JP4986401B2 - 太陽電池の製造方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池セルにタブリードを半田付けして太陽電池を製造する方法及び装置に関するものである。

近年環境問題を解決する一環として、太陽エネルギーを活用して発電を行う太陽電池の需要が高まっている。この太陽電池は、太陽光（太陽エネルギー）を電気エネルギーに変換する複数の太陽電池セルをタブリードで電気的に接続している。この場合、タブリード表面には予め半田が設けられており、タブリードを太陽電池セルに配置した状態でこの半田を溶融温度まで加熱することにより、タブリードを固定するものであるが、この場合の加熱方法としては温風を吹き付けて加熱する方式と、ランプヒータから赤外線を照射して加熱する方式とがある。

このうち、温風による加熱方式では、タブリードに集中して温風を吹き付けられるものの、局所的に温度が上昇するため、太陽電池セルに割れが生じやすくなる。近年ではシリコン材料が入手困難となっている関係上、太陽電池セルの厚みは２００ミクロンまで薄くなっており、この割れの問題は顕著となる。

一方、ランプヒータによる加熱方式では、係る温風による場合に比して集中した加熱はできないものの、太陽電池セルを全体的加熱することになるため、局所的な加熱による割れの問題を解消できる（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−２２１８８

図３は複数の太陽電池セルＳをタブリードＴによって電気的に接続して構成されるストリングのうちの一つの太陽電池セルＳの平面図を示している。タブリードＴを半田付けする場合は、その上方から押付装置によってタブリードＴを太陽電池セルＳに押し付けなければならない関係上、ランプヒータはこの押付装置を避けて、太陽電池セルＳからみて外側（図３の左右方向）の斜め上方から赤外線を照射することになる。

この場合、ランプヒータは係る斜め上方（例えば４５度の角度）からタブリードＴに向けて配置されるものであるが、ランプヒータから赤外線は拡散するため、ランプヒータに最も近くなるタブリードＴよりランプヒータ側の部分Ｐ（図３に破線で示す領域）が過剰に加熱され、図６の左側に示すようにタブリードＴの部分で温度が上がらず、逆にランプヒータ側の部分Ｐの温度が異常に高くなって太陽電池セルＳに損傷が生じる問題があった。

本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、ランプヒータによりタブリードを半田付けして太陽電池を製造する方法及び装置であって、太陽電池セルの過剰な加熱による損傷の発生を防止若しくは抑制することを目的とする。

請求項１の発明の太陽電池の製造方法は、太陽電池セルにタブリードを電気的に接続する際に、タブリードを太陽電池セルに配置し、押付装置によりタブリードを押さえ付けながら、ランプヒータによりタブリードに向けて斜め外側方向から赤外線を照射し、太陽電池セルを全体的に加熱する工程を備え、赤外線の照射によりタブリードの半田を溶融温度まで加熱すると共に、ランプヒータに近接する部分の太陽電池セルに照射される赤外線を制限し、ランプヒーターに近接する部分の太陽電池セルの過熱を抑制することを特徴とする。

請求項２の発明の太陽電池の製造方法は、上記において遮蔽板によってランプヒータに近接する部分の太陽電池セルに照射される赤外線を制限することを特徴とする。

請求項３の発明の太陽電池の製造装置は、太陽電池セルにタブリードを電気的に接続するものであって、太陽電池セルに配置されたタブリードを押さえ付ける押付装置と、タブリードに向けて斜め外側方向から赤外線を照射するランプヒータとを備え、太陽電池セルを全体的に加熱することが可能な太陽電池の製造装置であって、ランプヒーターに近接する部分の前記太陽電池セルの過熱を抑制するために、ランプヒータから照射される赤外線を制限する手段を備えることを特徴とする。

