JPH09277065A - 溶接装置、接続用金具付き太陽電池及び太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 太陽電池への接続用金具の溶接品質の安定を
得る。 【解決手段】 接続用金具５の太陽電池電極６と溶接時
の熱変形を検出する検出器９及びこの検出器９の出力を
受けて接続用金具５の溶接時の熱変形を表示する表示装
置１０を具備した溶接機により接続用金具５を電池電極
６に溶接する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、接続用金具付き
太陽電池、太陽電池モジュール並びに溶接装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０は従来の接続用金具付き太陽電池
における接続用金具の太陽電池への溶接の例を示したも
ので、溶接電極１、上記溶接電極１を支持し、電流及び
加圧力を供給する溶接ヘッド２、上記溶接ヘッド２に電
流を供給する電源３、電流及び加圧力を制御する制御装
置４により構成されている従来の溶接装置により接続用
金具５を太陽電池の電池電極６に溶接するものである。

【０００３】上記の接続用金具付き太陽電池における溶
接時の動作は以下の通りである。溶接ヘッド２により接
続用金具５に押しつけられた溶接電極１に、溶接ヘッド
２を介して電源３からの電流が供給されると、接続用金
具５と電池電極６に電流７が流れ、接続用金具５と電池
電極６の間の接触抵抗により、接続用金具５と電池電極
６の間にジュール熱が発生して接続用金具５と電池電極
６の接触部が加熱され溶融して溶接ナゲット８が生成す
る。通電終了後、接続用金具５と電池電極６が冷却され
ることにより溶接ナゲット８が凝固し、接続用金具５と
電池電極６は溶接部において接合される。溶接に際して
は、電流、電圧、通電時間及び加圧力の全部または一部
が制御装置４により自動的にまたは手動にて制御され
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の接続用金具付き
太陽電池の溶接は上記のように実施されているが、上記
のように電流、電圧、通電時間及び加圧力という溶接に
対する入力条件しか制御されないので、例えば、図１１
に示すように、太陽電池の板厚が不均一で電池電極６と
接続用金具５が平行に接触しない場合には、溶接電極１
と接続用金具５の間の接触抵抗が増大により溶接電極１
と接続用金具５の間で発熱して接続用金具５が溶接電極
１に固着する、接続用金具５と電池電極６の内部を流れ
る電流７の経路が片よって溶接ナゲット８の大きさが小
さくなり溶接強度が低下する、もしくは、発熱が特定の
部分に集中して温度勾配が増大して太陽電池の割れが発
生する等の問題点があった。

【０００５】また、従来は、薄い金属箔のように熱容量
が小さなものの溶接に関しては、通電時間が０．１秒程
度と短いため、接続用金具５の温度に影響を与えない光
学的な非接触の温度計測器は応答が遅く正確な温度を計
測することができず、応答速度の早い熱電対でも接続用
金具５の熱容量が小さいために接続用金具５の温度に影
響を与えるので正確に温度を計測することができない等
の理由から溶接中の接続用金具５の温度を計測すること
ができなかった。したがって、上記のように電流、電
圧、通電時間及び加圧力という溶接に対する入力条件し
か検出制御されないので、例えば、接続用金具５と電池
電極６の間の接触抵抗が変動して接続用金具５と電池電
極６の間に発生する熱量が不足して溶接不良が起こって
も検出できないという問題点があった。

【０００６】この発明は上記のような課題を解決するこ
とを目的としてなされたもので、溶接強度が安定し、溶
接に際して太陽電池素子の割れが発生しにくく、かつ、
溶接が適正になされたかどうかが容易に検出し得る溶接
装置、接続金具付き太陽電池及び太陽電池モジュールを
提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明による溶接装
置は、溶接に用いる溶接装置に接続用金具の温度を直接
示す指標である接続用金具の熱変形を検出する機能を付
与したことにより、適正な加熱による溶接が行われたか
どうかを表示するものである。

