JP4838787B2

JP4838787B2 - 太陽電池素子の接続方法及び太陽電池素子の接続装置

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Publication number: JP4838787B2
Application number: JP2007326833A
Authority: JP
Inventors: 文夫山口
Original assignee: ECO. & ENGINEERING CO., LTD.
Current assignee: ECO. & ENGINEERING CO., LTD.
Priority date: 2007-12-19
Filing date: 2007-12-19
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2027-12-19
Also published as: JP2009152266A

Description

本発明は、太陽電池素子をタブリード線により連続的又は断続的に接続させる太陽電池素子の接続方法及び接続装置に係り、特に、薄い太陽電池素子に複数本のタブリード線を一度に且つ高速に半田付けしても太陽電池素子に反りや割れが生じない太陽電池素子の接続方法及び接続装置に関する。

太陽電池は、無尽蔵で環境汚染のないエネルギーとして存在する太陽光を直接電気エネルギーに変換する発電システムで、住宅用から大型発電分野へとその使用範囲を急速に拡大しつつある。

特に住宅用や大型発電用の太陽電池の内、結晶系は、太陽電池素子の製造工程を経た後、複数の太陽電池素子をタブリード線によって電気的に接続してモジュールを形成する工程と、該モジュールを透明なカバー材と保護材との間に挟んでラミネートする工程を経て製造されている。また、各種の太陽電池の中で、特に非晶質シリコン系太陽電池や結晶シリコン系太陽電池等は、大面積で製造でき、製造コストも安価であることから、これまでに鋭意研究され、ここ数年の間にモジュール化形成並びにシステム化形成の生産技術の開発も一層促進され、３ＫＷ程度の家庭用小型発電装置から数百ＫＷの大型発電装置が実用化されるまでに至っている。

一方、このような背景のもと、市場の需要増と相まって、市場からは大幅なコストダウンの要請もあり、その一つの手段として太陽電池を構成する素子基板の厚みがこれまでの２００〜２５０ミクロンよりも薄手の１５０ミクロン程度にしたものが対象となり、また近い将来にはこれよりも極端に薄い１００ミクロン以下を対象とする可能性もでてきている。また、素子の発電効率を高めるため３本タブリード線素子や裏面電極素子が実用化されつつある。

かかる発電装置を形成する太陽電池モジュールは、太陽電池素子を複数個、直列及び並列に接続してなるものであり、該素子の接続のための半田付けによる一般的な接続方法としては、表面側に半田用フラックスが塗布された一の太陽電池素子の集電電極と、裏面側に半田用フラックスが塗布され前記一の素子と隣接する他の素子の裏面電極とに、半田を付着して表面に半田用フラックスを塗布したタブリード線を密着させた上、該タブリード線の加熱（溶着) 、冷却の各過程を経て接続するものであるが、このとき溶着される部分はタブリード線全長に亘って一気に行われるので、主として素子基板とタブリード線との熱膨張率の差によって基板側に熱ストレス（応力) がかかり、場合によっては素子基板に反りが発生し、割れが生じたりして歩留まり率を低下させる場合がある。また、この傾向は基板の厚みが薄いほど顕著に現れ易く、これらの課題を解決することが要請されている。

上記要請に応えようとして、素子基板とタブリード線の半田付けの際の加熱用熱源としては、これまで遠赤外線ランプ、近赤外線ランプ、レーザー光、加熱気体又は加熱ゴテが一般的に用いられているが、中でも近年、遠赤外線ランプや近赤外線ランプを加熱源とし、その温度制御性及び立ち上がり・立ち下り特性に特に優れた光集光型のスポット型集光ヒータが、電気機器類に使用されるプリント基板や半導体部品等の半田付けするための熱源装置に使われている（例えば、特許文献１参照）。

また、透光性を有する表面部材と、裏面部材との間に配設され、接続タブ（タブリード線）により互いに電気的に接続された複数の太陽電池素子が封止されてなる太陽電池モジュールにおいて、接続タブは、太陽電池素子との接続面を形成し互いに分離された複数の接続部と、太陽電池素子との接続面から離間し前記複数の接続部を互いに連結する連結部とを備えてなる太陽電池のモジュールが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

