JP5319305B2 - 光電池と、その光電池を改良するためのフィルムを結合する方法 - Google Patents

Description

本発明は、光電池の分野に関し、具体的には、ソーラーパネル製造過程に組み込まれ、かつ上記製造過程の自動化を可能にする、電池を電気的に結合するための方法に関する。本発明の方法は、電池間の接続を達成し、よってソーラーパネルの生産率を増加させることを可能にするために可撓性フィルムを使用し、はんだ付けが実施される際に非常に優れた質を提供し、環境を保護する。本発明はまた、その目的として、本発明の製造過程によって直接得られるソーラーパネル、および電池を共に接続するための方法の実施を可能にする可撓性フィルムを有する。本発明の別の目的は、従来の方法によって行われるソーラーパネル上の周辺接続を達成するための上記可撓性フィルムの使用に関する。

太陽光電池モジュールは、使用可能供給電圧を得るように電池を並列および直列に結合することによって、個々の光電池の低電流および低電圧を上昇させる。

従来技術は、概して電池の裏面に位置する陽極と、概して上記電池の前面に位置する陰極との間のはんだ付けコネクタ片から成り、２つの隣接する電池間の電気的接続を行う光電池を直列に、または直列および並列に結合する方法を含む。

このはんだ付け方法を使用して、概して８〜１２個の電池のストリップを得るように、いくつかの隣接する電池を接続する過程は、冗長かつ複雑である。

陽極および陰極が電池の裏面のみに位置する光電池が存在する。このような電池に対する、このような光電池を共に電気的に接続し、また従来技術の一部を形成するための別の方法は、タブによって、または合金でできたオシクル（ｏｓｓｉｃｌｅ）と呼ばれる要素によってのいずれかで、接続を行うステップから成る。この方法は、複雑で、しばしば手動であるために遅く、薄い電池を損傷し得る。

特許文献１は、その上に光電池がはんだ付けされるプリント回路を備える装置を開示している。該装置は、はんだ付け過程のある程度の自動化を可能にする。この方法の不利点は、はんだを回路基板の前面および裏面で達成しなければならず、このことが操作をより複雑にするという事実に主に由来する。このようなはんだ付け操作は、はんだ付けの最適な質を確保することができず、光電池を損傷する危険性を示す赤外線ランプによって行われる。
米国特許第４，１３３，６９７号明細書

本発明の目的は、光電気を結合するための方法に適応した可撓性バッキングフィルムであって、上記電池の電気的結合の自動化が簡素化されることを可能にする、フィルムを提案することである。この可撓性フィルムの使用は、生産性を有意に向上し、太陽光電池モジュールの生産時間を短縮し、より信頼性のある相互接続を提供するウェーブはんだ付け過程を用いて、電池が電気的に結合されることを可能にする。

本発明の別の目的は、太陽光電池産業の現在における場合のように鉛はんだを使用せずに、電池と外部との間の電気的接続を行うことである。本発明による方法によって得られるソーラーパネルは無鉛であり、このことはリサイクルをより容易にし、製造費用を削減する。

本発明によれば、この目的は、請求項９に記載の結合方法の使用を可能にする可撓性フィルムと共に、請求項１に記載の電池結合方法によって達成される。可撓性バッキングフィルムは、一方の側面にプリントされるマクロ回路を備え、他方の側面に光電池を収容する。バッキングフィルムは、自動化された選択的ミニウェーブはんだ付け（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｍｉｎｉ−ｗａｖｅ ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ）が、マクロプリント回路を通して光電池の電気的結合を提供することを可能にするために、上記電池の裏面に位置する接続点と一致するよう位置付けられる複数のスルーホールを備える。

本発明のその他の特徴は、特許請求の範囲に記載され、以下の説明から明らかとなる。

本発明の主要な実施形態を、添付の概略図を参照して、非制限的な例として説明する。

現在の方法が電池の良好な接着や良好な持続的保持を提供することができないため、現在、太陽光電池産業は、ＲｏＨｓ無鉛はんだ付けの欧州規格に対する特別許可から恩恵を受けている。本発明の製造方法は、この問題を克服し、モジュールのリサイクル費用を考慮する場合に該方法は特に魅力的になる。本発明の方法を使用すれば、費用のかかる複雑なリサイクルを行って製造済みソーラーパネルから鉛を除去する必要がなくなる。この方法は、太陽光電池モジュールの製造中の完全なステップが排除されることも可能にする。こうして全ての周辺接続は、フィルムの裏への単一ステップで行うことが可能である。

