太陽電池モジュールの製造方法
【課題】簡単な製造工程で放熱性にも優れる太陽電池モジュールの製造方法を提供することである。
【解決手段】太陽電池モジュール80は、第1方向12と交差する第2方向14に第1領域16と第2領域18とに分けるためのスリット20を導電板10の残存部分11,13を残して形成するステップと、第1電極46及び第2電極42を有する太陽電池セル40を、第1電極46が第1領域16にボンディングされるように第1領域16に搭載するステップと、第2電極42と第2領域18とをワイヤボンディングするワイヤ50を、第2方向14にスリット20を跨いで形成するステップと、第1領域16と第2領域18とを互いに独立させるように、スリット20の延在方向に導電板10の残存部分11,13を切断して分離するステップとを含む。
【解決手段】太陽電池モジュール80は、第1方向12と交差する第2方向14に第1領域16と第2領域18とに分けるためのスリット20を導電板10の残存部分11,13を残して形成するステップと、第1電極46及び第2電極42を有する太陽電池セル40を、第1電極46が第1領域16にボンディングされるように第1領域16に搭載するステップと、第2電極42と第2領域18とをワイヤボンディングするワイヤ50を、第2方向14にスリット20を跨いで形成するステップと、第1領域16と第2領域18とを互いに独立させるように、スリット20の延在方向に導電板10の残存部分11,13を切断して分離するステップとを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、太陽電池モジュール及びその製造方法並びに携帯端末装置に関する。
【背景技術】
【0002】
太陽電池モジュールの一形態として、光学部材を用いることにより、太陽電池セルに密度の高い太陽光を入射させることによって、セル面積を有効活用した集光型の太陽電池モジュールが開発されている。このような太陽電池モジュールの製造方法としては、例えば特許文献1(背景技術の欄参照)に開示されるように、一方の太陽電池の裏面電極から、隣接する他方の太陽電池の表面に金属箔を貼り付けることにより、複数の太陽電池を互いに直列接続して形成し、その後、当該複数の太陽電池セルを太陽電池保持板に搭載する方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2007−305978号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記従来の方法においては、金属箔の貼り付け工程を、複数の太陽電池のそれぞれを個別に扱いながら行う必要があり、また、金属箔が互いに貼り付けられた複数の太陽電池を、それらの電気的接続を切断することなく、太陽電池保持板に搭載する必要があることから、簡単な製造工程で太陽電池モジュールが製造できるとは必ずしも言えなかった。
【0005】
また、集光型の太陽電池モジュールにおいては、集光倍率が高いため、集光された太陽光によりセルが高熱になる虞があることから、簡単な製造工程でありつつも、放熱性に優れた構成であることが要求される。
【0006】
また、集光型の太陽電池モジュールにおいては、セルはICチップ並みに小さいサイズであることから、半導体製造における実装技術を用いて、太陽電池モジュールを製造することが可能であればより望ましい。
【0007】
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる太陽電池モジュール及びその製造方法並びに携帯端末装置を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一態様に係る太陽電池モジュールの製造方法は、(a)第1方向と交差する第2方向に第1領域と第2領域とに分けるためのスリットを導電板の残存部分を残して形成するステップと、(b)第1電極及び第2電極を有する太陽電池セルを、第1電極が第1領域にボンディングされるように第1領域に搭載するステップと、(c)第2電極と第2領域とをワイヤボンディングするワイヤを、第2方向にスリットを跨いで形成するステップと、(d)第1領域と第2領域とを互いに独立させるように、スリットの延在方向に導電板の残存部分を切断して分離するステップと、を含む。
【0009】
かかる構成によれば、導電板にスリットを形成し、太陽電池セルを導電板の所定領域にワイヤによって電気的に接続した後、導電板の残存部分を切断することにより、太陽電池モジュールを製造する。これによれば、太陽電池セルのダイボンディングやワイヤボンディングを導電板上で処理することができるので、非常に簡単な工程で太陽電池モジュールを製造することができる。また、太陽電池セルが導電板に搭載される構成を採用するので、太陽電池セルの放熱性にも優れ、これにより信頼性の高い太陽電池モジュールを製造することができる。
【0010】
上記太陽電池モジュールの製造方法において、ステップ(a)において、導電板の第1方向の少なくとも一方の端部に残存部分を残してスリットを形成してもよい。
【0011】
上記太陽電池モジュールの製造方法において、ステップ(a)において、導電板の第1方向の一方の端部を切り抜いてスリットを形成してもよい。
【0012】
上記太陽電池モジュールの製造方法において、ステップ(a)において、導電板の第2領域が、導電板の平面視において第1領域側に突出する凸状をなすように、スリットを形成してもよい。
【0013】
上記太陽電池モジュールの製造方法において、(e)導電板を基板に搭載するステップをさらに含んでもよい。
【0014】
上記太陽電池モジュールの製造方法において、ステップ(e)を行った後、ステップ(d)を行ってもよい。
【0015】
上記太陽電池モジュールの製造方法において、基板には、窪みが形成されており、
ステップ(e)において、導電板の残存部分が、基板に形成された窪みに対応するように、導電板を基板に搭載してもよい。
【0016】
上記太陽電池モジュールの製造方法において、導電板は、複数の第1位置固定部を有し、基板は、複数の第1位置固定部に対応する複数の第2位置固定部を有し、ステップ(e)において、第1位置固定部と第2位置固定部とを固定してもよい。
【0017】
上記太陽電池モジュールの製造方法において、第1位置固定部及び第2位置固定部の一方が穴で他方が突起部であり、ステップ(e)において、突起部を穴に挿入してもよい。
【0018】
上記太陽電池モジュールの製造方法において、導電板に搭載された太陽電池セルの少なくとも一部を覆う樹脂材料を設けるステップをさらに含んでもよい。
【0019】
上記太陽電池モジュールの製造方法において、太陽電池セルに光学部材を搭載するステップをさらに含んでもよい。
【0020】
上記太陽電池モジュールの製造方法において、第1領域と第2領域とを電気的に接続する整流素子を設けるステップをさらに含んでもよい。
【0021】
上記太陽電池モジュールの製造方法において、ステップ(a)において、第2方向に所定間隔をあけてスリットを複数形成し、導電板は、複数のスリットのそれぞれを介して隣接する第1領域と第2領域とを、第2方向に複数有し、ステップ(b)において、太陽電池セルをそれぞれの第1領域に搭載し、ステップ(c)において、それぞれの太陽電池セルについてワイヤを形成し、ステップ(d)において、それぞれのスリットについて導電板の残存部分を切断することにより、複数の太陽電池セルを直列接続してもよい。
【0022】
上記太陽電池モジュールの製造方法において、ステップ(b)において、太陽電池セルをスリットの延在方向に沿って複数搭載し、ステップ(c)において、それぞれの太陽電池セルについてワイヤを形成し、ステップ(d)において、導電板の残存部分を切断することにより、複数の太陽電池セルを並列接続してもよい。
【0023】
本発明の一態様に係る太陽電池モジュールは、基板と、基板に搭載されかつ所定間隔をあけて少なくとも一方向に配列された複数の導電部と、少なくとも1つの太陽電池セルが少なくとも1つの導電部に搭載され、第1電極及び第2電極を有する複数の太陽電池セルとを備え、太陽電池セルの第1電極は、導電部にボンディングされ、太陽電池セルの第2電極は、自らの太陽電池セルが搭載された導電部から所定間隔をあけて設けられた他の導電部にワイヤによってワイヤボンディングされ、複数の導電部が互いに独立するように、それぞれの導電部を互い接続した残存部分が切断されることにより、複数の太陽電池セルがワイヤを介して少なくとも一方向に直列接続されている。
【0024】
かかる構成によれば、例えば太陽電池セルのダイボンディングやワイヤボンディングを導電板上で処理することができるので、非常に簡単な工程で製造される太陽電池モジュールを提供することができる。また、太陽電池セルが導電板に搭載される構成を採用するので、太陽電池セルの放熱性にも優れ、これにより信頼性の高い太陽電池モジュールを提供することができる。
【0025】
本発明の一態様に係る携帯端末装置は上記太陽電池モジュールを備える。
【発明の効果】
【0026】
本発明によれば、信頼性の高い太陽電池モジュールを非常に簡単な工程により製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】図1(A)及び(B)は、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法を示す図である。
【図2】図1(B)のII−II線断面図である。
【図3】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法を示す図である。
【図4】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法を示す図である。
【図5】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法を示す図である。
【図6】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法を示す図である。
【図7】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法を示す図である。
【図8】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの一部である基板を示す図である。
【図9】図8のIX−IX線断面図である。
【図10】図8のX−X線断面図である。
