JPS60128647A - 可撓性フィルム導体リードおよびこれを用いた太陽電池装置ならびにその製造方法 - Google Patents

可撓性フィルム導体リードおよびこれを用いた太陽電池装置ならびにその製造方法

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JPS60128647A JP58237235A JP23723583A JPS60128647A JP S60128647 A JPS60128647 A JP S60128647A JP 58237235 A JP58237235 A JP 58237235A JP 23723583 A JP23723583 A JP 23723583A JP S60128647 A JPS60128647 A JP S60128647A
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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】 （利用分野） 本発明は可撓性フィルム導体リードおよびこれを用いた
太陽電池装置に関するものであり、特に、ＩＣなどのリ
ード接続や、平面上に配置され、電気的には直列接続さ
れる複数の太陽電池のリード接続を、効率良く実施する
ことのできる可撓性フィルム導体リードおよびこれを用
いた太陽電池装置に関するものである。
（発明の背景） 従来よ力用いられている、太陽電池素子と導体リードと
の直列方向の電気的接続部の構造を、第１図（ａ）およ
び［ｂ）に示す。
第１図（ａ）は、前記電気的接続部を示す斜視図、第１
図（ｂｌは第１図（ａ）の導体リードに沿って切断した
断面図である。
これらの図において、１は太陽電池素子、２ａは前記太
陽電池素子１の表面に形成された亀甲状（１）ＩＪ電（
電極）パターン、２ｂは前記太陽電池素子１の裏面に形
成された導′＃！（電極）パターン、３は前記太陽電池
素子１の表面または裏面の導電パターンに接続される導
体リード、４は前記導体リード３の屈折部、５は＠記導
体リード３の表面に形成されたはんだメッキ層である。
第１図（ａ）　（ｂ）に示すような、太陽電池素子１の
導体リード３による直列接続は，つぎのような工程で行
なわれていた。
（１）　予め、共晶系のはんだメッキ層５等をほどこし
た導体リード３に、階段状の屈折部４を加工する。
（２）予め、共晶系のはんだメッキ層や、浸漬法による
共晶系の予備はんだ層、あるいは印刷法によるペースト
はんだ層等を、表面および裏面の導電パターン２ａ，２
ｂ上にほどこした太陽電池素子１の裏面から、隣接する
太陽電池素子の表面、すなわち受光面へと延びるように
、直列方向に、前記導体リード３および太陽電池素子１
を順々に配置する。
（３）前記のように配置した組立体を、Ｎ２　やＮ２、
あるいはＡｒガス等の抵抗体加熱方式雰囲気炉に収納し
て加熱し、太陽電池素子１と導体１Ｊ　−ド３とを導電
接続させる。
このため、従来の装置では、はんだ溶融（１８０℃以上
）に要する時間が、数十秒から数十分かかり，生産効率
が悪《、量産が難かしいという欠点があった。
また前記のように、導体リード４が、隣接の太陽電池素
子間にまたがる構造の単体リードであるため、その自動
供給力法が雌かしく、大量生産性に乏しい状態であった
。
さらに、導体リード４の材質が、ファ−二（Ｆｅ−４２
％Ｎｉ　合金）材であるため、熱膨張率は小さいが、剛
性が大きく、導体リード４の接続後における太陽電池素
子１の受光面電極２ａへの応力が太となシ、電極２ａの
剥れや素子の割れが発生する問題が多かった。
さらに、Ｈ２やＮ２、Ａｒ　ガス等の抵抗体加熱方式雰
