JP2006147902A

JP2006147902A - リードの溶着方法

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Publication number: JP2006147902A
Application number: JP2004337047A
Authority: JP
Inventors: Norio Toyama; 紀郎外山
Original assignee: TOYAMA KIKAI KK; Toyama Machine Works Ltd
Current assignee: TOYAMA KIKAI KK; Toyama Machine Works Ltd
Priority date: 2004-11-22
Filing date: 2004-11-22
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2024-11-22
Also published as: JP4146417B2

Abstract

【課題】熱応力によるクラックや割れの発生を削減して太陽電池セルのパスバーにリードを自動的に溶着する。
【解決手段】太陽電池セルＰを搬送装置２に位置決めして移送位置から溶着作業位置に搬送した後、ヒートコントロールブロック６１を上昇させて太陽電池セルＰの左右端部を支持し、太陽電池セルＰの表面側パスバーにリードＬの一半部を移送して載置する。次いで、太陽電池セルＰにリードＬをプローブピン４３で押圧するとともに、溶着作業位置の前方位置に搬送された先行する太陽電池セルＰから延出されたリードＬの他半部を、ヒートコントロールブロック６１を通るリード受けプレート７２で押圧する。この後、ヒーター５２の熱風を太陽電池セルＰの左右端縁から内方に向かって積極的に供給して予熱した後、リードＬおよびその周辺に熱風を供給して半田を溶融させ、太陽電池セルＰの表面側パスバーおよび裏面側パスバーにリードＬを同時に溶着する。
【選択図】図４

Description

本発明は、太陽電池セルにリードを溶着するリードの溶着方法に関するものである。

一般に、太陽電池モジュールは、複数枚の太陽電池セルを接続してストリングを形成し、複数行のストリングを接続して面状に製造される。この場合、複数枚の太陽電池セルを接続してストリングを形成する際、隣接する太陽電池セルは、断面偏平な方形状に形成された導体、例えば、銅線からなるリードを介して接続されている。具体的には、図２４に示すように、一の太陽電池セルＰの表面に形成されたパスバーに半田を介してリードＬの一半部を溶着する一方、一の太陽電池セルＰに溶着されたリードＬの他半部を隣接する他の太陽電池セルＰの裏面に形成されたパスバーに半田を介して溶着することにより、複数枚の太陽電池セルＰを順次接続してストリングＳを形成するようにしている。

このように、太陽電池セルに対してリードを自動的に、かつ、連続的に溶着するため、太陽電池セルを歯付きベルトに位置決めして溶着作業位置に搬送した後、ヒートコントロールブロックによって歯付きベルトの左右端縁から突出される太陽電池セルの左右端部をそれぞれ支持し、次いで、太陽電池セルのパスバーにリードをそれぞれ移送して載置するとともに、各リードを太陽電池セルにそれぞれ押圧した後、各リードに熱風を供給し、各リードを太陽電池セルのパスバーにそれぞれ溶着する溶着装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−３９８５６号公報

ところで、前述した太陽電池セルに対するリードの溶着装置においては、太陽電池セルの表面側パスバーにリードの一半部を溶着した後、リードが溶着された太陽電池セルを反転し、そのリードの他半部を、反転されて先行するリードが溶着された太陽電池セルの表面側パスバー（実際は反転されているため裏面側パスバー）に順に溶着することでストリングを形成している。すなわち、太陽電池セルは、その表面側パスバーにリードを溶着するため加熱された後、裏面側パスバーにリードを溶着するため再び加熱されている。

一方、太陽電池セルは、脆弱な性状であるとともに、厚みが０．３〜０．５ｍｍと薄いことから、太陽電池セルを加熱することで温度差によって熱応力が作用すると、熱応力によってクラックや割れが発生しやすく、歩留りが低下するものとなる。特に、厚みが０．１５〜０．２ｍｍとさらに薄くなる傾向にある昨今の太陽電池セルにおいては、熱応力によるクラックや割れの発生が顕著となる。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、熱応力によるクラックや割れの発生を削減して太陽電池セルのパスバーにリードを自動的に溶着することのできるリードの溶着方法を提供するものである。

本発明は、太陽電池セルを位置決めして溶着作業位置に間欠的に搬送した後、太陽電池セルの左右端部を支持し、次いで、リードの他半部が太陽電池セルの端縁から延出するように、リードの一半部を太陽電池セルの表面側パスバーに移送して押圧し、太陽電池セルの左右端縁から内方に向かって熱風を積極的に供給して予熱した後、表面側パスバーに押圧されたリードおよびその周辺に熱風を連続的に、もしくは、リードに合わせて左右方向に往復しつつ供給して太陽電池セルの表面側パスバーにリードを溶着することを特徴とするものである。

本発明によれば、太陽電池セルを位置決めして溶着作業位置に搬送した後、太陽電池セルの左右端部を支持する。そして、リードの他半部が太陽電池セルの端縁から延出するように、リードの一半部を太陽電池セルの表面側パスバーに移送して載置した後、リードを太陽電池セルの表面側パスバーに押圧する。次いで、太陽電池セルの左右端縁から内方に向かって熱風を積極的に供給して太陽電池セルを予熱した後、表面側パスバーに押圧されたリードおよびその周辺に熱風を連続的に供給し、あるいは、リードの大きさに合わせて左右方向に往復しつつ供給し、太陽電池セルの表面側パスバーにリードを溶着する。

この結果、太陽電池セルの表面側パスバーにリードを位置決めして溶着することができる。しかも、太陽電池セルを積極的に予熱することで、パスバー周辺と左右端部との間の温度差を可及的に少なくすることができ、熱応力による太陽電池セルのクラックや割れの発生を抑制することができる。

本発明は、太陽電池セルを位置決めして溶着作業位置に間欠的に搬送した後、太陽電池セルの左右端部を支持し、次いで、リードの他半部が太陽電池セルの後端縁から延出するように、リードの一半部を太陽電池セルの表面側パスバーに移送して押圧するとともに、リードが溶着されて先行する太陽電池セルのリードの他半部を太陽電池セルの裏面側パスバーに押圧し、太陽電池セルの左右端縁から内方に向かって熱風を積極的に供給して予熱した後、表面側パスバーに押圧されたリードおよびその周辺に熱風を連続的に、もしくは、リードに合わせて左右方向に往復しつつ供給して太陽電池セルの表面側パスバーおよび裏面側パスバーにそれぞれリードを同時に溶着することを特徴とするものである。