請求項４の発明の太陽電池の製造装置は、上記においてランプヒータの赤外線照射面の下側部分を遮蔽板により覆ったことを特徴とする。

本発明によれば、タブリード周辺の温度を効果的に上昇させ、良好な半田付けによるタブリードの接続を実現しながら、タブリード周辺以外の部分の太陽電池セルの温度上昇による損傷の発生を防止若しくは抑制することができるようになる。

特に、ランプヒータの赤外線照射面の下側部分を遮蔽板により覆うようにすれば、簡単な構成でランプヒータに近接する部分の太陽電池セルの過剰加熱を防止若しくは抑制することができるようになる。

以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。

図１は本発明を適用した一実施例の太陽電池製造装置１のタブリード半田付け工程を示す側面図、図２は同正面図である。尚、各図中図３と同一符号で示すものは同一とする。実施例の太陽電池製造装置１のタブリード半田付け工程では、単結晶シリコンや多結晶シリコンなどの結晶型の他、アモルファスシリコンを用いた非結晶型、或いは、単結晶（結晶係基板）を基板としてその両面にシリコンの非結晶層を形成した単結晶・アモルファスハイブリッド型ＨＩＴ（Ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ Ｔｈｉｎ−ｌａｙｅｒ）などの複数の太陽電池セルＳを、左右二条のタブリードＴ、Ｔで電気的に接続することによりストリング２を製造する工程である。

図中３は無端ベルトから構成されたコンベア（搬送手段）であり、所定時間停止した後、所定距離移動すると云う間欠的な動作により、太陽電池セルＳを図１中向かって右方向に搬送するものである。４はコンベア３の所定の半田付け位置の上方に配置された押付装置であり、図示しない駆動手段によって上下動される複数のピン４Ａ・・から構成されている。尚、このピン４Ａ・・は図２に示すように配置される二条のタブリードＴ、Ｔの垂直上方にそれぞれ対応して配置されている。また、この押付装置４の下方に対応する位置のコンベア３下側には、電気ヒータから構成されたホットプレート（下側加熱手段）６が設けられており、作業中常時通電されている。

更に、この押付装置４を避けた位置のコンベア３上方、即ち、図２の奥方をコンベア３の進行方向とすると、このコンベア３の進行方向において押付装置４の左右外側に対応する位置のコンベア３上方には、ランプヒータ７、７が設けられている。各ランプヒータ７、７は、通電されて赤外線を放射する赤外線ランプＬから構成されており、この赤外線ランプＬを収納する内面が反射鏡面とされたケース８とから構成されている。このケース８の一面には石英ガラス９が嵌め込まれ、赤外線ランプＬから放射される赤外線の照射面７Ａ（赤外線照射面）とされている。

また、図２の右側のランプヒータ７は、その赤外線ランプＬと図２の右側のタブリードＴとを結ぶ線に照射面７Ａが直交するように斜めに配置されると共に、図２の左側のランプヒータ７は、その赤外線ランプＬと図２の左側のタブリードＴとを結ぶ線に照射面７Ａが直交するように斜めに配置されている。これにより、図２の右側のランプヒータ７の赤外線ランプＬから放射された赤外線は図２の右側のタブリードＴに向けて斜め右上方（水平なコンベア面に対して例えば４５度）から照射されると共に、図２の左側のランプヒータ７の赤外線ランプＬから放射された赤外線は図２の左側のタブリードＴに向けて斜め左上方（同上）から照射されることになる。

そして、更に実施例では各ランプヒータ７、７の照射面７Ａ、７Ａの下側の部分所定範囲には、遮蔽板１１がそれぞれ取り付けられている。この遮蔽板１１は照射面７Ａの下側を通過する赤外線を完全に遮る役割を果たす。この場合、図２の右側のランプヒータ７の遮蔽板１１により照射面７Ａが遮られる範囲は、図２の右側のランプヒータ７の赤外線ランプＬから放射された赤外線が図２の右側のタブリードＴ及びその左側に照射され、タブリードＴより当該ランプヒータ７に近くなる範囲の太陽電池セルＳに照射される赤外線を遮るように設定されると共に、図２の左側のランプヒータ７の遮蔽板１１により照射面７Ａが遮られる範囲は、図２の左側のランプヒータ７の赤外線ランプＬから放射された赤外線が図２の左側のタブリードＴ及びその右側に照射され、タブリードＴより当該ランプヒータ７に近くなる範囲の太陽電池セルＳに照射される赤外線を遮るように設定される。

