JPS58219779A - 光電圧発生モジユ−ルとその製造方法 - Google Patents

光電圧発生モジユ−ルとその製造方法

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JPS58219779A
JPS58219779A JP58093909A JP9390983A JPS58219779A JP S58219779 A JPS58219779 A JP S58219779A JP 58093909 A JP58093909 A JP 58093909A JP 9390983 A JP9390983 A JP 9390983A JP S58219779 A JPS58219779 A JP S58219779A
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strip
edge
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module
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ウオルタ−・マ−チン・ヤング
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、複数の細長い光電池セルを備えたタイプの電
力発生モジュール（単位構造）において光電池セルを相
互に連結するためのシステムに関する。各セルは、光を
受ける第１表面と、反対向きの第２表面とを有し、且つ
平行に対向した長尺の第１および第２エツジにより境界
を形成され、少なくとも１つのセルの第１エツジが隣り
のセルの第２エツジの直近に位置する。前記第１表面は
複数の電流収集グリッドを有し、各グリッドは前記第１
エツジの近くに収集パッドを有し、これらのパッドは均
一な間隔を有する。前記セルは、前記収集パッドと、前
記隣りのセルの第２表面との間に電気的接続手段を有す
る。
光電池セルは、シリコンをベースとした結晶体のウエー
ファであり、一方の表面に光が当たったときに反対向き
の両表面間に電圧降下を発生させ、光が当たる表面はこ
の上に電流収集グリッドを有している。セルは相互ニ連
結されて一連の紐となり、その際、前記グリッド上の収
集パッドが前記靴内の隣りのセルの対向表面へ電気的に
接続される。従って、所定数のセルを相互に直列に連結
して１本の紐とすることにより所望の電圧が得られ、ま
た前記組立てられた紐を相互に並列に′接続することに
より、所望の電流を発生させることができる。前記各組
は絶縁表面上に組付けられてモジュール（単位構造）を
形成し、取扱いを容易にするとともに、役に立つ量の電
力を発生させるためにモジュールの列の組立てを行なう
ことを容易にする。
現在は、円形および半円形のセル間の空虚な部分を排除
することにより、モジュール領域の最適利用を図るため
、四角形のウエーファの開発がかなりの程度に亘って行
なわれている。さらに、四角形のセルは、レーザー切断
により単一の結晶リボンとして形成すること公できるの
で、他の形状のものよりも製造が容易である。このよう
にして形成された細長い四角形のセルは、その−表面上
に、複数の横に並べられた電流収集グリッドを設けられ
、各グリッドはセルの１つのエツジの近くに収集パッド
を有する。これらのグリッドは、前記靴内において隣接
するセルの対向表面へ個々のリードにより電気的に接続
され、各リードはロウ付け、より最近は超音波により接
着される。ワイヤもしくは箔状ストリップ（帯板）の形
となっている個々の接続リードをロウ付けすることは非
常に時間がかかることであり、それゆえ、これは舌ジュ
ールの価格に加算される。箔の超音波接着は自動化へ容
易に適合するが、これは、セルのエツジに対するリード
の短絡を防ぐ絶縁された接続リードを使用する可能性を
妨げる。
米国特許第４０１９９２４号は光電池セルのための相互
連結システムを開示しており、このシ・　（ ステムでは電気的接続手段が第１項に記載されているよ