【図11】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュール及びその製造方法を示す図である。
【図12】本発明の一実施形態の第1変形例に係る太陽電池モジュールの製造方法を示す図である。
【図13】本発明の一実施形態の第2変形例に係る太陽電池モジュール及びその製造方法を示す図である。
【図14】本発明の一実施形態の第3変形例に係る太陽電池モジュールの製造方法を示す図である。
【図15】本発明の一実施形態の第3変形例に係る太陽電池モジュール及びその製造方法を示す図である。
【図16】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの適用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0028】
以下、図面を参照しつつ、発明の実施形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、図面中、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【0029】
図1〜図11を参照して、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法を説明する。ここで、図1(A)及び(B)は本実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法に用いられる導電板の概略平面図、図2は図1(B)の導電板の一部を示す概略断面図(II−II線断面図)、及び、図3〜図7は図2と同一視点からの概略断面図である。なお、本実施形態においては一例として集光型の太陽電池モジュールを製造する。
【0030】
まず、図1(A)に示す導電板10を用意する。導電板10の材質は特に限定されるものではなく、例えば銅などの金属から構成されている。導電板10の平面形状は例えば矩形(例えば長方形)である。図1に示す例では、導電板10の平面形状は、第1方向12が短手方向であり、第2方向14が長手方向の長方形である。また、導電板10は、例えば半導体装置のリードフレームに用いられる金属板であってもよく、この場合、導電板10の幅は半導体装置のリードフレームの幅と実質的に同じ大きさを有していてもよい。これにより、半導体装置の製造に用いられる、例えばダイボンディング装置やワイヤボンディング装置を適用して太陽電池モジュールを製造することができる。
【0031】
次に、図1(B)に示すように導電板10に複数のスリット20を形成する。複数のスリット20は、それぞれが主として第1方向12に延在し、またそれぞれが第1方向12と直交する第2方向14に所定間隔をあけて形成される。例えば、スリット20は、導電板10の短手方向に延在するように形成してもよい。スリット20は、例えば導電板10を図示しない金型で打ち抜くことによって形成することができる。金型は例えばリードフレームの製造に用いられるものであってもよい。金型を用いた打ち抜き加工を適用することにより、導電板10に複数のスリット20を容易に形成することができる。なお、本実施形態において、第2方向14は第1方向12と交差する方向を指し、一例として、第2方向14は第1方向12と直交してもよい。
【0032】
スリット20は、導電板10における第1方向12の少なくとも一方の端部を残して形成する。例えば、図1(B)に示すように、スリット20は導電板10における第1方向12の両端部を残して形成してもよい。言い換えれば、スリット20の形成後、導電板10が、第1方向12の両端部に残存部分11,13を有してもよい。すなわち、スリット20は導電板10に形成された長穴であってもよい。また、スリット20の形状は限定されるものではないが、例えば図1(B)に示すように、スリット20は第1方向12に直線状(直線及び直線のような形状を含む)に形成してもよい。なお、スリットの他の形態については、図12及び図14を用いて後述する。
【0033】
図1(B)及び図2に示すように、第2方向14において、スリット20により、スリット20を介して隣接する第1領域16と第2領域18とに導電板10を分離する。図1(B)に示す例においては、導電板10は、スリット20aを介して隣接する第1領域16aと第2領域18a、スリット20bを介して隣接する第1領域16bと第2領域18b、及び、スリット20cを介して隣接する第1領域16cと第2領域18cというように、第1領域と第2領域とを第2方向14に複数有している。ここで、第1領域16とは、後述の工程において少なくとも1つの太陽電池セル40が搭載される導電板10の部分であり、また第2領域18は後述の工程において少なくとも1つのワイヤ50がボンディングされる導電板10の部分(図4参照)である。また、第1領域16は少なくとも1つのセル搭載領域17を有する。なお、第1領域16及び第2領域18とは、それぞれの外延が明確に画定されているものに限定する意図ではなく、1つのスリット20を介して隣接する領域を便宜的に定義したものである。従って、例えば図1(B)に示したように、1つのスリット20aを基準にした場合に第2領域18aと定義される領域が、このスリット20aに隣接するスリット20bを基準にした場合には第1領域16bとなる。同様に、1つのスリット20bを基準にした場合に第2領域18bと定義される領域が、このスリット20bに隣接するスリット20cを基準にした場合には第1領域16cとなる。
【0034】
導電板10は複数の第1位置固定部(図1(B)の例では穴30)を有する。第1位置固定部は、後述の工程において基板60に形成される複数の第2位置固定部(図8の例では突起部62)に対応するものである。第1位置固定部及び第2位置固定部の一例としては、一方が穴で、他方が突起部であり、突起部に穴が挿入することによって両者が固定されてもよい。図1(B)に示される第1位置固定部の一例としての穴30は、例えば導電板10を金型によって打ち抜くことによって形成することができる。導電板10におけるスリット20の間の領域に少なくとも1つの穴30を形成する。
【0035】
次に、複数の太陽電池セル40を用意する(図3参照)。ここで、太陽電池セル40は、光電効果を有する太陽電池素子44と、太陽電池素子44の一方の表面に設けられた第1電極46と、太陽電池素子44の他方の表面に設けられた第2電極42とを備える。太陽電池素子44は化合物半導体やIV族半導体等で構成することができ、その積層構造は特に限定されるものではない。
【0036】
図3に示すように太陽電池セル40を第1領域16に搭載する。具体的には、第1電極46が第1領域16に電気的に接続されるとともに、第2電極42が第1領域16から離間して配置されるように、太陽電池セル40を第1領域16のセル搭載領域17に搭載する。例えば、樹脂中に銀粒子やカーボンブラックをフィラーとして分散した導電性ペーストを介して、太陽電池セル40をそれぞれの第1領域16にダイボンディングする。こうして、複数の太陽電池セル40を複数の第1領域16に固定するとともに、それぞれの太陽電池セル40の第1電極46と導電板10(第1領域16)との電気的接続を図る。また、図1(B)に示すように、太陽電池セル40は、導電板10の平面視において、導電板10(第1領域16)のスリット20付近に搭載することが好ましく、これにより後述するワイヤ50のワイヤ長を短くして、コスト低減及び電気特性の向上を図ることができる。
【0037】
次に、図4に示すように、太陽電池セル40の第2電極42と、導電板10の第2領域18とをワイヤ50によって電気的に接続する。具体的には、まず、ワイヤを第2電極42に第1ボンディングし、第2電極42に先端が接続されたワイヤを、第2方向14にスリット20を跨いで引き出し、当該ワイヤの一部を第2領域18に第2ボンディングする。このようなワイヤ50をそれぞれの太陽電池セル40ごとに形成する。
【0038】
次に、図5に示すように、導電板10に搭載された太陽電池セル40の少なくとも一部を覆うシリコーン樹脂などの樹脂材料52を設ける。樹脂材料52は、光透過性(例えば透明性)を有するもので、例えばポッティングによって設けることができる。また、樹脂材料52は、太陽電池セル40の全体を封止するように設けてもよい。これにより、太陽電池セル40を外部環境から保護することができる。また、樹脂材料52はワイヤ50の少なくとも一部を覆うように設けてもよく、例えばワイヤ50における第2電極42との接合部を覆うように設けてもよい。これにより、ワイヤ50の少なくとも一部(特にワイヤ50の接合部)を外部環境から保護し、例えばワイヤ50の損傷等による電気的接続不良の発生を抑制することができる。
【0039】
その後、図6に示すように、太陽電池セル40に例えば導光器などの光学部材54を搭載する。具体的には、太陽電池セル40の第2電極42の直上に光学部材54を搭載する。光学部材54は例えば樹脂材料52によって接着することができる。その後、樹脂材料52をキュアし、光学部材54を太陽電池セル40上に固定する。
【0040】
次に、図8〜図10に示す基板60を用意する。ここで、図8は基板の概略平面図であり、図9は図8のIX−IX線断面図で、また図10は図8のX−X線断面図である。
【0041】
基板60は、導電板10及び太陽電池セル40を支持するもので、例えば絶縁基板などで構成することができる。基板60は、例えば、太陽光線を集光する一次光学部材(図示しない)と同一材料で構成されてよく、例えばアクリル系材料で構成してもよい。基板60は、少なくとも1つの導電板10を搭載可能な主面を有する。
【0042】
基板60は複数の第2位置固定部を有する。例えば、図8及び図9に示すように、基板60は第2位置固定部の一例として複数の突起部62を有する。突起部62は、上記した導電板10の第1位置固定部の一例としての穴30に対応する。具体的には、複数の突起部62が、導電板10の複数の穴30の位置に対応し、また突起部62は穴30に挿入可能な構成を有している。
【0043】
また、基板60は、導電板10が基板60に搭載された場合、導電板10の残存部分11,13と基板60との間に空間が設けられるような構成を有する。例えば、図8及び図10に示すように、基板60は導電板10の残存部分11,13に対応する位置に窪み64,66を有する。なお、窪み64,66に代えて、基板60に貫通孔又は基板60の側面方向に開口した切り欠きを設けることもできる。
【0044】
