TW201330301A - 太陽電池之匯流排配線裝置及配線方法 - Google Patents

Abstract

本發明可消除因焊帶之伸張造成塑性變形所致之焊接不良，並且可以高位置精確度而無偏位地確實進行焊接。本發明具有用以供給焊帶之焊帶供給部、用以把持焊帶之夾頭、具有用以切斷之切斷機之把持部、使把持部移動並於焊接時施加張力於焊帶之驅動部、用以把持焊帶之夾頭、具有用以將焊帶焊接於太陽電池上之焊接具之焊接部、用以限制焊接時之焊帶的位置偏移之導引部、及使導引部與焊接部移動之驅動部，藉由驅動部，焊接部及導引部沿著預定方向移動，藉此焊帶焊接於太陽電池之表面上。

Description

太陽電池之匯流排配線裝置及配線方法 發明領域

本發明係有關於一種太陽電池之匯流排配線裝置及配線方法，特別是有關於一種適合將焊帶焊接於薄膜太陽電池之裝置及方法。

發明背景

作為利用自然能源之發電系統中，太陽能發電頗為普遍。太陽電池為太陽能發電系統之最小單位，且為將太陽光能源轉換成電力之元件。其中，由單結晶或多結晶之矽基板構成之結晶矽太陽電池為最普通，近年來，薄膜太陽電池受到注目。

將使用了非晶矽之太陽電池的構成顯示於圖16，作為薄膜太陽電池之一例。該太陽電池係，將由玻璃或塑膠等構成之基板101之其中一表面作為受光面時，於另一表面上，依序蒸鍍SnO₂透明電極102、p型非晶矽層103、作為光吸收層之i型非晶矽層104、n型非晶矽層105，進而具備形成有鋁電極106之構成。

或者，有使用了以銅、銦、硒、鎵等為材料以取代矽之光吸收層之CIGS系、CIS系、黃銅礦系等之太陽電池，如圖17所示，於由玻璃、塑膠、金屬箔等構成之基板111上，依序形成：由Mo等構成之裏面電極112、由CIGS、CIGSS、CIS等之p型半導體層構成之光吸收層113、由ZnS、 InS等構成之緩衝層114、及由ZnO等之n型半導體層115構成，且表面為受光面之透明電極115。

於圖18顯示非晶矽太陽電池模組1A之平面構成。該太陽電池模組1A具有複數光電轉換單元2串連地電連接於由玻璃等構成之基板上之構造。各個光電轉換單元2具有沿著太陽電池模組1A之長邊為細長之矩形，且太陽電池模組1A之短向兩端之任一者之光電轉換單元2a或2b為正極，另一光電轉換單元2b或2a為負極。

由於從太陽電池模組1A取出電力，因此在太陽電池模組1A之受光面之相反側之內面中，貼附絕緣帶5到光電轉換單元2a、2b之途中，而且配置引線6。進而，分別將匯流排3、4配線到光電轉換單元2a、2b，將引線6連接到電力輸出用之端子盒7。

所謂匯流排配線，係將焊帶連接到太陽電池模組1A之正極、負極之各自的光電轉換單元，形成由此種匯流排3、4構成之電極，以由太陽電池模組1A取出電力的手法。

圖19係顯示CIGS系太陽電池模組1B之平面構成。該太陽電池模組1B也與圖18所示之非晶矽太陽電池模組1A同樣，具有複數之光電轉換單元2串連地電連接到由玻璃等構成之基板上之構造。各個光電轉換單元2沿著太陽電池模組1B之長邊具有細長之矩形，且太陽電池模組1B之短邊方向兩端之任一光電轉換單元2a或2b為正極，另一單元2b或2a為負極。

為了由太陽電池模組1B取出電力，在太陽電池 模組1B之受光面中，於光電轉換單元2a、2b配線匯流排3、4。進而，通過設置於基板之端部之貫通孔6，往基板之裏面側配線引線5，連接到電力輸出用之端子盒7。

