JP5021080B2 - 太陽電池ストリングの製造装置および製造方法、配線材圧着装置および配線材圧着方法 - Google Patents
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Description
本発明は、複数の太陽電池セルを配線材で接続した太陽電池ストリングを製造する太陽電池ストリングの製造装置および製造方法、この太陽電池ストリングの製造装置および製造方法でそれぞれ用いられる接着剤貼付装置および接着剤貼付方法、ならびに、配線材圧着装置および配線材圧着方法に関する。
太陽電池セル１枚当たりの出力は数Ｗ程度であるので、複数の太陽電池セルを接続した太陽電池ストリングをカバーガラスで封止した太陽電池モジュールが太陽電池として用いられる。太陽電池ストリングは、太陽電池セルの受光面に形成される電極と、隣接する太陽電池セルの裏面に形成される電極とを配線材を用いて電気的に接続したものである。
従来は、周囲にハンダがコーティングされた銅等の低抵抗体を配線材として用いていた。しかしながら、配線材の線膨張係数は太陽電池セルに用いられるシリコン等の半導体基板の線膨張係数より大きいため、太陽電池セルにハンダ付けされた配線材は常温に戻る際に収縮し、太陽電池セルの内部に圧力が生じてしまう。その結果、太陽電池セルに反りが発生するという問題がある。
そのため、近年では、ハンダの融解温度よりも低い温度（例えば１３０℃〜１８０℃）で硬化する樹脂接着剤を用いて配線材を太陽電池セルに接着することにより、この問題を回避している。より具体的には、太陽電池ストリングの製造装置は接着剤貼付装置および配線材圧着装置を備えており、接着剤貼付装置にて太陽電池セルの電極に樹脂接着剤を貼り付け、その後、配線材圧着装置にて、樹脂接着剤が貼り付けられた電極に配線材を接着する。
接着剤貼付装置には以下のような問題がある。太陽電池セルには、受光面および裏面に電極が形成されるため、その両面に樹脂接着剤を貼り付ける必要がある。一般的な接着剤貼付装置では、まず一方の面の電極に樹脂接着剤を貼り付け、その後に、他方の電極に樹脂接着剤を貼り付ける。
しかしながら、複数回にわたって貼付を行うと、貼付時の熱や圧力により太陽電池セルに負荷がかかり、太陽電池セルが破損してしまうおそれがある。また、貼付に必要な時間が長くなり、太陽電池ストリング製造のスループットが低下するという問題もある。
また、配線材圧着装置には以下のような問題がある。樹脂接着剤を硬化させて、配線材と太陽電池セルの電極とを圧着するためには、ハンダ付けよりも長い時間（例えば１５秒間）加熱しなければならない。そのため、特許文献１には、以下の工程Ａ〜工程Ｄにより電極に配線材を圧着することにより、圧着に要する時間を短縮する手法が開示されている。
（工程Ａ）．熱硬化性の樹脂接着剤を挟んで、太陽電池セルの受光面側の電極上に、隣接する太陽電池セルに接続される配線材を配置する。また、同樹脂接着剤を挟んで、太陽電池セルの裏面側の電極上に、他方に隣接する太陽電池セルに接続される配線材を配置する。
（工程Ｂ）．次に、樹脂接着剤を、軟化温度より高く、硬化温度より低い温度で加熱し、配線材を太陽電池セルの各電極に仮圧着する。
（工程Ｃ）．上記の工程Ａおよび工程Ｂを複数回繰り返して、全ての太陽電池セルの電極に配線材を仮圧着する。
（工程Ｄ）．配線材を樹脂接着剤に押し付けながら樹脂接着剤の硬化温度以上の温度で加熱し、硬化させて本圧着する。
この手法によると、仮圧着した後に、全ての太陽電池セルに貼り付けられた樹脂接着剤を同時に硬化させて本圧着するため、１つの太陽電池セルごとに樹脂接着剤を硬化させるよりも短時間で太陽電池ストリングを製造できる。
しかしながら、特許文献１の手法において、工程Ｃでは仮圧着された全ての太陽電池を置く載置台が必要であり、工程Ｄでも、全ての太陽電池セルを同時に本圧着するための装置が必要である。その結果、配線材圧着装置が大型化し、高価になってしまうという問題がある。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型で、かつ高いスループットで配線材を太陽電池セルの電極に圧着可能な配線材圧着装置およびこれを用いた太陽電池ストリングの製造装置と、配線材圧着方法およびこれを用いた太陽電池ストリングの製造方法とを提供するものである。
本発明の一態様によれば、対向する第１および第２主面にそれぞれ電極が形成され所定方向に列設された複数の太陽電池セルと、前記複数の太陽電池セルのうち、隣接する２つの太陽電池セルの一方の前記第１主面側の前記電極と他方の前記第２主面側の前記電極とに電気的に接続される配線材と、前記電極と前記配線材との間に介挿される樹脂接着剤と、を備える太陽電池ストリングの製造装置であって、接着剤貼付装置と、配線材圧着装置と、を備える太陽電池ストリングの製造装置が提供される。接着剤貼付装置は、前記電極のそれぞれの上に前記樹脂接着剤を貼り付ける。前記配線材圧着装置は、前記樹脂接着剤のそれぞれの上に前記配線材を配置した状態で、前記電極と前記配線材とを圧着する。また、前記配線材圧着装置は、投入部と、仮圧着部と、本圧着部と、１または２以上の第１の加熱部と、第２の加熱部と、搬送装置とを有する。