JP5762316B2 - 太陽電池モジュールの製造方法および太陽電池モジュールの製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池モジュールの製造方法および太陽電池モジュールの製造装置に関する。

特許文献１には、表面に表面電極が形成され、裏面に裏面集電電極が形成された複数の太陽電池素子を複数のタブで順次に接続することにより、太陽電池素子が直列に接続された太陽電池モジュールを製造する装置および方法が開示されている。具体的には、太陽電池素子の表面電極と裏面集電電極とにフラックスが塗布される。そして、裏面集電電極が一のタブに重なるように、処理対象となる太陽電池素子が配置される。

次に、処理対象となる太陽電池素子の表面電極に、他のタブが重ねて配置される。この表面電極へのタブの配置は、タブを吸着保持するタブ吸着移載機によって行われる。そして、処理対象となる太陽電池素子の表面電極に重ねられた他のタブを押さえ機構によって押さえつけて加熱することで、タブに予め供給されているはんだによって他のタブと表面電極および一のタブと裏面集電電極とを溶着させる。

以上の工程を繰り返すことで、複数の太陽電池素子が直列に接続されたストリングスが製造される。形成されたストリングスは別のステージに搬出され、所定の数のストリングスを並列させて互いに電気的に接続することで太陽電池モジュールが製造される。

特開２００６−１９６７４９号公報

しかしながら、タブ吸着移載機によって吸着されたタブを表面電極上に配置する際に、表面電極にすでにフラックスが塗布されているため、フラックス中の固形成分がタブ吸着移載機の吸着配管に入って付着する場合がある。タブ吸着配管にフラックスの固形成分の付着が繰り返されると、タブ吸着配管が詰まって吸着力が低下する。そのため、タブ吸着移載機からタブが落下したり、タブを吸着することができなかったり、タブの載置位置がずれたりしてしまうという問題があった。また、付着した固形成分を除去するためにタブ吸着配管を清掃する作業が必要になることで、生産性が低下してしまうという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、タブ吸着移載機の吸着配管の詰まりを抑えて、生産性の低下を抑制することができる太陽電池モジュールの製造方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、タブで連結された複数の太陽電池素子を備える太陽電池モジュールの製造方法であって、タブの一端側の領域の一部または太陽電池素子の受光面に形成された集電電極の一部に接着剤を塗布する工程と、タブ吸着移載機でタブを吸着保持して移動させ、一端側の領域を集電電極上に重ねて配置し、太陽電池素子とタブとを仮固定するステップと、仮固定されたタブの一端側の領域にフラックスを塗布するステップと、太陽電池素子とタブを加熱して、集電電極とタブとの間ではんだを溶融させて、集電電極とタブとを溶着させるステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、タブ吸着移載機が太陽電池素子の電極上へタブを配置する時に、載置する箇所にフラックスが塗布されていないので、気化したフラックスの固形成分がタブ吸着移載機の吸着配管に付着するのを抑えることができる。これにより、吸着配管の清掃頻度を抑えて、生産性の低下を抑制することができる。

図１は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池モジュールが備える太陽電池素子を受光面側から見た上面図である。 図２は、図１に示す太陽電池素子を受光面の反対面側から見た下面図である。 図３は、太陽電池モジュールの概略構成を示す斜視図である。 図４は、太陽電池モジュールの製造工程を示すフローチャートである。 図５は、太陽電池素子に接着剤を塗布する工程を示した側面図である。 図６は、太陽電池素子にタブを載置する工程を示した側面図である。 図７は、太陽電池素子とタブを接着する工程を示した図である。 図８は、太陽電池素子に仮固定されたタブの一端側の領域にフラックスを塗布する工程を示した図である。 図９は、タブが仮固定された太陽電池素子を移載する工程を示した図である。 図１０は、太陽電池素子を電気的に連結してストリンングスを製造する設備の構造を示す斜視図である。 図１１は、タブの他端側の領域にフラックスを塗布する工程と太陽電池素子の集電電極と裏面終電電極にタブをはんだ付けする工程を示す側面図である。 図１２は、他の太陽電池の受光面にさらに他のタブをはんだ付けする工程とさらに他のタブの他端側の領域にフラックスを塗布する工程を示す側面図である。 図１３は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池モジュールの製造装置の概略構成を示すブロック図である。

