JP5058395B2 - 太陽電池モジュールの製造装置および太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、太陽電池モジュールの製造装置および太陽電池モジュールの製造方法に関する。
太陽電池モジュールは、複数の太陽電池素子と、該複数の太陽電池素子を電気的に接続するインターコネクタとを有する。
このようなインターコネクタは、特開２００９−１６４２１２号公報などに開示されているように、ボビンに巻き取られた配線材料が、ボビンから引き出されて複数のプーリーを通過した後に所望の長さに切断されることで、形成される。
このとき配線材料はボビンの軸線方向に沿って移動しながら前記ボビンの巻き取り面に巻き取られている。そのため、配線部材は、前記ボビンから引き出される際にも、前記巻き取り面がボビンの軸線方向に沿って往復しながら引き出される。
そして、特開２００９―１６４２１２号公報に開示された製造装置おいて、ボビンの下流に配置されたプーリーは、その外周に断面形状が矩形型の溝部を有している。このような前記プーリーにおいては、前記ボビンから引き出された配線材料に面内曲げを生じる応力が加わり、面内方向への屈曲が生じる場合があった。すなわち、特開２００９―１６４２１２号公報に開示されたような製造装置を用いた場合、前記プーリーを通過した配線材料を切断して形成されたインターコネクタは、平面視した際に、面内方向への屈曲を有する場合があった。
なお以下において、配線材料の主面を含む平面内における曲げを面内曲げと呼び、配線材料の主面を含む平面に平行で配線材料の長さ方向に垂直な方向を面内方向と呼ぶものとする。また、配線材料の主面を含む平面に垂直な方向への曲げを面外曲げと呼び、配線材料の主面を含む平面に垂直な方向を面外方向と呼ぶものとする。
このように面内方向に湾曲したインターコネクタにより複数の太陽電池素子が接続された場合、インターコネクタが太陽電池素子の出力電極の外側にはみ出して配置される可能性があった。そのため、太陽電池素子の受光面の有効受光面積が減少し、発電効率が低下する場合があった。
したがって、インターコネクタによって複数の太陽電池素子が電気的に接続された太陽電池モジュールの製造方法およびその製造装置において、太陽電池モジュールの発電効率の向上および信頼性の向上が要求されていた。
本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造装置は、配線材料が巻き取られたボビンから前記配線材料を引き出す供給部と、該供給部から引き出された前記配線材料の湾曲を矯正する矯正部と、矯正された前記配線材料を所定長さに切断してインターコネクタを形成する切断部とを有している。前記矯正部は、前記ボビンから引き出された前記配線材料に当接する第１プーリーを有している。該第１プーリーは、第１底面と該第１底面の両側に配置された一対の第１傾斜面とを有する第１溝部を外周に有し、前記第１傾斜面の前記第１底面に対する傾斜角度θ１は、前記供給部から引き出された前記配線材料の前記第１底面に対する傾斜角度θ２以下である。
本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法は、配線材料が巻き取られたボビンから前記配線材料を引き出す供給工程と、引き出された前記配線材料の湾曲を矯正する矯正工程と、矯正された前記配線材料を所定長さに切断してインターコネクタを形成する切断工程とを有している。前記矯正工程は、第１底面と該第１底面の両側に配置された一対の第１傾斜面とを有する第１溝部を外周に有する第１プーリーに前記配線材料を当接させて湾曲を矯正する第１工程を有している。該第１工程において、前記配線材料を、前記第１傾斜面の外周端部に当接させずに前記第１底面と当接させて、前記配線材料の幅方向における湾曲を矯正する。
本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法および製造装置によれば、ボビンから引き出された配線材料を用いて、湾曲が低減されたインターコネクタを加工することができる。そのため、インターコネクタが太陽電池素子の出力電極からはみだして配置されることを低減できるとともに、太陽電池素子の出力電極の幅の縮小が図れる。したがって、発電効率が高く信頼性の高い太陽電池モジュールを提供することが可能になる。
＜太陽電池モジュールの構成＞
以下、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造装置１０により製造される太陽電池モジュール１について、図１乃至図３を参照しつつ説明する。
以下、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造装置１０により製造される太陽電池モジュール１について、図１乃至図３を参照しつつ説明する。
太陽電池モジュール１は、図１（ｂ）に示すように、透光性基板２と、裏面シート３と、第1充填材（受光面側充填材）４と、第2充填材（裏面側充填材）５と、複数の太陽電池素子（光電変換素子）６と、インターコネクタ７と、枠体８と、を有する。第１充填材４および第２充填材５は、透光性基板２と裏面シート３との間に配置されている。複数の太陽電池素子６は、第1充填材４と第２充填材５との間に配置されている。枠体８は、太陽電池モジュール１の外周部に配置されている。