投入部は、前記配線材上に前記複数の太陽電池セルのうちの１つが投入される。仮圧着部は、前記配線材が前記太陽電池セル上でずれないように、前記配線材を前記投入された太陽電池セルに仮圧着する。本圧着部は、前記樹脂接着剤を加圧して前記樹脂接着剤に含まれる導電性粒子を潰し、前記樹脂接着剤に導電性を持たせる。１または２以上の第１の加熱部は、非接触加熱装置を用いて、前記太陽電池セルを、前記樹脂接着剤の硬化温度より高い温度で、前記樹脂接着剤が硬化するのに要する時間より短い時間加熱する。第２の加熱部は、前記第１の加熱部で加熱された後の前記太陽電池セルを、非接触加熱装置を用いて、前記樹脂接着剤の硬化温度より高い温度で、前記第１の加熱部での加熱時間と合わせた合算時間が前記樹脂接着剤の硬化に要する時間に達するように加熱して、前記配線材を前記太陽電池セルの前記電極上に接着および硬化させる。搬送装置は、前記投入部、前記仮圧着部、前記本圧着部、前記第１の加熱部および前記第２の加熱部の各段の処理が終わるごとに、次段の処理を行うべく前記太陽電池セルを搬送する。
また、本発明の一態様によれば、対向する第１および第２主面にそれぞれ電極が形成され所定方向に列設された複数の太陽電池セルと、前記複数の太陽電池セルのうち、隣接する２つの太陽電池セルの一方の前記第１主面側の前記電極と他方の前記第２主面側の前記電極とに電気的に接続される配線材と、前記電極と前記配線材との間に介挿される樹脂接着剤と、を備える太陽電池ストリングの製造方法であって、前記電極のそれぞれの上に前記樹脂接着剤を貼り付ける工程と、前記配線材上に前記複数の太陽電池セルのうちの１つを載置する工程と、前記配線材が前記太陽電池セル上でずれないように、前記配線材を前記載置された太陽電池セルに仮圧着する工程と、前記樹脂接着剤を加圧して前記樹脂接着剤に含まれる導電性粒子を潰し、前記樹脂接着剤に導電性を持たせる工程と、非接触加熱装置を用いて、前記太陽電池セルを、前記樹脂接着剤の硬化温度より高い温度で、前記樹脂接着剤が硬化するのに要する時間より短い時間加熱する１または２以上の工程と、前記加熱された後の前記太陽電池セルを、非接触加熱装置を用いて、前記樹脂接着剤の硬化温度より高い温度で、既に加熱された時間と合わせた合算時間が前記樹脂接着剤の硬化に要する時間に達するように加熱して、前記配線材を前記太陽電池セルの前記電極上に接着および硬化させる工程と、を備えることを特徴とする太陽電池ストリングの製造方法が提供される。
また、本発明の一態様によれば、太陽電池セルの、対向する第１および第２主面に形成され、樹脂接着剤が貼り付けられた電極のそれぞれと、隣接する２つの前記太陽電池セルの一方の前記第１主面側の前記電極と他方の前記第２主面側の前記電極とに電気的に接続される配線材と、を圧着する配線材圧着装置であって、投入部と、仮圧着部と、本圧着部と、１または２以上の第１の加熱部と、第２の加熱部と、搬送装置とを備える配線材圧着装置が提供される。投入部は、前記配線材上に前記複数の太陽電池セルのうちの１つが投入される。仮圧着部は、前記配線材が前記太陽電池セル上でずれないように、前記配線材を前記投入された太陽電池セルに仮圧着する。本圧着部は、前記樹脂接着剤を加圧して前記樹脂接着剤に含まれる導電性粒子を潰し、前記樹脂接着剤に導電性を持たせる。１または２以上の第１の加熱部は、非接触加熱装置を用いて、前記太陽電池セルを、前記樹脂接着剤の硬化温度より高い温度で、前記樹脂接着剤が硬化するのに要する時間より短い時間加熱する。第２の加熱部は、前記第１の加熱部で加熱された後の前記太陽電池セルを、非接触加熱装置を用いて、前記樹脂接着剤の硬化温度より高い温度で、前記第１の加熱部での加熱時間と合わせた合算時間が前記樹脂接着剤の硬化に要する時間に達するように加熱して、前記配線材を前記太陽電池セルの前記電極上に接着および硬化させる。搬送装置は、前記投入部、前記仮圧着部、前記本圧着部、前記第１の加熱部および前記第２の加熱部の各段の処理が終わるごとに、次段の処理を行うべく前記太陽電池セルを搬送する。
また、本発明の一態様によれば、太陽電池セルの、対向する第１および第２主面に形成され、樹脂接着剤が貼り付けられた電極のそれぞれと、隣接する２つの前記太陽電池セルの一方の前記第１主面側の前記電極と他方の前記第２主面側の前記電極とに電気的に接続される配線材と、を圧着する配線材圧着方法であって、前記配線材上に前記太陽電池セルを載置する工程と、前記配線材が前記太陽電池セル上でずれないように、前記配線材を前記載置された太陽電池セルに仮圧着する工程と、前記樹脂接着剤を加圧して前記樹脂接着剤に含まれる導電性粒子を潰し、前記樹脂接着剤に導電性を持たせる工程と、非接触加熱装置を用いて、前記太陽電池セルを、前記樹脂接着剤の硬化温度より高い温度で、前記樹脂接着剤が硬化するのに要する時間より短い時間加熱する１または２以上の工程と、前記加熱された後の前記太陽電池セルを、非接触加熱装置を用いて、前記樹脂接着剤の硬化温度より高い温度で、既に加熱された時間と合わせた合算時間が前記樹脂接着剤の硬化に要する時間に達するように加熱して、前記配線材を前記太陽電池セルの前記電極上に接着および硬化させる工程と、を備えることを特徴とする配線材圧着方法が提供される。