以下に、本発明の実施の形態にかかる太陽電池モジュールの製造方法および太陽電池モジュールの製造装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。また、図面を見易くするために、平面図であってもハッチングを付す場合があり、断面図であってもハッチングを省略する場合がある。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池モジュールが備える太陽電池素子を受光面側から見た上面図である。図２は、図１に示す太陽電池素子を受光面の反対面側から見た下面図である。

図１に示すように、太陽電池モジュールが備える太陽電池素子１は、半導体基板５の受光面側にリン拡散によって不純物層拡散層（図示せず）が形成されているとともにシリコン窒化膜よりなる反射防止膜４が形成されている。また、半導体基板５の受光面１ａ側には、長尺細長の細線電極３と、この細線電極３と導通する集電電極２が設けられている。細線電極３と集電電極２は、それぞれの底面部において不純物拡散層と電気的に接続されている。

また、図２に示すように、太陽電池素子１の裏面（受光面と反対側の面）１ｂには、ほぼ全体にわたって裏面電極７が設けられるとともに集電電極２と略同一方向に裏面集電電極６が設けられている。

図３は、太陽電池モジュールの概略構成を示す斜視図である。図３に示すように、太陽電池素子１の裏面集電電極６と、隣接する太陽電池素子１の集電電極２とに導電性のタブ３４をはんだ付けして、複数枚（例えば１０枚）の太陽電池素子１を直列に接続したストリングス３５が形成される。なお、タブ３４は銅からなり、あらかじめＳｎ−Ａｇ−Ｃｕのはんだを表面にコーティングしたものである。

さらに、ストリングス３５から導出したタブ３４を出力リードフレーム３６にはんだ付けすることで、複数本（例えば５本）のストリングス３５が電気的に連結される。出力リードフレーム３６は銅からなり、あらかじめＳｎ−Ａｇ−Ｃｕのはんだを表面にコーティングしたものである。そして、複数本が連結されたストリングス３５が、ガラス、封止材、裏面部材（すべて図示せず）によって封止されて、太陽電池モジュールが構成される。

次に、太陽電池モジュールの製造工程、特にストリングス３５の製造工程について詳細に説明する。図４は、太陽電池モジュールの製造工程を示すフローチャートである。図５は、太陽電池素子に接着剤を塗布する工程を示した側面図である。図６は、太陽電池素子にタブを載置する工程を示した側面図である。図７は、太陽電池素子とタブを接着する工程を示した図である。図８は、太陽電池素子に仮固定されたタブの一端側の領域にフラックスを塗布する工程を示した図である。図９は、タブが仮固定された太陽電池素子を移載する工程を示した図である。図１０は、太陽電池素子を電気的に連結してストリンングスを製造する設備の構造を示す斜視図である。図１１は、タブの他端側の領域にフラックスを塗布する工程と太陽電池素子の集電電極と裏面終電電極にタブをはんだ付けする工程を示す側面図である。図１２は、他の太陽電池の受光面にさらに他のタブをはんだ付けする工程とさらに他のタブの他端側の領域にフラックスを塗布する工程を示す側面図である。

まず、図５に示すように、太陽電池素子（一の太陽電池素子）１の受光面１ａに形成された集電電極２の一部に接着剤８を塗布する（ステップＳ１）。無端ベルトから構成されるコンベア９によって、太陽電池素子１を矢印Ｘの示す方向に搬送する。

接着剤吐出ノズル（接着剤吐出部）１０は、集電電極２の直上に配置されて、先端から接着剤８を吐出する。太陽電池素子１をコンベア９で所定の位置に搬送した後、接着剤８が接着剤吐出ノズル１０から吐出されることにより、集電電極２の一部に接着剤８が塗布される。接着剤８は、例えばエポキシ系の熱硬化性の接着剤である。

次に、タブ吸着移載機１２によって、タブ（一のタブ）１１の一端側の領域１１ａを集電電極２に重ねて配置する（ステップＳ２）。図６に示すように、タブ１１はタブ吸着移載機１２に吸着保持されて、仮固定を行う位置まで移動される。タブ１１の長手方向と集電電極２の長手方向を略平行にしつつ、タブ１１の一端側の領域１１ａを集電電極２の直上に位置させたうえで、吸着を開放することで、タブ１１が集電電極２上に載置される。なお、ステップＳ１において、タブ１１の一端側の領域１１ａの一部に接着剤８を塗布してもよい。