以上の構成で次に太陽電池製造装置１のタブリード半田付け工程における動作を説明する。先ず、表面に半田が塗布されたタブリードＴが、コンベア３の進行方向における左右に二条配置される。次に、これらタブリードＴ、Ｔの後部（コンベア３の進行方向における後部）半分の上に太陽電池セルＳを載置する（図１の左側矢印で示す）。次に、コンベア３が所定距離移動され、太陽電池セルＳが前述した所定の半田付け位置に移動されて所定時間停止する。次に、この太陽電池セルＳの上に同じく左右二条のタブリードＴ、Ｔの前部を載置する。

この場合、太陽電池セルＳは上面がプラス側、下面がマイナス側となる。また、タブリードＴの前部及び後部は、太陽電池セルＳの上面及び下面の全幅（コンベア３の進行方向における全幅）に渡って載置されると共に、太陽電池セルＳのコンベア３の進行方向における左右端よりもそれぞれ所定距離内側に配置される（図２）。

このように太陽電池セルＳの上下面に二条のタブリードＴ、Ｔを当接させ、配置した状態で、この停止時間中、押付装置４の各ピン４Ａ・・が降下し、タブリードＴ、Ｔを太陽電池セルＳの上面に押し付ける。尚、下側のタブリードＴ、Ｔもコンベア３に挟まれて太陽電池セルＳの下面に押し付けられる。

このように太陽電池セルＳにタブリードＴを押し付けた状態で、ランプヒータ７、７の赤外線ランプＬ、Ｌに通電して赤外線を放射させる。各赤外線ランプＬ、Ｌから放射された赤外線は、照射面７Ａ、７Ａを通過して上面のタブリードＴ、Ｔに向けて斜め外側方向から照射され、タブリードＴ、Ｔの半田が溶融温度まで加熱される。尚、下面のタブリードＴ、Ｔも上面からの赤外線照射に伴う温度上昇による熱伝導と下面のホットプレート６からの加熱によって半田が溶融温度まで加熱される。

ここで、ランプヒータ７の赤外線ランプＬから放射された赤外線は拡散するため、太陽電池セルＳがランプヒータ７に最も近くなるタブリードＴよりランプヒータ側の部分、即ち、コンベア３の進行方向におけるタブリードＴ、Ｔより外側となる部分（図３にＰで示す部分）には最も強く赤外線が当たることになり、そのままでは図６の左側に示すようにタブリードＴ、Ｔ部分で温度が上がらず、その外側となる部分が過剰に加熱されて温度上昇し、その部分の太陽電池セルＳに損傷が生じる。

しかしながら、上述した如くランプヒータ７の照射面７Ａの下側部分には遮蔽板１１が取り付けられており、当該部分に向かう赤外線を遮る（制限）ので、図６の右側に示すように太陽電池セルＳの温度がタブリードＴ、Ｔ周辺の部分で最も高くなる。これにより、タブリードＴの半田付けは良好に行われるようになる。一方、タブリードＴ周辺以外の部分、即ち、タブリードＴとＴの間、及び、各タブリードＴ、Ｔの外側となる部分（図３のＰ）の温度はタブリードＴ周辺の温度より上昇せず、タブリードＴ周辺の温度より低くなるので（図６右側参照）、タブリードＴ周辺以外の部分、即ち、タブリードＴ、Ｔの間やタブリードＴよりランプヒータに近くなる部分が過剰に加熱され、温度が異常に高くなって太陽電池セルＳに損傷が生じることを防止若しくは抑制することができる。

