JP4870100B2 - テープ状体の配設装置 - Google Patents

Description

本発明は、テープのような薄く帯状の形状をしたテープ状体を配設する技術に関し、特に、薄膜太陽電池に使用する銅箔と絶縁テープの配設に関する。

太陽光のエネルギーを電気エネルギーに変換するものとして、太陽電池が知られている。結晶系太陽電池は、単結晶または多結晶のシリコン基板を使用したタイプで、現在の太陽電池であるが、高価である。これに対し、ガラス基板等の上に、薄膜状のアモルファスシリコンを成長させて作った薄膜太陽電池というものがある。またＣＩＳなどの非シリコン系薄膜型太陽電池もある。これらは、太陽電池である。

薄膜太陽電池パネルは、通常、１枚の透明電極基板に、複数の光電変換セルが電気的に直列接続された構造となって形成されている。

図７は、このような薄膜太陽電池パネルの構造を示す図である。薄膜太陽電池パネル１には、複数の光電変換セル２と、複数の光電変換セル２を取り囲む周辺領域３とが設けられている。複数の光電変換セル２と周辺領域３とは、電気的に分離されている。各光電変換セル２は、太陽電池パネル１の長辺に沿った細長い矩形状で、長い辺の一方が陽極で、他方が陰極となっている。したがって、太陽電池パネル１は、多数の光電変換セル２を直列に接続した構造となっている。

太陽電池パネル１の左端の光電変換セル２に、その長さとほぼ同じ長さの銅箔の電極５を取り付け、右端の光電変換セル２に同じく銅箔の電極６を取り付け、両電極５、６を負荷に接続すると、多数の光電変換セル２が直列に接続された直流電源となる。実際の太陽電池パネル１では、両電極５、６から導線７、８を中央のジャンクションボックス１１に接続し、このジャンクションボックス１１から図示しないコネクタに接続して、太陽電池パネル１から発電される電気を使用することになる。

銅箔の導線７は、電極５からジャンクションボックス１１に向かって延び、導線８は、電極６からジャンクションボックス１１に向かって延びている。導線７、導線８は導電性であるから、中間にある光電変換セル２に直接接触すると短絡する。そこで、絶縁テープ９、１０を導線７、８と光電変換セル２との間に敷設している。

図８は、図７の一部を拡大した図で、電極５と導線７及び絶縁テープ９との関係を示す図である。電極６と導線８及び絶縁テープ１０との間にも同じことが成立するが、以下の説明中、電極５は電極６と、導線７は導線８と、絶縁テープ９は絶縁テープ１０とそれぞれ読み替えればよいので省略する。

左端の光電変換セル２上に電極５を載置すると、片側に幅Ｗの光電変換セル２が露出する。導線７は、電極５とは接続しなければならないが、隣の光電変換セル２とは絶縁されている必要がある。したがって、絶縁テープ９の端面９ａは、上記Ｗの中に入り、端面９ａと電極５との間の隙間をｄとすると、ｄ＜Ｗの関係が成り立つ必要がある。

光電変換セル２の幅は、５〜６ｍｍ程度である。一方、電極５及び導線７の抵抗を小さくするために、これらに使用する銅箔の幅は、なるべく幅の広いものを使用したいという要求がある。一方、太陽電池モジュールの性能は、発電効率で評価されることが多い。発電効率とは、面積効率であり、発電に使用しない電極セルの幅を小さくしたいという要求もある。太陽電池パネル１の幅は１０００ｍｍ程度あり、導線７や絶縁テープ９の長さは、４００ｍｍ程度ある。また、導線７や絶縁テープ９を切断する精度も問題となるのに対し、Ｗの大きさは、１〜２ｍｍ程度と非常に狭い。そのため、導線７や、絶縁テープ９の貼付け位置を高精度に決めなければ、ｄ＜Ｗの関係を確保できないことになり上記の課題を解決することはできない。

本発明は、このような事実から考えられたもので、銅箔や絶縁テープのようなテープ状体を、切断する長さにバラツキがあっても、高精度に位置決めをして貼付することができる、テープ状体の配設装置の提供を目的としている。

