JP5511591B2 - 太陽電池モジュールの太陽電池セルの電極線と端子ボックスの端子板との接続用出力リード線 - Google Patents

Description

この発明は、太陽電池モジュールの太陽電池セル電極線とその太陽電池モジュールに取付られた端子ボックスの端子板との接続用出力リード線の製造方法、及びその電気接続構造に関するものである。

太陽光発電システムは、図６に示すように、家屋の屋根等に太陽電池モジュールＭを配設し、そのモジュールＭから接続箱Ｑ、インバータＲ、分配盤Ｓを介して各種電気機器Ｅに電力供給する。その太陽電池モジュールＭは、同図に示すように全てが面一となるように配置され、端子ボックス（ジャンクションボックス）Ｂを介して直列又は並列に接続する。

その太陽電池モジュールＭは、図７に示すように、前面ガラス基板１上に太陽電池セル２を縦横所要個数配列し、その太陽電池セル２を透明樹脂３によって保護被覆し、その保護被覆層３に裏面保護シート（バックシート）４を貼付し、その周囲をアルミニューム等のフレーム枠５によって保護した構成である（特許文献１明細書段落００２８〜同００３９、図３〜図４参照）。図中、６はシール材である。
各太陽電池セル２同士、及びその太陽電池セル２との端子ボックスＢとの電気接続は、例えば、図８（ａ）、（ｂ）に示すように構成される。

この太陽電池モジュールＭの裏面に、そのモジュールＭを他のモジュールＭに接続すると共に、上記接続箱Ｑに接続するための上記端子ボックスＢがシール材による水密性を維持して接着等によって固定される（特許文献２図１５、図２２等参照）。
端子ボックスＢは、通常、この発明の実施形態を示す図２、図３に示すように、ボックス本体１１内に、太陽電池モジュールＭの太陽電池セル２の電極線ａからの出力リード線Ｔが電気接続される複数の端子板１２を並べて配設し、その隣り合う各端子板１２の間に逆流防止用ダイオード１３を設け、両端の端子板１２、１２にはボックス本体１１の側壁を貫通した外部接続用ケーブルＰを接続したものである。

その太陽電池セル２の電極線ａと端子ボックスＢの端子板１２との出力リード線Ｔによる電気接続は、その出力リード線Ｒの端子部を端子板１２の端子部にねじ止めしたり（特許文献３図６の符号２３ｂ参照）、半田付けしたり（特許文献３図１の符号２３ｂ参照）している。

特開２０１０−４０６８号公報 特開２００５−２２４０３６号公報 特開２００６−２９４６４６号公報 特開２０１０−１１８３９４号公報 特開２００９−２０６４１６号公報

上述の出力リード線Ｔは、巻回リールから所要長さを引き出して切断し、図７に示すように、その切断した一端を電極線ａと接続した後、バックシート４の孔を通って端子板１２に他端を接続している。このとき、バックシート４等との電気絶縁を担保するために、前記孔の通過部を絶縁テープ等によって絶縁被覆する必要がある。
従来、その絶縁被覆は、切断した所要長さの出力リード線Ｔの上記の孔通過部に絶縁テープを貼付し、その絶縁テープ被覆の出力リード線Ｔでもって電極線ａと端子板１２の接続をしている。その絶縁テープの貼付は、手作業であるため、非常に煩わしいものとなっているとともに、十分な絶縁性が担保されない恐れがあった。

さらに、従来、ボックス本体１１内にシリコーン樹脂を充填（ポッティング）して防水性を確保していたが、その充填は、端子ボックスＢを太陽電池モジュールＭに装着した状態での作業となるため、その作業が非常に煩雑となっているとともに、今日のコスト削減の下、シリコーン樹脂充填を省略することが考えられている（特許文献４ 請求項１、段落０００４）。
このシリコーン樹脂充填を省略した場合、電極線ａと端子板１２との電気接続部には、従来以上の絶縁性、防水性及び耐候性が要求されることとなる。

この発明は、その太陽電池モジュールＭの電極線ａと端子板１２との電気接続部の絶縁性を容易に担保できるようにすることを第１の課題、その電気接続部の絶縁性、防水性及び耐候性を従来以上に確保することを第２の課題とする。

