JP5219512B2 - Solar cell (elongated small piece) submodule structure - Google Patents
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Description
この発明は、細長い太陽電池を組み入れる太陽電池サブモジュール構造および太陽電池サブモジュールを形成する方法に関し、そして特に、光起電力装置のための太陽電池サブモジュール、光起電力装置のための太陽電池サブモジュールを形成する方法、基板取外しプロセス、細長い基板供給プロセス、光起電力装置のための太陽電池サブモジュールを形成するプロセス、細長い基板の取扱いシステム、光起電力装置のための太陽電池サブモジュールを形成するプロセス、光起電力モジュール内の電気的接続を形成するプロセス、光起電力モジュールのための電気的コネクタを形成するプロセス、光起電力モジュール内の細長い小片間の電気的接続を形成するプロセス、光起電力モジュールのための電気的コネクタ、光起電力モジュールのための電気的コネクタを形成するシステム、細長い小片(sliver)除去プロセス、細長い小片除去装置、細長い小片除去クランプ、ウエハから細長小片を外すプロセス、および積み重ねられた配置に細長い基板を保管する保管装置に関する。 The present invention relates to a solar cell submodule structure incorporating elongated solar cells and a method of forming a solar cell submodule, and in particular, a solar cell submodule for a photovoltaic device, a solar cell sub for a photovoltaic device. Method of forming a module, substrate removal process, elongated substrate supply process, process of forming a solar cell submodule for a photovoltaic device, elongated substrate handling system, forming a solar cell submodule for a photovoltaic device A process of forming an electrical connection in the photovoltaic module, a process of forming an electrical connector for the photovoltaic module, a process of forming an electrical connection between the elongated strips in the photovoltaic module, Electrical connector for photovoltaic module, for photovoltaic module System for forming an electrical connector, the elongated pieces (sliver) removing process, the elongated strip removal device, an elongated piece removal clamps, the process removing the elongated pieces from the wafer, and a storage device storing an elongated substrate in stacked arrangement.
この明細書では、「細長い太陽電池」という用語は、概略的に平行六面体の形状で、長さが幅よりも実質的に大きい(典型的には数十倍から数百倍長い)高アスペクト比を有する太陽電池を表す。細長い太陽電池の厚みはこの発明ではほとんど取るに足らないが、しかし典型的には太陽電池の幅よりも4から百倍小さい。太陽電池の長さと幅は、電力発生のための最大限利用可能な活性表面積(太陽電池の活性な“表面”)を規定し、一方太陽電池の長さと厚みは、電池の光学的に不活性な表面または“エッジ”を規定する。典型的な細長い太陽電池は、長さが10〜120mm、幅が0.5〜5mm、および厚みが15〜400ミクロンである。 In this specification, the term “elongated solar cell” refers to a high aspect ratio, generally in the shape of a parallelepiped, with a length that is substantially greater than a width (typically tens to hundreds of times longer). Represents a solar cell having The thickness of the elongated solar cell is almost negligible in the present invention, but is typically 4 to 100 times smaller than the width of the solar cell. The length and width of the solar cell define the maximum available active surface area (active “surface” of the solar cell) for power generation, while the length and thickness of the solar cell are optically inactive to the cell Surface or “edge”. Typical elongate solar cells are 10 to 120 mm long, 0.5 to 5 mm wide, and 15 to 400 microns thick.
細長い太陽電池は、例えばSolar Energy Materials & Solar Cellsの第65巻(2001年)の179〜184ページにシェーベンストック(S.Scheibenstock)、ケラー(S.Keller)、ファス(P.Fath)、ウィルケ(G.Willeke)およびバウチャ(E.Bucher)による「ハイボ(High Vo)(高電圧)電池思想」(「シェーベンストック」)、および国際特許出願の公開番号WO02/45143(「細長い小片特許出願」)に記載されているようなプロセスによって製造される。後者の文献は、結果として生じた薄く細長い基板の大きさが、それらのすべての表面積が元のシリコンウエハのそれよりも大きな、単一の標準的なシリコンウエハから大量の薄く(概略的に<150μm)細長いシリコン基板を製造するプロセスを記載する。そのような細長い基板は、「細長い小片基板」と表される。細長い小片特許出願はまた、「細長い小片太陽電池」と表される、細長い小片基板に太陽電池を形成するためのプロセスを開示している。しかし、「細長い小片」という語は、概略的に1つまたはより多くの太陽電池を組み入れるまたは組み入れない細長い小片基板を表す。「細長い小片」という語は、オリジン・エネルギ・ソーラ・プチ株式会社(Origin Energy Solar Pty Ltd.)のオーストラリア登録番号933476の登録商標である。 Elongated solar cells are described in, for example, pages 179-184 of Volume 65 (2001) of Solar Energy Materials & Solar Cells, S. Scheibenstock, S. Keller, P. Fath, Wilke. (G.Willeke) and E.Bucher's "High Vo (High Voltage) Battery Concept" ("Schovenstock"), and International Patent Application Publication Number WO02 / 45143 ("Elongated Small Piece Patent Application") )) As described. The latter document shows that the resulting thin and elongated substrate dimensions are large quantities of thin (roughly << 1) from a single standard silicon wafer, all of which have a surface area greater than that of the original silicon wafer. A process for manufacturing a 150 μm) elongated silicon substrate is described. Such an elongated substrate is referred to as an “elongated small piece substrate”. The elongated strip patent application also discloses a process for forming solar cells on an elongated strip substrate, referred to as "elongated strip solar cells". However, the term “elongated strip” refers to an elongated strip substrate that generally incorporates or does not incorporate one or more solar cells. The term “strips” is a registered trademark of Origin Energy Solar Pty Ltd., Australia registration number 933476.
一般的に、細長い太陽電池は、太陽電池製造プロセスを本質的に使用して、細長い基板上に形成された単結晶太陽電池または多結晶太陽電池である。細長い基板は、ウエハフレームと表わされるウエハの残った部分によって一緒に結合された、対応する一連の平行な細長い基板を規定するため、シリコンウエハを貫通する一連の平行な細長いスロットを機械加工することによって、好ましくは一括処理プロセスで形成される。それらがウエハフレームに残されている間、太陽電池は細長い基板上に形成され、そして次に、個々の細長い1組の太陽電池を与えるために、互いにおよびウエハフレームから分離される。 In general, an elongated solar cell is a single crystal solar cell or a polycrystalline solar cell formed on an elongated substrate using essentially the solar cell manufacturing process. Machining a series of parallel elongated slots through a silicon wafer to define a corresponding series of parallel elongated substrates joined together by a remaining portion of the wafer, represented as a wafer frame. Are preferably formed in a batch process. While they are left on the wafer frame, the solar cells are formed on an elongated substrate and then separated from each other and from the wafer frame to provide an individual elongated set of solar cells.
細長い太陽電池が形成されたシリコンの細長いスライスは、割れやすく、そして注意深い取扱いが必要であり、特に元のウエハから分離するとき、テストするとき、容器に詰めるとき、保管、実装および電気的相互接続時に注意を要する。さらに、より大きな面積の従来の太陽電池(例えば、細長くないウエハベースの電池)と比べると、各電池の面積と価値は小さく、細長い基板と太陽電池を経済的に成功させるために、信頼性のある、低コストの取扱い、組立ておよび実装プロセスが必要である。光起電力装置を形成するために、細長い太陽電池を使用することへの既存の接近方法はある範囲に限定される。いくつかの出願は、電気的に接続された細長い太陽電池の配列を形成するために、基板、または例えばガラスのような透明または半透明の基板に電池を接着剤でつけることを含む。「つまんで置く」ロボット機械は、基板上に細長い太陽電池を置くために使用される。そして電池は、例えば導電性のエポキシまたは半田のような材料を使用して電気的に接続される。例えばエチレンビニルアセテート(EVA)、シリコーン、ポリビニルブチラル(PVB)またはポリウレタンのような封止材料が、太陽電池配列の組立を完成させるために、ガラスまたはテフゼルまたはテフロンフィルムまたは類似の透明な材料の被覆層とともに使用される。 The elongated slices of silicon on which elongated solar cells are formed are fragile and require careful handling, especially when separated from the original wafer, when tested, packed in containers, stored, mounted and electrical interconnected Attention is sometimes required. In addition, the area and value of each cell is small when compared to larger area conventional solar cells (eg, non-elongated wafer-based cells), and the reliability of the elongated substrates and solar cells to make them economically successful. Some low cost handling, assembly and mounting processes are required. Existing approaches to using elongated solar cells to form photovoltaic devices are limited to a certain extent. Some applications include attaching the cell to a substrate, or a transparent or translucent substrate such as glass, to form an array of electrically connected elongated solar cells. “Pinch and place” robotic machines are used to place elongated solar cells on a substrate. The batteries are then electrically connected using a material such as conductive epoxy or solder, for example. For example, a sealing material such as ethylene vinyl acetate (EVA), silicone, polyvinyl butyral (PVB) or polyurethane is used to complete the assembly of the solar cell array of glass or Tefzel or Teflon film or similar transparent material. Used with a coating layer.
この技術を使用して光起電力装置を形成するときの重要な困難さは、類似の面積の標準的な太陽電池への類似のパワー出力を有し、しかし実質的に異なった電圧と電流特性の可能性を有する配列を形成するために、相対的に大きな面積に相対的に正確な位置に置くこと、およびに相対的に大量の細長い太陽電池の電気的相互接続のための要求である。 An important difficulty in forming photovoltaic devices using this technique is that it has a similar power output to a standard solar cell of a similar area, but with substantially different voltage and current characteristics. To form an array with the possibility of relatively accurate positioning in a relatively large area and the electrical interconnection of a relatively large amount of elongated solar cells.
さらに、従来のつまんで置くプロセス、それは高い価値を有し、相対的に小さな基板面積上の小さな大きさのアイテムの組立のために概略的に設計されるが、大きな面積の基板を覆うように変形されたとき、経済的に成功するには、あまりにも遅くそして複雑である。あるいは、受入れ可能なスループットの高速組立システムは、高価であり、正確な製造と制御システムを要求し、従来の太陽モジュール組立の面積上を高速で大量の小さな細長い太陽電池を取り扱う耐久力(wear)および弱さ(tear)により、ほぼ限られた実用的な寿命を有する。 In addition, the conventional pinching process, which has high value and is designed for the assembly of small size items on a relatively small substrate area, but covers large area substrates When transformed, it is too slow and complicated to be economically successful. Alternatively, high throughput assembly systems with acceptable throughput are expensive, require accurate manufacturing and control systems, and wear to handle large numbers of small elongated solar cells at high speeds over the area of conventional solar module assembly. And due to the tear, it has a practically limited practical lifetime.
従来のモジュール、特に単結晶または多結晶シリコンウエハを使用して構成されるモジュールは、典型的にはモジュール面積の1平方メートル当たり約60〜70のウエハ電池を含む。大部分の従来のモジュールに使用されている太陽電池は、1面(例えば、それらは照明に対してただ1つの活性表面を与える)であり、そして電池の正しい方向を判別する困難さはない。従来のウエハ太陽電池の大きな(例えば、典型的には4インチ)直径はまた、太陽電池が取り扱いまたは組立プロセスで電池が裏返される可能性が事実上ないことを意味する。従来のウエハを含むモジュール内の電気的接続の数は、1つの太陽電池当たり200のオーダであり、または1つの電池当たり約4である。 Conventional modules, particularly those constructed using single crystal or polycrystalline silicon wafers, typically include about 60-70 wafer cells per square meter of module area. The solar cells used in most conventional modules are single sided (eg they give only one active surface for illumination) and there is no difficulty in determining the correct orientation of the cell. The large (eg, typically 4 inches) diameter of conventional wafer solar cells also means that there is virtually no possibility that the solar cells will be turned over in the handling or assembly process. The number of electrical connections in a module including a conventional wafer is on the order of 200 per solar cell, or about 4 per cell.
細長い太陽電池では、電気的接続の数は1つの電池当たりおよそ6または8であるが、しかし各細長い電池の面積は従来の電池の面積の小部分であるため、細長い太陽電池のみを組み入れたモジュールの電気的接続の数は、モジュール面積の1平方メートル当たり2,000から20,000の範囲またはそれ以上であるかもしれない。細長い太陽電池サブモジュール組立部品を組み入れるモジュールの電気的相互接続を、安価でかつ信頼性が高く確立するために、従来にはない接近方法が要求されることは、この考察だけから明らかである。 In elongate solar cells, the number of electrical connections is approximately 6 or 8 per cell, but each elongate cell area is a small portion of the area of a conventional cell, so a module incorporating only elongate solar cells The number of electrical connections may range from 2,000 to 20,000 per square meter of module area or more. It is clear from this discussion alone that an unprecedented approach is required to establish an inexpensive and reliable electrical interconnect for modules incorporating elongated solar cell submodule assemblies.
さらに、従来の太陽電池の1面の本質は、それらの方位と極性を見えるように容易に決められるようにすることである。しかし、細長い太陽電池は2面(例えば、2つの対向する光学的に活性な面を有する)であり、物理的形状において完全に対称であり、それらの極性の視覚による決定をできなくする。非常に大きなアスペクト比を有する細長い太陽電池は、それらが十分に薄ければ容易に巻きつけたり曲げたりすることができるが、しかし同時に局所的な応力がかかると全くもろくなり、分離したり、取り扱ったり、テストしたり、容器に入れたり、および組み立てたりする間に、割れたり傷つけられたりする。 Furthermore, the essence of one surface of conventional solar cells is to make their orientation and polarity easily visible. However, elongate solar cells are two-sided (eg, having two opposing optically active surfaces) and are completely symmetric in physical shape, making their visual determination of their polarity impossible. Elongated solar cells with very large aspect ratios can be easily wound and bent if they are thin enough, but at the same time they become quite fragile when subjected to local stresses and can be separated or handled. , Cracked or damaged during testing, containering and assembly.
細長い太陽電池の他の困難さは、分離および取扱いの間に、長さ方向の軸のまわりで誤った方位に置かれやすいことである。長い基板は1面の太陽電池を形成するために処理され、その場合電極は電池面にあり、あるいは電池エッジの近くにある。あるいは、細長い基板は2面の太陽電池を形成するために処理され、その場合電極は電池面、またはよりありそうなのは、太陽電池のエッジにある。細長い太陽電池の形状の2面の本質は、各電池の方位、そして極性は、取扱いの間、絶対的に信頼性のある方法で機械的に保たれることを要求することである。細長い2面の太陽電池はまた、太陽電池の極性が視覚的に決定される目印または利用可能な特徴なく、物理的に対称に見える。誤った方向に置かれた細長い2面の太陽電池は、それゆえ不注意で、逆バイアスでそれらを動作させる方位に、モジュールに組み入れられ、そのことがモジュールの出力を減少させ、電池および/またはモジュールを破壊する可能性がある。 Another difficulty with elongated solar cells is that they are prone to misorientation around the longitudinal axis during separation and handling. The long substrate is processed to form a single-sided solar cell, where the electrodes are on the cell surface or near the cell edge. Alternatively, the elongated substrate is processed to form a two-sided solar cell, in which case the electrodes are at the cell surface, or more likely at the edge of the solar cell. The essence of the two sides of the elongated solar cell shape is that the orientation and polarity of each cell requires that it be kept mechanically in an absolutely reliable manner during handling. Elongated two-sided solar cells also appear physically symmetrical without any landmarks or features available where the polarity of the solar cell is visually determined. Elongated two-sided solar cells placed in the wrong direction are therefore inadvertently incorporated into the modules in the orientation to operate them in reverse bias, which reduces the output of the module, and / or The module may be destroyed.
従来の光起電力モジュールでは、太陽電池、母線(bus bar)および電池接続は、エチレンビニルアセテート(EVA)のような弾性材料の母型内に完全に樹脂封止され、そのことはガラス基板および保護裏面シートまたは他のガラスシートとの間にそれ自身が挟まれる。いろいろな理由のために、上述の標準的な方法で細長い太陽電池を完全に樹脂封止することは便利ではない。むしろ、細長い電池を支持基板、より一般的にガラスに直接接着させることが好ましい。しかし、この配置は、細長い電池間に信頼性の高い電気的接続を形成することを困難にする。 In conventional photovoltaic modules, solar cells, bus bars and battery connections are completely resin encapsulated in a matrix of elastic material such as ethylene vinyl acetate (EVA), which is a glass substrate and It is sandwiched between a protective back sheet or other glass sheet. For various reasons, it is not convenient to completely encapsulate an elongated solar cell in the standard manner described above. Rather, it is preferred to adhere the elongated battery directly to a support substrate, more generally glass. However, this arrangement makes it difficult to make a reliable electrical connection between the elongated batteries.
太陽電池の1つの応用は、いわゆるリニア集光器(linear concentrator)システムである。そのようなシステムの例は、トローフ集光器(trough concentrator)であり、それは鏡または反射レンズの長い太陽追跡列を含む。典型的なリニア光起電力集光器システムは、「1つの太陽」システムのそれの約8から80倍の範囲の幾何学的な太陽照明集光器比で作動する(8〜80の「太陽」として表わされる)。このような配置において、従来の太陽電池の単一のラインは、レシーバに実装される。各従来の電池は幅が2cmから5cmで、20から50個の太陽電池は、1〜2mの長さを有するレシーバの長さに沿って直列に接続される。光の均一性はレシーバの長さに沿って概略的に良いが、しかし横方向には悪い。太陽電池は、より高い電圧出力を与えるため、通常直列に接続される。電流は、典型的には、上面と下面の各電池の中央から、各電池の2つのエッジの4つのコンタクトに流れる。電気的接続は、電流を取り除くため、これらのコンタクトの各々になされる。太陽電池の直列接続は、レシーバのエッジで、典型的には銅タブ(tab)の使用を含む適切な接続技術によってなされる。しかし、この従来のシステムでの直列相互接続は重要な面積を占める。さらに、集光器レシーバの長さに沿った電流の流れは、電荷を、各電池の中央領域から外部接続へのエッジに横に、そして隣接する電池の中央領域まで戻して移動させるプロセスである。その結果、重要な直列抵抗損失が発生する。集光器システムへの細長い太陽電池の応用は、上述のように、現在使用されている従来の太陽電池に関する多くの問題を解決する可能性を有する。 One application of solar cells is the so-called linear concentrator system. An example of such a system is a trough concentrator, which includes a long solar tracking array of mirrors or reflective lenses. A typical linear photovoltaic concentrator system operates at a geometric solar illumination concentrator ratio in the range of about 8 to 80 times that of the “one sun” system (8-80 “solar” "). In such an arrangement, a single line of conventional solar cells is mounted on the receiver. Each conventional battery is 2 cm to 5 cm wide, and 20 to 50 solar cells are connected in series along the length of the receiver having a length of 1-2 m. The light uniformity is generally good along the length of the receiver, but bad in the lateral direction. Solar cells are usually connected in series to provide a higher voltage output. Current typically flows from the center of each cell on the top and bottom surfaces to four contacts on the two edges of each cell. An electrical connection is made to each of these contacts to remove current. The series connection of solar cells is made by a suitable connection technique, including the use of copper tabs, typically at the receiver edge. However, the series interconnection in this conventional system occupies an important area. Furthermore, the flow of current along the length of the collector receiver is the process of moving charge laterally to the edge of each cell from the central region to the external connection and back to the central region of the adjacent cell. . As a result, significant series resistance loss occurs. The application of elongated solar cells to concentrator systems has the potential to solve many of the problems associated with conventional solar cells currently in use, as described above.
光起電力装置のための太陽電池サブモジュール、光起電力装置のためのサブモジュールを形成する方法、光起電力装置のための太陽電池サブモジュール、光起電力装置のための太陽電池サブモジュールを形成する方法、基板取外しプロセス、細長い基板供給プロセス、光起電力装置のための太陽電池サブモジュールを形成するプロセス、細長い基板取扱いプロセス、光起電力装置のための太陽電池サブモジュールを形成するプロセス、光起電力モジュール内の電気的接続を形成するプロセス、光起電力モジュールのための電気的コネクタを形成するためのプロセス、光起電力モジュール内の細長い小片電池間の電気的接続を形成するプロセス、光起電力モジュールのための電気的コネクタ、光起電力モジュールのための電気的コネクタを形成するシステム、細長い小片除去プロセス、細長い小片除去装置、細長い小片除去クランプ、ウエハから細長い基板を外すプロセス、および1つまたはより多くの上述の困難さを緩和し、または少なくとも役に立つ代わりのものを与える積み重ねられた配置に細長い基板を保管する保管装置を与えることが望ましい。 Solar cell submodule for photovoltaic device, method of forming submodule for photovoltaic device, solar cell submodule for photovoltaic device, solar cell submodule for photovoltaic device Forming method, substrate removal process, elongated substrate supply process, process of forming solar cell submodule for photovoltaic device, elongated substrate handling process, process of forming solar cell submodule for photovoltaic device, A process for forming an electrical connection in the photovoltaic module, a process for forming an electrical connector for the photovoltaic module, a process for forming an electrical connection between elongated strip cells in the photovoltaic module, Form electrical connector for photovoltaic module, electrical connector for photovoltaic module System, strip removal process, strip removal device, strip strip clamp, process to remove strip substrate from wafer, and stack to alleviate one or more of the above difficulties or at least provide a useful alternative It would be desirable to provide a storage device for storing elongated substrates in a defined arrangement.
ある局面では、この発明は、細長い太陽電池を縦に平行で概略的に共面配置に保つ構造に実装された複数の細長い太陽電池を含み、構造は、細長い太陽電池を電気的に相互接続する、1つまたはより多くの導電性経路を有する、光起電力装置のための太陽電池サブモジュールを与える。 In one aspect, the present invention includes a plurality of elongate solar cells mounted in a structure that keeps the elongate solar cells longitudinally parallel and generally coplanar, the structure electrically interconnecting the elongate solar cells. A solar cell sub-module for a photovoltaic device is provided having one or more conductive paths.
別の局面では、この発明は、細長い太陽電池を実質的に縦に平行で概略的に共面配置を保つ構造の、複数の細長い太陽電池を実装し、細長い太陽電池を電気的に相互接続するために構造を通して延びる、1つまたはより多くの導電性経路を設けるステップを含む、光起電力装置のための太陽電池サブモジュールを形成する方法を与える。 In another aspect, the present invention implements a plurality of elongate solar cells and electrically interconnects the elongate solar cells in a structure that maintains the elongate solar cells in a substantially longitudinal parallel and generally coplanar arrangement. A method of forming a solar cell sub-module for a photovoltaic device is provided that includes providing one or more conductive paths extending through the structure for the purpose.
この発明は、太陽パワーモジュールへの特別の応用を有し、それは典型的には集光しない太陽光を利用し、そして通常、電気的に直列に接続され、ガラスの背面で封止された、30〜50個の従来のシリコン太陽電池を含む。 The present invention has particular application to solar power modules, which typically utilize uncollected sunlight and are usually electrically connected in series and sealed at the back of the glass, Includes 30-50 conventional silicon solar cells.
この発明はまた、リニア集光器レシーバへの特別の応用を有し、それは集光された太陽光を利用し、そしてそれは通常、一緒に電気的に接続されそして太陽リニア集光システムの焦点で適切なヒートシンクに実装される、20〜40個のシリコン太陽電池を含む。 The invention also has special application to linear concentrator receivers, which utilize concentrated sunlight, which is usually electrically connected together and at the focus of a solar linear concentrator system. Includes 20-40 silicon solar cells mounted on a suitable heat sink.
実装構造は、製造または使用中の熱サイクルに起因する、細長い太陽電池または電気的接続への損傷を防止する。この発明の1つの形態では、熱的に共存できる基板に細長い太陽電池を実装し、そして電気的接続を行うために基板を横切って延びる、1つまたはより多くの電気的導電性経路を与えることによって行われる。この発明の別の形態では、細長い電池間の1つまたはより多くの電気的相互接続は、熱膨張の異なった速度が基板に重大な応力を生じないように、物理的な保持構造を形成する。 The mounting structure prevents damage to the elongated solar cells or electrical connections due to thermal cycles during manufacture or use. In one form of the invention, an elongated solar cell is mounted on a thermally compatible substrate and provides one or more electrically conductive paths that extend across the substrate to make an electrical connection. Is done by. In another form of the invention, one or more electrical interconnections between the elongated cells form a physical retention structure such that different rates of thermal expansion do not cause significant stress on the substrate. .
各サブモジュール内の細長い太陽電池は、機能および特別の光起電力装置のために要求される性能に従って、間隔をおいて隔てられている。いくつかの応用では、間隔をなくして隣接する細長い太陽電池が境を接するようにする。他の実施例では、細長い太陽電池間の間隔は、個々の細長い太陽電池の幅の数倍である。いくつかの応用では、細長い太陽電池は2面でもよい。すなわちこれらの応用では、適切に置かれた反射鏡によって、または両側からの照明によって、間隔は、細長い太陽電池の両側の照射の利点を取るために決められる。他の応用では、細長い太陽電池は1面である。これらの後者の応用では、間隔は、好ましくは、細長い太陽電池の片側のみで受け入れられた照射の利点を取るために、決められる。しかし、後者の場合、構造内のすべての内部反射によって光を閉じ込めるために適切に置かれた反射鏡の使用による、または背面からの光が長く狭い太陽電池の前面に向け直される両側からの照明による利点がある。 The elongated solar cells in each sub-module are spaced apart according to the function and performance required for the particular photovoltaic device. In some applications, adjacent elongated solar cells are bordered at a distance. In other embodiments, the spacing between the elongated solar cells is several times the width of the individual elongated solar cells. In some applications, the elongated solar cell may be two-sided. That is, in these applications, the spacing is determined to take advantage of illumination on both sides of the elongated solar cell, either by appropriately placed reflectors or by illumination from both sides. In other applications, the elongated solar cell is one side. In these latter applications, the spacing is preferably determined to take advantage of the illumination received on only one side of the elongated solar cell. However, in the latter case, illumination from both sides, through the use of a properly placed reflector to confine the light by all internal reflections in the structure, or where the light from the back is redirected to the front of the long and narrow solar cell There is an advantage by.
この発明の1つの形態では、基板は、細長い電池が接着される、1つまたはより多くの水平梁の形状になる。水平梁は、サブモジュール組立構造に機械的な安定を、および連続、半連続または断続的な導電性トラックに水平梁の要素の表面に沿った細長い太陽電池間に電気的相互接続を与える。水平梁は、シリコン、または例えば薄いガラスシート、例えばレキサン(登録商標)(Lexan)ポリカーボネ−トシートのような堅いポリマシート、または例えばシンコライト(登録商標)(Shinkolite)VHアクリルシート、マールプレックス(登録商標)(Marplex)アクリルシートのような樹脂ベースのアクリル、または例えばレキサン(登録商標)ポリカーボネートフィルムのようなフレキシブルな材料、または例えばシンコライト(登録商標)VHアクリルフィルム、マールプレックス(登録商標)アクリルフィルムのような樹脂ベースのアクリル、例えばカプトン(登録商標)(Kapton)のようなポリイミドフィルム、例えばテフゼル(登録商標)(Tefzel)のようなフルオロポリマ、または例えばテドラ(登録商標)(Tedlar)のようなポリエチレンベースのフィルムのような、他の安定な材料から製造される。特別の要求に依存する、透明また不透明の、または低温のまたは高温の材料を挙げるには、あまりにも多くの他の適切な材料があると、この技術分野の当業者には理解される。 In one form of the invention, the substrate is in the form of one or more horizontal beams to which the elongated cells are bonded. The horizontal beams provide mechanical stability to the sub-module assembly and electrical interconnections between elongated solar cells along the surface of the elements of the horizontal beam to continuous, semi-continuous or intermittent conductive tracks. The horizontal beam can be silicon or a rigid polymer sheet such as a thin glass sheet, such as Lexan polycarbonate sheet, or a Shinkolite VH acrylic sheet, such as Marplex (registered). Resin-based acrylic such as (Marplex) acrylic sheet, or flexible material such as Lexan® polycarbonate film, or Cincolite® VH acrylic film, Marplex® acrylic, for example Resin-based acrylics such as films, polyimide films such as Kapton, fluoropolymers such as Tefzel, or eg Tedlar Like polye Manufactured from other stable materials, such as a titanium-based film. Those skilled in the art will appreciate that there are too many other suitable materials to mention transparent or opaque, or cold or hot materials, depending on the specific requirements.
細長い電池が水平梁に実装されるこの発明の形態では、基板の熱的両立性は、水平梁を個々の細長い太陽電池にくっつける接着された領域の小さな大きさのために達成される。すなわち、物理的に接合され、互いに接着された領域によって束縛される、小さな共通領域のために、水平梁の熱膨張係数は、この発明の他の形態のように、細長い電池の熱膨張係数ときわどく合わせる必要はない。 In this form of the invention in which the elongated cells are mounted on horizontal beams, the thermal compatibility of the substrate is achieved due to the small size of the bonded area that attaches the horizontal beams to the individual elongated solar cells. That is, because of the small common area that is physically bonded and constrained by the areas bonded together, the thermal expansion coefficient of the horizontal beam is the same as that of the elongated battery, as in other forms of the invention. There's no need to match them closely.
細長い太陽電池の水平梁への接着によって形成されるサブモジュールは、この明細書では「いかだ」と表される。いかだは、数個から数百個の細長い太陽電池を含む。この発明の1つの形態では、いかだは、従来の太陽電池に類似する大きさで形成され、典型的には、10cm×10cm、または12cm×12cm、または15cm×15cmまたはより大きい。これは、テストし、容器に入れ、取り扱い、組み立て、張り(stringing)、封止および従来の太陽電池に現在使用されている電気的接続する類似技術を使用できるように、各太陽電池組立が光起電力装置の(集合した)「電池」として組み入れられるようにする。しかし、重要な違いは、細長い太陽電池が直列または並列に接続されるか否かに依存して、通常各いかだが、典型的な従来の太陽電池よりも、非常に高い電圧と、低い電流を有することである。 A submodule formed by bonding an elongated solar cell to a horizontal beam is referred to herein as a “raft”. A raft contains several to several hundred elongated solar cells. In one form of the invention, the raft is formed in a size similar to a conventional solar cell and is typically 10 cm × 10 cm, or 12 cm × 12 cm, or 15 cm × 15 cm or larger. This allows each solar cell assembly to be lighted so that it can be tested, placed in a container, handled, assembled, stringed, sealed, and similar electrical connection techniques currently used in conventional solar cells. It is to be incorporated as a “battery” of the electromotive device. However, the important difference is that depending on whether the elongated solar cells are connected in series or in parallel, usually each raft has a much higher voltage and lower current than a typical conventional solar cell. Is to have.
この発明の別の形態では、この明細書で「ボート」と記載されるが、細長い太陽電池は、連続的または半連続的または光学的に明るいまたは透明なスーパーストレート(superstrate)に実装される。熱的サイクルの間、それは応力を減少させるためにシリコンのそれに類似する熱膨張係数を有するので、基板またはスーパーストレートは熱的に両立できる。特に、細長い太陽電池、基板またはスーパーストレートの膨張によって、熱膨張係数が、接着剤または接着層を含む、モジュール構造または部品に導入される応力となるように、基板またはスーパーストレートは選択され、そして電気的接続および他の物理的構造を含む接着または粘着材料は、完全な状態の構造に損傷を与えるために、またはモジュールまたは部品の寿命または信頼性を減少させるために十分ではない。あるいは、基板またはスーパーストレートは、熱的応力を適合させられるように、柔軟である。 In another form of the invention, referred to herein as a “boat”, the elongate solar cells are implemented in a continuous or semi-continuous or optically bright or transparent superstrate. During the thermal cycle, the substrate or superstrate is thermally compatible because it has a coefficient of thermal expansion similar to that of silicon to reduce stress. In particular, the substrate or superstrate is selected such that due to expansion of the elongated solar cell, substrate or superstrate, the coefficient of thermal expansion is the stress introduced into the module structure or component, including the adhesive or adhesive layer, and Adhesive or tacky materials, including electrical connections and other physical structures, are not sufficient to damage the intact structure or reduce the lifetime or reliability of the module or component. Alternatively, the substrate or superstrate is flexible so that thermal stresses can be accommodated.
基板またはスーパーストレート材料は、低コストで、電気的に絶縁性で(本質的にまたは絶縁材料で被覆することのいずれかによって)、薄く、そして電気的接続のために導電性トラックで選択的に被覆されることができ、そしてフレキシブルな光起電力モジュール内でフレキシブルなサブモジュール組立部品を要求する応用のためにフレキシブルであってもよい。適切な基板は、シリコンおよびホウケイ酸ガラス、および、例えばレキサン(登録商標)ポリカーボネ−トのようなポリマシートまたは小片、例えばテフゼル(登録商標)のようなフッ化ポリマシートまたは小片、例えばテドラ(登録商標)のようなポリエチレンシートまたは小片、例えばカプトン(登録商標)のようなポリイミドシートまたは小片、例えばシンコライト(登録商標)アクリルシートまたはマールプレックス(登録商標)アクリルシートのような樹脂ベースのアクリル、また例えばレキサン(登録商標)ポリカーボネ−トフィルムのようなフレキシブルなフィルム材料、例えばテフゼル(登録商標)のようなフッ化ポリマフィルム、例えばテドラ(登録商標)のようなポリエチレンフィルム、および例えばカプトン(登録商標)テープのようなポリイミドテープを含む。 Substrate or superstrate material is low cost, electrically insulating (either intrinsically or by coating with insulating material), thin, and selectively with conductive tracks for electrical connection It can be coated and may be flexible for applications requiring a flexible sub-module assembly within a flexible photovoltaic module. Suitable substrates include silicon and borosilicate glass, and polymer sheets or pieces such as Lexan® polycarbonate, eg fluorinated polymer sheets or pieces such as Tefzel®, eg Tedora® A polyethylene sheet or piece such as Kapton®, a polyimide sheet or piece such as Kapton®, for example a resin-based acrylic such as Cincolite® acrylic sheet or Marplex® acrylic sheet, Also, flexible film materials such as Lexan® polycarbonate film, fluorinated polymer films such as Tefzel®, polyethylene films such as Tedra®, and Kapton®, for example. ) Containing a polyimide tape such as tape.
この発明のこの形態は、特に集光された太陽光の下での使用に適用できる。この発明のこの形態では、細長い太陽電池は近くに置かれ、または離して置かれる。好ましくは、ボート基板または光学的に明るいスーパーストレートは、基板からヒートシンクへの熱の移動によって、太陽電池が冷やされるように、ヒートシンクに実装される。 This form of the invention is particularly applicable for use under concentrated sunlight. In this form of the invention, the elongated solar cells are placed nearby or spaced apart. Preferably, the boat substrate or optically bright superstrate is mounted on the heat sink so that the solar cell is cooled by the transfer of heat from the substrate to the heat sink.
この発明のさらに別の形態では、サブモジュールの細長い太陽電池は、相互接続する電気的トラックと同じく水平梁および基板の必要性をなくして、電気的相互接続および電気的相互接続材料のみによって、隣接する太陽電池に対して相対的な位置に保持される。この発明のこの形態は、これ以後この明細書で「メッシュいかだ」と記載される。 In yet another form of the invention, the sub-module elongated solar cells are adjacent to each other only by electrical interconnects and electrical interconnect materials, eliminating the need for horizontal beams and substrates as well as interconnecting electrical tracks. Is held in a relative position with respect to the solar cell. This form of the invention is hereinafter referred to as “mesh raft” in this specification.
いかだおよびボートは高い電圧能力を有しているため、細長い太陽電池は集光された太陽光の応用に特に適している。集光された太陽光の下での細長いシリコン太陽電池の最大パワー電圧は、およそ0.7ボルトである。電池の典型的な幅は、およそ0.7mmから3mmである。このため、電圧は、相応して小さな電流の利点とともに、細長い太陽電池組立配列の1センチメートル当たり10ボルトまでの速度で上昇する。 Because rafts and boats have a high voltage capability, elongated solar cells are particularly suitable for concentrated sunlight applications. The maximum power voltage of an elongated silicon solar cell under concentrated sunlight is approximately 0.7 volts. The typical width of the battery is approximately 0.7 mm to 3 mm. Thus, the voltage rises at a rate of up to 10 volts per centimeter of the elongated solar cell assembly array, with the benefit of a correspondingly small current.
その結果、結晶または多結晶シリコンまたは他の太陽電池材料から形成され、本来は1面または2面の、そして薄かろうと厚かろうと、いかだ、メッシュいかだ、またはボートのようなサブモジュール組立部品に形成される、細長い太陽電池は、従来の太陽電池の代わりのリニア集光器システムでの使用に特に適している。各細長い太陽電池は、電極配列および細長い電池が2面か1面のいずれであるかに依存して、各エッジの長さ(連続的にまたは断続的に)に沿ってその隣に、またはエッジと面の間、面とエッジまたは面と面の間で、直列に接続される。 As a result, it is formed from crystalline or polycrystalline silicon or other solar cell material and is essentially a one- or two-sided and thin or thick, raft, mesh raft, or submodule assembly such as a boat. The elongated solar cells that are formed are particularly suitable for use in linear concentrator systems instead of conventional solar cells. Each elongate solar cell is next to or along the length (continuously or intermittently) of each edge, depending on whether the electrode array and the elongate cell are two-sided or one-sided Are connected in series between the surface and the surface, between the surface and the edge or between the surface and the surface.
その結果電流は、従来の太陽電池が使用されるときに生じるように、横方向と縦方向とを連続して交互に変えるよりもむしろ、レシーバの縦軸に平行な方向にのみ実質的に流れる。その上、細長い電池間の直列接続によって占められる空間はかなり小さいので、太陽光はそれらの接続での吸収によってはほとんど失われない。さらに、細長い太陽電池から構成されるサブモジュール組立部品の直列抵抗損失は、そしてそれゆえ例えばいかだ、メッシュいかだまたはボートのような、細長い太陽電池サブモジュールから構成される集光器レシーバは、照明された領域の幅にほとんど依存しない。 As a result, current flows substantially only in a direction parallel to the longitudinal axis of the receiver, rather than continuously alternating between lateral and longitudinal directions, as occurs when conventional solar cells are used. . Moreover, since the space occupied by the series connection between the elongated cells is quite small, sunlight is hardly lost by absorption at those connections. In addition, the series resistance loss of submodule assemblies composed of elongated solar cells and hence concentrator receivers composed of elongated solar cell submodules such as rafts, mesh rafts or boats are illuminated. Hardly depends on the width of the area.
多くの利点は、各太陽電池のエッジで電気的接続のみを含む細長い太陽電池のある形状の特徴から生じる。接続は基板または水平梁の上または中の1つまたはより多くの導電性経路によって与えられるため、この明細書に記載されたいかだ、メッシュいかだボートでは、電気接続は、いかだ、メッシュいかだ、またはボート(ここで質問の「エッジ」はサブモジュール組立内の太陽電池のリニア配列を形成する細長い太陽電池の端部によって形成される)の列のエッジでは要求されない。これは、いかだまたはボートの数個の平行な列が、各列間に要求される狭い間隔で、単一のレシーバに使用されることを意味する。その結果、レシーバは、数十センチメートルにもなり、相対的に幅が広い。これは、多数の鏡または幅の広い鏡が単一の固定されたレシーバで光を反射する集光器の応用において、特に利点を有する。そのような応用では、いかだまたはボートの列の各々は、照明レベルは各列に対して異なるかもしれないが、かなり均一な照明を有する。 Many advantages arise from certain shape features of elongated solar cells that include only electrical connections at the edges of each solar cell. For connections that are described in this specification, mesh raft boats, electrical connections are rafts, mesh rafts, or boats because the connection is provided by one or more conductive paths on or in the substrate or horizontal beam The query "edge" is not required at the edge of the row (which is formed by the ends of the elongated solar cells forming a linear array of solar cells in the submodule assembly). This means that several parallel rows of rafts or boats are used for a single receiver with the narrow spacing required between each row. As a result, the receiver is several tens of centimeters and is relatively wide. This is particularly advantageous in concentrator applications where multiple or wide mirrors reflect light at a single fixed receiver. In such an application, each raft or row of boats has a fairly uniform illumination, although the lighting level may be different for each row.
これらの応用では、もし従来の集光器太陽電池が使用されるならば、直列抵抗を制御し、幅の広いレシーバの幅を横切る一様でない照明に関連する問題を管理し、そして列と電池との間の無駄な間隔を最少にすることは難しい。これは、この明細書に記載された細長い太陽電池サブモジュールの場合ではない。 In these applications, if conventional concentrator solar cells are used, control the series resistance, manage the problems associated with uneven illumination across the width of the wide receiver, and row and cell It is difficult to minimize the useless interval between This is not the case for the elongated solar cell submodule described in this document.
この明細書に記載されたいかだ、メッシュいかだ、またはボートのさらに有利な点は、それらが細長い太陽電池から形成されるため、レシーバ電圧は、光起電力システムに関連するインバータ(DC電流をAC電流に変換するために使用される)の昇圧ステージが除去されて、大きくなることである。さらに有利な点は、各いかだ、メッシュいかだ、またはボートが、他のいかだ、メッシュいかだ、またはボートに平行になるように、電気的に操作されることである。あるいは、いかだまたはボートのグループは直列に接続され、そのように形成されたグループは、他のグループと平行になる。この平行な接続能力は、例えば構造的要素によって投げかけられた影、鏡の不完全性、破片、汚染、鏡の性能における不均一な低下、リニア集光器システムの端部における光学的な損失から生じる照明の不均一なレシーバ出力における影響を非常に減少させることができる。 A further advantage of the rafts, mesh rafts, or boats that are described in this specification is that they are formed from elongated solar cells, so that the receiver voltage is the inverter (DC current AC current associated with the photovoltaic system). The step-up stage (used to convert to) is removed and becomes larger. A further advantage is that each raft, mesh raft or boat is electrically operated to be parallel to other rafts, mesh rafts or boats. Alternatively, groups of rafts or boats are connected in series, and so formed groups are parallel to other groups. This parallel connection capability is due, for example, to shadows cast by structural elements, mirror imperfections, debris, contamination, uneven degradation in mirror performance, and optical losses at the end of linear concentrator systems. The effect of the resulting illumination non-uniform receiver output can be greatly reduced.