本発明によれば、太陽電池セルを位置決めして溶着作業位置に搬送した後、太陽電池セルの左右端部を支持する。そして、リードの他半部が太陽電池セルの後端縁から延出されるように、リードの一半部を太陽電池セルの表面側パスバーに移送して載置した後、リードを太陽電池セルの表面側パスバーに押圧する。一方、溶着作業位置の前方位置には、リードが溶着されて先行する太陽電池セルが搬送されており、先行する太陽電池セルの後端縁から延出するリードの他半部を太陽電池セルの裏面側パスバーに押圧する。次いで、太陽電池セルの左右端縁から内方に向かって熱風を積極的に供給して太陽電池セルを予熱した後、表面側パスバーに押圧されたリードおよびその周辺に熱風を連続的に供給し、あるいは、リードの大きさに合わせて左右方向に往復しつつ供給し、表面側パスバーにリードを溶着するとともに、裏面側パスバーに先行する太陽電池セルのリードを溶着する。

この結果、１回の加熱によって太陽電池セルの表面側パスバーおよび裏面側パスバーにそれぞれリードを位置決めして同時に溶着することができる。しかも、太陽電池セルを積極的に予熱することで、パスバー周辺と左右端部との間の温度差を可及的に少なくすることができ、熱応力による太陽電池セルのクラックや割れの発生を抑制することができる。

本発明によれば、熱応力によるクラックや割れの発生を削減して太陽電池セルのパスバーにリードを自動的に溶着することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１乃至図４には、本発明のリードの溶着装置１の一実施形態が示されている。

この溶着装置１は、太陽電池セルＰを位置決めして間欠的に搬送する搬送装置２と、搬送装置２を介して搬送された太陽電池セルＰの溶着作業位置において、搬送装置２の側方に臨んで設けられたリード移送装置３と、搬送装置２の上方に設けられた上部押圧装置４および熱風装置５と、搬送装置２の側方に設けられた支持装置６と、支持装置６の下方に設けられた下部押圧装置７と、から構成されている。

搬送装置２は、図２および図４に示すように、駆動側および従動側の歯付きプーリー（図示せず）と、歯付きプーリーの歯に噛み合う歯が形成されて一対の歯付きプーリー間に巻回された無端状の歯付きベルト２１と、駆動側歯付きプーリーに連結されたサーボモーター２２（図１参照）と、からなり、歯付きベルト２１には、設定間隔で２列の小孔２１ａ（図４参照）が形成されている他、その内面は、図示しない送風機に接続された真空ボックス２３に支持されている。

ここで、歯付きベルト２１の幅は、太陽電池セルＰに形成された一対のパスバー間の間隔（パスバーピッチ）よりも小さく設定されている。このため、太陽電池セルＰを、その幅方向中心線が歯付きベルト２１の幅方向中心線と合致するように、歯付きベルト２１に載置した際、各パスバーは、歯付きベルト２１の左右端縁からそれぞれ外方に突出されて位置するものである。

なお、図４に示すように、真空ボックス２３には、その上面に歯付きベルト２１の小孔２１ａに対向して２列の通気溝２３ａが形成されるとともに、各通気溝２３ａに設定間隔で通気孔２３ｂが形成されており、このため、歯付きベルト２１の小孔２１ａは、通気溝２３ａおよび通気孔２３ｂを介して真空ボックス２３の内部に連通されている。

したがって、歯付きベルト２１に載置された太陽電池セルＰは、歯付きベルト２１の小孔２１ａおよび真空ボックス２３の通気溝２３ａ、通気孔２３ｂを通して吸引され、歯付きベルト２１に対して位置決めされる。そして、位置決めされた状態でサーボモーター２２を駆動させることにより、前方（搬送装置２による太陽電池セルＰの搬送方向を前方、その逆方向を後方とする。）に搬送される。

リード移送装置３は、図２に示すように、溶着作業位置において、搬送装置２の左右側方にそれぞれ配置された受け台３１と、図示しない送風機に接続されて、各受け台３１に供給された設定長さのリードＬをそれぞれ吸着する複数個の吸着部３２１を有する吸着部材３２と、からなり、各吸着部材３２は、詳細には図示しないが、通常、対応する受け台３１の上方に位置して昇降可能に設けられ、かつ、各受け台３１と、太陽電池セルＰの各表面側パスバーとの間を往復移動可能に設けられている。

したがって、各受け台３１に供給されたリードＬを、吸着部材３２を介してそれぞれ吸着し、太陽電池セルＰの各表面側パスバーに移送して載置することができる。この際、歯付きベルト２１の左右端縁からそれぞれ突出された太陽電池セルＰの左右端部が、後述する支持装置６の各ヒートコントロールブロック６１によってそれぞれ支持される。

ここで、リードＬは、太陽電池セルＰの長さの略２倍の長さに設定されており、その一半部が太陽電池セルＰの表面側パスバーに載置される。このため、リードＬの他半部は太陽電池セルＰの後端縁を越えて延出され、支持装置６のヒートコントロールブロック６１上に載置される（図３参照）。

上部押圧装置４は、図２乃至図４に示すように、方形枠状の支持フレーム４１と、支持フレーム４１の左右内側面に固定された取付部材４２と、取付部材４２に前後方向に間隔をおいてスプリング（図示せず）を介して下方に突出するように付勢された複数本のプローブピン４３と、からなり、支持フレーム４１は、詳細には図示しないが、シリンダを介して昇降自在に設けられている。

したがって、図示しないシリンダを伸縮作動させることにより、支持フレーム４１、すなわち、支持フレーム４１に取付部材４２を介して設けられたプローブピン４３が昇降し、太陽電池セルＰの各表面側パスバーにリード移送装置３を介してそれぞれ載置された各リードＬの一半部を図示しないスプリングによって押圧し、あるいは、押圧位置から上方に退避することができる。この際、太陽電池セルＰの左右端部が、支持装置６の各ヒートコントロールブロック６１によってそれぞれ支持される。