上記第１の課題を達成するために、この発明は、出力リード線Ｔは、作業現場ではなく、前もって絶縁被覆されたものとしたのである。
前もって絶縁被覆されておれば、電極線ａと端子板１２との出力リード線Ｔによる電気接続作業において、その出力リード線Ｔの絶縁処理をする必要が無くなって、その接続作業が円滑になるとともに、前もっての絶縁処理は工場等において画一的に行い得るため、十分な絶縁性が担保され得る。

その前もって絶縁被覆された出力リード線Ｔを製造するこの発明の構成としては、太陽電池モジュールに取付られた端子ボックスの端子板と、前記太陽電池モジュールの太陽電池セルの電極線とを接続する出力リード線の製造方法において、帯状片から、その両端縁の帯状キャリア部と、その両キャリア部の間にそのキャリア部の長さ方向に向かって両キャリア部に交互に連続する出力リード線導体部とを打ち抜き、その各打ち抜き出力リード線導体部の中央部の表裏両面にその並列方向に亘って絶縁フィルムを貼付し、その各絶縁フィルム付出力リード線導体部の間の絶縁フィルムにスリットを入れることによって、各出力リード線導体部間の絶縁フィルムを切り離すとともに、キャリア部から出力リード線導体部を切り離す構成を採用することができる。
上記出力リード線導体部の中央部への絶縁フィルムを貼付範囲は、その貼付による絶縁被覆範囲が上記バックシート４等との電気絶縁を担保するために必要十分なものとする。

この製造方法によれば、両キャリア部にそれぞれ絶縁フィルム被覆の出力リード線Ｔが設けられるため、帯状片の歩留まりが高いものとなるとともに、両側のキャリア部にそれぞれ出力リード線（その導体部）が設けられているため、両側のキャリア部を同期して移動させれば、各出力リード線（その導体部）は離れることなく円滑に移動し、絶縁フィルムの貼付も円滑になし得る。また、絶縁フィルムの貼付によって絶縁被覆するため、その絶縁性も安定したものとなる。
このとき、各出力リード線（その導体部）の間に間隙を設けるようにすれば、その間隙においては、出力リード線導体部の中央部表裏両面に貼付した両絶縁フィルムが互いに接合するため、出力リード線導体部の側端面の絶縁性が確実となる。

上記絶縁フィルムには、従来から使用されている種々のものを適宜に採用すれば良いが、この出力リード線絶縁用としては従来使用されていない「ポリイミド」を使用するとよい。このポリイミドは、絶縁性に優れているとともに、太陽光に晒されて高温化する端子ボックスにおいては、耐熱性、防水性等の耐候性が優れていることから、長期の絶縁性の信頼性が高いものとなるからである。このことから、絶縁被覆にポリイミドを採用すれば、上記第２の課題を達成し得ることができる。

この絶縁フィルム被覆の出力リード線Ｔでもって、太陽電池モジュールに取付られた端子ボックスの端子板と、太陽電池モジュールの太陽電池セルの電極線を接続するには、出力リード線の一端を端子板に接続し、その他端を電極線に接続すればよい。

以上のように、この発明の出力リード線は、太陽電池モジュールから端子ボックスに至る中央部が前もって絶縁被覆されているので、電極線ａと端子板１２とを出力リード線によって電気接続する際、その出力リード線の絶縁処理をする必要が無くなって、その接続作業が円滑になるとともに、前もっての絶縁処理は工場等において画一的に行い得るため、十分な絶縁性が担保され得る。
また、その電気接続部の絶縁被覆にポリイミドを使用すれば、その絶縁性、防水性及び耐候性を従来以上に確保することができる。
さらに、出力リード線を高い歩留まりでもって安価に得ることができる。

この発明の一実施形態の太陽電池モジュールの裏面側斜視図 同実施形態の要部斜視図 図２の切断正面図 図２の要部拡大斜視図 リード線の製作説明用平面図 リード線の製作説明用平面図 リード線の製作説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＸーＸ線断面図 リード線の製作説明用平面図 太陽光発電システムの概略図 太陽電池モジュールの切断正面図 （ａ）は太陽電池モジュールのセル配置図、（ｂ）はそのセルの電気配線図