上記の目的を達成するために本発明のテープ状体の配設装置は、平板上に離間して平行に配設された２本の線条体に、各線条体から相手側線条体へと延びるテープ状体を配設するテープ状体の配設装置であって、前記テープ状体を、巻回されたリールから引き出すためにテープ状体を把持して移動する移動グリッパと、該移動グリッパが所定の長さのテープ状体を引き出した時、テープ状体を切断するカッタと、切断されたテープ状体を支持して三次元的な移動が可能な移動手段と、を有し、前記移動手段が、前記平板に対して垂直な軸を中心にして回動可能であり、前記移動手段が把持している前記テープ状体を、前記平行な２本の線条体の一方側から他方側に向けて配置する場合と、前記平行な２本の線条体の他方側から前記一方側に向けて配置する場合とで、テープ状体の回転する方向を逆にし、テープ状体の一方の端面を基準として、該基準となる端面とこれに近接する前記線条体とが一定の位置関係を保つようにしたことを特徴としている。

前記移動手段が真空チャックを有し、該真空チャックによって前記テープ状体を真空吸着する構成としたり、前記カッタが前記テープ状体を切断したとき、切断されたテープ状体を下から真空吸着して支持する受台を昇降可能に設けた構成としたりすることができる。

または、前記テープ状体と平行に配置された第２テープ状体を有し、第２リール保持手段から第２テープ状体を引き出すために第２テープ状体を把持して移動する第２移動グリッパと、第２移動グリッパが所定の長さの第２テープ状体を引き出した時、第２テープ状体を切断する第２カッタと、前記移動手段が、第２テープ状体を把持してからその下方に前記テープ状体を重ねて把持するようにしてもよい。

前記平板がガラス基板に太陽電池セルの薄膜を形成した太陽電池パネルであり、前記線条体が太陽電池パネルに設けられた電極であり、前記テープ状体が絶縁テープであり、前記第２テープ状体が前記電極と接続する導線である構成とすることができる。

本発明のテープ状体の配設装置によれば、次のようにしてテープ状体を配設する。絶縁テープや導線などのテープ状体は、リールに巻かれた状態で配設装置に取り付けられている。装置には移動グリッパがあり、これがテープ状体の端部を掴んでテープ状体を引き出す。移動グリッパが所定の位置に達すると、所望の長さのテープ状体が引き出されるので、カッタでカットする。カットされたテープ状体は、テープ状体（導線）と絶縁テープを重ねた状態で移動手段により把持され、移動されて、太陽電池パネル１の近傍に移動する。そして、導線７と絶縁テープ９や導線８と絶縁テープ１０とは、図７における向きになっているので、移動手段により回転して搬送される。このとき、導線７と絶縁テープ９として貼付する場合の回転方向と、導線８と絶縁テープ１０として貼付する場合の回転方向とは、逆方向にする。

すると、たとえば、カッタで切断した方の端面を基準にした場合、移動手段の位置を正確に決めることで、基準となる端面が、図７の絶縁テープの端面９ａとなるように移動手段に把持されたテープ状体の位置を決めることができる。絶縁テープ１０は、絶縁テープ９と逆向きになっているので、移動手段を逆方向に回転することで、電極６に近接する端面位置を正確に決めることができる。基準となる端面をグリッパで把持する側の端面としてもよい。

カッタでテープ状体をカットしたとき、受台を設け、受台でテープ状体を吸着するようにすることで、テープ状体が波を打ったようにでこぼこするのを防止して真っ直ぐな状態で支持することができる。

移動手段が、真空チャックでテープ状体を吸着するようにすれば、搬送中のテープ状体を傷めることなく、真っ直ぐな状態に保って移動することができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明のテープ状体の配設装置の構成を示す平面図である。図２は図１の要部Ｍを拡大した図で、図３は図２の正面図である。テープ状体の配設装置１００は、テープ状体（以下単に「テープ状体」という）１０１を保持するリール保持手段（以下単に「リール保持手段」という）１１０と、第２テープ状体１０２を保持する第２リール保持手段１２０と、移動手段１３０と、この移動手段１３０が移動するＸ軸レール１４１と、移動手段１３０を両端で支持して一体となって移動する２本のＹ軸レール１４２と、太陽電池パネル１を搬送するコンベア１５０とを有する。移動手段１３０は、紙面と垂直なＺ軸方向にも移動自在である。

リール保持手段１１０は、テープ状体１０１を巻回したリールを保持するが、ここにおけるテープ状体１０１は絶縁テープ９、１０である。そして、リール保持手段１１０には、固定グリッパ１１１と、移動グリッパ１１２と、これらの間にカッタ１１３が設けられている。固定グリッパ１１１は固定された位置にあって、テープ状体１０１を掴んだり、放したりするものである。

