JP5242824B1 - 導電性ペースト塗布機構及びセル配線装置 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池ストリングを製造する装置のサイズを縮小する。
【解決手段】本発明の実施形態の導電性ペースト塗布機構１４は、太陽電池セル１の表面が保持面に位置するように、太陽電池セル１を保持する旋回部１４０と、太陽電池セル１の第１面及び第２面に、導電性ペーストを塗布する塗布部１４２と、を備え、旋回部１４０は、第１面に導電性ペーストが塗布されてから、第２面に導電性ペーストが塗布されるまでの間に、太陽電池セル１を保持しながら、旋回軸を中心に旋回し、旋回軸と保持面との間には、垂直方向のオフセットがある。
【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、導電性ペースト塗布機構及びセル配線装置に関し、特に、太陽電池ストリングの製造に用いられる、導電性ペースト塗布機構及びセル配線装置に関する。

近年、無尽蔵な自然エネルギーを利用する太陽電池の普及が、世界的に進んでいる。普及している太陽電池の１つに、結晶系太陽電池モジュールがある。この結晶系太陽電池モジュールは、多数の太陽電池セルが直列接続された太陽電池ストリングを、封止材を介して、保護部材やガラス等に挟む（即ち、ラミネートする）ことにより、製造される。

近年、太陽電池ストリングは、導電性テープを接着材料として用いて製造されてきている。導電性テープには、半田よりも低い温度で太陽電池セル同士を接着することができるという利点がある。例えば、特許文献１には、導電性テープを圧着することにより、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が開示されている。

特開２０１２−１５４８３号公報

しかしながら、従来のセル配線装置には、導電性テープを貼着する貼着機構および圧着する圧着機構のサイズが大きいため、セル配線装置のサイズも大きくなる、という問題があった。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであって、本発明が解決しようとする課題は、太陽電池ストリングを製造する装置のサイズを縮小することである。

本発明の実施形態の導電性ペースト塗布機構は、太陽電池セルの表面が保持面に位置するように、前記太陽電池セルを保持する旋回部と、前記太陽電池セルの第１面及び第２面に、導電性ペーストを塗布する塗布部と、を備え、前記旋回部は、前記第１面に前記導電性ペーストが塗布されてから、前記第２面に前記導電性ペーストが塗布されるまでの間に、前記太陽電池セルを保持しながら、旋回軸を中心に旋回し、前記旋回軸と前記保持面との間には、垂直方向のオフセットがある。

本発明によれば、太陽電池ストリングを製造する装置のサイズを縮小することができる。

本実施形態の結晶系太陽電池ストリングＳの概略図である。 本実施形態のセル配線装置１０の構成を示すブロック図である。 本実施形態の導電性ペースト塗布機構１４の構成を示す概略図である。 本実施形態の旋回部１４０及び塗布部１４２の構成を示す概略図である。 本実施形態の導電性ペースト塗布機構１４の動作を示す概略図である。

本実施形態について、図面を参照して説明する。

本実施形態の結晶系太陽電池ストリングについて説明する。図１は、本実施形態の結晶系太陽電池ストリングＳの概略図である。なお、図１において、（Ａ）は、結晶系太陽電池ストリングＳの断面を示し、（Ｂ）は、太陽電池セル１の受光面を示す。

図１の（Ａ）に示すように、結晶系太陽電池ストリングＳは、複数の太陽電池セル１（ｎ）（ｎ＝１〜Ｎ（Ｎは、２以上の整数））と、タブ２（ｍ）（ｍ＝１〜Ｎ−１）と、を備える。

複数の太陽電池セル１（ｎ）は、図１のＨ方向（以下「水平方向」という）に、所定間隔毎に、配置されている。図１の（Ｂ）に示すように、太陽電池セル１の表面（受光面及び非受光面）には、それぞれ、複数のバスバー電極３が形成されている。

図１の（Ａ）に示すように、タブ２は、太陽電池セル１（ｎ）の非受光面（即ち、図１（Ａ）のＶ（−）側の面）と、太陽電池セル１（ｎ）に隣接する太陽電池セル１（ｎ＋１）の受光面（即ち、図１（Ａ）のＶ（＋）側の面）と、を接続する、配線材である。タブ２は、太陽電池セル１（ｎ）と太陽電池セル１（ｎ＋１）との間に、配置されている。

本実施形態のセル配線装置について説明する。セル配線装置１０とは、図１の結晶系太陽電池ストリングＳを製造する装置である。図２は、本実施形態のセル配線装置１０の構成を示すブロック図である。