次に、タブ１１と集電電極２とを仮固定する（ステップＳ３）。図７に示すように、タブ押さえ機構２６でタブ１１の一端側の領域１１ａを太陽電池素子１に対して押さえつけた状態で、赤外線ランプヒータ（加熱部）１６により接着剤８を所定の時間加熱して熱硬化させて、集電電極２の一部とタブ１１を接着し仮固定する。

次に、仮固定されたタブ１１の一端側の領域１１ａにフラックス１３を塗布する（ステップＳ４）。図８に示すように、フラックス吐出ノズル（フラックス吐出部）１４は、その先端からフラックス１３を吐出する。フラックス吐出ノズル１４には、内部にフラックス１３を蓄えた容器（図示せず）がつながっている。容器内のフラックス１３に所定の圧力を所定の時間加えることで、容器から押し出されたフラックス１３がフラックス吐出ノズル１４の先端から噴出される。

集電電極２の長手方向はコンベア９の搬送方向と略平行になっており、フラックス吐出ノズル１４は集電電極２の直上の位置に配置されている。フラックス吐出ノズル１４の直下に太陽電池素子１を通過させながら、またはフラックス吐出ノズル１４を移動させながらフラックス吐出ノズル１４よりフラックス１３を吐出することで、タブ１１の一端側の領域１１ａにフラックス１３が塗布される。太陽電池素子１とタブ１１とが仮固定されているので、フラックス１３の塗布工程において、太陽電池素子１とタブ１１とがずれにくくなっている。

なお、タブ１１の一端側の領域１１ａ上に塗布されたフラックス１３のうち、一端側の領域１１ａからはみ出したフラックス１３が、太陽電池素子１の受光面１ａとタブ１１との隙間に毛細管現象などによってまわり込むので、集電電極２にもフラックス１３が塗布される。また、接着剤８は、集電電極２の一部にしか塗布されていないので、集電電極１３のうち接着剤８が塗布された領域を除いたほとんどの領域にフラックスを塗布することができる。

次に、タブ１１が仮固定された太陽電池素子１を、その裏面集電電極６が他のタブ２１の他端側の領域２１ｂに重なるように配置する（ステップＳ５）（図１１も参照）。ここで、他のタブ２１の他端側の領域２１ｂには予めフラックス１３が塗布されている。図９に示すように、太陽電池素子１は、太陽電池素子移載機構１５に吸着保持されて移載される。太陽電池素子移載機構１５は、太陽電池素子１の受光面１ａのうちフラックス１３が塗布されていない領域を吸着する。

タブ吸着移載機構２４は、タブ１１の他端側の領域１１ｂを吸着して保持する。太陽電池素子移載機構１５とタブ吸着移載機構２４は同一の軸で固定されており、移載の動きは同一の動きをする。太陽電池素子１とタブ１１とが仮固定されていることに加えて、太陽電池素子１とタブ１１の両方が保持されるので、太陽電池素子１とタブ１１とが移載中にずれにくくなり、安定した移載が可能となる。

図１０に示すように、コンベア９の両側にストリングス製造ステージ１７が併設されている。製造ステージ１７は、フラックス１３を塗布するフラックス吐出ステージ２０や、太陽電池素子１の集電電極２および裏面集電電極６とタブ１１とのはんだ付けを行うための接合ステージ１８や、はんだ付けの終了した太陽電池素子１を搬出するストリングス搬出ステージ１９を有する。

次に、太陽電池素子１の受光面１ａ側と裏面１ｂ側を加熱して、タブ１１と集電電極２および他のタブ２１と裏面集電電極６とを接着させる（ステップＳ６）。より具体的には、タブ１１の一端側の領域１１ａと集電電極２とを、タブ１１に予め供給されていたはんだによって溶着させる。また、他のタブ２１の他端側の領域２１ｂと裏面集電電極６とを、予め他のタブ２１に供給されていたはんだによって溶着させる。