また、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、一の太陽電池素子６（第１太陽電池素子６Ａ）の受光面側出力電極６１と、該太陽電池素子６と隣り合う他の太陽電池素子６（第２太陽電池素子６Ｂ）の裏面側出力電極６３とは、インターコネクタ７によって電気的に接続されている。
なお、以下、互いに隣接する太陽電池素子６を第１太陽電池素子６Ａおよび第２太陽電池素子６Ｂと呼ぶものとする。
透光性基板２としては、ガラスやポリカーボネート樹脂などからなる基板が用いられる。ガラス板を用いる場合には、白板ガラス、強化ガラス、倍強化ガラス、熱線反射ガラスなどを使用することができ、例えば、厚さ３ｍｍ〜５ｍｍ程度の白板強化ガラスが使用される。他方、ポリカーボネート樹脂などの合成樹脂からなる基板を用いた場合には、５ｍｍ程度の厚みを有するものを使用することができる。
太陽電池素子６は、図２（ｃ）に示すように、受光面６４と裏面６５とを有する。図２（ａ）に示すように、太陽電池素子６は、受光面６４側に、受光面側出力電極６１と、受光面側出力電極６１に接続されたフィンガー電極６２とを有する。また図２（ｂ）に示すように、太陽電池素子６は、裏面６５側に、裏面側出力電極６３を有する。
より詳しく述べると、太陽電池素子６は、例えば、厚み０．２〜０．４ｍｍ程度、大きさ１５０〜１６０ｍｍ角程度の、単結晶シリコンや多結晶シリコンからなる板状体である。この太陽電池素子６は、その内部に、ボロンなどのＰ型不純物を多く含んだP層とリンなどのＮ型不純物を多く含んだＮ層とが接したＰN接合を有する。
フィンガー電極６２は、光生成キャリヤーを収集する機能を有している。フィンガー電極６２は、例えば、その幅が０．１〜０．２ｍｍ程度で、太陽電池素子６の一辺と平行に、例えばおよそ２〜４ｍｍの間隔で多数本形成される。フィンガー電極６２は、例えば、銀ペーストなどの導電ペーストがスクリーンプリントされることによって形成される。
また、受光面側出力電極６１は、受光面６４でフィンガー電極６２によって収集された光キャリヤーを集電する機能を有している。受光面側出力電極６１の表面にはインターコネクタ７が電気的に接続されて固定される。このような受光面側出力電極６１は、例えば、その幅が１〜３ｍｍ程度で、フィンガー電極６２と垂直に交わるように、例えば、２〜４本程度形成される。受光面側出力電極６１も、例えば、フィンガー電極６２と同様にして形成される。
裏面側出力電極６３は、裏面６５において上述した受光面側出力電極６１に相当するものであり、裏面６５で収集された光キャリヤーを集電する機能を有している。裏面側出力電極６３は、例えば、銀ペーストなどの導電ペーストがスクリーンプリントされることによって形成される。
以上のような太陽電池素子６は、太陽光が透光性基板２と第1充填材４とを通過して太陽電池素子６に受光されることによって、発電することができる。
インターコネクタ７は、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、その一端が第１太陽電池素子６Ａの受光面側出力電極６１と接続され、他端が隣接する第２太陽電池素子６Ｂの裏面側出力電極６３と接続される。このようなインターコネクタ７は、例えば、銅（無酸素銅）、アルミニウム、インバーと銅とのクラッド材のような低抵抗の配線材料１１を後述の太陽電池モジュール製造装置１０で所定長さに切断することによって製造される。本実施形態においては、インターコネクタ７の表面は、半田によりコートされている。
また図３（ａ）に示すように、インターコネクタ７の長手方向に直交する方向における寸法（幅）は、太陽電池素子６の受光面側出力電極６１の幅と同程度であってもよい。これにより、インターコネクタ７を受光面側出力電極６１の外縁より内側の所定の位置に半田付けすることで、太陽電池素子６の有効受光面積を広く確保することができる。
また、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、インターコネクタ７の長さ方向における寸法（長さ）は、太陽電池素子６の受光面側出力電極６１の長さ方向における寸法（長さ）と、隣り合う太陽電池素子（第２太陽電池素子６Ｂ）の裏面の裏面側出力取出電極６３の長さ方向における寸法（長さ）との総和以上である。このように、太陽電池素子６の受光面側出力電極６１のほぼ全域に重なるようにインターコネクタ７が配置されることにより、太陽電池素子６の抵抗成分を少なくすることができる。例えば、約１５０ｍｍ角程度の多結晶シリコンの板状体を有する太陽電池素子６が使用される場合、インターコネクタ７の幅は１〜３ｍｍ程度、厚さは０．１〜０．３ｍｍ程度、その長さは１４０〜３００ｍｍ程度とすることができる。
第1充填材４および第２充填材５は、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体（以下、ＥＶＡと略す）やポリビニルブチラール（以下、ＰＶＢと略す）から成る厚さ０．４〜１ｍｍ程度のシート部材が用いられる。該シート部材は、上述の原料をＴダイと押し出し機とによってシート状に成形することで得られる。これらの第１充填材４および第２充填材５は、ラミネート装置を用いた加熱加圧加工によって、軟化、融着して、太陽電池モジュール１の他の部材と一体化する。
また、裏面側に配置される第２充填材５に用いるＥＶＡやＰＶＢは透明なものでも構わない。また、太陽電池モジュール１が設置される周囲の設置環境に合わせ、第２充填材５に用いるＥＶＡやＰＶＢは、酸化チタンや顔料等を含有した白色等に着色されたものでも構わない。
裏面シート３は、例えば、水分を透過しないように、アルミ箔を挟持した耐候性を有するフッ素系樹脂シートや、アルミナまたはシリカを蒸着したポリエチレンテレフタレ−ト（ＰＥＴ）シートなどが用いられる。