ここで、各プローブピン４３は、移送装置３における吸着部材３２の各吸着部３２１と干渉しないように、配設位置が設定されている。

なお、支持フレーム４１には、各プローブピン４３の先端に向けて開口する複数個の吹き出し口４１ａが形成されるとともに、各吹き出し口４１ａに連通する接続口（図示せず）が形成されており、図示しない空気源から圧縮空気を支持フレーム４１の接続口を通して供給することにより、各吹き出し口４１ａを通してプローブピン４３の先端に向けて圧縮空気を噴出させることができる。

熱風装置５は、図２および図４に示すように、取付フレーム５１と、取付フレーム５１の左右にそれぞれ前後方向に設定間隔をおいて左右対称に固定されるとともに、図示しない送風機とそれぞれ配管接続された各列複数本の２列のヒーター５２と、からなり、取付フレーム５１は、詳細には図示しないが、サーボモーターおよびウインチを介して昇降自在に設けられている。また、各ヒーター５２の先端は、斜め下外方向に向かう吹き出しノズル５２１に形成されている。

したがって、各ヒーター５２に供給された空気は、加熱されて吹き出しノズル５２１から斜め下外方向に向けて吹き出される。この状態で、サーボモーターを駆動させることにより、取付フレーム５１、すなわち、各ヒーター５２が上部押圧装置４の支持フレーム４１によって区画された空間内を昇降し、太陽電池セルＰの一対のパスバーにそれぞれ載置された各リードＬに向けて熱風を供給し、あるいは、熱風の供給を遮断した状態で上方に退避することができる。

この際、サーボモーターは回転速度を任意に変更することができるため、ヒーター５２の昇降速度を任意に変更することができる。したがって、ヒーター５２が一定時間降下した位置から昇降速度を増減することにより、その位置からヒーターによる斜め下外方向に向かう熱風の供給量を増減することができる。例えば、ヒーター５２が一定時間降下した位置から昇降速度を減少させることにより、太陽電池セルＰの左右端縁から内方にかけてヒーター５２から吹き出される熱風の供給量を増加させ、太陽電池セルＰの左右端部を積極的に予熱しつつ、最終的にリードＬおよびその周辺に熱風を供給するように設定することができる。このため、太陽電池セルＰの左右端部とリードが載置されたパスバーおよびその周辺との間に大きな温度差が発生することがなく、熱応力による太陽電池セルＰのクラックや割れの発生を防止できるとともに、反りなどの変形の発生を防止できる。

なお、熱風装置５におけるヒーター５２の吹き出しノズル５２１は、偏平に形成されており、ヒーター５２が下降した場合、吹き出しノズル５２１から斜め下外方向に吹き出される熱風は、太陽電池セルＰの一対の表面側パスバーにそれぞれ押圧された各リードＬの一半部全体およびその周辺にほぼ均等に作用するように設定されている。このため、各リードＬの一半部全体が溶着される。

支持装置６は、図２乃至図４に示すように、溶着作業位置において、搬送装置２の歯付きベルト２１を挟んで左右側方に左右対称に配置された一対のヒートコントロールブロック６１を有し、ヒートコントロールブロック６１は、詳細には図示しないが、シリンダを介して昇降自在に設けられている。したがって、図示しないシリンダを伸縮作動させることにより、左右のヒートコントロールブロック６１を、歯付きベルト２１の左右端縁から外方に突出された太陽電池セルＰの左右端部をそれぞれ支持する位置と、搬送装置２による太陽電池セルＰの搬送に影響がないように、下方に退避した位置間に昇降させることができる。

ここで、各ヒートコントロールブロック６１は、図５に詳細に示すように、内方ブロック６２および外方ブロック６３と、これらの内方ブロック６２の上面および外方ブロック６３の上面が同一水平面上に位置した状態で、それらの内面間に間隙ｘを形成するとともに、内方ブロック６２および外方ブロック６３の各上面との間に段差ｙを形成するように、内方ブロック６２および外方ブロック６３を連結する複数本の連結ピン６４と、から構成されている。そして、内方ブロック６２の内面および外方ブロック６３の内面間の間隙ｘは、リードＬを位置決めすることができるように、リードＬとの嵌め合いを考慮してリードＬの幅とほぼ同一に設定されている。また、内方ブロック６２の上面および外方ブロック６３の上面と、連結ピン６４との段差ｙは、リードＬの厚みよりもわずかに大きく設定されている。さらに、各ヒートコントロールブロック６１は、太陽電池セルＰの長さのほぼ２倍の長さに形成され、その前半部が搬送装置２の溶着作業位置に対向し、後半部が溶着作業位置の後方、すなわち、太陽電池セルＰが移送される搬送装置２の搬送開始端である移送位置に対向して配置される（図３参照）。

また、ヒートコントロールブロック６１は、内方ブロック６２の内面および外方ブロック６３の内面間の間隙ｘが太陽電池セルＰのパスバーに臨むように配置されている。したがって、各ヒートコントロールブロック６１が上昇して太陽電池セルＰの左右端部をそれぞれ支持した後、太陽電池セルＰの表面側パスバーにリードＬの一半部を載置した際、リードＬの他半部は、太陽電池セルＰの後端縁を越えて後方に延出され、各ヒートコントロールブロック６１の内方ブロック６２および外方ブロック６３間の間隙ｘ内に位置決めされて収容されるとともに、複数本の連結ピン６４にわたって支持される（図３参照）。

ところで、ヒートコントロールブロック６１は、熱伝導が良好な銅または銅合金からなり、半田の溶融温度未満の設定温度を維持するように制御されている。すなわち、太陽電池セルＰが前述した熱風装置５からの熱風によって加熱された場合、太陽電池セルＰを支持しているヒートコントロールブロック６１にも太陽電池セルＰを通して熱が蓄積され、温度が上昇するが、供給される熱量やヒートコントロールブロック６１の質量などを考慮して温度上昇を把握し、半田の溶融温度を越えないように、設定温度が決定されている。具体的には、太陽電池セルＰの表面側が、熱風装置５からの熱風によって半田の溶融温度に加熱された場合、ヒートコントロールブロック６１が太陽電池セルＰに供給された熱の一部を太陽電池セルＰを通して吸収し、裏面側パスバーを除く太陽電池セルＰの裏面を半田の溶融温度未満に維持し、それ以上に温度を上昇させることがない。このため、太陽電池セルＰの表面と裏面との間に大きな温度差が発生することがなく、熱応力による太陽電池セルＰのクラックや割れの発生を防止できるとともに、反りなどの変形の発生を防止できる。