図7に戻り、複数の太陽電池セル40が搭載された導電板10を、基板60に搭載する。具体的には、導電板10における太陽電池セル40が搭載された面とは反対の面を、基板60の主面に例えば接着固定する。基板60上には複数の導電板10を搭載することができる。例えば図8に示すように、第2方向14に長手方向を有する複数の導電板10を、第1方向12に所定間隔をあけて配置する。
【0045】
また、導電板10を基板60に搭載する工程においては、基板60の複数の突起部62を導電板10の複数の穴30に挿入する。後述の切断工程において(図11参照)、導電板10は複数の導電部15に個片化されるが、例えばそれぞれの導電部15ごとに対応して、突起部62及び穴30を設けておけば、例えば太陽光により基板60が熱膨張してその平面が拡がったとしても、基板60の変形に追従して導電部15の平面位置も移動するため、導電部15上の太陽電池セル40と、基板60との相対位置を常に一定にすることができる。すなわち、太陽電池セル40を常に適切な位置に配置することができるので、信頼性の高い太陽電池モジュールを製造することができる。
【0046】
また、導電板10を基板60に搭載する工程においては、導電板10の残存部分11,13の位置が基板60の窪み64,66の位置に一致するように、導電板10を基板60に対して位置合わせする。こうして、導電板10の残存部分11,13と、基板60との間に空間を設けて、導電板10を基板60上に搭載した後においても、金型によって導電板10の残存部分11,13を打ち抜くことが可能となる。
【0047】
次に、図11に示すように、第1領域16と第2領域18とを互いに独立させるように、導電板10の残存部分11,13を切断する(図7も参照)。すなわち、第1領域16と第2領域18とがワイヤ50によって電気的に接続されるように、導電板10の残存部分11,13を切断する。こうして、導電板10から複数の導電部15を形成する。基板60に窪み64,66を形成した場合には、金型によって導電板10の残存部分11,13を打ち抜いてもよい。これにより、容易に残存部分11,13を切断することができる。あるいは、導電板10の残存部分11,13を例えばレーザによって切断してもよい。この場合には、導電板10の残存部分11,13と基板60との間に空間を設けずに、残存部分11,13を切断することができる。なお、切断方法は上記した例に限定されるものではなく、導電板10の残存部分11,13が、第1領域16と第2領域18との接続状態から解放できればその方法は問わず、例えば導電板10の残存部分11,13の少なくとも一部を溶融することによって達成してもよい。また、複数の導電板10を基板60に搭載する場合、いずれか1つの導電板10から得られる端部の導電部15と、他の1つの導電板10から得られる端部の導電部15とを、例えばハンダリボンなどのコンタクト部70によって電気的に接続する。これにより、基板60上に搭載された複数の導電部15の全部を電気的に接続することができる。
【0048】
その後、基板60の上方に、太陽光線を集光する一次光学部材(図示しない)を搭載する。一次光学部材は例えばレンズであり、例えばアクリル系材料など、基板60と同一材料で構成することができる。
【0049】
以上の工程により、複数の太陽電池セル40が直列接続して構成された太陽電池モジュール80を製造することができる。図11に示す例では、1つの基板60に数個の太陽電池セル40を搭載した例を示しているが、実際には、1つの基板60に例えば100個以上の太陽電池セル40を搭載することができる。また、基板60に搭載された複数の太陽電池セル40においては、その全部が直列接続されている必要はなく、その一部が直列接続され他の一部が並列接続されていてもよい。なお、図11に示す例では、図示の便宜上、樹脂材料52及び光学部材54は省略してある。
【0050】
このようにして製造された太陽電池モジュール80は、基板60と、基板60に搭載されかつ所定間隔をあけて少なくとも一方向に配列された複数の導電部15と、いずれかの導電部15にそれぞれが搭載された複数の太陽電池セル40とを備える。図11に示す例では、複数の導電部15は、第1方向12及び第2方向14にそれぞれ配列されており、複数の導電部15がアレイ状に配列されているということができる。太陽電池セル40の第1電極46は導電部15に電気的に接続され、その一方で、太陽電池セル40の第2電極42が、自らのセルが搭載された導電部15から所定間隔をあけて設けられた他の導電部15にワイヤ50によって電気的に接続されている。なお、本実施形態に係る太陽電池モジュールのその他の構成については、上記した太陽電池モジュールの製造方法の説明を適用することができる。
【0051】
以上のとおり、本実施形態においては、導電板10にスリット20を形成し、太陽電池セル40を導電板10の所定領域にワイヤによって電気的に接続した後、導電板10の残存部分11,13を切断することにより、太陽電池モジュール80を製造する。これによれば、太陽電池セル40のダイボンディングやワイヤボンディングを導電板10上で処理することができるので、非常に簡単な工程で太陽電池モジュールを製造することができる。特に、集光型の太陽電池モジュールにおいては太陽電池セル40のサイズがICチップ並みに小さいので、あたかも、半導体装置の製造工程であるダイボンディングやワイヤボンディングの如く、太陽電池モジュールの製造を行うことができる。また、導電板10の加工についても、例えば半導体装置の製造工程で用いられる金型による打ち抜き加工等を適用することができるため、非常に簡単である。また、一般的に太陽電池セルは出力電圧が例えば1V前後と低いため、多数の太陽電池セルを直列接続して出力電圧を高くすることが要求されるが、本実施形態においては導電板10に複数のスリット20を形成することにより、直列接続された複数の太陽電池セル40を容易に形成することができる。また、太陽電池セル40は導電板10(導電部15)上に搭載されることになるので、導電板10(導電部15)を例えばヒートスプレッダのように放熱部材として兼用することができ、部品点数を少なくしつつも、放熱性が高い太陽電池モジュールを製造することができる。
【0052】
次に、図12を参照して、本発明の一実施形態の第1変形例に係る太陽電池モジュールの製造方法を説明する。図12は、本変形例に係る太陽電池モジュールの製造方法に用いられる導電板の概略平面図である。
【0053】
本変形例においては、導電板に形成するスリットの構成が上記した例と異なる。
【0054】
本変形例においては、スリット120を、導電板110の第1方向12の一方の端部を切り抜いて形成する。例えば、図12に示すように、導電板110が第1方向12の一方の端部に残存部分111を有するように、導電板110の第1方向12の他方の端部を切り抜いてスリット120を形成してもよい。このようなスリット120は導電板110の側面方向に開口した切り欠きということもできる。このようなスリット120を適用した場合には、導電板110を基板上に搭載した後、第1領域と第2領域とを互いに独立させるように、導電板110の残存部分111を切断することができる。あるいは、図12に示した例に限らず、スリット120を、導電板110の第1方向12の両方の端部を切り抜いて、かつ、導電板110における第1方向12の端部以外に少なくとも1つの残存部分を有するように形成してもよい。この場合、第1方向12に沿って複数のスリット120が設けられることになる。なお、スリット120の形成方法やその他の構成については、上記実施形態において説明した内容を適用することができる。
【0055】
次に、図13を参照して、本発明の一実施形態の第2変形例に係る太陽電池モジュール及びその製造方法を説明する。図13は、本変形例に係る太陽電池モジュールの概略平面図であり、図示の便宜上図11と同様に、樹脂材料及び光学部材については図面上省略してある。
【0056】
本変形例においては、主として、太陽電池セルの配列及びそれらの電気的接続形態が上記した例と異なる。
【0057】
本変形例においては、複数の太陽電池セル140をスリット122の延在方向に沿って第1領域に搭載する。その後、ワイヤボンディング工程においては、それぞれの太陽電池セル140について第2電極と第2領域とをワイヤ150によって電気的に接続し、複数の太陽電池セル140が搭載された導電板を基板160に搭載した後、スリット122の延在方向(例えば第1方向12)における、導電板の残存部分を切断する。こうして得られた導電板の個片である導電部115には、第1方向12に配列された複数の太陽電池セル140が搭載され、それらのセルは互いに並列接続されて構成されている。また、複数の導電部115の間の太陽電池セル140は、ワイヤ150によって直列接続されている。
【0058】
本変形例に係る太陽電池モジュールの製造方法によれば、アレイ状に配列された複数の太陽電池セル140を備える太陽電池モジュール180を簡単に製造することができる。
【0059】
次に、図14及び図15を参照して、本発明の一実施形態の第3変形例に係る太陽電池モジュール及びその製造方法を説明する。図14は、本変形例に係る太陽電池モジュールの製造方法に用いられる導電板の概略平面図である。また図15は、本変形例に係る太陽電池モジュールの概略平面図であり、図示の便宜上図11と同様に、樹脂材料及び光学部材については図面上省略してある。
【0060】
本変形例においては、主として、導電板に形成するスリットの構成、ワイヤの構成、及び、整流素子を設ける構成が上記した例と異なる。
【0061】
本変形例においては、スリット220を、導電板210の第2領域が、導電板210の平面視において第1領域側に突出する凸状(凸及び凸のような形状を含む)をなすように形成する。具体的には、図14に示すように、全体的に第1方向12に長いスリット220が、第1方向12以外の複数の方向転換部222,224を有するようにしてもよい。図14に示す例では、方向転換部222,224はそれぞれ、第1方向12に対して斜めの方向に延出している。この場合、方向転換部222,224は、第2領域218の第1領域216付近の幅が小さくなる方向に斜めであってもよい。あるいは、方向転換部222,224はそれぞれ、第1方向12と直交する第2方向14に延出してもよい。なお、図14に示す例おいても、図1(B)について説明したものと同様、導電板210は、スリット220aを介して隣接する第1領域216aと第2領域218a、スリット220bを介して隣接する第1領域216bと第2領域218b、及び、スリット220cを介して隣接する第1領域216cと第2領域218cというように、第1領域と第2領域とを第2方向14に複数有している。