本発明によれば、接着剤を加熱して太陽電池セルに圧着する工程を複数に分けて行うため、小型な配線材圧着装置を用いて、高いスループットで配線材を太陽電池セルの電極に圧着できる。
以下、本発明に係る太陽電池ストリングの製造装置および製造方法、接着剤貼付装置および接着剤貼付方法、配線材圧着装置および配線材圧着方法の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
まず、本実施形態で用いられる太陽電池セル１０および本実施形態で製造される太陽電池ストリング２０について説明する。
図１は、本実施形態で用いる太陽電池セル１０の受光面側の平面図である。太陽電池セル１０は例えば多結晶シリコンであり、内部のｎ型領域およびｐ型領域によりｐｎ接合が形成されている。その大きさおよび厚さはそれぞれ、例えば１２５ｍｍ×１２５ｍｍおよび０．２ｍｍである。太陽電池セル１０上には複数のフィンガー電極１１が形成され、これらと直交して複数のバスバー電極１２が形成されている。
太陽電池セル１０は、太陽光を受光する表面（第１主面）に図示のようなフィンガー電極１１およびバスバー電極１２が形成される。また、裏面（第２主面）には、バスバー電極１２のみ形成される。本実施形態では３本のバスバー電極１２が形成される例を示すが、３本に限らず、２本であってもよいし、太陽電池セル１０の大きさに応じた数のバスバー電極１２を形成してもよい。
太陽電池セル１０の受光面が太陽光を受けると、光生成キャリア、すなわち、電子および正孔が生成される。フィンガー電極１１は受光面で生成された光生成キャリアを集電する。バスバー電極１２はフィンガー電極１１により集電された光生成キャリアを集電する。
図２は、本実施形態の製造装置により製造される太陽電池ストリング２０の側面図であり、図３はその平面図である。太陽電池ストリング２０は、フィンガー電極１１およびバスバー電極１２が形成された複数の太陽電池セル１０と、配線材２１と、樹脂接着剤２２とを備えている。
複数の太陽電池セル１０は、バスバー電極１２と平行な方向に一列に配置される。一本の配線材２１は、太陽電池セル１０のバスバー電極１２が形成される方向の２倍程度の長さであり、その中央に段差が設けられる。段差を挟んで配線材２１の一端側の上側に太陽電池セル１０が配置され、他端側の下側に隣接する太陽電池セル１０が配置される。そして、配線材２１はこれら２つの太陽電池セル１０を接続する。より具体的には、各配線材２１は、太陽電池セル１０の表面に形成されたバスバー電極１２のうちの１つと、隣接する太陽電池セル１０の裏面に形成されたバスバー電極１２のうちの１つとを電気的に接続する。
樹脂接着剤２２はバスバー電極１２と配線材２１の間に介挿され、これらを接着する。樹脂接着剤２２は、例えば導電性粒子としてニッケル粒子を含む熱硬化性エポキシ樹脂である。樹脂接着剤２２を加圧することで導電性粒子が潰れて、樹脂接着剤２２は導電性を有するようになる。また、樹脂接着剤２２は、例えば、５０℃〜９０℃で加熱すると軟化し、ハンダの融解温度より低い１３０〜１８０℃で加熱すると硬化する。
図２の太陽電池ストリング２０をＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）等の充填材を介してカバーガラスで封止したものが太陽電池モジュールである。
図４は、太陽電池ストリングの製造装置（以下、製造装置）１００の側面図である。図４の製造装置は、検査装置３０と、接着剤貼付装置４０と、配線材投入装置５０と、配線材圧着装置６０と、太陽電池セル投入装置７０とを備えている。同図の製造装置１００は、図１の太陽電池セル１０を用いて図２の太陽電池ストリング２０を製造するものである。
検査装置３０は、太陽電池セル１０に割れがないか等、外形の検査を行うとともに、太陽電池セル投入装置７０が正しい位置で太陽電池セル１０を把持できるよう位置調整を行う。接着剤貼付装置４０は、太陽電池セル１０の表面および裏面に形成されたバスバー電極１２のそれぞれの上に樹脂接着剤２２を貼り付ける。配線材投入装置５０は配線材２１に段差を設け、配線材圧着装置６０に投入する。配線材圧着装置６０は、樹脂接着剤２２を加圧および加熱して、太陽電池セル１０のバスバー電極１２に配線材２１を圧着する。太陽電池セル投入装置７０は太陽電池セル１０をエア等により吸着し、検査後の太陽電池セル１０を接着剤貼付装置４０へ、および、接着剤が貼り付けられた太陽電池セル１０を配線材圧着装置６０へそれぞれ投入する。
図５は、太陽電池ストリング２０の製造工程図である。まず、検査装置３０は太陽電池セル１０の検査を行う（ステップＳ１）。検査で異常が認められなければ、太陽電池セル投入装置７０は検査済の太陽電池セル１０を検査装置３０から取り出し、接着剤貼付装置４０へ投入する。
そして、接着剤貼付装置４０は太陽電池セル１０のバスバー電極１２に樹脂接着剤２２を貼り付ける（ステップＳ２）。接着剤貼付装置４０の詳細については後述するが、接着剤貼付装置４０は、太陽電池の表面および裏面に３つずつ形成されるバスバー電極１２のそれぞれに同時に樹脂接着剤２２を貼り付けることで、熱や圧力による太陽電池セル１０への負荷を軽減し、かつ、短時間で貼付を行うことができる。