囲気炉は、一般に、大型のコンベア炉であるため、ガス
や電力などエネルギーの消耗が多いぼかシではなく、前
記したように接続終了までかなりの時間を要するなど、
量産に不向きであるという欠点があった。
第２図は太陽電池素子１の導体リード３による直列接続
の他の従来例を示す断面図である。同図において、第１
図と同」の符号は、同一または同等部分をあられしてい
る。
この図において、６は基板、７は、前記基板６の上面の
所定位置に、太陽電池素子１の導電パターン２ｂと対向
するように、所定のパターンで形成された基板導体であ
る。
また、８は可撓性フィルム、９は前記可撓性フィルム８
の下面の所定位置に、太陽電池素子１の導電パターン２
ａおよび前記Ｍ板導体７と対向するように所定のパター
ンで形成された導体リードであり、これらは可撓性フィ
ルム導体リード２０を構成する。
第２図に示すような、太陽電池素子１の基板導体７およ
び導体リード９による直列接続は、つぎのような工程で
行なわれていた。
（１）第２図に示すように、基板６上の導体７に合せて
、太陽電池素子ｌを配列する。
（２）例えば、はんだメッキをほどこした銅箔の導体を
、可撓性フィルム８に貼り合せて導体リード９とした可
撓性フィルム導体リード２０を、太陽電池素子１表面の
電極パターン２ａ・および基板６上の導体７に合せて、
太陽電池素子１０表面からかぶせる。
（３）加熱により、太陽電池素子１及び基板６に、フィ
ルム導体リード２０を貼シ合せる。その際、太陽電池素
子同士の間では、フィルム導体り一部２０の可撓性によ
って、あるいは図中に矢印で示したように、加圧力を加
えることによって、双方の導体７，９が接触し、または
んだが加熱によって溶けて両方の導体７，９を接続する
。
しかし、第２図の導体リード檜造では、基板６の熱容量
が大きく、従って、はんだが一旦溶けてから再び凝固ｒ
るまでに、かなりの時間がかかることになる。
このため、高速度で、基板導体７および可撓性フィルム
導体リード２０を、太陽電池素子１の導電パターン２ａ
、２ｂに接続することを要求される、大量生産体制への
実用化ができないという欠点があった。
第３図は、導体リード３を用いた、太陽電池素子１の直
列接続の、さらに他の従来例を示す断面図である。同図
において、第２図と同一の符号は、同一または同等部分
をあられしている。
この図において、１０は、太陽電池素子１の上側および
下側の各可撓性フィルム導体リード２０が、相互に相手
側の方へ突出ずことによシ、それぞれの導体リード９が
互いに接続された部分である。
第３図に示すような、太陽電池素子１０表表裏体パター
ン２ａ、２ｂおよび導体リード９による直列接続は、つ
ぎのような工程で行なわれていた。
（１）適当な基台または治具板の上に、導体＋Ｊ　−ド
９（例えば、はんだ層）が上になるように、第１０町撓
性フイルム導体リード２０を配置し、その上に太陽電池
素子−１を、その裏側電極パターン２ｂが前記導体リー
ド９と接触するように、配列する。
（２）太陽電池素子１を蔽い、かつその導体り一部９が
太陽電池素子１０表側電極パターン２ａと接触し、さら
に前記第１の可撓性フィルム導体リード２０の導体リー
ド９とも、第３図示のように接触し得るように、太陽電
池素子ｌの上面から、第２の可撓性フィルム導体リード
２０をかぶせる。
（３）このようにして得られた組立体の表裏両面から、
レーザ光を照射し、第１および第２の可撓性フィルム導
体リード２０の導体リード９を加熱溶融させ、全体を一
体に固着、接続する。
しかし、この場合には、まず導体リード９が溶けるので
、特に、太陽電池素子１０表面側において導電（電極）
パターン２ａと導体リード９との相互位置がずれて・　
リード接続が不完全になり易い欠点がある。