この明細書に記載された、いかだ、メッシュいかだ、またはボートは、細長い太陽電池の既存の使用に対して重大な進歩を与える。特に、細長い太陽電池を1つずつ太陽電池モジュールに置くことは、細長い太陽電池のいかだ、メッシュいかだ、またはボートの使用によって避けられ、各々は数十または数百の個々の細長い電池を含む。そのような各いかだ、メッシュいかだ、またはボートは小さいため、部品の十分に正確な配置ができるように、機械的なジグの中で費用をかけずに組み立てられる。いかだまたはボートの望ましい数は、形状、面積、電流および電圧特性、および関連する出力パワーを有する太陽パワーモジュールを形成するために配置される。 The rafts, mesh rafts, or boats described in this specification provide a significant advance over the existing use of elongated solar cells. In particular, placing elongate solar cells one by one in a solar cell module is avoided by using elongate solar cell rafts, mesh rafts, or boats, each containing tens or hundreds of individual elongate cells. Since each such raft, mesh raft, or boat is small, it can be assembled in a mechanical jig at no cost so that a sufficiently accurate placement of the parts is possible. The desired number of rafts or boats are arranged to form a solar power module having shape, area, current and voltage characteristics, and associated output power.
類似の利益は、集光器レシーバおよびミニモジュールの形成に関係する。ミニモジュールは、巧みな配置の光を消費者エレクトロニクスのパワーまたは小さなバッテリを充電に利用し、そしてそれは単一の太陽電池によって与えられるよりも概略的に大きい、適切な電圧を与える。 Similar benefits relate to the formation of concentrator receivers and minimodules. The mini-module utilizes skillfully arranged light to charge consumer electronics power or a small battery, which provides a suitable voltage that is generally greater than that provided by a single solar cell.
この明細書に記載された、いかだ、メッシュいかだ、およびボートは、薄く細長い太陽電池の曲げやすさの利点を利用することによってフレキシブルな光起電力モジュールを形成するために、樹脂封止され、そして特定の応用に対して要求されるすべてシート、フィルム、またはテープの形状である、例えばレキサン(登録商標)ポリカーボネ−トフィルムのようなフレキシブルな材料、例えばテフゾル(登録商標)のようなフッ化ポリマフィルム、例えばテドラ(登録商標)のようなポリエチレンフィルム、例えばカプトンのようなポリイミドフィルム(登録商標)に実装される。この技術分野の当業者にとって、非常に大きな範囲の適切な材料、およびこれらの材料の組合せおよび接着剤が、上述のサブモジュール組立部品を形成するために使用される。 The rafts, mesh rafts, and boats described in this specification are resin encapsulated to form flexible photovoltaic modules by taking advantage of the bendability of thin and elongated solar cells, and Flexible materials such as Lexan® polycarbonate film, eg fluorinated polymer films such as Tefsol®, all in the form of sheets, films or tapes required for a particular application For example, a polyethylene film such as Tedra (registered trademark), for example, a polyimide film (registered trademark) such as Kapton. For those skilled in the art, a very large range of suitable materials, and combinations and adhesives of these materials, are used to form the submodule assemblies described above.
薄くフレキシブルな太陽電池および水平梁または基板またはスーパーストレートを使用して製造される、いかだ、メッシュいかだ、およびボートの利点を利用する別の方法は、いかだまたはボートを、堅く、曲がった支持基板にしっかりと実装することである。太陽電池のためにロボットのような「つまんで置く機械」を使用して、そのような目標を達成することは難しい。あるいは、いかだ、メッシュいかだ、またはボートは、望ましい形状に曲げられた、平らな支持基板に実装される。 Manufactured using thin and flexible solar cells and horizontal beams or substrates or superstrates, rafts, mesh rafts, and another way to take advantage of boats, rafts or boats into rigid, bent support substrates It is to implement firmly. It is difficult to achieve such a goal using a “pinch-and-pick machine” like a robot for solar cells. Alternatively, the raft, mesh raft, or boat is mounted on a flat support substrate bent into the desired shape.
適切な支持基板の1つの例は、建築上の応用のための曲げられたガラスである。ポリマ技術における最近の改良は、UV安定ポリマ、例えばレキサン(登録商標)のような材料、および建築上の応用にとって適切なUV安定化されたアクリルを供給する。 One example of a suitable support substrate is bent glass for architectural applications. Recent improvements in polymer technology provide UV-stable polymers, such as materials such as Lexan®, and UV-stabilized acrylics suitable for architectural applications.
薄く細長い太陽電池サブモジュール組立部品の曲げやすさの利点を利用する応用の他の例は、延ばされたアルミニウムまたは他の材料から製造される、曲げられたリニア集光器レシーバに、いかだ、メッシュいかだまたはボートを実装することである。そのようにすることによる1つの利点は、いかだまたはボートの個々の細長い太陽電池が、リニア集光器光学要素のエッジ領域から反射された、または屈折された太陽光からの直角に近い入射照明を受け入れることである。 Other examples of applications that take advantage of the bendability of thin and elongated solar cell sub-module assemblies are rafts to bent linear concentrator receivers made from stretched aluminum or other materials, Is to implement a mesh raft or boat. One advantage of doing so is that the individual elongate solar cells of the raft or boat provide near-normal incidence illumination from sunlight reflected or refracted from the edge region of the linear concentrator optics. Is to accept.
この明細書に記載され、形成されたいかだ、メッシュいかだ、およびボートの他の利点は、サブモジュール組立の効率を容易に測定できることである。大量の個々の小さな太陽電池の効率の測定は、不便で高価である。この明細書に記載された、いかだ、メッシュいかだ、およびボートは、いかだ、メッシュいかだ、またはボートの効率が直接測定されるようにし、その結果数十から数百の太陽電池が、1つの操作で一緒に測定されるようにする。この接近方法は、いかだ、メッシュいかだ、またはボートを成績(不良カテゴリを含む)のカテゴリに分類することを目に見えるようにし、そして異なった性能特性を有する、太陽パワーモジュール、レシーバまたはミニモジュールを組み立てるため、分類されたいかだ、メッシュいかだ、およびボートから選択されるようにするために、測定コストおよび時間を減少させる。最低レベルを下回る性能のそれらのいかだ、メッシュいかだ、およびボートは、捨てられるか、小さな部分に分割されて再測定される。もし、低い性能を引き起こす、個々の細長い太陽電池は、主にいかだ、メッシュいかだ、またはボートの一部分であるならば、性能が十分に良くないため別の部分は捨てられる必要があるが、他の小さな部分は良い性能を有するかもしれない。 Another advantage of the raft, mesh raft, and boat described and formed herein is that the efficiency of submodule assembly can be easily measured. Measuring the efficiency of large numbers of individual small solar cells is inconvenient and expensive. The rafts, mesh rafts, and boats described in this specification allow the raft, mesh raft, or boat efficiency to be directly measured, so that dozens to hundreds of solar cells can be operated in one operation. To be measured together. This approach makes visible the classification of rafts, mesh rafts or boats into performance (including bad categories) categories, and solar power modules, receivers or mini-modules with different performance characteristics. Reduces measurement costs and time to be selected from assembling, sorting rafts, mesh rafts, and boats. Those rafts, mesh rafts and boats with performance below the minimum level are discarded or divided into smaller parts and remeasured. If the individual elongated solar cells that cause low performance are mainly rafts, mesh rafts, or parts of boats, the performance is not good enough and other parts need to be discarded, Small parts may have good performance.
この明細書に記載された、いかだ、メッシュいかだ、またはボートは、小さな太陽電池のいくつかのステップを実行するために、不便で困難な太陽電池の製造中に生じる困難を処理する。例えば、1つの表面に反射鏡を作るために、スリバー特許出願に記載されているように、それが形成されたシリコンウエハの残った部分から取り除かれるまで、細長い太陽電池の面の1つを金属被覆することは難しいかもしれない。別の例は、反射防止被覆の応用であり、それはある状況では、金属被覆がなされた後により便利に実行されるかもしれない。このことによって反射防止被覆が金属被覆部分を覆い、そのことが電気的コンタクトを行うことを難しくする。適切な材料が、メッシュいかだ、またはボートを形成するために選択されるならば、例えば反射防止被覆および反射被覆のような層は、ボートが組み立てられているときまたは組み立てられた後に、蒸着、化学的気相成長、吹付け堆積、または他の手段によって堆積される。 The rafts, mesh rafts or boats described in this specification deal with the difficulties that arise during the manufacture of inconvenient and difficult solar cells in order to carry out several steps of small solar cells. For example, to make a reflector on one surface, one of the elongated solar cell faces is metalized until it is removed from the remaining portion of the silicon wafer on which it is formed, as described in the Sliver patent application. It may be difficult to coat. Another example is the application of an anti-reflective coating, which in some situations may be performed more conveniently after a metal coating has been made. This causes the anti-reflective coating to cover the metal coated portion, which makes it difficult to make electrical contact. If suitable materials are selected to form a mesh raft or boat, for example, layers such as anti-reflective coatings and reflective coatings can be deposited, chemically treated when the boat is assembled or after it is assembled. Deposited by chemical vapor deposition, spray deposition, or other means.
同様に、いかだ、メッシュいかだ、またはボートサブモジュールは、太陽電池の表面の電気的パシベーションのためにより便利な手がかりを与える。電気的パシベーションは、例えば窒化シリコンのような材料を使用して、プラズマにより強化された化学気相成長(PECVD)プロセスによって、または電池の表面にアモルファスシリコンを堆積することによって、ときどき実行される。これらの被覆は、良好な表面のパシベーションを達成するために、高温処理の必要性を除く。ある場合には、通常の太陽電池処理の間、このステップを実行することは難しく、または不可能である。 Similarly, a raft, mesh raft, or boat sub-module provides a more convenient clue for electrical passivation of the solar cell surface. Electrical passivation is sometimes performed by using a material such as silicon nitride, by a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) process, or by depositing amorphous silicon on the surface of the cell. These coatings eliminate the need for high temperature treatments to achieve good surface passivation. In some cases, this step is difficult or impossible to perform during normal solar cell processing.
例えばPECVDによる窒化シリコンの堆積は、等方的(conformal)ではない。その結果、それらがシリコンウエハの他の部分に取り付けられている間、細長い太陽電池の形状の表面を連続的に被覆することは難しい。しかし、プロセスは、この特定の型の細長い太陽電池を含む、いかだ、メッシュいかだ、またはボートサブモジュールの組立の間、または組立の後に、連続的に実行される。 For example, the deposition of silicon nitride by PECVD is not conformal. As a result, it is difficult to continuously coat the elongated solar cell shaped surface while they are attached to other parts of the silicon wafer. However, the process is carried out continuously during or after assembly of a raft, mesh raft, or boat submodule that includes this particular type of elongated solar cell.
別の形態では、この発明は、電流経路が、集光器レシーバに沿って実質的に縦に、しかし細長い太陽電池の長さ方向を横切って生じるように、ぴったりと隣接する配置に置かれた、複数のいかだ、メッシュいかだ、またはボートを含む、太陽リニア集光器のための光起電力装置を与える。 In another form, the present invention has been placed in a closely adjacent arrangement so that the current path occurs substantially longitudinally along the collector receiver, but across the length of the elongated solar cell. Provide photovoltaic devices for solar linear concentrators, including multiple rafts, mesh rafts, or boats.
細長い太陽電池はいくつかの型またはカテゴリに製造される。カテゴリは、次のものを含む。「薄い」太陽電池は厚みが150ミクロンよりも小さな細長い太陽電池、電池電極が電池のエッジにある薄く細長い2面の太陽電池、電極が太陽電池の面または面の一部にある薄く細長い1面の太陽電池、電極が太陽電池の面またはエッジの組合せである薄く細長い1面の太陽電池、「厚い」太陽電池が厚み150ミクロンよりも大きくまたは等しい太陽電池として規定される厚い太陽電池、電池電極が電池のエッジにある厚く細長い2面の太陽電池、電極が太陽電池の面にまたは面の一部にある厚く細長い1面の太陽電池、および電極が太陽電池の面およびエッジ組合せである厚く細長い1面の太陽電池を含む。 Elongated solar cells are manufactured in several types or categories. Categories include the following: A “thin” solar cell is an elongate solar cell with a thickness of less than 150 microns, a thin elongate solar cell with the cell electrode at the edge of the cell, a thin elongate surface with the electrode on the surface or part of the surface of the solar cell Solar cells, thin and elongated single-plane solar cells whose electrodes are a combination of solar cell faces or edges, thick solar cells where “thick” solar cells are defined as solar cells greater than or equal to 150 microns thick, cell electrodes A thick and elongated two-sided solar cell with the electrode at the edge of the cell, a thick and elongated single-sided solar cell with the electrode on or part of the surface of the solar cell, and a thick and elongated with the electrode being a combination of the solar cell surface and edge Includes a single-sided solar cell.
従来の電池および従来の電池のサブモジュール組立部品からこれらの組立部品を区別する細長い太陽電池を含む、例えばいかだ、メッシュいかだ、およびボートのような、太陽電池サブモジュール組立部品のいくつかの特有の特徴がある。 Some elongate solar cells that distinguish these assemblies from conventional cells and conventional cell sub-module assemblies, including some unique of solar cell sub-module assemblies, such as rafts, mesh rafts, and boats There are features.
例えば、細長い太陽電池は実質的に平らな配置に含まれる。細長い太陽電池は、電池の配列がリニア配列の方向に横切ってはしるように電池が配列される、実質的に平行な電池の1次元リニア配列に構成される。これは、並べられた電池の電極エッジに隣接する、1つの電池の電極エッジを置く。これは、従来の電池またはさいの目に切られた従来の電池の組立の目的が、例えば計算機のように小さなまたは携帯できる低電力電子装置に電力を供給するため、または例えば携帯電話の充電器または携帯音楽プレーヤのバッテリ充電器のように低電力バッテリ充電器のために適したレベルの装置の出力電圧を形成することである、従来の電池から組み立てられた大部分の装置、または小さな面積の、さいの目に切られた従来の電池から組み立てられた装置と対比する。そのような装置では、電池はしばしば2次元平面配列に構成される。 For example, elongated solar cells are included in a substantially flat arrangement. The elongated solar cells are configured in a one-dimensional linear array of substantially parallel cells in which the cells are arranged so that the cell array crosses in the direction of the linear array. This places one cell's electrode edge adjacent to the aligned cell's electrode edge. This is because the purpose of assembling a conventional battery or a diced conventional battery is to supply power to a small or portable low power electronic device such as a calculator, or for example a cell phone charger or portable Most devices assembled from conventional batteries, or a small area dice, that is to form a device output voltage at a level suitable for low power battery chargers such as battery chargers in music players Contrast with devices assembled from conventional batteries cut into pieces. In such devices, the batteries are often configured in a two-dimensional planar array.
いかだまたはメッシュいかだを形成する細長い太陽電池は、実質的に全体の面積に対するシリコンの表面積またはサブモジュールによって占められるフットプリント(footprint)を実質的に減少させるために、サブモジュール組立のリニア配列を形成する電池間の間隔の、均一な、またはほぼ均一な、または繰り返しパターンの隣接する電池に対して、位置を固定される。間隔の目的は、モジュールのパワー出力を実質的に減少させることなく、モジュールの高価な太陽電池材料の量を実質的に減少させることである。配列の背後におかれた散乱反射鏡は、反射された光の一部が細長い電池の背面に達し、光の一部はモジュール内で全体の内部反射によって捕らえられる、十分に高い角度で反射され、そして残りの光はモジュールの外に反射されることによって失われるように、配列の隙間を通って通過する光を反射する。 Elongated solar cells forming rafts or mesh rafts form a linear array of submodule assemblies to substantially reduce the surface area of silicon or the footprint occupied by the submodules relative to the overall area The position between fixed cells is fixed relative to adjacent cells in a uniform, nearly uniform, or repeating pattern. The purpose of the spacing is to substantially reduce the amount of expensive solar cell material in the module without substantially reducing the power output of the module. A scattering reflector placed behind the array is reflected at a high enough angle so that part of the reflected light reaches the back of the elongated battery and part of the light is captured in the module by total internal reflection. , And reflect the light passing through the array gap so that the remaining light is lost by being reflected out of the module.
細長い太陽電池は、静的な集光器の性能の最適化がモジュールの厚みプロファイル(profile)を細長い太陽電池の幅のオーダにすることを要求するという事実により、特にこの型の静的な光学集光モジュール設計に適している。この観察のみから、従来の形式の従来の太陽電池は、静的な集光のこの形状の適切な候補でないことは明らかである。しかし、細長い太陽電池のいかだまたはいかだ組立部品は、シリコン消費の実質的な減少の利益とともに、静的な集光設計のこの形状のために、きわめて適している。 Elongated solar cells are particularly sensitive to this type of static optics due to the fact that optimization of static concentrator performance requires the module thickness profile to be on the order of the width of the elongated solar cell. Suitable for condensing module design. From this observation alone, it is clear that conventional solar cells of the conventional type are not suitable candidates for this shape of static light collection. However, elongate solar cell rafts or raft assemblies are very suitable for this configuration of static concentrating designs, with the benefit of a substantial reduction in silicon consumption.
細長い太陽電池から構成されるモジュールは、従来の太陽電池に比べて単位面積当たりに非常に高い電圧を生じるように、容易に設計される。割合が10から30リニアセンチメートル当たり典型的に約1ボルトである従来のモジュールと比較して、電圧は、リニアミリメートル当たり約1ボルトの割合で生じるので、小さなPV装置でさえ、低電圧で、高電流の従来の電池、および従来のPVモジュール配列の重大な欠点である従来の太陽電池モジュールの関連する電流供給能力要求をいちじるしく減少させるのと同じくらい、昇圧インバータステージを除去できるような十分高い電圧で操作される。 Modules composed of elongated solar cells are easily designed to produce a very high voltage per unit area compared to conventional solar cells. Compared to conventional modules where the rate is typically about 1 volt per 10 to 30 linear centimeters, the voltage occurs at a rate of about 1 volt per linear millimeter, so even with small PV devices, at low voltages, High enough to remove the boost inverter stage as much as it would significantly reduce the current supply capability requirements of conventional batteries of high current and conventional solar module, which is a significant drawback of conventional PV module arrangements Operated with voltage.
さらに、細長い太陽電池から構成されるモジュール内のサブモジュール組立セル配列の重要な面積は、高いモジュール出力電圧を保持している間、平行に操作される。これは、部分的な遮光損失の減少、バイパスダイオード保護のための要求なしに減らされた逆バイアス操作、従来のモジュールと比較して低いモジュールおよび電池操作温度のような他の利益を減少させることによって、年間のエネルギ出力に重要な改良点を与える。 Furthermore, the critical area of the sub-module assembly cell array within a module composed of elongated solar cells is operated in parallel while maintaining a high module output voltage. This reduces partial light-shielding loss, reduced reverse bias operation without the need for bypass diode protection, reduced other benefits such as lower module and battery operating temperature compared to conventional modules Gives significant improvements to the annual energy output.
いかだ、メッシュいかだ、またはボートサブモジュール組立を形成する複数の細長い電池は、いかだ、メッシュいかだ、またはボートサブモジュール組立部品内の細長い太陽電池間の電気的相互接続が、広範囲でそして完全であるように、完全な(integral)方法で電気的に相互接続され、そして、サブモジュール組立部品内の内部の電気的相互接続は、太陽パワーサブモジュールを形成するために、サブモジュールの組立を構成する電池間で必要とされず、サブモジュール組立部品それ自身、母線へのサブモジュール間の、またはサブモジュールグループまたはサブモジュールの配列、および母線またはサブモジュールグループ、および他のサブモジュールグループ間の電気的接続を節約する。 Multiple elongate cells forming a raft, mesh raft, or boat submodule assembly, so that the electrical interconnection between the elongate solar cells within the raft, mesh raft, or boat submodule assembly is extensive and complete The battery that is electrically interconnected in an integral manner, and the internal electrical interconnection within the submodule assembly constitutes a submodule assembly to form a solar power submodule. Submodule assembly itself, between submodules to a bus, or submodule group or submodule arrangement, and electrical connections between busbars or submodule groups, and other submodule groups To save money.
複数の細長い太陽電池の実質的に平らな配列配置は、水平梁、半連続的または連続的基板またスーパーストレート上に組み立てられ、堅いまたはフレキシブルな支持材料を使用して、光学的に透明なまたは不透明な支持材料、電気的に導電性または非導電性支持材料、熱的伝導性または非伝導性支持材料から構成される。 A substantially flat array arrangement of a plurality of elongated solar cells is assembled on a horizontal beam, semi-continuous or continuous substrate or superstrate and is optically transparent using rigid or flexible support materials. It is composed of an opaque support material, an electrically conductive or non-conductive support material, a thermally conductive or non-conductive support material.
複数の細長い太陽電池を、サブモジュール組立部品、または電池の配列に組み立てる特定の方法およびプロセスは、細長い電池の構造および形式、元のウエハにおける電池の方位および配列、および最終的なサブモジュール組立おける細長い電池の平らな配列の構造および形式に依存する。しかし、構造および機能、動機および目的、上述のサブモジュール組立部品の利益および実用性は、形成のプロセスにあるのではなく、むしろ上述のいかだ、メッシュいかだ、およびサブモジュール組立構造を形成する細長い太陽電池のこれらの組立部品の物理的、光学的、電気的、および実用本位の特性にある。いかだ、メッシュいかだ、およびボートサブモジュール組立部品は、便利な、速い、低コストの、そして信頼性の高い取扱い、操作およびテストおよび容器に入れること、および最終組立を可能にする製品および構造である。 Specific methods and processes for assembling a plurality of elongate solar cells into submodule assemblies, or cell arrays, include the structure and type of elongate cells, the orientation and arrangement of cells in the original wafer, and the final submodule assembly. Depends on the structure and type of flat array of elongated batteries. However, the structure and function, motivation and purpose, benefits and practicality of the above-described submodule assembly are not in the forming process, but rather the elongated sun forming the above-described raft, mesh raft, and submodule assembly structure. The physical, optical, electrical, and practical characteristics of these battery assembly parts. Rafts, mesh rafts, and boat submodule assemblies are products and structures that allow convenient, fast, low-cost, and reliable handling, operation and testing and containering, and final assembly .
独立した、自身に含まれる「いかだ」、「メッシュいかだ」、または「ボート」を製造する能力は、分離、取扱い、および細長い太陽電池のすべての形状の組立およびこれらの細長い太陽電池を含むPVモジュールの構成を単純化する。いかだ、メッシュいかだ、またはボートの組立は、例えば装置および機械の使用のような、または細長い太陽電池組立に必要と考えられる、大規模な正確性と自動化の要求をしない、小さくて安価な装置、ジグ、および機械を用いて行われる。 The ability to manufacture independent, self contained “rafts”, “mesh rafts”, or “boats” is separate, handled, and assembled into all shapes of elongated solar cells and PV modules including these elongated solar cells Simplify the configuration. Raft, mesh raft, or boat assembly is a small and inexpensive device that does not require large-scale accuracy and automation, such as the use of equipment and machinery, or deemed necessary for elongate solar cell assembly, This is done using jigs and machines.
さらに、例えばいかだ、メッシュいかだ、またはボートを張ったり樹脂封止したりするように、太陽パワーモジュール、および集光器レシーバの組立に必要とされる仕事は、相互接続を張り、電池を取り扱い、および電池を組み立てる装置、非常にわずかに変形された従来のPV電池を用いて行われる。 In addition, the work required to assemble solar power modules and concentrator receivers, such as rafting, mesh rafting, or boating or resin sealing, tensioning interconnects, handling batteries, And an apparatus for assembling the battery, using a very slightly modified conventional PV battery.
この明細書に記載されたサブモジュール組立部品の追加の有利な特徴は、細長い太陽電池から組み立てられたサブモジュールを使用して、構成された太陽パワーモジュールが、完全に従来のPVモジュール材料を使用して製造されることである。サブモジュール組立部品、および分離、取扱い、テスト、容器に入れること、およびサブ組立部品の太陽パワーモジュールへの組立は、細長い太陽電池、半田および従来の母線、EVAおよびガラスを使用することによってのみ行われる。 An additional advantageous feature of the sub-module assembly described in this document is that the solar power module constructed using sub-modules assembled from elongated solar cells uses completely conventional PV module material To be manufactured. Submodule assemblies and separation, handling, testing, containering, and assembly of subassemblies into solar power modules can only be done by using elongated solar cells, solder and conventional busbars, EVA and glass. Is called.
この明細書に記載された構造およびプロセスは、すべての形状の接着剤、インク、ペーストおよび弾性体を含むすべての形状の導電性エポキシまたはポリマまたは化合物、およびすべての形状の光学的接着剤の使用、およびまた使用のための要求を除去する機会および手段を与える。この明細書に記載されたモジュール組立部品およびプロセスは、使用、およびそのような材料の使用のための要求を除去する機会および手段を与えて、細長い太陽電池モジュールの長期間の信頼性の信用を追加するだけでなく、ステンシル印刷、または細長い太陽電池間の電気的相互接続、および電池とサブモジュール組立支持構造との間の物理的および機械的支えを与える半田接合を形成するのに必要な半田リフロのために半田ペーストを供給する要求を除去する。 The structures and processes described in this specification are based on the use of all forms of adhesives, all forms of conductive epoxies or polymers or compounds, including inks, pastes and elastics, and all forms of optical adhesives. , And also gives the opportunity and means to eliminate the demand for use. The module assemblies and processes described in this specification provide the opportunity and means to eliminate the requirements for use and use of such materials, and provide long-term reliability confidence for elongated solar cell modules. Solder required to form a solder joint that not only adds but also provides stencil printing, or electrical interconnection between elongated solar cells, and physical and mechanical support between the cell and the sub-module assembly support structure Eliminates the need to supply solder paste for reflow.
この発明のさらなる局面に従って、電気的導電体が互いに間隔をおいて隔てられた支えに取り付けることを含む、光起電力モジュールにおける電気的接続を形成するためのプロセスが与えられ、前記電気的導電体は、前記電気的導電体と前記支えとの間の熱膨張の異なった速度を適合させるため、そしてそれによって前記位置間の電気的接続を保つために、前記位置間に間接経路を規定する。 According to a further aspect of the present invention, there is provided a process for forming an electrical connection in a photovoltaic module comprising attaching the electrical conductors to spaced apart supports, said electrical conductors Defines an indirect path between the positions in order to adapt the different rates of thermal expansion between the electrical conductor and the support and thereby maintain an electrical connection between the positions.
別の局面では、この発明はまた、光起電力モジュールのための電気的コネクタを与え、前記電気的コネクタは、互いに間隔をおいて隔てられた支えの取付位置への取付けのために適合させられ、前記電気的導電体は、前記電気的導電体と前記支えの熱膨張の異なった速度を適合させ、そしてそのことによって前記取付位置間で電気的接続を保つために、前記位置間に間接経路を規定する。 In another aspect, the present invention also provides an electrical connector for a photovoltaic module, the electrical connector being adapted for attachment to a mounting location spaced apart from each other. The inductive path between the positions in order to adapt the different speeds of thermal expansion of the electrical conductor and the support and thereby maintain an electrical connection between the mounting positions. Is specified.
好ましくは、前記間接経路は、前記電気的導電体の1つまたはより多くの波形(corrugation)を含む。 Preferably, the indirect path includes one or more corrugations of the electrical conductor.
好ましくは、前記間接経路は、1つまたはより多くの波形を含む前記電気的導電体の第2領域間で、前記支えへの取付けをしやすくする形状をした前記電気的導電体の第1領域を含む。 Preferably, the indirect path is a first region of the electrical conductor shaped to facilitate attachment to the support between a second region of the electrical conductor including one or more waveforms. including.
好ましくは、前記第1領域は実質的に平らである。 Preferably, the first region is substantially flat.
好ましくは、前記電気的コネクタは、前記光起電力モジュールのための母線を含む。 Preferably, the electrical connector includes a bus bar for the photovoltaic module.
好ましくは、前記母線は、太陽電池およびバンク(bank)または前記光起電力モジュールの太陽電池の配列の間に電気的接続を形成するために適合させられる。 Preferably, the bus bar is adapted to form an electrical connection between a solar cell and a bank or an array of solar cells of the photovoltaic module.
好ましくは、光起電力モジュールの前記太陽電池は、細長い太陽電池を含む。 Preferably, the solar cell of the photovoltaic module includes an elongated solar cell.
好ましくは、前記電気的導電性物質は金属を含む。 Preferably, the electrically conductive material includes a metal.
好ましくは、前記電気的導電性物質は銅である。 Preferably, the electrically conductive material is copper.
好ましくは、半田ベースの電気的相互接続のために、前記電気的導電性物質は、錫メッキされた(半田で被覆された)銅である。 Preferably, for solder-based electrical interconnection, the electrically conductive material is tinned copper (solder coated).
さらに別の局面では、本発明はまた、母線を互いに間隔をおいて隔てられた基板の取付位置に取り付けることを含み、前記母線は、前記母線および前記基板の熱膨張の異なった速度に適合させるため、そしてそのことによって前記取付位置間の電気的接続を保つために、前記位置の間に間接経路を規定する、光起電力モジュール内の細長い太陽電池の間の電気的接続を形成するためのプロセスを与える。 In yet another aspect, the present invention also includes attaching busbars to spaced apart board mounting locations, wherein the busbars are adapted to different rates of thermal expansion of the busbars and the board. And thereby forming an electrical connection between the elongated solar cells in the photovoltaic module that defines an indirect path between the locations to maintain an electrical connection between the mounting locations. Give process.
好ましくは、前記母線は1つまたはより多くの波形を含む。 Preferably, the bus bar includes one or more waveforms.
好ましくは、前記母線は、前記母線の基板への取付けを容易にするため、適合させられたそれぞれの第2領域によって分離された、1つまたはより多くの波形の領域を含む。 Preferably, the bus bar includes one or more corrugated regions separated by respective adapted second regions to facilitate attachment of the bus bar to the substrate.
好ましくは、前記母線は、前記母線の前記太陽電池への電気的接続を容易にするため、適合させられたそれぞれの第2領域によって分離された、1つまたはより多くの波形の領域を含む。 Preferably, the bus bar includes one or more corrugated regions separated by respective adapted second regions to facilitate electrical connection of the bus bar to the solar cell.
好ましくは、前記第2領域は実質的に平らである。 Preferably, the second region is substantially flat.
好都合に、実質的に平らな第2領域は基板の方に凸である。 Conveniently, the substantially flat second region is convex toward the substrate.
この発明はまた、請求項67から86のいずれか1つのステップを実行するための構成要素を有するシステムを与える。 The invention also provides a system having components for performing the steps of any one of claims 67 to 86.
この発明はまた、互いに対向する突起、および前記電気的導電性物質および支えの熱膨張の異なった速度を適合させるために、長さに沿って少なくとも2つの互いに間隔をおいて隔てられた取付位置の間で間接経路を規定するために、前記ローラの間に送り込まれた電気的導電性物質の長さを変形させるために、そしてそのことによって少なくとも前記電気的導電物質の長さの部分が、互いに間隔をおいて隔てられた取付位置で前記支えに取り付けられるとき、前記取付位置の間の電気的接続を保つために、適合させられた窪みを有する一対の回転するローラを含む、光起電力モジュールのための電気的コネクタを形成するシステムを与える。 The invention also provides at least two spaced apart mounting positions along the length to accommodate different protrusions, and different rates of thermal expansion of the electrically conductive material and support. In order to define an indirect path between the rollers, to deform the length of the electrically conductive material fed between the rollers, and thereby at least a portion of the length of the electrically conductive material, Photovoltaic including a pair of rotating rollers having adapted recesses to maintain an electrical connection between the mounting positions when mounted to the support in spaced mounting positions. A system for forming an electrical connector for a module is provided.
この発明の1つの局面にしたがって、
1つまたはより多くのウエハフレーム部分によって相互接続された、複数の互いに間隔をおいて隔てられた細長い小片太陽電池を受入れ、前記細長い小片太陽電池の各々は、極性および前記エッジに垂直な太陽電池面をそれぞれ有する、外側に面するエッジを有し、そして
選択された極性のエッジが同じ方位を持つ、複数の外された細長い太陽電池を与えるために、前記太陽電池の太陽電池のエッジの相対的な方位を保っている間、細長い小片太陽電池を1つまたはより多くのウエハフレーム部分から、実質的に同時の方法で外すことを含む、細長い小片除去プロセスが与えられる。
According to one aspect of the invention,
Accepts a plurality of spaced apart strips of solar cells interconnected by one or more wafer frame portions, each of the strips of solar cells being a solar cell that is perpendicular to the polarity and the edge Relative to the solar cell edge of the solar cell to provide a plurality of stripped elongate solar cells, each having a surface, having an outwardly facing edge, and an edge of a selected polarity having the same orientation While maintaining a common orientation, an elongated strip removal process is provided that includes removing the elongated strip solar cells from one or more wafer frame portions in a substantially simultaneous manner.
この発明はまた、相互接続されそして1つまたはより多くの接続部分によって互いに間隔をおいて隔てられた配置に保たれた、複数の細長い小片を受入れ、前記細長い小片の各々は、外側に面するエッジおよび前記エッジに垂直な面を有し、各細長い小片のエッジは第1エッジおよび第2エッジを含み、ここで前記細長い小片の第1エッジは第1方位を有し、そして
外された細長い小片の第1エッジが同じ方位を有する、複数の外された細長い小片を与えるために、前記エッジの相対的な方位を保っている間、実質的に同時の方法で、1つまたはより多くの接続部分から細長い小片を外すことを含む、細長い小片除去プロセスを与える。
The present invention also receives a plurality of elongated pieces interconnected and spaced apart from one another by one or more connecting portions, each said elongated piece facing outward. An edge and a plane perpendicular to the edge, the edge of each elongated piece includes a first edge and a second edge, wherein the first edge of the elongated piece has a first orientation and is removed One or more in a substantially simultaneous manner while maintaining the relative orientation of the edges to provide a plurality of removed elongated pieces, with the first edge of the pieces having the same orientation An elongated strip removal process is provided that includes removing the strip from the connecting portion.
好ましくは、細長い小片は細長い小片太陽電池を含み、各細長い小片太陽電池のエッジは反対の極性を有する。 Preferably, the elongated strips include elongated strip solar cells, and the edges of each elongated strip solar cell have opposite polarities.
好都合に、プロセスは
前記細長い小片のエッジとかみ合い、
複数の外されたそして互いに間隔をおいて隔てられた細長い小片を与えるために、かみ合わされた細長い小片から1つまたはより多くの接続部分を除去し、そして
前記細長い小片を細長い小片の実質的に連続的な積重ねにまとめるために、互いに間隔をおいて隔てられた小片をはずすことを含んでもよい。
Conveniently, the process engages the edges of the elongated strip,
Removing one or more connecting portions from the mated elongated strip to provide a plurality of detached and spaced apart elongated strips; and It may include removing pieces that are spaced apart from one another to group into a continuous stack.
好都合に、プロセスは、
1つまたはより多くの接続部分とかみ合い、そして
細長い小片のまとめられた積重ねを形成するために、実質的に同時の方法で、前記1つまたはより多くの接続部分から細長い小片の各々を連続的に除去することを含んでもよい。
Conveniently, the process
In order to mate with one or more connecting portions and to form a stacked stack of elongated strips, each of the elongated strips from the one or more connecting portions is successively connected in a substantially simultaneous manner. May be included.
好都合に、プロセスは、
1つまたはより多くの接続部分とかみ合い、
前記細長い小片のエッジとかみ合い、そして
複数の外されたそして互いに間隔をおいて隔てられた細長い小片を与えるために、前記1つまたはより多くの接続部分から細長い小片を除去することを含んでもよい。
Conveniently, the process
Meshes with one or more connections,
Removing strips from the one or more connecting portions to engage the edges of the strips and provide a plurality of detached and spaced strips. .
好都合に、細長い小片のエッジは、粘着テープでかみ合わされてもよい。 Conveniently, the edges of the elongated strip may be interlocked with adhesive tape.
好ましくは、プロセスは、外されたそして互いに間隔をおいて隔てられた細長い小片を保管装置の中に置き、そして細長い小片のまとめられた積重ねを形成するために、前記小片のエッジをはずすことをさらに含む。 Preferably, the process includes placing strips of strips that are separated and spaced apart from one another in a storage device, and removing the strip edges to form a bundled stack of strips. In addition.
本発明はまた、上述のプロセスのいずれか1つのステップを実行するための構成要素を有する細長い小片除去装置を与える。 The present invention also provides an elongated strip removal device having components for performing any one step of the process described above.
この発明はまた、
前記1つまたはより多くの接続部分によって相互接続された、複数の互いに間隔をおいて隔てられた細長い小片の1つまたはより多くの接続部分のそれぞれのエッジとかみ合うための2つの対向する部分を有するクランプ、前記細長い小片の各々は前記エッジに垂直な面を有し、前記面は相対的な方位を有し、前記2つの対向する部分は、前記細長い小片の縦軸を実質的に横切る方向の細長い小片保管装置のそれぞれのガイドを受け入れるための整列スロットを含む、細長い小片除去装置を与える。
The invention also provides
Two opposing portions for mating with respective edges of one or more connecting portions of a plurality of spaced apart strips interconnected by the one or more connecting portions; A clamp having each of said elongated pieces having a plane perpendicular to said edge, said faces having a relative orientation, and said two opposing portions being substantially transverse to a longitudinal axis of said elongated piece A strip removal device is provided that includes an alignment slot for receiving a respective guide of the strip storage device.
好ましくは、前記2つの対向する部分は、前記エッジに損傷を与えることなく、前記細長い小片の前記エッジとかみ合うために、柔軟な表面を含む。 Preferably, the two opposing portions include a flexible surface to engage the edge of the elongated strip without damaging the edge.
好都合に、前記柔軟な表面は少なくとも部分的に粘着性である。 Conveniently, the flexible surface is at least partially tacky.
この発明はまた、1つまたはより多くの接続部分、または前記1つまたはより多くの接続部分によって相互接続された、複数の互いに間隔をおいて隔てられた細長い小片のエッジとかみ合うクランプのそれぞれの整列スロットと一致するために、複数の細長いガイドを有する細長い小片保管装置を含み、前記エッジは相対的な方位を有し、前記ガイドが前記スロットに一致するとき、前記細長いガイドは隣接しそして前記細長い小片の対向するエッジに実質的に垂直になるように配置される、細長い小片除去装置を与える。 The present invention also provides for each of the one or more connecting portions, or each of the clamps interlocking with the edges of a plurality of spaced apart elongated strips interconnected by the one or more connecting portions. Including an elongated strip storage device having a plurality of elongated guides to coincide with the alignment slots, the edges having a relative orientation, and when the guides coincide with the slots, the elongated guides are adjacent and the An elongated strip removal device is provided that is arranged to be substantially perpendicular to the opposing edges of the elongated strip.
好ましくは、細長い小片保管装置は、圧縮状態で外された細長い小片を保持するために、片寄った保持プレートを含む。 Preferably, the elongated piece storage device includes an offset holding plate to hold the elongated piece removed in a compressed state.
好ましくは、細長い小片保管装置は、前記ベースが前記細長い小片内に押されるとき、細長い小片の端部またはその近傍で細長い小片を壊すために適合させられたベースを含む。 Preferably, the elongated piece storage device includes a base adapted to break the elongated piece at or near the end of the elongated piece when the base is pushed into the elongated piece.
この発明はまた、細長い小片除去ランプは1つまたはより多くの接続部分によって相互接続された、複数の互いに間隔をおいて隔てられた細長い小片の1つまたはより多くの接続部分とかみ合うための2つの対向する部分を有し、細長い小片の各々は外側に向けられたエッジおよび前記エッジに垂直な面を有し、前記2つの対向する部分は、前記エッジの相対的な方位を保持する間、前記1つまたはより多くの接続部分から前記細長い小片の実質的に同時の除去ができるように、前記小片のエッジがかみ合わされるような開口部を含む、細長い小片除去クランプを与える。 The present invention also provides two for interfacing one or more connecting portions of a plurality of spaced apart elongated strips, wherein the strip removal lamp is interconnected by one or more connecting portions. Each of the elongated pieces has an outwardly directed edge and a plane perpendicular to the edge, while the two opposing portions retain the relative orientation of the edge, An elongated strip removal clamp is provided that includes an opening through which the edges of the strip are engaged so that substantially simultaneous removal of the strip from the one or more connecting portions is possible.
この明細書に記載された細長い小片除去プロセスおよび装置は、ウエハから、便利で、コスト効果の高い分離ができるようにする。この発明の実施例は、好都合に、分離された細長い小片電池の方位および極性を保ち、そしてきれいな、まとめられた配列を次のプロセスまたは組立ステージに与える。 The elongated strip removal process and apparatus described herein allows for convenient and cost effective separation from the wafer. Embodiments of the present invention advantageously preserve the orientation and polarity of the isolated elongated strip cells and provide a clean, organized arrangement for the next process or assembly stage.
この発明のさらに別の局面に従って、細長い太陽電池を元のウエハフレームから除去する方法が与えられる。細長い小片電池の1組または配列を含むウエハは、細長い小片太陽電池配列の1つの面を露出させるために、切断され、または折られる。ウエハは、ウエハの面の平面の細長い小片電池配列領域の外側のウエハのエッジに接触するクランプに固定される。準備された1枚以上のウエハは、平らな格子、または露出された細長い小片太陽電池表面の面の平らな配列を与えるために、クランプされる。配列にクランプされたウエハの数は、細長い小片いかだ、細長い小片メッシュいかだ、または細長い小片ボートの上述のサブモジュール組立部品を形成するために要求される、細長い小片太陽電池の数に等しくてもよい。 In accordance with yet another aspect of the present invention, a method for removing elongated solar cells from an original wafer frame is provided. A wafer containing a set or array of elongated strip cells is cut or folded to expose one side of the elongated strip solar cell array. The wafer is secured to a clamp that contacts the edge of the wafer outside the elongated cell array area in the plane of the wafer. One or more prepared wafers are clamped to provide a flat grid, or a flat array of exposed strips of solar cell surface. The number of wafers clamped in the array may be equal to the number of elongated strip solar cells required to form the above-described sub-module assembly of an elongated strip raft, elongated strip mesh raft, or strip strip boat. .