公知の方法では、周辺電池接続を提供するリボンは、電気アークを防ぎ、またモジュールの裏に位置する接続箱への接続を可能にするように絶縁しなければならない。従来の周辺接続および絶縁に必要とされるステップが排除され、このことは、時間を節約して信頼性を有意に増加させる。フィルムを使用した周辺接続に対する製造過程での段階は、バック接点電池、およびバックおよびフロント接点がある電池に平等に適用することが可能であることも注目される。

その他の分野で使用される１つのはんだ付け方法は、ウェーブはんだ付け（ｗａｖｅ ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ）として公知のものであり、その原理は、めっきホールを通過する波を用いてはんだ付けすることである。この方法は迅速であり、自動化によく役立って良好な結果をもたらす。この技法は、特に集積回路の製造で使用されるが、主にはんだ浴の温度が高すぎてはんだ付けの間に光電池を損傷するため、ソーラーパネルの製造で使用することはまだ不可能である。これは特に、従来のスズ／鉛はんだ付けと比べて、３０から４０度の浴温度の上昇を必要とする無鉛はんだ付けを行いたい場合に、当てはまる。電池が高過ぎる温度にさらされると、寿命を大幅に短縮する微小な亀裂および変形が電池に生じる。無鉛はんだ付け方法では、ぬれ（ｗｅｔｔｉｎｇ）も従来のスズ／鉛はんだ付けほど良くはない。

これらの問題を解決して、無鉛ウェーブはんだ付け方法が光電池のバック接点を相互接続するために使用されることを可能にするため、無鉛はんだ浴の高温に耐えるため、またソーラーパネルモジュールの製造において不可欠な電気的および機械的性質および耐久性を提供するために必要とされる特徴を示す一方で、銅コンダクタトレースを受け入れることが可能な多層可撓性フィルムを開発することが、まず必要であった。

図４に図示される実施形態によれば、その上ではんだ付けによって光電池１０２が固定される、バッキングフィルム１０３上で達成されるマクロプリント回路１０５は、これらの電池１０２間の電気的接続を提供する。

本発明の方法で使用される光電池１０２は、接続点が裏面のみに位置する電池である。

好ましくは、可撓性バッキングまたはフィルム１０３は、異なる性質を示す材料の２つの層を接合することによって作られる。このフィルム１０３の最上層は、好ましくは、例えばＴｅｄｌａｒ（登録商標）というブランド名の下で販売されているビニルポリフッ化物である。この材料は次のような特徴を示す。

−優れた機械的強度
−耐候性
−紫外線放射および湿気への耐性
Ｔｅｄｌａｒ（登録商標）はまた、優れた長期的安定性も示し、その使用は、光電池産業によって認識されている。

底層は、好ましくは、ウェーブはんだ付け操作で見出されるような高温への耐性がある絶縁材料で作られる。例えばＭｙｌａｒ（登録商標）などの材料は、本発明による方法の産業上の利用を考慮すると、他の材料よりも好ましくなる性質を有する。Ｍｙｌａｒ（登録商標）は次のような特徴を示す。

−優れた化学耐性、油、グリース、および湿気への耐性。めっき、プリント、またはプレスに特に適している。この性質は、異なる化学反応または蒸発によって銅トレースを受け入れるための主要な利点である。

−機械的応力（裂け）に耐え、このことは、高速連続ロールツーロール加工で使用することが可能であることを意味する。

−他の材料と容易に混合し、このことは、例えば積層によって、Ｔｅｄｌａｒ（登録商標）または銅フィルムと困難なく接合されることを可能にする。

−高温に特によく耐え、このことは、無鉛はんだ付け方法によって課せられる高温条件で使用されることを可能にする。

−電気の優れた絶縁体でもある。

−安定しており、太陽光モジュールでのその使用が、２５年を超える期間にわたって構想されることを可能にする。

Ｍｙｌａｒ（登録商標）へＴｅｄｌａｒ（登録商標）を接合するステップは、両材料の利点を組み合わせる。太陽放射にさらされる前面のＴｅｄｌａｒ（登録商標）は、紫外線放射および風化への耐性があるフィルムを提供し、優れた機械的強度を示す。裏面のＭｙｌａｒ（登録商標）は、電気的接続が無鉛はんだ付け方法によって達成されることを可能にする。

このような２つの材料の性質により、電池に現れる微小な亀裂を防ぐ、薄い可撓性フィルムを得る。

可撓性フィルム１０３を作るための最適パラメータを決定するために、多数の試験が行われてきた。非限定的な例として、７５から１２５ミクロン、好ましくは１００ミクロンの厚さのＭｙｌａｒ（登録商標）の層に接合された、１５から４５ミクロン、好ましくは２５ミクロンの厚さのＴｅｄｌａｒ（登録商標）の層は、優れた結果を生み出している。よって得られた薄い可撓性フィルム１０３は、後述されるウェーブはんだ付け方法で使用することが可能である。