この発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールＭを図１に示し、この太陽電池モジュールＭは、従来と同様に、前面ガラス基板１上に太陽電池セル２を縦横所要個数配列し、その太陽電池セル２を透明樹脂３によって保護被覆し、その保護被覆層に裏面保護シート（バックシート）４を貼付し、その周囲をアルミニューム等のフレーム枠５によって保護した構成である（図７参照）。
この太陽電池モジュールＭの裏面に、図１に示すように、そのモジュールＭを他のモジュールＭに接続すると共に、上記接続箱Ｑに接続するための端子ボックスＢがシール材による水密性を維持して接着等によって固定される。

この端子ボックスＢは、特許文献５に記載の態様であって、上面開口のポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）樹脂又はポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂製四角形状ボックス本体１１内に、太陽電池モジュールＭの平帯状のプラス電極線（タブリード電極）ａ及びマイナス電極線（タブリード電極）ａに電気接続される２対の端子板１２（４枚の端子板１２）を並列に配設している。隣り合う各端子板１２間には逆流防止用（バイパス）ダイオード１３が設けられている。
端子板１２は、上下面に押え金具１６ａ、１６ｂが当がわれて、ボックス本体１１の突杆１１ｂに嵌められるとともに、ビス１７によってボックス本体１１に固定される。

端子板１２の一端１２ａは、Ｌ字状に曲がってボックス本体１１の接続座１１ｄに至っている。この接続座１１ｄ上の端子板一端１２ａに上記電極線ａが電気接続される。
ボックス本体１１の接続座１１ｄ後側（内側）左右には対の軸受１８、１８が設けられており、この軸受１８に端子板１２（一端１２ａ）と電極線ａとの電気接続用押えレバー２０が回転自在に取り付けられている。このレバー２０をフック１９に係止することによって、その裏面のばね片２３を介在して端子板一端１２ａに電極線ａに接続された後述の帯状出力リード線Ｔを圧接接続する（詳細は特許文献４段落００１７〜００１９参照）。

ボックス本体１１下側（図１下側）両端には２本の外部接続用ケーブルＰが接続され、このケーブルＰの他端にはそれぞれ雄コネクタ３５又は雌コネクタ３６が設けられ、これらの雌又は雄コネクタ３５、３６は、隣の端子ボックスＢの雄又は雌コネクタ３６、３５に接続される。

ボックス本体１１の上面開口にはＰＰＯ樹脂又はＰＰＥ樹脂製のカバー３７を防水リング３８を介し嵌着して防水性とする。ボックス本体１１内にはシリコーン樹脂などを適宜に充填する。ボックス本体１１の裏面はシボ加工し、その裏面の接着テープ（図示せず）でもって端子ボックスＢを太陽電池モジュールＭの裏面に固定する。

上記の太陽電池モジュールＭ内の各セルを電気接続する電極線ａは各セルを適宜に直列又は並列に接続するように配設され、その電極線（タブリード線）ａの端末（端子部）と端子板１２の一端端子部（端末）１２ａがその電極線ａとは別個の出力リード線Ｔによって接続される。この出力リード線Ｔの導体部３０及び電極線ａは、例えば、錫メッキ銅、半田メッキ銅等からなり、端子板１２は真鍮などの銅合金等の放熱性の高い導電材を使用している。
出力リード線Ｔは、裏面保護シート４を保護被覆層に貼付する前に電極線ａに半田接続されて、その貼付時、裏面保護シート４の穴４０からシート４表面に導き出されている（図３、図４参照）。その半田接続は、出力リード線Ｔの端末に半田を載せて溶融させる、通常の手段を採用したり、その端末に厚めの半田鍍金を予め施しておき、その半田鍍金を小手等で溶融させる手段を採用したりすることができる。

この出力リード線Ｔは、図５ａ〜図５ｄに示すように、まず、図５ａ矢印方向に間歇移動する帯状片から、その出力リード線Ｔの導体部３０が両端の帯状キャリア部３１からその長さ方向に交互に位置するように打ち抜き（同図ａ）、その打ち抜き帯状片の中央部の表裏両面に絶縁フィルム（テープ）３２を貼付する（同図（ｂ））。その導体部３０の中央部への絶縁フィルム３２の貼付範囲は、その貼付による絶縁被覆範囲が上記バックシート４等との電気絶縁を担保するために必要十分なものとする。絶縁フィルム３２は、ポリイミド等の耐熱性、耐久性、絶縁性に優れたものを使用する。