この発明の1つの形態では、クランプされたウエハ配列の各ウエハからの露出された細長い小片太陽電池は、例えば真空かみ合わせ工具のような機械的手段によって、1つの操作で、平らな配列配置として取り除かれる。この発明の別の形態では、配列配置にクランプされた各ウエハからの露出された細長い太陽電池は、細長い小片太陽電池を上述の細長い小片いかだ、細長い小片ボートまたは水平梁または基板のそれぞれに、または細長い小片メッシュいかだの電気的相互接続配列に、直接にかつ永久に接着する、早い硬化接着剤によって平らな配列配置として取り除かれる。この発明のさらに別の態様では、各ウエハからの露出された細長い小片電池は、平らな配列形式および構成する細長い小片太陽電池間の相対的な間隔を保って、細長い小片太陽電池を輸送または移動機構に一時的に接着する再使用可能な粘着性表面により配列として取り除かれる。この発明のさらに別の形態では、ウエハ配列内の各クランプされたウエハからの露出された細長い太陽電池は、細長い太陽電池を輸送または移動機構に一時的に接着する静電引力を使用して、配列配置として取り除かれる。 In one form of the invention, the exposed elongated strip solar cells from each wafer of the clamped wafer array are removed as a flat array arrangement in one operation by mechanical means such as a vacuum mating tool. It is. In another form of the invention, the exposed elongate solar cells from each wafer clamped in an array are arranged as elongate strip solar cells on each of the elongate strip rafts, elongate strip boats or horizontal beams or substrates described above, or Elongated strip mesh rafts are removed as a flat array by a fast curing adhesive that adheres directly and permanently to the electrical interconnect array. In yet another aspect of the invention, the exposed elongated strip cells from each wafer transport or move the elongated strip solar cells with a flat array format and a relative spacing between the constituent elongated strip solar cells. It is removed as an array by a reusable sticky surface that temporarily adheres to the mechanism. In yet another aspect of the invention, the exposed elongated solar cells from each clamped wafer in the wafer array use electrostatic attraction that temporarily bonds the elongated solar cells to a transport or transfer mechanism, Removed as an array arrangement.
この発明の上述の形態に従って、ウエハからの細長い小片太陽電池は、細長い小片太陽電池の正しい方位および極性を確実に維持できるように、いつも積極的にかみ合わされる。細長い小片太陽電池はまた、ウエハからの細長い小片電池の平らな配列の分離に続いて、細長い小片いかだ、細長い小片メッシュいかだ、または細長い小片ボートサブモジュールに直接組み立てられ、そしてその間、いかなる中間の取扱い、または分離された細長い小片電池を含む保管ステップを避けて、構成する細長い小片太陽電池の方位、極性、および相対的な位置を保持する。 In accordance with the above-described form of the present invention, the elongated strip solar cells from the wafer are always positively engaged to ensure that the correct orientation and polarity of the elongated strip solar cells can be maintained. The elongated strip solar cells are also assembled directly into an elongated strip raft, elongated strip mesh raft, or elongated strip boat sub-module, following separation of a flat array of elongated strip cells from the wafer, and any intermediate handling during that time Or avoid storage steps involving separate strips of cells to preserve the orientation, polarity, and relative position of the constituent strips of solar cells.
この発明のさらに他の局面に従って、単一のウエハから細長い小片太陽電池を分離し、分離された細長い小片太陽電池を取り扱い、そして例えば少なくとも部分的に露出された面を有する細長い小片太陽電池を順次与えるカセットのような、大量(bulk)保管ユニットの形状にウエハフレームから取り除かれる細長い小片太陽電池を保管する方法を与える。分離された細長い小片太陽電池は、各ユニット内の接近可能な細長い太陽電池によって、形成された平らな配置の細長い小片表面の格子または配列を与えるために順次組み立てられる、複数の大量保管ユニットに保管されてもよい。この平らな配置は、いかだまたはボート配列内の細長い小片太陽電池の望ましい相対的位置および方位を具体化することができる。 In accordance with yet another aspect of the invention, the elongated strip solar cells are separated from a single wafer, the separated elongated strip solar cells are handled, and the elongated strip solar cells, for example, having at least partially exposed surfaces are sequentially disposed. A method of storing elongated strip solar cells that are removed from a wafer frame in the form of a bulk storage unit, such as a feeding cassette, is provided. Separate strips of solar cells are stored in multiple mass storage units that are sequentially assembled to provide a grid or array of flat strips of formed strips with accessible strips of solar cells within each unit. May be. This flat arrangement can embody the desired relative position and orientation of the elongated strip solar cells within the raft or boat array.
この発明のさらに他の局面に従って、元のウエハフレームからすでに取り除かれ、例えば少なくとも部分的に露出された面を有する細長い小片太陽電池を順次与えるカセットのような、大量保管ユニットの形状に順次含まれる細長い小片太陽電池を取り扱う方法を与える。複数の大量保管ユニット、またはカセットは、保管ユニットまたはカセット間の間隔によって与えられた最終的な配列の細長い小片電池のエッジ間の要求された均一な間隔で、各ユニット内の接近可能な細長い小片太陽電池によって形成された平らな配置の細長い小片太陽電池の格子または配列を与えるために組み立てられてもよい。与えられた電池のこの平らな配置は、完成された細長い小片いかだ、細長い小片メッシュいかだまたは細長い小片ボート太陽電池配列内の細長い小片太陽電池の要求された相対的な位置および方位を具体化する。 In accordance with yet another aspect of the present invention, it is already removed from the original wafer frame and sequentially included in the form of a mass storage unit, such as a cassette that sequentially provides elongated strip solar cells having at least partially exposed surfaces. A method for handling elongated small piece solar cells is provided. Multiple mass storage units, or cassettes, are accessible strips within each unit with the required uniform spacing between the edges of the strips of final strip cells given by the spacing between the storage units or cassettes. It may be assembled to provide a grid or array of flatly arranged elongated strip solar cells formed by solar cells. This flat arrangement of a given cell embodies the required relative position and orientation of the elongated strip solar cells within the finished elongated strip raft, elongated strip mesh raft or elongated strip boat solar cell array.
この発明の別の形態では、細長い小片太陽電池の積み重ねが、完全な多層積重ねユニットに組み立てられてもよく、それは好ましくは分離された細長い小片電池の多数の分離された積重ねを効率的に組み入れる単一のユニットである。細長い小片の積重ねのピッチは、最終的な細長い小片いかだ、細長い小片メッシュいかだ、または細長い小片ボートユニット内の要求される細長い小片太陽電池の位置間隔またはピッチに従って選択される。 In another form of the invention, a stack of elongated strip solar cells may be assembled into a complete multilayer stack unit, which preferably incorporates a number of separated stacks of separated elongated strip cells efficiently. One unit. The stacking pitch of the strips is selected according to the required strip spacing or pitch of the strip strip rafts required within the final strip strip raft, strip strip raft, or strip strip boat unit.
多数の単一の積重ねから組み立てられた細長い小片太陽電池配列の場合、カセットまたは大量の細長い小片電池保管ユニットの数は、細長い小片いかだ、細長い小片メッシュいかだ、または細長い小片ボートサブモジュールを形成するために、要求される細長い小片太陽電池の数に等しい。あるいは、細長い小片電池サブモジュール配列は、1回以上の繰り返された分離および組立操作を使用して、1つのカセットまたはグループ化された単一の積重ねカセットから構成される。 In the case of an elongated strip solar cell array assembled from a number of single stacks, the number of cassettes or bulk elongated strip battery storage units is to form an elongated strip raft, an elongated strip mesh raft, or an elongated strip boat submodule. Equal to the number of elongated strip solar cells required. Alternatively, the elongated strip battery sub-module array is composed of one cassette or a grouped single stack cassette using one or more repeated separation and assembly operations.
この発明の1つの形態では、各単一の積重ねカセット、単一の積重ねカセットのグループ、または個々の単一の積重ねカセットの組、またはまとめられた多層積重ねカセットからの、露出されたまたは最初に与えられた細長い小片太陽電池は、例えば真空かみ合わせ工具のような機械的手段によって取り除かれる。この発明の別の形態では、各単一の積重ねカセット、単一の積重ねカセットのグループ、または個々の単一の積重ねカセットの組、またはまとめられた多層積重ねカセットからの、露出された細長い小片太陽電池は、与えられた細長い小片太陽電池を、細長い小片いかだ水平梁、細長い小片メッシュいかだの電気的接続ワイヤ、または細長い小片積重ね機構内の露出された細長い小片太陽電池に与えられる細長い小片ボート基板に直接かつ永久に接着する、速い硬化の接着剤によって取り除かれる。 In one form of the invention, an exposed or first from each single stack cassette, a group of single stack cassettes, or a set of individual single stack cassettes, or a combined multi-layer stack cassette. A given elongated strip solar cell is removed by mechanical means such as a vacuum engagement tool. In another form of the invention, an exposed elongated strip of sun from each single stack cassette, a group of single stack cassettes, or a set of individual single stack cassettes, or a combined multi-layer stack cassette. The cell is applied to the elongated strip boat substrate that is fed to the strip strip raft horizontal beam, strip strip mesh raft electrical connection wire, or exposed strip strip solar cell in strip strip stacking mechanism. Removed by fast-cure adhesives that adhere directly and permanently.
この発明のさらなる形態では、各単一の積重ねカセット、単一の積重ねカセットのグループ、または個々の単一の積重ねカセットの組、またはまとめられた多層積重ねカセットからの露出された細長い小片太陽電池は、露出されたまたは部分的に露出された細長い小片太陽電池配列を輸送または移動機構に一時的に接着する、再使用可能な粘着性の表面によって取り除かれる。この発明のさらなる形態では、各単一の積重ねカセット、単一の積重ねカセットのグループ、または個々の単一の積重ねカセットの組、またはまとめられた多層積重ねカセットからの露出された細長い小片太陽電池は、細長い小片太陽電池を輸送または移動機構に一時的に接着する静電気引力を使用して、細長い小片電池の完全なサブモジュール組立配列として取り除かれる。 In a further form of the invention, the exposed elongated strip solar cells from each single stack cassette, a group of single stack cassettes, or a set of individual single stack cassettes, or a combined multilayer stack cassette are: , Removed by a reusable sticky surface that temporarily bonds the exposed or partially exposed elongated strip solar cell array to the transport or transfer mechanism. In a further form of the invention, the exposed elongated strip solar cells from each single stack cassette, a group of single stack cassettes, or a set of individual single stack cassettes, or a combined multilayer stack cassette are: The strip is removed as a complete sub-module assembly array of strips using electrostatic attraction that temporarily bonds the strips to the transport or transfer mechanism.
この発明のこの局面での、細長い小片太陽電池、細長い小片太陽電池のグループ、単一の積重ねカセットから取り除かれた細長い小片太陽電池の部分的なまたは完全な配列、単一の積重ねカセットのグループ、まとめられた多層積重ねカセットは、正しい方位および極性、および部分的または完全なサブモジュール組立配列内の細長い小片太陽電池間の間隔の正しく、規則的なまたは繰返しパターンを保つようにするため、いつも積極的にかみ合わされる。引き出された細長い小片太陽電池は、中間の取扱いおよび保管ステップを避けて、単一の積重ねカセット、単一の積重ねカセットのグループ、またはまとめられた多層積重ねカセットからの分離に引き続いて直ぐに、例えば細長い小片いかだ、細長い小片メッシュいかだ、または細長い小片ボートのような、サブモジュール組立部品に直接組み立てられる。 In this aspect of the invention, elongated strip solar cells, a group of elongated strip solar cells, a partial or complete arrangement of elongated strip solar cells removed from a single stack cassette, a group of single stack cassettes, The combined multi-layer stack cassette is always active to ensure correct orientation and polarity, and a correct, regular or repeating pattern of spacing between elongated strip solar cells in a partial or complete submodule assembly array. Meshed together. Withdrawn elongated strip solar cells avoid intermediate handling and storage steps, e.g., elongate immediately following separation from a single stack cassette, a group of single stack cassettes, or a combined multi-layer stack cassette. Directly assembled into sub-module assemblies such as small rafts, elongated strip mesh rafts, or elongated strip boats.
この発明のさらに別の局面では、細長い小片電池カセット供給機として規定された機構に、含まれる細長い小片電池を取り扱う方法を与える。カセット供給機は、選択された配列ピッチまたは細長い小片電池間の間隔の繰り返されたパターンで、単一の細長い小片電池を、整列し、正しく方位を合わされた細長い小片電池の配列に供給する。配列ピッチは、細長い小片いかだ、細長いメッシュいかだ、または細長い小片ボートのサブモジュール組立内の個々の細長い小片電池の要求された配置位置に従って、選択される。細長い小片電池カセット供給機は、好ましくは、単一の細長い小片電池を、金属またはプラスチックまたは他の堅い材料から作られた整列ジグ内の機械加工された溝またはスロット内に入れる。 In yet another aspect of the present invention, a mechanism defined as an elongated small battery cassette supply is provided for a method of handling an elongated small battery contained therein. The cassette feeder supplies a single elongated strip battery to an array of aligned and properly oriented elongated strip cells with a selected array pitch or a repeated pattern of spacing between the strip strip cells. The array pitch is selected according to the required location of the individual elongated strip cells within the elongated strip raft, elongated mesh raft, or elongated strip boat sub-module assembly. The elongated strip battery cassette feeder preferably places a single elongated strip battery in a machined groove or slot in an alignment jig made from metal or plastic or other rigid material.
好ましくは、整列ジグ内の溝またはスロットの位置は、相対的な細長い小片太陽電池の位置、または配列ピッチ、または細長い小片いかだ、細長いメッシュいかだ、または細長い小片ボートのサブモジュール組立を形成する細長い小片電池間の間隔の繰り返されたパターンと合う、横のピッチを有する。細長い小片太陽電池は、細長い小片電池カセット供給機が整列ジグ内の溝またはスロットを横切るように、整列ジグ内の溝またはスロットの接近する壁によって、細長い小片電池カセット供給機のベースから、好ましくは機械的に取り除かれる。溝の深さは、一度に1つの太陽電池のみが、整列ジグ内の溝またはスロットの壁によってかみ合わされ、そして細長い小片電池供給カセットから取り除かれるように、好ましくは、細長い小片太陽電池の厚みよりもわずかに浅い。整列ジグ内の溝またはスロットの幅は、供給された配列の除去が難しい込み合うこと、または細長い小片電池供給カセットによって押しつぶされることなしに、細長い小片太陽電池が適切なエッジ間隔で整列ジグ内の溝またはスロット内に置かれているように、好ましくは細長い小片太陽電池の幅よりもわずかに広い。 Preferably, the position of the grooves or slots in the alignment jig is relative to the position of the elongated strip solar cells, or the array pitch, or the strips forming the strip strip raft, strip mesh raft, or strip strip boat sub-module assembly. It has a lateral pitch that matches the repeated pattern of spacing between cells. The elongated strip solar cells are preferably separated from the base of the elongated strip battery cassette feeder by the approaching walls of the grooves or slots in the alignment jig so that the elongated strip battery cassette feeder traverses the grooves or slots in the alignment jig. Removed mechanically. The depth of the groove is preferably greater than the thickness of the elongated strip solar cell so that only one solar cell at a time is engaged by the groove or slot wall in the alignment jig and removed from the elongated strip battery supply cassette. Also slightly shallow. The width of the grooves or slots in the alignment jig allows the strips of solar cells to be aligned in the alignment jig with the appropriate edge spacing without being jammed difficult to remove the supplied array or being crushed by the strip of small battery supply cassette. Or, as it is placed in the slot, it is preferably slightly wider than the width of the elongated strip solar cell.
細長い小片電池供給カセットは、好ましくは整列ジグの溝またはスロット内にある細長い太陽電池の上面または面よりもわずかに高い背面ゲートを有する。これは、整列ジグ内の次の空の溝またはスロットが、細長い小片電池供給カセットおよび整列ジグの相対的な動きによって与えられるまで、供給機内で供給される細長い小片太陽電池に隣接する細長い小片太陽電池が、細長い小片電池供給カセットに保持されることを保証する。細長い小片電池供給カセットの上部は、好ましくは囲まれ、そして細長い小片電池供給カセットの積重ねに圧力を加える、従動板および重量またはばね機構を含む。 The elongated strip battery supply cassette has a back gate that is slightly higher than the upper surface or face of the elongated solar cell, preferably in the groove or slot of the alignment jig. This is because the elongated strip solar cell adjacent to the elongated strip solar cell supplied in the feeder until the next empty groove or slot in the alignment jig is provided by the relative movement of the elongated strip battery supply cassette and the alignment jig. Ensure that the battery is held in an elongated strip battery supply cassette. The upper portion of the elongated strip battery supply cassette is preferably enclosed and includes a follower plate and a weight or spring mechanism that applies pressure to the stack of elongated strip battery supply cassettes.
積重ねの圧力は、底部の細長い小片太陽電池の先導エッジが、整列ジグ内の溝またはスロット壁の遠い側面とかみ合うことを保証するために、選択される。積重ね上に加えられ続ける圧力は、底部付近の細長い小片太陽電池が、整列ジグ内の溝またはスロットの底で平らになることを保証する。一度細長い小片太陽電池が、溝の底で平らになり、そして積重ねの隣接する細長い小片太陽電池から転送された圧力によってそこに保持されると、供給カセットの背面ゲートは、保持された細長い小片太陽電池の背面ゲートおよび上面をきれいにする。供給カセット内の積み重ねからの細長い小片電池の除去、および整列ジグ内の溝またはスロット内に取り除かれた細長い小片電池を置くこのシーケンスは、すべての溝またはスロットが満たされるまで、供給カセットが、金属または堅いプラスチックまたはポリマの整列ジグを運び続けるにつれて、配列を形成する整列ジグ内のすべての溝またはスロットに対して繰り返される。後に続く二重端部スキー(trailing double-ended ski)機構は、細長い小片電池供給カセットの背面ゲートのように、それらが裏返ったり込み合ったりしないように溝に細長い小片太陽電池を保持し、そして細長い小片供給カセット内に保持された隣接する細長い小片太陽電池は、整列ジグの溝またはスロット内に保持された細長い小片太陽電池の前エッジ上をすべる。 The stacking pressure is selected to ensure that the leading edge of the bottom elongated strip solar cell engages the far side of the groove or slot wall in the alignment jig. The pressure that continues to be applied on the stack ensures that the elongated strip solar cells near the bottom level out at the bottom of the groove or slot in the alignment jig. Once the elongated strip solar cell is flattened at the bottom of the groove and held there by the pressure transferred from the stack of adjacent elongated strip solar cells, the back gate of the supply cassette is held by the elongated strip solar cell Clean the back gate and top surface of the battery. This sequence of removing the strips of cells from the stack in the supply cassette and placing the strips of strips removed in the grooves or slots in the alignment jig is such that the supply cassette is metal until all the grooves or slots are filled. Or, as you continue to carry a rigid plastic or polymer alignment jig, it is repeated for every groove or slot in the alignment jig that forms the array. The trailing double-ended ski mechanism, like the back gate of the elongated strip battery supply cassette, holds the elongated strip solar cells in the groove so that they do not turn over or jam, and is elongated Adjacent elongated strip solar cells held in the strip supply cassette slide over the leading edge of the elongated strip solar cells held in the grooves or slots of the alignment jig.
この発明のこの形態では、細長い小片太陽電池は、従来のつまんで置くプロセスの場合のように、個々に置くこと、かみ合うこと、および単一の細長い小片電池を除去することを要求することなく、供給カセットから取り除かれ、そして通常の平らな配列または整列ジグ内の細長い小片太陽電池間の間隔の繰り返されるパターンに保持されることは明らかである。 In this form of the invention, the elongated strip solar cells do not require individual placement, mating, and removal of a single elongated strip cell, as in the case of a conventional pinching process, It is clear that it is removed from the supply cassette and held in a repeating pattern of spacing between the elongated strip solar cells in a regular flat array or alignment jig.
細長い小片電池供給カセットの動きは、細長い小片いかだ、細長い小片メッシュいかだ、または細長い小片サブモジュール組立配列を形成するために、要求される細長い小片太陽電池の数が整列ジグ内の溝またはスロット内に供給されるまで続く。この発明の1つの形態では、細長い小片いかだ、細長い小片メッシュいかだ、または細長い小片ボートサブモジュール配列を完成するために要求される、水平梁、準備された電気的相互接続ワイヤ、または基板は、水平梁または基板表面が細長い小片太陽電池表面と一致する領域に接着剤とともに、前もって準備される。水平梁、電気的相互接続のために準備されそして曲げられたワイヤ、または細長い小片いかだ、細長い小片メッシュいかだ、または細長い小片ボート組立を完成するために要求される基板は、機械的安定性および電気的相互接続を与えるために、配列の上面に与えられ、そして例えばSMT・IR−130熱硬化が可能な接着剤のような従来の接着剤で機械的安定性を与えるためそこに接着され、または例えば熱硬化が可能なエレクトロダグ(Electrodag)5915のような、導電性エポキシを使用してその場所に接着され、または機械的支えおよび電気的相互接続を与えるために従来のリフロ操作を使用して、その場所で半田付けされる。より好ましくは、そして好都合には、選択されたウエーブ半田プロセスが、次のリフロのための半田ペーストの供給またはスクリーン印刷を要求をすることなく、機械的支えおよび電気的相互接続を与えるために使用される。 The movement of the elongated strip battery supply cassette is such that the number of elongated strip solar cells required is within a groove or slot in the alignment jig to form an elongated strip raft, elongated strip mesh raft, or elongated strip submodule assembly arrangement. Continue until supplied. In one form of the invention, a horizontal beam, prepared electrical interconnect wire, or substrate required to complete an elongated strip raft, elongated strip mesh raft, or elongated strip boat sub-module array is horizontal. Prepared in advance with an adhesive in an area where the beam or substrate surface coincides with the surface of the elongated strip solar cell. Horizontal beams, wires prepared and bent for electrical interconnection, or elongated strip rafts, elongated strip mesh rafts, or substrates required to complete an elongated strip boat assembly are mechanical stability and electrical Applied to the top surface of the array to provide mechanical interconnects and bonded thereto to provide mechanical stability with conventional adhesives such as, for example, SMT IR-130 thermosetting adhesive, or Bonded in place using conductive epoxy, such as electrodag 5915, which can be heat cured, or using conventional reflow operations to provide mechanical support and electrical interconnections , Soldered in place. More preferably and conveniently, the selected wave solder process is used to provide mechanical support and electrical interconnection without requiring the supply of solder paste or screen printing for subsequent reflow. Is done.
あるいは、水平梁、準備されそして曲げられた電気的ワイヤ相互接続、または基板は、接着材料とともに、ステンシル印刷または印刷または供給によって準備され、そして整列ジグ内の溝またはスロットに整列した支持溝または支持装置内に置かれる。細長い小片太陽電池は、細長い小片電池供給カセットとともに通常の方法で、支持構造および電気的相互接続材料の上に置かれる。サブモジュール組立配列は、上述のように、次に熱硬化または半田ペーストのリフロによって完成される。より好ましくは、そして好都合に、水平梁に形成されたサブモジュール組立、準備されそして曲げられたワイヤ相互接続、または基板は、整列ジグ内でクランプされて、裏返しにされ、そして選択ウエーブ半田プロセスは、次のリフロのための半田ペーストの供給またはスクリーン印刷を要求することなく、そして接着剤または電気的導電性材料を硬化させる熱硬化プロセスステップなしに、機械的支えおよび完成された電気的相互接続を与えるために使用される。 Alternatively, horizontal beams, prepared and bent electrical wire interconnects, or substrates, along with adhesive material, are prepared by stencil printing or printing or feeding and support grooves or supports aligned with grooves or slots in alignment jigs Placed in the device. The elongated strip solar cells are placed on the support structure and electrical interconnect material in the usual manner with the elongated strip battery supply cassette. The sub-module assembly arrangement is then completed by thermosetting or solder paste reflow as described above. More preferably and conveniently, the sub-module assembly formed in the horizontal beam, the prepared and bent wire interconnect, or the substrate is clamped in the alignment jig, turned over, and the selective wave soldering process is Mechanical support and finished electrical interconnection, without requiring solder paste supply or screen printing for the next reflow, and without the thermosetting process step to cure the adhesive or electrically conductive material Used to give.
金属ジグへの細長い小片太陽電池の供給は、連続的または半連続的であってもよい。すなわち、連続型の組立に対しては、細長い小片いかだ、細長い小片メッシュいかだ、または細長い小片ボートは、連続的または切れ目のない方法で、長い金属ジグに形成されてもよい。半連続的組立に対しては、細長い小片いかだ、細長い小片メッシュいかだ、または細長い小片ボートは、各溝のある部分が個々の細長い小片いかだ、細長い小片メッシュいかだ、または細長い小片ボートと同じくらい長い、ばらばらにされたまたは半分引き離されたジグに形成されてもよい。これらの個々のジグ部分は、細長い小片いかだ、細長い小片メッシュいかだ、または細長い小片ボートのためのリニア組立思想を与えるために、チェーンまたはベルトコンベヤに取り付けられる。 The supply of elongated strip solar cells to the metal jig may be continuous or semi-continuous. That is, for continuous assembly, an elongated piece raft, an elongated piece mesh raft, or an elongated piece boat may be formed into a long metal jig in a continuous or unbroken manner. For semi-continuous assembly, an elongated piece raft, an elongated piece mesh raft, or an elongated piece boat, each grooved portion is as long as an individual elongated piece raft, an elongated piece mesh raft, or an elongated piece boat, It may be formed into a separated or half-separated jig. These individual jig sections are attached to a chain or belt conveyor to provide a linear assembly concept for an elongated piece raft, an elongated piece mesh raft, or an elongated piece boat.
上述の連続的なまたは半連続的な手続では、水平梁、準備され曲げられた電気的ワイヤ相互接続、または基板の組立をまとめる同じ接近方法は、連続的または半連続的な整列ジグに組み入れられる。細長い小片太陽電池は、細長い小片電池供給カセットとともに通常の方法で、支持構造、および連続的なまたは半連続的な整列ジグ部分に含まれる電気的相互接続材料の上の位置に置かれる。個々の整列ジグ部分に含まれるサブモジュール組立配列の処理は、上述のように、熱硬化または半田ペーストのリフロによって完成される。 In the continuous or semi-continuous procedure described above, horizontal beams, prepared and bent electrical wire interconnects, or the same approach to grouping the assembly of substrates is incorporated into a continuous or semi-continuous alignment jig. . The elongated strip solar cells are placed in a conventional manner with the elongated strip battery supply cassette in a position above the support structure and the electrical interconnect material contained in the continuous or semi-continuous alignment jig portion. The processing of the sub-module assembly arrangement contained in the individual alignment jig portions is completed by thermosetting or solder paste reflow as described above.
より好ましくは、そして好都合に、水平梁に形成されたサブモジュール組立部品、準備されそして曲げられた電気的ワイヤ相互接続、または連続的または半連続的に整列ジグ部分内に含まれる基板は、整列ジグに裏返しにされてクランプされ、そして選択ウエーブ半田プロセスは、次のリフロのための半田ペーストの供給またはスクリーン印刷を要求することなく、そして接着剤または電気的導電性材料を硬化させるための熱硬化プロセスステップなしに、機械的支えおよび完成された電気的相互接続を与えるために使用される。この供給カセット技術を使用して、コンベヤ、ベルト、またはチェーン上の連続的または半連続的な整列ジグ部分は、クランプされたサブモジュール組立部品を裏返し、そして機械的支えおよび電気的相互接続要求を完成し、選択ウエーブ半田プロセスを使用して、ステンシル印刷および供給に関連する高価な材料、クリーニング、および浪費処理に沿って、ステンシル印刷または供給の高価な、技術的な要求、時間の消費、そして歩留まり解決ステップを完全に除いた連続的な、インライン組立プロセスを与える。 More preferably, and conveniently, the sub-module assembly formed in a horizontal beam, the prepared and bent electrical wire interconnect, or the substrate contained in a continuous or semi-continuously aligned jig portion is aligned. The jig is flipped over and clamped, and the selective wave soldering process requires no supply of solder paste or screen printing for the next reflow and heat to cure the adhesive or electrically conductive material Used to provide mechanical support and complete electrical interconnection without a curing process step. Using this feed cassette technology, continuous or semi-continuous alignment jig sections on conveyors, belts, or chains flip the clamped submodule assembly and meet mechanical support and electrical interconnection requirements. Complete and use expensive wave soldering process, along with expensive materials, cleaning and waste processing related to stencil printing and supply, expensive technical requirements, time consumption of stencil printing or supply, and Provides a continuous, in-line assembly process that completely eliminates yield resolution steps.
上に開示されたこの発明のさまざまな形態では、ウエハの細長い小片太陽電池、単一の積重ねカセット、単一の積重ねカセットのグループ、またはまとめられた多層積重ねカセットに対する真空かみ合わせ工具、または整列ジグに対する細長い小片電池カセット供給機の供給動作は、ウエハ配列、細長い小片積重ね、多層積重ねカセット、または整列ジグのそれぞれに対して常に相対的である。すなわち、真空かみ合わせ工具は静止しており、そしてウエハ配列、単一の積重ねカセット、単一の積重ねカセットのグループ、またはまとめられた多層積重ねカセットは、与えられた細長い小片太陽電池を個々にまたは細長い太陽電池の平らな配列として取り除くために、動かされてもよい。同様に、細長い小片電池供給カセットは、静止しており、そして溝のある整列ジグは、細長い小片太陽電池を金属の整列ジグの溝に供給するため、動かされてもよい。さらに、移動可能な整列ジグは、チェーンコンベヤまたは他の適切な輸送機構に保持される単一の細長い小片いかだ、細長い小片メッシュいかだまたは細長い小片ボートの大きさが適切な小さな部分の形状であってもよい。もし、細長い太陽電池のサブモジュール組立部品への組立が連続的な方法で実行されるならば、輸送機構は、接着剤の硬化ステージおよび電気的接続ステージまたはリニア型の(linear fashion)選択ウエーブ半田ステージを介して続けることができる。 In various forms of the invention disclosed above, for wafer elongated strip solar cells, a single stack cassette, a group of single stack cassettes, or a vacuum mating tool for a combined multi-layer stack cassette, or an alignment jig The feeding operation of the elongated strip battery cassette feeder is always relative to each of the wafer array, elongated strip stack, multilayer stack cassette, or alignment jig. That is, the vacuum mating tool is stationary and the wafer array, single stack cassette, group of single stack cassettes, or grouped multi-layer stack cassettes can be applied individually or elongated to a given strip of small piece solar cells. It may be moved to remove as a flat array of solar cells. Similarly, the elongated strip battery supply cassette is stationary and the grooved alignment jig may be moved to supply the elongated strip solar cells to the grooves of the metal alignment jig. In addition, the movable alignment jig may be in the form of a single elongated piece raft, elongated piece mesh raft or elongated piece boat suitable for holding a chain conveyor or other suitable transport mechanism. Also good. If the assembly of elongated solar cells into sub-module assemblies is performed in a continuous manner, the transport mechanism can include an adhesive curing stage and an electrical connection stage or a linear fashion selective wave solder. You can continue through the stage.
1つ以上の単一の積重ねカセット、単一の積重ねカセットのグループ、またはまとめられた多層積重ねカセット、または大量保管ユニットは、各ユニットまたはユニットの集合内の接近可能な細長い小片太陽電池を構成する、露出されたまたは部分的に露出された細長い小片太陽電池表面の格子または配列を与えるために使用されてもよい。多くのカセットまたはバッファ保管ユニットは、各ユニット内の接近可能な細長い小片太陽電池が、細長い小片いかだ、細長い小片メッシュいかだ、または細長い小片ボート組立を形成するために、他の細長い小片太陽電池に対して相対的に、正しい位置および方位となるように、格子または配列に配置される。配置内のカセットまたは大量保管ユニットの数は、細長い小片いかだ、細長い小片メッシュいかだ、または細長い小片ボートを形成するために要求される、細長い小片太陽電池の数に等しい。露出された、部分的に露出された、また接近可能な、各ユニットからの細長い小片太陽電池は、例えば真空かみ合わせ工具、速い硬化の接着剤、ウエハから分離しそして次にいかだまたはボートに組み立てた後に細長い小片太陽電池が取り除かれる、再使用可能な粘着性の表面、静電気引力または他の適した一時的なかみ合わせおよび取外し技術、またはサブモジュール組立支持構造への永久的かみ合わせ技術のような、機械的手段によって取り除かれてもよい。細長い小片かみ合わせプロセスが永久的または一時的であるか否かに関係なく、細長い太陽電池の取り除かれた集合または平らな配列は、細長い小片いかだ、細長い小片メッシュいかだ、または細長い小片ボートに直接組み立てられる。移動プロセスの間、分離された細長い小片太陽電池は、方位および相対的な位置または電池間の間隔が保たれる繰返しパターンとともに、移動工具上に保持される。 One or more single stack cassettes, a group of single stack cassettes, or a combined multi-layer stack cassette, or mass storage unit constitutes an accessible elongated small piece solar cell within each unit or set of units May be used to provide a grid or array of exposed or partially exposed strips of solar cells. Many cassettes or buffer storage units have an accessible elongated strip solar cell in each unit relative to other elongated strip solar cells to form an elongated strip raft, an elongated strip mesh raft, or an elongated strip boat assembly. Are relatively arranged in a grid or array so as to have the correct position and orientation. The number of cassettes or mass storage units in the arrangement is equal to the number of elongated strip solar cells required to form an elongated strip raft, an elongated strip mesh raft, or an elongated strip boat. Elongated strip solar cells from each unit, exposed, partially exposed and accessible, eg vacuum interlocking tool, fast curing adhesive, separated from wafer and then assembled into a raft or boat Machines, such as reusable sticky surfaces, electrostatic attraction or other suitable temporary interlocking and removal techniques, or permanent interlocking techniques to sub-module assembly support structures, after which the elongated strip solar cells are removed May be removed by other means. Regardless of whether the elongated strip engagement process is permanent or temporary, the removed collection or flat array of elongated solar cells is assembled directly into an elongated strip raft, an elongated strip mesh raft, or an elongated strip boat. . During the moving process, the separated elongated strip solar cells are held on the moving tool with a repeating pattern in which the orientation and relative position or spacing between the cells is maintained.
元のウエハに含まれる細長い小片電池、または単一の積重ねカセット、単一の積重ねカセットのグループ、またはまとめられた多層積み重ねカセット、または細長い小片供給カセットに含まれる、分離された細長い小片電池からの細長い小片いかだ、細長い小片メッシュいかだ、または細長い小片ボートの組立は、例えば大規模な細長い小片太陽電池モジュール組立に必要と現在考えられている装置のような、大規模な正確性および自動化を要求しない、小さく、安価な装置で達成される。 From the elongated strip cells contained in the original wafer, or from the separated strip cells contained in a single stack cassette, a group of single stack cassettes, or a combined multi-layer stack cassette, or strip feed cassette The assembly of elongated strip rafts, elongated strip mesh rafts, or elongated strip boats does not require large scale accuracy and automation, such as equipment currently considered necessary for large strip strip solar cell module assembly, for example. Achieved with a small, inexpensive device.
この発明のさらなる局面に従って、
横のウエハフレーム部分によって相互接続された複数の細長い基板を含むウエハを受入れ、ウエハは近接した末端のウエハフレーム部分を含み、
前記細長い基板の対応する基板の面を露出させるために、前記近接した末端のウエハフレーム部分の少なくとも1つを除去し、
複数の細長い基板のエッジとかみ合うことなく、複数の細長い基板を固定するために横のウエハフレーム部分の少なくとも1つとかみ合い、
露出された細長い基板とかみ合うために露出された細長い基板の露出された面に、細長い基板かみ合い手段を適用し、そして
残った細長い基板から露出された細長い基板を外すために、複数の細長い基板から、細長い基板かみ合い手段を移動させることを含む、基板取外しプロセスが与えられる。
According to a further aspect of the invention,
Receiving a wafer comprising a plurality of elongated substrates interconnected by a lateral wafer frame portion, the wafer comprising an adjacent distal wafer frame portion;
Removing at least one of the adjacent distal wafer frame portions to expose a corresponding substrate surface of the elongated substrate;
Engaging at least one of the lateral wafer frame portions to secure the plurality of elongated substrates without engaging the edges of the plurality of elongated substrates;
Applying the elongated substrate mating means to the exposed surface of the exposed elongated substrate for mating with the exposed elongated substrate, and removing the exposed elongated substrate from the remaining elongated substrate from a plurality of elongated substrates A substrate removal process is provided that includes moving the elongated substrate mating means.
この発明のさらなる局面に従って、
複数のウエハを受入れ、ウエハの各々は横のウエハフレーム部分によって相互接続された複数の細長い基板を含み、ウエハはさらに近接した末端のウエハフレーム部分を含み、
各ウエハの細長い基板の対応する基板の面を露出させるために、ウエハの各々から近接した末端のウエハフレーム部分の少なくとも1つを除去し、
複数の細長い基板のエッジとかみ合うことなく、複数の細長い基板を固定するために、各ウエハの横のウエハフレーム部分の少なくとも1つとかみ合うことを含み、
細長いウエハは、互いに間隔をおいて隔てられた細長い基板の配列として露出された細長い基板が与えられるように、配列される、基板取外しプロセスを与える。
According to a further aspect of the invention,
Receiving a plurality of wafers, each of the wafers including a plurality of elongated substrates interconnected by a lateral wafer frame portion, the wafer further including an adjacent distal wafer frame portion;
Removing at least one of the proximal end wafer frame portions from each of the wafers to expose a corresponding substrate surface of each wafer elongated substrate;
Engaging at least one of the lateral wafer frame portions of each wafer to secure the plurality of elongated substrates without engaging the edges of the plurality of elongated substrates;
The elongated wafer provides a substrate removal process that is arranged such that an exposed elongated substrate is provided as an array of elongated substrates spaced from each other.
この発明のさらなる局面に従って、
複数の互いに間隔をおいて隔てられた細長い基板保管容器を与え、前記細長い基板保管容器の各々はそこに保管された細長い基板の積重ねを有し、細長い基板保管容器間の間隔は、保管された細長い基板から組み立てられるために、太陽電池サブモジュール内の細長い基板の望ましい間隔を与えるために選択されることを含む、細長い基板供給プロセスが与えられる。
According to a further aspect of the invention,
A plurality of spaced apart elongated substrate storage containers are provided, each of the elongated substrate storage containers having a stack of elongated substrates stored therein, the spacing between the elongated substrate storage containers being stored. To be assembled from the elongated substrates, an elongated substrate supply process is provided that includes selecting to provide the desired spacing of the elongated substrates within the solar cell submodule.
この発明のさらなる局面に従って、
細長い基板供給ユニットから整列ジグのそれぞれのスロットに細長い太陽電池を供給し、そして
太陽電池サブモジュールを形成するため、細長い太陽電池を基板、水平梁または電気的相互接続に取り付けることを含む、光起電力装置のための太陽電池サブモジュールを形成するプロセスが与えられる。
According to a further aspect of the invention,
A photovoltaic device comprising: providing an elongated solar cell from an elongated substrate supply unit to each slot of an alignment jig; and attaching the elongated solar cell to a substrate, horizontal beam or electrical interconnect to form a solar cell sub-module. A process is provided for forming a solar cell submodule for a power device.
この発明のさらなる局面に従って、
細長い基板の1つまたはより多くの積重ねを保管し、および供給する細長い基板供給ユニット、および
保管ユニットから供給されたそれぞれの細長い基板を受け入れるために、互いに間隔をおいて隔てられたスロットを有する整列ジグを含む、細長い基板取扱いシステムが与えられる。
According to a further aspect of the invention,
Alignment having an elongated substrate supply unit for storing and supplying one or more stacks of elongated substrates, and slots spaced from each other to receive each elongated substrate supplied from the storage unit An elongated substrate handling system is provided that includes a jig.
この発明のさらなる局面に従って、
電気的な相互接続の互いに間隔をおいて隔てられた領域のみが工具によってかみ合わされるように、複数の互いに間隔をおいて隔てられたかみ合い部分を有するかみ合い工具で、電気的相互接続とかみ合い、そして
かみ合わされた電気的相互接続を電気的な相互接続の対応する長さに切断するために、かみ合わされた領域間の電気的な相互接続の位置に切断工具を適用することを含む、光起電力装置のための太陽電池サブモジュールを形成するプロセスが与えられる。
According to a further aspect of the invention,
An interlocking tool having a plurality of spaced apart interlocking portions such that only spaced apart regions of the electrical interconnect are engaged by the tool, and meshing with the electrical interconnect; And applying a cutting tool at the location of the electrical interconnect between the engaged areas to cut the engaged electrical interconnect to the corresponding length of the electrical interconnect. A process is provided for forming a solar cell submodule for a power device.
この明細書では、用語「厚板」は、好ましくは1つまたはより多くの太陽電池を組み入れる、細長い基板の特別の形状を表わすが、しかし必ずしもそのようにする必要はない。厚板は、この明細書で厚板と表わされる一連の平行な細長い基板を製造するために、ウエハ内に平行な溝を機械加工することによって作られる。厚板の幅は、機械加工された溝の間隔によって決められ、厚板の長さは、典型的には、厚板の幅の5から20倍である。厚板の厚みは、通常400ミクロンよりも薄いウエハの厚みによって決められる。 In this specification, the term “slab” refers to a particular shape of an elongated substrate, preferably incorporating one or more solar cells, but need not be so. The planks are made by machining parallel grooves in the wafer to produce a series of parallel elongated substrates, referred to herein as planks. The width of the plank is determined by the spacing of the machined grooves, and the length of the plank is typically 5 to 20 times the width of the plank. The thickness of the plank is determined by the thickness of the wafer, which is usually less than 400 microns.