在任一種類型之太陽電池模組中，為了藉由太陽電池確實地取出電以得到高信賴性，也必須對正極、負極之光電轉換單元無偏位地以高定位精確度來配置焊帶，確實地進行焊接。

可是，焊帶通常係由捲繞於捲線軸等之狀態，視需要而拉出使用。因此，焊帶有捲繞的慣性，具有平面的彎曲或扭曲。其結果是焊帶往太陽電池模組之基板之接著會不充分，而有產生位置偏移等的問題。因此，習知一般係賦與焊帶張力而使之塑性變形後，進行焊接。

關於揭示在習知之太陽電池附著焊帶(細長導體)之技術者，存在有如以下之專利文獻。

先行技術文獻 專利文獻

[專利文獻1]日本特開2010-067968號公報

發明概要

如上述，習知之技術中，有使焊帶塑性變形而為直線狀後，往基板接著者。

可是，為了使焊帶塑性變形而伸張時，恐有減少熔著面積而焊接不足，並且會產生龜裂之虞。又，因塑性 變形而焊帶硬化時，恐有因冷卻時之收縮而張力增大，產生剝離之虞。

上述專利文獻1所記載之細長導體之附著方法及裝置中，係以稍微超過細長導體開始塑性變形之降伏點的張力使細長導體伸張，產生最小限之塑性變形而消除捲繞的慣性。可是，以稍微超過降伏點之張力使細長導體伸張在技術上有困難，進而需要監視以使不超過張力之界線的機構，無法避免成本的增加。

本發明係有鑑於上述情況，目的在於提供一種可消除因焊帶之伸張產生塑性變形之焊接不良，並且可以高精確度且不偏位地焊接焊帶之太陽電池之匯流排配線裝置及配線方法。

本發明之太陽電池之匯流排配線裝置包含有：把持部，具有用以把持所供給之焊帶之夾頭；第1驅動部，係在焊接時，藉由預定之轉矩將預定之張力施加於前述焊帶；焊接部，係具有用以將前述焊帶焊接於太陽電池之表面上之焊接具；導引部，係用以限制焊接時之前述焊帶之位置偏移；第2驅動部，係使前述焊接部及前述導引部沿著預定方向移動；及控制部，係用以控制前述把持部、前述第1驅動部、前述焊接部、前述導引部、前述第2驅動部之各自的動作，藉由前述控制部之控制，前述第2驅動部使前述焊接部及前述導引部沿著前述預定方向移動，藉此前述焊帶焊接於前述太陽電池之表面上。

本發明之太陽電池之匯流排配線方法係藉由太陽電池之匯流排配線裝置，進行太陽電池之匯流排之配線者，其中前述太陽電池之匯流排配線裝置包含有：把持部，具有用以把持所供給之焊帶之夾頭；第1驅動部，係在焊接時，藉由預定之轉矩將預定之張力施加於前述焊帶；焊接部，係具有用以將前述焊帶，焊接於太陽電池之表面上之焊接具；導引部，係用以限制焊接時之前述焊帶之位置偏移；第2驅動部，係使前述焊接部及前述導引部沿著預定方向移動；及控制部，係用以控制前述把持部、前述第1驅動部、前述焊接部、前述導引部、前述第2驅動部之各自的動作，又，前述太陽電池之匯流排配線方法係藉由前述控制部之控制，前述第2驅動部使前述焊接部及前述導引部沿著前述預定方向移動，藉此前述焊帶焊接於前述太陽電池之表面上。

根據本發明之太陽電池之匯流排配線裝置及配線方法，不會如習知般使焊帶以塑性變形之張力伸張，而可無偏位地確實地進行焊接，實現信賴性高之匯流排配線，並可確實地由太陽電池取出電力。

