JP4562047B1 - 太陽電池モジュール製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高性能の太陽電池モジュールを効率良く製造することができる太陽電池モジュール製造装置を提供する。
【解決手段】 複数の太陽電池セルをインターコネクタにより電気的に接続して太陽電池モジュールを製造する装置であって、帯状のインターコネクタの両側を、隣接する太陽電池セルに対してそれぞれ導電性接着層を介して配置した状態で、太陽電池セル及びインターコネクタを加熱エリアに向けて搬送する搬送コンベア４と、加熱エリアにおいて導電性接着層を加熱溶融する加熱手段２６と、搬送コンベア４の上方に支持した錘部材を搬送コンベア４に沿って移動させる錘駆動手段３０とを備え、錘駆動手段３０は、錘部材の自重により太陽電池セル及びインターコネクタ間を押圧するように、錘部材を上下動可能に支持する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、太陽電池モジュール製造方法及び装置に関し、より詳しくは、複数の太陽電池セルをインターコネクタにより電気的に接続する太陽電池モジュール製造方法及び装置に関する。

従来の太陽電池モジュール製造装置として、例えば特許文献１に開示された構成が知られている。この装置は、線材供給リールから繰り出したインターコネクタ線材を、接続単位長さに切断してインターコネクタを形成した後、図６に示すように、インターコネクタ５１の一方側を太陽電池セル５０の表面側の電極に接続し、インターコネクタ５１の他方側を隣接する太陽電池セル５０の裏面側の電極に接続することにより、複数の太陽電池セル５０が連続的に接続された太陽電池モジュールを製造することができる。インターコネクタ５１にはハンダコーティングが施されており、太陽電池セル５０の電極とインターコネクタ５１とが接触した状態で加熱することにより、ハンダが溶融して電極とインターコネクタ５１とがハンダ接合される。

太陽電池セルとインターコネクタとのハンダ接合装置は、例えば特許文献２に開示されている。この装置は、図７に示すように、コンベア６０により搬送される太陽電池セル６１の表面側及び裏面側をそれぞれ押圧する押圧機構６２，６３を備えており、各押圧機構６２，６３は、搬送方向に沿って交互に配置された加熱部材及び押圧部材を備えている。太陽電池セル６１に供給されたタブリード６４は、押圧機構６２，６３の作動により加熱部材及び押圧部材と当接し、上方及び下方から押圧されて、太陽電池セル６１の表裏面に接合される。

ところが、上記従来のハンダ接合装置によれば、押圧機構６２，６３による加熱押圧を行うために、搬送中の太陽電池セル６１を一時停止させる必要があることから、製造効率が低くなる一方、これを避けるために停止時間を短縮すると、十分な接合力が得られずに導通不良が生じたり、過度の圧着力により溶融ハンダがはみ出して、受光面積の減少による変換効率の低下を招くおそれがあった。

特開２００７−１７３６１９号公報 特開２００８−５３６２５号公報

そこで、本発明は、高性能の太陽電池モジュールを効率良く製造することができる太陽電池モジュール製造方法及び装置の提供を目的とする。

本発明の前記目的は、複数の太陽電池セルをインターコネクタにより電気的に接続して太陽電池モジュールを製造する装置であって、帯状のインターコネクタの両側を、隣接する太陽電池セルに対してそれぞれ導電性接着層を介して配置した状態で、前記太陽電池セル及びインターコネクタを加熱エリアに向けて搬送する搬送コンベアと、前記加熱エリアにおいて前記導電性接着層を加熱溶融する加熱手段と、前記搬送コンベアの上方に支持した錘部材を前記搬送コンベアに沿って移動させる錘駆動手段とを備え、前記錘駆動手段は、前記錘部材の自重により前記太陽電池セル及びインターコネクタ間を押圧するように、前記錘部材を上下動可能に支持し、前記錘駆動手段は、駆動ローラ及び従動ローラに張設された一対の無端状のチェーンを備え、複数の前記錘部材が一対の前記チェーン間に支持されている太陽電池モジュール製造装置により達成される。