次に、配線材投入装置５０は段差が設けられた３本の配線材２１を配線材圧着装置６０に投入する（ステップＳ３）。このとき、図４に示すように、各配線材２１は、段差を挟んでその一端が、先に配線材圧着装置６０に投入された太陽電池セル１０の表面側の各バスバー電極１２上に配置されるよう、投入される。そして、太陽電池セル投入装置７０は、樹脂接着剤２２が貼り付けられた太陽電池セル１０を、配線材圧着装置６０に投入された配線材２１の他端上に投入する（ステップＳ４）。このとき、太陽電池セル１０は、各配線材２１上に太陽電池セル１０の裏面側のバスバー電極１２が配置されるよう、投入される。
そして、配線材圧着装置６０は、樹脂接着剤２２を加圧および加熱して、配線材２１と太陽電池セル１０のバスバー電極１２とを圧着する（ステップＳ５）。配線材圧着装置６０の詳細については後述するが、後述するように、配線材圧着装置６０は、加熱を複数工程に分けて行うことで、スループットを向上できる。また、太陽電池セル１０ごとに圧着を行うため、配線材圧着装置６０を小型化できる。
以下、本実施形態の１つ目の特徴である接着剤貼付装置４０について、詳しく説明する。
図６は、接着剤貼付装置４０の正面図であり、図７は、図６を紙面左側から見た側面図である。接着剤貼付装置４０は、上面貼付部４１ａと、下面貼付部４１ｂとを備えている。上面貼付部４１ａは太陽電池セル１０の表面側のバスバー電極１２（以下、単に電極１２と呼ぶ）に樹脂接着剤２２を貼り付け、下面貼付部４１ｂは裏面側の電極１２に樹脂接着剤２２を貼り付ける。
上面貼付部４１ａは、３つの供給リール４２ａと、ハーフカット部４３ａと、圧着部材４４ａと、剥ぎ取りローラ４５ａと、３つの回収リール４６ａと、搬送ローラ４７１ａ〜４７４ａとを有する。
３つの供給リール４２ａは太陽電池セル１０の電極１２の間隔に合わせて設けられる。各供給リール４２ａには、剥離紙２３が付着した帯状の樹脂接着剤２２（以下、剥離紙付き樹脂接着剤２４と呼ぶ）を巻いたものがセットされる。搬送ローラ（第１の搬送ローラ）４７１ａが回転すると、剥離紙付き樹脂接着剤２４は供給リール４２ａから引き出され、ハーフカット部４３ａに供給される。なお、剥離紙付き樹脂接着剤２４は、上面貼付部４１ａの外側に樹脂接着剤２２が、内側に剥離紙２３がそれぞれ設けられる。
ハーフカット部４３ａは、剥離紙付き樹脂接着剤２４の樹脂接着剤２２のみを電極１２の長さに合わせてカットする。搬送ローラ（第２の搬送ローラ）４７２ａが回転すると、剥離紙付き樹脂接着剤２４は、ハーフカット部４３ａから、太陽電池セル１０の電極１２と対向する位置に供給される。圧着部材４４ａは剥離紙付き樹脂接着剤２４を太陽電池セル１０の表面側の電極１２上に加圧および加熱して、樹脂接着剤２２と電極１２とを圧着する。剥ぎ取りローラ４５ａは剥離紙付き樹脂接着剤２４から剥離紙２３を剥ぎ取る。回収リール４６ａは、搬送ローラ４７３ａ，４７４ａが回転することにより、剥ぎ取られた剥離紙２３を回収する。
なお、図７では３つの搬送ローラ４７１ａにより３つの剥離紙付き樹脂接着剤２４を搬送する例を示しているが、１つの搬送ローラで３つの剥離紙付き樹脂接着剤２４を搬送してもよい。また、同図では１つのハーフカット部４３ａで３つの剥離紙付き樹脂接着剤２４をカットしているが、３つのハーフカット部を設けて、それぞれ１つずつの樹脂接着剤２２をカットしてもよい。
下面貼付部４１ｂの構成は上面貼付部４１ａの構成とほぼ同様であり、図６および図７では、下面貼付部４１ｂの各構成部材には、符号“ｂ”を付している。但し、図７に示すように、圧着部材４４ｂの形状が圧着部材４４ａとは異なっている。その理由は、太陽電池セル投入装置７０は太陽電池セル１０の上面側を把持するためであり、上面貼付部４１ａの圧着部材４４ａに凹凸を形成することで、圧着部材４４ａは太陽電池セル投入装置７０を避けて樹脂接着剤２２と電極１２とを圧着できる。
圧着部材（第１の圧着部材）４４ａおよび圧着部材（第２の圧着部材）４４ｂは圧着部を構成する。また、搬送ローラ４７３ａ，４７３ｂ，４７４ａ，４７４ｂおよび回収リール４６ａ，４６ｂは回収部を構成する。
図８は、太陽電池セル１０の電極１２に樹脂接着剤２２を貼り付けるための工程図であり、図５のステップＳ２を詳細に示したものである。まず、予め剥離紙付き樹脂接着剤２４を供給リール４２ａ，４２ｂにセットしておく（ステップＳ１１）。
次に、太陽電池セル投入装置７０により太陽電池セル１０が接着剤貼付装置４０に投入される（ステップＳ１２）。より具体的には、太陽電池セル投入装置７０は、上面貼付部４１ａと下面貼付部４１ｂとの間で、太陽電池セル１０を把持する。図９は、太陽電池セル投入装置７０により把持される太陽電池セル１０の上面図である。図示のように、太陽電池セル投入装置７０の先端部はフォーク状の把持部材を有し、その間隙に太陽電池セル１０の電極１２を配置して、エア等により太陽電池セル１０を把持する。
次に、搬送ローラ４７１ａ〜４７４ａ，４７１ｂ〜４７４ｂが回転して、太陽電池セル１０の電極１２のそれぞれに対向する位置に剥離紙付き樹脂接着剤２４が供給される（ステップＳ１３）とともに、後に投入される太陽電池セル１０のために、ハーフカット部４３ａ，４３ｂが剥離紙付き樹脂接着剤２４の樹脂接着剤２２のみを、電極１２の長さに合わせてカットする（ステップＳ１４）。すなわち、太陽電池セル１０の電極１２には、電極１２の長さに合わせてカットされた樹脂接着剤２２が供給される。