更にまた、裏面に裏面電極を有し、表面に表面電極及び集電電極を有した太陽電池素子が複数並設され、一つの太陽電池素子と隣接する他の太陽電池素子を直列接続するために設けられ、一つの太陽電池素子の集電電極と隣接する他の太陽電池素子の裏面電極を接続する帯状の接続タブを有する太陽電池モジュールにおいて、上記接続タブには、半田付けが可能な半田付け可能領域と、半田付けが不可能な半田付け不可能領域とが長手方向に交互に複数設けてなる太陽電池のモジュールが提案されている（例えば、特許文献３参照）。

しかしながら、上記特許文献１に記載された技術におけるスポット型ヒータは、半田付けの際半田を効率よく溶解するが、その優れた立ち上がり特性のために逆に、薄い素子基板を急速加熱することとなり、その際発生する熱ストレスによって素子基板の反りや破損の発生が避けられないという問題があり、また、これを防止するために立ち上がり特性を緩く調整した場合には、半田付け工程のタクトタイムが長くなって生産性が低下するという問題がある。

また、特許文献２に記載された技術における接続タブは、互いに分離され、且つ太陽電池素子との接続面を形成するための平坦面を有する複数の接続部と、これら接続部を太陽電池素子との接続面から離間して接続している連結部を有してなり、接続面の面積を小さくすることによって、接続タブと太陽電池素子の基板との熱膨張率の差に起因して発生する素子の損傷を回避する技術ではあるが、接続タブの過熱及び冷却を、接続タブの全長に亘って同時に加熱し、また、接続タブの全長に亘って同時に冷却しているため、熱ストレスによる素子の反りや破損の発生が避けられず、また、モジュール化の各工程でのハンドリングや加圧により破損し、歩留まりが低下するという問題をはらんでいる。

また、該接続タブは市販されているような、半田で被覆された単なる平角状のタブリード線ではなく、接続部間に挟設された複数の連結部には曲げ加工が施された特殊な構造からなるので、この曲げ加工の部位から断線しないように、あるいはこの部位の強度が維持されるように、高精度に形成する必要があり、いきおいコストアップとならざるを得ない。

また、特許文献３に記載された技術は、特許文献２に記載された技術の改良であって、特許文献１における接続部と連結部を有する接続タブに代え、半田付けが可能な半田付け可能領域と、半田付けが不可能な半田付け不可能領域とが長手方向に複数設けられた接続タブを適用し、これによって、基板に生成する熱ストレスの発生を防止し、基板の損傷を防止しようとするものである。

すなわち、この特許文献３に記載された発明の接続タブは、ベースとなる薄板状の銅箔に部分的に複数箇所で半田が付着する場所をマスキングした上で、半田の付着しない耐熱性樹脂やクロムめっき等で表面処理を施した後、マスキングを取り除いて予備半田を施して作製したものであり、これによって接続面は予備半田の施されたところだけとなることで接続面積を容易に減少させることができ、機械的加工が施されていないので機械強度が低下する箇所もなく、また、太陽電池素子に対し接続タブを断続的に接続することで、はんだ付けの際生じる基板の熱ストレスを低減し基板の破損を抑制することができるとされている。

しかしながら、この特許文献３に記載された技術においても、接続タブの加熱、冷却をそれぞれ接続タブの全長に亘って同時に行うため、反りや破損の発生は避けられず、また、該接続タブを作成するのにマスキングしたり、表面処理したりして多くの工数が必要な特別な接続タブを採用しており、コストアップとなるのを避けられない。

かかる実情に鑑み、上記従来の課題を解決するために、本発明者は、半田がコーティングされたタブリード線上を、加熱手段と冷却手段とが近接配置されてなる単位操作を移動させながら前記半田を局部的に溶融した後、速やかに局部的に固化することにより、タブリード線の全長に亘って連続的又は断続的に接続する太陽電池素子の接続方法（特許文献４参照）及び、熱源ランプからの熱線を集光ミラーにより集光させ高エネルギーの光を発生させる集光ヒータにおいて、前記ヒータに予熱のための熱風を供給する予熱チャンバーと、冷却のための冷温風を供給する冷却チャンバーとを備えたハイブリッド型集光ヒータ（特許文献５参照）を発明した。
特許第３４６１３７５号公報特開平１１−３１２８２０号公報特開２００２−２８０５９１号公報特許第３９７８２０３号公報特開２００７−５９８２５号公報