このように押付装置４でタブリードＴを太陽電池セルＳに押し付けながらランプヒータ７、７から赤外線を所定時間照射した後、赤外線ランプＬ、Ｌは消灯される。尚、この消灯後も押付装置４はピン４Ａ・・によりタブリードＴを太陽電池セルＳに押し付けておき、半田が冷えてタブリードＴが太陽電池セルＳに確実に接続されるまで待つ。

この間に上面のタブリードＴ、Ｔの後部には太陽電池セルＳが載置される。その後、コンベア３が所定距離移動され、この新たに載置された太陽電池セルＳ上が半田付け位置に移動されて再びタブリードＴ、Ｔがその上面に載置される。以後、この工程を繰り返してストリング２を製造するものである。

尚、実施例ではランプヒータ７の照射面７Ａの下側部分に遮蔽板１１を取り付けることで、太陽電池セルＳのタブリードＴよりランプヒータ７側となる部分への赤外線の照射を遮るようにしたが、それに限らず、照射面７Ａに嵌め込まれた石英ガラス９の下側部分のみ、光を遮る塗料にて塗装して赤外線を遮断し、或いは、石英ガラス９の下側部分のみを磨りガラスにして部分Ｐへの赤外線の一部を遮り、その通過量を制限する方法によっても、過剰加熱に伴う太陽電池セルＳの損傷防止効果は期待できる。

次に、図４は本発明の他の実施例の太陽電池製造装置の正面図を示している。尚、図中図１乃至図３と同一符号で示すものは同一若しくは同様の機能を奏するものとする。この場合は、各ランプヒータ７、７の照射面７Ａ、７Ａの下側及び上側の部分所定範囲に遮蔽板１１、１１がそれぞれ取り付けられている。係る構成によれば、ランプヒータ７から遠くなる範囲の太陽電池セルＳに照射される赤外線も遮ることができるようになる。

これにより、ランプヒータ７、７の赤外線ランプＬから放射された赤外線を、一層集中してタブリードＴ、Ｔに照射することができるようになり、太陽電池セルＳの熱による損傷を一層効果的に軽減することができるようになる。

次に、図５は本発明の更に他の実施例の遮蔽板１１の正面図を示している。この場合、遮蔽板１１にはスリット１１Ａが複数形成されている。このスリット１１Ａの数や面積を調整することにより、遮蔽板１１を透過して照射される赤外線の量を制御することができるようになるので、太陽電池セルＳに生じる温度分布を制御して、タブリードＴを確実に固定しながら、割れをより一層効果的に軽減できるようになる。尚、このように遮蔽板１１にスリット１１Ａを形成する代わりに、遮蔽板１１自体を枠状とし、この枠内にブラインド式に調節可能な開閉シャッターを設ければ、より一層簡単に赤外線の透過量の調整を行うことができるようになる。

ここで、上記各実施例では押付装置４によって上方からのみ上面のタブリードＴを太陽電池セルＳに押し付け、下面のタブリードＴはホットプレート６で加熱するようにしたが、それに限らず、下面のタブリードＴも同様の押付装置によって下方から太陽電池セルＳに押し付け、斜め下方外側から同様のランプヒータによって赤外線を照射してもよい。その場合にも同様の遮蔽板を取り付けるものとする。

また、実施例では左右にランプヒータ７、７を一個ずつ設けたが、それに限らず、左右に複数のランプヒータをそれぞれ設けてそれぞれのタブリードＴ、Ｔに複数箇所から赤外線を照射してもよい。

更に、実施例ではタブリードＴ、Ｔ上方の押付装置４を避ける位置にランプヒータ７、７を設けたが、逆にランプヒータ７を太陽電池セルＳの上方（又は、上方及び下方）に複数配置し、係るランプヒータ７・・・を避ける構造の押付装置でタブリードＴを押し付けてもよい。その場合には、タブリードＴ周辺以外でも各ランプヒータ７・・・からの赤外線が重畳する部分（例えばタブリードＴ、Ｔの間）の太陽電池セルＳの温度が上昇することになるので、係る重畳部分への赤外線の照射を制限する遮蔽板を設けると良い。

