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JP2012109423A - Soldering method and soldering device of interconnector of thin film solar cell module - Google Patents

Soldering method and soldering device of interconnector of thin film solar cell module Download PDF

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JP2012109423A
JP2012109423A JP2010257467A JP2010257467A JP2012109423A JP 2012109423 A JP2012109423 A JP 2012109423A JP 2010257467 A JP2010257467 A JP 2010257467A JP 2010257467 A JP2010257467 A JP 2010257467A JP 2012109423 A JP2012109423 A JP 2012109423A
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JP
Japan
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interconnector
solar cell
cell module
film solar
ultrasonic vibration
Prior art date
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Application number
JP2010257467A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Sekimoto
隆司 関本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Avionics Co Ltd
Original Assignee
Nippon Avionics Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a soldering method of the interconnector of a thin film solar cell module.SOLUTION: In the soldering method of the interconnector of a thin film solar cell module, a solder plating interconnector (flat output conductive wire) is soldered to a metal rear surface electrode layer, i.e. the output electrode of a thin film solar cell module laminated on a glass substrate in the order of the metal rear surface electrode layer and the thin film solar cell module. While pressing the interconnector superimposed on the metal rear surface electrode layer by means of a hot press head, the solder plating is fused thermally and, at the same time, ultrasonic vibration is applied from the side surface of the hot press head.

Description

本発明は、CIS系薄膜太陽電池モジュールのインターコネクタの接合方法に係り、特に超音波振動を併用する技術に関する。   The present invention relates to a method for joining an interconnector of a CIS thin film solar cell module, and more particularly to a technique using ultrasonic vibration in combination.

加熱手段によって加熱溶融させたはんだに、超音波振動子によって超音波振動させたコテ先を接触させることにより、溶融はんだに超音波振動を付与して濡れ性を高めて被はんだ付基板にはんだ付けを行う超音波はんだコテを用いた超音波はんだ付装置が実用化されている。
例えば、インジウムはんだ被覆銅箔リボン導線を用いた接続方法によれば、ガラス基板上の導体電極とリボン導線とを、損傷なしに低コストで確実・強固に接続するために、超音波はんだコテを加熱しながらインジウムはんだを溶融させながらはんだ接続を行うことができる(例えば、特許文献1参照)。
Solder that is heated and melted by heating means is brought into contact with a solder tip that has been vibrated ultrasonically by an ultrasonic vibrator, thereby applying ultrasonic vibration to the molten solder to improve wettability and soldering to the substrate to be soldered. An ultrasonic soldering apparatus using an ultrasonic soldering iron for performing the above has been put into practical use.
For example, according to a connection method using an indium solder-coated copper foil ribbon conductor, an ultrasonic soldering iron is used to securely and firmly connect the conductor electrode on the glass substrate and the ribbon conductor at low cost without damage. Solder connection can be performed while melting indium solder while heating (see, for example, Patent Document 1).

特許文献1では、はんだコテの加熱手段については開示されていないが、超音波はんだコテの加熱手段は、超音波はんだコテのコテ先の外周に間隙をおいてヒータコイルが巻回され、このヒータコイルに通電することによってコテ先を加熱するようになっているのが一般的である。   Patent Document 1 does not disclose the heating means for the soldering iron, but the heating means for the ultrasonic soldering iron has a heater coil wound around the outer periphery of the tip of the ultrasonic soldering iron. Generally, the tip of the iron is heated by energizing the coil.

しかし、特許文献1記載の接続方法において、ヒータコイルが使用されると、はんだカスが間隙に侵入して超音波振動を阻害し、これに対処するための保守・清掃に手間がかかるとともに、間隙を広げると熱伝達効率が悪化するという問題がある。   However, in the connection method described in Patent Document 1, when a heater coil is used, the solder residue penetrates into the gap and obstructs ultrasonic vibration, and maintenance and cleaning for dealing with this take time and trouble. There is a problem that the heat transfer efficiency deteriorates when the width is widened.

一方、加熱圧着ヘッドを用いた加熱圧着式のはんだ付け方法も公知であり、この方法でもはんだ付け接合部の酸化膜や汚染層を原因とするはんだの濡れ性不足によるはんだ付け品質および信頼性の低下を解消すべく、加熱圧着ヘッドに超音波振動手段を組合わせて加熱圧着時に超音波振動を印加することではんだ層に超音波を伝播し、超音波の作用で溶融したはんだ中にキャビティ(空孔)を生じさせ、このキャビティで酸化層や汚染層を解離して充分な濡れ性を確保できることが知られている(例えば、特許文献2参照)。   On the other hand, a thermocompression-type soldering method using a thermocompression-bonding head is also known, and even in this method, soldering quality and reliability due to insufficient solder wettability caused by an oxide film or a contaminated layer at the soldering joint are known. In order to eliminate the degradation, ultrasonic vibration is applied to the solder layer by combining ultrasonic vibration means with the thermocompression bonding head and applying ultrasonic vibration during thermocompression bonding, and a cavity (in the melted solder by the action of ultrasonic waves ( It is known that sufficient wettability can be ensured by generating voids and dissociating the oxide layer and the contamination layer in this cavity (see, for example, Patent Document 2).