枠体８は、太陽電池モジュール１の外縁部を保護するものであり、アルミニウム合金を押し出し成型することなどによって製造することができる。
＜太陽電池モジュールの製造装置＞
＜第１の実施形態＞
次に、本発明の第１の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造装置１０について図４乃至図９を用いて説明する。
＜第１の実施形態＞
次に、本発明の第１の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造装置１０について図４乃至図９を用いて説明する。
図４は、具体的には、太陽電池モジュールの製造装置１０における、配線材料１１が巻き取られたボビン１２から配線材料１１を引き出して適当な長さに切断して、インターコネクタ７を形成する過程を示す。
図４に示すように、太陽電池モジュールの製造装置１０は、供給部５１と、矯正部５２と、切断部５３とを有している。供給部５１は、配線材料１１が巻き取られたボビン１２から配線材料１１を引き出す部分である。矯正部５２は、供給部５１から引き出された配線材料１１の湾曲を矯正する部分である。切断部５３は、矯正部５２で矯正された配線材料１１を所定長さに切断してインターコネクタ７を形成する部分である。
以下、これら太陽電池モジュールの製造装置１０の各部分において、配線材料１１がインターコネクタ７となるまでの工程を詳細に説明する。
配線材料１１からインターコネクタ７を形成する工程は、供給工程と矯正工程と切断工程とを有している。以下、各工程について、順を追って説明する。
まず、供給工程について説明する。
供給工程は、供給部５１において行われる工程である。供給部５１は、ボビン１２を有している。供給工程において、ボビン１２から配線材料１１が一定の長さずつ引き出されて供給される。ここでボビン１２は、例えば、直径５〜１５ｃｍ、高さ１０〜３０ｃｍの円柱形状の樹脂からなる。ボビン１２には、配線材料１１が連続して、質量にして５〜１０ｋｇ程度巻き取られている。なお、配線材料１１は、前述したように例えば銅箔の表面を半田で覆った帯状の導電性材料であり、幅１〜３ｍｍ、厚さ０．１〜０．４ｍｍのものである。
ボビン１２に巻き取られている配線材料１１は、ボビン１２から引き出した初期の状態では、面内曲げと面外曲げとが複合して生じるらせん状の巻き癖を有する。
本実施形態において、ボビン１２の中心軸Ｓ１２は中空となっており、ボビン１２の中心軸Ｓ１２は回転シャフトに嵌め込まれている。そしてボビン１２が、タイマーなどで一定の時間毎にインターコネクタ７の長さ分だけ回転する。このボビン１２の回転と、後述の引張手段１８が配線材料１１を一定長さずつ引っ張ることとが協働することによって、配線材料１１がボビン１２から引き出されて、下流へ送り出される。このとき、ボビン１２の回転時間と引張手段１８の引っ張り距離とは、形成するインターコネクタ７の長さに応じて適宜選択すればよい。
次に、矯正工程について説明する。
矯正工程は、矯正部５２において行われる工程である。ボビン１２から引き出された配線材料１１は、図４に示すように、矯正部５２に送られる。矯正部５２は、第１プーリー１３と、第２プーリー１４と、第３プーリー１５とを有している。
本実施形態においては、図４に示すように第１プーリー１３は、鉛直方向（図中のＺ方向）において、ボビン１２および第２プーリー１４よりも下方に配置されている。そして、第２プーリー１４は、鉛直方向において、ボビン１２よりも下方に配置されている。また、図４および図６に示すように、第１プーリー１３の回転中心軸Ｓ１３と、第２プーリー１４の回転中心軸Ｓ１４と、第３プーリー１５の回転中心軸Ｓ１５とは、ボビン１２の回転中心軸Ｓ１２に略平行となるよう配置されている。
ボビン１２から引き出された配線材料１１は、矯正部５２において、第１プーリー１３、第２プーリー１４、第３プーリー１５の順に通過する。すなわち、矯正工程は、第１プーリー１３を通過する第１工程と、第２プーリー１４を通過する第２工程と、第３プーリー１５を通過する第３工程とを有している。
最初に、第１工程について説明する。
第１プーリー１３は、図４に示すように、ボビン１２から引き出された配線材料１１が当接するように、３つのプーリーのうち最も上流に配置されるプーリーである。すなわち、ボビン１２から引き出された配線材料１１が当接するプーリーである。
なお、本明細書において、配線材料１１が通過する経路において、供給部５１側を上流とし、切断部５３側を下流とする。
より具体的には、第１プーリー１３は、図５（ａ）に示すように、その外周に第１溝部９１を有する円板状の滑車である。第１溝部９１は、第１底面１３ａと該第１底面１３ａの両側に配置された一対の第１傾斜面１３ｂとを有している。第１底面１３ａは、配線材料１１が当接する面である。
このような構成により、第１プーリー１３の第１溝部９１は台形状の断面形状を有するため、ボビン１２から引き出された配線材料１１は第１プーリー１３の第１底面１３ａまで落ち込み、該第１底面１３ａに沿って巻かれる。そして、この第１底面１３ａは、展開すると、第１プーリー１３の中心軸に垂直な方向に沿う長辺を有する略長方形状である。このことから、配線材料１１が第１プーリー１３によって直線状に伸ばされるため、面内方向の曲げをスムーズに矯正することができる。