101‧‧‧基板

102‧‧‧SnO₂透明電極

103‧‧‧p型非晶矽層

104‧‧‧i型非晶矽層

105‧‧‧n型非晶矽層

106‧‧‧鋁電極

112‧‧‧裏面電極

113‧‧‧光吸收層

114‧‧‧緩衝層

115‧‧‧n型半導體層

1‧‧‧太陽電池

1A‧‧‧非晶矽太陽電池模組

1B‧‧‧CIGS系太陽電池模組

2‧‧‧光電轉換單元

2a,2b‧‧‧光電轉換單元

3,4‧‧‧匯流排

5‧‧‧絕緣帶

6‧‧‧引線

7‧‧‧電力輸出用之端子盒

10‧‧‧焊帶供給部

11‧‧‧輥子

12‧‧‧焊帶

13‧‧‧捲線軸

14‧‧‧落差輥子

15,16‧‧‧導引部輥子

17‧‧‧夾頭A

30‧‧‧把持部

31‧‧‧切斷機

32‧‧‧LM導引部

33‧‧‧伺服馬達

34‧‧‧塊件

35‧‧‧夾頭B

50‧‧‧導引部

51,52‧‧‧導件

53‧‧‧按壓輥子

55,56,57‧‧‧LM導引部

58‧‧‧板片

70‧‧‧焊接部

71‧‧‧伺服馬達

72‧‧‧伺服馬達

73‧‧‧焊接具

74‧‧‧夾頭C

80‧‧‧中央控制部

圖1係顯示本發明之實施形態之太陽電池之匯流排配線裝置之全體的概略構成之正面圖。

圖2係顯示同實施形態之太陽電池之匯流排配線裝置中之焊帶供給部之構成的正面圖。

圖3(a)~(b)係顯示同實施形態之太陽電池之匯流排配線裝置中之把持部之構成的平面圖及正面圖。

圖4(a)~(c)係顯示同實施形態之太陽電池之匯流排配線裝置中之導引部及焊接部之正面圖、右側面圖、左側面圖。

圖5係顯示使用同實施形態之太陽電池之匯流排配線裝置之本發明之實施形態所進行之太陽電池之匯流排配線方法之每一步驟之主要部的說明圖。

圖6係顯示使用同實施形態之太陽電池之匯流排配線裝置之本發明之實施形態所進行之太陽電池之匯流排配線方法之每一步驟之主要部的說明圖。

圖7係顯示使用同實施型態之太陽電池之匯流排配線裝置之本發明之實施形態所進行之太陽電池之匯流排配線方法之每一步驟之主要部的說明圖。

圖8係顯示使用同實施型態之太陽電池之匯流排配線裝置之本發明之實施形態所進行之太陽電池之匯流排配線方法之每一步驟之主要部的說明圖。

圖9係顯示使用同實施型態之太陽電池之匯流排配線裝置之本發明之實施形態所進行之太陽電池之匯流排配線方法之每一步驟之主要部的說明圖。

圖10係顯示使用同實施型態之太陽電池之匯流排配線裝置之本發明之實施形態所進行之太陽電池之匯流排配線方法之每一步驟之主要部的說明圖。

圖11係顯示使用同實施型態之太陽電池之匯流排配線 裝置之本發明之實施形態所進行之太陽電池之匯流排配線方法之每一步驟之主要部的說明圖。

圖12係顯示使用同實施型態之太陽電池之匯流排配線裝置之本發明之實施形態所進行之太陽電池之匯流排配線方法之每一步驟之主要部的說明圖。

圖13係放大顯示圖12中以虛線包圍之部分之放大圖。

圖14係顯示使用同實施型態之太陽電池之匯流排配線裝置之本發明之實施形態所進行之太陽電池之匯流排配線方法之每一步驟之主要部的說明圖。

圖15係顯示使用同實施型態之太陽電池之匯流排配線裝置之本發明之實施形態所進行之太陽電池之匯流排配線方法之每一步驟之主要部的說明圖。

圖16係顯示作為本發明之匯流排配線之對象之一例之非晶矽太陽電池之構成的縱截面圖。

圖17係顯示作為本發明之匯流排配線之對象之一例之CIGS系太陽電池之構成的縱截面圖。

圖18係顯示由非晶矽太陽電池模組取出電力之構成的平面圖。

圖19係顯示由CIGS系太陽電池模組取出電力之構成的平面圖。

較佳實施例之詳細說明

以下，參照圖式說明本發明之實施形態之匯流排配線裝置、及使用該匯流排配線裝置之匯流排配線方法。

首先，說明在匯流排配線前進行之準備步驟。太陽電池多係其基板由玻璃、塑膠或者鋁等難以焊接的素材所構成。因此，在焊接焊帶之前，必須先於正極、負極之光電轉換單元形成具有導電性之接著層。例如，於光電轉換單元之表面焊接銦等之預備銲料、或者進行導電性糊之塗布。