また、導体リード９の再凝固後には、表面に凸凹を生じ
たり、また導体リード９と可撓性フ１ルム８との間に空
隙を生じたフするので、見映えが悪くなシ、商品価値が
低下するばか９でなく、場合によっては、受光効率が低
下するという欠点がある。
（発明の目的） 本発明は、前述の欠点を除去するためになされたもので
あシ、その目的は、一般的には、ＩＣなどの半導体装置
のリード接続、特に、平面上に配置され、電気的には直
列接続される複数の太陽電池のリード接続を、効率良〈
実施することのできる可撓性フィルム導体リード、およ
びこれを用いた太陽電池装置を提供することにある。
（発明の概要） 前記の目的を達成するために、本発明は、可撓性フィル
ムと、前記可撓性フィルムの一面に、積層形成された導
体リード薄層と、前記導体リード薄層の表面に積層形成
されたはんだ層によって可撓性フィルム導体リードを構
成した点に特徴がある。
また、本発明の他の特徴は、太陽電池装置を表面および
裏面に導電パターンを有する複数の太陽電池素子、なら
びに可撓性フィルムと、前記可撓性フィルムの一面に、
電気的に相互に絶縁された状態で積層形成された導体リ
ード薄層と、１）ｉＩ記導体リード薄層の表面に積層形
成されたはんだ層とからなシ、前記各太陽電池素子を表
裏から挾むように配置された。一対の可撓性フィルム導
体リードによって構成し、前記可撓性フィルム導体リー
ドの導体リード薄層は、それぞれ対応するはんだ層を介
して前記太陽電池素子の導電パターンに接続されると共
に、前記太陽電池素子の輪郭を越えて、互いに反対方向
に延長し、一つの太陽電池素子の表面の導電パターンに
接続された可撓性フィルム導体リードの導体リード薄層
は、これに隣接する他の太陽電池素子の裏面の導電パタ
ーンと導電接続されたことである。
（実施例） 以下に、図面を参照して、本発明の詳細な説明する。第
４図は本発明の一実施例の太陽電池装置を導体リード３
に沿って切断した断面図、第５図は第４図において用い
られている本発明の可撓性フィルム導体リードの拡大断
面図である。
なお、これらの図において、第３図と同一の符号は、同
一または同等部分をあられしている。
第４図において、９０は導体リード複合層であり、第５
図にその拡大断面図を示すように、可撓性フィルム８の
一面に、接着剤層８ａを介して（または介さずに）、導
体リード９およびはんだ（メッキ）ｉ９ｃを積層したも
のである。
この場合、導体リード９の接着剤層８ａ側の表面−すな
わち、受光側の面は、光吸収率の改善のために、後述す
るような表面加工が施こされているのが望ましい。
１１ａ、ｌｌｂ　は、レーザ光などの透過率の高い、例
えば石英などで構成された加圧体（もしくは、治具）で
ある。また、１２はガラスなどで作られ、レーザ光１４
などを誘導するオプティカルファイバ、１３は前記オプ
ティカルファイバ１２の先端に設けられ、レーザ光集束
機能をもったヘッド部である。
つぎに、第４図を参照して、本発明の一実施例の太陽電
池装置の製造方法について説明する。
（１）太陽電池素子１には、共晶はんだメッキ層や浸漬
法、あるいはりフロー法による共晶はんだ層、もしくは
印刷法によるペーストはんだ層等で、予め４電または電
極パターン　２ａ、２ｂを形成しておく。
（２）　レーザ光等の透過率の高いｄ１碗性フィルム８
（例えば、ポリエステルやポリイミド等）の−面に、第
５図に示すように、所定の分布で・部分的に導体リード
９（例えばＣｕ　’＆、Ｃｕ　メッキ等）を積層形成し
、さらにその表面に共晶はんだメッキなどによるはんだ
層９ｃを積層形成した、一対の可撓性フィルム導体リー
ド２０を、−列に配置された複数個の前記太陽電池素子