また、本発明の前記目的は、上記の太陽電池モジュール製造装置を用いて、複数の太陽電池セルをインターコネクタにより電気的に接続して太陽電池モジュールを製造する方法であって、帯状のインターコネクタの両側を、隣接する太陽電池セルに対してそれぞれ導電性接着層を介して配置した状態で、前記太陽電池セル及びインターコネクタを加熱エリアに向けて搬送する搬送ステップと、前記加熱エリアにおいて前記導電性接着層を加熱手段により加熱溶融し、前記太陽電池セルとインターコネクタとを接着する接着ステップとを備え、前記接着ステップは、前記搬送コンベアの上方に支持した錘部材を前記搬送コンベアに沿って移動させ、前記錘部材の自重により前記太陽電池セル及びインターコネクタ間を押圧するステップを含む太陽電池モジュール製造方法により達成される。

本発明によれば、高性能の太陽電池モジュールを効率良く製造することができる太陽電池モジュール製造方法及び装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュール製造装置の概略構成図である。 上記太陽電池モジュール製造装置における作動の一部を説明するための平面図である。 上記太陽電池モジュール製造装置の一部を拡大して示す側面図である。 上記太陽電池モジュール製造装置の他の一部を拡大して示す側面図である。 図４の要部を更に拡大して示す断面図である。 太陽電池モジュールの側面図である。 従来の太陽電池モジュール製造装置の一部を示す側面図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュール製造装置の概略構成図である。図１に示すように、太陽電池モジュール製造装置１は、供給エリアＡにおいて供給された太陽電池セル及びインターコネクタが、搬送コンベア２によって加熱エリアＢに向けて水平搬送されるように構成されている。インターコネクタにはハンダコーティングが施されており、加熱エリアＢでハンダが加熱溶融することで、太陽電池セル及びインターコネクタの接着が行われる。インターコネクタへのコーティング材料は、ハンダ以外に、加熱により溶融して接着性を生じる各種の導電性接着層を形成するものであればよく、例えば銀ペーストなどを用いることができる。

供給エリアＡには、太陽電池セル供給装置１１が設けられており、太陽電池セル４１を搬送コンベア２上に１枚ずつ整列供給する。搬送コンベア２は、例えばベルトコンベアからなり、中央部に搬送方向に沿ってスリットを形成することで、吸引装置１２の作動により太陽電池セル４１を搬送コンベア２上に吸引保持することができる。

また、供給エリアＡには、インターコネクタ供給装置（図示せず）が設けられており、ロールから繰り出されて所定長さに切断された帯状のインターコネクタを搬送コンベア２上に供給する。インターコネクタの供給は、図２（ａ）に示すように、インターコネクタ４２の前方側を、搬送コンベア２上の太陽電池セル４１の表面側に搬送方向に沿って配置した後、図２（ｂ）に示すように、インターコネクタ４２の後方側の上に、次の太陽電池セル４１を供給する。そして、この太陽電池セル４１を搬送コンベア２の駆動により所定距離だけ移動させた後、太陽電池セル４１ｂの表面側に、新たにインターコネクタ４２を供給する。こうして、搬送コンベア２の間欠駆動により、インターコネクタ４２の両側を隣接する太陽電池セル４１，４１に対してそれぞれ配置することができる。本実施形態においては、２つのインターコネクタ４２を平行に配置しているが、インターコネクタ４２の数は特に限定されるものではない。また、本実施形態においては、インターコネクタ４２の前端及び後端を、太陽電池セル４１，４１の前縁及び後縁にそれぞれ略一致させているが、必ずしも太陽電池セル４１の搬送方向全体にわたってインターコネクタ４２を設ける必要はない。