焊帶係於純銅構成之導電材鍍敷焊料(Sn-Pb系)或者無鉛型之銲料(Sn-Ag-Cu)等，具有例如幅寬1~5mm、厚度100~200μm。又，太陽電池模組具有600mm×1600mm、1100mm×1400mm等各種尺寸，各光電轉換單元具有例如5~6mm左右之之幅寬。

以下，參照圖式並詳述本實施形態之太陽電池之匯流排配線裝置之具體構成。再者，匯流排係對太陽電池之基板之正極的光電轉換單元、負極的光電轉換單元之兩者連接，由於連接之手法相同，因此以連接到其中之一者為例來說明。

圖1係概略地顯示太陽電池之匯流排配線裝置全體之構成。匯流排配線裝置之主要構成要素具有：焊帶供給部10、把持部30、導引部50、及焊接部70。焊帶供給部10、把持部30、導引部50、焊接部70係由中央控制部80控制。

太陽電池1之正極之光電轉換單元及負極之光電轉換單元之表面上雖未圖示，但預先焊有預備焊料，或者塗布有導電性糊。

圖2係顯示焊帶供給部10之詳細的構成。焊帶供給部10具有：捲線軸13、輥子11、落差輥子14、導引部輥子15及16、夾頭A17。捲線軸13捲繞有焊帶12，且拉出之焊帶12依序拉出捲繞於輥子11、落差輥子14、導引部輥子15及16，並藉由夾頭A17把持或者開放。

焊帶12由捲線軸13拉出時，落差輥子14因自重而上下移動，藉此對焊帶12施加適度的第2張力，可不鬆動地拉出。夾頭A17之把持/開放及用以驅動捲線軸13之未顯示之伺服馬達的動作可藉由中央控制部80控制。

分別於圖3(a)顯示由上面觀看、於圖3(b)顯示由正面觀看之把持部30之構成。把持部30具有：切斷機31、LM導引部32、伺服馬達33、塊件34、及夾頭B35。藉由伺服馬達33正轉或逆轉，利用塊件34而相互連結之夾頭B35及切斷機31朝圖中箭頭記號所示之a方向移動。如後所述，在焊接時，伺服馬達33以預定之轉矩旋轉，藉此對焊帶12施加適當的第1張力。用以驅動切斷機31之切斷/開放、夾頭B35之把持/開放、LM導引部32之未圖示之汽壓缸或馬達等之機構、及伺服馬達33之動作係由中央控制部80所控制。

分別於圖4(b)顯示由正面觀看、於圖4(a)顯示由左側面觀看、於圖4(c)顯示由右側面觀看導引部50及焊接部70之構成。

導引部50具有：導件51及52、按壓輥子53。連結導件52及按壓輥子53之LM導引部55係藉由未圖示之汽壓缸或馬達等之機構，隨著中央控制部80之控制而可朝圖中 箭頭記號所標示之c方向移動。

焊接部70具有焊接具73及夾頭C74。焊接具73藉由伺服馬達71而可朝圖中箭頭記號所標示之d方向移動。夾頭C74所連結之LM導引部56及57係藉由未圖示之汽壓缸或馬達等之機構，隨著中央控制部80之控制而分別可朝圖中箭頭記號所標示之e、f方向移動。焊接具73之焊接、夾頭C74之把持/開放、伺服馬達71之動作係由中央控制部80所控制。

於板片58安裝有導引部50、焊接部70，且藉由設置於板片58之背面之伺服馬達72之驅動，板片58全體可朝圖中箭頭記號所標示之b方向移動。伺服馬達72之動作由中央控制部80所控制。

再者，往該等a、b、c、d、e、f方向移動之手段亦可使用與上述機構不同之機構。

參照圖5~15說明使用具有如此構成之太陽電池之匯流排配線裝置進行配線處理之本實施形態之匯流排配線方法。再者，各個動作係由中央控制部80所控制。

首先，如圖5所示，安裝於板片58且可同時移動之導引部50、焊接部70遠離圖中箭頭記號所標示之A方向、即太陽電池1，而往接近焊帶供給部10之方向移動。

如圖6所示，藉由夾頭C74把持焊帶12之端部，開放夾頭A17。

如圖7所示，導引部50、焊接部70往圖中箭頭記號所標示之B方向、即太陽電池1之表面上移動焊帶12之必 要長度分。

如圖8所示，藉由夾頭A17把持焊帶12，進而藉由夾頭B35把持焊帶12，藉由位於其間之切斷機31切斷焊帶12。

再者，夾頭B35與切斷機31為了避免與導引部50、焊接部70之干擾，亦可設置例如圖3所示之LM導引部32之移動機構，作為可朝與板片58之移動直交之方向移動的機構。