第２リール保持手段１２０が保持する第２リールは、第２テープ状体１０２としての導線７、８を巻いたものである。導線７、８は、銅箔であり、銅の薄い帯状の板である。そして、第２リール保持手段１２０には、固定グリッパ１２１と、第２移動グリッパ１２２と、これらの間に第２カッタ１２３が設けられている。

以上の構成において、移動手段１３０、移動グリッパの移動制御等、カッタの制御等の装置全体の制御は、全て図示しないコンピュータを用いた数値制御により行われる。

次に、本発明の配設装置によるテープ状体の配設の仕方を説明する。

コンベア１５０には、太陽電池パネル１が載せられ、図１の左方から搬送されて図示の所定の位置で停止する。太陽電池パネル１には、前工程で電極５、６が取り付けられている。この電極５、６には、導線７、８と同じ素材の銅箔が使用されている。また、電極５、６は、太陽電池パネル１の光電変換セル２上に固定されているが、これは恒久的な固定ではなく、次のようにして仮固定された状態である。

太陽電池パネル１に電極５、６としての銅箔を取り付ける前に、薄膜状の光電変換セル２の電極５、６が載置される位置に、点々とポイント状に液状の導電性接着剤を塗布する。この上に銅箔の電極５、６を載置し、電極５、６の上から、電極５、６と交差する方向に短い粘着テープを複数個所で貼付し、電極５、６を動かないように仮止めする。接着剤が固化することで、接着剤の接着力と粘着テープの粘着力の双方で電極５、６を仮固定することができる。

このようにして電極５、６が仮固定された太陽電池パネル１が、図１に示す所定の位置に送られてくると、移動グリッパ１１２が図１の左方のテープ状体１０１のリール近傍に移動してテープ状体１０１の端部を把持して図１の右方に移動し、所定の長さを引き出す。

移動グリッパ１１２のＸ軸上の位置は、ＮＣ制御により正確に把握されているので、テープ状体１０１の引き出された長さを正確に決めることができる。移動グリッパ１１２が所定の位置に停止すると、固定グリッパ１１１がテープ状体１０１を上下から挟み、挟持する。そして、カッタ１１３が下降してテープ状体１０１が所望の長さに切断される。

カッタ１１３と移動グリッパ１１２の下部には、昇降自在な受台１１５があり、この受台１１５には、テープ状体１０１を真空によって吸着するために、複数の吸引穴１１５ａが設けられている。カットされたテープ状体１０１には、巻きくせがついているが、上昇してきた受台１１５の上に載り、吸引穴１１５ａの吸引力によって、吸引されることで、巻きぐせが取れて、真っ直ぐな状態に保持される。

次に、第２移動グリッパ１２２が第２テープ状体１０２のリール近傍に移動して第２テープ状体１０２の端部を把持して図２の右方に移動し、所定の長さを引き出す。

第２移動グリッパ１２２の位置もＮＣ制御装置により正確に把握されているので、第２テープ状体１０２の引き出された長さを正確に決めることができる。第２移動グリッパ１２２が所定の位置に停止すると、第２固定グリッパ１２１が第２テープ状体１０２を上下から挟み、挟持する。そして、第２カッタ１２３が下降して第２テープ状体１０２が所望の長さに切断される。この実施例では、第２テープ状体１０２の長さをテープ状体１０１の長さより若干長くなるようにしている。

第２カッタ１２３と第２移動グリッパ１２２の下部には、受台１１５と同じ構造の第２受台１２５がある。第２テープ状体１０２がカットされると、第２受台１２５が上昇し、第２テープ状体１０２を吸着保持する。

次に、受台１１５に吸着保持されたテープ状体および第２受台１２５に吸着保持された第２テープ状体１０２を、移動手段１３０にて支持する方法について説明する。

図４は、移動手段１３０の１つの真空チャック１３２を示す図で、（ａ）は第２テープ状体１０２のみを吸着した状態の図、（ｂ）はテープ状体１０１と第２テープ状体１０２の双方を吸着した状態の図、（ｃ）は真空チャック１３２の下面図である。

これらの図に示すように、真空チャック１３２には、中央に吸引穴１３２ａがあり、その両側に２つの吸引穴１３２ｂを有している。中央の吸引穴１３２ａと、両側の吸引穴１３２ｂとは、独立して吸引・停止の制御が可能な構成になっている。