別の局面では、この発明は、ウエハから厚板を外し、そしてそれらを太陽電池モジュールに実装するプロセスを与える。 In another aspect, the present invention provides a process for removing planks from a wafer and mounting them on a solar cell module.
この発明の1形態では、厚板は、ウエハフレームから折りやすくするために、端部で部分的に予め切断される。厚板の配列全体は、個々の積重ねが取り除かれそして単一の積重ねカセットまたは多数の積重ねカセットに保管される、厚板「スラブ」フレームに積み重ねられる。 In one form of the invention, the plank is pre-cut partially at the ends to facilitate folding from the wafer frame. The entire array of planks is stacked in a plank “slab” frame, where individual stacks are removed and stored in a single stack cassette or multiple stack cassettes.
この発明の別の形態では、すべての第2厚板は、取り除かれ、そして多層積重ねカセットに積み重ねられる。 In another form of the invention, all second planks are removed and stacked in a multi-layer stack cassette.
この発明の別の形態では、厚板は個々に取り除かれ、そして単一の積重ねカセットに積み重ねられる。 In another form of the invention, the planks are individually removed and stacked in a single stack cassette.
この発明の別の形態では、厚板ウエハは、露出されたウエハフレームの4つまたはより多くの部分を残すクランプ内の厚板配列窓を覆う上面および底面によって保持される。厚板ウエハフレームは、4つまたはより多くの露出された部分を折ることによって順次取り除かれる。 In another form of the invention, the plank wafer is held by top and bottom surfaces covering a plank array window in the clamp that leaves four or more portions of the exposed wafer frame. The plank wafer frame is sequentially removed by folding four or more exposed parts.
いくつかのプロセスは、厚板を保管カセットまたは供給機に載せるために使用される。カセットは上部から載せられる。この場合、カセットにあるまたは以前に保管された厚板の上面は、厚板がカセットの上部の角で裏返ったり込み合ったりしないように、移動すべり表面を形成する、カセットの上面およびクランプの上部表面の平面に十分に近いことが重要である。カセットに入る厚板の背面のエッジは、移動すべり表面を残すまたは残そうとしている、厚板の前エッジ部からはずされる。これら2つの要求は、機械的に結合されたばね機構によって満たされる。機械的に結合された機構は、厚板電池積重ねのエッジをつかみ、カセットの上部積載表面と同じ高さにし、そして厚板電池の厚みに要求された間隔および許容誤差を加えたに距離で積重ねを押す、2対の「ウオ−キングビーム」を作動させる。厚板電池はすべらされてカセットに入り、そしてプロセスは繰り返す。 Some processes are used to place the planks on storage cassettes or feeders. The cassette is loaded from the top. In this case, the upper surface of the cassette and the upper surface of the clamp, where the upper surface of the plank in or previously stored in the cassette forms a moving sliding surface so that the plank does not turn over or jam at the upper corner of the cassette It is important to be close enough to the plane. The back edge of the plank that enters the cassette is removed from the front edge of the plank, leaving or leaving the moving sliding surface. These two requirements are met by a mechanically coupled spring mechanism. A mechanically coupled mechanism grabs the edge of the plate cell stack, makes it level with the top loading surface of the cassette, and stacks at the distance of the plate cell thickness plus the required spacing and tolerances. Press and activate two pairs of “walking beams”. The plank battery is slid into the cassette and the process repeats.
この発明の別の形態では、カセットはベースから載せられる。ウオーキングビームシステムは、上部積載機構に類似しているが、間隔を与えるために要求された量だけカセットの積重ねを持ち上げる。新しい厚板がカセットのベースに載せられる。サイクルはカセットが満たされるまで続く。 In another form of the invention, the cassette is mounted from the base. The walking beam system is similar to the top-loading mechanism, but lifts the stack of cassettes by the amount required to provide spacing. A new plank is placed on the base of the cassette. The cycle continues until the cassette is full.
さらなる局面では、この発明は、
各細長い基板の対向する面のみとかみ合い、かみ合わされた面は、ウエハの表面と同じ平面であり、
細長い基板を互いに分離するためにウエハフレーム部分から除去し、
各細長い基板の面の1つをはずし、各細長い基板の他の面をかみ合わされて残すことを含む、ウエハフレーム部分によって相互接続された複数の細長い基板を組み入れたウエハから細長い基板を外すためのプロセスを与える。
In a further aspect, the present invention provides:
Only the opposing surface of each elongated substrate is engaged, and the engaged surface is the same plane as the surface of the wafer,
Removing the elongated substrates from the wafer frame portion to separate them from one another;
For removing an elongated substrate from a wafer incorporating a plurality of elongated substrates interconnected by a wafer frame portion, including removing one of the surfaces of each elongated substrate and leaving the other surface of each elongated substrate engaged. Give process.
この発明は、
細長い基板の選択された隣接しない基板とのみかみ合い、そして配列の他の細長い基板から細長い基板を分離し、
保管ユニットのそれぞれの互いに間隔をおいて隔てられた保管容器にかみ合わされた細長い基板を置き、保管容器間の間隔はかみ合わされた細長い基板の間隔と一致することを含む、ウエハフレーム部分によって相互接続された細長い基板の配列を組み入れたウエハから細長い基板を外すためのプロセスを与える。
This invention
The elongated substrate only engages with a selected non-adjacent substrate and separates the elongated substrate from the other elongated substrates in the array;
Interconnection by wafer frame portions comprising placing interdigitated elongated substrates in respective spaced-apart storage containers of the storage unit, wherein the spacing between the storage containers matches the spacing of the interdigitated elongated substrates A process is provided for removing an elongated substrate from a wafer incorporating an array of elongated substrates.
この発明はまた、
(1)細長い基板の1つの基板とかみ合い、そして配列の他の細長い基板から細長い基板を分離し、
(2)保管ユニットにかみ合わされた細長い基板を置き、
(3)保管ユニットに細長い基板の積重ねを形成するために、ステップ(1)および(2)を繰り返すことを含む、ウエハフレーム部分によって相互接続された細長い基板の配列を組み入れたウエハから細長い基板を外すためのプロセスを与える。
The invention also provides
(1) meshes with one substrate of the elongated substrate and separates the elongated substrate from the other elongated substrates in the array;
(2) Place an elongated substrate meshed with the storage unit,
(3) removing an elongated substrate from a wafer incorporating an array of elongated substrates interconnected by a wafer frame portion, comprising repeating steps (1) and (2) to form a stack of elongated substrates in a storage unit; Give the process to remove.
この発明はまた、積み重ねられた配置に細長い基板を保管するための保管装置を与え、保管装置は、保管装置に保管するために後で受け入れられる細長い基板の受入れができるように、保管された細長い基板の積重ねを移動させるための移動機構を含む。 The present invention also provides a storage device for storing elongated substrates in a stacked arrangement, the storage device being stored elongated so that it can receive an elongated substrate that is subsequently received for storage in the storage device. A moving mechanism for moving the stack of substrates is included.
(サブモジュール形成)
図1を参照して、細長い太陽電池101および水平梁102は、この明細書で“いかだ(raft)”サブモジュール100と表されるサブモジュールを形成するために、組み立てられる。隣接する細長い太陽電池101間の間隔は、図1に示されるように、各電池の幅にほぼ等しくなるように示されているが、一般的な場合、電池101間の間隔は、ゼロ(従って隣接する電池は互いに接する)から各電池の幅の数倍までの範囲にある。水平梁102は、どのような材料からも、そして好ましくは薄く、電気的導電性がない材料(または絶縁材料で覆われている)から形成され、そして導電性トラック(track)で容易にかつ選択的に覆われている。例えば、厚みが30ミクロンから100ミクロン、幅が1から3mm、そして長さが2から20cmのシリコンの薄い小片は、水平梁102に特に適している。電池101は、接着剤、または金属はんだ、または導電性エポキシまたは類似の材料を使用することによって、水平梁102に機械的にくっつけられる。
(Sub module formation)
Referring to FIG. 1, elongated solar cells 101 and horizontal beams 102 are assembled to form a sub-module, referred to herein as a “raft” sub-module 100. The spacing between adjacent elongated solar cells 101 is shown to be approximately equal to the width of each cell, as shown in FIG. 1, but in the general case, the spacing between cells 101 is zero (hence Adjacent batteries are in contact with each other) to several times the width of each battery. The horizontal beam 102 is formed from any material and preferably from a thin, non-electrically conductive material (or covered with an insulating material) and easily and selected with a conductive track. Covered. For example, a thin piece of silicon having a thickness of 30 to 100 microns, a width of 1 to 3 mm, and a length of 2 to 20 cm is particularly suitable for the horizontal beam 102. The battery 101 is mechanically attached to the horizontal beam 102 by using an adhesive, or metal solder, or a conductive epoxy or similar material.
図2を参照して、各電池101のn型コンタクト202を隣接する電池のp型コンタクト203に接続する、太陽電池101間の直列または並列の電気的接続は、水平梁102の互いに間隔をおいて隔てられた領域に、導電性材料201を置くことによってなされる。導電性材料は、蒸着金属フィルム、接着された金属箔、Bステージの導電性接着フィルム、または導電性エポキシである。もし水平梁102が製造される材料がそれ自身電気的に絶縁性でないならば、そのときは、絶縁性材料は、導電性材料201間の隙間に露出されるように、導電性材料201の間隔をおいて隔てられた領域間、または導電性材料201が置かれる前に水平梁102の長さに沿った連続的な層のいずれかの水平梁102上に置かれる。バイパスダイオード、ロジックデバイスのような電子デバイスは適切な回路に含まれる。 Referring to FIG. 2, the series or parallel electrical connection between the solar cells 101 connecting the n-type contact 202 of each battery 101 to the p-type contact 203 of the adjacent battery is spaced from each other in the horizontal beam 102. This is done by placing the conductive material 201 in the separated area. The conductive material is a vapor-deposited metal film, a bonded metal foil, a B-stage conductive adhesive film, or a conductive epoxy. If the material from which the horizontal beam 102 is manufactured is not itself electrically insulating, then the spacing of the conductive material 201 is such that the insulating material is exposed in the gaps between the conductive materials 201. Between the spaced apart regions or on the horizontal beam 102 in any of a continuous layer along the length of the horizontal beam 102 before the conductive material 201 is placed. Electronic devices such as bypass diodes and logic devices are included in suitable circuits.
図3を参照して、太陽電池101は、この明細書で「ボート(boat)」サブモジュールとして表されるサブモジュール300の型を形成するために、連続的または半連続的な基板301上に組み立てられる。ある応用では、透明または半透明材料が配列支持材料として使用され、その場合、材料は、太陽電池が透明なスーパーストレートを通して照らされるように、細長い太陽電池の配列のためのスーパーストレート支えを形成する。上述のいかだの場合のように、配列内の隣接する細長い太陽電池間の間隔は、ゼロから各細長い太陽電池の幅の数倍までの範囲にある。連続的または半連続的な基板、または連続的または半連続的で透明または半透明なスーパーストレート301は、好ましくは非導電性材料(または絶縁性材料で覆われている)であり、連続的または断続的に電気的導電性のトラック201で容易に覆われており、熱サイクルの間、損傷を避けるためにシリコンのそれと類似する熱膨張係数を有する。特に堅い支持構造の応用にとって、シリコンおよびホウケイ酸ガラスは適切な基板であり、ホウケイ酸ガラスは適切なスーパーストレートである。しかし、広い多様性のある他の材料が代わりに使用されることも明らかである。 Referring to FIG. 3, a solar cell 101 is formed on a continuous or semi-continuous substrate 301 to form a sub-module 300 mold, represented herein as a “boat” sub-module. Assembled. In some applications, a transparent or translucent material is used as the array support material, in which case the material forms a superstrate support for the array of elongated solar cells so that the solar cells are illuminated through the transparent superstrate. . As with the raft described above, the spacing between adjacent elongated solar cells in the array ranges from zero to several times the width of each elongated solar cell. The continuous or semi-continuous substrate, or the continuous or semi-continuous transparent or translucent superstrate 301 is preferably a non-conductive material (or covered with an insulating material), Intermittently covered with electrically conductive tracks 201 and has a coefficient of thermal expansion similar to that of silicon to avoid damage during thermal cycling. For particularly rigid support structure applications, silicon and borosilicate glass are suitable substrates, and borosilicate glass is a suitable superstrate. However, it is clear that other materials with a wide variety can be used instead.
さらに図3を参照して、太陽電池101は、この明細書で「フレキシブルボート」として表されるサブモジュール300の型を形成するために、連続的または半連続的でフレキシブルなまたは柔軟な基板301上に組み立てられる。ある応用では、フレキシブルで透明または半透明材料が配列支持材料として使用されており、その場合フレキシブルな材料が、細長い太陽電池の配列のためのスーパーストレート支えを形成するために使用される。フレキシブルな配列内の隣接する細長い太陽電池間の間隔は、ゼロから各細長い太陽電池の幅の数倍までの範囲にある。連続的または半連続的なフレキシブル基板、または連続的または半連続的で透明または半透明のフレキシブルスーパーストレート301は、好ましくは非導電性材料(または、絶縁性材料で覆われている)であり、そして連続的または断続的な電気的導電性のトラック201で容易に覆われている。 Still referring to FIG. 3, a solar cell 101 is a continuous or semi-continuous flexible or flexible substrate 301 to form a mold for a submodule 300, referred to herein as a “flexible boat”. Assembled on top. In some applications, a flexible, transparent or translucent material is used as the array support material, where the flexible material is used to form a superstrate support for the array of elongated solar cells. The spacing between adjacent elongated solar cells in the flexible array ranges from zero to several times the width of each elongated solar cell. The continuous or semi-continuous flexible substrate or the continuous or semi-continuous transparent or translucent flexible superstrate 301 is preferably a non-conductive material (or covered with an insulating material), It is easily covered with continuous or intermittent electrically conductive tracks 201.
好都合に、光学的に透明な基板材料は、フレキシブルなボートを形成する細長い太陽電池の配列の隙間を通過する光を回復させるために、背面反射がサブモジュール組立または光起電力パワーモジュールのいずれかに適用されるように使用される。さらに、透明基板またはスーパーストレート材料は、透明性または真に2面の光起電力パワーモジュールが望まれる、例えば建築設備(architectural installations)、統合された設備の建設(building integrated installations)、高速道路の雑音障壁、または他の応用で使用するため、フレキシブルなボートサブモジュール組立部品に基づいて、透明または半透明な光起電力パワーモジュールを形成するために使用される。 Conveniently, the optically transparent substrate material allows the back reflection to be either a sub-module assembly or a photovoltaic power module to recover light passing through the gaps in the elongated solar cell array forming a flexible boat. Used to apply to. In addition, transparent substrates or superstrate materials are required for transparent or truly two-sided photovoltaic power modules, such as architectural installations, building integrated installations, highway Used to form transparent or translucent photovoltaic power modules based on flexible boat sub-module assemblies for use in noise barriers or other applications.
フレキシブルなボートの基板またはスーパーストレートに使用されるフレキシブルな材料は、とても薄く、そして、また適度に柔軟であり、熱膨張係数は、例えば堅いボートのような堅い支持構造および平らな2次元の面の堅さが要求されるいかだの形状の場合のように、シリコンのそれとよく合っている必要はない。 The flexible material used for the flexible boat substrate or superstrate is very thin and also moderately flexible, with a coefficient of thermal expansion such as a rigid support structure such as a rigid boat and a flat two-dimensional surface. It does not have to fit well with that of silicon, as in the case of raft shapes that require a high degree of rigidity.
ポリエチレン・テレフタレート(PET)、例えばテフゼル(登録商標)のようなテフロンベースのフィルム、例えばカプトン(登録商標)フィルム、シート、またはテープのような形状で商業的に利用可能なポリイミドファミリの要素のような温度抵抗性のポリマは、温度安定性のある適切な基板材料の例であり、広く異なった熱膨張係数を有し、そして十分に安定な基板構造材料を構成する。同様に、これらの材料は、透明性の要求が満たされる、スーパーストレート支持構造を形成するために使用される。実際に、適切な熱的、機械的、化学的および光学的性質、寿命、および典型的なPV操作条件下での安定性を有し、熱サイクルの間にボート上で過度の熱膨張不整合応力がない柔軟な材料が、使用される。 Polyethylene terephthalate (PET), for example, a Teflon-based film such as Tefzel®, such as a commercially available polyimide family element in the form of a Kapton® film, sheet, or tape A temperature-resistant polymer is an example of a suitable substrate material that is temperature-stable, has a wide variety of thermal expansion coefficients, and constitutes a sufficiently stable substrate structure material. Similarly, these materials are used to form superstrate support structures where transparency requirements are met. In fact, with appropriate thermal, mechanical, chemical and optical properties, lifetime, and stability under typical PV operating conditions, excessive thermal expansion mismatch on the boat during thermal cycling A flexible material without stress is used.
シェーベンストック(Scheibenstock)またはスリバー(Sliver)(登録商標)特許出願に記載されたプロセスによって形成された複数の太陽電池は、類似の大きさを有する、光起電力いかだ、メッシュいかだ、またはボートを形成するために使用され、実質的に異なった電流および電圧特性を有していても、従来の太陽電池の代わりに使用される。シリコン以外の、例えばGaAsから形成される細長い太陽電池はまた使用される。太陽電池は、望ましいいかだ、メッシュいかだ、またはボートサブモジュールの出力電圧および対応する電流を供給するために、直列に、並列に、または直列と並列の混合として電気的に相互接続される。もし、いかだ、メッシュいかだ、またはボートが並列に接続され、または実質的に並列に接続されたグループを形成するために、少ない数のこれらのサブモジュール組立部品が直列に接続されるのに、いかだ、メッシュいかだ、またはボートサブモジュールの出力電圧が十分に大きければ、そのときは、低い電流を有する(例えば、遮光によって生じる)、いかだ、メッシュいかだ、またはボートのモジュール出力の効果は、複数の細長い太陽電池のサブモジュール組立に匹敵する大きさの単一の大きな電池が部分的に遮光される従来の光起電力モジュールよりも小さい。 Multiple solar cells formed by the process described in the Scheibenstock or Sliver® patent application have a similar size, photovoltaic raft, mesh raft, or boat Even if it is used to form and has substantially different current and voltage characteristics, it is used in place of conventional solar cells. Elongated solar cells other than silicon, for example made from GaAs, are also used. The solar cells are electrically interconnected in series, in parallel, or in a series-parallel mix to provide the desired raft, mesh raft, or boat submodule output voltage and corresponding current. Rafts, mesh rafts, or rafts when a small number of these submodule assemblies are connected in series to form a group in which boats are connected in parallel or substantially connected in parallel If the output voltage of the mesh raft or boat sub-module is sufficiently large, then the effect of the raft, mesh raft, or boat module output has a plurality of elongate, having a low current (eg caused by shading) A single large cell sized to match the sub-module assembly of a solar cell is smaller than a conventional photovoltaic module that is partially shaded.
いかだ、メッシュいかだ、またはボートサブモジュールの水平梁または基板上の導電性トラックの追加使用は、細長い太陽電池の1つの長いエッジ上の電極を、同じ細長い電池の他のエッジ上の電極に電気的に接続することである。例えば、細長い電池の1つのエッジ上のn型コンタクト(負電極)は、同じ電池の他のエッジのn型コンタクトに接続される。細長い電池の1つのエッジ上のp型コンタクト(正電極)は、同じ細長い太陽電池の他のエッジ上のp型コンタクトに接続される。特別の細長い太陽電池のn型およびp型コンタクトは、電池の短絡を避けるために互いに電気的に離されている。 The additional use of rafts, mesh rafts, or horizontal tracks in boat sub-modules or conductive tracks on the board, electrically connects electrodes on one long edge of an elongated solar cell to electrodes on the other edge of the same elongated cell. Is to connect to. For example, an n-type contact (negative electrode) on one edge of an elongated battery is connected to an n-type contact on the other edge of the same battery. A p-type contact (positive electrode) on one edge of the elongated cell is connected to a p-type contact on the other edge of the same elongated solar cell. The special elongate solar cell n-type and p-type contacts are electrically separated from each other to avoid short circuiting of the cell.
同じ細長い太陽電池の2つの離れたエッジ上の電気的コンタクトまたは電極を電気的に接続する1つの理由は、細長い太陽電池の幅を横切る電流に起因する電気抵抗損失を減少させることである。これは、電池の幅が増加するにつれて、細長い太陽電池にとって特に重要であり、細長い太陽電池は、照明の強度が強いために電流の流れが大きい、集光された太陽光の下での使用のために設計される。与えられた電流に対して、2つの電極間の電池内での抵抗損失は、細長い太陽電池の幅の自乗に比例する。しかし、もしn型コンタクトが両方の長いエッジ上に、p型コンタクトが1つのエッジ上にのみ存在する、またはp型コンタクトが両方のエッジ上に存在し、n型コンタクトが1つのエッジ上にのみ存在するならば、そのとき電池の効果的な「電気的」幅(電気抵抗の目的のため)は半分になり、それゆえ細長い太陽電池内での抵抗損失は4分の1になる。このコンタクトの配置を有する細長い太陽電池は、幅が2倍になり、1つのエッジ上にn型コンタクトのみを、そして他のエッジ上にp型コンタクトを有する標準的な設計幅の細長い太陽電池と同じ抵抗損失を有する。 One reason for electrically connecting electrical contacts or electrodes on two separate edges of the same elongated solar cell is to reduce electrical resistance losses due to current across the width of the elongated solar cell. This is particularly important for elongated solar cells as the width of the cells increases, which is used for use under concentrated sunlight where the current flow is high due to the high intensity of illumination. Designed for. For a given current, the resistance loss in the cell between the two electrodes is proportional to the square of the width of the elongated solar cell. But if n-type contacts are on both long edges, p-type contacts are only on one edge, or p-type contacts are on both edges, and n-type contacts are only on one edge If present, then the effective “electric” width of the cell (for electrical resistance purposes) is halved, and therefore the resistance loss within the elongated solar cell is ¼. An elongate solar cell with this arrangement of contacts is double in width and has a standard design width elongate solar cell with only n-type contacts on one edge and p-type contacts on the other edge Have the same resistance loss.
図4は、細長い太陽電池の同じ極性の2つのエッジ401に電気的に接続するため、いかだの水平梁407を使用する1つの方法を示す。類似の機能は、水平梁よりもむしろボート基板を使用して達成され、同じ電気的相互接続は、ボート基板または透明なボートスーパーストレートの表面領域で実行される。この場合、細長い電池101の各エッジ上のn型拡散403のn型コンタクト401のみが、水平梁407のトラック405を使用して電気的に接続される。この配置は、n型拡散エミッタ(細長い2面の太陽電池のそれは電池の各側の広い面を覆う)が支配する電気抵抗の細長い太陽電池に適している。もし基板の電気抵抗がまた重要な要素であるならば、そのときはn型およびp型コンタクトは、各エッジ上に置かれ、そして電気抵抗を減少させまたは最小にするために電気的に接続される。 FIG. 4 shows one way to use a raft horizontal beam 407 to electrically connect two edges 401 of the same polarity of an elongated solar cell. Similar functions are achieved using a boat substrate rather than horizontal beams, and the same electrical interconnection is performed on the surface area of the boat substrate or transparent boat superstrate. In this case, only the n-type contact 401 of the n-type diffusion 403 on each edge of the elongated battery 101 is electrically connected using the track 405 of the horizontal beam 407. This arrangement is suitable for an electrically resistive elongate solar cell dominated by an n-type diffused emitter (that of an elongate two-sided solar cell that covers the wide surface on each side of the cell). If the electrical resistance of the substrate is also an important factor, then n-type and p-type contacts are placed on each edge and electrically connected to reduce or minimize electrical resistance. The
細長い太陽電池のいかだサブモジュール組立内の隣接する太陽電池101間の直列接続は、1つの電池のp型拡散404のp型コンタクト408から、基板または透明なスーパーストレート材料上に予め形成されたトラック金属被覆406を介して、隣接する電池のn型コンタクト402に接続される。いくつかの型の細長い太陽電池は、電極および太陽電池のエッジ上の電気的コンタクトとして置かれた金属被覆を有する。いかだ、メッシュいかだ、またはボートサブモジュール組立部品の組み立て中に、細長い太陽電池の電極の金属被覆は、エッジにじかに隣接する太陽電池の1つの面の周囲を覆うが、しかし好ましくは、エッジにじかに隣接し、しかし太陽電池パワーモジュールに組み入れられるとき、動作中に、サブモジュール組立の上面または太陽方向の側に向けられる、他のまたは対向する面を覆わない。 A series connection between adjacent solar cells 101 in an elongate solar cell raft sub-module assembly is made from a p-type contact 408 of one cell's p-type diffusion 404 to a pre-formed track on a substrate or transparent superstrate material. It is connected to the n-type contact 402 of the adjacent battery through the metal coating 406. Some types of elongated solar cells have metal coatings placed as electrodes and electrical contacts on the edges of the solar cells. During the assembly of a raft, mesh raft, or boat submodule assembly, the metallization of the elongated solar cell electrode covers the periphery of one face of the solar cell immediately adjacent to the edge, but preferably directly on the edge. Adjacent, but when incorporated into a solar cell power module, does not cover other or opposing surfaces that are directed toward the top surface or solar side of the submodule assembly during operation.
図5を参照して、適切な巻きつき電極は、金属の斜めからの蒸着によって、各太陽電池の隣接する面に形成される。蒸着中の、蒸着502の角度、および細長い太陽電池101の隣接する面間の間隔503は、露出されたエッジに隣接する細長い太陽電池の面501を横切る金属被覆の程度または範囲が制御されるようにすることができる。この配置は、動作中の金属による太陽電池の遮光が比例して減少するように、部分的な金属被覆を断続的にするために、細長い太陽電池の長さの方向に沿ったシャドウマスクとともに使用される。太陽電池は、上述の部分的な金属被覆の目的のために、ジグに保持される。例えばスリバー特許出願に記載されたスリバー(登録商標)プロセスのような、いくつかの太陽電池を製造するいくつかの方法は、上述のように、ウエハフレームから分離される前に、図5に示される電池の配列を自然に生産する。 Referring to FIG. 5, suitable wound electrodes are formed on adjacent surfaces of each solar cell by metal deposition from an oblique angle. During deposition, the angle of deposition 502 and the spacing 503 between adjacent faces of the elongated solar cell 101 is such that the degree or extent of metal coverage across the elongated solar cell face 501 adjacent to the exposed edge is controlled. Can be. This arrangement is used with a shadow mask along the length of the elongated solar cell to make the partial metallization intermittent so that the shading of the solar cell by the metal in operation is proportionally reduced Is done. The solar cell is held in a jig for the above-mentioned partial metallization purposes. Several methods of manufacturing several solar cells, such as the Sliver® process described in the Sliver patent application, are shown in FIG. 5 before being separated from the wafer frame, as described above. Naturally produce an array of batteries.
図6を参照して、電池の面601に部分的な金属被覆を有する細長い太陽電池101は、細長い太陽電池が半田付けされたり、または別のやり方で基板またはスーパーストレート603に直接電気的に接続されたりする応用に適している。導電性トラック602、電気的相互接続は、水平梁または基板603の導電性トラック602に直接適用される、従来の鉛−錫半田、または鉛フリー半田、または導電性ポリマ、または導電性エポキシ、または導電性エラストマを使用して行われる。導電性トラック602は、スクリーン印刷、マスクされた金属蒸着、インクジェット印刷による導電性インクまたはペーストまたは有機材料の直接書込みまたは印刷、パッド印刷、Bステージ移動プロセス、または他の適した材料技術によって、水平梁またはスーパーストレートに予め適用され、または形成される。 Referring to FIG. 6, an elongated solar cell 101 having a partial metallization on the cell surface 601 is soldered to the elongated solar cell or otherwise electrically connected directly to a substrate or superstrate 603. Suitable for applications where Conductive track 602, electrical interconnect is applied directly to the conductive track 602 of the horizontal beam or substrate 603, conventional lead-tin solder, or lead-free solder, or conductive polymer, or conductive epoxy, or This is done using a conductive elastomer. The conductive track 602 can be horizontally aligned by screen printing, masked metal deposition, direct writing or printing of conductive ink or paste or organic material by inkjet printing, pad printing, B-stage transfer process, or other suitable material technology. Pre-applied or formed on the beam or superstrate.
太陽電池および水平梁または基板の間の接続602は、電気的接続、熱的接続および機械的接着を与える、多目的接続である。例えば、細長い太陽電池は、半田、それは適切な電気的、熱的、そして機械的性質のすべてを与えるが、によってのみ固定される。さらに、これは、接着剤の他の種類の必要性を避け、そして半田付けは、ステンシル印刷、印刷、または供給の形態を要求することなく行われる。これは非常に重要で、非常に有利な特徴である。サブモジュール組立部品の大量生産のために必要な程度に半田ペーストを供給しまたはステンシル印刷することは、基本設備工具、消耗品および材料、時間、および無駄な配置に関して高価なプロセスだからである。 The connection 602 between the solar cell and the horizontal beam or substrate is a multi-purpose connection that provides an electrical connection, a thermal connection and a mechanical bond. For example, an elongated solar cell is fixed only by solder, which provides all of the appropriate electrical, thermal, and mechanical properties. In addition, this avoids the need for other types of adhesives and the soldering is done without requiring a stencil printing, printing or dispensing form. This is a very important and very advantageous feature. This is because supplying solder paste or stencil printing to the extent necessary for mass production of submodule assemblies is an expensive process in terms of basic equipment tools, consumables and materials, time, and wasted placement.
半田ペースト適用ステップを除くことは、歩留まりと信頼性の問題に関連する、例えば印刷、リフロ、およびクリーニング、工具クリーニング、消耗品、および無駄な取扱いなどの一連の遅いプロセスステップを除去することによって組立プロセスを単純にする。標準的な太陽電池組立部品を製造するために使用される半田プロセスの全体は、単一の、きれいな、非常に早い、信頼性の高い、高い歩留まりの、そして接着剤を必要としない、高価な工具を必要としない、追加の高価な材料を必要としない、追加の複雑な取り扱いステップを必要としない、そして追加の無駄な取扱いと廃棄を必要としない、半田の相互接続を形成する単純なプロセスステップによって置き換えられる。特に有利な半田プロセスは、2005年6月17日に出願された、出願番号2005903172のオーストラリアの仮特許出願に記載されており、その内容の全体は、参考文献としてこの明細書に組み入れられる。 Removing the solder paste application step is an assembly by removing a series of slow process steps related to yield and reliability issues, such as printing, reflowing and cleaning, tool cleaning, consumables, and wasteful handling. Simplify the process. The entire solder process used to manufacture standard solar cell assemblies is expensive, single, clean, very fast, reliable, high yield, and does not require adhesives Simple process of forming solder interconnects that requires no tools, no additional expensive materials, no additional complicated handling steps, and no additional wasteful handling and disposal Replaced by steps. A particularly advantageous soldering process is described in an Australian provisional patent application filed Jun. 17, 2005, application number 2005031722, the entire contents of which are incorporated herein by reference.
もし、水平梁または基板上に実装されたとき、細長い太陽電池が互いに間隔をおいて隔てられているならば、そのときは光起電力パワーモジュールに入射する太陽光のいくらかは水平梁または基板に達する。水平梁または基板は、渦巻いた(textured)、またはざらざらし、そして反射材料で覆われている。その結果、この光の大部分が光起電力モジュール内にトラップされ、そしてモジュール内の別の細長い太陽電池を横切る高い可能性を有するように、この光のほとんどは、反射されそして散乱される。特に、もし水平梁が太陽方向の表面から離れて実装されれば、そのときは水平梁の効果的な遮光は減少する。 If mounted on a horizontal beam or substrate, and if the elongated solar cells are spaced apart from each other, then some of the sunlight incident on the photovoltaic power module will be on the horizontal beam or substrate. Reach. The horizontal beam or substrate is textured or rough and is covered with a reflective material. As a result, most of this light is reflected and scattered so that the majority of this light is trapped in the photovoltaic module and has a high probability of crossing another elongated solar cell in the module. In particular, if the horizontal beam is mounted away from the surface in the solar direction, then the effective shading of the horizontal beam is reduced.
太陽電池を互いに離すことは有利である。例えば、これは、太陽パワーモジュール面積の1平方メートル当たりに要求される太陽電池の数を減少させる。反射板が太陽電池の後ろに置かれると、そのときは隣接する電池間の隙間を通過する入射光の大部分は反射され、そしてすべての内部反射によってトラップされ、その場合後で太陽電池セルを横切る。太陽追跡集光器レシーバの場合には、入射光の角度の範囲は、非追跡光起電力システムの場合よりもかなり小さい。これは、適切な背面反射板が、非追跡システムの場合よりもかなり高い性能で設計されるようにする(光学の基礎的な法則に従うように)。 It is advantageous to separate the solar cells from each other. For example, this reduces the number of solar cells required per square meter of solar power module area. When the reflector is placed behind the solar cell, then most of the incident light passing through the gaps between adjacent cells is reflected and trapped by all internal reflections, in which case the solar cells are later Cross. In the case of a sun tracking concentrator receiver, the angle range of incident light is much smaller than in the case of a non-tracking photovoltaic system. This allows a suitable back reflector to be designed with significantly higher performance than in a non-tracking system (so that it follows the basic laws of optics).
太陽電池を互いに離して配置することはまた、2面の細長い太陽電池のサブモジュール組立の場合に、特に各表面でのより均一な光の分布を確保するために、有利である。例えば、集光器レシーバシステムでは、2面の細長い太陽電池のエミッタにおける電気的な直列抵抗損失は、システムの重要な損失機構を構成する。もし、光の半分が太陽から表面に導かれると、細長い太陽電池の直列抵抗損失、およびサブモジュール組立は半分になる。構成する太陽電池がヒートシンクされることを要求する光起電力モジュールの応用では、細長い太陽電池は水平梁または基板に熱的に接続される。いかだまたはボートサブモジュール組立部品では、この熱的な接続は、熱伝導性接着剤、または熱抵抗が十分小さな従来の接着剤の非常に薄い層を使用して、または細長い太陽電池間および細長い太陽電池と基板または水平梁との間の電気的接続をするために使用される材料によって行われる。特に、電気的相互接続は、上述の半田プロセス、および半田プロセス特許に記載の半田プロセスを使用することによって行われ、それらは、細長い太陽電池の水平梁または基板への優れた熱的接触を与える。次に、水平梁または基板は、細長い太陽電池から過剰な熱を引きだせるようにするため、適切なヒートシンクに取り付けられる。薄い電気的絶縁層の使用は、細長い太陽電池と水平梁または基板との間に電気導電性を与えることなく、太陽電池とヒートシンクとの間の良好な熱的接続をできるようにする。 Placing the solar cells apart from each other is also advantageous in the case of a two-sided elongated solar cell sub-module assembly, in particular to ensure a more uniform light distribution on each surface. For example, in a concentrator receiver system, the electrical series resistance loss at the emitter of a two-sided elongated solar cell constitutes an important loss mechanism for the system. If half of the light is directed from the sun to the surface, the series resistance loss and submodule assembly of the elongated solar cell is halved. In photovoltaic module applications that require the constituent solar cells to be heat sinked, the elongated solar cells are thermally connected to a horizontal beam or substrate. In a raft or boat submodule assembly, this thermal connection is made using a very thin layer of thermally conductive adhesive, or conventional adhesive with a sufficiently low thermal resistance, or between elongated solar cells and elongated solar cells. This is done by the material used to make the electrical connection between the battery and the substrate or horizontal beam. In particular, the electrical interconnections are made by using the solder process described above and the solder process described in the solder process patent, which provide excellent thermal contact to the horizontal beam or substrate of the elongated solar cell. . The horizontal beam or substrate is then attached to a suitable heat sink to allow excess heat to be drawn from the elongated solar cell. The use of a thin electrically insulating layer allows a good thermal connection between the solar cell and the heat sink without providing electrical conductivity between the elongated solar cell and the horizontal beam or substrate.
シリコンは高い熱伝導性材料である。集光された太陽光によって照明されたときであっても、細長い太陽電池の1つの表面の全体が、直接ヒートシンクに接続される必要はない。熱は、構成する細長い太陽電池の長さに沿ってヒートシンクがなされる領域まで、サブモジュール組立を横切って横に伝わる。例えばボートの実施例のように、細長い太陽電池がエッジとエッジを電気的に接続される場合、すべての細長い太陽電池がヒートシンクに接続される必要はない。熱は、1つの細長い太陽電池から、電気的接続を通って、ヒートシンクに熱的に取り付けられた隣接する細長い太陽電池に流れる。ある場合には、熱は、ヒートシンクに取り付けられた太陽電池に到達するまで、このようにしていくつもの細長い太陽電池を横切って流れる。 Silicon is a highly thermally conductive material. Even when illuminated by concentrated sunlight, the entire surface of one of the elongated solar cells need not be directly connected to the heat sink. Heat is transferred laterally across the submodule assembly to the area where the heat sink is made along the length of the elongated solar cell that constitutes it. When elongate solar cells are electrically connected edge to edge, as in the boat embodiment, for example, not all elongate solar cells need to be connected to a heat sink. Heat flows from one elongated solar cell through an electrical connection to an adjacent elongated solar cell that is thermally attached to a heat sink. In some cases, heat flows across a number of elongate solar cells in this manner until it reaches a solar cell attached to a heat sink.
図7を参照して、別の配列では、細長い太陽電池101は、熱伝導性の基板またはヒートシンク701に実装される。基板701は、好ましくはシリコン、または細長い太陽電池101と実質的に同程度の熱膨張係数を有する他の熱伝導性の材料から形成される。基板701は、穴または空洞704を有する熱伝導性の突起703に接着される。熱交換流体(例えば、空気、水、グリコールなど)が空洞704内で循環する。図7に示されたサブシステム組立は、太陽集光システムのマイクロレシーバとして使用される。そのようなサブシステムは、電圧出力要求に依存する、いくつかの細長い太陽電池を含んでもよい。 Referring to FIG. 7, in another arrangement, elongated solar cells 101 are mounted on a thermally conductive substrate or heat sink 701. The substrate 701 is preferably formed from silicon or other thermally conductive material having a coefficient of thermal expansion substantially similar to that of the elongated solar cell 101. The substrate 701 is bonded to a thermally conductive protrusion 703 having a hole or cavity 704. A heat exchange fluid (eg, air, water, glycol, etc.) circulates in the cavity 704. The subsystem assembly shown in FIG. 7 is used as a microreceiver for a solar concentrator system. Such a subsystem may include a number of elongated solar cells that depend on voltage output requirements.
別の実施例では、図8に示されるように、「メッシュいかだ(mesh raft)」として表される、サブモジュール組立は、電気的相互接続材料2602のみによってその場所に保持される、複数の細長い太陽電池によって形成され、典型的には、水平梁または基板によって与えられる支持構造と同じように金属被覆された導電性トラックの要求を十分に除き、細く、銅ワイヤまたは類似の材料の予め曲げられた長さから形成される。 In another embodiment, the sub-module assembly, represented as a “mesh raft”, as shown in FIG. 8, is a plurality of elongated strips held in place only by electrical interconnect material 2602. A thin, pre-bent of copper wire or similar material, excluding the requirement of conductive tracks formed by solar cells and typically metallized in the same way as support structures provided by horizontal beams or substrates. It is formed from the length.
細長い電池101間の電気的相互接続2602は、細いワイヤから形成され、いくつかの実施ではそれらは細長い太陽電池よりも厚い。個々の相互接続ワイヤ2602は、多くの単一の長さのワイヤから形成され、各々はメッシュいかだ配列の隣接する細長い太陽電池間の距離よりも長い。これらのワイヤ相互接続の形成の詳細は以下に記載される。 The electrical interconnects 2602 between the elongated cells 101 are formed from thin wires, which in some implementations are thicker than the elongated solar cells. The individual interconnect wires 2602 are formed from many single length wires, each longer than the distance between adjacent elongated solar cells in a mesh raft array. Details of forming these wire interconnects are described below.
電気的相互接続2604を形成する短いワイヤ2602の長さは、例えば半田付け、または導電性エポキシ、または導電性エラストマ、または他の適切な電気的導電性材料による接着、および電極および導電性材料2604で終端する2つの接触アーム間のメッシュいかだ組立内の隣接する細長い太陽電池間に延びる中間部分2602によって、隣接する細長い電池の電極間に信頼性の高い電気的接続2604の形成を可能にするために、十分な長さの、細長い太陽電池の電極に沿ってはしるアームを与える、図8に示される「S」字型、または「U」字型、または他の型である。 The length of the short wire 2602 forming the electrical interconnect 2604 can be, for example, soldered or bonded with a conductive epoxy, or conductive elastomer, or other suitable electrically conductive material, and electrodes and conductive material 2604. An intermediate portion 2602 that extends between adjacent elongated solar cells in a mesh raft assembly between two contact arms that terminate in a to allow the formation of a reliable electrical connection 2604 between the electrodes of adjacent elongated cells. And an “S” shape, or “U” shape shown in FIG. 8, or another type, which provides a sufficiently long arm that runs along the electrodes of an elongated solar cell.
メッシュいかだ全体のワイヤ相互接続は、細長い電池の相互接続をするために使用される、個々の短いワイヤをつまんだり置いたりする要求を避ける、高度の平行プロセスで形成される。これらのワイヤ相互接続の形成の詳細はまた、上述の参照された国際特許出願に開示されている。 The entire mesh raft wire interconnect is formed by a highly parallel process that avoids the need to pinch and place individual short wires used to interconnect elongated cells. Details of forming these wire interconnects are also disclosed in the above referenced international patent application.
