の端子１１ｃと同様の機能を有している。また、端子１７ａと端子２０ｂの左側片１８とは、半田付け等により互いに接続された状態において、１つの接続端子を形成して図４の端子１１ａと同様の機能を有している。さらに、端子１７ｄと端子２０ｃの右側片１９とは、半田付け等により互いに接続された状態において、１つの接続端子を形成して図４の端子１１ｄと同様の機能を有している。
【００４４】
このボックス本体７Ｂは、その底面における一端縁部に沿って複数（ここでは４つ）のフレーム挿入孔としての略矩形状の配線孔８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄが設けられており、対向する他端縁部の側壁部には一対の（図では左右両端部に）モジュール連結ケーブル９（９ａ，９ｄ）がそれぞれ嵌通されるケーブル嵌通孔１０が形成されている。
【００４５】
このボックス本体７Ｂに設けられる４つの縦長矩形状の端子１７のそれぞれは、突起部２２と一対の位置決め突片２１とにより位置決めされて係止される。一対の位置決め突片２１は、端子１７の幅とほぼ同様の幅を有しつつボックス本体７Ｂの底面から突出して設けられており、かつ、可撓性を有している。そして、一対の位置決め突片２１の幅を少し広げた状態で、各端子１７の中央部に設けられる孔に突起部２２を挿入していく。このとき、所定の位置にまで挿入されると、一対の位置決め突片２１の幅が元の幅に復元する。これにより、各端子１７がボックス本体７Ｂに対して固定される。
【００４６】
また、４つの端子１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの間において、これらの端子の間を掛け渡すように、３つの端子２０ａ，２０ｂ，２０ｃが設けられている。各端子２０は、左側片１８と右側片１９とを有しており、左側片１８の右側端と右側片１９の左側端との間にはバイパスダイオード１５が半田付けされて接続されている。また、左側片１８の左側端および右側片１９の右側端が、それぞれ、２つの端子１７に対して半田付けされることにより、端子２０は、バイパスダイオード１５を介して、一対の端子１７の間を接続する。具体的には、端子２０ａは、一対の端子１７ａ，１７ｂの間をバイパスダイオード１５ａを介して接続し、端子２０ｂは、一対の端子１７ｂ，１７ｃの間をバイパスダイオード１５ｂを介して接続し、端子２０ｃは、一対の端子１７ｃ，１７ｄの間をバイパスダイオード１５ｃを介して接続する。言い換えれば、バイパスダイオード１５ａによって、端子１７ａ，１７ｂ間が接続され、バイパスダイオード１５ｂによって、端子１７ｂ，１７ｃ間が接続され、バイパスダイオード１５ｃによって、端子１７ｃ，１７ｄ間が接続される。
【００４７】
なお、左側片１８は、その中央部に孔を有する一方で、右側片１９は孔を有していない。したがって、端子２０を取り付けるにあたって、左側片１８の孔にボックス本体７から突出されるロッド部２３を嵌挿した後、熱圧潰により装着し、左側片１８の左側端と右側片１９の右側端とのそれぞれを、隣り合う端子１７のそれぞれに半田付けすることにより、左側片１８と右側片１９との左右方向の配置を間違えることなく、端子２０をボックス本体７Ｂに対して正確に装着することが可能である。この場合、左側片１８と右側片１９との左右の位置関係が逆になることを防止できるので、バイパスダイオード１５を正確な向きに装着することが可能である。
【００４８】
４つの端子１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄのうち、両端の端子１７ａ，１７ｄは、それぞれ、モジュール連結ケーブル９ａ，９ｄの一端部にカシメ接続されている。これにより、モジュール連結ケーブル９ａと端子１７ａとが電気的に接続され、モジュール連結ケーブル９ｄと端子１７ｄとが電気的に接続される。
【００４９】