【０００８】また、第２の発明による溶接装置は、溶接
に用いる溶接装置に接続用金具の熱変形を接続用金具の
温度を示す指標として溶接機の制御装置に取り込み、適
正な温度になるよう電流、電圧、通電時間及び加圧力の
制御にフィードバックする機能を付与したことにより、
一様な溶接品質を提供するものである。

【０００９】また、第３の発明による溶接装置は、溶接
に用いる溶接装置に溶接電極と接続用金具の接触面の相
対平行度を検出する検出器、溶接ヘッドの角度を変化さ
せて溶接電極の接続用金具への接触面の接続用金具に対
する角度を変化させるティルト機構及び検出した相対平
行度に基づきティルト角を制御して溶接電極と接続用金
具が常に平行に接触するよう制御する機能を付与したこ
とにより、溶接電極と接続用金具の接触が常に一様な状
態で溶接するものである。

【００１０】また、第４の発明による溶接装置は溶接に
用いる溶接装置に溶接電極と接続用金具の接触面の相対
平行度を検出する検出器、ワークの角度を変化させて接
続用金具の溶接電極への接触面の溶接電極に対する角度
を変化させるティルト機構及び検出した相対平行度に基
づきティルト角を制御して溶接電極と接続用金具が常に
平行に接触するよう制御する機能を付与したことによ
り、溶接電極と接続用金具の接触が常に一様な状態で溶
接するものである。

【００１１】また、第５の発明による接続用金具付き太
陽電池は、接続用金具の電池電極への溶接部の板厚を他
の部分よりも薄くすることにより、溶接に必要な熱量を
減少させ、溶接時に太陽電池が割れが発生しにくくした
ものである。

【００１２】また、第６の発明による太陽電池モジュー
ルは、接続用金具の他の接続用金具付き太陽電池の電池
電極への溶接部の板厚を他の部分よりも薄くすることに
より、溶接に必要な熱量を減少させ、溶接時に太陽電池
が割れが発生しにくくしたものである。

【００１３】また、第７の発明による接続用金具付き太
陽電池は、接続用金具の電池電極への溶接部の電池電極
に接する面に複数の突起を設けることにより、溶接時の
熱の入力を分散して太陽電池内部の溶接中の温度分布を
低減し、かつ、接合点を複数とすることで一点当たりの
必要強度を下げて各溶接点の加熱量を低減することによ
り、溶接時の太陽電池が割れが発生しにくくしたもので
ある。

【００１４】また、第８の発明による太陽電池モジュー
ルは、接続用金具の他の接続用金具付き太陽電池の電池
電極への溶接部の電池電極に接する面に複数の突起を設
けることにより、溶接時の熱の入力を分散して太陽電池
内部の溶接中の温度分布を低減し、かつ、接合点を複数
とすることで一点当たりの必要強度を下げて各溶接点の
加熱量を低減することにより、溶接時の太陽電池が割れ
が発生しにくくしたものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１を示す構
成図であり、図において１〜８は従来例と同一番号を付
している。９は上記接続用金具５の熱変形を検出する検
出器、１０は上記検出器９の出力を表示する表示装置で
あって、光学式変位計、ソレノイド、マイクロスイッチ
等を上記検出器９として用いることができる。接続用金
具が薄板等の容易に変形しやすい形状をしている場合、
溶接時の加熱により接続用金具内部での温度分布が発生
し、図中に破線で示したように接続用金具５が瞬間的に
熱変形して所謂「踊る」という現象が起こる。接続用金
具５の温度と溶接ナゲット８の大きさ、即ち溶接品質の
間に直接の相関関係があって、接続用金具５の変形量ｈ
と接続用金具５の溶接部の温度に直接の相関関係がある
ことは自明であり、例えば検出器９としてレーザー変位
計を用いて継続的に接続金具５と溶接ヘッド２の相対距
離を継続的に検出して通電前後の相対距離の変化の形で
接続用金具５の変形量ｈを検出することにより溶接品質
の良否ほ判定することができる。機械的な、例えばバネ
式検出器により変形量ｈが設定された敷居値を超えるか
どうかにより溶接品質の良否を判定しても良い。したが
ってこの発明による溶接装置は、溶接品質に直結する接
続用金具５の温度を接続用金具５の熱変形量ｈという形
で検出し、溶接品質の良否を直接表示することができ
る。

