JP3128168U

JP3128168U - 太陽電池用端子箱のダイオード素子装置

Info

Publication number: JP3128168U
Application number: JP2006008383U
Authority: JP
Inventors: 良一生橋
Original assignee: パワード株式会社
Priority date: 2006-10-16
Filing date: 2006-10-16
Publication date: 2006-12-28
Anticipated expiration: 2016-10-16

Abstract

【課題】取り付けが簡単で、さらに、放熱性にすぐれ、小型化を実現できる太陽電池用端子箱のダイオード素子装置を提供する。
【解決手段】チップダイオード３を円筒状有底の第１の導電電極体２の筒内２ａに装着してなるダイオード素子１の第１の導電電極体２の外周２ｂを、端子板１３に設けた円形穴１４に挿着するとともに、チップダイオード３の上面電極８に、上面電極の電極面積以上の面積の下端面を持つ柱状部９と、この柱状部９に連接される幅広導体板１０からなる第２の導電電極５の柱状部９の下面９ａを接続し、さらに幅広導体板１０の先端部１６を他方の端子板１３に溶着する。
【選択図】図３

Description

この考案は、太陽電池の端子箱に収納するダイオード素子装置に関する。

一般に、太陽電池は、図９に示すように、複数の太陽電池セルＢＳ１、ＢＳ２、・・・、ＢＳＮが直列に接続され、負荷Ｚに発生電圧が出力される。この種太陽電池では、太陽光が影になるなどして発電に寄与しないセルに逆バイアスの高電圧が掛からないように各大陽電池セルＢＳ１、ＢＳ２、・・・、ＢＳＮにそれぞれ並列にダイオードＤ１、Ｄ２、・・・、ＤＮをバイパス用に接続している。図９では、太陽電池用セルＢＳ１、ＢＳ２、・・・、ＢＳＮを外部から接続する端子Ｔ１、Ｔ２、・・・、ＴＮ＋１を有する端子箱ＴＢにダイオードＤ１、Ｄ２、・・・、ＤＮを収納している。これらダイオードＤ１、Ｄ２、・・・、ＤＮは、端子箱ＴＢ内でそれぞれ端子Ｔ１〜Ｔ２、Ｔ２〜Ｔ３、・・・、ＴＮ〜ＴＮ＋１に接続されている。

ここで使用されるバイパス用ダイオードとしては、放熱性を良くするために、図１０に示すように、メサ構造ガラスパッシベーション型のベアチップ型のもので、Ｎ層とＰ層を有し、Ｐ層にはアノード電極を有し、このアノード電極が高温半田３５を介して偏平な電極板３１で外部に接続され、またＮ層にはカソード電極を有し、このカソード電極がやはり高温半田３６を介して、偏平な電極板３２で外部に接続されるようにしたものが使用されている（例えば特許文献１参照）。

また、本願の考案者は、Ｐ層とＮ層とからなるベアチップ部の下面と上面に電極を備えてなるチップダイオードを、円筒状有底の電極体の筒状内部に装着し、かつこの電極体の筒状内に樹脂充填しパッケージ部を形成してなるダイオード素子と、このダイオード素子の円筒状電極体を装着するための円形穴を設けた端子板と、からなり、端子板の円形穴に、ダイオード素子の円筒状電極体の外周を挿設するようにした太陽電池用ダイオード素子装置を提案している（特許文献２参照）
特開２００２−１５８３２４号公報実用新案登録第３１１４６０３号公報

上記した特許文献１に記載の太陽電池用のダイオードでは、放熱性はいくらか確保できるが、ダイオード素子の両電極を半田付けして太陽電池用ダイオード素子装置を製作せねばならず、製作上手間であるという問題が残る。また上記特許文献２に記載の太陽電池用ダイオード素子装置では、ダイオード素子の円筒状をした第１の導電電極体を、端子板に設けた円形穴に挿着するものであるから、ダイオード素子の取り付けが非常に容易になったが、ダイオード素子上方の第２の導電電極体は、棒状の導電電極体であるため、放熱性という点で、少し難点が残されており、十分な放熱性を得ようとすれば、チップダイオードと第２の電極体を含めたダイオード素子を小型化するのに限界がある、と言う問題があった。