例えば図４に図示されるような、その下側にマクロプリント回路１０５を備える可撓性フィルム１０３を作るためには、Ｔｅｄｌａｒ（登録商標）の層およびＭｙｌａｒ（登録商標）の層を上記で説明したようにまとめ、次いで、これら２つの層を、約３５ミクロンの厚さの銅の２つの層の間に挟着し、その後に４つの層を例えば積層によって共に接着する。次いで、生産される回路の一部を形成しない銅の部分を除去することによって、Ｍｙｌａｒ（登録商標）の層の上にプリント回路１０５を生産するために従来の方法を使用する。銅の上層は、実践では、接続ホール１０４がめっきされることを可能にし、かつはんだタックが熱を集中させて、電池の下を流れるはんだ浴からのスズを防ぐためのものとなるパッドを生産する働きをするのみである。好ましくは、タックパッドは、はんだタック中の熱を集中させて、電池および銅片へ放散する熱を防ぐ助けをする変形抑制物質を備える。次いで、銅の残留上層を除去し、フィルムの前面のＴｅｄｌａｒ（登録商標）を暴露する。

ホールは、積層段階中に封入材料の循環を向上するように銅トレースを受け入れない、フィルム１０３の層に作ることが可能である。

マクロプリント回路１０５は、それとしては、電池を相互接続するための接続トレース、および太陽電池モジュールの裏面に概して位置する接続箱１１６を接続するための周辺接続を形成するようにＭｙｌａｒ（登録商標）を被覆する銅の一部を排除することによって作られる（図１９）。

可撓性フィルム１０３を形成するために、上記の必須性質があるその他の材料を使用し得ることは明白である。

現在、Ｔｅｄｌａｒ（登録商標）／Ｍｙｌａｒ（登録商標）のペアは、産業上の用途に対して最も有利な質対価格比を示す。

光電池１０２は、マクロプリント回路１０５を備える側面とは反対側のバッキングフィルム１０３の前面に位置付けられる。この前面は図２によって図示されるようないくつかのめっきホール１０４を備える。このようなホール１０４は、上記電池１０２の接続点１０７（図５）と一致するような方法で作られる。

光電池１０２の接続点１０７は、現在、好ましくは、上記電池１０２（図５）の両側に位置する３点の列において、互いから等距離で整列しているが、本方法では、任意の数で、かつどこにでも位置することが可能である。

ホール１０４は、バッキングフィルム１０３中に提供され、電池１０２が上記フィルム１０３上に位置付けられると、これらの点１０７と一致する。このようなホール１０４はめっきされ、埋め金（ｆｉｌｌｅｒ ｍｅｔａｌ）１２６のキャピラリはんだに有利に働く。

図４に図示されるようなフィルム１０３の裏は、回路プリント過程によって作られる銅トレース１０６から成る上記プリント回路１０５を備え、トレース１０６は、電池１０２を直列接続するように、各電池の種類およびその数に応じて最適化されている。概してスズ引き銅であるこのようなトレース１０６は、通常の作動電圧に耐え、かつ光電池１０２における絶縁破壊を防ぐような寸法である。バッキングフィルム１０３の前面に提供される電池１０２の全てを電気的に接続することが可能となるように、ホール１０４の全ては、上記トレース１０６に覆われるか、または接続される。

ウェーブはんだ付け操作中の材料の飛散を防ぐために、ホール１０４と一致しないトレース１０６の部分は、好ましくは、保護フィルムで覆われる。

プリント回路は、概して、２個からｎ×２個の電池の列を受け入れ、その相互接続を提供するように設計される。

このような電池１０２の電気的相互接続は、異なるサイズのモジュールが生産されることを可能にする。これらは概して、２枚のガラスシート、またはガラスシートとプラスチックフィルムとの間に封入される上記電池から成る。一般的な法則として、太陽光タイルとして使用されるモジュールは、６個の光電池でできている（図１、３および４）一方で、現在の太陽光モジュールまたはパネルは、例えば７２個の電池で構成されている。

この種類のモジュールに対して、単一のバッキングフィルム１０３を同じ原理により作製することが可能である。しかし、既存のはんだ付けマシンでは、４等分に作業しなければならない。４枚のバッキングフィルム１０３を図７に図示されるように並べて配列し、上記フィルム１０３は、異なるフィルム１０３にはんだ付けされるタグ１１５を接続することによって、共に接着されている。