好都合に、もし導電性エポキシ、導電性ポリマ材料、または導電性エラストマ材料が電気的相互接続のために使用されるなら、機械的または電気的接続は切り離される。機械的に完全な状態(integrity)は、ワイヤアームと電極の接触長さの短い部分上のみの接着剤、または他の導電性、または非導電性材料で、ワイヤ2602を細長い太陽電池の電極に接着することによってなされる。電気的接続2604および改良された機械的に完全な状態は、より便利な時間に、そして細長い太陽電池とワイヤの相互接続の外部の機械的な接合のための追加の要求をすることなく、電気的導電性材料のためのより便利な、そして信頼性の高い応用プロセスを使用して、後で与えられる。あるいは、半田付けプロセスは、次の組立プロセスステージの間に電気的相互接続をするために使用される。 Conveniently, if a conductive epoxy, conductive polymer material, or conductive elastomer material is used for electrical interconnection, the mechanical or electrical connection is disconnected. The mechanical integrity is that the wire 2602 is turned into an elongated solar cell electrode with an adhesive or other conductive or non-conductive material only on the short part of the contact length between the wire arm and the electrode. Made by gluing. The electrical connection 2604 and the improved mechanical integrity make the electrical connection in a more convenient time and without the additional requirement for mechanical bonding outside the elongated solar cell and wire interconnect. Given later, using more convenient and reliable application processes for mechanically conductive materials. Alternatively, the soldering process is used to make electrical interconnections during the next assembly process stage.
好ましくは、電気的接続は、ウエーブ半田プロセスを使用して行われ、より好ましくは中間の接着ステップの要求を除いた選択的ウエーブ半田プロセスを使用して行われる。適切なクランプを用いて、選択的ウエーブ半田プロセスは、半田プロセス特許出願に記載されているように、いかだのための上述のそれに類似するプロセスで、細長い太陽電池から構成されるメッシュいかだのための機械的な接合および電気的相互接続を与える。 Preferably, the electrical connection is made using a wave solder process, more preferably using a selective wave solder process that eliminates the need for an intermediate bonding step. With appropriate clamps, the selective wave soldering process is similar to that described above for rafts, as described in the solder process patent application, for mesh rafts composed of elongated solar cells. Provides mechanical bonding and electrical interconnection.
上述のメッシュいかだ800は、特にフレキシブルモジュール構造に適している。細長い太陽電池、特に薄く細長い太陽電池は、その長さに沿ってフレキシブルであり、厚みに依存して、曲率半径がわずか2cmの細長い面に垂直な曲線に曲げられる。しかし、細長い太陽電池は面に平行な平面では全くフレキシブルではなく、たとえ電池は幅が数百ミクロンであっても、曲がりが見えるようになる前に粉みじんに壊れる。 The mesh raft 800 described above is particularly suitable for flexible module structures. An elongated solar cell, in particular a thin elongated solar cell, is flexible along its length and is bent into a curve perpendicular to an elongated surface with a radius of curvature of only 2 cm, depending on the thickness. However, elongate solar cells are not flexible at all in a plane parallel to the plane, and even if the cell is several hundred microns wide, it breaks down before it becomes visible.
しかし、非常に細いワイヤはまた非常にフレキシブルで、そして、フレキシブルモジュール応用にとって非常に重要なことには、ワイヤの長さ軸に垂直なすべての方向に等しく曲がることである。配列が細長い太陽電池の面に垂直な平面にある曲線に曲げられ、そし薄く細長い水平梁に対して方位の同じ平面にある曲線に沿って横方向に曲げられるとき、例えば細長い水平梁を有するいかだのような細長い太陽電池の格子は、細長い電池配列の長さに沿った縦方向にかなりフレキシブルである。しかし、細長い電池および細長い水平梁の配列は、格子に接着されるとき、さらに重要なことに、細長い電池および細長い水平梁の縦軸まで含まれる平面内ではあまりフレキシブルではない。細く、短いワイヤの相互接続の導入は、それは電気相互接続2603と同じように機械的な支えと接合とを与えるが、メッシュいかだ配列の平面で曲げることによって導入されたストレスを軽減する。 However, very thin wires are also very flexible, and very important for flexible module applications is that they bend equally in all directions perpendicular to the length axis of the wire. When the array is bent into a curve in a plane perpendicular to the plane of the elongated solar cell and then bent laterally along a curve in the same plane of orientation with respect to the thin elongated horizontal beam, for example a raft with elongated horizontal beams Such a grid of elongated solar cells is quite flexible in the longitudinal direction along the length of the elongated cell array. However, the array of elongated cells and elongated horizontal beams, when bonded to the grid, more importantly, is not very flexible in a plane that includes up to the longitudinal axis of the elongated cells and elongated horizontal beams. The introduction of thin, short wire interconnects provides mechanical support and bonding, similar to electrical interconnect 2603 , but reduces the stress introduced by bending in the plane of the mesh raft array.
この明細書に記載されたサブモジュール組立部品は、従来技術に対して多くの利点を与える。特に、それらは、高価な装置および大面積上での個々の細長い太陽電池の正確な位置決めを行うのに必要な高度の自動制御を要求しない。 The submodule assembly described in this specification provides many advantages over the prior art. In particular, they do not require expensive equipment and the high degree of automatic control necessary to accurately position individual elongated solar cells over a large area.
細長い太陽電池いかだ、メッシュいかだ、またはボートの完全なサブモジュール組立部品は、太陽電池パワーモジュールの次の組立を容易にする細長い太陽電池の便利な集団の形状である。そしてそれは、従来の装置、材料、および取扱いプロセスの非常にわずかな変形を使用し、あらゆる点で高電圧の従来の電池とみなされる。 An elongate solar cell raft, mesh raft, or boat complete sub-module assembly is a convenient collective form of elongate solar cells that facilitate subsequent assembly of solar cell power modules. And it uses very slight variations of conventional equipment, materials, and handling processes and is considered a high voltage conventional battery in all respects.
メッシュいかだサブモジュール組立部品のための細いワイヤの相互接続の使用は、細長い太陽電池の遮光、特に、細長い太陽電池が水平梁に接着される細長い太陽電池の背面の部分の遮光をいちじるしく減少させ、そしていかだの水平梁の準備および金属被覆を除く。 The use of thin wire interconnections for mesh raft submodule assemblies significantly reduces the shading of elongated solar cells, in particular the shading of the back portion of the elongated solar cells where the elongated solar cells are bonded to the horizontal beam, And excluding raft horizontal beam preparation and metallization.
フレキシブルで、十分に対称の2面モジュールは、この明細書に記載された細いワイヤのメッシュいかだサブモジュール組立プロセスを使用して容易に構成され、そのプロセスは多くの平面で曲がりやすく、電気的に相互接続された細長い太陽電池の薄い組立部品を与える。 A flexible, sufficiently symmetric two-sided module is easily constructed using the thin wire mesh raft sub-module assembly process described in this specification, which is easy to bend in many planes, electrically A thin assembly of interconnected elongated solar cells is provided.
(電気的接続の形成)
図53、54および55に示されているように、細長い小片電池の起電性モジュールは、それに取り付けられた細長い小片電池6104の配列を有する、ガラス、ポリマまたは樹脂ベースの基板6102を含む。細長い小片電池6104は、非導電性の、好ましくは、例えばダイマックス(Dymax)429またはダイマックス4−20417のような、透明な接着剤6302を使用して、基板6102に接着され、それらは高い透明度の、ダイマックス・ライトウエルド(Dymax Light-Weld)範囲からUV硬化が可能な接着剤である。高い透明度の接着剤は、それらが基板6102の方に向けられた細長い小片の面に光学的結合を与えるので、好ましい。しかし、この接着は、代わりに、陽極接着、PMMA型接着剤を用いた、または適切な2つの部分または1つの部分の熱硬化またはUV硬化エポキシを用いた接着を使用してなされる。さらに、例えば集光器レシーバ応用の場合のように、もし細長い電池の2面性が利用されないならば、接着材料は透明である必要はない。細長い小片電池6104は、細長い小片電池6104の縦軸およびこれらの軸に平行な母線6108を横切る電池の相互接続6106によって、電気的に相互接続される。母線6108は、予め錫メッキされた銅から形成されるが、しかし他の金属材料からも形成される。銅は、その高い導電性のために好ましく、そして錫メッキは、それは母線表面の酸化を減少させるが、好ましくは例えば62/36/2の鉛/錫/細長い小片半田のような、細長い小片が含まれる半田である。しかし、鉛フリー半田の範囲のいかなる半田をも含む、半田の別の種類が使用され、そして錫メッキは、他の半田、導電性エポキシ、導電性シリコーン、導電性インク、および他の保護および導電性の被覆を含む。電池の相互接続6106は、例えばアヘソン・エレクトロダグ(Acheson Electrodag)5915またはエレコリット(Elecolit)3043のような1つの部分の熱硬化導電性エポキシ接着剤、または例えばアヘソン・エレクトロダグ5810のような2つの部分の導電性エポキシ、または例えば62/36/2の鉛/錫/細長い小片半田である細長い小片が含まれる半田、または例えばシンテックエルエフ(SynTECH-LF)範囲からの半田のような鉛フリー半田によって形成され、しかしあるいは別の導電材料または導電性材料の組合せから形成される。
(Formation of electrical connection)
As shown in FIGS. 53, 54 and 55 , the elongated strip cell photovoltaic module includes a glass, polymer or resin based substrate 6102 having an array of elongated strip cells 6104 attached thereto. The elongated strip cell 6104 is non-conductive, preferably bonded to the substrate 6102 using a transparent adhesive 6302 , such as Dymax 429 or Dymax 4-20417, which are high It is a UV curable adhesive from the Dymax Light-Weld range of transparency. High transparency adhesives are preferred because they provide optical coupling to the face of the elongated strip that is directed toward the substrate 6102 . However, this bonding is instead done using anodic bonding, PMMA type adhesives, or bonding using suitable two-part or one-part heat-cured or UV-cured epoxies. Furthermore, the adhesive material does not need to be transparent if the two-sided nature of the elongated battery is not utilized, such as in the case of a collector receiver application. The elongated strip cell 6104 is electrically interconnected by a battery interconnect 6106 across the longitudinal axis of the elongated strip cell 6104 and a bus bar 6108 parallel to these axes. Busbar 6108 is formed from pre-tinned copper, but can also be formed from other metallic materials. Copper is preferred because of its high conductivity, and tin plating reduces the oxidation of the bus surface, but preferably has an elongated strip, for example 62/36/2 lead / tin / strip strip solder. It is included solder. However, different types of solder are used, including any solder in the range of lead-free solder, and tin plating is used for other solders, conductive epoxies, conductive silicones, conductive inks, and other protective and conductive Includes a protective coating. The cell interconnect 6106 can be a single part thermoset conductive epoxy adhesive, such as Acheson Electrodag 5915 or Elecolit 3043, or two such as Aheson Electrodag 5810. Solder containing a strip of conductive epoxy or strips, for example 62/36/2 lead / tin / strip strip solder, or lead-free solders such as solder from the SynTECH-LF range, for example Or alternatively from another conductive material or combination of conductive materials.
電気的相互接続のいずれも、半田、ワイヤ接着、または電気的導電経路がガラス基板に形成される陽極接着を使用して、または例えばコロイド銀ペースト、電気的導電性エポキシ、電気的導電性シリコーン、電気的導電性インク、または電気的導電性ポリマのような導電性材料の応用によって、代わりに形成される。これらの材料は、電池6104が基板6102に置かれた後に、ステンシル印刷、スクリーン印刷、供給、ポンプ印刷、インクジェット印刷または打抜き移動方法を含む、いろいろな技術の1つを使用して置かれる。 Any of the electrical interconnections can be done using solder, wire bonding, or anodic bonding in which an electrically conductive path is formed in the glass substrate, or for example colloidal silver paste, electrically conductive epoxy, electrically conductive silicone, Instead, it is formed by the application of an electrically conductive ink, or an electrically conductive material such as an electrically conductive polymer. These materials are placed using one of a variety of techniques, including stencil printing, screen printing, dispensing, pump printing, ink jet printing or stamping transfer methods after the battery 6104 is placed on the substrate 6102 .
あるいは、電池6104は、基板またはスーパーストレート6102にすでに固定され、予め形成された相互接続上に置かれる。これらの予め形成された相互接続は、配列の細長い小片電池6104間、および細長い小片電池と、電子回路を形成するために細長い小片電池の配列の部分と一緒に連結するために使用される母線6108との間に形成する。 Alternatively, the battery 6104 is already secured to the substrate or superstrate 6102 and placed on a preformed interconnect. These preformed interconnect includes an elongated between pieces battery 6104, and an elongated piece battery having sequence bus is used to link with the portion of the sequence of elongated pieces battery to form the electronic circuitry 6108 Form between.
上述のように、これらの相互接続は、電池配列内、または電池配列と母線または配列サブモジュール相互接続との間のいずれかで、同じ導電性材料によって形成される必要はなく、例えば上述のような単一の導電性材料またはいかなる材料の組合せを含んでもよい。 As described above, these interconnects need not be formed by the same conductive material, either in the battery array or between the battery array and the busbar or array submodule interconnect, for example as described above. Single conductive material or any combination of materials.
例えば、電池の相互接続は導電性エポキシで行われ、そして母線の電気的相互接続は半田で行われる。あるいは、電池の相互接続は半田で行われ、そして母線の電気的相互接続は導電性エポキシで行われる。さらに、例えば、導電性エポキシまたは銀が載せられたインク物質に半田付けすることによって、または半田トラックまたは接合に接続するために導電性化合物を使用する、ハイブリッド相互接続が使用される。さらに、細長い小片電池6104は、サブモジュール組立が基板6102に実装される前、または他のサブモジュールまたはメイン母線組立部品に電気的に接続される前に、すでにサブモジュール組立内で電気的に相互接続され、そして、結果として生じるサブモジュールの配列は、上述の材料の選択または組合せを使用して、電気的に相互接続される。 For example, battery interconnections are made with conductive epoxy and bus electrical interconnections are made with solder. Alternatively, battery interconnections are made with solder and busbar electrical interconnections are made with conductive epoxy. In addition, hybrid interconnects are used, for example, by soldering to a conductive epoxy or silver loaded ink material, or using conductive compounds to connect to solder tracks or joints. Further, the elongated strip battery 6104 can be electrically interconnected within the sub-module assembly before the sub-module assembly is mounted on the substrate 6102 or electrically connected to other sub-modules or main bus assembly. The connected and resulting array of submodules is electrically interconnected using the material selections or combinations described above.
上述の技術、または技術の組合せのいずれも、モジュールまたはサブモジュールの部分、または個々の細長い小片または細長い小片配列の部分を、母線6108またはモジュールの部分を電気的に相互接続する電池の相互接続6106に接続するために使用される。 Any of the above-described techniques, or combinations of techniques, may include battery interconnections 6106 that electrically interconnect modules or sub-module parts, or individual elongated pieces or sections of elongated piece arrays, busbars 6108 or module parts. Used to connect to.
図55の断面図に示されるように、細長い小片電池6104は、ガラスまたはポリマまたは樹脂ベースの基板6102に、接着剤6302で接着されている。基板6102の厚みは典型的には1ミリメートルに満たない厚み(fraction)から数ミリメートルである。接着および電気的接続の形成後に、モジュール部品の上および周囲、および1.1mmのカバーグラス6306またはたとえばテフゾルのような他の適切なすきとおった保護膜の下に、EVA封止樹脂層6304を堆積して硬化させるために、積層プロセスが使用される。この積層プロセスは、モジュール部品を封止して密封し、そしてその間の活性部品層をガラス基板およびスーパーストレートに接着する。 As shown in the cross-sectional view of FIG. 55 , the elongated small cell 6104 is bonded to a glass or polymer or resin-based substrate 6102 with an adhesive 6302 . The thickness of the substrate 6102 is typically from a fraction of a millimeter to a few millimeters. After forming the adhesive and electrical connections, an EVA encapsulating resin layer 6304 is placed over and around the module parts and under a 1.1 mm cover glass 6306 or other suitable perforated protective film such as, for example, Tefsol. A lamination process is used to deposit and cure. This lamination process encapsulates and seals the module components and bonds the active component layer therebetween to the glass substrate and superstrate.
細長い小片電池6104は、基板6102に直接取り付けられているため、モジュールのいろいろな部品の応力は、温度を変えることによって生じる。結晶シリコンおよびガラスの熱膨張係数は、それぞれおよそ2.5×10−6℃−1および9×10−6℃−1である。したがって、もし基板6102がガラスから形成されていれば、細長い小片電池6104と基板6102の膨張と収縮の比率は、少なくとも2または3の係数の範囲内で同程度であり、そして接着剤6302によって適合させられる。しかし、ポリマは、ガラスよりも十倍のオーダだけ大きな熱膨張係数を有する。その結果、標準的な接着剤は、異なる熱膨張の結果として生じる度合に適合させられない。 Since the elongated strip battery 6104 is directly attached to the substrate 6102 , the stress of the various components of the module is caused by changing the temperature. The thermal expansion coefficients of crystalline silicon and glass are approximately 2.5 × 10 −6 ° C. −1 and 9 × 10 −6 ° C. −1 , respectively. Thus, if the substrate 6102 is formed from glass, the expansion and contraction ratios of the elongated strip cell 6104 and the substrate 6102 are comparable within a factor of at least 2 or 3, and are adapted by the adhesive 6302 Be made. However, polymers have a coefficient of thermal expansion that is on the order of ten times that of glass. As a result, standard adhesives are not adapted to the degree that results from different thermal expansions.
どのような場合にも、金属母線6108の熱膨張係数は、実質的に結晶シリコンおよびガラスのそれよりも大きく、17×10−6℃−1のオーダであり、標準的な接着剤によって適合させられない。商業的な光起電力モジュールは、ガラス基板または銅母線にとってモジュールの1メートルの長さ当たり1.04mmの総合的な異なる変位になる、−40℃から+90℃の温度範囲の熱サイクルを含む、信頼性試験にさらされる。真直ぐな金属母線は、基板6102および細長い小片6104に比べてより大きな熱膨張係数のために、膨張して曲がり、または縮小して引き裂かれる。さらに、たとえそのような曲がりまたは引き裂きが避けられたとしても、熱サイクルによって生じた応力は、母線6108の激しい動作および次に生じるもろさのために、長期間の故障につながる。 In any case, the coefficient of thermal expansion of the metal bus bar 6108 is substantially greater than that of crystalline silicon and glass, on the order of 17 × 10 −6 ° C.− 1 , and is adapted by standard adhesives. I can't. Commercial photovoltaic modules include thermal cycles in the temperature range of −40 ° C. to + 90 ° C., resulting in a total different displacement of 1.04 mm per meter length of the module for glass substrates or copper busbars, Subject to reliability testing. The straight metal bus bar expands and bends or shrinks and tears due to a larger coefficient of thermal expansion than the substrate 6102 and the elongated strip 6104 . Furthermore, even if such bending or tearing is avoided, the stress caused by thermal cycling leads to long-term failure due to severe operation of the bus bar 6108 and subsequent brittleness .
しかし、光起電力モジュール内の母線6108は真直ぐでも平面でもないが、図54の平面図に示されるように、縦軸に沿って、波形領域6110および平面領域6114を交互に含む。各領域の長さは、図53および54に示されるように、平面領域6114が電池の相互接続6106と整列するような長さである。これは、図54に示されるように、これらの平面領域6114で、母線6108が、導電性の接着剤または電池相互接続6106の半田接合によって、電池相互接続6106に物理的に取り付けられそして電気的に接続されるようにする。しかし、取り付けられた位置間の波形領域6110は、基板6102に取り付けられず、熱サイクルの間、母線6108が膨張したり収縮したりできるようにして、その間に基板6102および電池相互接続6106から平面領域6114を別のやり方で引き離すかもしれない過度の応力を避けている。このようにして、波形領域6110は、導電性接着剤または電池相互接続6106の半田によって、基板6102に取り付けられた平面領域6114の間の応力を軽減する間接的な経路を規定する。この間接的な経路は、母線と基板の熱膨張の異なる速度を適合させ、そしてそれによってより広い温度範囲に、特に信頼性テストの間、−40℃から+90℃までの温度範囲に、太陽電池の相互接続6106間の電気的接続を保つ。 However, bus 6108 in the photovoltaic module is not a straight even plane, as shown in the plan view of FIG. 54 along the longitudinal axis, comprising a waveform region 6110 and a planar region 6114 alternately. The length of each region, as shown in FIGS. 53 and 54, is a length such that the planar region 6114 is aligned with the interconnect 6106 of the battery. This is because, as shown in FIG. 54, in these planar regions 6114, bus 6108, by solder bonding of the conductive adhesive or cell interconnect 6106, and electrically physically attached to the battery interconnect 6106 To be connected to. However, the corrugated region 6110 between the attached locations is not attached to the substrate 6102 , allowing the bus bar 6108 to expand or contract during thermal cycling, while the substrate 6102 and the battery interconnect 6106 are planar. It avoids undue stress that might pull the region 6114 apart. In this manner, the corrugated region 6110 defines an indirect path that relieves stress between the planar region 6114 attached to the substrate 6102 by conductive adhesive or solder of the battery interconnect 6106 . This indirect path adapts the different rates of thermal expansion of the busbars and the substrate and thereby allows solar cells to be in a wider temperature range, in particular in the temperature range from −40 ° C. to + 90 ° C. during reliability testing. The electrical connection between the two interconnections 6106 is maintained.
図57および58は、好ましい母線の応力軽プロファイルの写真イメージである。細長い小片6104は幅が1mmであり、母線6108は幅が1.25mmである。対称な波形は応力を軽減するのに効果的であるが、応力軽減波形6110は、ピッチが2mmで、断面は対称ではない。 57 and 58 are photographic images of preferred busbar light stress profiles. The elongated piece 6104 has a width of 1 mm, and the bus bar 6108 has a width of 1.25 mm. A symmetrical waveform is effective in reducing the stress, but the stress reducing waveform 6110 has a pitch of 2 mm and a non-symmetrical cross section.
図54は、母線6108が基板表面に接着されているモジュール(6112、図53)の領域6112を示す。電気的接続は、基板6102への母線6108のよりよい接着を与え、そして電池の相互接続6106と母線6108との間により確実な電気接続を与えるために、母線6108の平らな領域6114に形成される。 FIG. 54 shows a region 6112 of the module (6112, FIG. 53) where the bus bar 6108 is adhered to the substrate surface. An electrical connection is formed in the flat region 6114 of the bus 6108 to provide better adhesion of the bus 6108 to the substrate 6102 and to provide a more reliable electrical connection between the battery interconnect 6106 and the bus 6108. The
接着材料、および接着されている部品間の異なる熱膨張の範囲に依存して、長さ全体に沿って波形6110である母線6108を与えるために、平らな領域を電池相互接続6106と断面に示された電池6104との間で整列させる必要性を避けて、平らな領域をすっかり除外することは可能である(断面、図55)。 Depending on the adhesive material and the extent of different thermal expansion between the parts being bonded, a flat area is shown in cross section with the battery interconnect 6106 to provide a bus bar 6108 that is a corrugated 6110 along its entire length. It is possible to completely eliminate the flat area, avoiding the need to align with the assembled battery 6104 (cross section, FIG. 55) .
母線と他のモジュール部品の特定の配列は上に記載されているが、代わりの配列が、応力軽減の望ましい度合を与えるために多様性を含むことは明らかである。 Although specific arrangements of busbars and other module parts have been described above, it is clear that alternative arrangements include diversity to provide the desired degree of stress relief.
例えば、電気的接続が、母線6108を基板に確実に接着するために十分な強度を有しない導電性インクまたは他の導電性材料を使用して行われる場合、電気接続点またはその近くにおいて基板に母線6108を接着することは、導電性の乏しいまたは絶縁性の材料を使用して行われ、または補われる。この場合、電気的接続は、導電性の乏しい導電体または絶縁体である物理的取付材料の近く、その隣に、またはそれに重なるようにしてなされる。 For example, if the electrical connection is made using a conductive ink or other conductive material that does not have sufficient strength to securely bond the bus bar 6108 to the substrate, the electrical connection to the substrate at or near the electrical connection point Bonding the bus bar 6108 is performed or supplemented using a poorly conductive or insulating material. In this case, the electrical connection is made near, next to, or overlying the physical attachment material that is a poorly conductive conductor or insulator.
一般的に、基板またはスーパーストレート上に組み立てられたモジュール部品の垂直の高さは、モジュール全体に渡って均一であり、その結果、モジュール積層プロセスの間およびそれに続いて、ガラスまたはポリマまたは樹脂ベースの基板およびスーパーストレート被覆内で内部応力の発生を避けるために、これらの部品の上面は単一の平面にある。例えば、その領域を取り囲む領域よりも厚い電池部品の局在化された領域は、例えば、ワイヤまたはより厚い電池のラインまたは導電性材料のより厚い堆積または接着用接着剤のよって引き起こされる。より厚い領域は、この領域のガラスまたはポリマまたは樹脂ベースの被覆シート内の引張り応力を発生させて、外側に凸の表面とみなすために、カバーグラスまたはスーパーストレート6306(図55)の重なり部分を変形させる。ガラスの引張り応力は、ポリマおよび樹脂と比べて相対的に低く、このことがカバーグラススーパーストレート6306にクラックを生じさせる。 Generally, the vertical height of module parts assembled on a substrate or superstrate is uniform throughout the module, resulting in a glass or polymer or resin base during and following the module lamination process In order to avoid the occurrence of internal stresses in the substrate and superstrate coating, the top surfaces of these components are in a single plane. For example, localized areas of the battery component that are thicker than the area surrounding the area are caused by, for example, a thicker line of wires or thicker battery or a thicker deposit of conductive material or adhesive. The thicker areas generate tensile stresses in the glass or polymer or resin-based cover sheet in this area, so that the overlap of the cover glass or superstrate 6306 (FIG. 55) is considered to be an outwardly convex surface . Deform. The tensile stress of glass is relatively low compared to polymers and resins, which causes the coverglass superstrate 6306 to crack.
モジュール部品の表面の高さおよび全体的な平坦性の制約は、この明細書で記載されたモジュールのような、2つのガラスの細長い小片電池モジュールにとって、応力軽減母線の可能な配置またはプロファイルをも制限する。母線の代わりの実施例は、側面から見たときに基板への取付点の間に形成された単一の弓型に形成され、そして応力軽減を与えることは可能であるが、そのような配置は好ましくない。概略的に、これらは、与えられた応力損傷なしに、基板上のこれらの領域の上面の高さが、基板6102とスーパーストレート6306との間の距離の60〜80%以下となるように与えられるが、より高いプロファイルの拡張された領域および曲率半径の相対的に大きな、1つまたはより多くの弓形を含むことは避けることが好ましい。モジュール部品の高さは、ここで「高さ」は基板から最も高いモジュール部品の上面によって規定された平面までの距離として測定されるが、2つのガラスシート6102、6306間の距離の50%以下、または封止材料6304の厚みの半分以下が最も好ましい。高さが125μmの母線では、母線の上面と下面の間およびプロファイルの上部と下部との間にそれぞれ75μmを残して、応力軽減プロファイルの高さは好ましくは200μm以下である。実際、応力軽減が可能な限り母線の長さにまで拡がるようにするために、応力軽減プロファイルとともに可能な限り多くの母線が波形になることが好ましい。 The surface height and overall flatness constraints of the module parts also have a possible placement or profile of stress relief bus bars for two glass strip battery modules, such as the modules described herein. Restrict. An alternative embodiment of the busbar is formed in a single arc shape formed between attachment points to the substrate when viewed from the side and can provide stress relief, but such an arrangement Is not preferred. In general, they are provided such that the height of the upper surface of these regions on the substrate is no more than 60-80% of the distance between the substrate 6102 and the superstrate 6306 without the applied stress damage. However, it is preferable to avoid including one or more arcs of higher profile expanded areas and relatively large radii of curvature. The height of the module part is here measured as the distance from the substrate to the plane defined by the top surface of the highest module part, but not more than 50% of the distance between the two glass sheets 6102, 6306 Or less than half the thickness of the sealing material 6304 is most preferable. For a busbar with a height of 125 μm, the height of the stress relief profile is preferably 200 μm or less, leaving 75 μm between the top and bottom surfaces of the busbar and between the top and bottom of the profile. In fact, it is preferred that as many buses as possible with the stress relief profile be corrugated so that stress relief extends to the length of the bus as much as possible.
典型的な母線は、ピッチが2mmで高さが50μmから75μmの波形を含む。長さが2mmから4mmの母線の部分は、基板6102に近い平らな表面に良好な接着ができるようにするため、波形にならないように残され、あるいは少なくとも実質的に平らにされる。導電性エポキシまたは半田または良好な接着ライン強度を与える他の材料の場合、接着は導電性材料を使用して行われる。もしこれらの補助接着材料が電気的な導電性経路のじゃまをしないならば、電気的接続に使用される導電性インクの場合の総合的な接着強度、または電気的接続に使用される導電性エポキシの場合の部分的な接着強度のいずれかを与えるために、誘電性接着材料が使用される。より小さい数字が、低いプロファイルで、より広い間隔の波形によって達成されるが、波形による母線の長さの減少は、典型的には1%から2%のオーダである。あるいは、長さのより大きな比例減少は、より高いプロファイルで、より近接した間隔の波形によって生じる。波形によって与えられる応力軽減の度合は、波形によって引き起こされる母線の長さの減少に直接関連している。 A typical bus bar includes a waveform with a pitch of 2 mm and a height of 50 μm to 75 μm. The portion of the bus bar that is 2 mm to 4 mm in length is left non-corrugated or at least substantially flat to allow good adhesion to a flat surface close to the substrate 6102 . In the case of conductive epoxies or solder or other materials that give good bond line strength, the bonding is done using a conductive material. If these auxiliary adhesive materials do not interfere with the electrically conductive path, the overall adhesive strength in the case of the conductive ink used for electrical connection, or the conductive epoxy used for electrical connection A dielectric adhesive material is used to provide any of the partial bond strengths in this case. Smaller numbers are achieved with wider profiles with lower profiles, but the reduction in bus length due to the waveform is typically on the order of 1% to 2%. Alternatively, a greater proportional decrease in length is caused by a more closely spaced waveform with a higher profile. The degree of stress relief provided by the waveform is directly related to the reduction in bus length caused by the waveform.
図56に示されるように、母線6108は、望ましい幅と厚みの変形された銅の小片を与えるために、相補的な表面の特徴65008、65010を有する、互いに間隔をおいて隔てられた1対のローラ65004の間に選択された直径の銅ワイヤ65002を送り込むことによって形成される。銅ワイヤ65002は、好ましくは予め錫メッキされている。ワイヤ65002が、ローラ65004の一対の対向する表面の特徴、例えば1つのローラ上の突起65008と他のローラの相補的な形状の窪み65010の間で押されて、ワイヤ65002は送込み方向に沿って間隔をおいて隔てられた一連の波形65006を有する小片に塑性変形される。ローラ65004の表面上の突起65008および窪み65010は、波形が形成されていない周期的で平らな領域を有する小片に結果としてなるローラ表面上の特徴のない領域65014を除いて、間隔をおいて隔てられた波形を与えるために、ローラ65004の円周のまわりに間隔をおいて隔てられている。上述のように、これらは、母線6108の基板6102への確実な取付けを容易にする。 As shown in FIG. 56 , the bus bar 6108 is a pair of spaced apart pairs having complementary surface features 65008 , 65010 to provide a deformed piece of copper of the desired width and thickness. Are formed by feeding a selected diameter of copper wire 65002 between rollers 65004 . The copper wire 65002 is preferably pre-tinned. Wire 65002 is pushed between a pair of opposing surface features of roller 65004 , eg, a protrusion 65008 on one roller and a complementary recess 65010 on the other roller, causing wire 65002 to follow the infeed direction. Plastically deformed into pieces having a series of spaced waveforms 65006 spaced apart. The protrusions 65008 and depressions 65010 on the surface of the roller 65004 are spaced apart except for a featureless area 65014 on the roller surface that results in a strip having a periodic flat area that is not corrugated. Is spaced about the circumference of the roller 65004 to provide a shaped waveform. As described above, these facilitate secure attachment of the bus bar 6108 to the substrate 6102 .
好ましくは、波形のある小片は、切断したり、スライスしたり、または広いまたは連続的なシートを狭い小片に切る、鋭いエッジまたは荒い削り目がないように、巻かれたワイヤから形成される。 Preferably, the corrugated pieces are formed from wound wire so that there are no sharp edges or rough cuts that cut, slice, or cut wide or continuous sheets into narrow pieces.
ワイヤ65002は、ワイヤロールからローラ65004を通して連続的に送り込まれ、または好ましくは望ましい母線の長さを与えるために選択され、予め切断された長さでローラを通して送り込まれる。いずれの場合にも、ローラ65004の円周は、小片部分を切断したり接合したりすることによって廃棄物が生じるように、母線の長さよりも大きいことが好ましい。細長い小片電池の組立を太陽電池モジュールに容易に組み立てるために、細長い小片電池はまずサブモジュールに組み立てられ、そしてこれらのサブモジュールの望ましい数と配置は、次に完全な太陽電池モジュールに組み立てられる。サブモジュールは、クランプまたはジグに保持された細長い電池の配置であり、グループとして1回の動作で、またはサブモジュール組立のより小さな部分として数回の動作で基板に移動させられる。各サブモジュールの端部での細長い小片は、2つまたはより多くのサブモジュール部分を接合するために、連続的に形成された母線の相対的に短い部分によって相互接続されてもよく、一方結果として生じるサブモジュールまたは接続されたサブモジュールの集合は、次に同じ母線のより長い部分によって相互接続される。このようにして、直列および並列のサブモジュール接続の組合せ、並列サブモジュール結合の直列接続、直列サブモジュール結合の並列接続、または直列および並列サブモジュール結合の組合せが実現される。 The wire 65002 is continuously fed from the wire roll through the roller 65004 , or is preferably selected to give the desired busbar length and fed through the roller at a pre-cut length. In any case, the circumference of the roller 65004 is preferably larger than the length of the bus bar so that waste is generated by cutting or joining the small pieces. In order to easily assemble the strip cell assembly into a solar cell module, the strip cell is first assembled into sub-modules, and the desired number and arrangement of these sub-modules is then assembled into a complete solar cell module. A submodule is an arrangement of elongated batteries held in clamps or jigs and is moved to the substrate in one operation as a group or in several operations as a smaller part of the submodule assembly. The elongated strips at the end of each submodule may be interconnected by relatively short portions of continuously formed busbars to join two or more submodule portions while the result The resulting submodules or connected collections of submodules are then interconnected by longer sections of the same bus. In this way, a combination of series and parallel submodule connections, a series connection of parallel submodule connections, a parallel connection of series submodule connections, or a combination of series and parallel submodule connections is realized.
あるいは、ワイヤ65002よりもむしろ最初に平らなシートがローラ65004の間に送り込まれる。シートは母線6108にとって望ましい幅に予め切断され、またはシートおよびローラ65004は母線6108よりもかなり広く(例えば、紙面に垂直な大きさに)、そしてシートは一度波形にされ、望ましい幅(この場合1.25mm)の薄い小片に切断される。望ましい幅および/または長さの小片を与える切断は、打抜き、シート切断法またはレーザ切断によって実行される。あるいは、変形された小片は、対向するクランプ、および切断動作中にこのプロファイルをゆがめることを避ける応力軽減プロファイルに合わせるために予め形成された裁断機のベース板を用いて、変形されていないシートから裁断機を使用することによって準備される。 Alternatively, a flat sheet is first fed between the rollers 65004 rather than the wire 65002 . The sheet is pre-cut to the desired width for the bus bar 6108 , or the sheet and roller 65004 are much wider than the bus bar 6108 (eg, sized perpendicular to the page), and the sheet is corrugated once and the desired width (in this case 1 .25 mm) thin pieces. Cutting to give pieces of the desired width and / or length is performed by stamping, sheet cutting methods or laser cutting. Alternatively, the deformed piece can be removed from the undeformed sheet using opposing clamps and a pre-cut cutter base plate to match the stress relief profile that avoids distorting this profile during the cutting operation. Prepared by using a cutting machine.
結果として生じる母線小片は、もし望まれるならば、次の半田付けをしやすくするため錫メッキされる。いずれかの場合、波形の小片の各々は、望ましい長さの小片に切断されるが、好ましくは連続的なスパイラルロールまたは保管ドラム上のコイルに巻きつけられる。この巻きつけは、母線材料の長さがコイルから解かれるとき、コイル、および波形を誘発する曲線の対応する円周によって決定される凸型/凹型が決められるように、波形の小片をさらに変形させる。そして母線6108の凸型表面は、母線材料の長さが基板6102の、例えば図53に示される取付位置6116および6118のいずれかの端部に取り付けられるとき、取付位置6116、6118の間の母線6108の部分は接触し、そして基板6102、および例えば位置6120の電池の相互接続6106のような、母線6108と基板6102との間に挟む材料に圧力を及ぼす。 The resulting bus bar piece is tinned to facilitate subsequent soldering if desired. In either case, each of the corrugated pieces is cut into pieces of the desired length, but is preferably wrapped around a continuous spiral roll or coil on a storage drum. This winding further deforms the corrugated pieces so that when the length of the bus material is unwound from the coil, the coil and the convex / concave shape determined by the corresponding circumference of the curve that induces the corrugation are determined. Let The convex surface of the bus 6108, when the length of the bus material is attached to either end of the mounting position 6116 and 6118 are shown in the substrate 6102, for example, in FIG. 53, the generatrix between the mounting position 6116, 6118 portion of the 6108 contacts, and as interconnect 6106 of the battery of the substrate 6102, and for example, position 6120, exerts a pressure on the material sandwiched between the bus 6108 and the substrate 6102.
電気的接続点6120、および別のやり方で巻かれた母線6108の弾性変形によって生じる他の物理的な取付位置において、母線6108によって及ぼされる接触圧力は、配置、接着の間に、本来の位置、および母線6108と電池相互接続6106または基板6102との間の接触圧力、母線6108応用を非常に単純化する電気的相互接続、および電池相互接続6106と母線6108との間の電気的相互接続を与える。導電性エポキシが電気的接続に使用される場合、母線6108は、接着剤の供給または印刷応用、太陽電池モジュールの硬化用オーブンへの輸送の間、および時間をかけて温度を130℃以上に上げる硬化プロセスの間、場所にしっかりと保持される。硬化プロセスの間、母線6108、基板6102、および導電性材料の間で相対的な動きがないようにすることが重要である。これは、応力軽減母線6108を、UV硬化が可能な接着剤を使用して、電気的接続位置6120に近い基板6102に接着することによって実現される。ほどかれたと母線6108の本来の位置での圧力は、機械的なクランプまたは機構に位置させることによって、接着領域の光学的な障害なしに、急速なUV硬化を容易にする。 In other physical mounting position caused by the elastic deformation of the electrical connection point 6120 bus 6108, and wound in a different manner, the contact pressure exerted by bus 6108, arranged, during the bonding, the original position, And the contact pressure between the bus 6108 and the battery interconnect 6106 or the substrate 6102 , the electrical interconnect that greatly simplifies the bus 6108 application, and the electrical interconnect between the battery interconnect 6106 and the bus 6108 . When conductive epoxy is used for electrical connection, the bus bar 6108 raises the temperature to 130 ° C. or higher during adhesive supply or printing applications, transport to solar cell module curing ovens, and over time. Holds firmly in place during the curing process. It is important that there be no relative movement between the bus bar 6108 , the substrate 6102 and the conductive material during the curing process. This is achieved by adhering the stress relief bus 6108 to the substrate 6102 near the electrical connection location 6120 using a UV curable adhesive. When unwound, the pressure in situ of the bus bar 6108 facilitates rapid UV curing without optical failure of the bonded area by positioning it in a mechanical clamp or mechanism.
したがって、母線6108の波形のおよび本質的に平らな領域のいずれかは、モジュールの信頼性および耐久性を保証する、応力軽減を与えるだけでなく、モジュール組立手順を単純化し、上述の構成プロセスを助ける。 Thus, any of the corrugated and essentially flat regions of the bus 6108 not only provides stress relief that ensures module reliability and durability, but also simplifies the module assembly procedure and reduces the configuration process described above. help.
上述の応力軽減母線は、熱サイクルおよび熱的往復運動の間に、モジュール積層、モジュール信頼性試験、および毎日および毎年の熱サイクルの間に、細長い小片電池モジュール内での通常の使用の間に、異なる熱膨張に起因する電気的故障を除く、信頼性の高い手段を与える。方法は、単純で、信頼性があり、そして母線材料、接着材料、電気的相互接続材料、基板およびスーパーストレート、およびこれらの部品のいかなる組合せの広い範囲に適合できる。 The stress relief bus described above is used during normal use in an elongated small battery module during module cycling, module reliability testing, and daily and yearly thermal cycling during thermal cycling and thermal reciprocation. Provide a reliable means to eliminate electrical failures due to different thermal expansions. The method is simple, reliable and can be adapted to a wide range of busbar materials, adhesive materials, electrical interconnect materials, substrates and superstrate, and any combination of these components.
(細長い小片の除去および取扱い)
図11および12の平面図および断面側面図に示されるように、1組の細長い小片電池1100は、チャネル1102の幅がウエハ1104の厚み以下であり、シリコンウエハ1104を貫通し、長く伸ばされたチャネル1102をまず形成することによって、形成される。チャネル1102は、選択的化学エッチングによって形成されるが、しかし代わりにレーザまたはダイシングソーで切断することによっても形成される。これらのチャネル1102の間に残るシリコンウエハの領域は、一連の平行で長く伸ばされた小片またはシリコンの細長い小片を形成する。細長い小片特許出願に記載されているように、各細長い小片が、「細長い小片電池」と表される、pn接合太陽電池になるように、ウエハ1104全体が処理される。細長い小片は、図11に示されるように、細長い小片1100の配列は、ウエハフレーム1106と表される、ウエハ1104に結合されたままで、ウエハ1104の周辺領域1106によって囲まれる、好ましくは単一の長方形配列として形成される。
(Removal and handling of small strips)
As shown in the plan view and cross-sectional side view of FIGS. 11 and 12, a set of elongated small piece batteries 1100 has a channel 1102 whose width is equal to or less than the thickness of the wafer 1104, penetrates the silicon wafer 1104, and is elongated. A channel 1102 is formed by first forming it. Channel 1102 is formed by selective chemical etching, but is alternatively formed by cutting with a laser or dicing saw. The area of the silicon wafer that remains between these channels 1102 forms a series of parallel elongated pieces or silicon strips. The entire wafer 1104 is processed so that each elongated strip becomes a pn junction solar cell, referred to as an “strip strip cell”, as described in the strip strip patent application. The elongated strips, as shown in FIG. 11, the array of elongated strips 1100 remain bound to the wafer 1104, represented as a wafer frame 1106, and are surrounded by a peripheral region 1106 of the wafer 1104, preferably a single piece. Formed as a rectangular array.