うなものであって、個々の箔状ストリップを備え、各ス
トリップは各表面上に絶縁材料からなる層を有し、また
前記金属箔からなる露出された部分を有する折り曲げ可
能な突片を備え、これらの突片Ｇ１前記セルの第１表面
上にあるパッドと電気的接続をなすために折り曲げられ
る。また、前記箔は、隣りのセルの第２表面と電気的接
続をなすためにも露出されている。電気的接続はロウ付
けにより、あるいは導電性セメントを用℃・ることによ
り達成され、そして、このシステムは容易に自動化でき
ないとし・う欠点で苦しんで℃・る。
本発明の太陽電池相互連結システムは、前記相互連結手
段が金属箔からなる帯片を備え、この帯片は反対向きの
第１および第２表面と、平行に対向した第１および第２
エツジとを有している。前記帯片は、前記第１エツジか
ら直角に突出する複数の突片を有し、各突片は、前記セ
ル上の収集パッドと等しい均一な間隔を有する。各突片
の第１表面は、前記少なくとも１つのセルの各収集パッ
ドと電気的に接触する接触部分を有し、前記帯片の第２
表面は、隣りのセルの第２表面と電気的に接触する接触
部分を前記各突片の直近に有する。
また、本発明の太陽セル相互連結システムは、母体部を
有する金属箔からなり、且つ母体部がこれの１つのエツ
゛シから突出する複数の突片を有している帯片として説
明することができる。各突片の間隔は均一であって、光
電池セルのエツジに隣接する表面上の収集パッドの間隔
と対応している。各突片の一表面は各収集パッドへ電気
的に接続され、一方、前記帯片の反対側の表面は前記グ
リッドに対向する表面上で、隣りのセルへ電気的に接続
される。前記帯片は好ましくは薄い（Ｑ、Ｃ）０１イン
チの）銅箔であって、これの両側に絶縁層を有するのが
よい。隣接するセル間の電気的接続は電子ビーム溶接に
より達成され、この溶接は、絶縁層を崩壊させるととも
に、箔を部分的に溶解させて溶接部を形成するのに充分
なだけの温度を発生させる。前記箔は自動作業によりリ
ールから供給され、隣接するセルを相互に連結させて、
パネル上に多連の紐を形成する。
従って、本発明は四角形の光電池セルの、ための、セル
とセルとを相互に連結するシステムを提供し、この手段
はそれ自体な比較的低コストの自動接続作業に賦させ、
また、短絡を防ぐため、隣接するセルのための絶縁され
た相互連結手段を提供する。
これらの利点とその他の利点を達成する本発明は、図面
と以下の説明から明らかになる。
第１図は、実際の寸法を２倍にした典型的な１０ｃｒｒ
Ｌ×２ｃ１ｒＬの四角形の光電池の半分を示す。各電池
（セル）は、その第１表面４上に全部で１０個の電流収
集グリッド６を有し、各グリッド６は扇形に配列された
細い導体を備え、これらの導体は前記セル２の第１エツ
ジ１０の近（の電流収集パッド７から第２エツジ１１へ
向けて放射状に延びている。コネクター帯片１４が各セ
ル２を隣りのセルと接続するために用いられ、各帯片１
４は母体部２０を有し、母体部２０は第１および第２エ
ツジ１８．１９の各々と、第１エツジ１８から突出する
複数の突゛片２１とによって境界を形成されている。各
突片２１は、これらが接続される前記パッド７と同一間
隔で、一定間隔に配置されている。
第２図は、コネクター帯片１４により相互に連結された
状態の２つの光電圧セル２を示し、１つのセルの第１エ
ツジ１０が隣りのセル２′の第２エツジ１１と整列され
、各突片２１は第１接触点２２（＋で示す）で各ノシツ
ド７へ接続されている。前記コネクター帯片１４は、長
手部分が２字形（第４図）に折り曲げられ、母体部２０
は、第１表面４０反対側の表面上の第２接触点２３で隣
りのセル２′に接続されている。それから、セル２′は
一連に接続されたセルの紐を形成す′るために次の隣接
セルと接続される。
第３図は、典型的な単位構造（モジュール）３０を形成
するために絶縁性ベース３１上に取り付けられた４連の
紐３２を示す。各セルは、夫々２４個のセル（簡単にす
るためここでは２４個示す）からなる一連の紐の中で接