【0062】
本変形例に係るスリットの構成によれば、太陽電池セル240(第1領域216)における、第2領域218側の一辺を除く周囲が、スリット220から離れている。すなわち、太陽電池セル240の周囲に、放熱性向上のための導電板の領域を確保することができる。これによれば、ワイヤ250のワイヤ長を短くしつつも、太陽電池セル240の放熱性を向上させることができ、信頼性の高い太陽電池モジュールを製造することができる。特に、集光型の太陽電池モジュールの場合には、セルが高熱になりこれにより発電効率が低下する虞があることから、本変形例を適用すると非常に効果的である。
【0063】
また、本変形例においては、一例として、1つの太陽電池セル240に対して、複数のワイヤ250を形成する。具体的には、1つの太陽電池セル240の第2電極と、第2領域218とを複数のワイヤ250によって電気的に接続する。これにより、例えばいずれか1つのワイヤ250に電気的接続不良が生じた場合であっても、他のワイヤ250によって太陽電池セル240と導電部215との電気的接続を確保することができるので、信頼性の高い太陽電池モジュール280を製造することができる。
【0064】
また、本変形例においては、太陽電池モジュール280の一構成として、第1領域と第2領域とを電気的に接続する、例えばダイオード素子などの整流素子290を設ける。整流素子290は、スリット220に掛け渡すように設けることができる(図14及び図15参照)。例えば、導電板210に複数のスリット220を形成した後、太陽電池セル240を導電板210に搭載するダイボンディング工程とともに又はその前後の工程において、整流素子290を、ハンダ等の導電性材料を介して導電板210にダイボンディングする。整流素子290は、複数のスリット220のそれぞれについて設けることができる。これにより、太陽光が当たらない場合や電気的接続不良が発生した場合等により、太陽電池セル240が発電しない状況になったとしても、整流素子290をバイパス素子として用いて、太陽電池モジュールが全体として機能しなくなる虞を防ぐことができる。
【0065】
なお、本変形例においては、1つの導電部215に複数の太陽電池セル240が互いに並列接続して搭載された場合に、整流素子290を設けた例を示したが、図11に示したような一つの導電部15に1つの太陽電池セル40が搭載された場合においても、整流素子290を設けてもよい。この場合においても、太陽電池モジュールが上記した効果を備えることは明らかである。
【0066】
次に、図16(A)及び(B)を参照して、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの適用例を説明する。ここで、図16(A)及び(B)は、本実施形態に係る太陽電池モジュールを備えた携帯端末装置を示すものであり、一例として折り畳みタイプの携帯電話1000を示すものである。なお、図16(A)が携帯電話1000の開いた状態の外観斜視図を示し、図16(B)が携帯電話1000の閉じた状態の外観斜視図を示したものである。
【0067】
図16(A)に示すように、携帯電話1000は表示部1100及び操作部1200を有し、例えば、図16(B)に示すように表示部1100を有する面の裏側(すなわち携帯電話の外側)に太陽電池モジュール80を備えている。なお、太陽電池モジュールの設置箇所は、図16(B)の例に限定されるものではなく、例えば、携帯電話1000の操作部1200を有する面の裏面(すなわち携帯電話の外側)であってもよい。このような太陽電池モジュールは、携帯電話1000そのものが消費する電力を供給するための主たる電力供給手段として使用してもよいし、あるいは二次電池等のバッテリを補助する予備的な電力供給手段として使用してもよい。
【0068】
なお、本実施形態に係る携帯端末は、上記した携帯電話に限定されるものではなく、例えば、PDA(Personal Digital Assistant)として知られる携帯情報端末、デジタルカメラ、音楽再生装置、携帯ゲーム機などの電子機器を含むものである。また、太陽電池モジュールの適用例としては、携帯端末装置の例に限るものではない。
【0069】
上記発明の実施形態を通じて説明された実施例や応用例は、用途に応じて適宜に組み合わせて、又は変更若しくは改良を加えて用いることができ、本発明は上述した実施形態の記載に限定されるものではない。そのような組み合わせ又は変更若しくは改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【0070】
10…導電板
11,13,111…残存部分
12…第1方向
14…第2方向
15,115,215…導電部
16a,16b,16c,216a,216b,216c…第1領域
18a,18b,18c,218a,218b,218c…第2領域
20,120,220…スリット
30…穴(第1位置固定部)
40,140,240…太陽電池セル
42…第2電極
46…第1電極
50,150,250…ワイヤ
60,160,260…基板
62…突起部(第2位置固定部)
【技術分野】
【0001】
本発明は、太陽電池モジュール及びその製造方法並びに携帯端末装置に関する。
【背景技術】
【0002】
太陽電池モジュールの一形態として、光学部材を用いることにより、太陽電池セルに密度の高い太陽光を入射させることによって、セル面積を有効活用した集光型の太陽電池モジュールが開発されている。このような太陽電池モジュールの製造方法としては、例えば特許文献1(背景技術の欄参照)に開示されるように、一方の太陽電池の裏面電極から、隣接する他方の太陽電池の表面に金属箔を貼り付けることにより、複数の太陽電池を互いに直列接続して形成し、その後、当該複数の太陽電池セルを太陽電池保持板に搭載する方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2007−305978号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記従来の方法においては、金属箔の貼り付け工程を、複数の太陽電池のそれぞれを個別に扱いながら行う必要があり、また、金属箔が互いに貼り付けられた複数の太陽電池を、それらの電気的接続を切断することなく、太陽電池保持板に搭載する必要があることから、簡単な製造工程で太陽電池モジュールが製造できるとは必ずしも言えなかった。
【0005】
また、集光型の太陽電池モジュールにおいては、集光倍率が高いため、集光された太陽光によりセルが高熱になる虞があることから、簡単な製造工程でありつつも、放熱性に優れた構成であることが要求される。
【0006】
また、集光型の太陽電池モジュールにおいては、セルはICチップ並みに小さいサイズであることから、半導体製造における実装技術を用いて、太陽電池モジュールを製造することが可能であればより望ましい。
【0007】
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる太陽電池モジュール及びその製造方法並びに携帯端末装置を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一態様に係る太陽電池モジュールの製造方法は、(a)第1方向と交差する第2方向に第1領域と第2領域とに分けるためのスリットを導電板の残存部分を残して形成するステップと、(b)第1電極及び第2電極を有する太陽電池セルを、第1電極が第1領域にボンディングされるように第1領域に搭載するステップと、(c)第2電極と第2領域とをワイヤボンディングするワイヤを、第2方向にスリットを跨いで形成するステップと、(d)第1領域と第2領域とを互いに独立させるように、スリットの延在方向に導電板の残存部分を切断して分離するステップと、を含む。
【0009】
かかる構成によれば、導電板にスリットを形成し、太陽電池セルを導電板の所定領域にワイヤによって電気的に接続した後、導電板の残存部分を切断することにより、太陽電池モジュールを製造する。これによれば、太陽電池セルのダイボンディングやワイヤボンディングを導電板上で処理することができるので、非常に簡単な工程で太陽電池モジュールを製造することができる。また、太陽電池セルが導電板に搭載される構成を採用するので、太陽電池セルの放熱性にも優れ、これにより信頼性の高い太陽電池モジュールを製造することができる。
【0010】
上記太陽電池モジュールの製造方法において、ステップ(a)において、導電板の第1方向の少なくとも一方の端部に残存部分を残してスリットを形成してもよい。
【0011】
上記太陽電池モジュールの製造方法において、ステップ(a)において、導電板の第1方向の一方の端部を切り抜いてスリットを形成してもよい。
【0012】
上記太陽電池モジュールの製造方法において、ステップ(a)において、導電板の第2領域が、導電板の平面視において第1領域側に突出する凸状をなすように、スリットを形成してもよい。
【0013】
上記太陽電池モジュールの製造方法において、(e)導電板を基板に搭載するステップをさらに含んでもよい。
【0014】
上記太陽電池モジュールの製造方法において、ステップ(e)を行った後、ステップ(d)を行ってもよい。
【0015】
上記太陽電池モジュールの製造方法において、基板には、窪みが形成されており、
ステップ(e)において、導電板の残存部分が、基板に形成された窪みに対応するように、導電板を基板に搭載してもよい。
【0016】
上記太陽電池モジュールの製造方法において、導電板は、複数の第1位置固定部を有し、基板は、複数の第1位置固定部に対応する複数の第2位置固定部を有し、ステップ(e)において、第1位置固定部と第2位置固定部とを固定してもよい。
【0017】
上記太陽電池モジュールの製造方法において、第1位置固定部及び第2位置固定部の一方が穴で他方が突起部であり、ステップ(e)において、突起部を穴に挿入してもよい。
【0018】
上記太陽電池モジュールの製造方法において、導電板に搭載された太陽電池セルの少なくとも一部を覆う樹脂材料を設けるステップをさらに含んでもよい。
【0019】
上記太陽電池モジュールの製造方法において、太陽電池セルに光学部材を搭載するステップをさらに含んでもよい。
【0020】