なお、太陽電池セルＰの裏面側パスバーは、ヒートコントロールブロック６１の間隙ｘが対向してヒートコントロールブロック６１が接触していないため、表面側からの熱伝導によって半田の溶融温度に達している。

一方、熱風装置５が上昇した場合には熱の供給が絶たれることから、ヒートコントロールブロック６１は温度降下を開始し、加熱された太陽電池セルＰの熱を、それよりも相対的に低温のヒートコントロールブロック６１を通して吸収することができ、溶融した半田を速やかに固化させてリードＬを溶着することができる。

下部押圧装置７は、図２乃至図４に示すように、支持フレーム７１と、支持フレーム７１に固定されたリード受けプレート７２と、からなり、支持フレーム７１は、詳細には図示しないが、シリンダを介して昇降自在に設けられている。そして、リード受けプレート７２は、前述した各ヒートコントロールブロック６１を構成する内方ブロック６２および外方ブロック６３間に形成された間隙ｘよりも厚みが小さく形成されて、該間隙ｘに臨んで配設されている。また、リード受けプレート７２の上端部には、内方ブロック６２および外方ブロック６３を連結する複数本の連結ピン６４のピッチに対応して、連結ピン６４の直径を若干越える幅と一定深さからなる複数個の切欠凹部７２ａが前後方向に設定間隔をおいて形成されている。

したがって、図示しないシリンダを伸縮作動させることにより、支持フレーム７１、すなわち、支持フレーム７１に設けられたリード受けプレート７２が内方ブロック６２および外方ブロック６３間に形成された間隙ｘを昇降し、太陽電池セルＰの裏面側パスバーにリードＬの他半部を押圧し、あるいは、押圧位置から下方に退避することができる。この際、太陽電池セルＰは、その表面側パスバーに配置されたリードＬを押圧する上部押圧装置４のプローブピン４３によって支持される。

なお、リード受けプレート７２が太陽電池セルＰの裏面側パスバーにリードＬの他半部を押圧する場合、リード受けプレート７２の切欠凹部７２ａに連結ピン６４が収容され、連結ピン６４との干渉が防止される。このため、リードＬは、リード受けプレート７２の切欠凹部７２ａを除く上端面によって間欠的に押圧される。

次に、このように構成されたリードＬの溶着装置１の作動について説明する。

まず、初期状態においては、上部押圧装置４の支持フレーム４１および熱風装置５の取付フレーム５１は、それぞれ上昇位置に退避している他、支持装置６のヒートコントロールブロック６１および下部押圧装置７の支持フレーム７１も、下方位置に退避している。また、詳細には図示しないが、リード移送装置３は、搬送装置２による太陽電池セルＰの搬送に同期して作動し、リードＬが設定長さに切断されて受け台３１上に載置されている。

このような状態において、まず、空気源を駆動するとともに、図示しないシリンダを作動させてヒートコントロールブロック６１を上昇させた後、ストッカーから太陽電池セルＰを移送装置（図示せず）を介して搬送装置２の移送位置に移送すると、太陽電池セルＰは、真空ボックス２３の通気孔２３ｂ、通気溝２３ａおよび歯付きベルト２１の小孔２１ａを通して吸引され、移送位置に位置決めされる。この場合、移送位置に位置決めされた太陽電池セルＰの左右端部は、歯付きベルト２１の左右端縁から突出されて、支持装置６の各ヒートコントロールブロック６１の後半部にそれぞれ支持される。

ここで、ヒートコントロールブロック６１は、設定温度に加熱されていることにより、溶着作業位置に搬送されるまでの間、太陽電池セルＰは設定温度に予熱される（図６（ａ）参照）。

太陽電池セルＰが設定時間予熱されると、図示しないシリンダが作動してヒートコントロールブロック６１が下降する。その後、搬送装置２のサーボモーター２２を駆動させることにより、歯付きベルト２１上に載置された太陽電池セルＰは、歯付きベルト２１に吸着されて移送位置から溶着作業位置まで搬送される。太陽電池セルＰが溶着作業位置に到達すれば、サーボモーター２２の駆動を停止させた後、支持装置６のシリンダを作動させてヒートコントロールブロック６１を上昇させ、歯付きベルト２１の左右端縁から突出された太陽電池セルＰの左右端部を支持する。この際、太陽電池セルＰは、ヒートコントロールブロック６１によって先に設定温度に予熱されていることにより、速やかに設定温度に上昇する（図６（ｂ）参照）。

一方、溶着作業位置に到達した太陽電池セルＰがヒートコントロールブロック６１によって支持されたならば、リード移送装置３の吸着部材３２がリードＬを吸着するとともに、歯付きベルト２１に吸着された太陽電池セルＰの表面側パスバーまで移動して載置する（図７参照）。この際、リードＬの一半部が太陽電池セルＰの表面側パスバーに載置され、その後半部は、太陽電池セルＰの後端縁を越えて後方に延出され、ヒートコントロールブロック６１の後半部における内方ブロック６２および外方ブロック６３間の間隙ｘに収容されて位置決めされるとともに、複数本の連結ピン６４にわたって支持される（図６（ｃ）参照）。

リードＬが太陽電池セルＰの表面側パスバーに載置されたならば、上部押圧装置４の図示しないシリンダを作動させることにより、支持フレーム４１を下降させ、各吸着部材３２の吸着部３２１と干渉しない位置において、プローブピン４３がリードＬをスプリングによって太陽電池セルＰに押圧する（図８参照）。この際、太陽電池セルＰの左右端部が支持装置６のヒートコントロールブロック６１によって支持されていることから、プローブピン４３のスプリングによる付勢力を太陽電池セルＰを介してヒートコントロールブロック６１が支持することができる。

一方、プローブピン４３によってリードＬが押圧されると、ストッカーから新たな太陽電池セルＰが図示しない移送装置を介して搬送装置２の移送位置に移送される。移送位置に移送された太陽電池セルＰは、真空ボックス２３の通気孔２３ｂ、通気溝２３ａおよび歯付きベルト２１の小孔２１ａを通して吸引され、位置決めされるとともに、すでに上昇位置にあるヒートコントロールブロック６１の後半部に支持されて、設定温度に予熱される。