製造されるモジュールの種類によっては、嵌合される電池の数に応じて、その他の構造で作業することも可能である。あらゆる場合において、フィルム１０３は事前に切断するか、または単一のロールで供給することが可能である。

本発明の太陽光モジュールを製造するための方法を詳しく説明する。これは、次のような段階を含む。

−連続して、または運搬キャリッジを用いて、可撓性フィルム１０３を広げるステップ。

−はんだマスクにおいて可撓性フィルム１０３を閉鎖するステップであって、上記マスクは、ホール１０４以外のバッキングフィルム１０３の全体を覆うために、マクロプリント回路１０５を備えるフィルムの側面に対して嵌合されている、ステップ。

−上記プリント回路１０５がある側面と反対側の上記フィルム１０３の側面に光電池１０２を位置付けるステップであって、上記電池１０２の接続点１０７は、フィルム１０３のめっきホール１０４とちょうど正反対側の適切な位置に配置されている、ステップ。好ましくは、電池を位置付けるために、フィルム１０３の頂面に正確に電池を位置付けるだけでなく、上記フィルム１０３にそれらをぴったりと接触させる方法を使用する。電池には、熱下で変形する傾向があるため、波を通過する際にバッキングにぴったりと接触していることが重要である。バッキングに対して電池を保持するためのシステムは、好ましくは、はんだ付け中に熱が急速に吸収されないように、熱的に絶縁される。例えば、ベルヌーイ型の公知の方法は、この操作に完璧に適している。

−光電池１０２を、バッキングフィルム１０３上の接続点１０７に選択的ミニウェーブはんだ付けするステップ。

はんだマスクは、図２に図示されるように、同一位置のホールがあるフィルム１０３の前面の複製である。浴の高温により、選択的ミニウェーブはんだ付け中のフィルム１０３の損傷を回避するために、はんだマスクは、好ましくは、その間で空気の流れが循環されてフィルム１０３を冷却する、２つの壁があるアルミニウムテーブルで作られる。

選択的ミニウェーブはんだ付けマシンは、光電池１０２の接続点１０７と、マクロプリント回路１０５のトレース１０６との間の接続を達成する。選択的ミニウェーブは、キャピラリ作用によって全てのホール１０４をはんだ付けする。したがって、全ての光電池１０２の相互接続および外部との全ての電池１０２の電気的接続は、この方法による単一操作で行われる。

めっきホール１０４の湿潤性を増加させ、よってはんだ付けを向上させるために、事前フラックス塗布段階を提供することが可能であり、その間にフィルムは、例えばＣＯＲＢＡＲ ９３６Ｂ５型の適切なフラックスに曝される。

フラックス塗布段階中は、フィルム１０３のみを曝してもよい。一般に、電池接点のめっきは、ホールめっきが概して亜鉛めっきによって得られるフィルム１０３よりも優れた湿潤性を示す。フィルムに塗布されるフラックスは、めっきホール１０４の湿潤性を増加させ、よって得られるはんだ接合の質を向上させる。このフラックスは、はんだ付け中に蒸発し、周囲の材料と反応しない。

無鉛はんだ接合を行うために、従来のＲｏＨｓウェーブはんだ付けマシンに対して試験が行われてきた。この機械の使用は、選択的ミニウェーブはんだ付けマシンの使用によって、さらに向上させることが可能な、非常に良好な結果を生み出している。試験は、最適なはんだ接合の最も重要な基準が温度およびフラックスではなく、むしろ最大波高の提供であることを示している。波高は、はんだ接合の強度を増加させ、めっきホール中の埋め金のキャピラリ上昇効果は、交差部材をはんだ付けする時ほど有意ではない。選択的ミニウェーブのパラメータを調整することによって、めっきされていないホール１０４を構想することも可能である。

発電用途に対する選択的ミニウェーブはんだ付けマシンは、本発明の開発と並行して開発されている。

非限定的な例として、Ｍｙｌａｒ（登録商標）の層に接合されるＴｅｄｌａｒ（登録商標）の層から成る可撓性フィルム１０３上に光電池１０２をウェーブはんだ付けするために、ＳＡＣ ３０５型（Ｓｎ ９６．５％、Ａｇ ３％、Ｃｕ ０．５％）の無鉛スズを使用することが可能である。

選択的ウェーブはんだ付け操作は、窒素環境中で行うことも可能である。このことは、特により薄いはんだが作製されることを可能にすることによって、はんだ接合の質をさらに向上させる。よって、可能な限り平坦なはんだ接合を得ることで、概して電池はんだ付け段階に続く、太陽光モジュール積層操作の質を向上させる。