続され、４連の紐が母線３４．３５により平行に接続さ
れて１９２個のセルからなるモジ・　　　　ニールを形
成し、１モジユール当たり６５ワツトの最大電圧を発生
させるようにしている。
各セルは０．７６．アンペアの最大電流を発生させ、且
つ０．４５ボルトの電圧降下を有する。
また、各モジュール３０は２２ボルトの電圧降下を有す
る。各モジュールは全体が平行に接続され、積層バッテ
リーへ充電するために用いられる。ここでは、簡単にす
るため１つのモジュール３０と１つのバッテリー３６の
みが示されている。
第４図は、２つのセル２，２′間の接続構造の端面図で
ある。各セルは厚さが約０．００６インチ（０，１５ｍ
ｍ）であって、第１表面４と、第２もしくは反対側表面
８とを有している。
セル２の第１エツジ１０は、セル２′の第２エツジ１１
から約１ｍｍ（０，０４インチ）離れている。前記薄片
状コネクター用帯片１４（ま、第１表面１６と第２゛表
面１７を有している。
各突片２１は接触点２２でセル２へ接続され、母体部２
０は接触点２３でセル２′へ接続されている。
第５図は、突片２１と、電気的接続を行なう以前の状態
にある第１端部１０付近のセル２部分との詳細図である
。コネクター用突片１４は、厚さが０．００１インチの
銅片を備え、これはフェノール樹脂により反対側の各表
面上へ積層され、フェノール樹脂は各表面上で約０．０
０１インチの厚さを有する。前記樹脂コーティングは第
１および第２層２６．２７として示され、且つ夫々コネ
クター帯片１４の第１および第２表面１６．１７を形成
して℃・る。セル２は第１表面４へ接着された収集）く
ラド７を有し、また第１層２６が電気接続を行なう以前
に収集パッド７へ当たった状態に置かれる。各突片２１
も同様に収集パッド７へ当たった状態に置かれ、突片２
１およびパッド７はセル２のエツジ１０に溢って同一の
均一な間隔で配列されている。
第６図は、第２接触部分２２が形成された後の突片２１
と収集パッド７の詳細図である。
接触部分２２は電子ビーム溶接により形成され、このビ
ームの高エネルギーは充分に層２６゜２７を崩壊させ、
且つ銅箔２５を溶解させて、箔２５および収集パッド７
間の溶着を形成する。溶接装置は、帯片１４の全ての突
片２１がグリッド６上の収集バンド７へ溶着されるまで
、ビームを連続する突片２１へ向けるようにプログラム
を組まれている。帯片１４の第２表面１７も同様に、電
子ビームを母体部２０へ当てて第２層１７（第４．５．
６図）を崩壊させることにより、隣りのセル２′の第２
表面８へ溶着され、第２接触部分２３を形成する。
第７図は一太陽モジュールの製造を自動化するための装
置の概略斜視図である。セル２は、供給プラットフォー
ム４４上に取り付けられたマガジン５２内に戦績されて
℃・る。押し部材５４がセル２゛をマガジン５２かも案
内トンネル４８内へ押すため、シャフト５５を介してエ
アーシリンダにより間欠的に作動される。コネクター帯
片１４（図示せず）（まリール１３からの連続ス）　Ｉ
Ｊツブ１２の形で用意され、回転剪断ダイス９２．　９
４　（図示ｔ。
ないモーターにより駆動される）が突片２１を有するス
トリップを形作る。ストリップ１２は締め金８６により
引き出され、締め金８６は引張り機構８８を介して前記
ダイス９２゜９４と同期され、ストリップ１２を前記プ
ラットフォーム４４上へ位置させる。上部締め金７５が
ブラケット７９によりエアーシリンダのシャフト８０へ
固着され、締め金７５はストリップ１２０部分をセル２
へ当てて締め付けるために垂直に移動する。締め金７５
の両端上の剪断ブレード８１．８２が連続ストリップ１
２の一部分を同時に剪断する。上部電子ビーム溶接機が
、電子ビームを開口４５より射出させることにより、突
片２１をセル２上の収集パッド７へ溶着させるようにプ
ログラムを組まれて℃・る。下部締め金６５がブラケッ
ト６９によりエアーシリンダのシャフト７０へ固着され
、そしてストリップ１２０部分をセル２に当てて締め付
けるため、開口４５内へ移動する。下部電子ビーム溶接