上記太陽電池モジュールの製造方法において、第1領域と第2領域とを電気的に接続する整流素子を設けるステップをさらに含んでもよい。
【0021】
上記太陽電池モジュールの製造方法において、ステップ(a)において、第2方向に所定間隔をあけてスリットを複数形成し、導電板は、複数のスリットのそれぞれを介して隣接する第1領域と第2領域とを、第2方向に複数有し、ステップ(b)において、太陽電池セルをそれぞれの第1領域に搭載し、ステップ(c)において、それぞれの太陽電池セルについてワイヤを形成し、ステップ(d)において、それぞれのスリットについて導電板の残存部分を切断することにより、複数の太陽電池セルを直列接続してもよい。
【0022】
上記太陽電池モジュールの製造方法において、ステップ(b)において、太陽電池セルをスリットの延在方向に沿って複数搭載し、ステップ(c)において、それぞれの太陽電池セルについてワイヤを形成し、ステップ(d)において、導電板の残存部分を切断することにより、複数の太陽電池セルを並列接続してもよい。
【0023】
本発明の一態様に係る太陽電池モジュールは、基板と、基板に搭載されかつ所定間隔をあけて少なくとも一方向に配列された複数の導電部と、少なくとも1つの太陽電池セルが少なくとも1つの導電部に搭載され、第1電極及び第2電極を有する複数の太陽電池セルとを備え、太陽電池セルの第1電極は、導電部にボンディングされ、太陽電池セルの第2電極は、自らの太陽電池セルが搭載された導電部から所定間隔をあけて設けられた他の導電部にワイヤによってワイヤボンディングされ、複数の導電部が互いに独立するように、それぞれの導電部を互い接続した残存部分が切断されることにより、複数の太陽電池セルがワイヤを介して少なくとも一方向に直列接続されている。
【0024】
かかる構成によれば、例えば太陽電池セルのダイボンディングやワイヤボンディングを導電板上で処理することができるので、非常に簡単な工程で製造される太陽電池モジュールを提供することができる。また、太陽電池セルが導電板に搭載される構成を採用するので、太陽電池セルの放熱性にも優れ、これにより信頼性の高い太陽電池モジュールを提供することができる。
【0025】
本発明の一態様に係る携帯端末装置は上記太陽電池モジュールを備える。
【発明の効果】
【0026】
本発明によれば、信頼性の高い太陽電池モジュールを非常に簡単な工程により製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】図1(A)及び(B)は、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法を示す図である。
【図2】図1(B)のII−II線断面図である。
【図3】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法を示す図である。
【図4】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法を示す図である。
【図5】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法を示す図である。
【図6】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法を示す図である。
【図7】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法を示す図である。
【図8】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの一部である基板を示す図である。
【図9】図8のIX−IX線断面図である。
【図10】図8のX−X線断面図である。
【図11】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュール及びその製造方法を示す図である。
【図12】本発明の一実施形態の第1変形例に係る太陽電池モジュールの製造方法を示す図である。
【図13】本発明の一実施形態の第2変形例に係る太陽電池モジュール及びその製造方法を示す図である。
【図14】本発明の一実施形態の第3変形例に係る太陽電池モジュールの製造方法を示す図である。
【図15】本発明の一実施形態の第3変形例に係る太陽電池モジュール及びその製造方法を示す図である。
【図16】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの適用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0028】
以下、図面を参照しつつ、発明の実施形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、図面中、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【0029】
図1〜図11を参照して、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法を説明する。ここで、図1(A)及び(B)は本実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法に用いられる導電板の概略平面図、図2は図1(B)の導電板の一部を示す概略断面図(II−II線断面図)、及び、図3〜図7は図2と同一視点からの概略断面図である。なお、本実施形態においては一例として集光型の太陽電池モジュールを製造する。
【0030】
まず、図1(A)に示す導電板10を用意する。導電板10の材質は特に限定されるものではなく、例えば銅などの金属から構成されている。導電板10の平面形状は例えば矩形(例えば長方形)である。図1に示す例では、導電板10の平面形状は、第1方向12が短手方向であり、第2方向14が長手方向の長方形である。また、導電板10は、例えば半導体装置のリードフレームに用いられる金属板であってもよく、この場合、導電板10の幅は半導体装置のリードフレームの幅と実質的に同じ大きさを有していてもよい。これにより、半導体装置の製造に用いられる、例えばダイボンディング装置やワイヤボンディング装置を適用して太陽電池モジュールを製造することができる。
【0031】
次に、図1(B)に示すように導電板10に複数のスリット20を形成する。複数のスリット20は、それぞれが主として第1方向12に延在し、またそれぞれが第1方向12と直交する第2方向14に所定間隔をあけて形成される。例えば、スリット20は、導電板10の短手方向に延在するように形成してもよい。スリット20は、例えば導電板10を図示しない金型で打ち抜くことによって形成することができる。金型は例えばリードフレームの製造に用いられるものであってもよい。金型を用いた打ち抜き加工を適用することにより、導電板10に複数のスリット20を容易に形成することができる。なお、本実施形態において、第2方向14は第1方向12と交差する方向を指し、一例として、第2方向14は第1方向12と直交してもよい。
【0032】
スリット20は、導電板10における第1方向12の少なくとも一方の端部を残して形成する。例えば、図1(B)に示すように、スリット20は導電板10における第1方向12の両端部を残して形成してもよい。言い換えれば、スリット20の形成後、導電板10が、第1方向12の両端部に残存部分11,13を有してもよい。すなわち、スリット20は導電板10に形成された長穴であってもよい。また、スリット20の形状は限定されるものではないが、例えば図1(B)に示すように、スリット20は第1方向12に直線状(直線及び直線のような形状を含む)に形成してもよい。なお、スリットの他の形態については、図12及び図14を用いて後述する。
【0033】
図1(B)及び図2に示すように、第2方向14において、スリット20により、スリット20を介して隣接する第1領域16と第2領域18とに導電板10を分離する。図1(B)に示す例においては、導電板10は、スリット20aを介して隣接する第1領域16aと第2領域18a、スリット20bを介して隣接する第1領域16bと第2領域18b、及び、スリット20cを介して隣接する第1領域16cと第2領域18cというように、第1領域と第2領域とを第2方向14に複数有している。ここで、第1領域16とは、後述の工程において少なくとも1つの太陽電池セル40が搭載される導電板10の部分であり、また第2領域18は後述の工程において少なくとも1つのワイヤ50がボンディングされる導電板10の部分(図4参照)である。また、第1領域16は少なくとも1つのセル搭載領域17を有する。なお、第1領域16及び第2領域18とは、それぞれの外延が明確に画定されているものに限定する意図ではなく、1つのスリット20を介して隣接する領域を便宜的に定義したものである。従って、例えば図1(B)に示したように、1つのスリット20aを基準にした場合に第2領域18aと定義される領域が、このスリット20aに隣接するスリット20bを基準にした場合には第1領域16bとなる。同様に、1つのスリット20bを基準にした場合に第2領域18bと定義される領域が、このスリット20bに隣接するスリット20cを基準にした場合には第1領域16cとなる。
【0034】
導電板10は複数の第1位置固定部(図1(B)の例では穴30)を有する。第1位置固定部は、後述の工程において基板60に形成される複数の第2位置固定部(図8の例では突起部62)に対応するものである。第1位置固定部及び第2位置固定部の一例としては、一方が穴で、他方が突起部であり、突起部に穴が挿入することによって両者が固定されてもよい。図1(B)に示される第1位置固定部の一例としての穴30は、例えば導電板10を金型によって打ち抜くことによって形成することができる。導電板10におけるスリット20の間の領域に少なくとも1つの穴30を形成する。
【0035】
次に、複数の太陽電池セル40を用意する(図3参照)。ここで、太陽電池セル40は、光電効果を有する太陽電池素子44と、太陽電池素子44の一方の表面に設けられた第1電極46と、太陽電池素子44の他方の表面に設けられた第2電極42とを備える。太陽電池素子44は化合物半導体やIV族半導体等で構成することができ、その積層構造は特に限定されるものではない。
【0036】