【００１６】実施の形態２．図２はこの発明の実施の形
態２を示す構成図であり、図において１〜９は上記実施
の形態１と同一番号を付している。上記のように構成さ
れた溶接装置においては、検出器９により検出された接
続用金具５の熱変形量ｈは電流、電圧、通電時間及び加
圧力という入力の結果を示す指標として制御装置４にと
りこまれ、制御装置４は熱変形量ｈが適正値になるよう
に電流、電圧、通電時間及び加圧力を制御する。熱変形
量ｈの適正値は接続用金具５の材質、形状により異なる
が、溶接強度と熱変形量ｈの相関は実験的に容易に決定
され、例えば図３に示す相関を有している。したがっ
て、この発明による溶接装置は、溶接に際して溶接品質
を示す接続用金具５の温度に直結する接続用金具５の熱
変形量ｈを入力制御の指標として使用するので、従来の
溶接装置よりも溶接品質を安定させることができる。

【００１７】実施の形態３．図４はこの発明の実施の形
態３を示す構成図であり、図において１〜８は上記従来
例と同一番号を付している。図において１１は溶接電極
１の被溶接物への接触面と被溶接物の溶接電極１への接
触面の相対平行度を検出する検出器、１２は溶接ヘッド
２の角度を変化させて溶接電極１の被溶接物への接触面
の被溶接物の溶接電極１への接触面に対する角度を変化
させるティルト機構である。溶接に先立ち、例えば３組
のレーザー変位計より構成された検出器１１を用いた場
合、各レーザー変位計と接続金具５の溶接電極１への接
触面との相対距離が溶接電極１の被溶接物である接続用
金具５への接触面と接続用金具５の溶接電極１への接触
面の相対平行度として制御装置４にとりこまれ、制御装
置４は、溶接電極１の接続用金具５への接触面と接続用
金具５の溶接電極１への接触面が平行となるよう、すな
わち、各レーザー変位計と接続金具５の溶接電極１への
接触面との相対距離が同一となるよう上記ティルト機構
を駆動し、溶接ヘッド２の角度を補正する。溶接電極１
と接続用金具５が平行に接触する状態で溶接ヘッ２が接
続用金具５の方向に移動して溶接電極１が接続用金具５
に接触し、溶接ヘッド２を介して溶接電極１に電流７供
給され接続用金具５と電池電極６が溶接される。したが
って、この発明による溶接装置は、溶接に際して溶接電
極１と接続用金具５が常に平行に接触するので、従来の
溶接装置よりも溶接品質を安定させることができる。

【００１８】実施の形態４．図５はこの発明の実施の形
態４を示す構成図であり、図において１〜８及び１１は
上記実施の形態３と同一番号を付している。図において
１３は被溶接物を支持もしくは保持するワーク、１４は
上記ワーク１３の角度を変化させ被溶接物の溶接電極１
への接触面の溶接電極１の被溶接物への接触面に対する
角度を変化させるティルト機構である。溶接に先立ち、
検出器１４により検出された被溶接物でる接続用金具５
の溶接電極１への接触面と溶接電極１の接続用金具５へ
の接触面の相対平行度は制御装置４にとりこまれ、制御
装置４は接続用金具５の溶接電極１への接触面と溶接電
極１の接続用金具５への接触面が平行となるよう上記テ
ィルト機構を駆動し、ワーク１３の角度を補正する。溶
接電極１と接続用金具５が平行に接触する状態で溶接ヘ
ッド２が接続用金具５の方向に移動して溶接電極１が接
続用金具５に接触し、溶接ヘッド２を介して溶接電極１
に電流７供給され接続用金具５と電池電極６が溶接され
る。したがって、この発明による溶接装置は、溶接に際
して溶接電極１と接続用金具５が常に平行に接触するの
で、従来の溶接装置よりも溶接品質が安定させることが
できる。