移動手段１３０が水平移動して第２受台１２５の上方に移動し、第２テープ状体１０２の上に降下したとき、複数ある真空チャック１３２の全てについて、中央の吸引穴１３２ａを吸引させると、第２受台１２５の上にある第２テープ状体１０２を吸着する。一方第２受台１２５の吸引は停止すると、第２テープ状体１０２は、図４（ａ）に示すように、移動手段１３０に把持される。第２テープ状体１０２を把持した移動手段１３０は、Ｚ軸を上昇してから水平移動し、受台１１５の上方に移動し、テープ状体１０１の上に降下する。そして、複数の真空チャック１３２の両側の吸引穴１３２ｂを吸引させると、受台１１５の上にあるテープ状体１０１を吸着する。このとき、図４（ｂ）に示すように、吸引穴１３２ａで第２テープ状体１０２は吸着しているので、２枚のテープ状体１０１と１０２とが重なった状態で吸引される。一方受台１１５の吸引は停止すると、テープ状体１０１と第２テープ状体１０２は、重なった状態で、移動手段１３０に把持される。

図５は、移動手段１３０に把持された状態のテープ状体１０１と第２テープ状体１０２を示す図である。テープ状体１０１のカッタ１１３で切断した端面を１０１ａとし、移動グリッパ１１２で把持していた端面を１０１ｂとする。一方、第２テープ状体１０２については、第２カッタ１２３で切断した端面を１０２ａとし、第２移動グリッパ１２２で把持していた端面を１０２ｂとする。そして、テープ状体１０１と第２テープ状体１０２を重ねたとき、端面１０２ａが、端面１０１ａよりＳだけ突出するように重ねる。他方、端面１０１ｂと端面１０２ｂの側には、長さの誤差が表れることになる。このように２枚のテープ状体を吸着して平板上に配設することにより、テープ状体１０１と絶縁テープ１０２の切断誤差を図７のようにジャクションボックス１１側に集中させることができる。上記のＳの差の設定の仕方は、特に限定しないが、たとえば、カッタ１１３と第２カッタ１２３の位置を、Ｘ軸方向でＳだけずらすことで設定することができる。

このようにＳを設定することで、図８に示すように、導線７と電極５を重ねるとともに、絶縁テープ９は電極５からｄだけ離れるように配設することができる。

図６は、移動手段１３０で把持しているテープ状体１０１と第２テープ状体１０２を、太陽電池パネル１上に移動する状態を説明する図である。図６（ａ）は、テープ状体１０１と第２テープ状体１０２が絶縁テープ９と導線７に相当する場合の説明図であり、図６（ｂ）は、テープ状体１０１と第２テープ状体１０２が絶縁テープ１０と導線８に相当する場合の説明図である。移動手段１３０は、テープ状体１０１と第２テープ状体１０２を重ねたものを把持した状態でＺ軸上で上昇し、Ｘ−Ｙ平面（水平面）内を移動し、移動手段１３０の回転軸１３１の中心Ｏを、Ｘ−Ｙ平面内の予め決められた一定の座標上に重ねる。このとき、端面１０１ａの中点Ａと、回転軸１３１の中心Ｏとの位置関係は一定となり、中心Ｏの座標が既知であるから、点Ａの座標を計算から求めることが可能である。

次に、テープ状体１０１と第２テープ状体１０２を重ねたものと、導線７又は８の方向と一致させるために、移動手段１３０を回転軸１３１の中心Ｏの回りに回転する。このとき、テープ状体１０１と第２テープ状体１０２を重ねたものを、絶縁テープ９及び導線７として配設する場合は、図６（ａ）の実線に示すように時計方向に回転する。実線方向に回転させた後の点Ａの位置はＡ１に移動する。絶縁テープ１０及び導線８として配設する場合は、図６（ｂ）の点線に示すように反時計方向に回転する。点線方向に回転させた後の点ＡはＡ２に移動する。実施例では、どちらも回転角度は９０度であるが、９０度に限定されるものではない。

点Ｏと点Ａの距離は既知であり、回転角度も既知であるから、点Ａ１、点Ａ２の座標は、計算により求めることが可能である。そして、移動手段１３０を移動して点Ａ１とＢ１とが重なるようにし、又はＡ２とＢ２が重なるようにすることで、テープ状体１０１と第２テープ状体１０２の配設位置を正確に決めることができる。

上記の実施例では、ｄ＜Ｗとなるようにするため、基準となる点Ａをテープ状体１０１の先端の中点にしたが、電極５、６と第２テープ状体１０２とが重なるようにすることが条件であれば、基準となる点Ａを第２テープ状体１０２の先端の中点にするなど、他の点にしてもよい。また、テープ状体１０１と第２テープ状体１０２を、１本ずつ太陽電池パネル１上に配設してもよく、その場合、テープ状体１０１と第２テープ状体１０２のそれぞれに基準となる点Ａを設定することになる。このように配設することで、線条体（電極５、６）と、テープ状体１０１や第２テープ状体１０２の位置関係を、予め決められた一定の位置関係になるようにすることができる。