上記した本発明者による発明は、温度制御性に優れ、立ち上がり・立ち下り特性に優れた太陽電池素子の接続装置、及び該ヒータを用い、これまでのような高価な特殊接続タブを使うことなく、市販されている安価な標準品である平角状の半田付きタブリード線を使用できるとともに、太陽電池素子に不要な熱ストレスを生起させにくく、該素子の反りや割れを防止し、太陽電池素子の歩留まりを向上させ、安価な太陽電池パネルを提供可能な、優れた太陽電池素子の接続方法及び接続装置である。
しかしながら、上記発明によっても太陽電池素子の反りや割れが絶無になるわけではなく、僅かながら該素子に不要な熱ストレスが残ってしまう。特に、業界では太陽電池素子を薄型化する要求が厳しく、いずれこの僅かな熱ストレスも問題になることが予想される。従って、この僅かな熱ストレスを取り除く方法が望まれている。

そこで、本発明者は太陽電池素子に僅かな熱ストレスが残る原因について鋭意研究を続けたところ、上記従来の接続方法及び接続装置は、いずれも半田付けの際にタブリード線のみを加熱し、太陽電池素子を直接的には加熱しないため、太陽電池素子とタブリード線の間に温度差が生じ、さらにはタブリード線に加えられた熱が冷たい太陽電池素子に逃げるためタブリード線の中央付近と端縁付近の間にも温度差が生じるため、平均的にはタブリード線を必要以上に加熱することになる。その結果としてタブリード線とその周縁素子部との温度差が反りや割れの発生を助長することを突き止め、この温度差を小さくするにはタブリード線及びその周辺の太陽電池素子を同時に予熱すればよいことを見出し、本発明を完成した。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１は、太陽電池素子の表面又は裏面にタブリード線を半田付けすることにより、複数の太陽電池素子を互いに接続するに際し、予熱手段、加熱手段、冷却手段とが近接配置されてなる単位操作を移動させるか、又は太陽電池素子とタブリード線からなるワークを移動させて、タブリード線にコーティングされた半田を予熱、加熱溶融、冷却固化させながら連続的又は断続的に接続する太陽電池素子の接続方法であって、予熱手段はタブリード線及びこのタブリード線を中心としてその長さ方向と直交する方向にそれぞれ少なくとも２０ｍｍの範囲の太陽電池素子を予熱することを特徴とする太陽電池素子の接続方法を内容とする。

本発明の請求項２は、予熱手段はタブリード線の長さ方向と直交する方向の略全体について太陽電池素子を予熱することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池素子の接続方法を内容とする。

本発明の請求項３は、加熱手段及び冷却手段はタブリード線の長さ方向と直交する方向の略全体について太陽電池素子を加熱溶融、冷却固化することを特徴とする請求項２に記載の太陽電池素子の接続方法を内容とする。

本発明の請求項４は、加熱手段がタブリード線の長さ方向に対し直交する方向に配置されたライン型集光ヒータ又は熱風吹き出しノズルであることを特徴とする請求項３に記載の太陽電池素子の接続方法を内容とする。

本発明の請求項５は、加熱手段は２本以上の光源ランプを具備するライン型集光ヒータであることを特徴とする請求項４に記載の太陽電池素子の接続方法を内容とする。

本発明の請求項６は、加熱手段は半田付けするタブリード線ごとに対応して設置された集光ヒータであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の太陽電池素子の接続方法を内容とする。

本発明の請求項７は、加熱手段はタブリード線の長さ方向に１〜２０ｍｍの範囲を加熱することを特徴とする請求項１乃至請求項６に記載の太陽電池素子の接続方法を内容とする。

本発明の請求項８は、予熱手段がタブリード線の長さ方向に対し直交する方向に配置された熱風吹き出しノズルであることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の太陽電池素子の接続方法を内容とする。

本発明の請求項９は、冷却手段が冷温風吹き出しノズルであることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の太陽電池素子の接続方法を内容とする。

本発明の請求項１０は、太陽電池素子の表面又は裏面にタブリード線を連続的又は断続的に半田付けする太陽電池素子の接続装置であって、タブリード線にコーティングされた半田を加熱溶融するための加熱手段と、該加熱手段による加熱の前に予熱するための予熱手段と、前記加熱手段による加熱の後に冷却するための冷却手段とが近接配置され、予熱手段はタブリード線及びこのタブリード線を中心としてその長さ方向と直交する方向にそれぞれ少なくとも２０ｍｍの範囲の太陽電池素子を予熱するように構成されていることを特徴とする太陽電池素子の接続装置を内容とする。