典型的な細長い小片電池の型は、幅に対する長さのアスペクト比が高く、厚みに対する長さのアスペクト比が非常に高い、極端に長い厚板(plank)に似ている。ウエハ内に静止して保持されている間、各細長い小片は4つの露出された面を有する。チャネル1102の幅は、ウエハ114の厚みよりも小さいため、スタート時のウエハ1104の(通常磨かれた)表面の部分である2つの面は、これらの面の最も小さい面であり、そしてこれらはこれ以後、細長い小片の「エッジ」と表される。 A typical elongated strip cell type resembles an extremely long plank with a high length-to-width aspect ratio and a very high length-to-thickness aspect ratio. Each elongated strip has four exposed surfaces while held stationary in the wafer. Since the width of the channel 1102 is less than the thickness of the wafer 114, the two faces that are part of the (usually polished) surface of the wafer 1104 at the start are the smallest of these faces, and these are From now on, it will be expressed as the “edge” of the elongated piece.
各細長い小片の最も大きな面は、スタート時のウエハの元の表面に垂直な、2つの新しく形成された面であり、これらはこれ以後「面」と表される。細長い電池を形成するために、処理されるとき、これらは、1つのエッジは概略的にn型であり、他のエッジは概略的にp型である、結果として生じる太陽電池の「活性」面を与える。抵抗または電気的相互接続がこの配列を有利にする、特別のまたは要求する応用に与えるために、任意に、エッジのある部分はn型であり、他の部分はp型である。細長い小片が、ウエハ1104および配列1100の他の細長い小片から一度取り除かれると、長く伸ばされた細長い小片の対向する端部での2つの新しく露出された面は、細長い小片の「端部」と表される。したがって各細長い小片電池は、2つの対向する端部、概略的に反対の極性の2つの対向するエッジ、および2つの対向する面を有すると言われる。 The largest surface of each strip is the two newly formed surfaces that are perpendicular to the original surface of the starting wafer and are hereinafter referred to as “surfaces”. When processed to form elongated cells, these are the “active” faces of the resulting solar cell, one edge being generally n-type and the other edge being generally p-type. give. Optionally, the edged part is n-type and the other part is p-type, in order to provide resistance or electrical interconnection to special or demanding applications that favor this arrangement. Once the strip is removed from the wafer 1104 and the other strips of the array 1100, the two newly exposed surfaces at opposite ends of the elongated strip are the “ends” of the strip. expressed. Thus, each elongated strip cell is said to have two opposing ends, two opposing edges of generally opposite polarity, and two opposing surfaces.
あるいは、図13〜15に示されるように、細長い小片電池は、分離された長方形の配列1300、または分離されたあるいは切れ目のない平行六面体または長斜方形の形状の細長い小片の電池配列1500として、ウエハに形成される。これらの細長い小片配列配置は、ウエハの利用をより大きくし、またはウエハ当たりのすべての細長い小片電池面の面積をより大きくするが、しかし以下に記載するように、このことにより、細長い小片を分離して取り扱うことが複雑になるために価格が高くなる。 Alternatively, as shown in FIGS. 13-15, the elongated strip cells are either as an isolated rectangular array 1300 or as an isolated or unbroken parallel hexahedron or rhomboid shaped elongated strip battery array 1500, Formed on the wafer. These elongated strip arrangement arrangements increase wafer utilization, or increase the area of all elongated strip battery surfaces per wafer, but this separates the strips as described below. The price increases due to the complicated handling.
図16の断面側面図および図17の部分的切断平面図に示されるように、クランプ1600は、互いに対向した四角い内面1604を有する2つの対向する半分または部分1602を含み、それぞれは、ウエハ1104が置かれるそれらの間に、3つの平行な整列スリットまたはチャネルに分割される。クランプ1600は、クランプ1600の2つの半分1602を分離することによって操作され、クランプ1600の内面1604が細長い小片1100のエッジのみをつかみ、そしてウエハフレーム1106、(1302、1402または1502)のどの部分もつかまないようにし、そして細長い小片1100の縦軸が整列スロット1606の縦軸に垂直になる位置および方位になるように、これら2つの面の間にウエハ1104を挿入する。 As shown in the cross-sectional side view of FIG. 16 and the partially cut-away plan view of FIG. 17, the clamp 1600 includes two opposing halves or portions 1602 having square inner surfaces 1604 facing each other, each of which has a wafer 1104 Between them, it is divided into three parallel alignment slits or channels. The clamp 1600 is operated by separating the two halves 1602 of the clamp 1600 so that the inner surface 1604 of the clamp 1600 grabs only the edges of the elongated strip 1100 and any part of the wafer frame 1106 , (1302, 1402 or 1502). The wafer 1104 is inserted between these two surfaces so that it is not gripped and the longitudinal axis of the elongated strip 1100 is in a position and orientation that is perpendicular to the longitudinal axis of the alignment slot 1606.
細長い小片1100は、望ましい力が加えられるまで、ボルト1608の端部にちょうねじを使用して、クランプ1600の各コーナで半分1602の両方の開口部1602を貫通する4本のボルト1608をしっかり締めること(1610)によって、クランプ1600の対向する面1604の間に固定される。力はボルトの引張りによって加えられるか、またはボルト1608の端部に与えられたばね(図示しない)によって与えられてもよい。クランプ1600の2つの半分1602は、クランプの半分1602の内面1604がそれらのエッジによって細長い小片電池1100をしっかりつかめるように、一緒にされる。 The elongated strip 1100 uses a thumbscrew at the end of the bolt 1608 to tighten the four bolts 1608 through both openings 1602 of the half 1602 at each corner of the clamp 1600 until the desired force is applied. (1610) to secure between the opposing faces 1604 of the clamp 1600. The force may be applied by tensioning the bolt or may be provided by a spring (not shown) provided at the end of the bolt 1608. The two halves 1602 of the clamp 1600 are brought together so that the inner surface 1604 of the clamp half 1602 can hold the elongated small cell 1100 firmly by their edges.
図16に示されるように、クランプ1600は、(まだ露出されていない)端部に隣接する、各細長い小片のエッジにまで延び、そして細長い小片1100を相互接続する横のフレーム部分1612上までは延びていない。図17の平面図に示されるように、クランプ1600は、ウエハフレーム1104の上部部分1702または底部部分1704上までは延びていない。図17に示される表現は、細長い小片1100と整列スロット1606の相対的な位置を示すため、切り取られた部分を含むことを正しく認識すべきである。しかし、実際にはクランプの側面は固体で不透明であり、細長い小片1100は見られない。 As shown in FIG. 16 , the clamp 1600 extends to the edge of each elongated strip adjacent to the (not yet exposed) end and over the lateral frame portion 1612 interconnecting the elongated strip 1100. It does not extend. As shown in the plan view of FIG. 17, the clamp 1600 does not extend over the top portion 1702 or bottom portion 1704 of the wafer frame 1104 . It should be appreciated that the representation shown in FIG. 17 includes a cut out portion to show the relative position of the elongated strip 1100 and the alignment slot 1606. In practice, however, the sides of the clamp are solid and opaque, and the elongated strip 1100 is not visible.
クランプ1600によって遮られないウエハフレームの上部部分1702、底部部分1704、および横部分1612は、互いに分離されしかしその方位と相対的な位置を保ってクランプ1600内にしっかりと保持された配列1100の個々の細長い小片電池を残して壊すことによって取り除かれる。ウエハフレーム部分1702、1704、1612の除去は、ウエハを壊すこと、結晶面に沿っての切裂き、スクライブおよびブレーク、レーザ切断、ダイシングソー切断、またはウオータジェット切断によってなされる。 The wafer frame top portion 1702, bottom portion 1704, and lateral portion 1612 that are not obstructed by the clamp 1600 are separated from each other, but are held in the clamp 1600 securely in their orientation and relative position. The strip is removed by breaking it leaving a small piece of battery. Wafer frame portions 1702, 1704, 1612 are removed by breaking the wafer, tearing along the crystal plane, scribing and breaking, laser cutting, dicing saw cutting, or water jet cutting.
細長い小片電池1100のエッジに接触するクランプ1600の面1604は、局在化された応力によって電池1100が損傷を受け、または押しつぶされ、または壊されないように、そして細長い小片電池がしっかりと保持されるように、柔軟な表面を有する。さらに、柔軟な表面1604は、元の相対的な位置と方位に細長い小片の電池1100を保持しやすくするために、好ましくは粘着性である。 The surface 1604 of the clamp 1600 that contacts the edge of the elongate small cell 1100 prevents the cell 1100 from being damaged, crushed or broken by localized stress, and holds the elongate small cell firmly. As such, it has a flexible surface. In addition, the flexible surface 1604 is preferably tacky to facilitate holding a small piece of battery 1100 in its original relative position and orientation.
あるいは、図18および19に示されるように、底部の細長い小片1804および/または上部の細長い小片1904を露出させるために、ウエハフレーム接合部分1802、1902を壊したり、または別の方法で切断したりすることによって、クランプの半分1602の間にウエハ1104を挿入する前に、上部フレーム部分1704および/または底部フレーム部分1704は取り除かれる。 Alternatively, as shown in FIGS. 18 and 19, the wafer frame interface 1802, 1902 may be broken or otherwise cut to expose the bottom strip 1804 and / or the top strip 1904. Thus, prior to inserting the wafer 1104 between the clamp halves 1602, the top frame portion 1704 and / or the bottom frame portion 1704 are removed.
図20に示されるように、細長い小片カセットまたは保管装置11000は、固体ベース11002、およびガイドレールの他の配置および数は適切であるが、3つのうち2つのグループに配置される6本のガイドレールまたは整列した指状に突き出た部分110006によって一緒に接続され、ばねが載せられた上部組立11004を含む。端部に見られる細長い小片のまとめられた積重ねが載せられた、典型的な保管装置の側面図が図21に示される。細長い小片保管装置11000を使用するために、ガイドレール11006は、ベース11002のそれぞれの固定している穴(図示しない)から取り除かれ、そしてガイドレール11006の露出された端部は、それらが整列スロット1606の底端部から突き出すまで、クランプ1600の整列スロット1606の上端部を通して送り込まれる。ガイドレール11006は、クランプ1600が細長い小片の保管装置11000に保持されるように、ベース11002の固定穴に戻される。クランプ1600と保管装置11000の相対的な動きは、図20および21に垂直に示されるように、整列スロット1606およびガイドレール11006に平行な方向に制限される。 As shown in FIG. 20, the elongated strip cassette or storage device 11000 includes a solid base 11002 and six guides arranged in two groups of three, although other arrangements and numbers of guide rails are appropriate. It includes a top assembly 11004 that is connected together by a rail or aligned finger protruding portion 110006 and is spring loaded. A side view of a typical storage device with a stacked stack of elongated strips found at the ends is shown in FIG. To use the elongate piece storage device 11000, the guide rails 11006 are removed from their respective fixing holes (not shown) in the base 11002, and the exposed ends of the guide rails 11006 are aligned with the slots in which they are aligned. It is fed through the upper end of the alignment slot 1606 of the clamp 1600 until it protrudes from the bottom end of 1606. The guide rail 11006 is returned to the fixing hole of the base 11002 so that the clamp 1600 is held by the elongated piece storage device 11000. The relative movement of the clamp 1600 and the storage device 11000 is limited in a direction parallel to the alignment slot 1606 and the guide rail 11006, as shown perpendicular to FIGS.
ばねが載せられた上部組立11004は、ばね11012を介在させることによって接続され、そしてばね11012を介在させることによって相互に間隔をおいて隔てられた配置に保持されるように、固定板11008および端部板11010を含む。図20に示されるように、ガイドレール11006の長さは、細長い小片の積重ねがウエハフレーム1104にまだあり、そして細長い小片がウエハから取り除かれ、そして連続的な積重ね1100にまとめられるとき、固定板11008が予め設定されたまたは調整された圧力で最上部の細長い小片1904に対して押し付けるようにする。これは、各細長い小片の正しい相対的な方位が、分離プロセスの間いつも保たれていることを保証する。 The spring loaded upper assembly 11004 is connected by interposing the spring 11012 and is held in a spaced-apart arrangement by interposing the spring 11012 and the end plate 11008 and the end. A part plate 11010 is included. As shown in FIG. 20, the length of the guide rail 11006 is such that the stack of elongated strips is still on the wafer frame 1104 and the strips are removed when the strips are removed from the wafer and assembled into a continuous stack 1100. 11008 presses against the top strip 1904 with a preset or adjusted pressure. This ensures that the correct relative orientation of each elongated strip is always maintained during the separation process.
細長い小片電池1100を固定するクランプ1600の2つの半分1602は、細長い小片電池1100の配列の側面から次第に分離される。重力の作用または重力および固定板11008に作用するばね11012の下向きの力を通して、細長い小片1100は、クランプの内面1604が細長い小片1100を徐々に外すにつれて、一緒にまとめられ、そして細長い小片の隣接する面は互いに置かれ、またはベース11002と固定板11008との間で一緒に押さえられる。 The two halves 1602 of the clamp 1600 that secures the strips 1100 are progressively separated from the side of the array of strips 1100. Through the action of gravity or the downward force of the spring 11012 acting on gravity and the fixation plate 11008, the elongated pieces 1100 are brought together and adjacent to the elongated piece as the inner surface 1604 of the clamp gradually disengages the elongated piece 1100. The surfaces are placed against each other or pressed together between the base 11002 and the fixed plate 11008.
そして、細長い小片の電池1100は、それらはウエハフレーム1106から外され、そして次にスタート時のウエハ104の元のピッチと方位と類似する、またはそれらに合う、分離された配列のクランプ1600に保持されるが、重力または保管装置の上部組立11004に載せられたばねの作用の下で、隣接する電池面が接触して、細長い小片の積重ねにまとめられる。まとまりは、細長い小片電池間の間隔が、電池が裏返ったり込み合ったりするように十分大きくならないようにすることによって、細長い小片の電池の方位および極性を保つ。 The strips of cells 1100 are then held in a separate array of clamps 1600 that are removed from the wafer frame 1106 and then resemble or match the original pitch and orientation of the wafer 104 at the start. However, under the action of gravity or a spring mounted on the storage device upper assembly 11004, adjacent battery surfaces come into contact and are combined into a stack of elongated pieces. The clump maintains the orientation and polarity of the strips of cells by ensuring that the spacing between the strips of cells is not large enough for the cells to flip or jam.
別の実施例では、図22および23に示されるように、1組の細長い小片1100は、横のウエハフレーム部分1612とかみ合うが、細長い小片1100と接触しない内面11202を有するクランプ11200によって固定される。クランプは、細長い小片電池1100のエッジ上に延びる(しかし接触しない)。もしこれが取り除かれなければ、クランプ11200はまた上部フレーム部分1702と接触してもよい。細長い小片電池1100上に延びるクランプ11200の部分は、保管装置11000のガイドレール1702を位置させるための整列スロット11204を含む。もし、ウエハフレーム1106の上部フレーム部分1702および底部フレーム部分1704が取り除かれないならば、これらのフレーム部分1702、1704の少なくとも1つは、上部の細長い小片電池1904および/または底部の細長い小片の電池1804への接近方法をそれぞれ与えるために取り除かれる。 In another example, as shown in FIGS. 22 and 23, a set of elongated pieces 1100 are secured by a clamp 11200 having an inner surface 11202 that engages a lateral wafer frame portion 1612 but does not contact the elongated pieces 1100. . The clamp extends (but does not contact) the edge of the elongated strip cell 1100. If it is not removed, the clamp 11200 may also contact the upper frame portion 1702. The portion of the clamp 11200 that extends over the elongated strip battery 1100 includes an alignment slot 11204 for positioning the guide rail 1702 of the storage device 11000. If the upper frame portion 1702 and the bottom frame portion 1704 of the wafer frame 1106 are not removed, at least one of these frame portions 1702, 1704 may include a top elongated strip battery 1904 and / or a bottom elongated strip battery. Removed to give access to 1804 respectively.
保管装置11000の位置する細長いガイドレール11006は、クランプ11200のそれぞれの整列スロット11204を通してその中に挿入されて、そして上述の方法で保管装置のベース11002のそれぞれの保持する穴に挿入される。次に、クランプ11200およびベース11002は、位置しているガイドレール11006の縦軸に平行な方向に沿って、一緒に押される。 The elongate guide rails 11006 on which the storage device 11000 is located are inserted therein through the respective alignment slots 11204 of the clamps 11200 and are inserted into the respective retaining holes in the base 11002 of the storage device in the manner described above. Next, the clamp 11200 and the base 11002 are pushed together along a direction parallel to the longitudinal axis of the guide rail 11006 that is positioned.
ベース11002の先導面が、底部の細長い小片電池1804にぶつかるとき、これが押す動作を邪魔する。しかし、固定板1108の方にベースを押し続けることによって、底部の細長い小片電池1804は、端部またはその近くで割れ、その結果ウエハフレーム部分1612から電池1804を外す。外された電池1804は、ベース11002上に置かれ、そして次に面に加えられた力を伝え、隣接する細長い小片は、ベース11002が次の細長い小片電池の方に動けるようにして、第1の場合と同じ方法で外される。 When the leading surface of the base 11002 hits the bottom elongated small cell 1804, this interferes with the pushing action. However, by continuing to push the base toward the fixation plate 1108, the bottom elongated strip battery 1804 breaks at or near the edge, thereby removing the battery 1804 from the wafer frame portion 1612. The detached battery 1804 is placed on the base 11002 and then transmits the force applied to the surface, and the adjacent elongated piece allows the base 11002 to move toward the next elongated piece battery. Is removed in the same way as
装置11000は、外された細長い小片が保管装置11000のガイドレール11006を位置させることによってそれらの面の平面に平行な方向に動けないようにされており、そして1つの面の次のはずされなかった細長い小片および他の面の細長い小片の外されてまとめられた積重ねによって、面の平面に垂直な方向に動けないようにされているため、変形することなく、たとえ上下方向であっても、どのような方位にも作動することができる。わずか数ニュートンのオーダの、要求される力は、数ミリニュートンのオーダの、細長い小片の重さによる力よりも大きなオーダの大きさである。この動作は、保管装置11000のベース11002がクランプ1100に送り込まれるに連れて、細長い小片1100は移動の方向に順次外されるように、続く。 The device 11000 is such that the removed strip is not moved in a direction parallel to the plane of those surfaces by positioning the guide rails 11006 of the storage device 11000 and is not removed following one surface. The strips of strips and strips on the other side are kept in a direction perpendicular to the plane of the plane so that they do not deform, even in the vertical direction. Can work in any orientation. The required force, on the order of just a few Newtons, is of the order of magnitude greater than the force due to the weight of the elongated strip, on the order of a few millinewtons. This operation continues so that as the base 11002 of the storage device 11000 is fed into the clamp 1100, the elongated pieces 1100 are sequentially removed in the direction of movement.
ばねが載せられた上部組立11004の固定板11008は、最後の細長い小片の端部が壊されたとき、最後の細長い小片、または最後の数枚の細長い小片が飛び出してしまわないようにし、そして固定板11008と、細長い小片の幅よりも小さい、細長い小片のまとめられた積重ねとの間の利用可能な自由空間を限定し、その結果細長い小片が裏返ったり方向を変えたりすることができないようにする。細長い小片電池の保管装置11000の側面は、外された細長い小片電池1100をそのエッジで適切な間隔11102(図21)に保持する。間隔は、最も幅の広い細長い小片の幅が、最大の機械許容誤差よりも小さい電池保管装置の幅を超えないようにするために十分な大きさにすべきである。適切な間隔値は、典型的には20と50ミクロンとの間である。 The fixed plate 11008 of the spring loaded upper assembly 11004 prevents the last strip or the last few strips from popping out and secures when the end of the last strip is broken. Limit the available free space between the plate 11008 and the stacked stack of strips that are smaller than the width of the strips, so that the strips cannot be turned over or turned. . The side of the elongated cell storage device 11000 holds the removed elongated cell 1100 at its edge at the appropriate spacing 11102 (FIG. 21) . The spacing should be large enough so that the width of the widest elongated strip does not exceed the width of the battery storage device which is less than the maximum machine tolerance. Suitable spacing values are typically between 20 and 50 microns.
ばね11012によって片寄った固定板11008は、最後の細長い小片電池がとんでいかないようにして、ベース11002と固定板11008との間の外された細長い小片電池を含む。その結果、細長い小片電池1100は、重力またはばね11012の片寄った動作の下で、隣接する電池の面が接触するようにして、細長い小片電池の積重ねを形成するために、横のウエハフレームから順次はずされる。まとまりは、外す圧力が連続する細長い小片電池の面から面に伝わるにつれて、細長い小片電池間の間隔が細長い小片電池が裏返るのに十分大きくならないようにすることによって、細長い小片電池の方位と極性を保つ。ばね11012の圧力は、細長い小片が互いに相対的にすべることを防止する。 The fixed plate 11008 offset by the spring 11012 includes the elongated strip cell removed between the base 11002 and the fixed plate 11008 so that the last strip of small cell is not tripped. As a result, the elongated strip cells 1100 are sequentially moved from the lateral wafer frame to form a stack of elongated strip cells such that adjacent battery surfaces are in contact under gravity or biased movement of the spring 11012. It will be removed. As the pressure disengages from the surface of a continuous elongated cell, the spacing between the elongated cells does not become large enough for the elongated cell to flip over, thereby aligning the orientation and polarity of the elongated cell. keep. The pressure of the spring 11012 prevents the elongated pieces from sliding relative to each other.
端部の板(図示しない)は、端部の外された細長い小片を保持するために、ベース11002および/または端部の板11010のスロット(図示しない)を通して保管装置11000内に挿入される。この固定操作は、保管装置11000を載せた直後で、細長い小片を供給する直前、またはそれらが共面となるように細長い小片の端部を整列させた後に、直ちに実行される。 An end plate (not shown) is inserted into the storage device 11000 through the base 11002 and / or a slot (not shown) in the end plate 11010 to hold the strip removed at the end. This securing operation is performed immediately after placing the storage device 11000, immediately before supplying the elongated strips, or after aligning the ends of the elongated strips so that they are coplanar.
ばね11012の長さは、その機能が最後のまたは端部の細長い小片1904を保持し、そして細長い小片がその方位を変えるのに十分な空間がないことを保証するので、ウエハから細長い小片を除去するために決定的ではない。比較的長い距離にわたり、知られた、そして一定の圧力を細長い小片の積重ねに加えやすくするために、装置が垂直または垂直に近い方位に保たれるという制限で、この圧力が、ばね11012および固定板11008を重さで置き変えることによって、代わりに与えられる。 The length of the spring 11012 removes the strip from the wafer as its function holds the last or end strip 1904 and ensures that the strip does not have enough space to change its orientation. Not definitive to do. In order to facilitate the application of a known and constant pressure to the stack of elongated strips over a relatively long distance, this pressure is limited by the spring 11012 and fixed, with the restriction that the device is kept in a vertical or near-vertical orientation. Instead, it is provided by replacing the plate 11008 by weight.
隣接する細長い小片間の隙間に対する細長い小片の厚みの比は、典型的にはおよそ60:40から70:30であり、そのため細長い小片間の隙間は細長い小片の厚みよりも明らかに薄い。しかし、積載操作中に、ばね11012は、配列1100内の細長い小片間のすべての隙間の累積的な距離である、約2cmの距離にわたって固定板11008を動かす。比較のために、おろしている間、細長い小片が裏返ることを防止するために、細長い小片のまとめられた積重ねの全体の厚みである、約8から8.5cmの動きが要求される。上述の保持機構の単純さのために、載せたり(ばねの伸張)おろしたり(重さを自由にすべらせる)するときに、移動の距離にわたって実質的に一定の力を与えるために、異なる方法を使用することは現実的である。 The ratio of the elongated strip thickness to the gap between adjacent elongated strips is typically approximately 60:40 to 70:30, so that the gap between the elongated strips is clearly thinner than the thickness of the elongated strips. However, during the loading operation, the spring 11012 moves the stationary plate 11008 over a distance of about 2 cm, which is the cumulative distance of all gaps between the strips in the array 1100. For comparison, a movement of about 8 to 8.5 cm, which is the overall thickness of the stacked stack of strips, is required to prevent the strips from turning over while down. Due to the simplicity of the holding mechanism described above, different methods can be used to apply a substantially constant force over the distance of travel when loading (spring stretching) and unloading (free sliding weight). It is realistic to use
細長い小片の積重ねはきれいで乾燥しているため、分離、取扱い、および上述の供給プロセスで、静止摩擦の問題はない。静止摩擦の可能性は、細長い小片の面が数ミクロンのオーダの高さの不規則な特徴でしばしば織り込まれ、およびこの明細書で概略的に表されているにもかかわらず、細長い小片自体は断面が正確に長方形ではないという事実によって、さらに減少させられる。細長い小片を形成するために使用される特別のプロセスに依存し、それらは実際にエッジの近くよりも中央で約10から15ミクロンだけ厚い、断面が6角形であるか、または1つのエッジが他の対向するエッジよりも10から20ミクロンだけ幅が広くて長い長斜方形である。 Because the stack of strips is clean and dry, there is no problem of static friction in the separation, handling, and feeding processes described above. The possibility of static friction is that despite the fact that the face of the elongated strip is often woven with irregular features on the order of a few microns and is represented schematically in this specification, the elongated strip itself is This is further reduced by the fact that the cross section is not exactly rectangular. Depending on the particular process used to form the elongated strip, they are actually about 10 to 15 microns thicker in the middle than near the edge, the cross section is hexagonal, or one edge is the other It is a long rhomboid that is 10 to 20 microns wider than its opposite edge.
細長い小片1100の長さに沿ったベース11002の面積、長さおよび形状は、横のウエハフレーム部分1612を伴う接合またはその近傍で、各細長い電池の曲がりを制御し、そしてそのことによってウエハフレーム部分1612から細長い電池1100の割れおよび分離を改善するために、選択される。 The area, length and shape of the base 11002 along the length of the elongated strip 1100 controls the bending of each elongated cell at or near the junction with the lateral wafer frame portion 1612 and thereby the wafer frame portion. 1612 is selected to improve cracking and separation of the elongated battery 1100.
第4実施例では、図24および図25に示されるように、もしこれが取り除かれないならば、1組の細長い小片1100は、横のウエハフレーム部分1612および上部ウエハフレーム部分1702の平らな表面にのみ接触する、開口面のある、U字形のクランプ11400に固定される。底部ウエハフレーム部分1704は、もし存在するならば、上述の1つまたはより多くの手順を使用して、底部の細長い小片1904を露出させるために取り除かれる。 In the fourth embodiment, as shown in FIGS. 24 and 25, if not removed, a set of elongated strips 1100 are placed on the flat surfaces of the lateral wafer frame portion 1612 and the upper wafer frame portion 1702. It is fixed to a U-shaped clamp 11400 with an open face that only contacts. The bottom wafer frame portion 1704, if present, is removed to expose the bottom strip 1904 using one or more of the procedures described above.
図26〜29に示されるように、接着テープ11602または他の接着材料の長さは、取り除かれるべき細長い電池のすべてを覆うために、配列に沿って延びるウエハ表面の平面内の細長い小片電池1100のエッジに取り付けられている。選択された部分は、図示されるように(1800、図26)、細長い小片電池配列の全体、または配列全体の一部のみを含む。好ましくは、テープの第2の長さは、対向するウエハ表面と共面の細長い小片電池配列の対向するエッジに適用される。あるいは、接着性ペーストまたは両面接着フィルムが、細長い小片電池のエッジ、およびエッジによって接着テープで細長い小片電池を保持するために、接着ペーストまたは接着フィルムに接着された他の材料または支持層に適用される。 As shown in FIGS. 26-29, the length of the adhesive tape 11602 or other adhesive material is elongated strip cells 1100 in the plane of the wafer surface extending along the array to cover all of the elongated cells to be removed. Attached to the edge. The selected portion, as shown (1800, FIG. 26) , includes the entire elongated strip battery array, or only a portion of the entire array. Preferably, the second length of tape is applied to the opposing edges of the elongated strip cell array coplanar with the opposing wafer surface. Alternatively, an adhesive paste or double-sided adhesive film is applied to the edges of the elongated strip cells and other materials or support layers bonded to the adhesive paste or adhesive film to hold the elongated strip cells with adhesive tape by the edges. The
接着テープ11602に取り付けられた細長い小片電池は、図27の矢印11702によって示されるように、横のウエハフレーム部分1612に関係のある細長い電池を置き換えることによって、横のウエハフレーム部分1612から分離される。これは、細長い小片電池配列11800およびクランプ11400を互い遠ざかるように移動させることによってなされる。別の実施例では、クランプは、細長い小片1100が横のウエハフレーム部分1612から取り除かれている間、外された細長い小片電池をウエハ1104と平らになるように保つため、細長い小片電池の端部上に延びる。 The elongated strip cell attached to the adhesive tape 11602 is separated from the lateral wafer frame portion 1612 by replacing the elongated cell associated with the lateral wafer frame portion 1612 as shown by arrow 11702 in FIG. . This is done by moving the elongated small cell array 11800 and the clamp 11400 away from each other. In another embodiment, the clamp keeps the removed elongated piece cell flat with the wafer 1104 while the elongated piece 1100 is removed from the lateral wafer frame portion 1612, so that the end of the elongated piece cell is Extends upward.
接着テープ11602に取り付けられた細長い小片電池配列の選択された部分は、同一の方位と極性を有するウエハフレーム部分1612、1170から外された細長い小片電池1100の組立11800、および横のウエハフレーム1612から外す前に、細長い小片電池のそれと実質的に類似のピッチを与える。接着テープ11602(図28)によって抑制された、外された細長い小片電池組立11800は、次のプロセスのために直接与えられ、この明細書で保管ユニット11000として記載されるカセットまたは保管ユニットに移動させられてもよい。 Selected portions of the elongated strip cell array attached to the adhesive tape 11602 are from a wafer frame portion 1612 having the same orientation and polarity, an assembly 11800 of elongated strip cells 1100 removed from 1170 , and a lateral wafer frame 1612. Prior to removal, a pitch substantially similar to that of an elongated strip cell is provided. The stripped strip battery assembly 11800 restrained by the adhesive tape 11602 (FIG. 28) is provided directly for the next process and transferred to a cassette or storage unit described herein as storage unit 11000. May be.
接着テープ11602または他の接着材料(例えば細長い小片電池1100の縦軸に平行な方向に)の幅は、それらが横のウエハフレーム部分1612を接合する、細長い小片電池の端部またはその近傍で、細長い電池の破損に影響を及ぼす。テープ幅は、細長い小片電池の曲がり角度を決め、それはウエハフレームに関連のある細長い小片電池を置き換えることによって、押し付けられた破損力を介して細長い小片の端部の局在化された応力を制御する。細長い小片電池の中央部分が、横のウエハフレーム部分1612に取り付けられた細長い小片電池の端部に比例して置き換えられるとき、接着テープ11602が狭くなればなるほど、より多くの細長い小片電池1100が曲がる。図に示されるように、長さ60mmの細長い小片電池では、幅が16mmの接着テープは、各細長い小片電池の端部での局在化された破損のための曲がりと同程度によい接着を与える。異なった長さおよび異なった厚みの細長い小片電池のために、最適な幅は試行と実験によって見つけ出される。 The width of the adhesive tape 11602 or other adhesive material (eg, in a direction parallel to the longitudinal axis of the elongated strip cell 1100) is at or near the end of the elongated strip cell where they join the lateral wafer frame portion 1612, Affects the damage of elongated batteries. The tape width determines the bend angle of the elongated strip cell, which controls the localized stress at the end of the strip via the damaging force imposed by replacing the elongated strip cell associated with the wafer frame. To do. When the central portion of the elongated strip battery is replaced in proportion to the end of the elongated strip battery attached to the lateral wafer frame portion 1612, the narrower the adhesive tape 11602, the more elongated strip cell 1100 bends. . As shown in the figure, for a 60 mm long strip battery, the 16 mm wide adhesive tape provides as good a bond as a bend due to localized failure at the end of each strip cell. give. For elongated strip cells of different lengths and thicknesses, the optimum width is found by trial and experiment.
あるいは、ウエハフレーム部分1612内に含まれる細長い小片電池配列1100は、接着テープ11602の動作をまねるために、接着テープまたは柔軟な材料の層またはシートで覆われた、細長い小片エッジ接触表面で、クランプを用いてクランプされてもよい。そのようなクランプは、一対のゴム加工されたやっとこ(tong)に類似する方法で動作すると考えられる。テープ11602の場合のように、クランプおよび細長い小片電池の長さの方向の柔軟な材料の幅は、横のウエハフレーム部分1612の近くの細長い小片電池の端部またはその近傍での、細長い小片電池の局在化された破損を改善するために選択される。 Alternatively, the elongated strip cell array 1100 contained within the wafer frame portion 1612 is clamped with an elongated strip edge contact surface covered with a layer or sheet of adhesive tape or flexible material to mimic the operation of the adhesive tape 11602. May be clamped using Such a clamp is believed to operate in a manner similar to a pair of rubberized tongs. As in the case of tape 11602, the width of the flexible material in the direction of the length of the clamp and the elongated strip cell is such that the elongated strip cell at or near the end of the elongated strip cell near the lateral wafer frame portion 1612. Selected to improve localized damage.
あるいは、ウエハフレーム内に含まれる細長い小片電池の配列1100は、ウエハフレーム1702、1704の望まれない部分を取り除くために、外部のクランプを要求することなく、手動で処理されてもよい。さらに、横のウエハフレーム部分1612からの細長い小片電池の分離は、横のウエハフレーム部分1612を保持するために、クランプを要求することなく、また手動でなされる。 Alternatively, the elongated cell array 1100 contained within the wafer frame may be processed manually without requiring external clamping to remove unwanted portions of the wafer frame 1702, 1704. Further, the separation of the elongated strip cell from the lateral wafer frame portion 1612 is done manually and without requiring a clamp to hold the lateral wafer frame portion 1612.
細長い小片組立11800は、図29に示されるように、固定板11008を細長い小片1100から離して保持している間、または保管装置11000の上部に自由に接近できるように、ばねが載せられた上部組立11004を除去することによって、整列ガイド11006対の間に送り込まれる。細長い小片電池1100は、図30の側面図の矢印12002によって表されているように、細長い小片組立11800のベースに、下向きの角度で、接着テープ11602の端部を引っぱることによってまとめられ、角度は、引っぱる力の下向きの成分が隣接する細長い小片電池の表面を一緒にし、そして引っぱる力の外側のまたは横の成分は組立11800内の細長い小片電池1100のエッジから接着テープ11602をはずすように選択され、そして図31に示されるように、底部の細長い小片電池1804から始まり、まとめられた細長い小片電池の積重ねを形成するために、連続する細長い小片電池が外されるにつれて上方に進む。 The elongate piece assembly 11800 has a spring loaded top as shown in FIG. 29 while holding the fixation plate 11008 away from the elongate piece 1100 or to allow free access to the top of the storage device 11000. By removing the assembly 11004, it is fed between the alignment guides 11006 pair. The elongated strip cell 1100 is assembled by pulling the end of the adhesive tape 11602 at a downward angle to the base of the elongated strip assembly 11800, as represented by the arrow 12002 in the side view of FIG. , The downward component of the pulling force brings together the surfaces of the adjacent strip cells, and the outer or lateral component of the pulling force is selected to remove the adhesive tape 11602 from the edge of the strip cell 1100 in the assembly 11800. , And as shown in FIG. 31, starting from the bottom strip of small cells 1804 and proceeding upward as successive strips of strip cells are removed to form a stack of bundled strips of cells.
この操作の間、固定板11008は、もしテープ11602を除去する動作にどのような不均一性または非対称性がある場合であっても、最後の細長い小片がその方位をひっくり返さないようにするため、ばね機構11012の動作の下で、細長い小片の積重ねのまとめられない部分の上部を下方向に押し続ける。整列ガイド11006は、上述のように適切な間隔12102で保管装置11000内に外された細長い小片を保持する。 During this operation, the fixation plate 11008 will prevent the last strip from flipping its orientation, whatever the non-uniformity or asymmetry in the action of removing the tape 11602, Under the action of the spring mechanism 11012, the upper part of the unstacked portion of the stack of elongated strips is continuously pushed downward. The alignment guide 11006 holds the strips that have been removed into the storage device 11000 at the appropriate spacing 12102 as described above.
あるいは、接着テープ11602によって束縛される、外された細長い小片電池組立11800は、図32に示されるように、細長い小片電池分離(singulation)ユニット12200に直接送り込まれる。細長い小片電池分離ユニット12200では、分離された細長い小片12202の積重ねを束縛する接着テープ11602は、テープ11602の非接着性の背面をローラ12201に巻きつけて、小さな直径のローラ12201に送り込まれる。テープ11602がローラまたはドラム12201上の弓形の選択された部分の上および周囲を通過するにつれて、テープ11602から最も離れたエッジ間の距離が増加して、細長い小片電池12202の外側のエッジは扇形に広がり、その結果個々の細長い小片電池12204に接近しやすくする。個々の細長い電池12204は、動くベルト12203での機械的な指状突起またはフックによって、またはベルト12203での真空吸引によって、または静電的な引力によって、またはこれらの方法の組合せによって、接着テープ11602からつまみ上げられる。 Alternatively, the detached elongated cell assembly 11800, which is constrained by the adhesive tape 11602, is fed directly into the elongated cell battery singulation unit 12200, as shown in FIG. In the elongated piece battery separation unit 12200, the adhesive tape 11602 that binds the stack of separated elongated pieces 12202 is fed to the roller 12201 having a small diameter by winding the non-adhesive back surface of the tape 11602 around the roller 12201. As the tape 11602 passes over and around selected portions of the arcuate shape on the roller or drum 12201, the distance between the furthest edges from the tape 11602 increases and the outer edge of the elongated strip battery 12202 becomes fanned. Spreads, and as a result, allows access to the individual elongated strip cells 12204 . Individual elongate batteries 12204 are bonded to adhesive tape 11602 by mechanical fingers or hooks on moving belt 12203, by vacuum suction on belt 12203, by electrostatic attraction, or by a combination of these methods. Can be picked up.
あるいは、細長い小片電池組立11800は、図33に示されるように、次の組立ステージ12300に直接与えられる。そこでは、細長い小片電池12202は、接着テープ11602から分離され、そしてフレームまたはジグ12306上の平らな配列12307に組み立てられ、または直接太陽電池モジュール基板に組み立てられる。フレームまたはジグ12306の場合、テープ11602から取り除かれるべき、扇形に広がった細長い小片電池のエッジは、フレームまたはジグ12306の段差12303と接触するようにされる。段差12303は、テープ11602から除去される細長い小片電池12304と信頼性よくかみ合うのに十分な高さであるが、しかし隣接する細長い小片電池12308との接触が避けられるように、1つの細長い小片電池の面から隣接する細長い小片の隣接する面までの距離である、細長い小片のピッチよりも小さい。細長い小片電池は、ジグ12306とテープ11602の相対的な動きによって、接着テープ11602から外される。各細長い小片電池12307は、真空、静電引力、または他の機械的手段によって、捕らえられて固定される。これらの動作は、細長い小片電池12307の要求される数が太陽電池サブモジュールまたは細長い小片電池の一時的な配置に組み立てられるまで繰り返される。 Alternatively, the elongated small cell battery assembly 11800 is applied directly to the next assembly stage 12300 as shown in FIG. There, the elongated strip cells 12202 are separated from the adhesive tape 11602 and assembled into a flat array 12307 on a frame or jig 12306 or directly assembled into a solar cell module substrate. In the case of a frame or jig 12306, the edge of the fan-shaped elongated strip cell to be removed from the tape 11602 is brought into contact with the step 12303 of the frame or jig 12306. The step 12303 is high enough to reliably engage the elongated strip battery 12304 removed from the tape 11602, but one elongated strip cell is avoided so that contact with the adjacent strip cell 12308 is avoided. Smaller than the pitch of the elongated strip, which is the distance from the surface of the adjacent strip to the adjacent surface of the adjacent elongated strip. The elongated strip battery is detached from the adhesive tape 11602 by the relative movement of the jig 12306 and the tape 11602. Each elongated strip battery 12307 is captured and secured by vacuum, electrostatic attraction, or other mechanical means. These operations are repeated until the required number of elongated strip cells 12307 are assembled into a temporary arrangement of solar cell sub-modules or elongated strip cells.
この明細書に記載された細長い小片除去装置およびプロセスは、分離された細長い小片電池の方位およびそのため相対的な極性を保持している間、細長い小片がウエハフレームから分離されるようにする。ある実施例では、相対的な分離または分離された細長い小片のピッチは最初に保持され、そして外された細長い小片は、それらが切れ目のない配列内で積重ねられるように、隣接する細長い小片の面間の間隔を取り除くためにまとめられ、そして例えばテストまたは組立ステージのような、さらなる処理ステージに与えられる。他の実施例では、各細長い小片は、細長い小片がウエハフレームから外されるにつれて、前に外された細長い小片とまとめられる。 The elongated strip removal apparatus and process described herein allows the elongated strip to be separated from the wafer frame while retaining the orientation of the separated strip cell and thus the relative polarity. In one embodiment, the relative separation or the pitch of the separated elongated strips is initially maintained, and the stripped strips are adjacent to the surface of adjacent strips so that they are stacked in an unbroken array. They are put together to remove the gaps between them and given to a further processing stage, for example a test or assembly stage. In other embodiments, each elongated piece is grouped with a previously removed elongated piece as the elongated piece is removed from the wafer frame.