図２に示すように、セル配線装置１０は、セル配置機構１２と、導電性ペースト塗布機構１４と、溶着機構１６と、を備える。

セル配置機構１２は、複数の太陽電池セル１（ｎ）を、マガジンから取り出し、所定の位置へ配置する機構である。具体的には、セル配置機構１２は、セル配線装置１０内の所定の搬送方向に搬送される複数の太陽電池セル１（ｎ）の位置決めを行い、位置決めの結果に基づいて複数の太陽電池セル１（ｎ）を配置する。

導電性ペースト塗布機構１４は、太陽電池セル１の表面に形成されたバスバー電極３に、導電性ペーストを塗布する機構である。

導電性ペーストとは、熱硬化樹脂中に導電性粒子が混入した、ペースト状の物質である。導電性ペーストには、導電性テープと同様に、半田よりも低い温度で太陽電池セル同士を接着することができるだけでなく、非連続的（例えば、ドット状）に塗布されたとしても、導電性テープと同等の接着効果が得られる、という利点がある。

溶着機構１６は、太陽電池セル１（ｎ）と、太陽電池セル１（ｎ＋１）と、タブ２と、を溶着させる（即ち、導電性ペーストが塗布された太陽電池セルに、溶着工程を施す）機構である。例えば、溶着機構１６は、熱源（例えば、熱風、赤外線ランプ、又は誘導加熱ヒータ）を用いて、太陽電池セル１（ｎ）と、太陽電池セル１（ｎ＋１）と、タブ２と、を加熱する。これにより、導電性ペーストに含まれる導電性粒子が反応する。その結果、太陽電池セル１（ｎ）と、太陽電池セル１（ｎ＋１）と、タブ２とが、溶着する。

セル配置機構１２〜溶着機構１６の処理が終了すると、太陽電池セル１（ｎ）の第１面と太陽電池セル１（ｎ＋１）の第２面とが、タブ２により接続される。その結果、図１の（Ａ）に示すような、結晶系太陽電池ストリングＳが得られる。

本実施形態の塗布機構の構成について説明する。図３は、本実施形態の導電性ペースト塗布機構１４の構成を示す概略図である。

図３に示すように、導電性ペースト塗布機構１４は、旋回部１４０と、塗布部１４２と、を備える。旋回部１４０及び塗布部１４２は、Ｖ（＋）方向への移動（以下「上昇」という）及びＶ（−）方向への移動（以下「下降」という）（即ち、太陽電池セル１の搬送方向に対する垂直移動）と、Ｈ（＋）及びＨ（−）方向への移動（即ち、太陽電池セル１の搬送方向に対する水平移動）と、が可能である。

旋回部１４０は、太陽電池セル１の表面が保持面ＨＣに位置するように、太陽電池セル１を保持するモジュールである。例えば、旋回部１４０は、Ｈ（＋）方向へ移動する太陽電池セル１を吸着することにより、太陽電池セル１を保持する。また、旋回部１４０は、旋回軸ＳＨを中心に回転可能である。旋回軸ＳＨと保持面ＨＣとの間には、垂直方向（即ち、Ｖ（＋）方向又はＶ（−）方向）のオフセットＯＳがある。即ち、旋回軸ＳＨは、オフセットＯＳだけ、保持面に対して垂直方向にずれている。

塗布部１４２は、太陽電池セル１の表面に形成されたバスバー電極３に、導電性ペーストを塗布するモジュールである。

本実施形態の旋回部について説明する。図４は、本実施形態の旋回部１４０及び塗布部１４２の構成を示す概略図である。

図４に示すように、旋回部１４０は、複数のアーム１４００と、旋回駆動部１４０２と、を備える。各アーム１４００は、互いに、塗布部１４２と干渉しない間隔をあけて、設けられている。

アーム１４００の下面には、吸着孔（図示せず）が設けられている。アーム１４００は、吸着制御装置（例えば、真空エジェクタ）（図示せず）と接続される。アーム１４００は、吸着制御装置の制御に従って、太陽電池セル１を吸着することにより保持する。