機が、電子ビームを開口６６より射出させることにより
、母体部２０を次のセル２の第２表面８（第４図）へ溶
着させるようにプログラムを組まれている。電子ビーム
溶接機は図示されていないが、よく知られているもので
ある。
これらの溶接機は前記プラットフォーム１４から約０．
５インチの所に設置され、この短い距離は、溶接作業を
低真空環境で行なうことを可能にするという点で望まし
い。前記下部締め金６５および上部締め金７５は、明確
にする目的で実際の装置に、おける距離よりもプラット
フォーム４４からかなり遠くに示されていることに留意
された℃・。締め金５５．７５の垂直移動は実際上、帯
片１４を締めるのに必要な程度だけであり、それゆえ、
各電子ヒ゛−ム溶接機の密な間隔を妨害しな℃・。溶接
の後、相互に連結されたセルは次に横方向ガイド４９を
通して引張られ、そして下部じベルト６１と上部ベルト
６３０間に入ってプラットフォーム４４から離れる。ベ
ル）６１．６３は夫々ローラ６０，６２により所持され
、これらのローラはステップモータ５８によって間欠的
に駆動される。セルからなる完成された紐は、ベル）６
１．６３の下流端部でここから除去−される。
第８Ａ〜８Ｄ図は、ストリップ１２の供給作業の工程を
示す。第８Ａ図は第７図に対応するとともに、締め金６
５．７５が開放位置にある状態を示す。締め金８６およ
び引張り機構８８は、図示を容易にするため、プラット
フォーム４４から上方へ僅かに持ち上げられた状態で示
されている。実際にほこ、れらは締め金６５，７５の前
方に設置されるとともに、剪断前にストリップ１２を配
置するために横方向に移動する。第８Ｂ図は、締め金８
６が引張り機構８８と当接するように進出し、且つスト
リップ１２の先行端部を締め付けている状態を示す。第
８Ｃ図は、締め金８６がス）　ＩＪツブ１２の部分をセ
ル２上へ位置させる場所まで戻った状態を示す。第８Ｄ
図においては、締め金８６および引張り機構８８はスト
リップ１２０部分をセル２に当てた状態に置くように移
動し、上部締め金７５が連続ストリップ１２からコネク
ター帯片１４を剪断するように移動して、帯片１４をセ
ル２に当てて締め付けている。下部締め金６５が供給プ
ラットフォーム４４の開口４５内にある状態で示されて
いる。
第９Ａおよび９Ｂ図は、締め金６５．７５の操作とセル
２の進行の詳細を示す。第９Ａ図は、突片２１をセル２
に当てられた帯片１４を示す。第９Ｂ図は、上部締め金
７５が下降して突片２１をセル２へ締め付けている状態
を示す。ストッパー８３が母体部２０を開口。
４５内へ偏向させる役目をし、この直後、押し部材５４
が次のセル２′を図示のようにストッパー８３に当たる
まで推進させる。第１０図は、貫通窓６７を示すための
締め金６５の部分平面図であって、窓６７は分離部６８
によって区分けされて℃・る。
第１１図は、第９Ｂ図の後の作業における次の工程を示
し、且つ底部締め金６５が上方へ推進されて開口４５内
に入り、帯片１４の母体部２０を次に推進されたセル２
′へ締め付けている状態を示す。この時点で前記電子ビ
ーム溶接機が電子ビーム４０．４２を射出し、これらは
帯片１４をセル２，２′へ溶着させる。
第１２図は、セル２へ溶着された後の突片２１を示し、
前記溶接機は、電子ビームが各突片２１の外形に追従す
るようにプログラムを組まれている。母体部２０は各突
片２１の近くで、電子ビーム４２により幾つかの個所を
スポット溶接されている。前記分離部６８（第９および
１０図）および７８は、電子ビームを妨害しな（・よう
に断面が極めて小さくなっているが、分離部のない締め
付は構造も可能である。ｏ、ｏｏｉインチの箔を溶解さ
せるのに必要なエネルギーは極めて小さいので、瞬間的
な溶接作業に必要な真空は僅かのみであり、それゆえ部
分的真空の空気中での散乱は、重大な障害とならないこ
とに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の一実施例に係る太陽セルの半分と相