如圖9所示，開放切斷機31，夾頭B35、導引部50、焊接部70往圖中箭頭記號所示之B方向移動，直到焊帶12焊接於太陽電池1中形成有預備焊料或導電性糊之部分的位置。夾頭A17在把持之狀態下待機，直到供給下一次之焊帶12時。

如圖10所示，藉由LM導引部56，夾頭C74下降。藉此，焊帶12嵌入至導引部50中之導件51之溝。

如圖11所示，導引部50中之導件52與按壓輥子53藉由LM導引部55下降，且按壓輥子53在與焊帶12接觸之位置停止。藉此，於導件52之溝嵌入焊帶12之同時，開放夾頭C74。

如圖12、及放大顯示圖12中以虛線圍繞之部分的圖13所示，夾頭C74藉由LM導引部57而往横向移動到與焊接具73不干擾的位置，並且藉由LM導引部56而上昇到下一焊帶把持高度。之後，焊接具73下降到焊接位置。如上所述，在導件51、52中以虛線所示之溝嵌入有焊帶12。

如圖14所示，焊帶12在藉由夾頭B35被把持在固定位置之狀態下，往導引部50、焊接部70接近圖中箭頭記號所示之A方向、即焊帶供給部10之方向移動。

在此，把持部30之伺服馬達33以預定之轉矩將把持部30朝箭頭記號A方向驅動，對焊接中之焊帶12施加在太陽電池1上具有筆直度之程度的第1張力。再者，轉矩宜先配合焊帶之材質、硬度、幅寬、厚度或焊接條件等來設定焊帶12不塑性變形之程度的值。

又，導引部50中之導件51、導件52及按壓輥子53、與焊接具73之前端係如圖4(a)中虛線g所示，係對準中心線而配置。因此，在焊帶12嵌入至導件51及52之各自的導引溝之狀態下，移動按壓輥子53與焊接部70，藉此可限制焊帶12往左右之偏位並進行焊接。該結果是即使不使用預先伸張之焊帶，也可防止匯流排產生偏位。

如圖15所示，導引部50之導件51接近夾頭B35時，夾頭B35開放而返回待機位置，並在焊接部70來到焊帶12之端部時，導引部50之導件52及按壓輥子53藉由LM導件52上昇，並且焊接部70藉由伺服馬達71上昇。藉此，結束匯流排之配線。

再者，於太陽電池之基板使用玻璃、塑膠、鋁等難以焊接之素材。因此，在焊接部70中，宜使用超音波等之振動來進行焊接。

已就本發明之幾個實施形態加以說明，但該等實施形態係例示用，並非想要用以限定發明之技術範圍。該 等新穎的實施形態可為其他各種形態來實施，可在不脫離本發明之要旨之範圍內進行各種的省略、置換、變更。該等實施形態或其變形包含在發明之技術範圍或要旨，並且包含於申請專利範圍所記載之發明及其均等之範圍。

例如，上述實施形態中，係中央控制部80控制焊帶供給部10、把持部30、導引部50、焊接部70之各自的動作。但是，不限定於此構成，亦可為設置複數之控制部，藉由中央控制部來統一控制複數之控制部的構成。

1‧‧‧太陽電池

10‧‧‧焊帶供給部

30‧‧‧把持部

50‧‧‧導引部

70‧‧‧焊接部

80‧‧‧中央控制部

Claims (14)