また、複数の配線孔８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄのそれぞれを通じて、太陽電池モジュールの光電変換素子（太陽電池セル３）に対して電気的に接続された複数の接続子（リードフレームなど）（図示せず）のそれぞれの端部が接続ボックス２内に挿入されると共に、対応する端子１７（１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ）の上端側にそれぞれ半田付けされる。このように、端子１７は、太陽電池モジュールの光電変換素子（太陽電池セル３）からの複数の接続子にそれぞれ接続される。
【００５０】
この変形例に係る接続ボックス２Ｂにおいても、バイパスダイオード１５としてベアチップダイオードを用いており、このベアチップダイオードを左側片１８と右側片１９との間に直接的に接続しているので、上記第１実施形態と同様の放熱効果を得ることができる。
【００５１】
ただし、この変形例においては、各端子１７（特に端子１７ａ，１７ｂ）をボックス本体７Ｂに装着した後に、各端子２０を各端子１７に半田付けする作業を行うことになるので、その組み立て作業における作業性は、第１実施形態の場合に比べて好ましくない。作業性に関する利点を享受するためには、第１実施形態のような構成を有することが好ましい。なお、この変形例において作業性を向上させるためには、３つの端子２０ａ，２０ｂ，２０ｃをあらかじめ２つの端子１７ｂ，１７ｃに対して半田付けして一体化した部品を形成した後、この一体化されたこの部品をボックス本体７Ｂに対して装着するようにしてもよい。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載の太陽電池モジュール接続用端子ボックス装置の製造方法によれば、太陽電池モジュールの光電変換素子からの複数の接続子にそれぞれ接続される複数の接続端子と複数の接続端子の間に設けるべき複数のバイパス用整流素子とをあらかじめ接続することによって、一体化された部品を形成する工程と、一体化された部品を太陽電池モジュール接続用端子ボックス装置のボックス本体に取り付ける工程とを含む。したがって、一体化された部品をボックス本体に対して取り付けることにより、これらの接続端子およびバイパス用整流素子をボックス本体に取り付けることができるので、組み立て作業が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】太陽電池モジュール１の概略構成図である。
【図２】複数の太陽電池モジュール１の接続状態を示す図である。
【図３】太陽光発電システムのブロック図である。
【図４】第１実施形態に係る接続ボックス２Ａの概略構成を表す図である。
【図５】隣り合う２つの端子１１ｂ，１１ｃの張出部Ｒ，Ｌ間の付近の拡大図である。
【図６】第２実施形態に係る接続ボックス２Ｂの概略構成を表す平面図である。
【図７】従来の接続ボックス１０２の概略構成を表す平面図である。
【符号の説明】
１ 太陽電池モジュール
１０ ケーブル嵌通孔
１１，１１ａ〜１１ｄ，１７，１７ａ〜１７ｄ，２０，２０ａ〜２０ｃ 接続端子
１５，１５ａ〜１５ｃ バイパスダイオード（ベアチップダイオード）
１ａ モジュール本体
２，２Ａ，２Ｂ 接続ボックス（太陽電池モジュール接続用端子ボックス装置）
３ 太陽電池セル
３０ 太陽光発電システム
４ セル群
６ 収容凹部
７，７Ａ，７Ｂ ボックス本体
８，８ａ〜８ｄ 配線孔
９，９ａ，９ｄ モジュール連結ケーブル
Claims (1)
- 太陽電池モジュールの光電変換素子に並列接続されるバイパス用整流素子が収容された太陽電池モジュール接続用端子ボックス装置の製造方法であって、
太陽電池モジュールの光電変換素子からの複数の接続子にそれぞれ接続される複数の接続端子と、前記複数の接続端子の間に設けるべき複数のバイパス用整流素子とをあらかじめ接続することによって、一体化された部品を形成する第１の工程と、
前記一体化された部品を前記太陽電池モジュール接続用端子ボックス装置のボックス本体に取り付ける第２の工程と、
を含み、
前記第１の工程において、前記複数のバイパス用整流素子は、それぞれ、前記複数の接続端子のうちの隣接する各一対の接続端子に対して、ベアチップの状態で直接的に接続されることを特徴とする太陽電池モジュール接続用端子ボックス装置の製造方法。
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