このとき、上面貼付部４１ａが電極１２の数と同じ３つの供給リール４２ａを有するため、太陽電池セル１０の表面側の３つの電極１２の全てに対向するように剥離紙付き樹脂接着剤２４が供給される。太陽電池セル１０の裏面側についても同様である。
次に、以下のようにして、太陽電池セル１０の電極１２に樹脂接着剤２２を接着させる（ステップＳ１５）。図１０は、太陽電池セル１０の電極１２に樹脂接着剤２２を接着させる時の接着剤貼付装置４０の正面図であり、図１１は、図１０の太陽電池セル１０付近の拡大図である。また、図１２は、図１０を紙面左側から見た側面図であり、図１３は、図１２の太陽電池セル１０付近の拡大図である。なお、図１１では、太陽電池セル投入装置７０を省略している。
まず、エアシリンダ等により、上面貼付部４１ａの圧着部材４４ａが下降し、下面貼付部４１ｂの圧着部材４４ｂが上昇する。これにより、図１０および図１１に示すように、太陽電池セル１０の各電極１２に剥離紙付き樹脂接着剤２４が接触する。また、図１１に示すように、ステップＳ１４で、樹脂接着剤２２は電極１２の長さに合わせてカットされている。
ここで、図１２および図１３に示すように、下面貼付部４１ｂの圧着部材４４ｂの表面は平坦であるのに対し、上面貼付部４１ａの圧着部材４４ａの表面には凹凸が形成されている。これは、太陽電池セル１０の上面側を太陽電池セル投入装置７０が把持するためである。すなわち、圧着部材４４ａは凹部で太陽電池セル投入装置７０先端の把持部材を避けて、凸部で剥離紙付き樹脂接着剤２４を太陽電池セル１０の電極１２に接触させる。
さらに、圧着部材４４ａ，４４ｂは、約４．５秒間、上下の剥離紙付き樹脂接着剤２４および太陽電池セル１０の電極１２を挟み込んで加圧しつつ、樹脂接着剤２２の軟化温度より高く硬化温度より低い温度、例えば５０℃〜９０℃で加熱する。これにより、樹脂接着剤２２が軟化して太陽電池セル１０の電極１２に貼り付く。その後、上面貼付部４１ａの圧着部材４４ａは上昇し、下面貼付部４１ｂの圧着部材４４ｂは下降する。
図１０〜図１３に示すように、全ての電極１２に同時に剥離紙付き樹脂接着剤２４を加圧および加熱するため、図８のステップＳ１５の工程を一度行うだけで、全ての電極１２に接着剤を貼り付けることができる。したがって、熱や圧力による太陽電池セル１０への負荷を軽減し、かつ、短時間で貼付を行うことができる。
次に、剥離紙２３を樹脂接着剤２２から剥ぎ取る（ステップＳ１６）。図１４は、剥離紙２３を剥ぎ取る時の接着剤貼付装置４０の正面図である。同図に示すように、エアシリンダ等により剥ぎ取りローラ４５ａ，４５ｂを太陽電池セル１０の上および下で移動させつつ、チャック（不図示）により剥離紙２３を両面から挟んで引っ張って、太陽電池の電極１２に貼り付けられた樹脂接着剤２２から剥離紙２３を剥ぎ取る。剥ぎ取りが終了すると、剥ぎ取りローラ４５ａ，４５ｂは図６に示す元の位置に戻る。剥ぎ取られた剥離紙２３は、搬送ローラ４７３ａ，４７４ａ，４７３ｂ，４７４ｂが回転することにより、回収リール４６ａ，４６ｂに巻き取られる。
その後、太陽電池セル投入装置７０により太陽電池セル１０は貼付装置から取り出される（ステップＳ１７）。以上により、太陽電池セル１０の電極１２に樹脂接着剤２２を貼り付けることができる。
このように、本実施形態の接着剤貼付装置４０では、剥離紙付き樹脂接着剤２４を太陽電池セル１０の電極１２と同じ数だけ用い、太陽電池セル１０の表面側および裏面側から挟み込んで加圧および加熱する。そのため、全ての電極１２に同時に樹脂接着剤２２を貼り付けることができ、太陽電池セル１０への負荷が軽減するとともに、樹脂接着剤２２の貼付時間を短縮できる。
次に、本実施形態の２つ目の特徴である配線材圧着装置６０について、詳しく説明する。
図４の配線材圧着装置６０は、投入部７１と、仮圧着部７２と、本圧着部７３と、第１の加熱部７４と、第２の加熱部７５と、これら各部に共通して用いられる搬送装置６１および加熱装置６２とを備えている。投入部７１から第２の加熱部７５までの各部は、搬送装置６１上で、太陽電池セル１０の１枚分程度のスペースを占有する。
搬送装置６１は太陽電池セル１０を投入部７１から第２の加熱部７５の順に、各段での処理が終わる毎に、次段へ搬送する。加熱装置６２は太陽電池セル１０を加熱する。加熱装置６２は、投入部７１から第２の加熱部７５の各部で、それぞれ異なる温度で太陽電池セル１０を加熱できる。
投入部７１には、配線材２１、および、樹脂接着剤２２が電極１２に貼り付けられた太陽電池セル１０が投入される。仮圧着部７２は押さえ部材６３を有し、押さえ部材６３による加圧と加熱装置６２による加熱により、配線材２１と太陽電池セル１０とを仮圧着する。本圧着部７３は下面が水平な加圧部材６４を有し、樹脂接着剤２２に圧力を加えて樹脂接着剤２２に含まれるニッケル等の導電性粒子を潰し、導電性を得る。さらに、加圧部材６４の下面には加熱装置６４ａが設けられ、加熱装置６２と合わせて、樹脂接着剤２２を加熱する。第１の加熱部７４および第２の加熱部７５は非接触加熱装置６５を共有し、樹脂接着剤２２を加熱して硬化させる。非接触加熱装置６５は、例えばＩＲ（赤外線）ランプや、ＩＨ（誘導加熱）、ホットエア等である。