また、第１プーリー１３は、図４に示すように上下方向（Ｚ方向）に可動である。すなわち、鉛直方向（Ｚ方向）に固定されているボビン１２に対して、第１プーリー１３は、Ｚ方向に可動な動滑車である。これにより、配線材料１１がボビン１２から引き出されるたびに、第１プーリー１３は配線材料１１の張力で持ち上げられて、図４に示す状態から上方向（＋Ｚ方向）へ移動する。このような機構にすることでボビン１２から配線材料１１が引き出された際の張力が、第１プーリー１３の上方向の運動に転化される。その結果、第１プーリー１３が惰性で回転するのを低減するとともに配線材料１１の張力を一定に保つことができる。このように配線材料１１に加わる張力を一定とすることにより、配線材料１１の巻き癖とは逆方向へ一定の面外曲げを加えて、配線材料１１の曲げ戻しをすることができる。なお、この張力を、配線材料１１の弾性域内の力とすることで、配線材料１１に加工硬化が生じることを低減することができる。
また、図６（ｂ）に示すように、第１溝部９１の第１傾斜面１３ｂの第１底面１３ａに対する傾斜角度を傾斜角度θ１とする。供給部５２、すなわち、ボビン１２から引き出された配線材料１１の第１底面１３ａに対する傾斜角度を傾斜角度θ２とする。このとき、傾斜角度θ１は、傾斜角度θ２以下である。これにより、ボビン１２の端部１２ａから配線材料１１が引き出されたときに、配線材料１１が第１プーリー１３の第１外周端部１３ｃと干渉して、第１外周端部１３ｃで屈曲することを低減できる。その結果、配線材料１１が面内方向に湾曲することを低減することができる。
またさらに、本実施形態においては、図５（ａ）に示すように、第１傾斜面１３ａの第１プーリー１３の外周面に対する傾斜角度θ４は、鈍角である。このような構成により、ボビン１２から引き出された配線材料１１が第１プーリー１３と干渉した場合であっても、第１外周端部１３ｃで屈曲することを低減できる。
なお、図６（ｂ）に示すように、ボビン１２の端部１２ａと第１溝部９１の第１傾斜面１３ｂの第１外周端部１３ｃとを結ぶ直線の第１底面１３ａに対する傾斜角度を傾斜角度θ５とする。このとき、傾斜角度θ１は、傾斜角度θ５よりも小さくなる。
なお、第１傾斜面１３ｂの傾斜角度θ１は、配線材料１１の蛇行を低減でき、配線材料１１のねじれを低減できる範囲とすることができる。例えば、第１傾斜面１３ｂの傾斜角度θ１は、ボビン１２と第１プーリー１３との距離Ｌ１が５００ｍｍで、ボビン１２の配線材料１１の巻き取り面の長さが３００ｍｍである場合、７３°以下とすることができる。また、配線材料１１を第１プーリー１３の第１底面１３ａまで好適に落とし込む観点から、第１傾斜面１３ｂの傾斜角度θ１は、５０°以上とすることができる。
また、上述したように、上下方向に第１プーリー１３が移動して一定の張力が配線材料１１に加わることにより、配線材料１１が第１プーリー１３の第１底面１３ａに落とし込まれることで、配線材料１１の面内曲げを矯正することができる。
第１プーリー１３の第１底面１３ａは、配線材料１１の幅の１．１〜１．３倍とすることができる。これにより、図６（ｃ）に示すように、配線材料１１が第１溝部９１の第１底面１３ｂをわずかに斜めに横切ることができる。これにより、第１プーリー１３へ送られた配線材料１１に急激な面内曲げの力が加わることを低減して、過度の屈曲が発生するのを低減することができる。
なお、第１プーリー１３は、種々の手段によって配線材料１１に加わる張力を調節してもよい。例えば、第１プーリー１３の質量をできる限り軽量にして、配線材料１１と接する部分を鏡面研磨してもよい。すなわち、第１プーリー１３の質量をできる限り軽量にして、第１底面１３ａを鏡面としてもよい。このような場合においては、第１プーリー１３の上下方向の移動を、リニアスライダーなどでできる限りスムーズに動くようにすることで、配線材料１１に加わる張力を調整することができる。また、エアシリンダーやサーボモーターなどで第１プーリー１３を駆動することによって配線材料１１に加わる張力を調節してもよい。
次に、第２工程について、説明する。
図４に示すように、第２プーリー１４は、第１プーリー１３の下流に配置される。そして、第１プーリー１３によって矯正された配線材料１１は、第２プーリー１４と当接する。
図５（ｂ）に示すように、第２プーリー１４は、その外周に第２溝部９２を有する円板状の滑車である。第２溝部９２は、第２底面１４ａと該第２底面１４ａの両側に配置された一対の第２傾斜面１４ｂとを有している。第２底面１４ａは、配線材料１１が当接する面である。
このような構成により、第２溝部９２は、台形状の断面形状を有することから、第１プーリー１３を通過した配線材料１１は第２プーリー１４の第２底面１４ａまで落ち込み、該第２底面１４ａに沿って巻かれる。これにより、配線材料１１が第２傾斜面１４ｂの第２外周端部１４ｃに干渉することを低減して、配線材料１１が面内方向に屈曲するのを低減することができる。
また、上述したように、第１プーリー１３が上下方向に可動であるのに対して、第２プーリー１４は、ボビン１２に対する位置が固定されている。すなわち、第１プーリー１３は動滑車であるのに対して、第２プーリー１４は定滑車である。このことから、配線材料１１が第１プーリー１３と第２プーリー１４との間で直線状に引っ張られた状態となり、第２プーリー１４は、第１プーリー１３と協働して配線材料１１に一定の張力を加えることができる。
これにより、配線材料１１が第２プーリー１４を通過する際にも、配線材料１１の面内方向と面外方向の巻き癖を矯正することができる。そのため、第１プーリー１３で巻き癖が十分に矯正できないまま第１プーリー１３を通過して、配線材料１１が第２プーリー１４に対して斜めに進入した場合であっても、配線材料１１を好適に矯正することができる。