塗布部１４２は、ディスペンサ１４２０と、シリンジ１４２２と、を備える。

ディスペンサ１４２０は、シリンジ１４２２から排出される導電性ペーストを、バスバー電極３に噴射するモジュールである。

シリンジ１４２２は、ディスペンサ１４２０に、導電性ペーストを排出するモジュールである。

本実施形態の塗布機構の動作について説明する。図５は、本実施形態の導電性ペースト塗布機構１４の動作を示す概略図である。

セル配置機構１２の処理が終了すると、図５の（Ａ）に示すように、旋回部１４０は、太陽電池セル１を吸着することにより保持する。次いで、旋回部１４０は、太陽電池セル１の受光面がＶ（＋）側を向くように、太陽電池セル１を保持しながら、Ｖ（＋）方向に移動する（以下「上昇する」という）。一方、塗布部１４２は、旋回部１４０が上昇している間は、所定の停止位置（例えば、所定の初期位置から、所定距離だけ、Ｖ（−）方向に離れた位置）で、待機する。

次いで、図５の（Ｂ）に示すように、ディスペンサ１４２０を作動させることにより、導電性ペーストの塗布を開始する。

次いで、図５の（Ｃ）に示すように、旋回部１４０は、Ｈ（−）方向に移動する。一方、ディスペンサ１４２０は、旋回部１４０がＨ（−）方向に移動している間に、太陽電池セル１の受光面に形成されたバスバー電極３に、導電性ペーストを塗布する。導電性ペーストは、連続的に（例えば、直線状に）、又は、非連続的に（例えば、ドット状に）塗布される。導電性ペーストの塗布が終了すると、旋回部１４０は、塗布部１４２に対して、Ｈ（−）方向に所定距離ｄだけ離れた位置で、停止する。

次いで、図５の（Ｄ）に示すように、旋回部１４０は、旋回軸ＳＨを中心に旋回する。その結果、太陽電池セル１の非受光面がＶ（＋）方向を向く。一方、塗布部１４２は、旋回部１４０が旋回している間に、Ｖ（＋）方向に上昇することにより、初期位置に戻る。

次いで、塗布部１４２は、図５の（Ｂ）と同様に、導電性ペーストの塗布を開始する。導電性ペーストの塗布が開始されると、図５の（Ｅ）に示すように、旋回部１４０は、Ｈ（＋）方向に移動する。一方、ディスペンサ１４２０は、旋回部１４０がＨ（＋）方向に移動している間に、太陽電池セル１の非受光面に形成されたバスバー電極３に、導電性ペーストを塗布する。

次いで、図５の（Ｆ）に示すように、導電性ペーストの塗布が終了すると、旋回部１４０は、旋回軸ＳＨを中心に旋回し、且つ、Ｖ（−）方向に移動することにより、太陽電池セル１の受光面がＶ（＋）方向を向いた状態で、太陽電池セル１を溶着機構１６まで搬送する。太陽電池セル１が溶着機構１６に到着すると、旋回部１４０は、溶着機構１６に太陽電池セル１を載置する。

本実施形態によれば、セル配線装置１０は、導電性ペースト塗布機構１４を備える。導電性ペースト塗布機構１４のサイズは、導電性テープを用いる機構のサイズより小さい。

これにより、接着材料を用いる機構のサイズを縮小することができる。その結果、太陽電池ストリングＳを製造する装置（即ち、セル配線装置１０）のサイズも、縮小することができる。

また、仮に、旋回軸ＳＨと旋回部１４０の保持面ＨＣとの間に、垂直方向のオフセットＯＳがなかった場合には、太陽電池セル１の表面（受光面及び非受光面）に形成されたバスバー電極３へ導電性ペーストが塗布された後に、旋回部１４０（特に、旋回駆動部１４０２）と塗布部１４２との干渉を回避するために、旋回部１４０又は塗布部１４２を停止させ、塗布部１４２を初期位置からさらに上昇させるか、又は、旋回部１４０を下降させる工程が、必要である。この場合には、太陽電池の製造工程（特に、太陽電池ストリングＳの製造工程）のスループットが低下し、且つ、導電性ペースト塗布機構１４のサイズが大きくなる。

これに対して、本実施形態によれば、旋回軸ＳＨと旋回部１４０の保持面ＨＣとの間に、垂直方向のオフセットＯＳがあるので、旋回部１４０（特に、旋回駆動部１４０２）と塗布部１４２との干渉は起こらない。即ち、当該干渉を回避するために、旋回部１４０又は塗布部１４２を停止させる必要はない。これにより、太陽電池の製造工程（特に、太陽電池ストリングＳの製造工程）のスループットを改善し、且つ、導電性ペースト塗布機構１４のサイズをさらに縮小することができる。