図１５は、太陽電池セル１０に配線材２１を圧着するための工程図であり、図５のステップＳ５を詳細に示したものである。まず、太陽電池セル投入装置７０は樹脂接着剤が貼り付けられた太陽電池セル１０を、配線材投入装置５０は配線材２１を、それぞれ配線材圧着装置６０の投入部に投入する（ステップＳ２１）。より具体的には、太陽電池セル投入装置７０は既に投入された配線材２１の上に太陽電池セル１０を投入し、配線材投入装置５０は段差が設けられた配線材２１をその太陽電池セル１０の上に投入する。投入部７１では、次の工程のために、加熱装置６２を用いて樹脂接着剤２２を予熱してもよい。
ステップＳ２１の工程に要する時間は、例えば６秒間である。太陽電池セル１０および配線材２１が投入されると、搬送装置６１はこれらを仮圧着部７２に搬送するとともに、次の太陽電池セル１０および配線材２１が投入される。つまり、６秒間に１枚の割合で太陽電池セル１０が次々に投入部７１に投入される。
次に、仮圧着部７２において、加熱装置６２により樹脂接着剤２２の軟化温度より高く硬化温度より低い温度、例えば５０℃〜９０℃で加熱しながら、押さえ部材６３で配線材２１および太陽電池セル１０を加圧し、樹脂接着剤２２を軟化させて配線材２１と太陽電池セル１０とを仮圧着する（ステップＳ２２）。太陽電池セル１０の表面および裏面には同じ位置に電極１２が形成されるため、太陽電池セル１０の表面および裏面の両方の配線材２１が仮圧着される。これにより、後の工程で、太陽電池セル１０上で配線材２１がずれるのを防げる。
ステップＳ２２の工程に要する時間は、例えば３秒間である。前の太陽電池セル１０の投入工程（ステップＳ２１）が６秒間を要するため、本工程が３秒間で終了してすぐに、次の太陽電池セル１０が投入部７１から仮圧着部７２へ搬送されるわけではない。そのため、仮圧着が３秒間で終了し、さらに３秒間待機して、仮圧着部に合計６秒間留まった後に、搬送装置６１は太陽電池セル１０を仮圧着部７２から本圧着部７３へ搬送するとともに、投入部７１から仮圧着部７２へ次の太陽電池セル１０を搬送する。
本圧着部７３において、加圧部材６４で２〜３ＭＰａ程度で樹脂接着剤２２を加圧して本圧着する。これにより、樹脂接着剤２２に含まれる導電性粒子が潰れ、導電性が得られる。なお、加圧部材６４の下面は平坦になっている。太陽電池セル１０の上に配線材２１が載置されているため、加圧部材６４で加圧する際に、加圧部材６４が太陽電池セル１０と接触することはない。
ここで、加圧部材６４の下部には加熱装置６４ａが設けられており、加圧だけでなく、樹脂接着剤２２を硬化させるための加熱をすることもできる。本圧着に要する時間は、例えば３秒間であり、樹脂接着剤２２を硬化させるのに要する時間は、例えば１５秒間である。そのため、仮に加圧部材６４および加熱装置６４ａを用いて、本圧着と同時に樹脂接着剤２２が完全に硬化するまで加熱する場合、１５秒間加熱する必要がある。そうすると、この工程がボトルネックとなって、全体のスループットが低下してしまう。
すなわち、太陽電池セル１０が配線材圧着装置６０に投入されてから、その太陽電池セル１０への配線材２１の圧着が終了するまでに要するタクトタイムは、６秒（ステップＳ２１）＋６秒（ステップＳ２２）＋１５秒（本圧着および樹脂接着剤２２を完全に硬化させるための加熱１５秒間）＝２７秒であり、スループットは、樹脂接着剤２２を硬化させるための加熱が１５秒間かかるために、１５秒に１個（毎分４個）の太陽電池セル１０となってしまう。
そこで、本実施形態では、これまでの工程（ステップＳ２１，Ｓ２２および本圧着）の最長時間はステップＳ２１の６秒間であることに着目し、ステップＳ２３で樹脂接着剤２２を完全に硬化させるのではなく、硬化ための加熱を複数工程に分けて行う。
まず、ステップＳ２３では、樹脂接着剤２３を加圧して本圧着するのと並行して、加熱装置６２および加熱装置６４ａにより、樹脂接着剤２２の硬化温度より高い温度、例えば１３０℃〜１８０℃で樹脂接着剤２２を加熱する（ステップＳ２３）。本工程では、樹脂接着剤２２の硬化に必要な１５秒間のうち、３秒間だけ加熱する。
そして３秒間本圧着部７３で待機した後に、第１の加熱部７４へ搬送し、第１および第２の加熱部７５で、残りの１２秒間を２回に分けて加熱する。すなわち、第１の加熱部７４において、加熱装置６２および非接触加熱装置６５により、上記温度で６秒間加熱する（ステップＳ２４）。さらに、第２の加熱部７５に搬送して、同様に６秒間加熱する（ステップＳ２５）。第１および第２の加熱部７４，７５は非接触加熱装置６５を共有しており、２枚の太陽電池セル１０を同時に加熱できる。
第２の加熱部７５では、本圧着部７３と第１の加熱部７４での加熱時間と合わせて合計１５秒間加熱される。これにより、樹脂接着材３３の硬化に要する時間に達し、樹脂接着剤３３は硬化して、配線材２１と太陽電池セル１０の電極１２が接着される。
このようにすると、ステップＳ２１〜Ｓ２５の工程が全て６秒（ステップＳ２２，Ｓ２３は待機時間の３秒と合わせて６秒）となる。そのため、タクトタイムは、６秒×５（ステップＳ２１〜Ｓ２５）＝３０秒となるが、スループットを６秒に１個（毎分１０個）の太陽電池セル１０に改善できる。