また、図５（ｂ）に示すように、第２傾斜面１４ｂの第２底面１４ａに対する傾斜角度を傾斜角度θ３とする。このとき、傾斜角度θ３は、前記傾斜角度θ１よりも大きくてもよい。この場合、第１プーリー１３においてＸ方向のおおまかな面内曲げの矯正がなされた配線材料１１が、より傾斜角度の大きい第２傾斜面１４ｂをもつ第２プーリー１４を通過することとなる。これにより、第２プーリー１４において配線材料１１のＸ方向における精度の高い湾曲矯正ができる。
第２傾斜面１４ｂの傾斜角度θ３は、例えば、傾斜角度θ１よりも１０°以上大きい角度とすることができる。より具体的には、前述のように第１プーリー１３の第１傾斜面１３ｂの傾斜角度θ１が７３°である場合、第２プーリー１４の第２傾斜面１４ｂの傾斜角度θ３は、例えば８５°とすることができる。
さらに、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、第２底面１４ａの幅Ｗ１４は、第１底面１３ａの幅Ｗ１３と略同じであってもよい。これにより、第１プーリー１３を通過して湾曲が矯正された配線材料１１をさらに矯正することができるとともに、配線材料１１の送り出し方向を安定させることができる。
またさらに、図５（ａ）に示すように、第１プーリー１３の中心軸に垂直な方向から見たときの、第１プーリー１３の中心軸に平行な方向（Ｘ方向）における一対の第１傾斜面１３ｂ間の最大の距離を、第１溝部９１の幅Ｗ１とする。同様に、図５（ｂ）に示すように、第２プーリー１４の中心軸に垂直な方向から見たときの、第２プーリー１４の中心軸に平行な方向（Ｘ方向）における一対の第２傾斜面１４ｂ間の最大の距離を、第２溝部９２の幅Ｗ２とする。このとき、第２溝部９２の幅Ｗ２は、第１溝部９３の幅Ｗ１よりも小さくてもよい。このような構成により、ボビン１２からの引き出したばかりの撓みの大きい配線材料１１を、過度な湾曲が生じることなく、より広い開口幅Ｗ１を有する第１プーリー１３へ導入することができる。
例えば、第１溝部９１の幅Ｗ１は約１０ｍｍとし、第２溝部９２の幅Ｗ２は約６ｍｍとすることができる。
なお、本実施形態においては、図４に示すように、第１プーリー１３の外径ＯＤ１と第２プーリー１４の外径ＯＤ２とは、略同じである。このような構成により、第１傾斜面１３ｂと第２傾斜面１４ｂとは上述したような傾斜角度の大小関係を有するため、第１傾斜面１３ａの長さＬ１は、第２傾斜面１４ｂの長さＬ２よりも大きくなる。
次に、第３工程について説明する。
図４に示すように、第３プーリー１５は、第２プーリー１４の下流に、且つ切断部５３の上流に配置される。そして、第１プーリー１３および第２プーリー１４を通過して湾曲が矯正された配線材料１１は第３プーリー１５と当接する。
図５（ｃ）に示すように、第３プーリー１５は、その外周に第３溝部９３を有する円板状の滑車である。第３溝部９３は、第３底面１５ａと該第３底面１５ａの両側に配置された一対の壁面１５ｂとを有している。壁面１５ｂは、第３底面１５ａに対して略垂直に配置されている。第３底面１５ａが、配線材料１１が当接する面である。
このような構成により、第３溝部９３は、矩形状の断面形状を有するため、第２プーリー１４を通過した配線材料１１は壁面１５ｂにガイドされ、第３底面１５ａに沿って巻かれる。
この第３プーリー１５は、配線材料１１を切断部５３に送るために、配線材料１１の方向転換を行う。すなわち、第３プーリー１５は、第１プーリー１３および第２プーリー１４で矯正された配線材料１１の送り出し方向を調整する機能を有している。
具体的には、配線材料１１は、後述する引張手段１８によって、間欠的に繰り返し引っ張られている。そのため、配線材料１１の張力の値は、引張手段１８の動作に伴い大きく変動する。そこで、本実施形態においては、第３プーリー１５の外周に、矩形状の第３溝部９３を有している。このことから、この壁面１５ｂによって、湾曲が矯正された配線材料１１の方向を調整することができる。そのため、引張手段１８の動作に伴い配線材料１１の張力が緩んだ際に、配線材料１１の送り出しの方向がずれることを低減することができる。
このとき、図５（ｃ）に示すように、第３溝部９３の深さＤ１５は、例えば、１０ｍｍ以上とすることができる。すなわち、第３溝部９３の壁面１５ｂの径方向の長さを１０ｍｍ以上とすることができる。これにより、配線材料１１にかかる張力が緩んだ際に、配線材料１１が第３プーリー１５の第３溝部９３から脱落するのを防止することができる。
また、第３底面１５ａの幅Ｗ１５は、第２底面１４ａの幅Ｗ１４と略同じであってもよい。これにより、配線材料１１の送り出し方向のずれを低減する効果が高まる。なお、本実施形態においては、上述したように、第１底面１３ａの幅Ｗ１３と第２底面１４ａの幅Ｗ１４とは略同じであるため、第１底面１３ａの幅Ｗ１３と、第２底面１４ａの幅Ｗ１４と、第３底面１５ａの幅Ｗ１５とが、略同じである。
なお、図５（ｃ）に示すように、第３プーリー１５の中心軸に垂直な方向から見たときの、第３プーリー１５の中心軸に平行な方向（Ｘ方向）における一対の壁面１５ｂ間の最大の距離を、第３溝部９３の幅Ｗ３とする。このとき、第３溝部９３の幅Ｗ３は、第２溝部９２の幅Ｗ２よりも小さくてもよい。このような構成により、第１プーリー１３と第２プーリー１４とで撓みが矯正された配線材料１１が、第３プーリー１５とのクリアランスにより、配線材料１１にかかる張力が緩むことを低減できる。その結果、この張力の緩みによって配線材料１１が第３プーリー１５の第３溝部９３内で暴れて、配線材料１１に撓みがさらに生じてしまうことを低減することができる。なお、本実施形態においては、上述したように一対の壁面１５ｂは、それぞれ第３底面１５ａに対して略垂直である。そのため、第３溝部９３の幅Ｗ３と第３底面１５ａの幅Ｗ１５とは、略同じである。