更にまた、実施例ではランプヒータからの赤外線の照射中、太陽電池セルを停止させているが、それに限らず、タブリードＴを太陽電池セルＳに押し付けた状態で、移動させながらランプヒータ７の位置を通過させて連続的にランプヒータ７から赤外線を照射する方式でも本発明は有効である。

本発明を適用した太陽電池製造装置の側面図である。 図１の太陽電池製造装置の正面図である。 タブリードを接続した太陽電池セルの正面図である。 本発明の他の実施例の太陽電池製造装置の正面図である。 本発明の太陽電池製造装置の他の実施例の遮蔽板の正面図である。 タブリード半田付け工程における太陽電池セル表面温度を示す図である。

符号の説明

１ 太陽電池製造装置
２ ストリング
３ コンベア
４ 押付装置
６ ホットプレート
７ ランプヒータ
９ 遮蔽板
Ｌ 赤外線ランプ
Ｓ 太陽電池セル
Ｔ タブリード

Claims (4)

1. 太陽電池セルに右側のタブリードおよび左側のタブリードを半田によって電気的に接続して太陽電池を製造する方法であって、
   前記右側のタブリードおよび前記左側のタブリードを前記太陽電池セルに配置する工程と、
   押付装置により前記右側のタブリードおよび前記左側のタブリードを押さえ付けながら、右側のランプヒータにより前記右側のタブリードおよび前記右側のタブリードの左側の前記太陽電池セル上面に向けて前記右側のタブリードの斜め右上方から赤外線を照射するとともに、左側のランプヒータにより前記左側のタブリードおよび前記左側のタブリードの右側の前記太陽電池セル上面に向けて前記左側のタブリードの斜め左上方から赤外線を照射する工程を備え、
   赤外線の照射により半田を溶融温度まで加熱すると共に、
   前記右側のランプヒータから前記右側のタブリードの右側の前記太陽電池セル上面に照射される赤外線を制限し、前記左側のランプヒータから前記左側のタブリードの左側の前記太陽電池セル上面に照射される赤外線を制限することを特徴とする太陽電池の製造方法。
2. 遮蔽板によって前記右側のランプヒータから前記右側のタブリードの右側の前記太陽電池セル上面に照射される赤外線を制限し、前記左側のランプヒータから前記左側のタブリードの左側の前記太陽電池セル上面に照射される赤外線を制限することを特徴とする請求項１記載の太陽電池の製造方法。
3. 太陽電池セルに右側のタブリードおよび左側のタブリードを電気的に接続する太陽電池の製造装置において、
   前記太陽電池セルに配置された前記右側タブリードおよび前記左側のタブリードを押さえ付ける押付装置と、
   前記右側のタブリードおよび前記右側のタブリードの左側の前記太陽電池セル上面に向けて前記右側のタブリードの斜め右上方から赤外線を照射する右側のランプヒータと、
   前記左側のタブリードおよび前記左側のタブリードの右側の前記太陽電池セル上面に向
   けて前記左側のタブリードの斜め左上方から赤外線を照射する左側のランプヒータと、を備えた太陽電池の製造装置であって、
   前記右側のランプヒータから前記右側のタブリードの右側の前記太陽電池セル上面に照射される赤外線を制限する手段と、前記左側のランプヒータから前記左側のタブリードの左側の前記太陽電池セル上面に照射される赤外線を制限する手段と、を備えることを特徴とする太陽電池の製造装置。
4. 前記右側のランプヒータから前記右側のタブリードの右側の前記太陽電池セル上面に照射される赤外線を制限する右側の遮蔽板と、前記左側のランプヒータから前記左側のタブリードの左側の前記太陽電池セル上面に照射される赤外線を制限する左側の遮蔽板と、を備えることを特徴とする請求項３の太陽電池の製造装置。

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