互連結帯片の平面図、 第２図は、２つ接続された前記太陽セルの平面図、 第３図は、完成した太陽パネルの平面図、第４図は、２
つ接続された前記セルの端面図、 第５図は、溶接前に収集グリッド上の収集パッドにコネ
クター帯片上の突片を当てた状態の拡大断面図、 第６図は、溶接後に収集グリッド上の収集パッドにコネ
クター帯片上の突片が当てられて℃・る状態の拡大断面
図、 第７図は、自動相互連結装置の斜視図、第８Ａ図は、コ
ネクター帯片の供給前の状態を示す概略端面図、 第８Ｂ図は、前記コネクター帯片を締め付けるために進
行した状態にある締め金を示す説明図、 第８Ｃ図は、前記帯片を供給プラットフォーム上へ位置
させるため、復帰した状態の締め金を示す説明図、 第８Ｄ図は、上部および下部締め金の間に位置された前
記帯片を示す説明図、 第９Ａ図は、第８Ｃ図の９Ａ−９Ａ線に沿う断面図、 第９Ｂ図は、押し部材が前記太陽セルを配置させるとき
の上部締め金の位置を示す断面図、 第１０図は、下部締め金の部分平面図であって、第９Ｂ
図の１０−１０線に＆５矢視図、第１１図は、相互連結
用帯片が溶接される状態を示す前記装置の側面断面図、 第１２図は、幾つかの突片が前記太陽セルへ溶接された
前記帯片を示す、第１１図の１２−１２線にＧ５部分平
面図である。 ２．２′・・・セル　　　　４・・・第１表面６・・・
グリッド　　　　７・・・収集パッド８・・・第２表面
　　　１０・・・第１エツジ１１・・・第２エツジ　　
１２・・・連続ストリップ１３・・・リール　　　　１
４・・・帯　片１６・・・第１表面　　　１７・・・第
２表面１８・・・第１エツジ　　１９・・・第２エツジ
２０・・・母体部　　　　２１・・・突　片２２・・・
第１接触点　　２３・・・第２接触点２５・・・箔　　
　　　　２６・・・第１層２７・・・第２層　　　　　
　３０・・・モジュール（単位構造）３１・・・絶縁性
ベース　３２・・・紐３４．３５・・・母線　　　３゜
６・・・バッテリー４４・・・プラットフォーム ４５・・・開　口　　　　　４Ｂ・・・案内トンネル４
９・・・ガイド　　　　　５２・・・マガジン５４・・
・押し部材　　　　５５・・・シャフト５８・・・ステ
ップモータ　６０，６２・・・ローラ６１．６３・・・
ベルト　　　６５・・・下部締め金６６・・・開　口　
　　　　６７・・・窓６８・・・分離部　　　　　６９
・・・ブラケット７０・・・シャフト　　　　７５・・
・上部締め金７９・・・ブラケット ８１．８２・・・剪断ブレード ８３・・・ストッパー　　　８６・・・締め金８８・・
・引張り機構　　　９２．９４・・・ダイスヱシク ≦７＝乙９４

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）複数の細長い光電池セル（２）を備えるタイプの
    光電圧発生モジュール（３０）であって、前記各セル（
    ２）は光を受ける第１表面（４）と、反対側の第２表面
    （８）とを有し、前記表面（’Ｌ　ｓ）は平行に対向す
    る長尺の第１および第２エツジ（１０，１１）により境
    界を形成され、少なくとも１つのセル（２）の前記第１
    エツジ（１０）が隣すのセル（２′）の第２エツジ（１
    １）と接近し、前記第１表面（４）はこの上に複数の電
    流収集グリッド（６）を有し、各グリッド（６）は前記
    第１エツジ（１０）の近くに収集パッド（力を有し、こ
    れらの収集パッド（７）は均一な間隔を有し、前記少な
    くとも１つのセル（２）は、前記収集パッド（７）と、
    前記隣りのセル（Ｚ）の第２表面（８）との間に電気的
    接続手段を有している光電圧発生モジュールにおし・て
    、前記相互接続手段が金属箔（２５）からなる帯片（１
    ４）を備え、金属箔（２５）は反対向きの第１および第
    ２表面（１６，１７）と、平行に対向した第１および第
    ２エツジＱ８．１９）とを有し、前記帯片が前記第１エ
    ツジ（１０）から直角に突出する複数の突片（２１）を