1. 一種太陽電池之匯流排配線裝置，包含有：把持部，具有用以把持所供給之焊帶之夾頭；第1驅動部，係在焊接時，藉由預定之轉矩將預定之張力施加於前述焊帶；焊接部，係具有用以將前述焊帶焊接於太陽電池之表面上之焊接具；導引部，係用以限制焊接時之前述焊帶之位置偏移；第2驅動部，係使前述焊接部及前述導引部沿著預定方向移動；及控制部，係用以控制前述把持部、前述第1驅動部、前述焊接部、前述導引部、前述第2驅動部之各自的動作，藉由前述控制部之控制，前述第2驅動部使前述焊接部及前述導引部沿著前述預定方向移動，藉此前述焊帶焊接於前述太陽電池之表面上。
2. 如申請專利範圍第1項之太陽電池之匯流排配線裝置，其係藉由前述控制部之控制，前述焊帶焊接於前述太陽電池之表面上時，前述第1驅動部藉由前述預定之轉矩而對前述焊帶施加前述預定張力，藉此前述焊帶在前述太陽電池之表面上具有筆直度。
3. 如申請專利範圍第1項之太陽電池之匯流排配線裝置，其中前述導引部具有：具有可嵌入焊接時之焊帶之溝的2個導引部、及用以按壓焊接時之焊帶之按壓輥 子，且前述溝、前述按壓輥子、前述焊接具之前端係配置在一直線上。
4. 如申請專利範圍第1項之太陽電池之匯流排配線裝置，其係藉由前述焊接具，賦與超音波或其他振動並且進行焊接。
5. 如申請專利範圍第2項之太陽電池之匯流排配線裝置，其中前述導引部具有：具有可嵌入焊接時之焊帶之溝的2個導引部、及用以按壓焊接時之焊帶之按壓輥子，且前述溝、前述按壓輥子、及前述焊接具之前端配置在一直線上。
6. 如申請專利範圍第2項之太陽電池之匯流排配線裝置，其係藉由前述焊接具，賦與超音波或其他振動並且進行焊接。
7. 如申請專利範圍第3項之太陽電池之匯流排配線裝置，其係藉由前述焊接具，賦與超音波或其他振動並且進行焊接。
8. 一種太陽電池之匯流排配線方法，係藉由太陽電池之匯流排配線裝置，進行太陽電池之匯流排之配線者，其中前述太陽電池之匯流排配線裝置包含有：把持部，具有用以把持所供給之焊帶之夾頭；第1驅動部，係在焊接時，藉由預定之轉矩將預定之張力施加於前述焊帶；焊接部，係具有用以將前述焊帶焊接於太陽電池之表面上之焊接具； 導引部，係用以限制焊接時之前述焊帶之位置偏移；第2驅動部，係使前述焊接部及前述導引部沿著預定方向移動；及控制部，係用以控制前述把持部、前述第1驅動部、前述焊接部、前述導引部、前述第2驅動部之各自的動作，又，前述太陽電池之匯流排配線方法係藉由前述控制部之控制，前述第2驅動部使前述焊接部及前述導引部沿著前述預定方向移動，藉此前述焊帶焊接於前述太陽電池之表面上。
9. 如申請專利範圍第8項之太陽電池之匯流排配線方法，其中前述焊帶焊接於前述太陽電池之表面上時，前述第1驅動部藉由前述預定之轉矩而對前述焊帶施加前述預定張力，藉此前述焊帶在前述太陽電池之表面上具有筆直度。
10. 如申請專利範圍第8項之太陽電池之匯流排配線方法，其中前述導引部具有：具有可嵌入焊接時之焊帶之溝的2個導引部、及用以按壓焊接時之焊帶之按壓輥子，且前述溝、前述按壓輥子、前述焊接具之前端係配置在一直線上。
11. 如申請專利範圍第8項之太陽電池之匯流排配線方法，其係藉由前述焊接具，賦與超音波或其他振動並且進行焊接。
12. 如申請專利範圍第9項之太陽電池之匯流排配線方 法，其中前述導引部具有：具有可嵌入焊接時之焊帶之溝的2個導引部、及用以按壓焊接時之焊帶之按壓輥子，且前述溝、前述按壓輥子、及前述焊接具之前端配置在一直線上。
13. 如申請專利範圍第9項之太陽電池之匯流排配線方法，其係藉由前述焊接具，賦與超音波或其他振動並且進行焊接。
14. 如申請專利範圍第10項之太陽電池之匯流排配線方法，其係藉由前述焊接具，賦與超音波或其他振動並且進行焊接。