図６は、めっきホール１０４の詳細図を示し、図中、スズ引き銅１２５がホール１２７の内周に溶着され、それをめっきしている。はんだ接合は、ホール１０４中で達成され、フィルム１０３に組み込まれるマクロ回路１０５のトレース１０６への光電池１０２の接続点１０７をはんだ付けする。

はんだ付け過程では、埋め金が、上記ホール１０４の金属を電池１０２の接続点１０７の金属に結び付ける。

めっきホール１０４は、直径２から４ミリメートル、好ましくは、３ミリメートルであり、１ミリメートルの約１０分の１の精度で良質のはんだを生産する。

本方法は、電池１０２を共に接続する過程を自動化させることが可能である。電池は、いったん相互接続されると、次いで、好ましくはＥＶＡまたは同様の材料の２枚のフィルム１１２の間、次いで、従来の太陽光電池モジュールのように、ガラス１１３の２つの層、またはガラスの層とＴｅｄｌａｒ（登録商標）の層との間に封入される。

実現の容易さ、および光電池１０２間の接続の質を別として、このはんだ付け方法は他の利点を提供する。電気的に接続された電池のパネルを形成するように、電池を共に「タブするステップ」および「一列に並べるステップ」として知られる既存の方法に反して、本発明では、はんだ付けされた接合の緩みまたは電池の破壊がなく、電池を支持および接続するフィルムにより、電池は任意の厚さとなり得る。

選択的ミニウェーブはんだ付け方法は、はんだ付け要素のキャピラリ上昇の天然物理現象を利用し、それは、機械的応力をかけずに、光電池をはんだ付けする最適な手段である。伝導およびレーザはんだ付け方法は、リボンまたはオシクルに熱を集中させ、電池に微小な亀裂を出現させる。

本発明による無鉛波または選択的ミニウェーブはんだ付け方法を使用することによって、はんだ付けされた接合およびモジュールの高性能および優れた耐久性を得ることが可能である。現在産業上で実践されているような鉛はんだ付けは、長期にわたる極端な温度条件において数ミクロンのはんだの変位をもたらすが、本発明の方法ではそうならない。

さらに、従来の方法と比較して、いくつかの段階の自動化により、そのようなモジュールの生産費用を有意に削減することが可能である。

本方法は、既存のバック接点電池に関連して説明されているが、その位置および分布にかかわらず、電池の裏に位置する複数の接続点がある任意の光電池に準用することが可能である。

図９に図示されるようなフロントおよびバック接点電池で構成されるモジュールのための、または図１０に示されるようなバック接点電池のみを備えるモジュールのための生産方法によって、電池間の相互接続がその上で達成されている、太陽光モジュールの周辺接続のみを達成するために、上記の方法において説明される可撓性フィルム１０３を使用することも可能であることが注目される。

太陽光電池モジュールの標準的構造では、製造業者によって異なるシステムによって、いくつかの電池が直列接続される。目的は常に、より高い電圧およびより強力なモジュールを得ることである。この接続は、概して、図８に図示されるような太陽電池１０２の上側および下側にはんだ付けされるリボン１１０を使用して、フロントおよびバック接点がある電池１０２に対して得られる。共に直列に結合される数片の電池は、モジュール上に配置されており、これらの片は共に接続されなければならない。これが、概して周辺接続と呼ばれるものである。これは概して、スズ引き銅、または使用されるはんだ付けの種類に適したその他の金属のリボン１１１を使用して達成される。この段階はなおも、しばしば手動で行われる。

図９は、電池の一般的な相互接続、およびフロントおよびバック接点がある３６個の従来の電池から成るモジュールの周辺接続の例を概略的に図示する。

問題は、上記のものとは異なる組み立て方法を使用して製造される、バック接点のみがある電池から成るモジュールの場合と同一である。例として、図１０は、バック接点のみがある光電池１０２を備える太陽光モジュールを図示する。電池の相互接続は、２個の隣接する電池を電気的に直列接続するオシクル（ｏｓｓｉｃｌｅ）１１３を用いて達成される。

この種類のモジュールの周辺接続を達成するために、リボン１１１を電池１０２にはんだ付けする。次いで、このようなリボンは、モジュールの裏の接続箱１１６（図１５および１６）に接続される。この接続箱１１６は、逆並列ダイオードを備え、モジュールの一部が日陰にある場合に電流が通過することを可能にする。