【００１９】実施の形態５．図６はこの発明の実施の形
態５を示す構成図であり、図において１〜６は上記従来
例と同一番号を付している。本発明による接続用金具付
き太陽電池は、接続用金具５の電池電極６への溶接部の
板厚を接続用金具５の他の部分よりも薄くすることによ
り、溶接点での接続用金具５の熱容量が減少して溶接点
の温度が融点に達するのに必要な熱量が減少するので、
太陽電池に供給される熱量も少なくなり、その結果太陽
電池内部での温度勾配が小さくなって発生する熱応力が
緩和され溶接時に太陽電池が割れが発生する確率が減少
する。

【００２０】実施の形態６．図７はこの発明の実施の形
態６を示す構成図であり、図において１〜６は上記従来
例と同一番号を付している。本発明による太陽電池モジ
ュールは、接続用金具５ａの他の接続用金具付き太陽電
池の電池電極６ｂへの溶接部の板厚を接続用金具５ａの
他の部分よりも薄くすることにより、溶接点での接続用
金具５ａの熱容量が減少して溶接点の温度が融点に達す
るのに必要な熱量を減少するので、太陽電池に供給され
る熱量も少なくなり、その結果太陽電池内部での温度勾
配が小さくなって発生する熱応力が緩和され溶接時に太
陽電池が割れが発生する確率が減少する。

【００２１】実施の形態７．図８はこの発明の実施の形
態７を示す構成図であり、図において１〜６は上記従来
例と同一番号を付している。図において１５は接続用金
具５の電池電極６への接触面に設けられた突起である。
本発明による接続用金具付き太陽電池は、溶接電極１か
ら接続用金具５に供給された電流７が複数の突起１５を
通って電池電極６に流れ、接続用金具５は複数の突起１
５において電池電極６に溶接される。したがって太陽電
池への入熱点が複数に分散されること及び多点接合とす
ることで１点あたりの必要強度を下げて各溶接点の加熱
量を低減できることにより太陽電池内部での温度勾配が
小さくなって発生する熱応力が減少するので溶接時に太
陽電池が割れが発生する確率が減少する。

【００２２】実施の形態８．図９はこの発明の実施の形
態８を示す構成図であり、図において１〜６及び１５は
上記実施の形態７と同一番号を付している。本発明によ
る太陽電池モジュールは、溶接電極１から接続用金具５
ａに供給された電流７が複数の突起１５を通って電池電
極７に流れ、接続用金具５ａは複数の突起１５において
電池電極ｂに溶接される。したがって太陽電池への入熱
点が複数に分散されること及び多点接合とすることで１
点あたりの必要強度を下げて各溶接点の加熱量を低減で
きることにより太陽電池内部での温度勾配が小さくなっ
て発生する熱応力が減少するので溶接時に太陽電池が割
れが発生する確率が減少する。

【００２３】

【発明の効果】第１の発明によれば、通電及び加圧の結
果であり、溶接品質を示す溶接部の温度に直結する接続
用金具の熱変形量を検出することで、溶接の良否を直接
判定し、従来品よりも明確に品質管理された接続用金具
付き太陽電池及び太陽電池モジュールを提供できるとい
う効果がある。

【００２４】また第２の発明によれば、通電及び加圧の
結果であり、溶接品質を示す溶接部の温度に直結する接
続用金具の熱変形量を用いて溶接に対する入力である電
流、電圧、通電時間及び加圧力を制御することにより、
従来品よりも品質が安定した接続用金具付き太陽電池及
び太陽電池モジュールを提供できるという効果がある。