本発明による太陽電池素子の接続方法及び接続装置は、予熱手段、加熱手段、冷却手段とが近接配置されてなる単位操作を移動させるか、又は太陽電池素子とタブリード線からなるワークを移動させて、タブリード線にコーティングされた半田を予熱、加熱溶融、冷却固化させながら連続的又は断続的に接続することにより、温度制御性に優れ、立ち上がり・立ち下り特性に優れる。
さらに、予熱手段はタブリード線及びこのタブリード線を中心としてその長さ方向と直交する方向にそれぞれ少なくとも２０ｍｍの範囲の太陽電池素子を、好ましくは、同方向の略全体の太陽電池素子を予熱するため、太陽電池素子のタブリード線が密着されている部分（以下、溶着部分ということがある）とされていない部分（以下、非溶着部分ということがある）の温度差が小さくなり、その結果熱ストレスが緩和され、太陽電池素子の反りや割れが防止される。
また、非溶着部分も予熱されているため、タブリード線上の局部的な加熱温度を下げる事ができる。このため、集光ヒータの出力は小さくても良く、その分熱源ランプを小さくでき、集光ヒータによる過熱を防ぐことができる接続装置を提供することができる。

さらに、加熱手段で太陽電池素子のタブリード線の長さ方向と直交する方向の略全体を加熱し、冷却手段で太陽電池素子のタブリード線の長さ方向と直交する方向の略全体を冷却するようにすれば、太陽電池素子の接続における全工程において溶着部分と非溶着部分の温度差がさらに小さくなり、熱ストレスによる反りや割れも一層低減される。また、太陽電池素子に半田付けするタブリード線の本数に関わらず１つの加熱手段で同時に半田付けできるため、タブリード線の配置が異なる３本バスバー、４〜６本のバスバーを必要とする裏面電極タイプの素子に対して溶着ヘッド機能の切換えを必要とせず、再調整が容易である。
加熱手段としてはライン型集光ヒータや熱風吹き出しノズルが好ましく、これを単位操作又はワークの移動方向に対し直交する方向に配置すれば、加熱手段は１個で十分であり装置自体をコンパクトにすることができる。また、温度制御系も少なくてもよく装置のコストダウンができる。
また、ライン型集光ヒータとしては、光源ランプを１本だけ具備する通常のライン型集光ヒータの他、光源ランプを２本以上具備したライン型集光ヒータでも使用できる。

加熱手段はタブリード線ごとに設置された集光ヒータとすることもできる。この場合は、例えば、予熱の条件によっては一様に加熱しても昇温しにくいタブリード線がある場合には、このタブリード線に焦点を当てて重点的に加熱できるので、溶着部分と非溶着部分の温度差をより一層小さくすることができる。

加熱手段により加熱される部分を、タブリード線の長さ方向に、素子やタブリード線の特性や溶着速度に対応して１ｍｍ〜２０ｍｍに設定すると、局部的や溶融固化長さが短くなるので、熱ストレスが減少して反りや割れの発生を一層効果的に抑えることができる。

予熱手段としてはタブリード線の長さ方向に対し直交する方向に配置されたライン型集光ヒータや熱風吹き出しノズルが好ましい。これらのいずれかを使用することにより、コンパクトな装置で太陽電池素子を接続でき、また、太陽電池素子の略全幅に相当する長さの予熱手段を加熱溶融部分の直前に近接して使用すると、タブリード線と太陽電池素子とをムラなく有効に予熱できるので好ましい。特に、ライン型集光ヒータを使用すると、単位操作がコンパクトになる。さらに、熱風吹き出しノズルを使用すると、例え、誤作動等により単位操作又はワークの移動が止まって予熱手段が太陽電池素子の一部だけを加熱したとしても、太陽電池素子が必要以上に昇温することがなく、従って、熱ストレスが増大することもなく、歩留まりも悪化しない。

冷却手段としてタブリード線の長さ方向と直交する方向の略全体に相当する長さの冷温風吹き出しノズルを加熱溶融部分の直後に近接して使用すると、タブリード線と太陽電池素子をムラなく有効に冷却しやすくなるので好ましい。