またさらに、本実施形態においては、第２溝部９２の幅Ｗ２は、第１溝部９１の幅Ｗ１よりも小さく、且つ第３の溝部９３の幅Ｗ３よりも大きい。このような構成により、矯正工程において、各溝部と配線材料１１とのクリアランスが次第に小さくなることから、撓みが矯正された配線材料１１を、新たに過度な撓みを生じさせることなく切断工程まで送ることができる。
なお、本実施形態においては、上述したように第１プーリー１３の外径ＯＤ１と第２プーリー１２の外径ＯＤ２とが略同一であるのに対して、第３プーリー１５の外径ＯＤ３は、外径ＯＤ１および外径ＯＤ２よりも大きい。このような構成により、配線材料１１の面外方向の撓みを矯正することができる。
このような第１プーリー１３、第２プーリー１４および第３プーリー１５は、例えば、ステンレスやアルミニウム合金などから製造することができる。
最後に、切断工程について説明する。
切断工程は、切断部５３において行われる工程である。より具体的には、切断部５３は、図４および図７に示すように、固定手段１６と切断手段１７と引張手段１８とを有しており、切断工程は、これらの手段を用いて行われる。
固定手段１６は、太陽電池モジュールの製造装置１０の本体部に強固に固定されており、配線材料１１を挟持して固定する。
切断手段１７は、切断機１７ａと切断用台１７ｂとを有しており、配線材料１１を切断する。
引張手段１８は、モーター等で駆動可能であり、配線材料１１を把持して引き出し方向（＋Ｙ方向）に引き出す。
切断工程における、各部の動作について図７を用いて説明する。
まず、図７（ａ）に示すように、第３プーリー１５を通過した配線材料１１は、固定手段１６に固定される。次に、図７（ｂ）に示すように、引張手段１８で配線材料１１の端部をつかむとともに、固定手段１６を開放し、引張手段１８を引き出し方向（＋Ｙ方向）に移動させる。このとき、切断手段１７から引き出した長さがインターコネクタ７の長さとなるように、引張手段１８を引き出し方向に移動させる。つまり、切断手段１７から引張手段１８までの長さがインターコネクタ７の長さとなる。次に、図７（ｃ）に示すように、再び配線材料１１を固定手段１６と引張手段１８とで引っ張った状態で固定しつつ、切断手段１７で配線材料１１を切断し、インターコネクタ７を形成する。このような一連の動作を繰り返すことにより、順次、インターコネクタ７を形成することができる。
以上の方法で形成したインターコネクタ７は、製造時における面内方向の蛇行や屈曲を低減したものとすることができる。
図８は、本発明の第１の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造装置１０を用いた場合に得られるインターコネクタ７の長さ方向の断面形状の例を示す。そして、表１に、この第１の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造装置１０を用いた場合と、比較例として本発明を用いていない太陽電池モジュールの製造装置を用いた場合とにおける、インターコネクタ７の面内方向における撓みを測定した結果を示したものである。ここでいう比較例の太陽電池モジュールの製造装置としては、図４に示す太陽電池モジュール１０における第１プーリー１３および第２プーリー１４を、それぞれ断面形状が矩形型の溝部を有するプーリーに取り替えたものである。
なお、表１の結果は、より具体的には、図８に示すように、インターコネクタ７の長さ方向における寸法が３００ｍｍである場合の、インターコネクタ７の面内方向の撓み量δを示している。
表１に示すように、第１の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造装置１０を用いた場合は、インターコネクタ７の面内方向の撓み量δを０．１ｍｍ以下に低減することができた。一方で比較例の場合は、インターコネクタ７の面内方向の撓み量δの平均値が３ｍｍ以上あった。
＜太陽電池モジュール１の製造方法＞
次に、以上の方法で形成したインターコネクタ７を用いて太陽電池モジュール１を製造する方法について、説明する。
次に、以上の方法で形成したインターコネクタ７を用いて太陽電池モジュール１を製造する方法について、説明する。
上述のようにして得られたインターコネクタ７は、半田を用いて太陽電池素子６の受光面側出力電極６１や裏面側出力電極６３に接続される。
図９は、太陽電池素子６にインターコネクタ７を半田付けする様子の一例を示したものである。インターコネクタ７の太陽電池素子６の受光面側出力電極６１への取り付けは、例えば、以下の方法によって行うことができる。
まず、太陽電池素子６の受光面側出力電極６１の上へインターコネクタ７を配置する。その後、押しつ付けピン２０を下ろし、該押し付けピン２０によってインターコネクタ７を受光面側出力電極６１に押し付ける。このとき、ノズル２１から、４００〜５００℃程度の熱風を数秒、上記の押し付けピン２０でインターコネクタ７を受光面側出力電極６１に押し付けている部分に吹き付ける。これにより、インターコネクタ７の表面の半田を融かしてインターコネクタ７を受光面側出力電極６１と接合する。その後、半田が固化したら、押し付けピン２０を上げる。これにより、インターコネクタ７を太陽電池素子６の受光面側出力電極６１に接続することができる。なお、インターコネクタ７と裏面側出力電極６３との接続も同様の方法で行うことができる。