この考案は、上記問題点に着目してなされたものであって、組立作業性、放熱性にすぐれ、小型化が可能な太陽電池用端子箱のダイオード素子装置を提供することを、目的とする。

この考案の太陽電池用端子箱のダイオード素子装置は、チップダイオードを円筒状有底の第１の導電電極体の筒内部に装着し、かつ、チップダイオードの上部より外部に向けて第２の導電体電極を設けてなるダイオード素子と、それぞれ一端に太陽電池を接続するための端子部を有し、相隣る少なくとも一方にダイオード素子装着用の円形穴を設け、互いに電気的に離隔して配置してなる複数の端子板と、を備え、前記ダイオード素子の前記第１の導電体電極を前記円形穴に挿着し、このダイオード素子の前記第２の導電体電極を隣接端子板に接続する太陽電池用端子箱のダイオード素子装置において、前記第２の導電体電極を、前記チップダイオードの上面電極面積以上の面積の下端面を持ち、かつ、この下端面を底面とする柱状部を前記第１の導電電極体の筒部上面より上方に突出するように形成し、この柱状部より幅広の導体板で、前記隣接端子板に接続する構成としたことを特徴とする。

この考案の太陽電池用端子箱のダイオード素子装置において、前記前記第２の導電体電極は、好ましくは、前記柱状部と前記幅広の導体板が一体的に構成されるものであることが望ましい。

また、この考案の太陽電池用端子箱のダイオード素子装置において、前記第２の導電体電極は、前記幅広の導体板を前記柱状部の上面中央より上方に延設するようにしても良い。

また、この考案の太陽電池用端子箱のダイオード素子装置において、前記前記第２の導電体電極は、前記柱状体と前記幅広の導体板が個別に構成され、前記幅広の導体板が前記柱状部に半田もしくは溶着接続されるものであってもよい。

この考案によれば、前記第２の導電体電極を、前記チップダイオードの上面電極面積以上の面積の下端面を持ち、かつこの下端面を底面とする柱状部を前記第１の導電電極体の筒部上面より上方に突出するように形成し、この柱状体の径より同等以上の幅広の導体板で、前記隣接端子板に接続することとしているので、ダイオード素子で発生した熱は、熱容量の大なる第２の導電電極体の柱状部及び幅広の導体板を通して放熱され、結果として、十分な放熱性が得られ、ダイオード素子全体の、そして太陽電池用端子箱全体の小型化を実現できる。

以下、実施の形態によりこの考案を、さらに詳細に説明する。図１は、この考案の一実施形態に使用するダイオード素子を示し、図１の（ａ）は、その平面図、図１の（ｂ）は、図１の（ａ）のＡ−Ａの断面図である。このダイオード素子１は、円筒状有底の形状をした全体として偏平な第１の導電電極体２と、この導電電極体２の筒内部２ａに設けられるチップダイオード３と、筒内部２ａの空所に充填されるエポキシ樹脂パッケージ部４と、チップダイオード３の上面に設けられる第２の導電電極体５とから構成されている。

第１の導電電極体２は、ＣＵ（銅）で形成され、外周２ｂに縦方向に無数の凹凸体が交互に形成され、つまり、突起部と溝部が交互に形成されている。

チップダイオード３は、Ｐ層とＮ層とからなるチップ部６の下面に設けられる電極（アノード）７と、上面に設けられる電極（カソード）８とからなる。

第２の導電電極体５は、本考案のもっとも特徴とするところであり、チップダイオード３の上部に設けられる柱状部９と、この柱状部９の上方より側方に一体的に形成される幅広導体板１０とからなり、ＣＵ（銅）で形成されている。柱状部９は、円柱であり、チップダイオード３の上面に接する下面９ａは、チップダイオード３の上面の方形の面３ａよりも、広く設定してあり、柱状部９の下面９ａは、チップダイオード３の上面３ａを覆う対応で、上面電極８に、高温半田層１２により接続されている。この柱状部９は、図２に示すように、第１の導電電極体２の上部２ｃよりも、上方に突出している。柱状部９は、ここでは、円柱状であるがチップダイオード３の形状と同様に、方形、つまり角柱状であってもよい。幅広導体板１０は、柱状部９の上方より、横方向に延設されており、その幅は、柱状部９の直径と同程度あるいはそれ以上に、幅広に設定している。この幅広導体板１０の他端（先端１６）は、後述のように、第１の導電電極体２が円形穴１４に挿着される端子板１３とは、異なる他の端子板に溶着あるいは半田付けされる。