太陽電池モジュール製造装置１の加熱エリアＢには、搬送コンベア２から受け渡された太陽電池セル４１を引き続き水平搬送する搬送コンベア４と、搬送コンベア４の上方に配置された緩衝ベルト２２とを備えている。緩衝ベルト２２は無端状に形成されており、搬送コンベア４の搬送ベルト４ａとの間に太陽電池セル４１を挟持するように、駆動ローラ２２ａ及び複数の従動ローラ２２ｂに張設されている。緩衝ベルト２２の搬送方向上流側の一部は、供給エリアＡに配置された搬送コンベア２のベルトとも対向しており、供給エリアＡからの太陽電池セル４１の受け渡しを確実に行うことができる。搬送コンベア４の搬送ベルト４ａ及び緩衝ベルト２２の材質は、特に限定されるものではないが、加熱時のひずみやインターコネクタの付着を抑制する観点から、フッ素樹脂を好ましく例示することができる。

また、加熱エリアＢには、搬送コンベア４の搬送方向に沿って上流側から順に、予熱装置２４及び加熱装置２６が配置されている。予熱装置２４は、搬送ベルト４ａの幅方向両側に、搬送方向に沿って配置されたカートリッジヒータなどの加熱ヒータ（図示せず）と、この加熱ヒータに沿って搬送コンベア４の上方に複数配置された押圧ローラ２４ａとを備えている。押圧ローラ２４ａは断面円形の棒状体からなり、両端部が搬送コンベア４の両側に設けられた支持ブロック２４ｂに取り付けられている。図３に拡大側面図で示すように、押圧ローラ２４ａの端部は、支持ブロック２４ｂの上縁から鉛直下方に向けて形成された切り欠き２４ｃに緩挿されており、被搬送物の厚み変化に応じて上下動可能に支持されている。押圧ローラ２４ａは、加熱ヒータから受熱して、緩衝ベルト２２を介して太陽電池セル及びインターコネクタを予熱しながら押圧する。

加熱装置２６は、ケーシング２６ａの内部に、例えばハロゲンヒータからなる加熱ヒータ２６ｂを備えている。加熱ヒータ２６ｂは、ランプ光をライン状に集光して、インターコネクタに沿って局部的に加熱することができ、太陽電池セル全体のダメージを低減しつつ、インターコネクタにコーティングされたハンダを効率よく加熱溶融することができる。

更に、加熱エリアＢには、搬送コンベア４の上方に錘駆動装置３０が設けられている。錘駆動装置３０は、搬送コンベア４の両側に設けられた一対の無端状のチェーン３１（図１では一方のみ図示）を備えている。チェーン３１は、駆動ローラ３２及び複数の従動ローラ３３に張設されており、図４に拡大側面図で示すように、搬送コンベア４に沿って設けられたガイド部材３４に沿って摺動するように配置されている。チェーン３１は、長手方向に沿って略等間隔に孔部３１ａが形成されており、円形断面を有する棒状の錘部材３９の両端部が、それぞれチェーン３１の孔部３１ａに挿入されている。

図４に示すように、搬送コンベア４の駆動ローラ４ｂは、タイミングベルト４ｃを介して駆動モータ（図示せず）に連結されており、駆動モータの作動により回転駆動されて、搬送コンベア４上の太陽電池セル等の被搬送物を搬送する。駆動ローラ４ｂには、一体的に回転するように同軸に結合されたギヤ４ｄが設けられている。ギヤ４ｄは、緩衝ベルト２２の駆動ローラ２２ａに対して一体的に回転するように同軸結合されたギヤ２２ｃと噛合して、緩衝ベルト２２を駆動する。また、駆動ローラ２２ａのギヤ２２ｃは、チェーン３１の駆動ローラ３２に対して一体的に回転するように同軸結合されたギヤ３２ａと、中間ギヤ３２ｂを介して噛合しており、チェーン３１を駆動する。こうして、搬送コンベア４の駆動により、緩衝ベルト２２が駆動されると共に、一対のチェーン３１，３１により支持された錘部材３９が駆動される。本実施形態においては、搬送コンベア４の搬送速度が、緩衝ベルト２２及び錘部材３９の移動速度と略一致するように、各ギヤのギヤ比が調整されている。緩衝ベルト２２及びチェーン３１の張力は、それぞれテンションローラ２２ｄ，３２ｃの位置調整により所望の大きさに制御することができる。