本発明の太陽電池素子の接続方法は、図１乃至図３に示すとおり、太陽電池素子Ｓの表面又は裏面にタブリード線Ｔを半田付けすることにより、複数の太陽電池素子Ｓを互いに接続するに際し、予熱手段３、加熱手段２、冷却手段４とが近接配置されてなる単位操作を移動させるか、又は太陽電池素子Ｓとタブリード線Ｔからなるワークを移動させて、タブリード線Ｔにコーティングされた半田を予熱、加熱溶融、冷却固化させながら連続的又は断続的に接続する太陽電池素子の接続方法であって、予熱手段３はタブリード線Ｔ及びこのタブリード線Ｔを中心としてその長さ方向と直交する方向にそれぞれ少なくとも２０ｍｍの範囲の太陽電池素子Ｓを予熱することを特徴とする。
そして、この接続方法を実施するための太陽電池素子の接続装置１は、太陽電池素子Ｓの表面又は裏面にタブリード線Ｔを連続的又は断続的に半田付けするものであって、タブリード線Ｔにコーティングされた半田を加熱するための加熱手段２と、該加熱手段２による加熱の前に予熱するための予熱手段３と、前記加熱手段２による加熱の後に冷却するための冷却手段４とが近接配置され、予熱手段３はタブリード線Ｔ及びこのタブリード線Ｔを中心としてその長さ方向と直交する方向にそれぞれ少なくとも２０ｍｍの範囲の太陽電池素子Ｓを予熱することを特徴とする。

本発明の太陽電池素子の接続方法及び接続装置１により接続される太陽電池素子Ｓとしては、従来から使用されている単結晶シリコン系太陽電池素子や多結晶シリコン系太陽電池素子等が全て使用でき、その厚さも従来から使用されている２００〜２５０ミクロンのものは勿論、薄手の１５０ミクロン程度のものでもよく、さらに将来の使用が予想される１００ミクロン以下のものにも対応可能である。
また、３本タブリード素子や裏面電極素子や裏面電極素子に必要な３〜６本のタブリード線についても、同一の溶着ヘッドで機能と切換えや複雑な調整がなくても対応できる。構造が単純でコンパクトにできるため、メンテナンス性も良好である。

また、本発明に使用されるタブリード線Ｔは、通常のものでよく、例えば、平角状で、幅１．５〜２ｍｍ、厚み０．１６ｍｍの電気銅の両面に半田がコーティングされ、市販されている標準品を用いることができる。
本発明においては、該タブリード線Ｔと上記の太陽電池素子Ｓとを組み合わせたワーク（図５参照）を１つの単位として扱い、それぞれの太陽電池素子Ｓを接続する。

本発明で使用する予熱手段３としては、タブリード線Ｔにコーティングされた半田を予熱し、昇温できる手段であれば特に限定されないが、熱風吹き出しノズルやライン型集光ヒータなどが好適である。特に、半田の溶融温度の寸前まで昇温できる手段が好ましく、この点では熱風吹き出しノズルが好ましい。熱風吹き出しノズルを予熱手段３として使用した場合は、熱風の温度を半田付け速度や素子とタブリード線の特性に応じ３００〜６００℃程度に設定することにより、半田の温度を溶融温度の寸前まで昇温させる。

本発明の太陽電池素子の接続方法及び接続装置１は、予熱手段３がタブリード線Ｔの長さ方向に対し直交する方向に配置されており、予熱手段はタブリード線及びこのタブリード線を中心としてその長さ方向と直交する方向にそれぞれ少なくとも２０ｍｍの範囲の太陽電池素子を予熱することを特徴としている。これにより素子についてタブリード線の溶着部分Ｔと非溶着部分Ｓｏの温度差が小さくなり、タブリード線収縮時のストレスや素子の局部的熱ストレスが減少するため、太陽電池素子Ｓの反りや割れを抑制することができる。
なお、予熱手段はタブリード線の長さ方向と直交する方向の略全体について太陽電池素子を予熱する方が好ましい。ここでいう略全体とは、予熱幅及び加熱幅が素子の寸法精度や位置決め精度のばらつきによって、素子の端縁より外側にはみ出て搬送系等の装置、部品の過熱が起こらない程度の予熱幅及び加熱幅をいう。また、予熱幅及び加熱幅並びに冷却幅は素子の厚みやタブリード線のサイズ、特性によって反りや割れが発生しない程度に狭めてもよい。