また、本実施形態によれば、当該干渉を回避するために、旋回部１４０又は塗布部１４２を停止位置まで移動させる必要がない。これにより、導電性ペースト塗布機構１４のサイズをさらに縮小することができる。

また、本実施形態によれば、導電性ペーストを非連続的に塗布しても良い。これにより、導電性ペーストの使用量を低減することができる。結果として、導電性ペーストのコストを低減することができる。

本実施形態の変形例について説明する。

本実施形態の変形例では、図５の（Ｃ）の工程において、旋回部１４０がＨ（−）方向に移動するだけでなく、塗布部１４２がＨ（＋）方向（即ち、旋回部１４０の移動方向に対して逆方向）に移動する。

また、本実施形態の変形例では、図５の（Ｅ）の工程において、旋回部１４０がＨ（＋）方向に移動するだけでなく、塗布部１４２がＨ（−）方向（即ち、旋回部１４０の移動方向に対して、逆方向）に移動する。

本実施形態の変形例によれば、導電性ペーストを塗布する際に、旋回部１４０と塗布部１４２とを、互いに、水平方向に逆に、移動させる。これにより、本実施形態よりも、スループットをさらに改善することができる。

なお、本実施形態では、アーム１４００の数及び塗布部１４２の数は、可変である。例えば、アーム１４００の数及び塗布部１４２の数は、導電性ペーストを塗布すべきバスバー電極３の数に依存する。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化される。また、上述した実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明が形成可能である。例えば、上述した実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１ 太陽電池セル
２ タブ
３ バスバー電極
１０ セル配線装置
１２ セル配置機構
１４ 導電性ペースト塗布機構
１４０ 旋回部
１４００ アーム
１４０２ 旋回駆動部
１４２ 塗布部
１４２０ ディスペンサ
１４２２ シリンジ
１６ 溶着機構
Ｓ 結晶系太陽電池ストリング

Claims (4)

1. 太陽電池セルの表面が保持面に位置するように、前記太陽電池セルを保持しながら旋回軸を中心に旋回する旋回部と、
   前記太陽電池セルの第１面及び第２面に、導電性ペーストを塗布する塗布部と、を備え、
   前記旋回軸と前記保持面との間には、垂直方向のオフセットがあり、
   前記旋回部は、水平第１方向に移動し、
   前記塗布部は、前記水平第１方向とは逆の水平第２方向に移動して、前記第１面に前記導電性ペーストを塗布し、
   前記旋回部は、前記第１面に前記導電性ペーストが塗布された後に、前記太陽電池セルを保持しながら、前記旋回軸を中心に旋回し、かつ、前記水平第２方向に移動し、
   前記塗布部は、前記旋回部が旋回した後に、前記水平第１方向に移動して、前記第２面に前記導電性ペーストを塗布する、
   ことを特徴とする導電性ペースト塗布機構。
2. 前記旋回部は、複数のアームを備え、
   各アームは、互いに、前記塗布部と干渉しない間隔をあけて、設けられている、
   請求項１に記載の導電性ペースト塗布機構。
3. 太陽電池セルを配置するセル配置機構と、
   前記太陽電池セルに導電性ペーストを塗布する導電性ペースト塗布機構と、
   前記導電性ペーストが塗布された太陽電池セルに、溶着工程を施す溶着機構と、を備える、セル配線装置であって、
   前記導電性ペースト塗布機構は、
   前記太陽電池セルの表面が保持面に位置するように、前記太陽電池セルを保持しながら旋回軸を中心に旋回する旋回部と、
   前記太陽電池セルの第１面及び第２面に、前記導電性ペーストを塗布する塗布部と、を備え、
   前記旋回軸と前記保持面との間には、垂直方向のオフセットがあり、
   前記旋回部は、水平第１方向に移動し、
   前記塗布部は、前記水平第１方向とは逆の水平第２方向に移動して、前記第１面に前記導電性ペーストを塗布し、
   前記旋回部は、前記第１面に前記導電性ペーストが塗布された後に、前記太陽電池セルを保持しながら、前記旋回軸を中心に旋回し、かつ、前記水平第２方向に移動し、
   前記塗布部は、前記旋回部が旋回した後に、前記水平第１方向に移動して、前記第２面に前記導電性ペーストを塗布する、
   ことを特徴とするセル配線装置。
4. 前記旋回部は、複数のアームを備え、
   各アームは、互いに、前記塗布部と干渉しない間隔をあけて、設けられている、
   請求項３に記載のセル配線装置。

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