【００２５】また第３の発明によれば、溶接に先立って
溶接電極と接続用金具の平行度を検出し、ティルト機構
により溶接ヘッドの角度を最適化して溶接電極と接続用
金具が常に平行に接触した状態で溶接することにより、
従来品よりも品質が安定した接続用金具付き太陽電池及
び太陽電池モジュールを提供できるという効果がある。

【００２６】また第４の発明によれば、溶接に先立って
溶接電極と接続用金具の平行度を検出し、ティルト機構
によりワークの角度を最適化して溶接電極と金具が常に
平行に接触した状態で溶接することにより、従来品より
も品質が安定した接続用金具付き太陽電池及び太陽電池
モジュールを提供できるという効果がある。

【００２７】また第５の発明によれば、接続用金具の電
池電極への溶接部の板厚を接続用金具の他の部分よりも
薄くして溶接点での接続用金具の熱容量を低減し、太陽
電池に供給される熱量も少なくして太陽電池内部に発生
する熱応力を低減して溶接時に太陽電池が割れが発生す
る確率が低くすることにより、溶接での歩留りを向上し
て接続用金具付き太陽電池の製造コストを低減すること
ができるという効果がある。

【００２８】また第６の発明によれば、接続用金具の他
の電池電極への溶接部の板厚を接続用金具の他の部分よ
りも薄くして溶接点での接続用金具の熱容量を低減し、
太陽電池に供給される熱量も少なくして太陽電池内部に
発生する熱応力を低減して溶接時に太陽電池が割れが発
生する確率が低くすることにより、溶接での歩留りを向
上して太陽電池モジュールの製造コストを低減すること
ができるという効果がある。

【００２９】また第７の発明によれば、接続用金具の電
池電極への接触面に複数の突起を設けて太陽電池への入
熱点を複数に分散する、及び多点接合とすることで１点
あたりの必要強度を下げて各溶接点の加熱量を低減する
ことにより太陽電池内部に発生する熱応力を低減して溶
接時に太陽電池が割れが発生する確率が低くすることに
より、溶接での歩留りを向上して接続用金具付き太陽電
池の製造コストを低減することができるという効果があ
る。

【００３０】また第８の発明によれば、接続用金具の他
の電池電極への接触面に複数の突起を設けて太陽電池へ
の入熱点を複数に分散する、及び多点接合とすることで
１点あたりの必要強度を下げて各溶接点の加熱量を低減
することにより太陽電池内部に発生する熱応力を低減し
て溶接時に太陽電池が割れが発生する確率が低くするこ
とにより、溶接での歩留りを向上して太陽電池モジュー
ルの製造コストを低減することができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明による接続用金具付き太陽電池及び
太陽電池モジュールの実施の形態１を示す図である。