本発明に使用される加熱手段２は、予熱手段３により溶解温度の寸前まで昇温したタブリード線Ｔの半田を更に加熱して溶融温度以上に昇温する手段であり、熱風吹き出しノズルや、熱源ランプから照射された熱線を集光ミラーや凸レンズ等により集光させ高エネルギーの光を発生させる集光ヒータ、例えば、特許第３４６１３７５号に記載されたスポット型集光ヒータ、株式会社ハイベック製のスポット型集光ヒータやライン型集光ヒータ、レーザー光発生装置、又は半田ごて等が挙げられる。

この加熱手段２は、上記した予熱装置と同様に太陽電池素子Ｓの幅方向の略全体を加熱するように、タブリード線Ｔの長さ方向に対して直交する方向に配置することができ、例えばライン型集光ヒータや、細長く形成された吹き出し口から一様に熱風が吹き出されるように工夫された熱風吹き出しノズルを使用することができる。
このようにすると、タブリード線の溶着部分Ｔと非溶着部分Ｓｏの両方に略等量の熱が加えられるため、これらの部分の温度差がさらに小さくなり、熱ストレスが少なくなって太陽電池素子Ｓの割れや欠けの発生が抑えられる。また、１つの加熱手段２で複数のタブリード線Ｔを同時に半田付けでき、タブリード線Ｔの数や配置が異なる太陽電池素子Ｓを接続する際にも、溶着ヘッド機能の切換えが不要で、再調整も容易である利点もある。

本発明においては、予熱手段３により太陽電池素子Ｓ及びタブリード線Ｔを半田の溶融温度付近まで予熱しているので、従来の方法の欠点、即ち、タブリード線Ｔに加えられた熱が冷たい太陽電池素子Ｓ側に逃げてしまい、タブリード線Ｔの端縁付近の温度が中心付近の温度と比較して低くなるという欠点が解消される。このため加熱手段２により加熱すると、タブリード線Ｔにコーティングされた半田は短時間に且つ幅方向に一様に溶融するので加熱時間を短く、即ち単位操作及び／又はワークを移動させる本発明においてはタブリード線の加熱される部分の長さを短くすることが可能であり、具体的には、タブリード線の長さ方向に１ｍｍ〜２０ｍｍ、好ましくは１ｍｍ〜５ｍｍの範囲とすることができる。
このようにすると、加熱手段２によりタブリード線の加熱溶融される部分が短くなり、太陽電池素子Ｓとタブリード線Ｔの線膨張率の差、及び半田の固化、冷却に伴う熱収縮が小さくなるので、太陽電池素子Ｓの反りや割れの発生を一層効果的に抑えることができる。

なお、加熱手段として、通常のライン型集光ヒータ２ａをタブリード線Ｔの長さ方向と直交する方向にむけて使用した場合、加熱される部分の長さは１〜４ｍｍであるが、光源ランプ２ｃを２本具備したライン型集光ヒータ２ａ（図６参照）を使用すると加熱される部分の長さは５〜１０ｍｍとなる。さらに長い範囲を加熱する場合は光源ランプ２ｃを３本具備したライン型集光ヒータ２ａ（図７参照）を使用するか、あるいは光源ランプを２本具備したライン型集光ヒータを２ａを２セット使用すればよい。

本発明で使用する冷却手段４としては、太陽電池素子Ｓ及びタブリード線Ｔを熱ストレスなく最終的に室温まで冷却できる手段であれば特に限定されず、例えば冷温風や冷水などを接触させる方法、少量の液体を噴霧して気化熱により冷却する方法、ワークを移動させる移動手段自体を冷やす方法などがいずれも使用できるが、太陽電池素子Ｓの略全幅に相当する長さの冷温風吹き出しノズル４ａを加熱溶融部分の直後に近接して使用すると、タブリード線Ｔと太陽電池素子Ｓとをムラなく有効に冷却できるので好ましい。
冷却手段４として冷温風吹き出しノズル４ａを使用した場合、噴射する空気の温度は室温〜半田の溶融温度−５０℃程度が好ましい。

本発明においては、太陽電池素子Ｓの表面のみならず裏面も同様にタブリード線Ｔを半田付けして接続することができるが、裏面については装置が組みにくいような場合は、本発明者が特許文献５で開示したような、熱風供給手段と冷温風供給手段とを備えた下部加熱装置を用いることができる。また、温度コントロールされた加熱板を用いてもよい。尚、太陽電池素子Ｓの表面と裏面とは、同時に接続してもよいし、別々に接続してもよい。