ウエハからの細長い小片の大量のまたは実質的に同時の除去は、個々の細長い小片電池を置き、かみ合わせ、分離し、および取り扱う必要性を避ける。さらに、細長い小片は、細長い小片の面よりもよりがっしりしているエッジによってかみ合わされる。この明細書に記載された細長い小片除去プロセスは、個々の細長い小片電池の分離に要求されるような、正確な位置に置くことに依らず、そして特に、ウエハ配列内の細長い小片電池間の、小さな、厚みが変わる隙間の詳細な知識に依らない。 Large or substantially simultaneous removal of elongated strips from the wafer avoids the need to place, engage, separate, and handle individual elongated strip cells. In addition, the elongated pieces are engaged by edges that are stiffer than the face of the elongated piece. The elongated strip removal process described in this specification does not rely on the exact location as required for the separation of individual elongated strip cells, and in particular, between the elongated strip cells in the wafer array, It doesn't depend on detailed knowledge of small gaps with varying thickness.
この明細書に記載された細長い小片除去プロセスおよび装置は、クランプ、カセット、または接着テープによって束縛されて、配列を汚染する分離破片なしに、保持された細長い小片のきれいな配列を与える。「インライン」または順次起こる分離および組立での問題点に1つは、分離破片が、それは非常に多いが、細長い小片保持機構を汚染することである。もし、保持機構が真空であるならば、真空穴はふさがれるようになり、または真空穴はエッジに立っている細長い小片の破片で部分的に込み合い、それが次に、その上に押し付けられた細長い小片を破壊する。粘着性表面は同じ問題がある。分離と次の取扱いおよび/または組立ステージによって、分離破片は、分離ステージで取り除かれ、次の組立プロセスを汚染しないようにする。例えばクランプ、テープ、または上述の細長い小片カセットのような、分離および細長い小片保持の特定の実行にもかかわらず、破壊しまたは別のやり方でウエハフレームから細長い小片の端部を切断するときに生じる分離破片は、細長い小片積重ねから容易に取り除かれる。 The elongated strip removal process and apparatus described in this specification is constrained by a clamp, cassette, or adhesive tape to provide a clean array of retained elongated strips without separating debris that contaminates the array. One problem with separation and assembly that occurs "in-line" or sequentially is that separation debris, which is very numerous, contaminates the elongated piece retention mechanism. If the holding mechanism is a vacuum, the vacuum hole becomes blocked, or the vacuum hole is partially jammed with a strip of elongated strip standing on the edge, which is then pressed onto it Destroy an elongated piece. Sticky surfaces have the same problem. With the separation and subsequent handling and / or assembly stage, the separated debris is removed at the separation stage so that it does not contaminate the next assembly process. Occurs when breaking or otherwise cutting the end of an elongated strip from a wafer frame, despite the specific performance of separation and strip retention, such as a clamp, tape, or elongated strip cassette described above. Separation debris is easily removed from the elongated piece stack.
結果として生じた細長い小片配列は、高精度のまたはわずかな許容誤差でかみ合いまた複雑な制御システムを要求することなく、次のプロセスまたは組立ステージへの個々の細長い小片の保管または供給を容易にする。細長い小片除去プロセスの各ステップは、細長い小片の方位が各ステップで積極的に保たれるようにして、手動によって、短時間で、最少の費用で容易に実行される。さらに、この明細書のプロセスの単純さは、わかりやすく、安価で、細長い小片の除去および取扱いプロセスステップの取扱いのがっしりした自動化ができるようにする。 The resulting elongated strip arrangement facilitates the storage or delivery of individual strips to the next process or assembly stage without requiring precise or inaccurate meshing and complex control systems. . Each step of the strip removal process is easily performed manually, in a short time, and at a minimum cost, such that the orientation of the strip is actively maintained at each step. Furthermore, the simplicity of the process in this specification allows for a clear automation of the strip removal and handling process steps that are straightforward and inexpensive.
図13から15に戻って、各ウエハが、各配列の最後の細長い小片と同じウエハ内の次の配列の最初の細長い小片との間で部分に割られるならば、図13および14の細長い小片配列の長方形の配置は、上述の分離および取扱いプロセスと直接矛盾しないことは明らかである。例えば、細長い小片の5個の配列を含む、図14に示されるウエハは、図18および19に描かれたプロセスと類似のプロセスで5個の部分に割られる。上部部分の上部ウエハフレーム部分および底部部分の底部ウエハフレーム部分は、5個の長方形の細長い小片バンクを与えるために取り除かれ、各バンクは細長い小片の端部に残る横のウエハフレーム部分によって別々に束縛される。 Returning to FIGS. 13-15, if each wafer is divided in part between the last strip of each array and the first strip of the next array in the same wafer, the strips of FIGS. Obviously, the rectangular arrangement of the array is not directly inconsistent with the separation and handling process described above. For example, the wafer shown in FIG. 14 containing five arrays of elongated strips is divided into five parts in a process similar to that depicted in FIGS. The top wafer frame portion of the top portion and the bottom wafer frame portion of the bottom portion are removed to provide five rectangular strip pieces, each bank separated by a lateral wafer frame portion remaining at the end of the strip. Be bound.
類似のプロセスは、細長い小片の傾いた積重ねが、供給または配置動作の準備のために、まっすぐにすること、または分離された細長い小片の長方形の、連続的な配列を生じさせる整列ステップを要求するという、追加された要求とともに、図15と同じ結果になる。細長い小片電池の主な利点は、シリコンの与えられた質量から生じる、電池の活性な表面積の劇的な増加である。図13から15に描かれているように、ウエハからの電池のこの利用可能な表面積を増加させる配置は、さらに細長い小片技術の利益を高める。 A similar process requires an alignment step where tilted stacks of elongated strips straighten or produce a rectangular, continuous array of separated elongated strips in preparation for feeding or placement operations. With the added request, the same result as in FIG. 15 is obtained. The main advantage of elongated strip cells is a dramatic increase in the active surface area of the cell resulting from a given mass of silicon. As depicted in FIGS. 13-15, this increased surface area of the cell from the wafer further increases the benefits of the strip technology.
細長い小片除去プロセスおよび装置は、細長い小片太陽電池としてこの明細書に記載されているが、これらは他の応用に使用される細長い小片にも等しく適用できることは明らかである。 Although the strip removal process and apparatus are described herein as strip strip solar cells, it should be apparent that they are equally applicable to strips used in other applications.
(サブモジュールの形成)
図1を参照して、細長い小片電池101および水平梁102は、「細長い小片いかだ」サブモジュール100を形成するために組み立てられる。太陽電池間の間隔は、ゼロから各電池の幅の数倍の範囲にある。水平梁102は、いかなる材料からも形成され、そして好ましくは薄くて、電気的導電性がなく(または絶縁材料で覆われている)そして導電性トラック(track)で容易に覆われる。例えば、厚みが30から100ミクロン、幅が1から3mm、そして長さが2〜20cmのシリコンの薄い小片は、水平梁のための適切な材料を構成する。電池101は、接着性の、または金属半田、または導電性エポキシ、または類似の材料を使用して、水平梁102に機械的にくっつけられる。
(Formation of submodule)
Referring to FIG. 1, an elongated strip cell 101 and a horizontal beam 102 are assembled to form an “elongated strip raft” submodule 100. The spacing between solar cells ranges from zero to several times the width of each cell. The horizontal beam 102 is formed from any material and is preferably thin, not electrically conductive (or covered with an insulating material) and easily covered with conductive tracks. For example, a thin piece of silicon having a thickness of 30 to 100 microns, a width of 1 to 3 mm, and a length of 2 to 20 cm constitutes a suitable material for horizontal beams. The battery 101 is mechanically attached to the horizontal beam 102 using an adhesive or metal solder, or conductive epoxy, or similar material.
図34に見られるように、1組の細長い小片電池12620は、細長い小片の特許出願に記載されたプロセスにしたがって、ウエハに形成される。ウエハは、1組の細長い小片太陽電池12620の各端部にフレーム部分12600を有する。ウエハフレーム部分は、ウエハの円周の周囲に、各端部の最も外側の細長い小片電池の平らな面に隣接する領域まで延びていても延びていなくてもよい。ウエハは、細長い小片太陽電池配列12620の1つの面を露出させるために、切断され、または除去部分12610を折られる。図35に示されるように、ウエハは、ウエハの面の平面内の細長い小片電池の配列面積12730の外側のウエハ12710のエッジと接触して、クランプ12720に固定される。好都合にも、ウエハのエッジと接触するクランプの表面は、柔軟な表面を有する。図36、37、38および40に示されるように、1枚以上のウエハが、格子または表面12820、12920、13020、13220の配列を与えるために、クランプ12810、12910、13210される。配列にクランプされたウエハの数は、いかだまたはボートサブモジュールを形成するために要求される細長い小片太陽電池の数と等しい。
図37〜39に示されるように、各ウエハ12820、12920、13140からの露出された細長い小片電池は、例えば真空かみ合わせ工具12940のような機械的手段によって、配列12930として取り除かれる。真空かみ合わせ工具は、例えばいかだを形成するために水平梁に配列を置くように、サブモジュール組立の次のステージに細長い小片電池を移動させるために使用される。あるいは図40に示されるように、各ウエハからの露出された細長い小片電池13220は、細長い小片電池をサブモジュール配列の水平梁またはいかだ梁13250に直接かつ永久に接着し、速い硬化の接着剤13260によって、配列配置13230として取り除かれる。いかだ水平梁は、供給、ステンシル印刷、スクリーン印刷、打抜きまたは望ましい量の接着剤を要求される位置に移動させる他のよく知られた方法を使って、接着剤を用いて準備される。サブモジュール配列は、隣接する細長い小片電池の電極の間で、電気的接続の取付けである組立の次のステージに移動させられる。
As seen in FIG. 34, a set of elongated strip cells 12620 are formed on a wafer according to the process described in the elongated strip patent application. The wafer has a frame portion 12600 at each end of a set of elongated strip solar cells 12620. The wafer frame portion may or may not extend around the circumference of the wafer to a region adjacent to the flat surface of the outermost elongated cell at each end. The wafer is cut or folded at removal portion 12610 to expose one side of elongated strip solar cell array 12620. As shown in FIG. 35, the wafer is secured to the clamp 12720 in contact with the edge of the wafer 12710 outside the elongated cell array area 12730 in the plane of the wafer surface. Conveniently, the surface of the clamp that contacts the edge of the wafer has a flexible surface. As shown in FIGS. 36 , 37, 38 and 40 , one or more wafers are clamped 12810 , 12910, 13210 to provide an array of gratings or surfaces 12820 , 12920 , 13020 , 13220 . The number of wafers clamped in the array is equal to the number of elongated strip solar cells required to form a raft or boat submodule .
As shown in FIGS. 37-39 , the exposed elongated strip cells from each wafer 12820 , 12920 , 13140 are removed as an array 12930 by mechanical means such as, for example, a vacuum mating tool 12940. A vacuum mating tool is used to move the strips of small cells to the next stage of submodule assembly, for example to place an array on a horizontal beam to form a raft. Alternatively, as shown in FIG. 40, the exposed elongated strip cell 13220 from each wafer directly and permanently bonds the elongated strip cell to the horizontal or raft beam 13250 of the sub-module array, and a fast cure adhesive 13260. Is removed as an array arrangement 13230. Raft horizontal beams are prepared with adhesive, using feeding, stencil printing, screen printing, stamping or other well known methods to move the desired amount of adhesive to the required location. The submodule array is moved between adjacent elongated strip battery electrodes to the next stage of assembly, which is the attachment of electrical connections.
各ウエハからの露出された細長い小片電池はまた、細長い小片電池を輸送または移動機構に一時的に接着する、再使用可能な粘着性表面によって、配列配置として取り除かれる。一時的な接着剤は真空の機能を果たす。細長い小片電池は、ウエハから分離され、そして次にサブモジュール組立部品またはいかだに組み立てられた後に、移動工具から除去される。他の実施例では、各ウエハからの露出された細長い小片太陽電池は、細長い小片太陽電池を輸送または移動機構に一時的に接着する静電引力を使用して、配列配置として取り除かれる。細長い小片太陽電池は、ウエハから分離され、そして次に外すことによっていかだまたはボートに組み立てられた後に、移動工具から取り除かれる。 The exposed elongated strip cells from each wafer are also removed as an array by a reusable adhesive surface that temporarily adheres the elongated strip cells to a transport or transfer mechanism. The temporary adhesive performs the function of a vacuum. The elongated strip cells are separated from the wafer and then removed from the moving tool after being assembled into a submodule assembly or raft. In another embodiment, the exposed strips of solar cells from each wafer are removed as an array using electrostatic attraction that temporarily bonds the strips of solar cells to a transport or transfer mechanism. The elongated strip solar cells are separated from the wafer and then removed from the moving tool after being assembled into a raft or boat by removing.
細長い小片太陽電池は、正しい方向と極性を保証するためにいつも積極的にかみ合う。細長い小片電池はまた、ウエハからの分離に続いて、いかだまたはボートに直接組みたてられ、その結果中間の取扱いまたは保管ステップを避ける。重要なことには、細長い小片太陽電池はグループとして取り扱われており、そのことは光起電力モジュールの1平方メートル当たりの取扱い操作の数を非常に減らす。 Elongated small piece solar cells always engage positively to ensure correct orientation and polarity. The elongated strip cells are also assembled directly into the raft or boat following separation from the wafer, thus avoiding intermediate handling or storage steps. Importantly, the elongated strip solar cells are treated as a group, which greatly reduces the number of handling operations per square meter of photovoltaic modules.
図41〜43には、ウエハフレームからすでに取り除かれ、そして例えば保管カセットのような大量保管の形状に含まれる、細長い小片太陽電池を取り扱うための方法が示されている。カセットまたは大量保管ユニット13320に含まれる細長い小片太陽電池13370が側部拘束11006および端部拘束13350と共に与えられる。1つ以上のカセットまたはバッファ保管ユニットは、各ユニット内の接近可能な細長い小片太陽電池によって構成される平面配置内に存在する、細長い小片太陽電池表面の格子または配列を与えるために組み立てられる。この平らな配置は、次に形成されるいかだまたはボート配列内での細長い小片太陽電池の望ましい相対的な位置および方位を具体化する。多くのカセットまたはバッファ保管ユニットは、各ユニット内の接近可能な細長い小片太陽電池がいかだまたはボートサブモジュールまたは組立を形成するために、隣接する細長い小片太陽電池に対して相対的に正しい位置および方位にあるように、格子または配列に配置される。 41-43 illustrate a method for handling elongated strip solar cells that have already been removed from the wafer frame and included in a mass storage configuration such as a storage cassette. Elongated small piece solar cells 13370 contained in a cassette or mass storage unit 13320 are provided with side restraints 11006 and end restraints 13350 . One or more cassettes or buffer storage units are assembled to provide a grid or array of elongated strip solar cell surfaces that reside in a planar arrangement constituted by accessible elongated strip solar cells within each unit. This flat arrangement embodies the desired relative position and orientation of the subsequently formed raft or boat strip within the boat array. Many cassettes or buffer storage units have the correct position and orientation relative to adjacent strips of solar cells so that the strips of accessible strips within each unit form a raft or boat submodule or assembly. Arranged in a grid or array.
あるいは、図38において、細長い小片太陽電池の積重ね13020は、多層積重ねユニット13710に直接組み立てられ、それは分離された細長い小片電池の多層積重ねを効果的に組み入れる単一のカセットであり、各々は隣接する細長い小片太陽電池の面上にあり、そして細長い小片太陽電池の端部によって位置させられそして束縛された各積重ねはカセット壁内の溝に束縛されている。積重ねピッチ、または各積重ね間の分離は、最終的ないかだまたはボートサブモジュールの望まれた位置を満たすように選択される。多層カセットから組み立てられる配列の場合、配列にクランプされたカセットまたは大量保管ユニットの数は、いかだまたはボートを形成するために要求される細長い小片太陽電池の数に等しい。あるいは、サブモジュール配列は、少ない数の保管ユニットおよび1つ以上の繰り返された組立操作を使用して構成される。 Alternatively, in FIG. 38, a stack of elongated strip solar cells 13020 are assembled directly into a multilayer stack unit 13710 , which is a single cassette that effectively incorporates a multilayer stack of separated strips of strip cells, each adjacent Each stack located on and constrained by the ends of the elongated strip solar cells is bound to a groove in the cassette wall. The stacking pitch, or separation between each stack, is selected to meet the desired position of the final raft or boat submodule. For arrays assembled from multi-layer cassettes, the number of cassettes or mass storage units clamped to the array is equal to the number of elongated strip solar cells required to form a raft or boat. Alternatively, the sub-module arrangement is configured using a small number of storage units and one or more repeated assembly operations.
図41に示されるように、積重ねの細長い小片太陽電池の高さは、上部の細長い小片太陽電池がいつも同じ位置にあるように、ばね13330または機械的な送込み制御によって保たれる。図39に示されるように、細長い小片太陽電池は、細長い小片太陽電池の端部付近に位置する機械的なストッパ13120によって、また図41では13360によって、積重ね13130内に保持されている。細長い太陽電池は、カセットから引き出される間、その効果的な長さが曲げることまたはたわませることによって十分に減らされるとき、取り除かれる。曲げの度合いおよび曲げの位置は、真空移動工具の幅および位置、および細長い小片太陽電池の端部での機械的なストッパまたはローラの位置によって制御される。あるいは、最も外側の細長い小片太陽電池がピックアップ装置に与えられるようにすることを細長い小片太陽電池の積重ねおよび後に続く積重ねの重さが保証するように、カセットは下方に向く。 As shown in FIG. 41, the height of the stacked strip solar cells is maintained by a spring 13330 or mechanical feed control so that the top strip strip solar cells are always in the same position. As shown in FIG. 39, the elongated small piece solar cells are held in the stack 13130 by a mechanical stopper 13120 located near the end of the elongated small piece solar cell and by 13360 in FIG. An elongated solar cell is removed when its effective length is sufficiently reduced by bending or deflecting while it is pulled out of the cassette. The degree of bending and the position of the bending are controlled by the width and position of the vacuum transfer tool and the position of the mechanical stopper or roller at the end of the elongated strip solar cell. Alternatively, the cassette is directed downward so that the stack of elongated strip solar cells and the subsequent stack weight ensure that the outermost elongated strip solar cells are provided to the pick-up device.
図39に示されるように、各カセット、カセットのグループ、または多層積重ねカセット13110からの露出されたまたは最初に与えられた細長い小片太陽電池13140は、例えば真空かみ合わせ工具13150のような機械的手段によって、配列配置として取り除かれる。真空かみ合わせ工具13150は、配列をサブモジュール組立の次のステージに移動させるために使用される。あるいは、各カセット、カセットのグループ、または多層積重ねカセット13110からの露出された細長い小片太陽電池13140は、配列をサブモジュール配列の水平梁、またはいかだ梁に直接かつ永久的に接着する早い硬化の接着剤によって、配列配置として取り除かれる。サブモジュール配列は、隣接する細長い太陽電池の電極間の電気接続の取付けである、組立の次のステージに移動させられる。別の実施例では、各カセット、カセットのグループ、または多層積重ねカセットからの露出された細長い小片太陽電池は、細長い太陽電池を輸送または移動機構に一時的に接着する再使用可能な粘着性表面によって、配列配置として取り除かれる。細長い小片太陽電池は、各カセット、カセットのグループ、または多層積重ねカセットから分離された後に、移動工具から取り除かれ、次にいかだまたはボートに組み立てられる。さらに他の実施例では、各カセット、カセットのグループ、または多層積重ねカセットからの露出された細長い小片太陽電池は、細長い小片太陽電池を輸送または移動機構に一時的に接着する静電的引力を使用して、配列配置として取り除かれる。細長い小片太陽電池は、移動ヘッドをはずすことによって、カセット、カセットのグループ、または多層積重ねカセットを分離した後に、移動工具から取り除かれる。 As shown in FIG. 39, an exposed or initially applied elongated strip solar cell 13140 from each cassette, group of cassettes, or multi-layer stack cassette 13110 is obtained by mechanical means such as, for example, a vacuum mating tool 13150. , Removed as an array arrangement. A vacuum mating tool 13150 is used to move the array to the next stage of submodule assembly. Alternatively, the exposed elongated strip solar cells 13140 from each cassette, group of cassettes, or multi-layer stack cassette 13110 can be fast-curing bonds that directly and permanently bond the array to a horizontal or raft beam in a sub-module array. Removed as an array arrangement by the agent. The submodule array is moved to the next stage of assembly, which is the attachment of electrical connections between adjacent elongated solar cell electrodes. In another embodiment, the exposed elongated strip solar cells from each cassette, group of cassettes, or multi-layer stack cassettes are reusable by a reusable adhesive surface that temporarily bonds the elongated solar cells to a transport or transfer mechanism. , Removed as an array arrangement. The elongated strip solar cells are removed from the moving tool after being separated from each cassette, group of cassettes, or multilayer stack cassette and then assembled into a raft or boat. In yet another embodiment, the exposed elongated strip solar cells from each cassette, group of cassettes, or multilayer stack cassettes use electrostatic attraction that temporarily bonds the elongated strip solar cells to the transport or transfer mechanism. And removed as an array arrangement. The elongated strip solar cells are removed from the moving tool after separating the cassette, group of cassettes, or multilayer stack cassette by removing the moving head.
カセット、カセットのグループ、または多層積重ねカセットから取り除かれた細長い小片太陽電池は、正しい方位と極性を確保するため、いつも積極的にかみ合う。細長い小片太陽電池は、カセット、カセットのグループ、または多層積重ねカセットからの分離に続いて、いかなる中間の取扱いまたは保管ステップを避けて、直接いかだまたはボートに組み立てられる。 Elongated small piece solar cells removed from a cassette, group of cassettes, or multilayer stack cassette always engage positively to ensure correct orientation and polarity. The elongated strip solar cells are assembled directly into a raft or boat, avoiding any intermediate handling or storage steps, following separation from the cassette, group of cassettes, or multilayer stack cassette.
図42および43は、例えばカセット供給機13410のような、大量保管装置の形状に含まれる、細長い小片太陽電池を取り扱うための方法を示す。カセット供給機は、細長い小片太陽電池13420、13550を、配列ピッチで整列し、正しく方位を定められた細長い小片太陽電池の配列に、またはいかだまたはボートの組立の望ましいピッチと合う、隣接する細長い小片太陽電池に対して相対的な位置に、機械的に供給するために使用される。カセット供給機13410は、単一の細長い小片太陽電池を、金属ジグ13500の機械加工された溝13430またはスロットに入れる。溝またはスロットの位置は、いかだまたはボートの組立における相対的な細長い小片太陽電池の位置と合う横のピッチを有する。 42 and 43 illustrate a method for handling elongated small piece solar cells that are included in the shape of a mass storage device, such as a cassette feeder 13410 , for example. The cassette feeder aligns the elongated strip solar cells 13420, 13550 with an array pitch and is aligned with a properly oriented strip of strip solar cells or with the desired pitch of the raft or boat assembly. Used to supply mechanically relative to the solar cell. The cassette feeder 13410 places a single elongated piece of solar cell into a machined groove 13430 or slot in a metal jig 13500. The position of the grooves or slots has a lateral pitch that matches the position of the relative elongated strip solar cells in the raft or boat assembly.
細長い小片太陽電池は、溝12450の接近する壁によって、カセットのベースから機械的に取り除かれる。溝の深さ13430は、1つの細長い小片太陽電池のみが一度に金属ジグの溝によってかみ合わされるように、細長い小片太陽電池の厚み13420よりもわずかに小さくなるように設計される。溝の幅は、細長い小片が込み合ったり押しつぶされたりすることなく溝に入るように、細長い小片太陽電池の幅よりもわずかに広くなるように設計される。細長い小片太陽電池供給カセット13410の背面ゲート13460は、溝内にある細長い太陽電池の上部表面、または面よりもわずかに高くなるように設計される。これは、供給される細長い小片太陽電池に隣接し、または次の空の溝が与えられるまで、供給される細長い小片太陽電池よりも次に高い細長い小片太陽電池が、細長い小片太陽電池供給カセットに保持される。 The elongated strip solar cell is mechanically removed from the base of the cassette by the approaching wall of the groove 12450. The groove depth 13430 is designed to be slightly smaller than the elongated strip solar cell thickness 13420 so that only one elongated strip solar cell is engaged by the groove in the metal jig at a time. The width of the groove is designed to be slightly wider than the width of the elongated strip solar cell so that the elongated strip enters the groove without being crowded or crushed. The back gate 13460 of the elongated strip solar cell supply cassette 13410 is designed to be slightly higher than the upper surface or surface of the elongated solar cell in the groove. This is because an elongated strip solar cell that is next to the elongated strip solar cell that is fed next to the elongated strip solar cell that is fed or is provided with the next empty groove is in the elongated strip solar cell supply cassette. Retained.
供給カセット13410の上部13470は、供給カセット内の積重ね13490に圧力を与える、従動板13480を含むために囲まれている。積重ねの圧力のレベルは、底部の細長い小片太陽電池の先導エッジがジグの溝壁の遠い側面とかみ合うように、選択される。このステージの後に、圧力は、細長い小片太陽電池が溝の底の平らな面にあるように、選択される。一度細長い小片太陽電池が溝の底の平らな面にあり、そして隣接する細長い小片太陽電池から移動させられた圧力によってそこに保持されると、供給カセットの背面ゲートは、保持された細長い小片太陽電池の背面エッジおよび上面をきれいにする。このシーケンスは、供給カセットが金属ジグの輸送を続いて、すべての溝が満たされるまで、配列形成ジグ内のすべての溝に対して繰り返される。後に続く二重端部スキー(trailing double-ended ski)13415、13560は、供給カセットに保持された隣接する細長い小片太陽電池の背面ゲートおよび後を続くエッジが、溝の細長い小片太陽電池の前エッジ上ですべって、それらが裏返ったり飛び出したりしないように、溝に細長い太陽電池を保持する。 The upper portion 13470 of the supply cassette 13410 is enclosed to include a follower plate 13480 that provides pressure to the stack 13490 in the supply cassette. The level of pressure in the stack is selected so that the leading edge of the bottom elongated strip solar cell engages the far side of the jig groove wall. After this stage, the pressure is selected so that the elongated strip solar cells are on the flat surface at the bottom of the groove. Once the elongated strip solar cell is on the flat surface at the bottom of the groove and is held there by the pressure moved from the adjacent elongated strip solar cell, the back gate of the supply cassette is held by the elongated strip solar cell Clean the back edge and top surface of the battery. This sequence is repeated for all grooves in the arraying jig until the supply cassette continues to transport the metal jig and all grooves are filled. Trailing double-ended skis 13415, 13560 are the back gates of the adjacent elongated strip solar cells held in the supply cassette and the trailing edge is the leading edge of the elongated strip solar cells in the groove Sliding on the top, keep the solar cells elongated in the grooves so that they don't flip over or pop out.
供給カセットは、横に正しく整列し、そしてジグ内の機械加工されたスロット13520、13560内をはしるガイド13425、13510、13540によって、ジグの溝に平行に保たれている。1つ以上のスロットがあってもよく、細長い小片太陽電池が供給される前に、ガイドはジグの空の領域を通ってはしるので、スロットはウエハ配列内に位置してもよい。あるいは、ガイドが配列領域の外側にあるならば、ガイドは供給ジグ13540の背後に位置してもよい。供給カセットの前および後のガイドの組合せが使用されてもよい。細長い小片太陽電池は、ガイド溝を通して移動する保持フック13435によって、供給カセット内に保持される。保持フックは、ジグ間、配列間、および保管と積載操作との間の移動中に、供給カセットが細長い小片を保持できるようにする。積重ねは、大量移動方法を使用して、供給カセットに載せられる。 The feed cassettes are held parallel to the jig grooves by guides 13425, 13510, 13540 that are properly aligned sideways and run through machined slots 13520, 13560 in the jig. There may be one or more slots, and the slots may be located in the wafer array, as the guide will run through the empty area of the jig before the elongated strip solar cell is supplied. Alternatively, the guide may be located behind the feed jig 13540 if the guide is outside the array area. A combination of guides before and after the supply cassette may be used. The elongated small piece solar cell is held in the supply cassette by a holding hook 13435 that moves through the guide groove. The retaining hook allows the supply cassette to retain the elongated strip during movement between jigs, between arrays, and between storage and loading operations. The stack is placed on the supply cassette using a mass transfer method.
電池は、単一の細長い小片太陽電池を個々に位置させてかみ合うことを要求することなく、供給カセットから取り除かれる。好都合に、供給された細長い小片太陽電池は、溝のベース内の穴を介して細長い小片太陽電池の底面に真空の応用によって、整列ジグ内の溝に、よりしっかりと保持されてもよい。真空は、細長い小片太陽電池が供給された後、細長い小片太陽電池を溝に保持するためにのみ使用される。供給カセット操作の1つの実施例では、真空は、供給カセットから細長い小片太陽電池を取り除くためには使用されない。あるいは、真空配置は、カセットから細長い小片太陽電池を取り除くため、またはカセットから細長い小片太陽電池の除去を助けるために使用されてもよい。あるいは、供給された細長い小片太陽電池配列は、例えば、それを溝に閉じ込め、そして金属ジグのスロットから飛び出すことを防止する、細長い小片太陽電池の上表面をすべる二重端部スキーのように、後に続くスキーまたはレールによって固定されてもよい。例えば隣接する細長い小片の背面エッジ、または供給カセットの背面ゲート、または平らで四角い端部のレールのいずれかを有する場合のように、圧力または接触が突然なくなるよりもむしろ、スキーが供給された細長い小片太陽電池を通るようにして、圧力および接触が徐々に取り除かれるように、スキーのような形状が好まれる。 The cells are removed from the supply cassette without requiring a single elongated strip solar cell to be individually positioned and engaged. Conveniently, the supplied elongated strip solar cells may be more securely held in the grooves in the alignment jig by applying a vacuum to the bottom surface of the elongated strip solar cells through the holes in the base of the grooves. The vacuum is only used to hold the elongated strip solar cell in the groove after the elongated strip solar cell is supplied. In one example of supply cassette operation, vacuum is not used to remove the strip of small pieces of solar cells from the supply cassette. Alternatively, the vacuum arrangement may be used to remove the elongated strip solar cells from the cassette or to assist in removing the elongated strip solar cells from the cassette. Alternatively, the supplied strip-shaped solar cell array can be, for example, a double-ended ski that slides over the top surface of the strip-shaped solar cell, confining it in a groove and preventing it from popping out of the slot in the metal jig, It may be secured by a subsequent ski or rail. Rather than suddenly losing pressure or contact, such as when it has either the back edge of an adjacent strip, or the back gate of a supply cassette, or a rail with a flat, square end, it is supplied with a ski. A ski-like shape is preferred so that pressure and contact are gradually removed as it passes through the small piece solar cell.
動きは、いかだまたはボートのために細長い小片太陽電池の要求される数が供給されるまで続く。いかだ配列を完成させるために要求される水平梁13580は、梁の表面が細長い小片太陽電池の表面と一致する領域に接着剤13590とともに予め準備される。いかだ組立を完成させるために要求される水平梁は、配列の上面に与えられて、そしてそこに接着されてもよい。あるいは、水平梁は、接着剤とともに準備され、細長い小片太陽電池位置溝を横切ってはしる特別の溝に置かれる。溝は、溝に横たわる梁の上面が供給された細長い小片太陽電池の下面をきれいにするように、金属ジグに形成される。隙間は、いかだまたはボート配列が溝に横たわる梁の上面に形成されるように、接着剤の接着ライン厚みをみて選択される。さらに、金属ジグへの細長い小片太陽電池の供給は、連続的または準連続的である。すなわち、連続型組立では、いかだまたはボートは長い金属ジグ内に連続的または切れ目のない方法で形成されてもよい。準連続的組立では、いかだまたはボートは、各溝が形成された部分がいかだまたはボート組立と同じくらい長く、ばらばらのまたは半分引き離されたジグ内に形成されてもよい。このジグ部分は、いかだまたはボートのリニア組立を与えるために、チェーンまたはベルトコンベヤに取り付けられる。 The movement continues until the required number of elongated strip solar cells are supplied for the raft or boat. The horizontal beam 13580 required to complete the raft arrangement is pre-prepared with an adhesive 13590 in a region where the beam surface coincides with the surface of the elongated strip solar cell. The horizontal beam required to complete the raft assembly may be provided on and glued to the top surface of the array. Alternatively, the horizontal beam is prepared with an adhesive and placed in a special groove that crosses the elongated strip solar cell location groove. The groove is formed in a metal jig so as to clean the lower surface of the elongated small piece solar cell supplied with the upper surface of the beam lying in the groove. The gap is selected in view of the adhesive line thickness of the adhesive so that a raft or boat array is formed on the upper surface of the beam lying in the groove. Furthermore, the supply of elongated small piece solar cells to the metal jig is continuous or quasi-continuous. That is, in continuous assembly, the raft or boat may be formed in a continuous or unbroken manner in a long metal jig. In quasi-continuous assembly, the raft or boat may be formed in a jig that is separated or half-separated, with each grooved portion being as long as the raft or boat assembly. This jig portion is attached to a chain or belt conveyor to provide a linear assembly of the raft or boat.
供給ジグを使用して組み立てられている配列の写真イメージは、図44に示される。細長い小片太陽電池は、幅が1.00mm、厚みが70ミクロンである。ジグの溝は、幅が1.05mm、深さが50ミクロンである。細長い小片太陽電池は、ジグの平面の方にわずかに傾いたガラスの後に続く平面部分による供給に続いて直ぐに、圧力が徐々に解放され、そしてガードの最終的なエッジが細長い小片太陽電池が飛び出したり裏返ったりしないように、溝の場所に保持されている。 Photo Image sequences are assembled using a feed jig is shown in Figure 44. The elongated small piece solar cell has a width of 1.00 mm and a thickness of 70 microns. The jig groove has a width of 1.05 mm and a depth of 50 microns. The elongated strip solar cell is released gradually, immediately following the supply by the plane part following the glass slightly tilted towards the plane of the jig, and the final edge of the guard pops out of the elongated strip solar cell. It is held in the groove to prevent it from turning over.
図45から52は、「メッシュいかだ」として表わされる他の実施例に関係する。図8、図9、図51および図52に最もよく示され、そしてこれ以後「メッシュいかだ」2600および15100と表わされるように、メッシュいかだ組立の細長い小片12401は、図52において、水平梁または基板と同じように金属被覆されたトラックの要求を除いて、電気的接続を構成する電気的コネクタ15102のみによって平面に保持される。この実施例は、いかだ配列には理想的であるが、しかしある環境下ではボートに適している。 45 to 52 relate to another embodiment represented as “mesh raft”. As shown best in FIGS. 8, 9 , 51 and 52 and hereinafter referred to as “mesh rafts” 2600 and 15100 , the elongated strips 12401 of the mesh raft assembly are shown in FIG. In the same way as with the exception of the requirement of a metallized track, it is held in a plane by only the electrical connector 15102 that constitutes the electrical connection . This embodiment is ideal for raft arrangements, but is suitable for boats under certain circumstances.
細長い小片12401間の電気的相互接続15102は、細いワイヤ14202、それは細長い小片よりも太いが、から形成される。個々の相互接続ワイヤ14602は、多くの単一の長さのワイヤ14202から形成され、各々はメッシュいかだ配列の長さよりも長く、モジュールの製造中に、メッシュいかだ配列2600、15100を一緒に張るために使用される、メッシュいかだ配列2603、14603、15103、15003の端部に特別の長さを与える。これらの長い長さのワイヤ14202の数は、上述の実施例の水平梁の数に一致する相互接続の列の数に等しい。あるいは、水平梁または基板よりもむしろ細いワイヤの使用が上述の実施例によってこうむる遮光の不利(shading penalty)をほとんどなくすため、電気的相互接続の列の数は、個々の細長い小片間の接続のラインを千鳥にしたり(staggering)オフセットしたり(offsetting)することによって実質的に増加し、またはメッシュいかだ内で相互接続の列の数を単純に増加させる。 Electrical interconnection 15102 between the elongate piece 12401 is thin wire 14202, but it is thicker than the elongate strip is formed from. The individual interconnect wires 14602 are formed from a number of single length wires 14202, each longer than the length of the mesh raft array, to stretch the mesh raft arrays 2600 , 15100 together during module manufacture. The mesh raft array 2603, 14603, 15103 , 15003 used at the end is given a special length. The number of these long length wires 14202 is equal to the number of interconnect rows that matches the number of horizontal beams in the embodiment described above. Alternatively, since the use of thin wires rather than horizontal beams or substrates virtually eliminates the shading penalty incurred by the above-described embodiments, the number of rows of electrical interconnects can be reduced by the number of connections between individual strips. It is substantially increased by staggering or offsetting the lines, or simply increasing the number of interconnect rows within the mesh raft.
図52に示されたオフセットされた列内での千鳥のまたはオフセットされた電気的相互接続15102の場合、細長い小片のエッジ上の電極に沿ってはしるワイヤの長さ、あるいは、千鳥のまたはオフセットの列の対を有するそれよりも大きな、細長い小片ピッチの完全な数にわたって生じる特別な長さは、切断操作中に取り除かれる。 In the case of the staggered or offset electrical interconnect 15102 in the offset row shown in FIG. 52, the length of the wire that runs along the electrode on the edge of the strip, or the staggered or offset The extra length that occurs over the full number of elongated strip pitches, larger than that with a pair of rows, is removed during the cutting operation.
図51を参照して、電気的相互接続を形成する短いワイヤの長さは、例えば半田づけまたは導電性エポキシによる接着のような便利な手段、および機械的なピンセット14301でつかむのに便利な2つの接触アーム14802間の中間部分14902によって、隣接する細長い小片の電極間に信頼性の高い電気的接続14904の形成を可能にするために、十分な長さの細長い小片電極14803に沿ってはしるアーム14802を与える、「S」字型、または「U」字型、または他の便利な形状である。 Referring to FIG. 51, the length of the short wire forming the electrical interconnect is useful for gripping with convenient means such as soldering or bonding with conductive epoxy, and mechanical tweezers 14301. An arm that runs along the elongated strip electrode 14803 long enough to allow the formation of a reliable electrical connection 14904 between adjacent strip electrodes by an intermediate portion 14902 between the two contact arms 14802. The “S” shape, or “U” shape, or other convenient shape that provides 14802.
メッシュいかだ全体のためのワイヤ相互接続は、細長い小片電池の相互接続を行うために使用される個々の短いワイヤをつまんだり置いたりする要求を避ける、高い平行プロセスで形成される。各トラックまたは相互接続14202の列に対応するワイヤは、メッシュいかだの電気的相互接続の列の間隔に対応する細長い小片14402の長さの方向に沿った縦の間隔で、相互接続15003または15103を張るメッシュいかだの離れた端部からの長さよりも大きな長さを有するフレーム14200を横切って、張られている。指状突起の配列のようなくしを有する1組の機械的ピンセット14301は、無傷の、引っぱられたワイヤ14202をつかむ。好ましくは、各列または1組のピンセット14301は、つかむ動作が、個々の制御を要求する個々のピンセットのラインよりもむしろ、制御の2つの軸のみによって行われるように、整列し、わずかにフレキシブルで、板から形成された、または板にしっかり取り付けられた弾力性のある指状突起を有する2枚のベース板から形成される。各組のピンセット14301の個々のつかむ指状突起は、ワイヤの長さに沿った横の間隔を有し、それは図48から52において、細長い小片12401の長さの方向に、そしてメッシュいかだ14900、15100内の細長い小片12401を相互接続するために要求される短いワイヤ部分14602の中央に対応する中央を有する。列のバンクまたはピンセット14301の組は、一連のワイヤ14202を横切って直角にはしる、細長い小片12401の長さに沿って縦の間隔を有する。ワイヤ14202は、メッシュいかだ配列2600、15100内の電気的相互接続14902の列の中央線に対応する、細長い小片を横切る方向に走る。ピンセット14301のこの配置は、張られたワイヤ14202、14602が要求される長さに切断された後に、ピンセットは個々のワイヤをつかみ、それらは隣接する細長い小片電極14803間の個々の接続14904、14902を行うために使用される。 Wire interconnects for the entire mesh raft are formed in a highly parallel process that avoids the need to pinch and place individual short wires used to interconnect the elongated strip cells. The wires corresponding to each track or row of interconnects 14202 connect the interconnects 15003 or 15103 with vertical spacing along the length of the elongated strip 14402 corresponding to the spacing of the mesh raft electrical interconnect rows. It is stretched across a frame 14200 having a length greater than the length from the remote end of the tensioning raft. A set of mechanical tweezers 14301 having an array of finger projections grabs an intact, drawn wire 14202. Preferably, each row or set of tweezers 14301 is aligned and slightly flexible so that the grabbing action is performed by only two axes of control, rather than individual tweezer lines requiring individual control. And formed from two base plates having resilient finger-like projections formed from or securely attached to the plate. Fingers grasping of the individual sets of tweezers 14301 has a spacing laterally along the length of the wire, it is at 52 from FIG. 48, in the direction of the length of the elongate pieces 12401 and mesh raft 14900, 1 having a center corresponding to the center of the short wire portion 14602 required to interconnect the strips 12401 within 5100. A set of rows of banks or tweezers 14301 has a vertical spacing along the length of the strip 12401 that runs at right angles across a series of wires 14202. Wire 14202 runs in a direction across the elongated strips corresponding to the centerline of the row of electrical interconnects 14902 in mesh raft arrangement 2600 , 15100. This arrangement of tweezers 14301 allows the tweezers to grip individual wires after the stretched wires 14202, 14602 have been cut to the required length, which are connected to individual connections 14904, 14902 between adjacent elongated strip electrodes 14803. Used to do.