チップダイオード３は、下面電極７が高温半田１１で第１の導電電極体２の筒内部２ａの底面２ｄに接続されている。又、上面電極８が第２の導電電極体５の柱状部９の下面９ａに高温半田１２を介して接続されている。第１の導電電極体２の筒内部２ａとチップダイオード３の空所にはエポキシ樹脂が充填されパッケージ部４が形成されている。このパッケージ部４によって、チップダイオード３は、外部より完全に密封されている。

この、ダイオード素子を用いた実施形態太陽電池用端子箱のダイオード素子装置は、図３に示すように、偏平なＣＵ（銅）の端子箱の端子板１３に、円形穴１４が設けられ、この円形穴１４に、上記したダイオード素子１の導電電極体２の外周部２ｂが圧着挿入されて、構成されている。端子板１３の円形穴１４は、ダイオード素子１の電極体２の外周円より、やや小さく設定されていることと、電極体２の外周部２ｂが、凹凸に形成されていることが相まち、ダイオード素子が端子板１３に強力に接着され、外力にて離れず、かつ放熱性も良い。さらに、その上、第２の導電電極体５が、チップダイオード３の上部に設けられる柱状部９と、この柱状部９の上方より側方に一体的に形成される幅広導体板１０とから構成されているので、チップダイオード３よりの、放熱性を、さらに改善できる。

次に、この考案のさらに、具体的な実施形態である図４に示す太陽電池用端子箱のダイオード素子装置について、説明する。この実施形態では、端子箱ＴＢに、４個の端子板１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄが左右横方向に配置されている。各端子板１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄは、ＣＵ（銅）で形成され、それぞれ縦横の長さは異なるものの厚さは同じで、いずれもほぼ長方形状である。また、各端子板１３Ａ、・・・、１３Ｄの一端には、外部より太陽電池セルＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３を接続するための端子Ｔ１、・・・、Ｔ４を備えている。

また、端子板１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃには、位置は異なるものの、同径の円形穴１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃを形成しており、この円形穴１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃには、それぞれバイパス用のダイオード素子１Ａ、１Ｂ、１Ｃを装着している。ここに使用するダイオード素子１Ａと１Ｂは極性が異なるものとし、ダイオード１Ｂと１Ｃは同じ極性のものを使用している。

端子板１３Ａと１３Ｂの間に配置される端子板１３Ｄは、ダイオード素子を挿着する円形穴を設けていず、溶着部１５Ａ、１５Ｂを設けている。又、端子板１３Ｂにも溶着部１５Ｃを設けている。この溶着部１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃは各端子板の他の面より高く台状に突出しており、溶接を容易にしている。この溶接部１５Ａ，１５Ｂ、１５Ｃ、への接続は半田接続であっても良い。

ダイオード素子１Ａは、図１で説明したものと逆極性のものであり、幅広導体板１０Ａが前述のようにＰ層とＮ層からなるダイオードチップを、円筒状有底の電極体２Ａに挿着し、Ｎ層の下面の電極（カソード）を電極体２Ａの内面に装着し、Ｐ層の上面の電極（アノード）を柱状部９Ａに接続したものである。この柱状部９Ａに一体的に形成される幅広胴体板１０Ａは、図５に示すように、その先端部１６Ａが折り曲げられて、端子板１３Ｄの溶着部１５Ａに位置し、ここで、先端部１６Ａと溶着部１５Ａが、スポット溶接により溶着されている。

また、ダイオード素子１Ｂは、Ｐ層とＮ層からなるダイオードチップを、ダイオード素子１Ａの場合と逆にして（図１に示すものと同極性）円筒状有底の電極体２Ｂに挿着し、Ｐ層の下面の電極（アノード）を電極体２Ｂの内面に接着し、Ｎ層の上面の電極（カソード）を柱状部９Ｂに接続したものである。この柱状部９Ｂに一体的に形成される幅広導体板１０Ｂは、図６に示すように,折り曲げられて、その先端部１６Ｂが端子板１３Ｄの溶着部１５Ｂに位置し、ここで先端部１６Ｂと溶着部１５Ｂがスポット溶接により溶着されている。

