JPH0471346B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （利用分野） 本発明は可撓性フイ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
フイ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） 従来より用いられている、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ｂは第１図ａの導体リードに沿つて切断し
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
の導電（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（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は前記導体リード３の表面
に形成されたはんだメツキ層である。

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、共晶系のはんだメツキ層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、共晶系のはんだメツキ層や、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，２ｂ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、H₂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と導体リー
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）に要す時間が、数十秒から数十分かか
り、生産効率が悪く、量産が難かしいという欠点
があつた。

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、その自動供給方法が難かしく、大量生産性
に乏しい状態であつた。

さらに、導体リード４の材質が、フアーニ
（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
が大となり、電極２ａの剥れや素子の割れが発生
する問題が多かつた。

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ばか
りではなく、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、量産に不向きでありという
欠点があつた。

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図と同一の符号は、同一または同
等部分をあらわしている。

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、所定のバターンで形
成された基板導体である。

また、８は可撓性フイルム、９は前記可撓性フ
イルム８の下面の所定位置に、太陽電池素子１の
導電パターン２ａおよび前記基板導体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、これらは可撓性フイルム導体リード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１を配列する。

(2) 例えば、はんだメツキをほどこした銅箔の導
体を、可撓性フイルム８に貼り合せて導体リー
ド９とした可撓性フイルムを導体リード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１の表面からかぶせる。

(3) 加熱により、太陽電池素子１及び基板６に、
フイルム導体リード２０を貼り合せる。その
際、太陽電池素子同士の間では、フイルム導体
リード２０の可撓性によつて、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
つて、双方の導体７，９が接触し、またはんだ
が加熱によつて溶けて両方の導体７，９を接続
する。

しかし、第２図の導体リード構造では、基板６
の熱容量が大きく、従つて、はんだが一旦溶けて
から再び凝固するまでに、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
フイルム導体リード２０を、太陽電池素子１の導
体パターン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
点があつた。

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わしている。

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イルム導体リード２０
が、相互に相手側の方へ突出すことにより、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１の表裏導
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、導体リード
９（例えば、はんだ層）が上になるように、第
１の可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、かつその導体リード
９が太陽電池素子１の表側電極パターン２ａと
接触し、さらに前記第１の可撓性フイルム導体
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１の上面
から、第２の可撓性フイルム導体リード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
性フイルム導体リード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１の表面側におい
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と可撓性フイル
ム８との間に空隙を生じたりするので、見映えが
悪くなり、商品価値が低下するばかりでなく、場
合によつては、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
たものであり、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、レーザ光線を利用して効率良
く実施することのできる可撓性フイルム導体リー
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
性フイルムと、前記可撓性フイルムの一面に、積
層形成され、可撓性フイルム側の面に光吸収率を
高めるような表面加工が施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
はんだ層によつて可撓性フイ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、ならびに可撓性フイルムと、前記可撓
性フイルムの一面に、電気的に相互に絶縁された
状態で積層形成され、可撓性フイルム側の面に光
吸収率を高めるような表面加工が施された導体リ
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り、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
性フイルム導体リードによつて構成し、前記可撓
性フイ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さ
れ、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イルム導体リードの導体リー
ド薄層の延長部は、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に接続された導体リー
ド薄層の延長部と導電接続されたことにある。

（実施例） 以下に、図面を参照して、本発明を詳細に説明
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に沿つて切断した断面図、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
フイ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わしている。

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
性フイルム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
（メツキ）層９ｃ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。

１１ａ，１１ｂ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イカル
フアイバ、１３は前記オプテイカルフアイバ１２
の先端に設けられ、レーザ光集束機能をもつたヘ
ツド部である。

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、共晶はんだメツキ層や
浸漬法、あるいはリフロー法による共晶はんだ
層、もしくは印刷法によるベーストはんだ層等
で、予め導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可撓性フイルム８
（例えば、ポリエステルやポリイミド等）の一
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箔、Cuメツキ
等）を積層形成し、さらにその表面に共晶はん
だメツキなどによるはんだ層９ｃを積層形成し
た、一対の可撓性フイルム導体リード２０を、
一列に配置された複数個の前記太陽電池素子１
の表裏両面に、 (イ) それぞれの可撓性フイルム導体リード２０
の導体リード複層９０が、前記太陽電池素子
１の表面および裏面の導電パターン２ａ，２
ｂに重なり合い、 (ロ) それぞれの可撓性フイルム導体リード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１の表面側の導体
リード複合層９０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９
０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、該一対の可撓性フイルム導体リード
２０の外側より、透明加圧体１１ａ，１１ｂ
（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１の表面
側の導体リード複合層９０の延長部と、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の延長部とも密着させる。

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，１１ｂは、くびれ部１
０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、オプテイカルフアイバー１２等で
誘導し、さらにヘツド部１３で光熱線を絞り、
透明加圧体１１ａ，１１ｂを透過して可撓性フ
イルム導体リード２０の導体リード複合層９０
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、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１
４は、焦点位置よりも前方で、それぞれの導体リ
ード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
り、あるいは透明加圧体毎に高速移動させたりし
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、本発明の可撓性フイルム導
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
良い可撓性フイルム材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Cu箔）の、該フイルム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。