また、加熱手段２により加熱される部分、即ち、タブリード線Ｔにコーティングされた半田が溶融している部分に、半田付けの効率を高めるための被加工物の押しつけ部（図示せず）を設けることが好ましく、このような押しつけ部としては、例えば、ローラー、ソリ状の板状体等が挙げられる。

上記押しつけ部の少なくとも被加工物と接する部分は、フラックスや半田の飛散による汚れが付着しにくい耐熱ガラス、セラミック等から構成したり、チタンもしくはソルダーレジストのコーティングを施すことが好ましい。ソルダーレジストとしては、耐熱性の面からポリイミド樹脂系等が好ましい。

本発明の太陽電池素子の接続装置を用いて、太陽電池素子Ｓを接続するには、本発明の太陽電池素子の接続装置１の単位操作をタブリード線Ｔの長さ方向に移動させるか、太陽電池素子Ｓとタブリード線Ｔからなるワークをタブリード線Ｔの長さ方向に移動させればよく、これにより半田は予熱、加熱溶融、冷却固化させながら連続的又は断続的に接続される。

以下、本発明を実施例を挙げて更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。

実施例１
本実施例の太陽電池素子の接続装置１は、図１に示すとおり、加熱手段２、予熱手段３、冷却手段４が近接配置されてなる単位操作を有し、さらにこの単位操作をタブリード線Ｔに沿って移動させる移動手段（図示せず）及び太陽電池素子Ｓとタブリード線Ｔからなるワークを単位操作の下に設置された載置台（図示せず）を有する。
本実施例における加熱手段２及び予熱手段３は、図２に示すとおり、タブリード線Ｔの長さ方向に直交する方向に配置されており、タブリード線Ｔの長さ方向と直交する方向の略全体について太陽電池素子Ｓを加熱、予熱するように構成されている。なお、図示しないが、冷却手段４も予熱手段３と同様に配置されている。
図２に示されるとおり、本実施例において加熱手段２としてはライン型集光ヒータ２ａが使用され、タブリード線の長さ方向と直交する方向の略全体を加熱することによりタブリード線Ｔと非溶着部分Ｓｏの両方を同時に加熱して、その温度差が小さくなるように構成されている。
予熱手段３としては、熱風の噴き出し口がタブリード線Ｔの長さ方向と直交する方向に長く形成された熱風吹き出しノズル３ａから熱風が一様に噴出するように工夫されたものが使用されている。冷却手段４も冷温風が噴出する他は、予熱手段３とほぼ同様のものが使用されている。

この接続装置１を用いて太陽電池素子Ｓを接続するには、ワークを載置台の上に置き、図１に矢示するように、単位操作をタブリード線Ｔの長さ方向に移動させることによりタブリード線Ｔにコーティングされた半田を連続的又は断続的に予熱、加熱溶融、冷却固化させる。
本実施例の場合、予熱手段３として熱風吹き出しノズルを使用しているため、太陽電池素子Ｓ及びタブリード線Ｔは熱風の温度以上には昇温しないため、タブリード線の溶着部分Ｔと非溶着部分Ｓｏの温度差は生じにくい。また、加熱手段２としてライン型集光ヒータを使用しているため、１つの加熱手段２で全てのタブリード線を同時に半田付けできると共に、一台の溶着ヘッド１ａでタブリード線Ｔの位置及び本数が異なる数種の太陽電池素子Ｓを接続でき、そのための溶着ヘッド機能切換えや再調整が簡単である。

実施例２
本実施例の太陽電池素子の接続装置１は、図４に示すとおり、加熱手段２として３個のスポット型集光ヒータ２ｂを使用し、予熱手段３及び冷却手段４としてタブリード線の長さ方向と直交する方向に長いノズルを３個連ねてタブリード線の長さ方向と直交する方向の略全体を予熱、冷却するように配置されている他は、実施例１と同様である。

本実施例の接続装置１を用いて太陽電池素子Ｓを接続する方法も実施例１の場合と同様であるが、本実施例の場合、加熱手段２としてスポット型集光ヒータ２ｂを使用しているため、一台の溶着ヘッド１ａではタブリード線Ｔが３本までの太陽電池素子Ｓを接続するのに有用である。