接続箱へのモジュールの周辺接続を達成するために、例えば図１１の点１１２でのように、重なり合う場合に互いからリボン１１１を絶縁するだけでなく、電池１０２の裏からリボン１１１を絶縁することも必要である。この絶縁は、概して、影響を受ける各部分にＴｅｄｌａｒ（登録商標）の追加層を追加することによって達成され、複合自動化または熟練人材のいずれかを必要とすることによって、モジュールを製造するために必要とされる費用および／時間を増加させる。

モジュールの両端で、一方の端のプリント回路１０５と共に、１片の可撓性フィルム１０３を使用すると、以前に必要とされたような３つのステップ（リボンのはんだ付け／リボン間の絶縁／電池の裏からのリボンの絶縁）の代わりに、単一のステップで周辺接続を達成させることが可能となる。

可撓性フィルム１０３の使用は、生産方法の自動化を大幅に向上し、結果としてできる製品をより信頼性のあるものにする。特に、短絡および火災を引き起こし得る不完全な絶縁の危険性が排除される。

フィルム１０３は、バック接点電池のあるモジュール（図１２）、およびフロントおよびバック接点のある電池を構成するモジュール（図１０）の両方に対して、カスタマイズされた周辺接続が達成されることを可能にする。

図１２は、オシクル１１３を使用する従来の方法を用いて、共に直列接続されているバック接点電池１０２を含有するモジュールを概略的に図示する。モジュールの周辺接続は、前述のように、モジュールの各端に嵌合される１片のフィルム１０３の銅トレース１０６を通して達成される。

図１３は、左側に、図１４に図示されるモジュールの端に位置するフロントおよびバック接点がある２個の電池１０２の前面を図示する。図１４の右側の部分は、リボン１１０を使用して直列接続された、このような同じ電池の裏面を図示する。

フィルム１０３にホールを作って、これらのホールの内側にリボン１１０の端を通過させることを余儀なくさせる代わりに、リボン１１０は、従来のタブをする／一列に並べるステップのように、最後の電池において単純に折り畳まれる。次いで、リボン１１０は、フィルム１０３の裏に位置付けられるプリント回路の銅トレース１０６に直接はんだ付けされる。

この方法は、任意の付加的な機器を必要としない。この操作を行うためには、既存の生産ライン上で接点１１４への接続を行うために、はんだタックの座標を変更することが十分である。

図１４は、リボン１１０によって共に直列接続されたフロントおよびバック接点がある電池１０２から成る太陽光モジュールの背面図を図示する。全ての周辺接続は、モジュールの各端における２片の可撓性フィルム１０３によって行われる。

この解決法は、次のようなものを含むが、それに限定されない多数の利点を示す。

−周辺接続の統合性、全ての絶縁はプリント回路１０５によって行われる。

−自動化。現在、既存の生産ラインで使用されているものと同じはんだ付け道具を、変更なしで使用することが可能である。

−接続箱のより容易な嵌合。

−周辺接続は単一ステップで達成され、絶縁ステップは必要でなくなる。

−１平方メートルあたりのさらなる出力。

現在市販されている一部のモジュールでは、モジュールの電気的構造に適合するようにいくつかのリボンを互いの最上部に載せなければならない。このリボンの積み重ねは、モジュールの全表面積を増加させる。本発明のフィルムにより、リボン１１１に取って代わる銅トレース１０６が電池１０２の下に配置され、よってモジュールの全表面積を減少させる。

一般的な基準は、周辺接続を行う最後の電気的要素とモジュールの境界との間で遊離して電流の漏出を防ぐために、現在は１６ｍｍという、ある距離を必要とする。

従来の方法では、はんだタックを電池の境界から数ミリメートル離して達成しなければならない。フィルム１０３を使用することによって、はんだタックは電池１０２の下に位置するため、電気的部品を含まないままでなければならない区域は、電池の境界とは関連するが、リボンと関連して計算されなくなる。この解決法は、モジュールを構成する各層を生産するために必要とされる材料（ガラス、Ｔｅｄｌａｒ（登録商標）、封入材料、アルミニウム枠）の量の有意な減少をもたらす。

周辺接続を行うためにこのフィルムを使用することの別の有意な利点は、モジュールの裏に嵌合される接続箱の設計および組み込みに関する。この接続箱は通常、モジュールの積層後に嵌合される。

従来の方法では、積層の前に、封入材料およびＴｅｄｌａｒ（登録商標）にリボン１１１を貫通させ、次いで、モジュールの裏に接着剤で一時的に固定して積層を可能にすることが必要である。積層後にリボンはモジュールから除去し、次いで、折り畳んで、はんだ付けするために接続箱の端子と接触させなければならない。この段階は容易に自動化することができず、多くの製造業者はこの操作を手動で行わなければならない。