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
成させることによつ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、本発明の可撓性フイルム導体
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、可撓性フイルム導体リードの
断面図である。

第６図ａは、可撓性フイルム導体リード２０の
Cu製の導体リード９の表面に、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。

ポリエステルフイルムなどの透明フイルム８を
透過したYAGレーザ光熱線１４は、Cu製の導体
リード９の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、材質的に、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、伝熱輪１４ｂを十分に大きくして、
導体リード９での発熱をはんだ（メツキ）層９ｃ
に伝導させ、導体リード複合層９０のはんだ層９
ｃ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、該可撓性フイルム導体リード２０の
Cu導体リードの９の表面に酸化処理膜（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、可撓性フイルム導体リード２０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Cu導体リード９を加熱し、伝熱輪
１４ｂを十分に大きくすることができる。従つ
て、接続させるはんだ層９ｃを、ごく短時間で溶
融させることができる。

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
吸収率を大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り、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く、良
好な接続部が、効率よく、かつ高速度で形成でき
る。従つ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、本発明の可撓性フイルム導
体リードはICやLSIな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) 可撓性フイルム８とはんだ層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、したがつ
て可撓性フイルム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
ばかりでなく、 (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、従つて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り、量産
性を大幅に向上できる。

(4) 素子へおリード接続に、従来から用いられて
いた雰囲気ガスや大型炉用の大電力が不必要と
なり、従つ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り、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（ほとんど
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
撓性フイルム導体リード２０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もので、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
製造方法を示す図、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イルム導体リ
ードの断面図、第６図ａ，ｂは本発明の効果を説
明するための可撓性フイ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、５，９
ｃ……はんだメツキ層、６……基板、７……基板
導体、８……可撓性フイルム、９……導体リー
ド、９ａ……酸化処理膜（黒色膜）、９ｃ……は
んだ（メツキ）層、１０……くびれ部、１０ａ…
…突起部、１１ａ，１１ｂ……透明加圧体、１２
……オプテイカルフアイバー、１３……ヘツド
部、１４……YAGレーザ光熱線、１４ａ……反
射光熱線、１４ｂ……伝熱輪、２０……可撓性フ
イルム導体リード、９０……導体リード複合層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 可撓性フイルムと、 前記可撓性フイ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
   んだ層とからなり、 前記導体リード薄層の前記可撓性フイルム側の
   面には、光吸収率を高めるような表面加工が施さ
   れたことを特徴とする可撓性フイルム導体リー
   ド。 ２ 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
   項記載の可撓性フイルム導体リード。 ３ 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１項記載
   の可撓性フイルム導体リード。 ４ 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１項記載の可撓性
   フイルム導体リード。 ５ 表面および裏面に導体パターンを有する複数
   の太陽電池素子、ならびに、可撓性フイルムと、
   前記可撓性フイルムの一面に、電気的に相互に絶
   縁された状態で積層形成され、可撓性フイルム側
   の面に光吸収率を高めるような表面加工が施され
   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り、前記各太
   陽電池素子を表裏から挟むように配置された一対
   の可撓性フイルム導体リードを具備し、 前記可撓性フイ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
   に延長され、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一方の可撓性フイルム導体リ
   ードの導体リード薄層の延長部分は、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に接
   続された他方の可撓性フイルム導体リードの導体
   リード薄層の延長部分と導電接続されたことを特
   徴とする太陽電池装置。 ６ 前記表面加工は、酸化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５項記載の
   太陽電池装置。 ７ 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５項記載の太陽電
   池装置。 ８ 可撓性フイルムと、前記可撓性フイルムの一
   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とか
   らなり、前記導体リード薄層の前記可撓性フイル
   ム側の面には、光吸収率を高めるような表面加工
   が施された可撓性フイルム導体リードを具備する
   太陽電池装置の製造方法であつて、 表面および裏面に導電パターンを有する複数の
   太陽電池素子を表裏から挟むように、前記可撓性
   フイルム導体リード一組を、各可撓性フイルム導
   体リードの導体リード薄層が、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
   ンに重ね合わ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され、一つの太
   陽電池素子の表面の導電パターンに重ね合わされ
   た一方の可撓性フイルム導体リードの導体リード
   薄層の延長部を、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に重ね合わされた他方の
   可撓性フイルム導体リードの導体リード薄層の延
   長部と対向するように配置し、 前記導体リード薄層の延長部同士が対向する部
   分に相当する位置に突起を有する１組の透明加圧
   体で、前記一組の可撓性フイルム導体リードを挟
   んで加圧し、 各透明加圧体の外側から当該透明加圧体を介し
   て可撓性フイルム導体リードにレーザ光線を照射
   して各々のはんだ層を溶融し、予定のはんだ付け
   を行うようにしたことを特徴とする太陽電池装置
   の製造方法。 ９ 前記レーザ光線の照射は、レーザ光線および
   透明加圧体の少なくとも一方を導体リード薄層の
   長さ方向に移動させながら行われるようにしたこ
   とを特徴とする前記特許請求の範囲第８項記載の
   太陽電池装置の製造方法。