この様にして太陽電池素子６の受光面側出力電極６１と裏面側出力電極６３にそれぞれインターコネクタ７を半田付けすることにより、所定の数の太陽電池素子６を互いに電気的に接続することができる。
最後に、透光性基板２の上に、第１充填材４と、インターコネクタ７によって互いに接続された複数の太陽電池素子６と、第２充填材５と、裏面シート３とを順次積層して、モジュール基体を作製する。該モジュール基体を、ラミネータの中で脱気、加熱して押圧することによって一体化させて、太陽電池モジュール１を作製する。
以上のように、本実施形態により製造された太陽電池モジュール１は、面内曲げが矯正されたインターコネクタ７を備えるため、インターコネクタ７の蛇行などに起因した外観の悪化や発電効率の低下、半田付け面積が不十分となることを低減できる。その結果、太陽電池モジュール１の発電効率の向上や信頼性の向上が図れる。
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造装置３０について、図１０を用いて説明する。
次に、本発明の第２の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造装置３０について、図１０を用いて説明する。
本実施形態に係る太陽電池モジュールの製造装置３０は、図１０に示すように、第１プーリー１３の形状において、第１の実施形態と異なる。
具体的には、本実施形態においては、第１プーリー１３の第１外周端部１３ｃが曲面である。ここで、第１外周端部１３ｃとは、図１０に示すように、第１プーリー１３の外周面１３ｄと第１傾斜面１３ｂとの交差部である。
このような構成により、配線材料１１が第１外周端部１３ｃに干渉した場合であっても、配線材料１１が屈曲することを低減することができる。
さらに、本実施形態においては、第１底面１３ａが曲面である。このような構成により、配線材料１１と第１溝部９１との摩擦を低減することができ、配線材料１１の加工硬化を低減することができる。このとき、上述したように、第１底面１３ａは鏡面であってもよい。
なお、本実施形態における第１プーリー１３の形状は、第２プーリー１４に適用してもよい。
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造装置４０について、図１１を用いて説明する。
次に、本発明の第３の実施形態に係る太陽電池モジュールの製造装置４０について、図１１を用いて説明する。
本実施形態に係る太陽電池モジュールの製造装置４０は、図１１に示すように、第１プーリー１３の構成において、第１の実施形態と異なる。
具体的には、本実施形態においては、第１プーリー１３がＸ方向に移動可能である。より具体的には、本実施形態では、第１プーリー１３のＸ方向に配置された軸部２２にバネ２３が設けられている。これにより、第１プーリー１３がＸ方向に移動可能となっている。
このような構成により、ボビン１２から引き出されて第１プーリー１３に引き込まれる配線材料１１の位置に応じて、第１プーリー１３が移動することができる。そのため、ボビン１２の幅（中心軸Ｓ１２に平行な方向における寸法）が大きい場合であっても、第１プーリー１３を取り替えることなく、配線材料１１の面内方向における湾曲を矯正することができる。すなわち、第１プーリー１３の汎用性が高まる。
以上、本発明の実施形態を例示したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限り任意のものとすることができることはいうまでもない。また、本発明は上述した実施形態の種々の組合せを含むものであることは言うまでもない。
例えば、太陽電池素子６は単結晶や多結晶シリコンなどの結晶系太陽電池に限定されるものではなく、インターコネクタ７により接続される薄膜系太陽電池モジュールや化合物系太陽電池モジュールなどにも適用可能である。
また、例えば、インターコネクタ７の半田付けに使用する半田は、錫−鉛の共晶半田等の他、鉛フリー半田であってもよい。
１：太陽電池モジュール
２：透光性基板
３：裏面シート
４：第１充填材
５：第２充填材
６：太陽電池素子
６A：第１太陽電池素子
６B：第２太陽電池素子
６１：受光面側出力電極
６２：フィンガー電極
６３：裏面側出力電極
６４：受光面
６５：裏面
７：インターコネクタ
８：枠体
１０、３０、４０：太陽電池モジュールの製造装置
１１：配線材料
１２：ボビン
１２ａ：端部
１３：第１プーリー
１３ａ：第１底面
１３ｂ：第１傾斜面
１３ｃ：第１外周端部
１３ｄ：外周面
１４：第２プーリー
１４ａ：第２底面
１４ｂ：第２傾斜面
１４ｃ：第２外周端部
１５：第３プーリー
１５ａ：第３底面
１５ｂ：壁面
１６：固定手段
１７：切断手段
１７ａ：切断機
１７ｂ：切断用台
１８：引張手段
２０：押し付けピン
２１：ノズル
２２：軸部
２３：バネ
５１：供給部
５２：矯正部
５３：切断部
９１：第１溝部
９２：第２溝部
９３：第３溝部
２：透光性基板
３：裏面シート
４：第１充填材
５：第２充填材
６：太陽電池素子
６A：第１太陽電池素子
６B：第２太陽電池素子
６１：受光面側出力電極
６２：フィンガー電極
６３：裏面側出力電極
６４：受光面
６５：裏面
７：インターコネクタ
８：枠体
１０、３０、４０：太陽電池モジュールの製造装置
１１：配線材料
１２：ボビン
１２ａ：端部
１３：第１プーリー
１３ａ：第１底面
１３ｂ：第１傾斜面