錘部材３９は、図５に拡大断面図で示すように、チェーン３１の孔部３１ａの内周面との間に隙間を形成するように緩挿されており、搬送コンベア４上を搬送される太陽電池セル４１及びインターコネクタ４２を、自重により緩衝ベルト２２を介して押圧する。

次に、上記構成を備える太陽電池モジュール製造装置１の作動を説明する。まず、供給エリアＡにおいては、フラックス塗布処理が施された太陽電池セル４１が、太陽電池セル供給装置１１により搬送コンベア２上に供給されると共に、ハンダコーティングが施された所定長さのインターコネクタ４２が、太陽電池セルに供給される。そして、インターコネクタ４２の両側が、隣接する各太陽電池セル４１の所定位置に配置された状態で、加熱エリアＢに向けて搬送される。

加熱エリアＢにおいては、太陽電池セル４１及びインターコネクタ４２が、搬送コンベア４の搬送ベルト４ａと緩衝ベルト２２との間に挟持された状態で搬送され、予熱装置２４により予熱された後、加熱装置２６により更に加熱される。予熱装置２４は、複数の押圧ローラ２４ａが個別に上下動可能に支持されているため、積層状態にある太陽電池セル４１及びインターコネクタ４２の厚み変化に追従して上下動し、太陽電池セル４１及びインターコネクタ４２に作用する押圧力を適度な大きさに維持する。予熱装置２４による予熱の間は、インターコネクタ４２にコーティングされたハンダは溶融しないため、押圧ローラ２４ａを通過する際にインターコネクタ４２が扱かれてハンダがはみ出すおそれはない。一方、加熱装置２６は、インターコネクタ４２をハンダの溶融温度まで加熱し、太陽電池セル４１とインターコネクタ４２との間に介在されたハンダを溶融させる。

錘駆動装置３０は、インターコネクタ４２のハンダが溶融する直前から、インターコネクタ４２が加熱装置２６を通過して、溶融したハンダが冷却凝固するまで、太陽電池セル４１及びインターコネクタ４２間を、錘部材３９の自重により押圧する。錘部材３９は、チェーン３１の孔部３１ａに隙間をあけて緩挿されることにより、搬送される太陽電池セル４１及びインターコネクタ４２の厚み変化に応じて上下動することができる。したがって、太陽電池セル４１及びインターコネクタ４２間に錘部材３９の自重を安定的に作用させることができる。

また、錘部材３９は搬送コンベア４に沿って移動するため、従来のように、押圧時に搬送コンベア４を一時停止させる必要がない。したがって、搬送コンベア４の間欠駆動は、供給エリアＡにおける太陽電池セル４１及びインターコネクタ４２の供給に必要な最小限の時間を停止させればよく、供給エリアＡにおいて太陽電池セル４１及びインターコネクタ４２を連続的に供給できる場合には、搬送コンベア４を停止させずに太陽電池セル４１とインターコネクタ４２とを確実に接着することができる。この結果、信頼性の高い太陽電池モジュールを効率良く製造することができる。

本実施形態においては、錘部材３９の移動速度が、搬送コンベア４の搬送速度と略同じになるように設定しており、これによって、インターコネクタ４２に対する錘部材３９の相対的な移動を抑制して、インターコネクタ４２が錘部材３９により扱かれて溶融ハンダがはみ出すのを防止している。但し、錘部材３９の移動速度と搬送コンベア４の搬送速度とは完全に一致している必要はなく、両者の速度差が小さい場合にはインターコネクタ４２を扱く力も弱まるため、本実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態においては、チェーン３１の円形の孔部３１ａに、同じく円形断面の錘部材３９が緩挿されることにより、錘部材３９が孔部３１ａの中心線に対して垂直な全方向に移動可能とされているが、孔部３１ａ内における錘部材３９の移動は少なくとも上下方向が確保されていればよく、孔部３１ａの形状は、例えば上下方向に延びる長孔であってもよい。また、錘部材３９の断面形状は、必ずしも円形に限定されず種々の形状とすることができるが、太陽電池セル４１及びインターコネクタ４２間の押圧状態を確実に維持するために、当接部が滑らかに湾曲した形状を有することが好ましい。