図3に示すように太陽電池セル40を第1領域16に搭載する。具体的には、第1電極46が第1領域16に電気的に接続されるとともに、第2電極42が第1領域16から離間して配置されるように、太陽電池セル40を第1領域16のセル搭載領域17に搭載する。例えば、樹脂中に銀粒子やカーボンブラックをフィラーとして分散した導電性ペーストを介して、太陽電池セル40をそれぞれの第1領域16にダイボンディングする。こうして、複数の太陽電池セル40を複数の第1領域16に固定するとともに、それぞれの太陽電池セル40の第1電極46と導電板10(第1領域16)との電気的接続を図る。また、図1(B)に示すように、太陽電池セル40は、導電板10の平面視において、導電板10(第1領域16)のスリット20付近に搭載することが好ましく、これにより後述するワイヤ50のワイヤ長を短くして、コスト低減及び電気特性の向上を図ることができる。
【0037】
次に、図4に示すように、太陽電池セル40の第2電極42と、導電板10の第2領域18とをワイヤ50によって電気的に接続する。具体的には、まず、ワイヤを第2電極42に第1ボンディングし、第2電極42に先端が接続されたワイヤを、第2方向14にスリット20を跨いで引き出し、当該ワイヤの一部を第2領域18に第2ボンディングする。このようなワイヤ50をそれぞれの太陽電池セル40ごとに形成する。
【0038】
次に、図5に示すように、導電板10に搭載された太陽電池セル40の少なくとも一部を覆うシリコーン樹脂などの樹脂材料52を設ける。樹脂材料52は、光透過性(例えば透明性)を有するもので、例えばポッティングによって設けることができる。また、樹脂材料52は、太陽電池セル40の全体を封止するように設けてもよい。これにより、太陽電池セル40を外部環境から保護することができる。また、樹脂材料52はワイヤ50の少なくとも一部を覆うように設けてもよく、例えばワイヤ50における第2電極42との接合部を覆うように設けてもよい。これにより、ワイヤ50の少なくとも一部(特にワイヤ50の接合部)を外部環境から保護し、例えばワイヤ50の損傷等による電気的接続不良の発生を抑制することができる。
【0039】
その後、図6に示すように、太陽電池セル40に例えば導光器などの光学部材54を搭載する。具体的には、太陽電池セル40の第2電極42の直上に光学部材54を搭載する。光学部材54は例えば樹脂材料52によって接着することができる。その後、樹脂材料52をキュアし、光学部材54を太陽電池セル40上に固定する。
【0040】
次に、図8〜図10に示す基板60を用意する。ここで、図8は基板の概略平面図であり、図9は図8のIX−IX線断面図で、また図10は図8のX−X線断面図である。
【0041】
基板60は、導電板10及び太陽電池セル40を支持するもので、例えば絶縁基板などで構成することができる。基板60は、例えば、太陽光線を集光する一次光学部材(図示しない)と同一材料で構成されてよく、例えばアクリル系材料で構成してもよい。基板60は、少なくとも1つの導電板10を搭載可能な主面を有する。
【0042】
基板60は複数の第2位置固定部を有する。例えば、図8及び図9に示すように、基板60は第2位置固定部の一例として複数の突起部62を有する。突起部62は、上記した導電板10の第1位置固定部の一例としての穴30に対応する。具体的には、複数の突起部62が、導電板10の複数の穴30の位置に対応し、また突起部62は穴30に挿入可能な構成を有している。
【0043】
また、基板60は、導電板10が基板60に搭載された場合、導電板10の残存部分11,13と基板60との間に空間が設けられるような構成を有する。例えば、図8及び図10に示すように、基板60は導電板10の残存部分11,13に対応する位置に窪み64,66を有する。なお、窪み64,66に代えて、基板60に貫通孔又は基板60の側面方向に開口した切り欠きを設けることもできる。
【0044】
図7に戻り、複数の太陽電池セル40が搭載された導電板10を、基板60に搭載する。具体的には、導電板10における太陽電池セル40が搭載された面とは反対の面を、基板60の主面に例えば接着固定する。基板60上には複数の導電板10を搭載することができる。例えば図8に示すように、第2方向14に長手方向を有する複数の導電板10を、第1方向12に所定間隔をあけて配置する。
【0045】
また、導電板10を基板60に搭載する工程においては、基板60の複数の突起部62を導電板10の複数の穴30に挿入する。後述の切断工程において(図11参照)、導電板10は複数の導電部15に個片化されるが、例えばそれぞれの導電部15ごとに対応して、突起部62及び穴30を設けておけば、例えば太陽光により基板60が熱膨張してその平面が拡がったとしても、基板60の変形に追従して導電部15の平面位置も移動するため、導電部15上の太陽電池セル40と、基板60との相対位置を常に一定にすることができる。すなわち、太陽電池セル40を常に適切な位置に配置することができるので、信頼性の高い太陽電池モジュールを製造することができる。
【0046】
また、導電板10を基板60に搭載する工程においては、導電板10の残存部分11,13の位置が基板60の窪み64,66の位置に一致するように、導電板10を基板60に対して位置合わせする。こうして、導電板10の残存部分11,13と、基板60との間に空間を設けて、導電板10を基板60上に搭載した後においても、金型によって導電板10の残存部分11,13を打ち抜くことが可能となる。
【0047】
次に、図11に示すように、第1領域16と第2領域18とを互いに独立させるように、導電板10の残存部分11,13を切断する(図7も参照)。すなわち、第1領域16と第2領域18とがワイヤ50によって電気的に接続されるように、導電板10の残存部分11,13を切断する。こうして、導電板10から複数の導電部15を形成する。基板60に窪み64,66を形成した場合には、金型によって導電板10の残存部分11,13を打ち抜いてもよい。これにより、容易に残存部分11,13を切断することができる。あるいは、導電板10の残存部分11,13を例えばレーザによって切断してもよい。この場合には、導電板10の残存部分11,13と基板60との間に空間を設けずに、残存部分11,13を切断することができる。なお、切断方法は上記した例に限定されるものではなく、導電板10の残存部分11,13が、第1領域16と第2領域18との接続状態から解放できればその方法は問わず、例えば導電板10の残存部分11,13の少なくとも一部を溶融することによって達成してもよい。また、複数の導電板10を基板60に搭載する場合、いずれか1つの導電板10から得られる端部の導電部15と、他の1つの導電板10から得られる端部の導電部15とを、例えばハンダリボンなどのコンタクト部70によって電気的に接続する。これにより、基板60上に搭載された複数の導電部15の全部を電気的に接続することができる。
【0048】
その後、基板60の上方に、太陽光線を集光する一次光学部材(図示しない)を搭載する。一次光学部材は例えばレンズであり、例えばアクリル系材料など、基板60と同一材料で構成することができる。
【0049】
以上の工程により、複数の太陽電池セル40が直列接続して構成された太陽電池モジュール80を製造することができる。図11に示す例では、1つの基板60に数個の太陽電池セル40を搭載した例を示しているが、実際には、1つの基板60に例えば100個以上の太陽電池セル40を搭載することができる。また、基板60に搭載された複数の太陽電池セル40においては、その全部が直列接続されている必要はなく、その一部が直列接続され他の一部が並列接続されていてもよい。なお、図11に示す例では、図示の便宜上、樹脂材料52及び光学部材54は省略してある。
【0050】
このようにして製造された太陽電池モジュール80は、基板60と、基板60に搭載されかつ所定間隔をあけて少なくとも一方向に配列された複数の導電部15と、いずれかの導電部15にそれぞれが搭載された複数の太陽電池セル40とを備える。図11に示す例では、複数の導電部15は、第1方向12及び第2方向14にそれぞれ配列されており、複数の導電部15がアレイ状に配列されているということができる。太陽電池セル40の第1電極46は導電部15に電気的に接続され、その一方で、太陽電池セル40の第2電極42が、自らのセルが搭載された導電部15から所定間隔をあけて設けられた他の導電部15にワイヤ50によって電気的に接続されている。なお、本実施形態に係る太陽電池モジュールのその他の構成については、上記した太陽電池モジュールの製造方法の説明を適用することができる。
【0051】
以上のとおり、本実施形態においては、導電板10にスリット20を形成し、太陽電池セル40を導電板10の所定領域にワイヤによって電気的に接続した後、導電板10の残存部分11,13を切断することにより、太陽電池モジュール80を製造する。これによれば、太陽電池セル40のダイボンディングやワイヤボンディングを導電板10上で処理することができるので、非常に簡単な工程で太陽電池モジュールを製造することができる。特に、集光型の太陽電池モジュールにおいては太陽電池セル40のサイズがICチップ並みに小さいので、あたかも、半導体装置の製造工程であるダイボンディングやワイヤボンディングの如く、太陽電池モジュールの製造を行うことができる。また、導電板10の加工についても、例えば半導体装置の製造工程で用いられる金型による打ち抜き加工等を適用することができるため、非常に簡単である。また、一般的に太陽電池セルは出力電圧が例えば1V前後と低いため、多数の太陽電池セルを直列接続して出力電圧を高くすることが要求されるが、本実施形態においては導電板10に複数のスリット20を形成することにより、直列接続された複数の太陽電池セル40を容易に形成することができる。また、太陽電池セル40は導電板10(導電部15)上に搭載されることになるので、導電板10(導電部15)を例えばヒートスプレッダのように放熱部材として兼用することができ、部品点数を少なくしつつも、放熱性が高い太陽電池モジュールを製造することができる。
【0052】
次に、図12を参照して、本発明の一実施形態の第1変形例に係る太陽電池モジュールの製造方法を説明する。図12は、本変形例に係る太陽電池モジュールの製造方法に用いられる導電板の概略平面図である。
【0053】
本変形例においては、導電板に形成するスリットの構成が上記した例と異なる。
【0054】