１３ｃ：第１外周端部
１３ｄ：外周面
１４：第２プーリー
１４ａ：第２底面
１４ｂ：第２傾斜面
１４ｃ：第２外周端部
１５：第３プーリー
１５ａ：第３底面
１５ｂ：壁面
１６：固定手段
１７：切断手段
１７ａ：切断機
１７ｂ：切断用台
１８：引張手段
２０：押し付けピン
２１：ノズル
２２：軸部
２３：バネ
５１：供給部
５２：矯正部
５３：切断部
９１：第１溝部
９２：第２溝部
９３：第３溝部
Claims (18)
- 配線材料が巻き取られたボビンから前記配線材料を引き出す供給部と、
該供給部から引き出された前記配線材料の湾曲を矯正する矯正部と、
矯正された前記配線材料を所定長さに切断してインターコネクタを形成する切断部とを有しており、
前記矯正部は、前記ボビンから引き出された前記配線材料に当接する第１プーリーを有し、
該第１プーリーは、第１底面と該第１底面の両側に配置された一対の第１傾斜面とを有する第１溝部を外周に有し、前記第１傾斜面の前記第１底面に対する傾斜角度θ１は、前記供給部から引き出された前記配線材料の前記第１底面に対する傾斜角度θ２以下である、太陽電池モジュールの製造装置。 - 前記第１プーリーの回転中心軸は、前記ボビンの回転中心軸に略平行となるように配置されている、請求項１記載の太陽電池モジュールの製造装置。
- 前記矯正部は、前記第１プーリーの後に前記配線材料に当接する第２プーリーをさらに有しており、
該第２プーリーは、第２底面と該第２底面の両側に配置された一対の第２傾斜面とを有する第２溝部を外周に有し、
前記第２傾斜面の前記第２底面に対する傾斜角度θ３は、前記傾斜角度θ１よりも大きい、請求項１記載の太陽電池モジュールの製造装置。 - 前記第２プーリーの回転中心軸は、前記ボビンの回転中心軸に略平行となるように配置されている、請求項３記載の太陽電池モジュールの製造装置。
- 前記第２底面の幅は、前記第１底面の幅と略同じである、請求項３記載の太陽電池モジュールの製造装置。
- 前記第２溝部の幅は、前記第１溝部の幅よりも小さい、請求項５記載の太陽電池モジュールの製造装置。
- 前記第１プーリーは、鉛直方向において、前記ボビンおよび前記第２プーリーよりも下方に配置されており、
鉛直方向において、前記第１プーリーの前記ボビンに対する相対位置は移動可能であるとともに、前記第２プーリーの前記ボビンに対する相対位置は固定されている、請求項１記載の太陽電池モジュールの製造装置。 - 前記矯正部は、前記第２プーリーの後であって、且つ前記切断部の前に前記配線材料に当接する第３プーリーをさらに有しており、
該第３プーリーは、第３底面と該第３底面に対して略垂直となるよう前記第３底面の両側に配置された一対の壁面を有する第３溝部を外周に有している、請求項３記載の太陽電池モジュールの製造装置。 - 前記第３プーリーの回転中心軸は、前記ボビンの回転中心軸に略平行となるように配置されている、請求項８記載の太陽電池モジュールの製造装置。
- 前記第３底面の幅は、前記第２底面の幅と略同じである、請求項８記載の太陽電池モジュールの製造装置。
- 前記第３溝部の幅は、前記第２溝部の幅よりも小さい、請求項１０記載の太陽電池モジュールの製造装置。
- 前記第２溝部の幅は、前記第１溝部の幅よりも小さく、且つ前記第３の溝部の幅よりも大きい、請求項１１記載の太陽電池モジュールの製造装置。
- 前記第１傾斜面の前記第１プーリーの外周面に対する傾斜角度θ４は、鈍角である、請求項１に記載の太陽電池モジュールの製造装置。
- 配線材料が巻き取られたボビンから前記配線材料を引き出す供給工程と、
引き出された前記配線材料の湾曲を矯正する矯正工程と、
矯正された前記配線材料を所定長さに切断してインターコネクタを形成する切断工程とを有しており、
前記矯正工程は、第１底面と該第１底面の両側に配置された一対の第１傾斜面とを有する第１溝部を外周に有する第１プーリーに前記配線材料を当接させて湾曲を矯正する第１工程を有し、
該第１工程において、前記配線材料を、前記第１傾斜面の外周端部に当接させずに前記第１底面と当接させて、前記配線材料の幅方向における湾曲を矯正する、太陽電池モジュールの製造方法。 - 前記矯正工程は、第２底面と該第２底面の両側に配置された一対の第２傾斜とを有する第２溝部を外周に有する第２プーリーに、前記第１プーリーを通過した前記配線材料を当接させて湾曲を矯正する第２工程をさらに有しており、
前記第１プーリーの回転中心軸および第２プーリーの回転中心軸を、それぞれ前記ボビンの回転中心軸に略平行となるように配置し、
前記第２工程において、前記第２傾斜面の前記第２底面に対する傾斜角度θ３を、前記第１傾斜面の前記第１底面に対する傾斜角度θ１よりも大きくする、請求項１４記載の太陽電池モジュールの製造方法。 - 前記第２工程において、前記配線材料の幅方向および長さ方向における湾曲を矯正する、請求項１５記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記矯正工程は、矯正された前記配線材料の送り出し方向を調整する第３工程をさらに有している、請求項１４記載の太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記第１工程において、前記ボビンから前記配線材料を引き出す際に生じた前記配線材料の張力を、前記第１プーリーの前記配線材料の長さ方向における回転運動に用いる、請求項１４記載の太陽電池モジュールの製造方法。
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