本発明によるフィルムの使用は、この生産段階を簡素化させることが可能である。事実上、フィルム１０３の銅トレース１０６は、図１６より明白であるように、接続箱１１６へと直接続く経路をたどることが可能である。

モジュールの積層の前に、切り込みを「封入材料／Ｔｅｄｌａｒ（登録商標）」層に入れ、積層後に、接続箱を露出した銅トレースの末端に配置し、次いで、接続箱１１６のトレース１１７をモジュールの裏に位置する接点にはんだ付けする。

モジュールの外部接続を達成する本方法により、接続箱１１６の製造の費用を簡素化および削減することが可能であることも注目される。現在使用されている箱は、モジュールの裏に固定してリボンを箱の中のコネクタタブに接続させる場合に、開いていなければならない。いったん箱がはんだ付けされると、タブは、例えばシリコンで満たすことによって、絶縁しなければならない。上記の方法により、接続箱は工場で作ることが可能であり、あらゆる電子部品は熱および電気的に絶縁された密封容器内に配置される。嵌合される間に電子部品を含有する接続箱の活性部分が開かれていないため、接続箱をより容易に、またさらなる統合性を有して嵌合することが可能となるように、箱のトレース１１７の端のみが、密封ケーシングから露出する。

図１は、裏面接点がある電池、バッキングフィルム、封入フィルム、および保護フィルムから成る太陽光電池モジュールの透視図における分解図を示す。 図２は、はんだ付けによって作られるタックに対応するめっきホールがあるバッキングフィルムの上面図を示す。 図３は、光電池が嵌合されるバッキングフィルムの上面図を示す。 図４は、マクロプリント回路を備えるバッキングフィルムであって、光電池が見えるように透明で示されているフィルムの底面図を示す。 図５は、接続点がある光電池の底面図を示す。 図６は、はんだ接合の部分断面図を示す。 図７は、電池の反対側の、共に組み立てられ、かつ７２個の光電池を受け入れてモジュールを構成するように設計された４枚のバッキングフィルムの図を示す。 図８は、直列接続されたフロントおよびバック接点がある２つの電池を図示する。 図９は、その上で周辺接続が達成されている、従来の方法によって得られる図８に図示されるような電池から成るモジュールを概略的に示す。 図１０は、従来の方法によって得られるバック接点電池から成るモジュールを示し、また周辺接続も図示している。 図１１は、図１０の部分拡大図である。 図１２は、その上でプリント回路を備える可撓性フィルムを使用して周辺接続が達成される、電池を共に接続するための従来の方法によって製造されるバック接点電池から成るモジュールを図示する。 図１３は、フロントおよびバック接点がある末端電池の上側および底面図をそれぞれ示す。 図１４は、その上でプリント回路を備える２片の可撓性フィルムを使用して周辺接続が達成される、フロントおよびバック接点がある電池のモジュールを示す。 図１５は、ソーラーパネルの裏に嵌合されるように設計された接続箱の図である。 図１６は、接続箱が接続されるソーラーパネルの裏を概略的に図示する。

Claims (14)