つぎに、その絶縁フィルム３２付帯状片の各出力リード線導体部３０間の絶縁フィルム３２にスリット３２ａを入れることによって、各出力リード線Ｔの絶縁フィルム３２を切り離し（同図（ｃ））、両側のキャリア部３１を離すことによって、各キャリヤ部３１に出力リード線Ｔがその長さ方向に等間隔に設けられたものを得る（同図（ｄ））。このとき、各出力リード線導体部３０間には間隙ｓが形成されているため、その間隙ｓにおいては、出力リード線導体部３０の中央部表裏両面に貼付した両絶縁フィルム３２、３２が互いに接合する。このため、その接合した両絶縁フィルム３２、３２によって両出力リード線導体部３０、３０の側端面の絶縁性が確実となる。
この出力リード線Ｔは、キャリア部３１から切り離して上記電極線ａに接続するとともに裏面保護シート４の表面に導き出す。

太陽電池モジュールＭ裏面に端子ボックスＢを固定するには、裏面保護シート４表面に導き出された出力リード線Ｔを、端子ボックスＢの底面透孔１１ａからボックスＢ内に導き入れつつ、端子ボックスＢを太陽電池モジュールＭ裏面（裏面保護シート４表面）に接着等によって固定する。
端子ボックスＢ内の導き入れた出力リード線Ｔは、図２〜図４に示すように、その導入端を端子板１２の一端１２ａを接続する。この接続は、上記特許文献５に記載と同様に押えレバー２０でもって行う。

なお、上記実施形態では、出力リード線Ｔの絶縁被覆を絶縁フィルム３２の貼付により形成したが、絶縁材の塗布等の他の種々の手段を採用することができる。また、絶縁フィルム３２には、上記従来使用の絶縁テープ（フィルム）も支障がない限りにおいて含まれる。さらに、絶縁被覆にポリイミドを使用すれば、シリコーン樹脂充填を省略しても支障がないようにし得るが、その充填を行っても良いことは勿論である。

Ｂ 端子ボックス
Ｍ 太陽電池モジュール
Ｔ 出力リード線
ｓ 隙間
１１ 端子ボックス本体
１２ 端子板
１３ 逆流防止用（バイパス）ダイオード
２０ 電気接続用レバー
３０ 出力リード線導体部
３１ 帯状片のキャリア部
３２ リード線用絶縁フィルム（絶縁被覆）
３２ａ 絶縁フィルムのスリット

Claims (3)

1. 太陽電池モジュール（Ｍ）に取付られた端子ボックス（Ｂ）の端子板（１２）と、前記太陽電池モジュール（Ｍ）の太陽電池セルの電極線（ａ）とを接続する出力リード線（Ｔ）の製造方法であって、
   帯状片から、その両端縁の帯状キャリア部（３１、３１）と、その両キャリア部（３１、３１）の間にそのキャリア部の長さ方向に向かって両キャリア部（３１、３１）に交互に連続する出力リード線導体部（３０）とを打ち抜き、その各打ち抜き出力リード線導体部（３０）の中央部の表裏両面にその並列方向に亘って絶縁フィルム（３２）を貼付し、その各絶縁フィルム付出力リード線導体部（３０）の間の絶縁フィルム（３２）にスリット（３２ａ）を入れることによって、各出力リード線導体部（３０）間の絶縁フィルム（３２）を切り離すとともに、キャリア部（３１）から出力リード線導体部（３０）を切り離すことを特徴とする太陽電池モジュール（Ｍ）の太陽電池セルの電極線（ａ）と端子ボックス（Ｂ）の端子板（１２）との接続用出力リード線の製造方法。
2. 上記各帯状キャリア部（３１、３１）の間に間隙（ｓ）を設けることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール（Ｍ）の太陽電池セルの電極線（ａ）と端子ボックス（Ｂ）の端子板（１２）との接続用出力リード線の製造方法。
3. 上記絶縁フィルム（３２）がポリイミドからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール（Ｍ）の太陽電池セルの電極線（ａ）と端子ボックス（Ｂ）の端子板（１２）との接続用出力リード線の製造方法。

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