１０表裏両面に、 （イ）　それぞれの可撓性フィルム導体リード２Ｏの導
体リード複合層９０が、前記太陽電池素子１０表面およ
び裏面の導電パターン２ａ。
２ｂに重なυ合い、 （ロ）それぞれの可撓性フィルム導体リード２０の導体
リード複合層９０が、前記太陽電池素子１の輪郭を越え
て互いに反対側へ延長し、かつ、 （ハ）　ある一つの太陽電池素子１０表面側の導体リー
ド複合層９Ｏと、これに隣接する他の太陽電池素子１の
裏面側の導体リード複合層９Ｏとが対向（もしくは接触
）するように、位置合せする。
（３）　つぎに、該一対の可撓性フィルム導体り一部２
０の外側より、透明加圧体１１ａ　、１ｌｂ（例えば、
石英ガラス材等よりなる）ではさみ、太陽電池素子１の
導電パターン２ａ、２ｂに、それぞれの導体リード９０
を密着させる。
なお、その際、前述のように対向、もしくは接触してい
るある一つの太陽電池素子１０表面側の導体リード複合
層９Ｏと、これに隣接する他の太陽電池素子１の裏面側
の導体リード複合層９０とも密着させる。
このためには、第４図に明示したように、上下の透明加
圧体１１ａ　、ｌｌｂ　は、くびれ部１０に該当する個
所に突起部を備えていることが望ましい。
（４）最後に、高エネルギー光熱源発生装置（図示せず
）からの光熱線１４（例えば、ＹＡＧレーザ光線）を、
オプティカルファイバー１２等で誘導し、さらにヘッド
部１３で光熱線を絞シ、透明加圧体　１１ａ　、ｌｌｂ
を透過して可撓性フィルム導体リード２０の導体リード
複合層９Ｏに到達させる。
前記光熱線１４は、ここで吸収されて熱に変換される。
前記のようにして導体リード９を加熱し１各々のはんだ
層を溶融させて接続する。
なお・この場合、照射用のＹＡＧレーザ光線１４は、焦
点位置よシも前方で、それぞれの導体１Ｊ−ド９に照射
されるように調整し、かつ照射面の寸法が、それぞれの
導体リード９の横幅以下になるようにすることが望まし
い。
また、ＹＡＧレーザ光線１４は十分に高エネルギーであ
るので、第４図に矢印で示したように・これを導体リー
ド９の長さ方向に高速移動させたシ、あるいは透明加圧
体毎に高速移動させたシしても、高速接続を達成し得る
ものである。
なお、石英製の加圧体は、ＹＡＧレーザ光線を連続照射
しても、昇温せず、ＹＡＧレーザ光線と石英材の組合せ
は、極めて有効である。
前に述べたように、本発明の可撓性フィルム導体リード
２０においては、高エネルギー光熱線（例えば、ＹＡＧ
レーザ光熱線）に対する透過率の良い可撓性フィルム材
８に、接着剤８ａを介して接着される、フレキシブルな
導体リード９（例えばＣｍ箔）の、該フィルム８の側に
面する表面を、前記高エネルギー光熱線（ＹＡＧレーザ
光線）が高効率で受光できるように、加工しておくのが
望ましい。
前記の表面加工は、化学薬品処理等で粗形表面とするか
、又は酸化処理等で黒色酸化膜９ａを形成させることに
よって行なうことができる。
つぎに、第６図を参照して、前記の表面加工の有効性に
ついて説明する。
第６図（ａ）　、　（ｂ）は、本発明の可撓性フィルム
導体リードに、ＹＡＧレーザ光熱線を照射させた状態を
説明するための、可撓性フィルム導体リードの断面図で
ある。
第６図（ａ）は、可撓性フィルム導体リード２０のＣｕ
　製の導体リード９０表面に、光吸収率向上処理を施こ
さ無い状態で、ＹＡＧレーザ光熱線１４を照射させた状
態を示している。
ポリエステルフィルムなどの透明フィルム８を透過した
ＹＡＧレーザ光熱線１４は、Ｃｍ製の導体リード９０表
面を照射してこれを加熱する。この場合、Ｃｕ　などの
金属は、羽質的に、レーザ光等に対する反射率が大きい
（逆にいえば、光吸収率が小さい。このことは、表面が
鏡面であると・特にはなはだしい）。
このため・伝熱軸１４ｂを十分に大きくして・導体リー