本変形例においては、スリット120を、導電板110の第1方向12の一方の端部を切り抜いて形成する。例えば、図12に示すように、導電板110が第1方向12の一方の端部に残存部分111を有するように、導電板110の第1方向12の他方の端部を切り抜いてスリット120を形成してもよい。このようなスリット120は導電板110の側面方向に開口した切り欠きということもできる。このようなスリット120を適用した場合には、導電板110を基板上に搭載した後、第1領域と第2領域とを互いに独立させるように、導電板110の残存部分111を切断することができる。あるいは、図12に示した例に限らず、スリット120を、導電板110の第1方向12の両方の端部を切り抜いて、かつ、導電板110における第1方向12の端部以外に少なくとも1つの残存部分を有するように形成してもよい。この場合、第1方向12に沿って複数のスリット120が設けられることになる。なお、スリット120の形成方法やその他の構成については、上記実施形態において説明した内容を適用することができる。
【0055】
次に、図13を参照して、本発明の一実施形態の第2変形例に係る太陽電池モジュール及びその製造方法を説明する。図13は、本変形例に係る太陽電池モジュールの概略平面図であり、図示の便宜上図11と同様に、樹脂材料及び光学部材については図面上省略してある。
【0056】
本変形例においては、主として、太陽電池セルの配列及びそれらの電気的接続形態が上記した例と異なる。
【0057】
本変形例においては、複数の太陽電池セル140をスリット122の延在方向に沿って第1領域に搭載する。その後、ワイヤボンディング工程においては、それぞれの太陽電池セル140について第2電極と第2領域とをワイヤ150によって電気的に接続し、複数の太陽電池セル140が搭載された導電板を基板160に搭載した後、スリット122の延在方向(例えば第1方向12)における、導電板の残存部分を切断する。こうして得られた導電板の個片である導電部115には、第1方向12に配列された複数の太陽電池セル140が搭載され、それらのセルは互いに並列接続されて構成されている。また、複数の導電部115の間の太陽電池セル140は、ワイヤ150によって直列接続されている。
【0058】
本変形例に係る太陽電池モジュールの製造方法によれば、アレイ状に配列された複数の太陽電池セル140を備える太陽電池モジュール180を簡単に製造することができる。
【0059】
次に、図14及び図15を参照して、本発明の一実施形態の第3変形例に係る太陽電池モジュール及びその製造方法を説明する。図14は、本変形例に係る太陽電池モジュールの製造方法に用いられる導電板の概略平面図である。また図15は、本変形例に係る太陽電池モジュールの概略平面図であり、図示の便宜上図11と同様に、樹脂材料及び光学部材については図面上省略してある。
【0060】
本変形例においては、主として、導電板に形成するスリットの構成、ワイヤの構成、及び、整流素子を設ける構成が上記した例と異なる。
【0061】
本変形例においては、スリット220を、導電板210の第2領域が、導電板210の平面視において第1領域側に突出する凸状(凸及び凸のような形状を含む)をなすように形成する。具体的には、図14に示すように、全体的に第1方向12に長いスリット220が、第1方向12以外の複数の方向転換部222,224を有するようにしてもよい。図14に示す例では、方向転換部222,224はそれぞれ、第1方向12に対して斜めの方向に延出している。この場合、方向転換部222,224は、第2領域218の第1領域216付近の幅が小さくなる方向に斜めであってもよい。あるいは、方向転換部222,224はそれぞれ、第1方向12と直交する第2方向14に延出してもよい。なお、図14に示す例おいても、図1(B)について説明したものと同様、導電板210は、スリット220aを介して隣接する第1領域216aと第2領域218a、スリット220bを介して隣接する第1領域216bと第2領域218b、及び、スリット220cを介して隣接する第1領域216cと第2領域218cというように、第1領域と第2領域とを第2方向14に複数有している。
【0062】
本変形例に係るスリットの構成によれば、太陽電池セル240(第1領域216)における、第2領域218側の一辺を除く周囲が、スリット220から離れている。すなわち、太陽電池セル240の周囲に、放熱性向上のための導電板の領域を確保することができる。これによれば、ワイヤ250のワイヤ長を短くしつつも、太陽電池セル240の放熱性を向上させることができ、信頼性の高い太陽電池モジュールを製造することができる。特に、集光型の太陽電池モジュールの場合には、セルが高熱になりこれにより発電効率が低下する虞があることから、本変形例を適用すると非常に効果的である。
【0063】
また、本変形例においては、一例として、1つの太陽電池セル240に対して、複数のワイヤ250を形成する。具体的には、1つの太陽電池セル240の第2電極と、第2領域218とを複数のワイヤ250によって電気的に接続する。これにより、例えばいずれか1つのワイヤ250に電気的接続不良が生じた場合であっても、他のワイヤ250によって太陽電池セル240と導電部215との電気的接続を確保することができるので、信頼性の高い太陽電池モジュール280を製造することができる。
【0064】
また、本変形例においては、太陽電池モジュール280の一構成として、第1領域と第2領域とを電気的に接続する、例えばダイオード素子などの整流素子290を設ける。整流素子290は、スリット220に掛け渡すように設けることができる(図14及び図15参照)。例えば、導電板210に複数のスリット220を形成した後、太陽電池セル240を導電板210に搭載するダイボンディング工程とともに又はその前後の工程において、整流素子290を、ハンダ等の導電性材料を介して導電板210にダイボンディングする。整流素子290は、複数のスリット220のそれぞれについて設けることができる。これにより、太陽光が当たらない場合や電気的接続不良が発生した場合等により、太陽電池セル240が発電しない状況になったとしても、整流素子290をバイパス素子として用いて、太陽電池モジュールが全体として機能しなくなる虞を防ぐことができる。
【0065】
なお、本変形例においては、1つの導電部215に複数の太陽電池セル240が互いに並列接続して搭載された場合に、整流素子290を設けた例を示したが、図11に示したような一つの導電部15に1つの太陽電池セル40が搭載された場合においても、整流素子290を設けてもよい。この場合においても、太陽電池モジュールが上記した効果を備えることは明らかである。
【0066】
次に、図16(A)及び(B)を参照して、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの適用例を説明する。ここで、図16(A)及び(B)は、本実施形態に係る太陽電池モジュールを備えた携帯端末装置を示すものであり、一例として折り畳みタイプの携帯電話1000を示すものである。なお、図16(A)が携帯電話1000の開いた状態の外観斜視図を示し、図16(B)が携帯電話1000の閉じた状態の外観斜視図を示したものである。
【0067】
図16(A)に示すように、携帯電話1000は表示部1100及び操作部1200を有し、例えば、図16(B)に示すように表示部1100を有する面の裏側(すなわち携帯電話の外側)に太陽電池モジュール80を備えている。なお、太陽電池モジュールの設置箇所は、図16(B)の例に限定されるものではなく、例えば、携帯電話1000の操作部1200を有する面の裏面(すなわち携帯電話の外側)であってもよい。このような太陽電池モジュールは、携帯電話1000そのものが消費する電力を供給するための主たる電力供給手段として使用してもよいし、あるいは二次電池等のバッテリを補助する予備的な電力供給手段として使用してもよい。
【0068】
なお、本実施形態に係る携帯端末は、上記した携帯電話に限定されるものではなく、例えば、PDA(Personal Digital Assistant)として知られる携帯情報端末、デジタルカメラ、音楽再生装置、携帯ゲーム機などの電子機器を含むものである。また、太陽電池モジュールの適用例としては、携帯端末装置の例に限るものではない。
【0069】
上記発明の実施形態を通じて説明された実施例や応用例は、用途に応じて適宜に組み合わせて、又は変更若しくは改良を加えて用いることができ、本発明は上述した実施形態の記載に限定されるものではない。そのような組み合わせ又は変更若しくは改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【0070】
10…導電板
11,13,111…残存部分
12…第1方向
14…第2方向
15,115,215…導電部
16a,16b,16c,216a,216b,216c…第1領域
18a,18b,18c,218a,218b,218c…第2領域
20,120,220…スリット
30…穴(第1位置固定部)
40,140,240…太陽電池セル
42…第2電極
46…第1電極
50,150,250…ワイヤ
60,160,260…基板
62…突起部(第2位置固定部)
【特許請求の範囲】
【請求項1】
(a)第1方向と交差する第2方向に第1領域と第2領域とに分けるためのスリットを導電板の残存部分を残して形成するステップと、
(b)第1電極及び第2電極を有する太陽電池セルを、第1電極が第1領域にボンディングされるように第1領域に搭載するステップと、
(c)第2電極と第2領域とをワイヤボンディングするワイヤを、第2方向にスリットを跨いで形成するステップと、
(d)第1領域と第2領域とを互いに独立させるように、スリットの延在方向に導電板の残存部分を切断して分離するステップと、
を含む太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項2】
ステップ(a)において、導電板の第1方向の少なくとも一方の端部に残存部分を残してスリットを形成する、請求項1記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項3】
ステップ(a)において、導電板の第1方向の一方の端部を切り抜いてスリットを形成する、請求項1記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項4】
ステップ(a)において、導電板の第2領域が、導電板の平面視において第1領域側に突出する凸状をなすように、スリットを形成する、請求項1記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項5】