叙上のとおり、本発明の太陽電池素子の接続方法及び接続装置によれば、予熱手段はタブリード線及びこのタブリード線を中心としてその長さ方向と直交する方向にそれぞれ少なくとも２０ｍｍの範囲の太陽電池素子を予熱するようにし、さらに、加熱手段及び冷却手段もタブリード線の長さ方向と直交する方向の略全体を加熱、冷却するようにしたことにより、１台の溶着ヘッドで複数のタブリード線を同時に半田付けできるとともに、一台の溶着ヘッドでタブリード線の本数と配置が異なる複数の種類の太陽電池素子を、その溶着ヘッドの位置や機能の切換えが簡単であり容易に接続でき、また、加熱手段によるタブリード線の半田の局部的溶融固化範囲を短くできるため太陽電池素子の反りや割れをますます減少させることができる。従って、本発明の太陽電池素子の接続方法及び接続装置は、熱ストレスによる反りや割れが発生し易い極薄の太陽電池素子で３本以上の多数のタブリード線を必要とする太陽電池素子の接続に特に有用である。

本発明の太陽電池素子の接続装置を示す概略説明図である。図１のＡ−Ａ断面図である。図２のＢ−Ｂ断面図である。太陽電池素子の接続装置の別の態様を示す概略説明図である。太陽電池素子及びタブリード線を示す斜視図である。ライン型集光ヒータの例を示す概略断面図である。ライン型集光ヒータの他の例を示す概略断面図である。

符号の説明

１太陽電池素子の接続装置
１ａ溶着ヘッド
２加熱手段
２ａライン型集光ヒータ
２ｂスポット型集光ヒータ
２ｃ光源ランプ
３予熱手段
３ａ熱風吹き出しノズル
４冷却手段
４ａ冷温風吹き出しノズル
Ｓ太陽電池素子
Ｓｏ非溶着部分
Ｔタブリード線（溶着部分）

Claims

太陽電池素子の表面又は裏面にタブリード線を半田付けすることにより、複数の太陽電池素子を互いに接続するに際し、予熱手段、加熱手段、冷却手段とが近接配置されてなる単位操作を移動させるか、又は太陽電池素子とタブリード線からなるワークを移動させて、タブリード線にコーティングされた半田を予熱、加熱溶融、冷却固化させながら連続的又は断続的に接続する太陽電池素子の接続方法であって、予熱手段はタブリード線及びこのタブリード線を中心としてその長さ方向と直交する方向にそれぞれ少なくとも２０ｍｍの範囲の太陽電池素子を予熱することを特徴とする太陽電池素子の接続方法。
予熱手段はタブリード線の長さ方向と直交する方向の略全体について太陽電池素子を予熱することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池素子の接続方法。
加熱手段及び冷却手段はタブリード線の長さ方向と直交する方向の略全体について太陽電池素子を加熱溶融、冷却固化することを特徴とする請求項２に記載の太陽電池素子の接続方法。
加熱手段がタブリード線の長さ方向に対し直交する方向に配置されたライン型集光ヒータ又は熱風吹き出しノズルであることを特徴とする請求項３に記載の太陽電池素子の接続方法。
加熱手段は２本以上の光源ランプを具備するライン型集光ヒータであることを特徴とする請求項４に記載の太陽電池素子の接続方法。
加熱手段は半田付けするタブリード線ごとに対応して設置された集光ヒータであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の太陽電池素子の接続方法。
加熱手段はタブリード線の長さ方向に１〜２０ｍｍの範囲を加熱することを特徴とする請求項１乃至請求項６に記載の太陽電池素子の接続方法。
予熱手段がタブリード線の長さ方向に対し直交する方向に配置された熱風吹き出しノズルであることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の太陽電池素子の接続方法。
冷却手段が冷温風吹き出しノズルであることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の太陽電池素子の接続方法。
太陽電池素子の表面又は裏面にタブリード線を連続的又は断続的に半田付けする太陽電池素子の接続装置であって、タブリード線にコーティングされた半田を加熱溶融するための加熱手段と、該加熱手段による加熱の前に予熱するための予熱手段と、前記加熱手段による加熱の後に冷却するための冷却手段とが近接配置され、予熱手段はタブリード線及びこのタブリード線を中心としてその長さ方向と直交する方向にそれぞれ少なくとも２０ｍｍの範囲の太陽電池素子を予熱するように構成されていることを特徴とする太陽電池素子の接続装置。