1. 複数の光電池同士の電気的結合と、接続箱への該複数の電池の周辺接続とを可能にする方法であって、該方法は、
   連続して、または運搬キャリッジを用いて、可撓性フィルムを運搬するステップであって、該フィルムは、紫外線放射への耐性の特性を示す材料のシートと、高温への耐性がある電気絶縁材料のシートとを接合することによって得られ、該紫外線放射への耐性の特性を示す材料のシートは、該高温への耐性がある電気絶縁材料のシートの上側にあり、該フィルムは、該フィルムの上側に、複数の光電池の裏面に位置する複数の接続点と一致するような態様で作られる複数のスルーホールと、該フィルムの下側に、該複数の電池の間の接続が達成されることを可能にするマクロプリント回路とを備える、ステップと、
   該フィルムの下側にあるはんだマスクを用いて該可撓性フィルムを覆うステップであって、該マスクは、該複数のホールを除いて該フィルムのすべてを覆う、ステップと、
   該フィルムの上側に該複数の光電池を位置付けるステップであって、該複数の電池の該複数の接続点は、該フィルムの該複数のスルーホールと正反対側の適切な位置に配置されている、ステップと、
   該複数の光電池を該フィルム上の該複数の接続点に無鉛ウェーブはんだ付けするステップと
   を含む、方法。
2. 前記はんだ付け操作は、選択的ミニウェーブはんだ付け操作によって達成され、前記フィルムを貫通する前記複数のホールは、めっきされている、請求項１に記載の方法。
3. 前記複数の光電池は、前記選択的ミニウェーブはんだ付け操作の間、前記フィルム上に保持されている、請求項１または請求項２のうちの一項に記載の方法。
4. 前記選択的ミニウェーブはんだ付け操作は、無鉛スズ浴中で達成される、請求項１または請求項２のうちの一項に記載の方法。
5. 前記フィルムは、１５ミクロンから４５ミクロン、好ましくは２５ミクロンの厚さのＴｅｄｌａｒ（登録商標）の層を、７５ミクロンから１２５ミクロン、好ましくは１００ミクロンの厚さのＭｙｌａｒ（登録商標）の層に接合することによって得られる、請求項１または請求項２のうちの一項に記載の方法。
6. 前記ウェーブはんだ付け操作の前に、前記フィルム中に前記めっきされた複数のホールのフラックスステージをさらに備える、請求項１に記載の方法。
7. 前記はんだマスクは、２つの壁を伴うテーブルから成り、該２つの壁の間で空気の流れが循環される、請求項１に記載の方法。
8. 前記はんだ付け操作は、窒素環境中で達成される、請求項６に記載の方法。
9. 紫外線放射および風化への耐性がある材料の層と、無鉛ウェーブはんだ付けの高温への耐性がある電気絶縁材料の層とを含む薄い可撓性フィルムであって、該紫外線放射および風化への耐性がある材料の層は、該無鉛ウェーブはんだ付けの高温への耐性がある電気絶縁材料の層の上側にあり、該フィルムは、該フィルムの下側にマクロプリント回路を備え、該フィルムは、無鉛ウェーブはんだ付け方法を用いて、該マクロプリント回路を介して、その上で電気的接続が達成される複数の光電池の裏面に位置する複数の接続点と一致するように作られる複数のスルーホールを備える、薄い可撓性フィルム。
10. 紫外線放射および風化への耐性がある材料の層と、無鉛ウェーブはんだ付けの高温への耐性がある電気絶縁材料の層とを有する可撓性フィルムの使用であって、該紫外線放射および風化への耐性がある材料の層は、該無鉛ウェーブはんだ付けの高温への耐性がある電気絶縁材料の層の上側にあり、該フィルムは、複数の光電池のモジュールの周辺電気的接続および太陽光モジュールの裏面に取り付けられる接続箱への電気的接続を提供するために、該フィルムの下側にマクロプリント回路を備える、使用。
11. 任意の数の光電池を備える太陽光電池モジュールを製造するための方法であって、該任意の数の光電池の電気的接続は、請求項１に記載の方法によって達成され、該方法は、前記可撓性フィルムおよび前記複数の光電池から成るアセンブリの積層段階と、次いで、適切な化学的性質および物理的性質を有する２枚のＥＶＡフィルムの間にこのアセンブリを封入する操作と、最終的に、ガラスの２つの層の間、または、ガラスの層と紫外線放射への耐性がある材料の層との間に結果として生じるモジュールを封入することとを含む、方法。
12. 任意の数の光電池を備えるソーラーパネルであって、該任意の数の光電池の電気的な直列接続は、請求項１に記載の接続方法の使用によって得られる、ソーラーパネル。
13. 電気的に共に接続される任意の数の光電池を備えるソーラーパネルであって、該ソーラーパネルは、該ソーラーパネルの周辺接続を備え、該ソーラーパネルの周辺接続は、フィルムの下側に提供されたマクロプリント回路によって達成され、該フィルムは、紫外線放射および風化への耐性がある材料の層と、無鉛ウェーブはんだ付けの高温への耐性がある電気絶縁材料の層とから成り、該紫外線放射および風化への耐性がある材料の層は、該無鉛ウェーブはんだ付けの高温への耐性がある電気絶縁材料の層の上側にある、ソーラーパネル。
14. 直列に接続された複数の光電池を備えるモジュールの周辺接続が、接続箱に対して達成されることを可能にする方法であって、該方法は、該モジュールの２つの端において１片のフィルムが組み立てられることを含み、該フィルムは、紫外線放射および風化への耐性の特性を示す材料のシートと、無鉛ウェーブはんだ付けの高温への耐性がある電気絶縁材料のシートとを接合することによって得られ、該紫外線放射および風化への耐性の特性を示す材料のシートは、該無鉛ウェーブはんだ付けの高温への耐性がある電気絶縁材料のシートの上側にあり、該フィルムは、該フィルムの下側にマクロプリント回路を備え、該マクロプリント回路は、複数の電池の複数の列の間の接続および接続箱のピンへの接続がはんだ付けによって達成されることを可能にする、方法。

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