以上のようにして導線７、８と絶縁テープ９、１０を太陽電池パネル１上に載置したら、図示しないが、粘着テープにより数カ所を仮止めし、導線７、８のジャンクションボックス１１側を適当な位置で直角に折り曲げ、起立させる。

電極５、６を仮固定する際に説明した接着剤を、予め太陽電池パネル１の上の絶縁テープ９、１０を載置する位置に点々と塗布しておくと仮固定の固定力を大きくすることができる。

こうして電極５、６、導線７、８、及び絶縁テープ９、１０を仮固定したら、上からＥＶＡのシートを重ね、さらにバックシートを重ねて、公知のラミネータ装置で加熱・圧接することで、太陽電池パネル１が完成する。

以上の実施例では、テープ状体１０１と第２テープ状体１０２を重ねて配設する例を説明したが、テープ状体１０１と第２テープ状体１０２とを別々に配設しても、同じやり方を適用することができる。また、テープ状体の長さの基準をカッタで切断した端面にしたが、逆に、移動グリッパで把持する側の端面としてもよい。

本発明のテープ状体の配設装置の構成を示す平面図である。 図１の要部Ｍを拡大した図である。 図２の正面図である。 移動手段の１つの真空チャックを示す図で、（ａ）は第２テープ状体のみを吸着した状態の図、（ｂ）はテープ状体と第２テープ状体の双方を吸着した状態の図、（ｃ）は真空チャックの下面図である。 移動手段に把持された状態のテープ状体と第２テープ状体を示す図である。 移動手段で把持しているテープ状体と第２テープ状体を、太陽電池パネル上に移動する状態を説明する図である。 薄膜太陽電池パネルの構造を示す図である。 図７の一部を拡大した図である。

符号の説明

１ 太陽電池パネル
５、６ 電極
７、８ 導線
９、１０ 絶縁テープ
１００ 配設装置
１０１ テープ状体
１０２ 第２テープ状体
１１２ 移動グリッパ
１１３ カッタ
１１５ 受台
１１５ａ 吸引穴
１２２ 第２移動グリッパ
１２３ 第２カッタ
１３０ 移動手段
１３１ 回転軸
１３２ 真空チャック

Claims (5)

1. 平板上に離間して平行に配設された２本の線条体に、各線条体から相手側線条体へと延びるテープ状体を配設するテープ状体の配設装置であって、
   前記テープ状体を、巻回されたリールから引き出すためにテープ状体を把持して移動する移動グリッパと、
   該移動グリッパが所定の長さのテープ状体を引き出した時、テープ状体を切断するカッタと、
   切断されたテープ状体を支持して三次元的な移動が可能な移動手段と、
   を有し、前記移動手段が、前記平板に対して垂直な軸を中心にして回動可能であり、前記移動手段が把持している前記テープ状体を、前記平行な２本の線条体の一方側から他方側に向けて配置する場合と、前記平行な２本の線条体の他方側から前記一方側に向けて配置する場合とで、テープ状体の回転する方向を逆にし、テープ状体の一方の端面を基準として、該基準となる端面とこれに近接する前記線条体とが一定の位置関係を保つようにしたことを特徴とするテープ状体の配設装置。
2. 前記移動手段が真空チャックを有し、該真空チャックによって前記テープ状体を真空吸着することを特徴とする請求項１記載のテープ状体の配設装置。
3. 前記カッタが前記テープ状体を切断したとき、切断されたテープ状体を下から真空吸着して支持する受台を昇降可能に設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のテープ状体の配設装置。
4. 前記テープ状体と平行に配置された第２テープ状体を有し、
   第２リール保持手段から第２テープ状体を引き出すために第２テープ状体を把持して移動する第２移動グリッパと、
   第２移動グリッパが所定の長さの第２テープ状体を引き出した時、第２テープ状体を切断する第２カッタと、
   前記移動手段が、第２テープ状体を把持してからその下方に前記テープ状体を重ねて把持するようにしたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のテープ状体の配設装置。
5. 前記平板がガラス基板に太陽電池セルの薄膜を形成した太陽電池パネルであり、前記線条体が太陽電池パネルに設けられた電極であり、前記テープ状体が絶縁テープであり、前記第２テープ状体が前記電極と接続する導線であることを特徴とする請求項４記載のテープ状体の配設装置。

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