    有し、これらの突片（２１）は同様の均一な間隔を有し
    、前記各突片（２１）の前記第１表面（１６）は、少な
    くとも１つのセル（２）の各収集パッド（７）と電気的
    に接触する接触部分（２２）を有し、前記帯片（１４）
    の前記第２表面（１７）は、前記隣りのセル（２′）の
    前記第２表面（８）と接触する前記各突片（２１）に近
    い接触部分（２３）を有することを特徴とする光電圧発
    生モジュール。
  2. （２）前記接触部分（２２，２３）が、前記収集バンド
    （力と前記第２表面（８）とに溶着されていることを特
    徴とする特許請求の範囲第１項記載のモジュール。
  3. （３）前記接触部分（２２，２３）が、前記収集パッド
    （７）と前記第２表面（８）へ電子ビームで溶着されて
    いることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のモジ
    ュール。
  4. （４）前記箔（２５）が、絶縁材料からなる層ｃ２６゜
    ２７）により前記各表面（１６，１７）上を電気的に絶
    縁され、前記層（２６，２７）は前記接触部分（２２、
    ２３）で焼き通され、それにより電気的接触がなされる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のモジュー
    ル。
  5. （５）前記層（２６，２７）がフェノール樹脂からなる
    コーティングであることを特徴とする特許請求の範囲第
    ４項記載のモジュール。
  6. （６）　　前記箔（２５）が約０．００１インチの厚さ
    であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のモ
    ジュール。 （力　個々の細長い光電池セル（２）を相互に連結する
    ための方法であって、前記各セル（２）は、光を受ける
    第１表面（１６）と、反対側の第２表面（１７）とを有
    し、前記表面（１６，１７）は、平行に対向する長尺の
    第１および第２エツジ（１０，１１）により境界を形成
    され、前記第１表面（４）は複数の電流収集グリッド（
    ６）を有し、各グ１ハツト（６）は前記第１エツジ（１
    ０）の近くに収集パット責７）を有し、これらのパッド
    が均一な間隔を有している光電圧発生モジュールの製造
    方法において、 反対向きの第１および第２表面（１６，１７）と、平行
    に対向した第１および第２エツジ０８゜１９）とを有す
    る金属箔（２５）からなるとともに、前記第１エツジ（
    １８）から直角に突出する同様の均一な間隔をもつ複数
    の突片（２１）を有する帯片（１４）を用意する工程と
    、前記箔（２５）からなる帯片（１４）の前記第１エツ
    ジ（１８）を前記セル（２）の１つの前記第１エツジ（
    １０）の近くに整列させ、前記各突片（２１）の前記第
    １表面（１６）を各収集パッド（７）に当てて整列−さ
    せる工程と、 前記突片ｃ２１）を前記収集パッド（７）へ電子ビーム
    により溶接する工程と、 他のセルヴ）の第２エツジ（１１）を前記セル（２）の
    １つの前記第１エツジ（１■の近くに整列させ、前記帯
    片（１４）の前記第２表面（１７）を前記セル（２）の
    前記第２表面（８）に当てて整列させ、前記帯片（１４
    ）の前記第２エツジ（１９）を前記他のセル（ｚ）の前
    記第１エツジ（１０）に重ねさせる工程と、 前記帯片（１４）の前記第２表面（１７）を前記他のセ
    ルＣ２）の前記第２表面（１７）へ電子ビームにより溶
    接し、この際前記帯片（１４）を前記突片（２１）の各
    々に最も近い少なくとも１点で溶接する工程とを具備す
    る光電圧発生モジュールの製造方法。
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