また、プローブピン４３がリードＬを太陽電池セルＰの表面側パスバーに押圧したならば、リード移送装置３の各吸着部材３２が元の位置に移動した後（図９参照）、熱風装置５の図示しないサーボモーターを駆動させることにより、取付フレーム５１、すなわち、ヒーター５２がその吹き出しノズル５２１から熱風を吹き出しながら上部押圧装置４の支持フレーム４１内を下降する。

ここで、設定時間経過したならば、すなわち、ヒーター５２が設定位置に降下し、吹き出しノズル５２１からの熱風の噴出方向が太陽電池セルＰの左右端縁に向かう位置に到達したならば、サーボモーターの速度を設定速度に減速し、ヒーター５２をゆっくりと降下させる( 図１０参照) 。このため、ヒーター５２の吹き出しノズル５３１からの熱風を、太陽電池セルＰの左右端縁からリードＬにかけて積極的に供給することができ、太陽電池セルＰを予熱することができる。

熱風装置５が最下降位置に到達し、ヒーター５２の吹き出しノズル５２１からの熱風の噴出方向が太陽電池セルＰの表面側パスバーに押圧されたリードＬおよびその周辺に向かう位置に到達したならば、サーボモーターの駆動を停止し、リードＬおよびその周辺に向けて熱風を供給する（図６（ｄ）および図１１参照）。この際、太陽電池セルＰは、支持装置６のヒートコントロールブロック６１によって設定温度まで予熱されていることにより、ヒーター５２からの熱風を受けて、太陽電池セルＰは速やかに半田の溶融温度に到達し、半田を溶融させる。一方、リードＬおよびその周辺に向けて供給される熱風によって加熱された太陽電池セルＰは、設定温度に保持されたヒートコントロールブロック６１に支持されているため、その熱が吸収される。また、ヒートコントロールブロック６１には、加熱された太陽電池セルＰを経て熱が蓄積されることにより、温度が設定温度から徐々に上昇するが、半田の溶融温度を越えることはない。したがって、ヒートコントロールブロック６１に支持されている太陽電池セルＰの裏面は、半田の溶融温度に上昇することがない。すなわち、太陽電池セルＰの表面は、半田の溶融温度に達しているのに対し、その裏面は、裏面側パスバーを除いて、ヒートコントロールブロック６１に支持されて半田の溶融温度近傍に達しており、両者には、わずかな温度差が発生している。

半田が溶融すれば、溶融した半田にリードＬが沈み込むことから、このとき、サーボモーターを駆動させてヒーター５２を退避位置に上昇させるとともに、上部押圧装置４の吹き出し口４１ａからプローブピン４３の先端、すなわち、リードＬに向けて空気を噴出させれば、熱風の供給がなくなったことと合わせて冷却空気の供給により、溶融した半田は速やかに固化するとともに、太陽電池セルＰが空冷され、さらに、ヒートコントロールブロック６１の温度が速やかに降下する。したがって、加熱された太陽電池セルＰを冷却するとともに、その熱を、それよりも相対的に低温のヒートコントロールブロック６１を通して吸収することができ、リードＬを太陽電池セルＰの表面側パスバーに速やかに溶着させることができる（図１２参照）。

この場合、太陽電池セルＰには、半田を溶融させるに必要な温度以上の熱風は作用せず、かつ、表面と裏面との厚み方向および左右端部とパスバー周辺との左右方向に大きな温度差が発生しないため、熱応力による太陽電池セルＰのクラックや割れの発生を防止することができるとともに、太陽電池セルＰやリードＬの変形による溶着不良の発生を防止することができる。

リードＬが太陽電池セルＰの表面側パスバーに溶着されたならば、上部押圧装置４のシリンダを作動させて支持フレーム４１を退避位置に上昇させ、リードＬからプローブピン４３を離脱させるとともに、支持装置６のシリンダを作動させてヒートコントロールブロック６１を退避位置に下降させる（図１３参照）。この際、熱風装置５の熱風を受けて半田の溶融温度近傍まで上昇した後、ヒーター５２が上昇することによって温度降下を開始している支持装置６のヒートコントロールブロック６１は、周囲の外気に放熱し、再び設定温度に低下する。

溶着作業位置において、太陽電池セルＰの表面側パスバーにリードＬの一半部が溶着されたならば、搬送装置２のサーボモーター２２を駆動させることにより、歯付きベルト２１上の移送位置に載置された太陽電池セルＰおよび溶着作業位置に載置されてリードＬが溶着された先行する太陽電池セルＰは、それぞれ歯付きベルト２１に吸着されて溶着作業位置および溶着作業位置の前方位置にそれぞれ搬送される。このため、リードＬが溶着されて先行する太陽電池セルＰのリードＬの他半部は、支持装置６における内方ブロック６２および外方ブロック６３間の間隙ｘに収容されて連結ピン６４に支持されたまま、移送位置に対向する位置から溶着作業位置に対向する位置へと移動する（図１４参照）。

太陽電池セルＰが溶着作業位置に、リードＬが溶着されて先行する太陽電池セルＰが前方位置にそれぞれ到達すれば、サーボモーター２２の駆動を停止させた後、支持装置６のシリンダを作動させることにより、ヒートコントロールブロック６１を上昇させ、歯付きベルト２１の左右端縁から突出された太陽電池セルＰの左右端部を支持する。この際、太陽電池セルＰは、ヒートコントロールブロック６１によって先に設定温度に予熱されていることにより、速やかに設定温度に上昇する。また、合わせて、先行する太陽電池セルＰのリードＬの他半部を連結ピン６４上に支持して、太陽電池セルＰの裏面側パスバーからわずかに離隔した直下位置に押し上げる（図６（ｅ）参照）。

太陽電池セルＰがヒートコントロールブロック６１によって支持されたならば、リード移送装置３の吸着部材３２がリードＬを吸着するとともに、歯付きベルト２１に吸着された太陽電池セルＰの表面側パスバーまで移動して載置する（図１５参照）。この際、リードＬの一半部が太陽電池セルＰの表面側パスバーに載置され、その後半部は、太陽電池セルＰの後端縁を越えて後方に延出され、ヒートコントロールブロック６１の後半部における内方ブロック６２および外方ブロック６３間の間隙ｘに収容されて位置決めされるとともに、複数本の連結ピン６４にわたって支持される（図６（ｆ）参照）。