図１１に示すように、上述したはんだによる溶着は、接合ステージ１８において行われる。太陽電池素子１の受光面１ａに仮固定されたタブ１１の一端側の領域１１ａを、押さえ機構２３で押さえ込む。これにより、タブ１１の一端側の領域１１ａ、太陽電池素子１および他のタブ２１の他端側の領域２１ｂが、押さえ機構２３と接合ステージ１８とに挟み込まれる。

そして、押さえ機構２３の上方より赤外線ランプヒータ（加熱部）２２によって赤外線を照射して、タブ１１および他のタブ２１に予め供給されていたはんだを溶融させる。その後、赤外線の照射を停止して、溶融したはんだを凝固させることで、集電電極２とタブ１１、および裏面集電電極６と他のタブ２１とがそれぞれはんだ付けされる。

次に、タブ１１の他端側の領域１１ｂにフラックス１３を塗布する（ステップＳ７）。図１１に示すように、タブ１１の他端側の領域１１ｂにフラックス１３を塗布する工程は、フラックス吐出ステージ２０上で行われる。フラックス吐出ステージ２０の直上に設けられたフラックス吐出ノズル１４からフラックス１３が吐出されて、タブ１１の他端側の領域１１ｂに塗布される。なお、タブ１１の他端側の領域１１ｂにフラックス１３を塗布する工程と、ステップＳ６のはんだによる溶着工程は、同時に行われてもよいし、順番が逆であってもよい。

次に、タブ１１の他端側の領域１１ｂが接合ステージ１８上に移動するようにコンベア９を運転させる（ステップＳ８）。ここでは、押さえ機構２３が上昇するともにストリングス製造ステージ１７が下方に移動し、コンベア９を所定距離移動することで、太陽電池素子１、タブ１１，２１が、図１１の矢印Ｙに示す方向に移動される。これにより、タブ１１，２１の接合が終了した太陽電池素子１は、図１２に示すようにストリングス搬出ステージ１９に搬出されることとなる。

次に、タブ１１の他端側の領域１１ｂに、他の太陽電池素子３１の裏面集電電極（図示せず）が重なるように配置される（ステップＳ９）。このとき、他の太陽電池素子３１には受光面にすでにさらに他のタブ４１が仮固定されている。そして、ステップＳ６の溶着工程以降の工程を繰り返すことで、他の太陽電池素子３１とタブ１１，４１とのはんだによる接着が行われる。そして、所定数の太陽電池素子がタブによって連結されるまで、上記工程が繰り返されることで、図３に示すストリングス３５が形成される。

なお、太陽電池モジュールを製造する過程では、図４に示すフローチャートの前後に、太陽電池素子１を製造する工程や、ストリングス３５をガラスや封止材で封止する工程が含まれるが、これについては一般的な工程で行えばよく、詳細な説明を省略する。

図１３は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池モジュールの製造装置の概略構成を示すブロック図である。製造装置５０は、上述したタブ吸着移載機１２等の他に、記憶部５１、制御部５２を備える。記憶部５１には、タブ吸着移載機１２等に上述した動作を行わせる制御プログラムが記憶され、制御部５２は、その制御プログラムにしたがってタブ吸着移載機１２等を制御して動作させる。

以上説明したように、本実施の形態では、タブ１１を吸着保持して所望の位置に配置する際に、タブ１１が配置される箇所にはフラックスが塗布されていないため、タブ吸着移載機１２等の吸着配管にフラックス１３の固形成分が付着するのを抑えることができる。より具体的には、ステップＳ２では、タブ１１が配置される箇所である太陽電池素子１の受光面１ａの集電電極２には、まだフラックス１３が塗布されていない。また、ステップＳ５では、タブ１１が配置される箇所であるフラックス吐出ステージ２０上にフラックス１３は塗布されていない。

したがって、吸着配管がフラックス１３で詰まるのを抑えることができる。これにより、吸着配管の清掃頻度を抑えることができ、生産性の低下を抑制することができる。また、タブ吸着移載機１２からタブ１１が落下したり、タブ１１を吸着することができなかったり、タブ１１の載置位置がずれたりしてしまうという問題を回避しやすくなる。

また、太陽電池素子移載機構１５は、フラックス１３が塗布されていない位置で太陽電池素子１を吸着するので、太陽電池素子移載機構１５の吸着配管へのフラックス１３の固形成分の付着を抑えることができる。これにより、吸着配管の清掃頻度を抑えることができ、生産性の低下を抑制することができる。