さらに、ダイオード素子１Ｃは、ダイオード素子１Ｂと同様に、Ｎ層を上部、Ｐ層を下部としたダイオードチップを、円筒状有底の電極体２Ｃに挿着し、Ｐ層の下面の電極（アノード）を電極体２Ｃの内面に接着し、Ｎ層の上面の電極（カソード）を柱状部９Ｃに接続したものである。この柱状部９Ｃに一体的に形成される幅広導体板１０Ｃも、図５に示すように、折り曲げられてその先端部１６Ｃが端子板１３Ｄの溶着部１５Ｃに位置し、ここで先端部１６Ｃと溶着部１５Ｃがスポット溶接により溶着されている。

なお、この考案の実施形態に使用するダイオード素子１は、図１に示すように、チップダイオード３の上面に形成する第２の導体電極は、一体に形成するものが望ましいが、これに代えて、図７に示すように、柱状部９と幅広導体板１０を、別体として用意し、両者を半田層１７で接続する（あるいは溶接する）ものとしてもよい。

さらに、また、図８に示すように第２の導体電極５は、一体に形成するが、幅広導体板１０は、柱状部９の中央部より上方に延説して形成し、幅広導体板１０の先端部１６を、端子板に接続する場合には、幅広導体板１０を途中で折り曲げて使用してもよい。

この考案の一実施形態で使用する太陽電池用ダイオード素子を示し、（ａ）は、その平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａで切断し他断面図である。図１の（ａ）に示す太陽電池用ダイオード素子の、側面図である。同太陽電池用ダイオード素子を用いた実施形太陽電池用端子箱のダイオード素子装置を示す断面図である。この考案の、他の具体的な実施形態太陽電池用端子箱のダイオード素子装置の端子板及びダイオード素子の配置を示す平面図である。図４に示す実施形態太陽電池用端子箱のダイオード素子装置のＢ−Ｂで切断した断面図である。図４に示す実施形態太陽電池用端子箱のダイオード素子装置のＣ−Ｃで切断した断面図である。この考案の実施形態で使用する太陽電池用ダイオード素子の他の例を示す断面図である。この考案の実施形態で使用する太陽電池用ダイオード素子の、さらに他の例を示す断面図である一般的な太陽電池の電池セルとバイパス用ダイオードの接続を示す回路図である。一般的な太陽電池ダイオード素子の一例を示す断面図である。

符号の説明

１ダイオード素子
２第１の導電電極体
３チップダイード
４パッケージ部
５第２の導電電極体
６チップ部
７下面電極
８上面電極
９柱状部
１０幅広導電板
１１下面高温半田
１２上面高温半田
１３端子板
１４円形穴
１５溶着部

Claims

チップダイオードを円筒状有底の第１の導電電極体の筒内部に装着し、かつ、チップダイオードの上部より外部に向けて第２の導電体電極を設けてなるダイオード素子と、それぞれ一端に太陽電池を接続するための端子部を有し、相隣る少なくとも一方にダイオード素子装着用の円形穴を設け、互いに電気的に離隔して配置してなる複数の端子板と、を備え、前記ダイオード素子の前記第１の導電体電極を前記円形穴に挿着し、このダイオード素子の前記第２の導電体電極を隣接端子板に接続する太陽電池用端子箱のダイオード素子装置において、
前記第２の導電体電極を、前記チップダイオードの電極面積以上の面積の下端面を持ち、かつこの下端面を底面とする柱状部を前記第１の導電電極体の筒部上面より上方に突出するように形成し、この柱状部より幅広の導体板で、前記隣接端子板に接続する構成としたことを特徴とする太陽電池用端子箱のダイオード素子装置。
前記第２の導電体電極は、前記柱状部と前記幅広の導体板が一体的に構成されるものであることを特徴とする請求項１記載の太陽電池用端子箱のダイオード素子装置。
前記第２の導電体電極は、前記幅広の導体板が前記柱状部の上面中央より上方に延設されてなることを特徴とする請求項2記載の太陽電池用端子箱のダイオード素子装置。
前記第２の導電体電極は、前記柱状部と前記幅広の導体板が個別に構成され、前記幅広の導体板が前記柱状部に半田又は溶着接続されるものであることを特徴とする請求項１記載の太陽電池用端子箱のダイオード素子装置。