張られたワイヤ14202は、図47〜49に示されるように、単純なプロセスで正しく置かれた個々のワイヤ14602の配列に同時に切断される。溝が掘られたアンビル(anvil)14402(図47)が、電気的接続14904、15102が行われるそれらの間のメッシュいかだ配列2600、14900、15100内の細長い小片12401の中央ラインに対応する溝14403間のランド(land)14402とともに、ワイヤの下に置かれる。個々の相互接続間のメッシュいかだ配列2600、15100内の細長い小片12401の中央ラインに隣接する、1組の刃14502は、張られたワイヤ14202を、ピンセット14604によって保持された短いワイヤ14602の配列にするために、アンビル14401の平坦部14402上のワイヤ14202の上方から下に押さえる。刃14502およびアンビル4401は、細長い溝がつけられたピンセット14604によって保持された短いワイヤ14602の配列を残して、配列の周辺から取り除かれる。 Wire 14202 stretched, as shown in 47 to 49 are simultaneously cut to the sequence of the individual wires 14602 was correctly placed in a simple process. A grooved anvil 14402 (FIG. 47) corresponds to a central line of elongated strips 12401 in mesh raft arrays 2600 , 14900 , 15100 between which electrical connections 14904 , 15102 are made. It is placed under the wire with a land 14402 in between. A set of blades 14502, adjacent to the central line of elongated strips 12401 in individual mesh raft arrangements 2600 , 15100 between individual interconnects, turns stretched wires 14202 into an array of short wires 14602 held by tweezers 14604. In order to do this, the wire 14202 on the flat portion 14402 of the anvil 14401 is pressed down from above. Blade 14502 and anvil 4401 are removed from the periphery of the array, leaving an array of short wires 14602 held by elongated slotted tweezers 14604.
短いワイヤ14602の配列は、1または2ステッププロセスで「U」字型または「S」字型の平らな接続の配列になるように曲げられる。図50に示されるように、一連の狭い細長い溝がつけられた板14701は、配列14602になる。明らかに、2対のみが図50に示される。ワイヤに対応する板14701内のスロット14702は、ピンセットの配列から突き出して位置する。その結果、スロットの壁がワイヤの端部に接触するとき、ワイヤの長さを横切る方向に板14701を置き換えることは、板が置き換えられる方向にワイヤの端部を曲げる。各1組のピンセット14604間の板14701の対は、1つの応用で使用される。あるいは、1対のピンセット14604間の単一の板14701は、2ステッププロセスで使用される。板14701は、挿入され、置き換えられ、そして取り除かれ、ピンセット14604の他の側のワイヤを曲げるために再び挿入される。板14701は、「U」字型を形成するため同じ方向14704、または細長い小片いかだの平面にある「S」字の平面とともに、「S」字型コネクタ14902を形成するため対向する方向14703のいずれかに、再び横に置き換えられる。もし板がピンセットの挟み口から突き出るワイヤの長さよりも薄ければ、「S」字型の平らなコネクタは、上に記載されたプロセスを使用して2ステップで形成される。 The array of short wires 14602 is bent into a “U” or “S” shaped flat connection array in a one or two step process. As shown in FIG. 50, a series of narrow elongated grooves 14701 results in an array 14602 . Obviously, only two pairs are shown in FIG. A slot 14702 in the plate 14701 corresponding to the wire is located protruding from the tweezer array. As a result, when the slot wall contacts the end of the wire, replacing the plate 14701 in a direction across the length of the wire will bend the end of the wire in the direction in which the plate is replaced. The pair of plates 14701 between each set of tweezers 14604 is used in one application. Alternatively, a single plate 14701 between a pair of tweezers 14604 is used in a two-step process. The plate 14701 is inserted, replaced and removed and reinserted to bend the wire on the other side of the tweezers 14604. The plate 14701 can be either in the same direction 14704 to form a “U” shape, or in an opposing direction 14703 to form an “S” shaped connector 14902 with an “S” plane in the plane of an elongated piece raft. Crab is replaced again. If the plate is thinner than the length of the wire protruding from the tweezer pin, an “S” shaped flat connector is formed in two steps using the process described above.
もし板14701が、ワイヤの厚みの2倍よりも小さいピンセット14604のはさみ口の間の隙間までの厚みを有し、ピンセット14604から突き出したワイヤの長さよりも厚ければ、「U」字型の平らなコネクタは切込みのある板14701の単一の置き換えで形成される。ピンセット14604の個々のはさみ口の幅は、望ましく、短いワイヤの相互接続の形成を容易するために選択される。 If the plate 14701 has a thickness up to the gap between the tweezers 14604 scissors that is less than twice the thickness of the wire and is thicker than the length of the wire protruding from the tweezers 14604, the “U” shaped A flat connector is formed by a single replacement of the notched plate 14701. The width of the individual scissors in tweezers 14604 is desirable and is selected to facilitate the formation of short wire interconnects.
メッシュいかだのピッチに対応する横の間隔、およびメッシュいかだ内での相互接続の列の位置に対応する縦の間隔を有する、短いワイヤの相互接続14602の平らな配列は、上述の方法のいずれかによって組み立てられる、準備された細長い小片電池配列になる。組み立てられた細長い小片電池配列は、ピンセット14301の先端が背面に突き出し、そして曲げられた平らなワイヤコネクタの配列を細長い小片配列の電極14803の平面に持ってくるようにした、相互接続14802の横のラインに沿った窪みとともに、フレームまたはジグに保持される。電気的または機械的接続14904は、ワイヤを電極に半田付けすることによって、または導電性エポキシまたは類似の材料で接着することによって形成される。もし半田付けがこのステージで行われるならば、電気的接続が完成するまでワイヤは機械的に束縛されるようにする必要があるため、赤外加熱または熱風プロセスが使用される。 A flat array of short wire interconnects 14602 having a lateral spacing corresponding to the pitch of the mesh raft and a vertical spacing corresponding to the position of the row of interconnects within the mesh raft is any of the methods described above. Into a prepared elongated strip battery array assembled by The assembled strip of small cell array is next to the interconnect 14802, with the tip of the tweezers 14301 protruding to the back and bringing the array of bent flat wire connectors into the plane of the strip of striped electrodes 14803. It is held in a frame or jig with a dent along the line. The electrical or mechanical connection 14904 is formed by soldering the wire to the electrode or by gluing with a conductive epoxy or similar material. If soldering takes place at this stage, infrared heating or hot air processes are used because the wires need to be mechanically constrained until the electrical connection is complete.
好都合に、機械的および電気的接続プロセスは引き離される。機械的に完全な状態は、ワイヤアームの長さの短い部分および電極上のSMT接着剤、または他の導電性または非導電性材料で、ワイヤ14902を電極14803に接着することによって行われる。電気的接続14904および改良された機械的に完全な状態は、後のより便利な時間に、そして次の組立プロセスの間に、より便利な、信頼性の高いプロセスを使用して与えられる。好ましくは、電気的接続は、ウエーブ半田付けプロセスを使用して行われる。 Advantageously, the mechanical and electrical connection processes are separated. Mechanical integrity is achieved by gluing wire 14902 to electrode 14803 with a short portion of wire arm length and SMT adhesive on the electrode, or other conductive or non-conductive material. Electrical connection 14904 and improved mechanical integrity are provided using a more convenient, reliable process at a later, more convenient time and during the next assembly process. Preferably, the electrical connection is made using a wave soldering process.
上述のメッシュいかだ2600、15100は、特にフレキシブルモジュール構造に適している。細長い小片は、その長さに沿って非常にフレキシブルであり、約2cmの曲率半径を有する光学的に活性な面に垂直な曲線に曲げられる。しかし、細長い小片は、光学的に活性面に平行な面では全くフレキシブルではなく、そして曲がりが見える前に粉々に割れる。非常に細いワイヤはまた、非常にフレキシブルであり、フレキシブルモジュール応用にとって非常に重要なことには、すべての方向に等しく曲がることである。例えば細長い小片の水平梁を有するいかだのような、細長い小片の格子は、細長い小片の面に垂直な平面にある曲線で、そしてまた薄く細長い小片の水平梁の方位に対して同じ平面にある曲線に沿って横に曲げられるとき、細長い小片電池の配列の長さに沿って縦方向に非常にフレキシブルである。しかし、細長い小片および水平梁の縦軸の方に傾いた方向にある平面で曲げられたとき、細長い小片の平面および細長い小片が容易に曲がる方向のいかだに垂直よりもむしろ、細長い小片が曲がらない方向の細長い小片の平面に応力が準備されるため、細長い小片電池および細長い水平梁の配列は、格子内に接着されるとき、明らかにフレキシブルではない。細く、短いワイヤの導入は、メッシュいかだ配列の平面内の応力を軽減する。 The mesh rafts 2600 and 15100 described above are particularly suitable for flexible module structures. The elongated strip is very flexible along its length and is bent into a curve perpendicular to the optically active surface having a radius of curvature of about 2 cm. However, the elongated strip is not flexible at all in a plane that is optically parallel to the active surface and breaks up before the bend is visible. Very thin wires are also very flexible, and very important for flexible module applications is that they bend equally in all directions. A grid of elongated strips, such as a raft with elongated strip horizontal beams, is a curve that lies in a plane perpendicular to the plane of the elongated strips, and also a curve that is in the same plane relative to the orientation of the horizontal beams of thin strips. Is very flexible in the longitudinal direction along the length of the array of strips of small cells. However, when bent in a plane that is inclined towards the longitudinal axis of the elongated piece and the horizontal beam, the elongated piece does not bend, rather than perpendicular to the plane of the elongated piece and the raft in the direction in which the elongated piece bends easily. The arrangement of elongated strip cells and elongated horizontal beams is clearly not flexible when glued into the grid because stress is provided in the plane of the elongated strip in the direction. The introduction of thin, short wires reduces stress in the plane of the mesh raft array.
前述の記載では、かみ合うまたは供給する動きは、相対的であるとして理解されるべきである。すなわち、真空かみ合い工具または供給カセットは静止しており、そしてウエハ配列または溝を掘られたジグは、配列を取り除き、または細長い小片太陽電池を金属ジグの溝に供給するために、動かされる。動かされるジグは、チェーンコンベヤまたは他の適切な輸送機構に保持された小さな部分の形状をとってもよい。もし、細長い小片太陽電池のサブモジュールへの組立が連続的な方法で行われれば、輸送機構は接着剤の硬化ステージおよびリニア形式の電気的接続ステージを介して進む。 In the foregoing description, the movements that engage or supply should be understood as relative. That is, the vacuum mating tool or supply cassette is stationary and the wafer array or grooved jig is moved to remove the array or to supply the elongated strip solar cells to the metal jig groove. The jig to be moved may take the form of a small part held on a chain conveyor or other suitable transport mechanism. If the assembly of elongated strip solar cells into sub-modules is done in a continuous manner, the transport mechanism proceeds through an adhesive curing stage and a linear electrical connection stage.
(厚板の取り外し、取扱いおよび保管)
上述のおよび細長い小片特許出願に記載されているように、細長い小片太陽電池は、それらが形成される元のウエハの面に垂直な、光学的に活性な面を有する。しかし、一般的には、上述の厚板太陽電池の場合のように、細長い太陽電池は、元の細長い基板が形成された平面と同じ平面に、光学的に活性な面とともに形成される。上述の細長い小片太陽電池取外しプロセスは、各細長い小片太陽電池の光学的に活性な面を露出させるために開発されてきた。しかし、厚板の太陽電池の場合のように、細長い太陽電池の光学的に活性な表面が元のスタート時のウエハと同じ平面に形成される場合には、次のプロセスが、細長い太陽電池の厚板または他の形状を外すために使用される。
(Removal, handling and storage of planks)
As described above and in the elongated strip patent application, the elongated strip solar cells have an optically active surface that is perpendicular to the plane of the original wafer on which they are formed. However, generally, as in the case of the thick plate solar cell described above, the elongated solar cell is formed with an optically active surface in the same plane as the original elongated substrate. The elongated strip solar cell removal process described above has been developed to expose the optically active surface of each elongated strip solar cell. However, if the optically active surface of the elongated solar cell is formed in the same plane as the original starting wafer, as in the case of a thick plate solar cell, the next process is Used to remove planks or other shapes.
プロセスおよび装置は太陽電池が形成される厚板基板によって記載されるが、方法および装置は厚板太陽電池に使用するために限定されず、太陽電池を組み入れても組み入れなくてもよい、細長い基板の形状で使用されることは明らかである。 Although the process and apparatus are described by a slab substrate on which solar cells are formed, the method and apparatus are not limited for use in slab solar cells and may or may not incorporate solar cells. Obviously, it is used in the form of
図59を参照して、複数の細長い厚板基板5902を組み入れるウエハ5901は、チャック5903上に支持される。厚板は、ウエハフレームから容易に折れやすくするため、端部で部分的に予め切断されている。厚板の配列全体5904は、個々の積重ねが取り除かれて、単一の積重ねカセット6106または多層積重ねカセット6006に保管される、厚板「スラブ(slab)」フレーム5906に積み重ねられる。単一の積重ねの除去は、図65に示されるように、スラブフレーム配列保持機構の厚板端部のエッジから、狭いクランプ配置を用いて行われる。好ましくは、単一の積重ね6502は、短いのど(throat)を有する広いクランプ6504を使用して、厚板の積重ねの長い側面で配列保持エッジ6503から取り除かれる。配列保持組立は、容易にクランプに接近できるために配列に残された積重ねを側面に動かす要求を避けて、クランプが連続する積重ねに接近できるように、ベースにスロットを有する。あるいは、離れた配列保持壁は、取り除かれるべき厚板積重ねが接近する壁に対して常に置かれるように、ばねが載せられた、または指示された方法で動かされる。取り除かれた単一の積重ね6502は、単一の積重ね供給カセット(そして細長い小片に対して上述のように取り扱われる)または多層積重ねカセット(そして細長い小片に対して上述のように取り扱われる)に載せられる。 Referring to FIG. 59, a wafer 5901 incorporating a plurality of elongated thick plate substrates 5902 is supported on a chuck 5903 . The thick plate is partially cut in advance at the end portion so as to be easily broken from the wafer frame. The entire slab array 5904 is stacked in a slab “slab” frame 5906 where individual stacks are removed and stored in a single stack cassette 6106 or multilayer stack cassette 6006 . The removal of a single stack is performed using a narrow clamp arrangement from the edge of the plank end of the slab frame array holding mechanism , as shown in FIG . Preferably, a single stack 6502 is removed from the alignment retaining edge 6503 on the long side of the slab stack using a wide clamp 6504 with a short throat. The array holding assembly has a slot in the base so that the clamp can access a continuous stack, avoiding the requirement to move the stack left in the array to the side so that it can be easily accessed by the clamp. Alternatively, the remote alignment retaining wall is spring loaded or moved in a directed manner so that the plank stack to be removed is always placed against the approaching wall. The removed single stack 6502 is placed on a single stack supply cassette (and handled as described above for elongated strips) or a multilayer stack cassette (and handled as described above for strips). It is done.
いくつかの場合には、細長い基板から形成されたサブモジュールの細長い基板の望ましい配置に対応するように選択された、隣接する積重ね(積重ねピッチ)間の、互いに間隔をおいて隔てられた積重ね6005に保管6006された細長い基板を有することは有利である。 In some cases, stacks 6005 spaced apart from each other between adjacent stacks (stack pitches) selected to correspond to the desired placement of the elongated substrates in the submodule formed from the elongated substrates. It is advantageous to have an elongate substrate stored in 6006 .
図60を参照して、すべての第2の厚板は、機械的な分離ヘッド(真空、静電的、粘着性の、再使用可能など)6001によって取り除かれ、そして2Xの積重ね配列ピッチを有する、多層積重ねカセット6006に積み重ねられる。2ステップ操作シーケンスは、供給の準備ができたすべての厚板と2Xカセット6006内の積重ねを取り除くために要求される(細長い小片に対してすでに記載されているように)。あるいは、3ステップ操作が、3Xピッチ等で厚板を積み重ねるために使用される。これは、厚板太陽電池のサブモジュール配列全体の次に続く形成のために、2Xまたは3Xピッチの多層積重ねカセットを載せる好ましい方法である(細長い小片に対してすでに記載されているように)。 Referring to FIG. 60, all second planks are removed by a mechanical separation head (vacuum, electrostatic, sticky, reusable, etc.) 6001 and have a 2X stacked array pitch. , Stacked in a multi-layer stack cassette 6006 . A two-step operation sequence is required to remove all planks ready for feeding and stacking in the 2X cassette 6006 (as already described for strips). Alternatively, a three step operation is used to stack the planks at 3X pitch or the like. This is the preferred method of loading a 2X or 3X pitch multi-layer stack cassette for subsequent formation of the entire sub-module array of plank solar cells (as already described for elongated strips).
図61を参照して、厚板6101は機械的分離ヘッド6102によって個々に外され、そして単一の積重ねカセット6106に積み重ねられる。あるいは、外された厚板は、多層積重ねカセット6006に順に積み重ねられる。図60の多数の厚板の除去によって形成された完全な2X、3Xなど以外の厚板ピッチが要求されるならば、このプロセスは役に立つ。次のプロセスは細長い小片に関する。 Referring to FIG. 61, planks 6101 are individually removed by mechanical separation head 6102 and stacked in a single stack cassette 6106 . Alternatively, the removed planks are sequentially stacked on the multilayer stack cassette 6006 . This process is useful if plank pitches other than the complete 2X, 3X, etc. formed by the removal of multiple planks of FIG. 60 are required. The next process involves strips.
図62を参照して、厚板ウエハ5901は、露出された厚板ウエハフレーム6202の4つまたはより多くのエッジを残すクランプ(図示せず)の厚板配列窓6201を覆う上面と底面によって保持される。厚板ウエハフレームは、続いて4つまたはより多くの露出された部分を折ることによって、取り除かれる。これらの部分は、部分的に予め切断されていてもよく、またはスクライブ・ブレイクプロセスによって取り除かれてもよい。クランプ(図示せず)の上部が次に取り除かれて、厚板配列を露出させる。クランプのベース部分は、厚板を元の間隔と方位に保持するために、真空開口部の配列を有していてもよい。あるいは、ベース部分は、外された厚板の誤った整列を防ぐために、再使用可能で部分的に粘着性のある被覆材で覆われてもよい。厚板は、配列全体として配列スラブホルダの方へ取り除かれるか(図59に示されるように)、または配列全体が形成される多層積重ねカセットの方に取り除かれる(図60に示されるように)。クランプ配列は、例えば、ウエハがラインに投入され、クランプされ、露出された面が折られ、シーケンシャルプロセスで単一の積重ねカセット6106の方に、または全体的に間隔をおいて隔てられた配列で適切なピッチの多層積重ね配列の方に、または完全に連続的な配列6006で厚板スラブホルダフレーム5906の方に取り除かれる、例えば十分に自動化されたインラインプロセスで、リニアアクチュエータによって動かされるクランプ面を構成してもよい。 Referring to FIG. 62, a plank wafer 5901 is held by top and bottom surfaces covering a plank array window 6201 of a clamp (not shown) that leaves four or more edges of the exposed plank wafer frame 6202. Is done. The plank wafer frame is then removed by folding four or more exposed parts. These parts may be partially pre-cut or removed by a scribe and break process. The top of the clamp (not shown) is then removed to expose the plank array. The base portion of the clamp may have an array of vacuum openings to keep the planks in their original spacing and orientation. Alternatively, the base portion may be covered with a reusable and partially sticky dressing to prevent misalignment of the removed planks. The planks are removed as a whole array towards the array slab holder (as shown in FIG. 59) or towards the multi-layer stack cassette where the whole array is formed (as shown in FIG. 60). The clamp arrangement may be, for example, a wafer placed into a line, clamped, the exposed surface folded, and toward a single stack cassette 6106 in a sequential process or in a generally spaced arrangement. A clamping surface moved by a linear actuator, for example in a fully automated in-line process, is removed towards a multilayer stack arrangement of the appropriate pitch or towards the slab slab holder frame 5906 in a fully continuous arrangement 6006. It may be configured.
図62を参照して、厚板ウエハは、露出された4つまたはそれ以上のウエハフレームのエッジ6202を残す厚板電池配列の上面と下面6201を覆うクランプ(図示せず)によって保持される。厚板ウエハフレームは、引き続いて4つまたはより多くの露出された部分6202を折ることによって取り除かれる。これらの部分は、部分的に予め切断されていてもよく、またはスクライブ・ブレイクプロセスによって取り除かれる。クランプの上部が次に取り除かれて、厚板配列を露出させる。クランプのベース部分は、厚板の端面の上部の部分をスライドしかつ覆う、機械的閉込配列(図示せず)を有する。厚板太陽電池の上面と機械的保持器の下面との間の間隔は、外された配列内で、込み合ったり厚板電池を折り曲げたりすることを防ぐために、厚板電池の厚みよりも十分に小さい。 Referring to FIG. 62 , the plank wafer is held by clamps (not shown) covering the top and bottom surfaces 6201 of the plank cell array leaving four or more wafer frame edges 6202 exposed. The plank wafer frame is subsequently removed by folding four or more exposed portions 6202 . These parts may be partially pre-cut or removed by a scribe break process. The top of the clamp is then removed to expose the plank array. The base part of the clamp has a mechanical confinement arrangement (not shown) that slides and covers the upper part of the end face of the plank. The spacing between the upper surface of the plank solar cell and the lower surface of the mechanical cage is sufficiently greater than the thickness of the plank cell to prevent jamming and folding the plank cell in the removed array. small.
図64を参照して、機械的閉込機構の配列除去端部の開口部または入口は、少なくとも保持された厚板電池6402の長さと同じ広さである。外された厚板電池の配列は、入口または除去エッジから離れた厚板配列のエッジで、板によって開口部の方に動かされる。厚板電池の配列の底面を支えるクランプの表面は、厚板電池の配列の長いエッジに平行なエッジに終端する。エッジは、単一の積重ねカセット6403が外された配列内の厚板から直接載せられるように構成される。 Referring to FIG. 64, the opening or inlet of the arrangement removal end of the mechanical confinement mechanism is at least as wide as the length of the held plate battery 6402 . The removed plate cell array is moved toward the opening by the plate at the edge of the plate array away from the inlet or removal edge. The surface of the clamp that supports the bottom surface of the plate cell array terminates at an edge parallel to the long edge of the plate cell array. The edges are configured so that a single stack cassette 6403 is mounted directly from the planks in the removed array.
カセットに厚板電池を載せるために、いくつかのプロセスが使用される。 Several processes are used to place the plate batteries in the cassette.
カセット6106は、図63に示されるように上部から載せられる。この場合、カセット6106にある、または以前に保管された厚板6605の上面が、カセットの上面およびクランプの上面の平面に十分に近くなるようにすることが重要であり、それは、厚板6606がカセットの上面の角で裏返ったり込み合ったりしないように、移動すべり表面を形成する。カセットに入る厚板の背面エッジは、移動すべり表面を残して、厚板の前エッジからはずされる。これら2つの要求は、機械的に結合されたばね機構によって満たされる。機械的に結合された機構は、厚板電池の積重ね6107のエッジをつかみ、カセットの上部積載表面と同じ高さにし、厚板太陽電池の厚みに要求される間隔と許容誤差を加えた現在の距離だけ積重ねを押し下げる、「ウオーキングビーム」(図示せず)の2重対を作動させる。厚板電池はカセットにすべって入り、そしてプロセスが繰り返す。 The cassette 6106 is mounted from the top as shown in FIG . In this case, it is important that the top surface of the plank 6605 in or previously stored in the cassette 6106 is sufficiently close to the plane of the top surface of the cassette and the top surface of the clamp, so that the plank 6606 is A moving sliding surface is formed so as not to turn over or get crowded at the corners of the upper surface of the cassette. The back edge of the plank entering the cassette is removed from the front edge of the plank, leaving a moving sliding surface. These two requirements are met by a mechanically coupled spring mechanism. The mechanically coupled mechanism grabs the edge of the plate cell stack 6107 , is level with the upper loading surface of the cassette, and adds the spacing and tolerances required for the plate solar cell thickness. Activate a double pair of “walking beams” (not shown) that pushes down the stack by distance. The plank battery slides into the cassette and the process repeats.
あるいは、これらの要求は、センサおよび電気的制御機構によって満たされる。厚板の動きは本質的に同じである。 Alternatively, these requirements are met by sensors and electrical control mechanisms. The plank movement is essentially the same.
好ましくは、単一の積重ねカセットに挿入される厚板6606は、厚板が配列の台(rest)を押すスライドよりも速くカセットの方にすべらされる方向に駆動される輪とともに、厚板の上面とかみ合う柔らかいゴムの輪(図示せず)によって、クランプのベース/カセットの出入口のエッジの近くにすべらされる、与えられた配列から分離される(singulate)。配列から分離された厚板は、機械的なインターロックのシーケンスを「通して駆動(driven through)」される。機械的システムは、個々のセンサおよび論理的または電気的処理が要求されないように配置される。配列内の次の厚板は、運ばれている厚板が特定の機械的なインターロックを取り除くまで、次に続くステップには進めない。あるいは、論理的に同一のプロセスは電気的センサおよびリニア駆動輸送および論理的制御機構とともに実行される。 Preferably, the planks 6606 inserted into a single stack cassette, together with a wheel driven in the direction in which the planks slide toward the cassette faster than the slide pushing the rest of the array, A soft rubber ring (not shown) that mates with the top surface is singulate from a given array that is slipped near the base / cassette edge of the clamp. The planks separated from the array are “driven through” through a sequence of mechanical interlocks. The mechanical system is arranged such that individual sensors and logical or electrical processing are not required. The next plank in the array will not proceed to the next step until the transported plank removes the specific mechanical interlock. Alternatively, the logically identical process is performed with electrical sensors and linear drive transport and logical control mechanisms.
図64の実施例は、上部積載カセットに類似のプロセスであるが、しかしここではカセット6401はベースから載せられる。図62のように、厚板ウエハは、4つのまたはより多くの露出されたエッジを残して、上面と底面とを覆うクランプによって保持される。厚板ウエハフレームは、引き続いて、4つのまたはより多い露出された部分を折ることによって取り除かれる。これらの部分は、部分的に予め切断されていてもよく、またはスクライブ・ブレイクプロセスによって取り除かれてもよい。クランプの上部部分は取り除かれて、厚板配列を露出させる。クランプのベース部分は、厚板の端面の上部の部分を覆う、機械的閉込配置を有する。厚板太陽電池の上部表面と機械的保持器の下部表面の間の間隔は、外された配列内で込み合ったり厚板電池を折り曲げたりしないように、厚板電池の厚みよりも十分に小さい。 The embodiment of FIG. 64 is a process similar to the top loading cassette, but here the cassette 6401 is loaded from the base. As shown in FIG. 62, the slab wafer is held by a clamp that covers the top and bottom surfaces, leaving four or more exposed edges. The plank wafer frame is subsequently removed by folding four or more exposed parts. These parts may be partially pre-cut or removed by a scribe and break process. The upper part of the clamp is removed to expose the plank array. The base part of the clamp has a mechanical confinement arrangement that covers the upper part of the end face of the plank. The spacing between the upper surface of the plank solar cell and the lower surface of the mechanical cage is sufficiently smaller than the thickness of the plank battery so as not to jam or fold the plank battery in the removed array.
分離された配列6402は、元の(host)ウエハの厚板と同じ間隔および方向を有する、厚板電池の配列である。機械的閉込機構の配列除去端部の開口部または入口は、少なくとも保持された厚板電池の長さと同じ幅である。外された厚板電池の配列は、入口または除去エッジから離れた厚板配列のエッジの板によって、開口部の方に動かされる。厚板電池配列の底面を支えるクランプの表面は、厚板電池の配列の長いエッジに平行なエッジに終端する。エッジは、単一の積重ねカセット6401が外された配列の厚板から直接載せられるように構成される。 Isolated array 6402 is an array of plank cells having the same spacing and orientation as the host wafer plank. The opening or inlet of the array removal end of the mechanical confinement mechanism is at least as wide as the length of the held plate battery. The removed plate cell array is moved towards the opening by a plate at the edge of the plate array away from the inlet or removal edge. The surface of the clamp that supports the bottom surface of the plate cell array terminates at an edge parallel to the long edge of the plate cell array. The edges are configured so that a single stack cassette 6401 is mounted directly from the array of planks removed.
厚板電池を底部積載カセットに移動させるためのいくつかのプロセスがある。図64の場合には、カセットにあるまたは以前に保管された厚板6404の底部表面が、次の厚板6405がカセット内に置かれるようにするため、カセット積載開口部の上面端部を通り抜けることが重要である。これは、底部積載カセットの背面から導入された機械的システムによって行われる。ウオーキングビームシステムは、上部積載機構に類似しているが、間隔を与えるために要求される量だけ、カセットの積重ね6406を持ち上げる。この場合、ウオーキングビームシステムの1/2のみが要求される。新しい厚板はカセットのベースに載せられる。積重ねは、ウオーキングビームのクランプによって外され、以前のような間隔を与えるために同じ距離で、積重ねのベースに新しい厚板の新しい積重ねを持ち上げて、クランプは行程の底で再びかみ合う。サイクルはカセットが満たされるまで続く。 There are several processes for moving the plank battery to the bottom loading cassette. In the case of FIG. 64 , the bottom surface of plank 6404 in or previously stored in the cassette passes through the top edge of the cassette loading opening to allow the next plank 6405 to be placed in the cassette. This is very important. This is done by a mechanical system introduced from the back of the bottom loading cassette. The walking beam system is similar to the top loading mechanism, but lifts the cassette stack 6406 by the amount required to provide spacing. In this case, only half of the walking beam system is required. The new plank is placed on the base of the cassette. The stack is unwound by the walking beam clamp, and the clamp re-engages at the bottom of the stroke, lifting the new stack of new planks to the base of the stack at the same distance to give the previous spacing. The cycle continues until the cassette is full.
カセットを入れる厚板の背面エッジは、移動すべり表面を残すために、残っているまたは残そうとしている厚板の前エッジからはずされなければならない。これら2つの要求は、機械的に結合されたばね機構によって満たされる。機械的に結合された機構は、厚板電池の積重ねのエッジをつかみ、カセットの下部積載表面と同じ高さにし、厚板太陽電池の厚みに要求される間隔と許容誤差に加えた現在の距離だけ積重ねを押し上げる、「ウオーキングビーム」の2重対を作動させる。厚板電池はカセットにすべって入り、押し上げられた積み重ねは開放されて、カセット内に導入された厚板の上に落下し、そしてプロセスが繰り返す。 The back edge of the plank that contains the cassette must be removed from the front edge of the plank that remains or is to be left in order to leave a moving sliding surface. These two requirements are met by a mechanically coupled spring mechanism. A mechanically coupled mechanism grabs the edge of the stack of plank cells and makes it the same height as the lower loading surface of the cassette, the current distance plus the required spacing and tolerance for the thickness of the plank solar cell only bring down the stack, operating the double pairs of "walking beam". The plank battery slides into the cassette, the raised stack is released and falls onto the plank introduced into the cassette, and the process repeats.
あるいは、これらの要求は、センサおよび電気的制御機構によって満たされる。厚板の動きは本質的に同じである。 Alternatively, these requirements are met by sensors and electrical control mechanisms. The plank movement is essentially the same.
好ましくは、単一6108の積重ねカセットに挿入される厚板は、厚板が配列の残りをすべって押すよりも速くカセットの方にすべらされる方向に駆動される輪とともに、厚板6506の上面とかみ合う柔らかいゴムの輪(図示せず)によって、クランプのベース/カセットの出入口のエッジの近くにすべらされる、与えられた配列から分離される。 Preferably, the planks inserted into a single 6108 stack cassette are the top surface of plank 6506 with a wheel driven in a direction that causes the planks to slide towards the cassette faster than to push the rest of the array. A soft rubber ring (not shown) that engages separates from a given array that slides near the base / cassette entrance edge of the clamp.
底部積載システムはすでにカセットにある厚板の数には反応しないので、底部積載カセットは、単一の積重ねカセットの好ましいバージョンであり、供給に適している。部分的な厚板積重ねは、次の厚板を挿入するために、規定された距離だけ持ち上げられる必要がある。トラックは、すでにカセットにある厚板の数、または積重ねの高さに保たれる必要はない。電子またはセンサベースの実施にとって、これは重要な要因ではない。速く、安く、そして単純なプロセスおよび機器を備える基礎的機械的システムにとって、それは価値のある単純化である。 Since the bottom loading system does not react to the number of planks already in the cassette, the bottom loading cassette is a preferred version of a single stack cassette and is suitable for feeding. The partial plank stack needs to be lifted a defined distance in order to insert the next plank. The track need not be kept at the number of planks already in the cassette, or at the stack height. For electronic or sensor-based implementations this is not an important factor. For basic mechanical systems that are fast, cheap, and have simple processes and equipment, it is a valuable simplification.
細長い太陽電池から光起電力パワーモジュールを組み立てるための現在の実施と比較したとき、この明細書に記載された装置およびプロセスは、個々の組立ステップの数を非常に減らし、容易に取り扱われる、いかだ、メッシュいかだまたはボートサブモジュール組立部品の製造が要求されるようにする。いかだ、メッシュいかだ、およびボートサブモジュール組立部品は、従来の光起電力モジュール組立装置の使用を容易にし、そして従来の光起電力モジュール材料が細長い太陽電池の組立部品から光起電力パワーモジュールを製造するときに使用されるようにする。 When compared to current practice for assembling photovoltaic power modules from elongated solar cells, the apparatus and process described in this specification greatly reduces the number of individual assembly steps and is a raft that is easily handled. As required, manufacture of mesh rafts or boat submodule assemblies. Rafts, mesh rafts, and boat sub-module assemblies facilitate the use of conventional photovoltaic module assembly equipment and conventional photovoltaic module materials produce photovoltaic power modules from elongated solar cell assemblies To be used when.
この明細書に記載された、いかだ、メッシュいかだ、およびボートサブモジュール組立部品は、細長い太陽電池の製造業者に、従来の光起電力モジュール材料を使用して、速く、効率的に、信頼性のある、高い歩留まりの、高いスループットの、そして低いコストのプロセスで大量の細長い太陽電池を、取り扱い、そして組み立てる能力を与える。 The raft, mesh raft, and boat sub-module assemblies described in this document allow the manufacturer of elongated solar cells to be fast, efficient, and reliable using conventional photovoltaic module materials. Provides the ability to handle and assemble large numbers of elongated solar cells in a high yield, high throughput and low cost process.
いろいろな形態のこの発明は、次の有利な点を有する。
(1)各ウエハから個々の細長い小片太陽電池を分離して除去、しかし各分離サイクルは、大量の細長い小片太陽電池を大規模で平行なやり方で、すべての実施においていつも、個々の細長い太陽電池を単独で、位置させ、かみ合わせ、取り扱い、配置しまたは組立に頼る必要なしに取り扱う。
(2)細長い小片太陽電池の大量の組または配列全体とそれらの面でかみ合い、各細長い小片太陽電池は、隣接する細長い小片太陽電池に対して要求された相対的な位置に予め置かれ、1つのプロセスサイクルで完全ないかだを形成する。
(3)個々の細長い小片太陽電池の配置および組立思想に要求されるような、正確な個々の太陽電池の位置決めを実現するのに必要な高価な装置および高度な自動化制御の要求を除き、各いかだ組立の細長い小片太陽電池の相対的な位置および方向は、整列ジグまたは多層積重ね大量カセット内の積重ね配列のいずれかによって決定される。
(4)インライン分離および細長い小片太陽電池モジュール構成の組立プロセスで発生する破片の問題を除き、配列または次の組立領域を汚染する分離破片をなくして、分離された細長い小片太陽電池のきれいな配列を与える。
(5)組立の各ステージの間、細長い小片太陽電池の方位および極性を積極的に保つ。
(6)細長い小片太陽電池いかだまたはボートは、従来の装置、材料および取扱いプロセスを使用することによって、次に続くモジュールの組立を容易にする細長い小片太陽電池のグループの便利な集合形状である。
(7)大規模な正確性および大規模な細かい許容誤差の工学技術および複雑な制御システムのための要求を除去する。すべてのいかだおよびボートの組立操作は、手によって、短時間で、および少ない費用によって容易に実行される。
(8)メッシュいかだのための細いワイヤの相互接続の使用は、細長い小片の遮光、特に細長い小片が水平梁に接着される細長い小片電池の背面の部分の遮光を明確に減少させ、そしていかだの水平梁の準備および金属被覆の要求を除去する。
(9)フレキシブルで、十分に対称な2面のモジュールは、多くの平面で曲がり易さを有する細長い小片の薄い組立部品を与える、細いワイヤのメッシュいかだ組立プロセスを使用して容易に構成される。
(10)組立操作の自動化は非常にわかりやすい。各組立操作サイクルにおいて、一度に50個の細長い太陽電池を取り扱うことは、取扱いを非常に単純化し、そして組立のスループットを劇的に増加させる。
The present invention in various forms has the following advantages.
(1) Separate and remove individual strips of solar cells from each wafer, but each separation cycle removes a large number of strips of solar cells in a large, parallel manner, and always in each implementation, individual strips of solar cells. Are positioned, handled, engaged, handled, arranged or handled without the need to resort to assembly.
(2) Engage in their plane with a large set or array of elongated strip solar cells, each elongated strip solar cell being pre-positioned in the required relative position with respect to the adjacent elongated strip solar cell; Form a complete raft in one process cycle.
(3) Except for the expensive equipment and advanced automation control requirements required to achieve accurate individual solar cell positioning, as required by the placement and assembly philosophy of individual elongated small piece solar cells, The relative position and orientation of the raft-assembled elongated strip solar cells is determined by either an alignment jig or a stack arrangement in a multi-layer stack bulk cassette.
(4) eliminate the problem of debris that occurs in the assembly process of in-line separation and elongated strip solar cell module configuration, eliminate the separated fragments that contaminate the array or the next assembly area, give.
(5) Actively maintain the orientation and polarity of the elongated small piece solar cells during each stage of assembly.
(6) An elongated strip solar cell raft or boat is a convenient aggregate shape of a group of elongated strip solar cells that facilitate the assembly of subsequent modules by using conventional equipment, materials and handling processes.
(7) Eliminate the need for engineering and complex control systems with large accuracy and large fine tolerances. All raft and boat assembly operations are easily performed by hand, in a short time, and at low cost.
(8) The use of thin wire interconnections for mesh rafts clearly reduces the shading of strips, especially the back of the strip cell where the strips are bonded to the horizontal beam, and the raft Eliminates the need for horizontal beam preparation and metallization.
(9) Flexible, well-symmetrical two-sided modules are easily constructed using a thin wire mesh raft assembly process that gives a thin assembly of strips that are easy to bend in many planes .
(10) Automation of assembly operation is very easy to understand. Handling 50 elongated solar cells at a time in each assembly operation cycle greatly simplifies handling and dramatically increases assembly throughput.
この明細書に記載された細長い小片の除去、取扱いおよび保管プロセスおよび装置は、分離、取扱い、およびサブモジュール組立の間、細長い小片太陽電池の方位および極性を保ち、細長い小片太陽電池の取扱いおよび光起電力モジュール組立プロセスの重要な単純化を与え、要求される個々の組立ステップの数を非常に減少させ、容易に取り扱われるいかだまたはボートサブモジュールを製造し、従来の光起電力モジュール組立装置の使用を容易にし、従来の光起電力材料が細長い小片太陽電池モジュールの製造に使用されるようにする。 The strip removal, handling and storage process and apparatus described herein preserves the orientation and polarity of the strips of solar cells during separation, handling, and sub-module assembly, and handling and light of strips of solar cells. Provides significant simplification of the photovoltaic module assembly process, greatly reduces the number of individual assembly steps required, manufactures rafts or boat submodules that are easy to handle, It is easy to use and allows conventional photovoltaic materials to be used in the manufacture of elongated strip solar cell modules.
前述のことは、この発明のいくつかの実施例を記載したにすぎず、この技術分野の当業者にとって、この開示の観点から、数値の変更、置換および変更は、この発明の精神および範囲から逸脱することなくなされることは明らかである。 The foregoing is only a few embodiments of the present invention, and for those skilled in the art, from the viewpoint of this disclosure, numerical changes, substitutions and modifications are within the spirit and scope of the present invention. Obviously, this can be done without departing.
この発明の好ましい実施例は、図面を参照して、実例のみによってこの後に記載される。
100・・・いかだサブモジュール
101・・・細長い太陽電池
102・・・水平梁
201・・・導電性トラック
300・・・ボートサブモジュール
701・・・ヒートシンク
800・・・メッシュいかだ
1600・・・クランプ
1606・・・整列スロット
11000・・・保管装置
11002・・・ベース
11006・・・ガイドレール
11012・・・ばね
11602・・・接着テープ
12201・・・ローラ
12203・・・ベルト
12306・・・ジグ
12940・・・真空かみ合わせ工具
14902・・・電気的相互接続
14202・・・ワイヤ
14401・・・アンビル
14604・・・ピンセット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Raft submodule 101 ... Elongate solar cell 102 ... Horizontal beam 201 ... Conductive track 300 ... Boat submodule 701 ... Heat sink 800 ... Mesh raft 1600 ... Clamp 1606 ... Alignment slot 11000 ... Storage device 11002 ... Base 11006 ... Guide rail 11012 ... Spring 11602 ... Adhesive tape 12201 ... Roller 12203 ... Belt 12306 ... Jig 12940 ... Vacuum interlocking tool 14902 ... Electrical interconnection 14202 ... Wire 14401 ... Anvil 14604 ... Tweezers
Claims (20)
構造は、互いに間隔をおいて隔てられた薄くて細長い複数の水平梁を備え、少なくとも1つの水平梁は、細長い太陽電池を電気的に相互接続する、1つまたはより多くの導電性経路で被覆される、光起電力装置。 A photovoltaic device comprising a plurality of solar cell submodules, each solar cell submodule being mounted in a structure that keeps the elongated solar cells vertically parallel and generally coplanar Including
The structure comprises a plurality of thin and elongated horizontal beams spaced apart from each other, wherein at least one horizontal beam is coated with one or more conductive paths that electrically interconnect the elongated solar cells. A photovoltaic device.
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