また、図４の配線材圧着装置６０は、全ての太陽電池セル１０を仮圧着した後に樹脂接着剤２２の硬化を行うのではなく、太陽電池セル１０ごとに行うため、配線材圧着装置６０の大きさは、接続する太陽電池セル１０の数に関わらず、投入部７１〜第２の加熱部７５に対応する太陽電池セル１０の５枚分程度よい。
このように、本実施形態の配線材圧着装置６０では、最も長い時間が必要な、樹脂接着剤２２を硬化させる加熱工程を複数に分けて行う。そのため、高いスループットで太陽電池ストリング２０を生成できる。また、太陽電池セル１０ごとに硬化を行うため、配線材圧着装置６０を小型化できる。
上述した図１５の各ステップの時間は例示であり、実際の時間に応じて、樹脂接着剤２２の硬化を複数の工程に分ければよい。例えば、ステップＳ２１の工程が３秒である場合、ステップＳ２３で３秒間加熱した後、残りの１２秒間を４工程に分ける（つまり、第１の加熱部７４を３つ設ける）ことで、スループットを３秒に１個にできる。また、例えば、ステップＳ２１の工程よりステップＳ２２の工程での所要時間が長い場合は、各加熱部での加熱時間がステップＳ２２の工程の所要時間以下となるようにすればよい。
上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した個々の実施形態には限定されるものではない。特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
１０ 太陽電池セル
１１ フィンガー電極
１２ バスバー電極
２０ 太陽電池ストリング
２１ 配線材
２２ 樹脂接着剤
２３ 剥離紙
２４ 剥離紙付き樹脂接着剤
３０ 検査装置
４０ 接着剤貼付装置
４１ａ 上面貼付部
４１ｂ 下面貼付部
４２ａ，４２ｂ 供給リール
４３ａ，４３ｂ ハーフカット部
４４ａ，４４ｂ 圧着部材
４５ａ，４５ｂ 剥ぎ取りローラ
４６ａ，４６ｂ 回収リール
４７１ａ〜４７４ａ，４７１ｂ〜４７４ｂ 搬送ローラ
５０ 配線材投入装置
６０ 配線材圧着装置
６１ 搬送装置
６２，６４ａ 加熱装置
６３ 押さえ部材
６４ 加圧部材
６５ 非接触加熱装置
７０ 太陽電池セル投入装置
７１ 投入部
７２ 仮圧着部
７３ 本圧着部
７４ 第１の加熱部
７５ 第２の加熱部
１００ 太陽電池ストリングの製造装置
１１ フィンガー電極
１２ バスバー電極
２０ 太陽電池ストリング
２１ 配線材
２２ 樹脂接着剤
２３ 剥離紙
２４ 剥離紙付き樹脂接着剤
３０ 検査装置
４０ 接着剤貼付装置
４１ａ 上面貼付部
４１ｂ 下面貼付部
４２ａ，４２ｂ 供給リール
４３ａ，４３ｂ ハーフカット部
４４ａ，４４ｂ 圧着部材
４５ａ，４５ｂ 剥ぎ取りローラ
４６ａ，４６ｂ 回収リール
４７１ａ〜４７４ａ，４７１ｂ〜４７４ｂ 搬送ローラ
５０ 配線材投入装置
６０ 配線材圧着装置
６１ 搬送装置
６２，６４ａ 加熱装置
６３ 押さえ部材
６４ 加圧部材
６５ 非接触加熱装置
７０ 太陽電池セル投入装置
７１ 投入部
７２ 仮圧着部
７３ 本圧着部
７４ 第１の加熱部
７５ 第２の加熱部
１００ 太陽電池ストリングの製造装置
Claims (9)
- 対向する第１および第２主面にそれぞれ電極が形成され所定方向に列設された複数の太陽電池セルと、
前記複数の太陽電池セルのうち、隣接する２つの太陽電池セルの一方の前記第１主面側の前記電極と他方の前記第２主面側の前記電極とに電気的に接続される配線材と、
前記電極と前記配線材との間に介挿される樹脂接着剤と、を備える太陽電池ストリングの製造装置であって、
前記電極のそれぞれの上に前記樹脂接着剤を貼り付ける接着剤貼付装置と、
前記樹脂接着剤のそれぞれの上に前記配線材を配置した状態で、前記電極と前記配線材とを圧着する配線材圧着装置と、を備え、
前記配線材圧着装置は、
前記配線材上に前記複数の太陽電池セルのうちの１つが投入される投入部と、
前記配線材が前記太陽電池セル上でずれないように、前記配線材を前記投入された太陽電池セルに仮圧着する仮圧着部と、
前記樹脂接着剤を加圧して前記樹脂接着剤に含まれる導電性粒子を潰し、前記樹脂接着剤に導電性を持たせる本圧着部と、
非接触加熱装置を用いて、前記太陽電池セルを、前記樹脂接着剤の硬化温度より高い温度で、前記樹脂接着剤が硬化するのに要する時間より短い時間加熱する１または２以上の第１の加熱部と、
前記第１の加熱部で加熱された後の前記太陽電池セルを、非接触加熱装置を用いて、前記樹脂接着剤の硬化温度より高い温度で、前記第１の加熱部での加熱時間と合わせた合算時間が前記樹脂接着剤の硬化に要する時間に達するように加熱して、前記配線材を前記太陽電池セルの前記電極上に接着および硬化させる第２の加熱部と、
前記投入部、前記仮圧着部、前記本圧着部、前記第１の加熱部および前記第２の加熱部の各段の処理が終わるごとに、次段の処理を行うべく前記太陽電池セルを搬送する搬送装置と、を有することを特徴とする太陽電池ストリングの製造装置。 - 前記第１および第２の加熱部のそれぞれで加熱する時間は、前記投入部、前記仮圧着部および前記本圧着部での処理に要する時間のうち、最も長い時間以下であることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池ストリングの製造装置。