また、本実施形態においては、錘部材３９を支持するチェーン３１が、ガイド部材３４上を摺動するように構成しているが、チェーン３１の張力を弱めて弛ませることにより、チェーン３１をガイド部材３４上に支持することなく、錘部材３９の自重を太陽電池セル４１及びインターコネクタ４２間に作用させることができる。この場合、錘部材３９がチェーン３１に嵌合されて、孔部３１ａ内で移動不能に結合されていてもよい。錘部材３９を駆動するための機構は、搬送コンベア４の搬送方向に沿って錘部材３９を移動可能な構成であればよく、必ずしも本実施形態のような無端状のチェーン３１による支持に限定されるものではない。

また、本実施形態においては、錘部材３９による押圧を、緩衝ベルト２２を介して行っているため、押圧力が太陽電池セル４１の全体に分散されて、局所的な押圧による見栄えの低下を抑制している。但し、緩衝ベルト２２は本発明において必須のものではなく、錘部材３９によって太陽電池セル４１及びインターコネクタ４２間を直接押圧することも可能である。

１ 太陽電池モジュール製造装置
２，４ 搬送コンベア
２２ 緩衝ベルト
２４ 予熱装置
２６ 加熱装置
３０ 錘駆動装置
３１ チェーン
３１ａ 孔部
３２ 駆動ローラ
３３ 従動ローラ
３９ 錘部材
４１ 太陽電池セル
４２ インターコネクタ
Ａ 供給エリア
Ｂ 加熱エリア

Claims (5)

1. 複数の太陽電池セルをインターコネクタにより電気的に接続して太陽電池モジュールを製造する装置であって、
   帯状のインターコネクタの両側を、隣接する太陽電池セルに対してそれぞれ導電性接着層を介して配置した状態で、前記太陽電池セル及びインターコネクタを加熱エリアに向けて搬送する搬送コンベアと、
   前記加熱エリアにおいて前記導電性接着層を加熱溶融する加熱手段と、
   前記搬送コンベアの上方に支持した錘部材を前記搬送コンベアに沿って移動させる錘駆動手段とを備え、
   前記錘駆動手段は、前記錘部材の自重により前記太陽電池セル及びインターコネクタ間を押圧するように、前記錘部材を上下動可能に支持し、
   前記錘駆動手段は、駆動ローラ及び従動ローラに張設された一対の無端状のチェーンを備え、複数の前記錘部材が一対の前記チェーン間に支持されている太陽電池モジュール製造装置。
2. 前記錘駆動手段は、前記搬送コンベアの搬送速度と同じ速度で前記錘部材を移動させる請求項１に記載の太陽電池モジュール製造装置。
3. 前記錘部材は、棒状に形成されており、両端部が一対の前記チェーンの孔部にそれぞれ緩挿されている請求項１または２に記載の太陽電池モジュール製造装置。
4. 前記太陽電池セル及びインターコネクタと前記錘部材との間に介在される緩衝ベルトを更に備え、前記緩衝ベルトは、前記搬送コンベアに沿って駆動される請求項１から３のいずれかに記載の太陽電池モジュール製造装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の太陽電池モジュール製造装置を用いて、複数の太陽電池セルをインターコネクタにより電気的に接続して太陽電池モジュールを製造する方法であって、
   帯状のインターコネクタの両側を、隣接する太陽電池セルに対してそれぞれ導電性接着層を介して配置した状態で、前記太陽電池セル及びインターコネクタを加熱エリアに向けて搬送する搬送ステップと、
   前記加熱エリアにおいて前記導電性接着層を加熱手段により加熱溶融し、前記太陽電池セルとインターコネクタとを接着する接着ステップとを備え、
   前記接着ステップは、前記搬送コンベアの上方に支持した錘部材を前記搬送コンベアに沿って移動させ、前記錘部材の自重により前記太陽電池セル及びインターコネクタ間を押圧するステップを含む太陽電池モジュール製造方法。

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