ド９での発熱をはんだ（メッキ）層９Ｃに伝導させ、導
体リード複合層９０のはんだ層９Ｃおよび太陽電池素子
１の導電パターン２ａ（はんだ層）を溶融させるために
は、非常に高密度（高出力）の光エネルギーを照射させ
なければならないという問題がある。
第６図（ｂ）は、レーザ光等に対する光吸収率を高める
ため・該可撓性フィルム導体リード２０のＣｕ導体リー
ド９０表面に酸化処理膜（黒色膜）９ａを形成させた状
態で、このＣｕ導体リード９の表面からＹＡＧレーザ光
熱線１４を照射させた場合の、可撓性フィルム導体リー
ド２ｏの断面図である。
この場合、照射されたＹＡＧレーザ光熱線１４は、Ｃｕ
　導体リード９の表面に形成された黒色酸化処理膜９ａ
の存在により、表面での反射が極めて少なくなる。
すなわち、エネルギー光の吸収が大となるため、高効率
でＣｍ導体リード９を加熱し、伝熱軸１４ｂを十分に大
きくすることができる。従って、接続させるはんだ層９
ｃを、ごく短時間で溶融さげることができる。
また、黒色酸化処理膜９ａの代りに、表面を粗面化加工
しても、同様に、高エネルギー光熱線の吸収率を犬とす
ることができる。
このように、高エネルギー光熱線であるＹＡＧレーザ光
線を照射して導体リードを接続する場合、導体リード表
面に黒色化処理（酸化膜形成等）、または粗面化処理を
施こして、表面の光吸収率を高めておくことによシ、局
部的かつ瞬時に、はんだ層を加熱、溶融、再凝固させる
ことが可能である。
それ故に、熱による外周部への影響もな（、艮好な接続
部が、効率よく、かつ高速度で形成できる。従って安価
で高信頼性の太陽電池を製造することができる。
以上では、本発明を太陽電池装置に適用した場合につい
て述べたが、本発明の可楠性フィルム導体リードはＩＣ
やＬ　Ｓ　Ｉ　１１どのリード線接続にも適用できるこ
とは明らかである。
（効　果） 本発明においては、以上の説明から明らかなように、下
記のような効果がある。
（１）可撓性フィルム８とはんだ府９ｃとの間に導体リ
ード９を介在させたので、はんだ層９ｃが溶融しても導
体リード９は溶融せず、したがって可撓性フィルム８と
はんだ層９ｃとの間に空隙が生ずることもないので、 （イ）　導体リードが位置ずれを生ずることがなく、リ
ード接続も確実となり、信頼性が向上するばかシでなく
、 （（ロ）外観を損なうことがなく、商品価値を低下させ
るおそれがない。
（２）　フレキシブルな導体リードを用いるので、リー
ドそれ自体の剛性が小さく、従ってＩＣや、太陽電池素
子などの導電パターンへの歪が小となり、電極剥れや素
子の割れなどの発生を防止することができる。
（３）高速度で導体リード接続が可能になシ、量産性を
大幅に向上できる。
（４）素子へのリード接続に、従来から用いられていた
芽囲気ガスや大型炉用の大電力が不必要となり、従って
省エネルギーをも達成することができ、低コストのプロ
セスを確立することができる。
（５）導体リード９の受光面側の表面を、黒化処理また
は／および粗面加工することによシ・その光吸収率を高
めてやれば、導体リード９の内側に積層されたはんだ層
９ｃを急速に（はとんど瞬時に）加熱溶融・再凝固させ
ることが可能となり、より一層高速度のリード接続が可
能となる。
また、本発明を太陽電池装置に適用した場合には、つぎ
のような効果が達成される。
（１）各太陽電池素子１の導電パターン２ａと、可撓性
フィルム導体リード２Ｏとの接続、及び隣接する太陽電
池素子間の導体リードの直列接続を同一工程で実施でき
るので、製造効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図〜第３図は従来の太陽電池の構造および製造方法