【図２】 この発明による接続用金具付き太陽電池及び
太陽電池モジュールの実施の形態２を示す図である。

【図３】 この発明による接続用金具付き太陽電池及び
太陽電池モジュールの実施の形態２における溶接強度と
熱変形量の相関を示す図である。

【図４】 この発明による接続用金具付き太陽電池及び
太陽電池モジュールの実施の形態３を示す図である。

【図５】 この発明による接続用金具付き太陽電池及び
太陽電池モジュールの実施の形態４を示す図である。

【図６】 この発明による接続用金具付き太陽電池及び
太陽電池モジュールの実施の形態５を示す図である。

【図７】 この発明による接続用金具付き太陽電池及び
太陽電池モジュールの実施の形態６を示す図である。

【図８】 この発明による接続用金具付き太陽電池及び
太陽電池モジュールの実施の形態７を示す図である。

【図９】 この発明による接続用金具付き太陽電池及び
太陽電池モジュールの実施の形態８を示す図である。

【図１０】 従来の溶接装置を示す図である。

【図１１】 従来の溶接装置を示す図である。

【符号の説明】

１ 溶接電極、２ 溶接ヘッド、３ 電源、４ 制御装
置、５ 接続用金具、６ 電池電極、７ 電流、８ 溶
接ナゲット、９ 検出器、１０ 表示装置、１１ 検出
器、１２ 溶接ヘッドティルト機構、１３ ワーク、１
４ ワークティルト機構、１５ 突起。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 後藤 正芳 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 高浜 隆 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 太陽電池電極に接続用金具を溶接する溶
   接装置において、上記接続用金具と太陽電池電極との溶
   接位置に有する溶接電極と、上記溶接電極を支持し、電
   流及び加圧力を供給する溶接ヘッドと、上記溶接ヘッド
   に電流を供給する電源と、上記電流及び加圧力を制御す
   る制御装置と、上記接続用金具の太陽電池電極に対する
   溶接点近傍の溶接時における熱変形を検出する検出器
   と、この検出器の出力により熱変形量又は溶接の良否を
   判定表示する表示装置とを具備した溶接機装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の溶接装置において、上記
   制御装置に上記検出器の出力を電流及び加圧力の制御に
   フィードバックする機能を付加した溶接装置。
3. 【請求項３】 太陽電池電極に接続用金具を溶接する溶
   接装置において、上記接続用金具と太陽電池電極との溶
   接位置に有する溶接電極と、上記溶接電極を支持し、電
   流及び加圧力を供給する溶接ヘッドと、上記溶接ヘッド
   に電流を供給する電源と、上記溶接電極の上記接続用金
   具への接触面と上記接続用金具の上記溶接電極への接触
   面の相対平行度を検出する検出器と、上記溶接電極の上
   記接続用金具への上記接触面の上記接続用金具の上記溶
   接電極への接触面に対する角度を変化させるティルト機
   構と、上記検出器の出力を受けて上記溶接電極と接続用
   金具が平行となるように上記ティルト機構を制御する制
   御装置とを具備した溶接装置。
4. 【請求項４】 太陽電池電極に接続用金具を溶接する溶
   接装置において、上記接続用金具と太陽電池電極との溶
   接位置に有する溶接電極と、上記溶接電極を支持し、電
   流及び加圧力を供給する溶接ヘッドと、上記溶接ヘッド
   に電流を供給する電源と、太陽電池を支持もしくは保持
   するワークと、上記接続用金具への接触面と上記接続用
   金具の上記溶接電極への接触面の相対平行度を検出する
   検出器と、上記ワークの上記溶接電極の上記接続用金具
   への接触面に対する角度を変化させるティルト機構と、
   上記検出器の出力を受けて上記溶接電極と接続用金具と
   が平行となるように上記ティルト機構を制御する制御装
   置とを具備した溶接装置。
5. 【請求項５】 接続用金具を太陽電池の表面または裏面
   に形成された電池電極に溶接した接続用金具付き太陽電
   池において、上記接続用金具の上記電池電極への溶接部
   の板厚を他の部分よりも薄くしたことを特徴とする接続
   用金具付き太陽電池。
6. 【請求項６】 複数の接続用金具付き太陽電池を、上記
   太陽電池の表面に形成された電池電極に上記接続用金具
   を溶接して接続した太陽電池モジュールにおいて、上記
   接続用金具の上記電池電極への溶接部の板厚を他の部分
   よりも薄くしたことを特徴とする太陽電池モジュール。
7. 【請求項７】 接続用金具を太陽電池の表面または裏面
   に形成された電池電極に溶接した接続用金具付き太陽電
   池において、上記接続用金具の溶接部の上記電池電極に
   接する面に複数の突起を設けたことを特徴とする接続用
   金具付き太陽電池。
8. 【請求項８】 複数の接続用金具付き太陽電池を、上記
   太陽電池の表面に形成された電池電極に上記接続用金具
   を溶接して接続した太陽電池モジュールにおいて、上記
   接続用金具の溶接部の上記電池電極に接する面に複数の
   突起を設けたことを特徴とする接続用金具付き太陽電池
   モジュール。