リードＬが太陽電池セルＰの表面側パスバーに載置されたならば、上部押圧装置４の図示しないシリンダを作動させて支持フレーム４１を下降させ、各吸着部材３２の吸着部３２１と干渉しない位置において、プローブピン４３が支持装置６のヒートコントロールブロック６１によって左右端部が支持されている太陽電池セルＰにリードＬをスプリングを介して押圧する。合わせて、下部押圧装置７の図示しないシリンダを作動させることにより、支持フレーム７１を介してリード受けプレート７２を上昇させる。この際、リード受けプレート７２は、内方ブロック６２および外方ブロック６３間に形成された間隙ｘを上昇し、連結ピン６４を切欠凹部７２ａに収容しつつ切欠凹部７２ａを除く上端面が連結ピン６４に支持されている先行する太陽電池セルＰのリードＬの他半部を持ち上げて、太陽電池セルＰの裏面側パスバーに押圧する（図１６参照）。

さらに、太陽電池セルＰの表面側パスバーにおけるプローブピン４３によるリードＬの一半部の押圧およびその裏面側パスバーにおけるリード受けプレート７２による先行する太陽電池セルＰのリードＬの他半部の押圧と同時に、ストッカーから新たな太陽電池セルＰが移送装置を介して搬送装置２の移送位置に移送される。搬送装置２の移送位置に移送された太陽電池セルＰは、真空ボックス２３の通気孔２３ｂ、通気溝２３ａおよび歯付きベルト２１の小孔２１ａを通して吸引され、位置決めされるとともに、すでに上昇位置にあるヒートコントロールブロック６１の後半部に支持されて、設定温度に予熱される。

太陽電池セルＰの表面側パスバーにリードＬの一半部をプローブピン４３を介して押圧するとともに、その裏面側パスバーに先行する太陽電池セルＰのリードＬの他半部をリード受けプレート７２を介して押圧したならば、リード移送装置３の各吸着部材３２が元の位置に移動した後（図１７参照）、熱風装置５の図示しないサーボモーターを駆動させることにより、ヒーター５２がその吹き出しノズル５２１から熱風を吹き出しながら上部押圧装置４の支持フレーム４１内を下降する。

ここで、ヒーター５２が設定位置に降下し、吹き出しノズル５２１からの熱風の噴出方向が太陽電池セルＰの左右端縁に向かう位置に到達したならば、サーボモーターの速度を設定速度に減速し、ヒーター５２をゆっくりと降下させる( 図１８参照) 。このため、ヒーター５２の吹き出しノズル５３１からの熱風を、太陽電池セルＰの左右端縁からリードＬにかけて積極的に供給することができ、太陽電池セルＰを予熱することができる。

熱風装置５が最下降位置に到達し、ヒーター５２の吹き出しノズル５２１からの熱風の噴出方向が太陽電池セルＰの表面側パスバーに押圧されたリードＬおよびその周辺に向かう位置に到達したならば、サーボモーターの駆動を停止し、リードＬおよびその周辺に向けて熱風を供給する（図６（ｇ）および図１９参照）。この際、太陽電池セルＰは、支持装置６のヒートコントロールブロック６１によって設定温度まで予熱されていることにより、ヒーター５２からの熱風を受けて、太陽電池セルＰは速やかに半田の溶融温度に到達し、半田を溶融させる。一方、リードＬおよびその周辺に向けて供給される熱風によって加熱された太陽電池セルＰは、設定温度に保持されたヒートコントロールブロック６１に支持されているため、その熱が吸収される。また、ヒートコントロールブロック６１には、加熱された太陽電池セルＰを経て熱が蓄積されることにより、温度が設定温度から徐々に上昇するが、半田の溶融温度を越えることはない。したがって、ヒートコントロールブロック６１に支持されている太陽電池セルＰの裏面は、半田の溶融温度に上昇することがない。すなわち、太陽電池セルＰの表面は、半田の溶融温度に達しているのに対し、その裏面は、裏面側パスバーを除いて、ヒートコントロールブロック６１に支持されて半田の溶融温度近傍に達しており、両者には、わずかな温度差が発生している。

また、太陽電池セルＰの裏面側パスバーは、ヒートコントロールブロック６１に支持されていないため、表面からの熱伝導により半田の溶融温度に達している。さらに、先行する太陽電池セルＰのリードＬの他半部は、太陽電池セルＰの裏面側パスバーに接触していることから、リードＬの他半部も半田の溶融温度に達しており、半田が溶融する。ただし、下部押圧装置７のリード受けプレート７２の上端面と接触している箇所のリードＬの下面は、リード受けプレート７２に熱が吸収されるため、半田の溶融温度近傍に維持されている。このため、太陽電池セルＰの裏面側パスバーにリードＬが接触して溶融した半田の余剰分は、リード受けプレート７２の切欠凹部７２ａと対向して半田の溶融温度に達しているリードＬの下面に流れ込み、半田溜まりｇ（図２０参照）を形成することから、裏面側パスバー以外の外方にはみ出すことがない。

太陽電池セルＰの表面側および裏面側において、半田が溶融すれば、溶融した半田にリードＬが沈み込むことから、このとき、サーボモーターを駆動させてヒーター５２を退避位置に上昇させるとともに、上部押圧装置４の吹き出し口４１ａからリードＬに向けて空気を噴出させれば、熱風の供給がなくなったことと合わせて冷却空気の供給により、溶融した半田は速やかに固化するとともに、太陽電池セルＰが空冷され、さらに、ヒートコントロールブロック６１の温度が速やかに降下する。したがって、加熱された太陽電池セルＰを冷却するとともに、その熱を、それよりも相対的に低温のヒートコントロールブロック６１を通して吸収することができ、リードＬを太陽電池セルＰの表面側パスバーおよび裏面側パスバーにそれぞれ溶着することができる（図２１参照）。