以上のように、本発明にかかる太陽電池モジュールの製造方法は、タブと電極との接着にはんだが用いられる太陽電池モジュールの製造方法に有用である。

１ 太陽電池素子
１ａ 受光面
１ｂ 裏面
２ 集電電極
３ 細線電極
４ 反射防止膜
５ 半導体基板
６ 裏面集電電極
７ 裏面電極
８ 接着剤
９ コンベア
１０ 接着剤吐出ノズル（接着剤吐出部）
１１ タブ
１１ａ 一端側の領域
１１ｂ 他端側の領域
１２ タブ吸着移載機
１３ フラックス
１４ フラックス吐出ノズル（フラックス吐出部）
１５ 太陽電池素子移載機構
１６ 赤外線ランプヒータ（加熱部）
１７ ストリングス製造ステージ
１８ 接合ステージ
１９ ストリングス搬出ステージ
２０ フラックス吐出ステージ
２１ タブ
２１ｂ 他端側の領域
２２ 赤外線ランプヒータ（加熱部）
２３ 押さえ機構
２４ タブ吸着移載機構
２６ タブ押さえ機構
３１ 太陽電池素子
３４ タブ
３５ ストリングス
３６ 出力リードフレーム
４１ タブ
５０ 製造装置
５１ 記憶部
５２ 制御部

Claims (5)

1. タブで連結された複数の太陽電池素子を備える太陽電池モジュールの製造方法であって、
   前記タブの一端側の領域の一部または太陽電池素子の受光面に形成された集電電極の一部に接着剤を塗布するステップと、
   タブ吸着移載機で前記タブを吸着保持して移動させ、前記一端側の領域を前記集電電極上に重ねて配置し、前記太陽電池素子と前記タブとを仮固定するステップと、
   仮固定された前記タブの一端側の領域にフラックスを塗布するステップと、
   前記太陽電池素子と前記タブを加熱して、前記タブの表面にあらかじめコーティングされたはんだを前記集電電極と前記タブとの間で溶融させて、前記集電電極と前記タブとを溶着させるステップと、を含むことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
2. 前記太陽電池素子と前記タブの加熱ステップの前に、前記タブが仮固定された太陽電池素子を太陽電池素子移載機構によって吸着保持して移動させ、前記太陽電池素子の裏面に形成された裏面集電電極が他のタブの他端側の領域上に重なるように配置するステップをさらに含み、
   前記太陽電池素子移載機構は、前記太陽電池素子の受光面のうちフラックスが塗布されていない領域を吸着保持し、
   前記太陽電池素子と前記タブの加熱ステップにおいて、前記太陽電池素子と前記他のタブとの間ではんだが溶融して、前記裏面集電電極と前記他のタブとが溶着され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の製造方法。
3. 前記タブの他端側の領域にフラックスを塗布するステップと、
   前記太陽電池素子と異なる他の太陽電池素子の裏面集電電極を前記タブの他端側の領域に重ねて配置するステップと、
   前記他の太陽電池素子と前記タブを加熱して、前記裏面集電電極と前記タブとの間ではんだを溶融させて、前記裏面集電電極と前記タブとを溶着させるステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
4. 前記接着剤は熱硬化性の接着剤であり、
   前記仮固定は、前記接着剤を硬化させることで行われることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の太陽電池モジュールの製造方法。
5. タブで連結された複数の太陽電池素子を備える太陽電池モジュールの製造装置であって、
   前記タブの一端側の領域の一部または太陽電池素子の受光面に形成された集電電極の一部に向けて接着剤を吐出する接着剤吐出部と、
   前記タブを吸着保持して移動させ、前記一端側の領域を前記集電電極上に重ねて配置し、前記太陽電池素子と前記タブとを仮固定させるタブ吸着移載部と、
   仮固定された前記タブの一端側の領域に向けてフラックスを吐出するフラックス吐出部と、
   前記太陽電池素子と前記タブを加熱して、前記タブの表面にあらかじめコーティングされたはんだを前記集電電極と前記タブとの間で溶融させて、前記集電電極と前記タブとを溶着させる加熱部と、を備えることを特徴とする太陽電池モジュールの製造装置。

Images