を示す因、第４図は本発明の一実施例の断面図、第５図
は本発明の可撓性フィルム導体リードの断面図、第６図
（ａ）（ｂ）は本発明の詳細な説明するための可撓性フ
ィルム導体リードの断面図である。 １・・太陽電池素子、　２ａ、２ｂ・・・導電パターン
、３・・・導体リード、４・・・屈折部、５゜９ｃ・・
・はんだメッキ層、６・・・基板、　７・・基板導体、
　８・・・可撓性フィルム、　９・・・導体リード、　
９ａ・・・酸化処理膜（黒色膜）　９ｃ・・・はんだ（
メッキ）層、　１ｏ・・くびれ部、１０ａ・・・突起部
、ｌｌａ、ｌｌｂ・・・透明加圧体、１２・・・オプテ
ィカルファイバー、１３・・・ヘッド部、１４・・ＹＡ
Ｇレーザ光熱線、１４ａ−・反射光熱線、　１４ｂ・・
・伝熱輪、　２ｏ・・・可撓性フィルム導体リード、９
ｏ・・・導体リード複合層 代理人弁理士　平　木　道　人 第１図 第２図 第３図 設 第４図

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）可撓性フィルムと・前記可撓性フィルムの一面に
    、積層形成された導体リード薄層と、前記導体リード薄
    層の表面に積層形成されたはんだ眉とからなることを特
    徴とする可撓性フィルム導体リード。
  2. （２）　前記導体リード薄層の、前記可撓性フィルム側
    の面には、光吸収率を高めるような界面加工が施こされ
    たことを特徴とする特許 第１項記載の可撓性フィルム導体リード。
  3. （３）　前記導体リード薄層およびはんだ層の積層体は
    、電気的に互いに絶縁された複数の小片に分割されたこ
    とを特徴とする前記特許請求の範囲第１項または第２項
    記載の可撓性フィルム導体リード。
  4. （４）　前記表面加工は、酸化による黒化処理であるこ
    とを特徴とする前記特許請求の範囲第２項記載の可撓性
    フィルム導体リード。
  5. （５）　前記表面加工は、粗面化処理であることを特徴
    とする前記特許請求の範囲第２項記載の可撓性フィルム
    導体リード。
  6. （６）表面および裏面に導電パターンを有する複数の太
    陽電池素子、ならびに、可撓性フィルムと、前記可撓性
    フィルムの一面に、電気的に相互に絶縁された状態で積
    層形成された導体リード薄層と、前記導体リード薄層の
    表面に積層形成されたはんだ層とからなシ、前記各太陽
    電池素子を表裏から挾むように配置された、一対の可撓
    性フィルム導体リードを具備し、前記可撓性フィルム導
    体１Ｊ　−ドの導体リード薄層は、それぞれ対応するは
    んだ層を介して前記太陽電池素子の導電パターンに接続
    されると共に、前記太陽電池素子の輪郭を越えて、互い
    に反対方向に延長し、一つの太陽電池素子の表面の導電
    パターンに接続された可撓性フィルム導体リードの導体
    リード薄層は、これに隣接する他の太陽電池素子の裏面
    の導電パターンと導電接続されたことを特徴とする太陽
    電池装置。
  7. （７）　前記導体リード薄層の、前記可撓性フィルム側
    の面には、光吸収率を高めるような表面加工が施こされ
    たことを特徴とする特許 第６項記載の太陽電池装置。
  8. （８）　前記表面加工は、酸化による黒化処理であるこ
    とを特徴とする前記特許請求の範囲第７項記載の太陽電
    池装置。 （９１　ｔＩＪ記表面表面加工粗面化処理であることを
    特徴とする前記特許請求の範囲第７項記載の太陽電池装
    置。
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