この場合、溶融した半田やフラックスが一部落下したとしても、ヒートコントロールブロック６１の間隙ｘを形成する内方ブロック６２の内面および外方ブロック６３の内面と、リードＬの側面とのわずかな隙間を通して下方に滴下するため、次のリードＬの溶着作業に影響を与えることはない。さらに、太陽電池セルＰには、半田を溶融させるに必要な温度以上の熱風は作用せず、かつ、表面と裏面との厚み方向および左右端部とパスバー周辺との左右方向に大きな温度差が発生しないため、熱応力による太陽電池セルＰのクラックや割れの発生を防止することができるとともに、太陽電池セルＰやリードＬの変形による溶着不良の発生を防止することができる。

リードＬが太陽電池セルＰの表面側パスバーおよび裏面側パスバーにそれぞれ溶着されたならば、上部押圧装置４のシリンダを作動させ、支持フレーム４１を退避位置に上昇させて、リードＬからプローブピン４３を離脱させるとともに、下部押圧装置７のシリンダを作動させ、支持フレーム７１を退避位置に下降させて、リードＬからリード受けプレート７２を離脱させる。さらに、支持装置６のシリンダを作動させてヒートコントロールブロック６１を退避位置に下降させる（図２２参照）。この際、熱風装置５の熱風を受けて半田の溶融温度近傍まで上昇した後、ヒーター６２が上昇することによって温度降下を開始している支持装置６のヒートコントロールブロック６１は、周囲の外気に放熱し、再び設定温度に低下する。

太陽電池セルＰの表面側パスバーにリードＬの一半部が溶着されるとともに、その裏面側パスバーに先行する太陽電池セルのリードＬの他半部が溶着されたならば、搬送装置２のサーボモーター２２を駆動させることにより、歯付きベルト２１上の移送位置に載置された太陽電池セルＰおよび溶着作業位置に載置されてリードＬが溶着された先行する太陽電池セルＰは、それぞれ歯付きベルト２１に吸着されて溶着作業位置および溶着作業位置の前方位置にそれぞれ搬送され、以下、前述したように、図１４から図２２に示した工程を経て、溶着作業位置において、太陽電池セルＰの表面側パスバーにリードＬの一半部を溶着すると同時に、その裏面側パスバーに先行する太陽電池セルＰのリードＬの他半部を溶着し、リードＬを介して設定枚数の太陽電池セルＰを接続してストリングＳを形成する。

ストリングＳを形成したならば、再び１枚目の太陽電池セルＰにリードＬの一半部を溶着した後、同様に作業を再開すればよい。

なお、詳細には図示しないが、ストリングＳは、搬送装置２に連続する搬送装置に搬送された後、ストリングＳのストッカーに移送される。

ところで、前述した実施形態においては、一対のリードＬを太陽電池セルＰに形成された表面側パスバーおよび裏面側パスバーにそれぞれ溶着する場合を説明したが、太陽電池セルＰの表面側パスバーおよび裏面側パスバーにそれぞれリードＬを順に溶着する溶着方法に適用することもできる。

すなわち、太陽電池セルＰの表面側パスバーおよび裏面側パスバーにそれぞれリードＬを順に溶着する溶着方法を具体化する溶着装置１は、前述した実施形態の構成と同一の構成を同一の符号を用いて図２３に示すように、太陽電池セルＰの搬送装置２と、溶着作業位置において、搬送装置２の側方に臨んで設けられたリード移送装置３と、搬送装置２の上方に設けられた上部押圧装置４および熱風装置５と、搬送装置２の側方に設けられた支持装置６と、から構成される。

このような溶着装置１によって太陽電池セルＰのパスバーにリードＬを溶着する場合を説明すると、まず、太陽電池セルＰを搬送装置２の移送位置に移送して、図示しない予備加熱装置によって一定時間予熱した後、搬送装置２を介して溶着作業位置に搬送する。次いで、溶着作業位置に搬送された太陽電池セルＰの左右端部を支持装置６の各ヒートコントロールブロック６５によってそれぞれ支持して予熱した後、太陽電池セルＰの表面側パスバーにリード移送装置３の吸着部材３２を介してリードＬを移送して載置するとともに、太陽電池セルＰの表面側パスバーに載置されたリードＬを上部押圧装置３のプローブピン４３を介して押圧し、次いで、熱風装置５のヒーター５２を介して各リードＬおよびその周辺に熱風を供給して、各リードＬを太陽電池セルＰの表面側パスバーにそれぞれ溶着する。その後、リードＬが溶着された太陽電池セルＰを反転位置まで搬送して反転させ、リードＬが溶着されて支持装置６の各ヒートコントロールブロック６５によって左右端部がそれぞれ支持されて予熱されている先行する太陽電池セルＰの裏面側パスバーに後続する太陽電池セルＰのリードＬの他半部を載置した後、同様に、太陽電池セルＰの裏面側パスバーに載置されたリードＬを上部押圧装置３のプローブピン４３を介して押圧し、次いで、熱風装置５のヒーター５２を介して各リードＬおよびその周辺に熱風を供給して、各リードＬを太陽電池セルＰの裏面側パスバーにそれぞれ溶着するものである。

ここで、熱風装置５によるリードＬの溶着に際して、ヒーター５２の昇降にサーボモーターを採用し、ヒーター５２が設定位置に降下し、吹き出しノズル５２１からの熱風の噴出方向が太陽電池セルＰの左右端縁に向かう位置に到達したならば、サーボモーターの速度を設定速度に減速することにより、ヒーター５２をゆっくりと降下させ、ヒーター５２の吹き出しノズル５３１からの熱風を、太陽電池セルＰの左右端縁からリードＬにかけて積極的に供給することができ、太陽電池セルＰを予熱することができる。

また、この実施形態においても、リードＬおよびその周辺に向けて供給される熱風によって加熱された太陽電池セルＰは、設定温度に保持されたヒートコントロールブロック６５に支持されているため、ヒートコントロールブロック６５に熱が吸収される。一方、加熱された太陽電池セルＰを経てヒートコントロールブロック６５に熱が蓄積されることにより、温度が設定温度から徐々に上昇するが、半田の溶融温度を越えることはない。したがって、太陽電池セルＰの表面は、ヒーター５２からの熱風を受けて半田の溶融温度に到達して半田を溶融させるのに対し、その裏面は、ヒートコントロールブロック６５に支持されて半田の溶融温度近傍に達しており、両者の間には、わずかな温度差が発生している。