(e)導電板を基板に搭載するステップをさらに含む、請求項1記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項6】
ステップ(e)を行った後、ステップ(d)を行う、請求項5記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項7】
基板には、窪みが形成されており、
ステップ(e)において、導電板の残存部分が、基板に形成された窪みに対応するように、導電板を基板に搭載する、請求項5記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項8】
導電板は、複数の第1位置固定部を有し、
基板は、複数の第1位置固定部に対応する複数の第2位置固定部を有し、
ステップ(e)において、第1位置固定部と第2位置固定部とを固定する、請求項5記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項9】
第1位置固定部及び第2位置固定部の一方が穴で他方が突起部であり、
ステップ(e)において、突起部を穴に挿入する、請求項8記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項10】
導電板に搭載された太陽電池セルの少なくとも一部を覆う樹脂材料を設けるステップをさらに含む、請求項1記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項11】
太陽電池セルに光学部材を搭載するステップをさらに含む、請求項1記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項12】
第1領域と第2領域とを電気的に接続する整流素子を設けるステップをさらに含む、請求項1記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項13】
ステップ(a)において、第2方向に所定間隔をあけてスリットを複数形成し、導電板は、複数のスリットのそれぞれを介して隣接する第1領域と第2領域とを、第2方向に複数有し、
ステップ(b)において、太陽電池セルをそれぞれの第1領域に搭載し、
ステップ(c)において、それぞれの太陽電池セルについてワイヤを形成し、
ステップ(d)において、それぞれのスリットについて導電板の残存部分を切断することにより、複数の太陽電池セルを直列接続すること、
を含む請求項1記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項14】
ステップ(b)において、太陽電池セルをスリットの延在方向に沿って複数搭載し、
ステップ(c)において、それぞれの太陽電池セルについてワイヤを形成し、
ステップ(d)において、導電板の残存部分を切断することにより、複数の太陽電池セルを並列接続すること、
を含む請求項1記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項15】
基板と、
基板に搭載されかつ所定間隔をあけて少なくとも一方向に配列された複数の導電部と、
少なくとも1つの太陽電池セルが少なくとも1つの導電部に搭載され、第1電極及び第2電極を有する複数の太陽電池セルと
を備え、
太陽電池セルの第1電極は、導電部にボンディングされ、
太陽電池セルの第2電極は、自らの太陽電池セルが搭載された導電部から所定間隔をあけて設けられた他の導電部にワイヤによってワイヤボンディングされ、
複数の導電部が互いに独立するように、それぞれの導電部を互い接続した残存部分が切断されることにより、複数の太陽電池セルがワイヤを介して少なくとも一方向に直列接続された、太陽電池モジュール。
【請求項16】
請求項15記載の太陽電池モジュールを備えた携帯端末装置。
【請求項1】
(a)第1方向と交差する第2方向に第1領域と第2領域とに分けるためのスリットを導電板の残存部分を残して形成するステップと、
(b)第1電極及び第2電極を有する太陽電池セルを、第1電極が第1領域にボンディングされるように第1領域に搭載するステップと、
(c)第2電極と第2領域とをワイヤボンディングするワイヤを、第2方向にスリットを跨いで形成するステップと、
(d)第1領域と第2領域とを互いに独立させるように、スリットの延在方向に導電板の残存部分を切断して分離するステップと、
を含む太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項2】
ステップ(a)において、導電板の第1方向の少なくとも一方の端部に残存部分を残してスリットを形成する、請求項1記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項3】
ステップ(a)において、導電板の第1方向の一方の端部を切り抜いてスリットを形成する、請求項1記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項4】
ステップ(a)において、導電板の第2領域が、導電板の平面視において第1領域側に突出する凸状をなすように、スリットを形成する、請求項1記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項5】
(e)導電板を基板に搭載するステップをさらに含む、請求項1記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項6】
ステップ(e)を行った後、ステップ(d)を行う、請求項5記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項7】
基板には、窪みが形成されており、
ステップ(e)において、導電板の残存部分が、基板に形成された窪みに対応するように、導電板を基板に搭載する、請求項5記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項8】
導電板は、複数の第1位置固定部を有し、
基板は、複数の第1位置固定部に対応する複数の第2位置固定部を有し、
ステップ(e)において、第1位置固定部と第2位置固定部とを固定する、請求項5記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項9】
第1位置固定部及び第2位置固定部の一方が穴で他方が突起部であり、
ステップ(e)において、突起部を穴に挿入する、請求項8記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項10】
導電板に搭載された太陽電池セルの少なくとも一部を覆う樹脂材料を設けるステップをさらに含む、請求項1記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項11】
太陽電池セルに光学部材を搭載するステップをさらに含む、請求項1記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項12】
第1領域と第2領域とを電気的に接続する整流素子を設けるステップをさらに含む、請求項1記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項13】
ステップ(a)において、第2方向に所定間隔をあけてスリットを複数形成し、導電板は、複数のスリットのそれぞれを介して隣接する第1領域と第2領域とを、第2方向に複数有し、
ステップ(b)において、太陽電池セルをそれぞれの第1領域に搭載し、
ステップ(c)において、それぞれの太陽電池セルについてワイヤを形成し、
ステップ(d)において、それぞれのスリットについて導電板の残存部分を切断することにより、複数の太陽電池セルを直列接続すること、
を含む請求項1記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項14】
ステップ(b)において、太陽電池セルをスリットの延在方向に沿って複数搭載し、
ステップ(c)において、それぞれの太陽電池セルについてワイヤを形成し、
ステップ(d)において、導電板の残存部分を切断することにより、複数の太陽電池セルを並列接続すること、
を含む請求項1記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項15】
基板と、
基板に搭載されかつ所定間隔をあけて少なくとも一方向に配列された複数の導電部と、
少なくとも1つの太陽電池セルが少なくとも1つの導電部に搭載され、第1電極及び第2電極を有する複数の太陽電池セルと
を備え、
太陽電池セルの第1電極は、導電部にボンディングされ、
太陽電池セルの第2電極は、自らの太陽電池セルが搭載された導電部から所定間隔をあけて設けられた他の導電部にワイヤによってワイヤボンディングされ、
複数の導電部が互いに独立するように、それぞれの導電部を互い接続した残存部分が切断されることにより、複数の太陽電池セルがワイヤを介して少なくとも一方向に直列接続された、太陽電池モジュール。
【請求項16】
請求項15記載の太陽電池モジュールを備えた携帯端末装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【公開番号】特開2011−108689(P2011−108689A)
【公開日】平成23年6月2日(2011.6.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−259190(P2009−259190)
【出願日】平成21年11月12日(2009.11.12)
【特許番号】特許第4509213号(P4509213)
【特許公報発行日】平成22年7月21日(2010.7.21)
【出願人】(000146722)株式会社新川 (128)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年6月2日(2011.6.2)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年11月12日(2009.11.12)
【特許番号】特許第4509213号(P4509213)
【特許公報発行日】平成22年7月21日(2010.7.21)
【出願人】(000146722)株式会社新川 (128)
【Fターム(参考)】
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