- 前記第１の加熱部の数は、前記第１および第２の加熱部で加熱する時間が前記投入部、前記仮圧着部および前記本圧着部での処理に要する時間のうち、最も長い時間以下であり、かつ、前記第１および第２の加熱部で加熱される合算時間で前記樹脂接着剤が硬化するよう、設定されることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池ストリングの製造装置。
- 前記本圧着部は、前記樹脂接着剤を加圧して前記導電性粒子を潰すとともに、樹脂接着剤の硬化温度より高い温度で加熱し、前記第１の加熱部としても機能することを特徴とする請求項１乃至３に記載の太陽電池ストリングの製造装置。
- 前記第１および第２の加熱部は、２つ以上の前記太陽電池セルを同時に加熱可能な加熱装置を共有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の太陽電池ストリングの製造装置。
- 前記加熱装置は、ＩＲランプ、ＩＨまたはホットエアであることを特徴とする請求項５に記載の太陽電池ストリングの製造装置。
- 対向する第１および第２主面にそれぞれ電極が形成され所定方向に列設された複数の太陽電池セルと、
前記複数の太陽電池セルのうち、隣接する２つの太陽電池セルの一方の前記第１主面側の前記電極と他方の前記第２主面側の前記電極とに電気的に接続される配線材と、
前記電極と前記配線材との間に介挿される樹脂接着剤と、を備える太陽電池ストリングの製造方法であって、
前記電極のそれぞれの上に前記樹脂接着剤を貼り付ける工程と、
前記配線材上に前記複数の太陽電池セルのうちの１つを載置する工程と、
前記配線材が前記太陽電池セル上でずれないように、前記配線材を前記載置された太陽電池セルに仮圧着する工程と、
前記樹脂接着剤を加圧して前記樹脂接着剤に含まれる導電性粒子を潰し、前記樹脂接着剤に導電性を持たせる工程と、
非接触加熱装置を用いて、前記太陽電池セルを、前記樹脂接着剤の硬化温度より高い温度で、前記樹脂接着剤が硬化するのに要する時間より短い時間加熱する１または２以上の工程と、
前記加熱された後の前記太陽電池セルを、非接触加熱装置を用いて、前記樹脂接着剤の硬化温度より高い温度で、既に加熱された時間と合わせた合算時間が前記樹脂接着剤の硬化に要する時間に達するように加熱して、前記配線材を前記太陽電池セルの前記電極上に接着および硬化させる工程と、を備えることを特徴とする太陽電池ストリングの製造方法。 - 太陽電池セルの、対向する第１および第２主面に形成され、樹脂接着剤が貼り付けられた電極のそれぞれと、隣接する２つの前記太陽電池セルの一方の前記第１主面側の前記電極と他方の前記第２主面側の前記電極とに電気的に接続される配線材と、を圧着する配線材圧着装置であって、
前記配線材上に前記太陽電池セルが投入される投入部と、
前記配線材が前記太陽電池セル上でずれないように、前記配線材を前記投入された太陽電池セルに仮圧着する仮圧着部と、
前記樹脂接着剤を加圧して前記樹脂接着剤に含まれる導電性粒子を潰し、前記樹脂接着剤に導電性を持たせる本圧着部と、
非接触加熱装置を用いて、前記太陽電池セルを、前記樹脂接着剤の硬化温度より高い温度で、前記樹脂接着剤が硬化するのに要する時間より短い時間加熱する１または２以上の第１の加熱部と、
前記第１の加熱部で加熱された後の前記太陽電池セルを、非接触加熱装置を用いて、前記樹脂接着剤の硬化温度より高い温度で、前記第１の加熱部での加熱時間と合わせた合算時間が前記樹脂接着剤の硬化に要する時間に達するように加熱して、前記配線材を前記太陽電池セルの前記電極上に接着および硬化させる第２の加熱部と、
前記投入部、前記仮圧着部、前記本圧着部、前記第１の加熱部および前記第２の加熱部の各段の処理が終わるごとに、次段の処理を行うべく前記太陽電池セルを搬送する搬送装置と、を備えることを特徴とする配線材圧着装置。 - 太陽電池セルの、対向する第１および第２主面に形成され、樹脂接着剤が貼り付けられた電極のそれぞれと、隣接する２つの前記太陽電池セルの一方の前記第１主面側の前記電極と他方の前記第２主面側の前記電極とに電気的に接続される配線材と、を圧着する配線材圧着方法であって、
前記配線材上に前記太陽電池セルを載置する工程と、
前記配線材が前記太陽電池セル上でずれないように、前記配線材を前記載置された太陽電池セルに仮圧着する工程と、
前記樹脂接着剤を加圧して前記樹脂接着剤に含まれる導電性粒子を潰し、前記樹脂接着剤に導電性を持たせる工程と、
非接触加熱装置を用いて、前記太陽電池セルを、前記樹脂接着剤の硬化温度より高い温度で、前記樹脂接着剤が硬化するのに要する時間より短い時間加熱する１または２以上の工程と、
前記加熱された後の前記太陽電池セルを、非接触加熱装置を用いて、前記樹脂接着剤の硬化温度より高い温度で、既に加熱された時間と合わせた合算時間が前記樹脂接着剤の硬化に要する時間に達するように加熱して、前記配線材を前記太陽電池セルの前記電極上に接着および硬化させる工程と、を備えることを特徴とする配線材圧着方法。
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