半田が溶融すれば、サーボモーターを駆動させてヒーター５２を退避位置に上昇させれば、熱風の供給がなくなったことにより、太陽電池セルＰおよびヒートコントロールブロック６１は、速やかに温度降下を開始する。したがって、加熱された太陽電池セルＰの表面は、半田の溶融温度未満に冷却されて、半田が固化する一方、太陽電池セルＰの熱が、それよりも相対的に低温のヒートコントロールブロック６５に吸収されることから、リードＬを太陽電池セルＰのパスバーに速やかに溶着させることができる。

この実施形態においても、太陽電池セルＰには、半田を溶融させるに必要な温度以上の熱風は作用せず、かつ、表面と裏面との厚み方向および左右端部とパスバー周辺との左右方向に大きな温度差が発生しないため、熱応力による太陽電池セルＰのクラックや割れの発生を防止することができるとともに、太陽電池セルＰやリードＬの変形による溶着不良の発生を防止することができる。

なお、前述した実施形態においては、ヒーター５２の下降速度を途中から減速して、ヒーター５２からの熱風によって太陽電池セルＰの左右端縁からリードＬおよびその周辺にかけて積極的に予熱するように構成したが、降下途中位置でヒーター５２を上下にインチングさせることにより、ヒーター５２からの熱風を左右に往復して供給し、太陽電池セルＰの左右端部を予熱してもよく、また、降下途中位置でヒーター５２の下降を一定時間停止させ、太陽電池セルＰの左右端部を予熱してもよい。さらに、ヒーター５２の下降速度を途中から最下降位置にかけて徐々に減速して太陽電池セルＰの左右端部を予熱するようにしてもよい。

また、リードＬおよびその周辺に熱風を供給して太陽電池セルＰのパスバーに溶着する際、リードＬおよびその周辺に連続的に熱風を供給して半田の溶融温度まで加熱してもよく、一方、リードＬの大きさによっては、ヒーター５２の最下降位置においてヒーター５２を上下にインチングさせ、ヒーター５２からの熱風を左右に往復してリードＬおよびその周辺に供給し、半田の溶融温度まで加熱してもよい。

以上のように本発明によれば、太陽電池セルのパスバーにリードを溶着して太陽電池セルのストリングを製造するに際して熱応力によるクラックや割れの発生を削減することができ、太陽光発電装置のコストを大幅に削減することができる。

本発明のリードの溶着装置を設けた生産ラインを示す平面図である。本発明のリードの溶着装置の一実施形態を太陽電池セルとともに模式的に示す正面図である。図２のリードの溶着装置における太陽電池セルとリードの関係を一部省略して示す側面図である。図２のリードの溶着装置を示す斜視図である。リードの溶着装置を構成する支持装置のヒートコントロールブロックを拡大して示す正面図である。本発明のリードの溶着装置による太陽電池セルに対するリードの溶着工程を模式的に説明する側面図である。図２のリードの溶着装置の溶着工程を模式的に説明する正面図である。図２のリードの溶着装置の溶着工程を模式的に説明する正面図である。図２のリードの溶着装置の溶着工程を模式的に説明する正面図である。図２のリードの溶着装置の溶着工程を模式的に説明する正面図である。図２のリードの溶着装置の溶着工程を模式的に説明する正面図である。図２のリードの溶着装置の溶着工程を模式的に説明する正面図である。図２のリードの溶着装置の溶着工程を模式的に説明する正面図である。図２のリードの溶着装置の溶着工程を模式的に説明する正面図である。図２のリードの溶着装置の溶着工程を模式的に説明する正面図である。図２のリードの溶着装置の溶着工程を模式的に説明する正面図である。図２のリードの溶着装置の溶着工程を模式的に説明する正面図である。図２のリードの溶着装置の溶着工程を模式的に説明する正面図である。太陽電池セルの裏面側パスバーに対するリードの溶着結果を拡大して示す説明図である。図２のリードの溶着装置の溶着工程を模式的に説明する正面図である。図２のリードの溶着装置の溶着工程を模式的に説明する正面図である。図２のリードの溶着装置の溶着工程を模式的に説明する正面図である。本発明のリードの溶着装置の他の実施形態を太陽電池セルおよびリードとともに模式的に示す正面図である。複数個の太陽電池セルをリードを介して接続してなるストリングの平面図およびその側面図である。

符号の説明

１溶着装置
２搬送装置
２１歯付きベルト
３リード移送装置
３２吸着部材
４上部押圧装置
４３プローブピン
５熱風装置
５２ヒーター
６支持装置
６１ヒートコントロールブロック
６２内方ブロック
６３外方ブロック
６４連結ピン
７下部押圧装置
７２リード受けプレート
７２ａ切欠凹部
ｘ間隙
ｙ段差
Ｐ太陽電池セル
Ｌリード
Ｓストリング

Claims

太陽電池セルを位置決めして溶着作業位置に間欠的に搬送した後、太陽電池セルの左右端部を支持し、次いで、リードの他半部が太陽電池セルの端縁から延出するように、リードの一半部を太陽電池セルの表面側パスバーに移送して押圧し、太陽電池セルの左右端縁から内方に向かって熱風を積極的に供給して予熱した後、表面側パスバーに押圧されたリードおよびその周辺に熱風を連続的に、もしくは、リードに合わせて左右方向に往復しつつ供給して太陽電池セルの表面側パスバーにリードを溶着することを特徴とするリードの溶着方法。
太陽電池セルを位置決めして溶着作業位置に間欠的に搬送した後、太陽電池セルの左右端部を支持し、次いで、リードの他半部が太陽電池セルの後端縁から延出するように、リードの一半部を太陽電池セルの表面側パスバーに移送して押圧するとともに、リードが溶着されて先行する太陽電池セルのリードの他半部を太陽電池セルの裏面側パスバーに押圧し、太陽電池セルの左右端縁から内方に向かって熱風を積極的に供給して予熱した後、表面側パスバーに押圧されたリードおよびその周辺に熱風を連続的に、もしくは、リードに合わせて左右方向に往復しつつ供給して太陽電池セルの表面側パスバーおよび裏面側パスバーにそれぞれリードを同時に溶着することを特徴とするリードの溶着方法。