特開2007−207861号公報JP 2007-207861 A 特開平06−350241号公報Japanese Patent Laid-Open No. 06-350241

特許文献2では、加熱圧着ヘッドと超音波振動手段とを組合わせるとしているが、実際の超音波振動手段は超音波振動子で微小ではあるが強力な20〜35kHzの振動を発生させ、この周波数と共鳴してより大きな振動を得る超音波ホーンを介して加熱圧着ヘッドと接続している。   In Patent Document 2, the thermocompression bonding head and the ultrasonic vibration means are combined, but the actual ultrasonic vibration means is an ultrasonic vibrator that generates a minute but powerful vibration of 20 to 35 kHz, and this frequency. It is connected to the thermocompression bonding head via an ultrasonic horn that resonates with and obtains a larger vibration.

しかしながら、この超音波ホーンの先端部の振動振幅を均一に保持するには超音波振動子と超音波ホーンの外形に所定の制限がある。つまり、超音波振動子に比べて大型の超音波ホーンを組合わせると先端部の振動分布が不均一になるばかりでなく、縦振動に加えて横振動も発生し易くなるという問題がある。このため、本発明のはんだ付け対象である薄膜太陽電池等の電子装置はガラス基板上に形成されるものであり、その電極膜(又は層)又は導電膜(又は層)の材質は、Cu以外のMo等の金属又はITO(透明導電膜)が使用され、その膜(又は層)の厚み等が極めて薄く機械的強度が低く破損し易いため、実用的ではないという問題点があった。   However, in order to uniformly maintain the vibration amplitude at the tip of the ultrasonic horn, there are predetermined limitations on the outer shapes of the ultrasonic vibrator and the ultrasonic horn. That is, when a large-sized ultrasonic horn is combined with the ultrasonic vibrator, there is a problem that not only the vibration distribution at the tip portion becomes non-uniform, but also a horizontal vibration is easily generated in addition to the vertical vibration. For this reason, an electronic device such as a thin film solar cell to be soldered according to the present invention is formed on a glass substrate, and the material of the electrode film (or layer) or conductive film (or layer) is other than Cu. A metal such as Mo or ITO (transparent conductive film) is used, and the thickness (or layer) of the film is very thin and the mechanical strength is low and easily damaged, which is not practical.

また、本願発明がはんだ付けしようとしている太陽電池セル(薄膜系に限定されない)に形成される電極に接続されるリボン線は細長いもので必要に応じて加熱圧着ヘッドの外形寸法を変えた方が実用的であることから、超音波振動子と超音波ホーンの外形を合わせることが困難となり、上記の問題を回避することが困難であった。   Moreover, the ribbon wire connected to the electrode formed in the solar cell (not limited to the thin film system) to be soldered by the present invention is elongated, and it is better to change the outer dimensions of the thermocompression bonding head as necessary. Since it is practical, it is difficult to match the outer shapes of the ultrasonic vibrator and the ultrasonic horn, and it is difficult to avoid the above problem.

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、加熱圧着ヘッドと超音波ホーンとを分離して、加熱圧着ヘッドの発熱部に超音波振動を印加することで超音波ホーンの外形と加熱圧着ヘッドの外形との関係をなくして、均一な超音波振動が印加することができる薄膜太陽電池モジュールのはんだめっきインターコネクタ(リボン線)のはんだ付け方法を提供することを第1の目的とし、この接合方法を直接使用するはんだ付け装置を提供することを第2の目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problem, and separates the thermocompression bonding head and the ultrasonic horn and applies the ultrasonic vibration to the heat generating portion of the thermocompression bonding head to thereby reduce the outer shape of the ultrasonic horn. A first object is to provide a soldering method for a solder-plated interconnector (ribbon wire) of a thin-film solar cell module that can apply a uniform ultrasonic vibration by eliminating the relationship with the outer shape of the thermocompression bonding head. The second object is to provide a soldering apparatus that directly uses this joining method.

本発明になる薄膜太陽電池モジュールのインターコネクタのはんだ付け方法は、ガラス基板上に、金属裏面電極層、薄膜太陽電池モジュールの順に積層された薄膜太陽電池モジュールの出力電極である前記金属裏面電極層にはんだめっきインターコネクタ(扁平出力導線)をはんだ付けする方法であって、加圧・加熱ヘッドで前記金属裏面電極層に重ね合わされた前記インターコネクタを押圧しながら、加熱して前記はんだめっきを溶融し、同時に前記加圧・加熱ヘッドの側面から超音波振動を印加することを特徴とする(請求項1)。   The interconnector soldering method of the thin film solar cell module according to the present invention is the metal back electrode layer that is an output electrode of the thin film solar cell module laminated on the glass substrate in the order of the metal back electrode layer and the thin film solar cell module. A solder plating interconnector (flat output lead wire) is soldered to the metal plate by pressing and pressing the interconnector superimposed on the metal back electrode layer with a pressure / heating head to melt the solder plating. At the same time, ultrasonic vibration is applied from the side surface of the pressurizing / heating head (claim 1).

このはんだ付け方法では、前記超音波振動は前記加圧・加熱ヘッドの長手方向となるように印加することを特徴とする(請求項2)。   In this soldering method, the ultrasonic vibration is applied so as to be in the longitudinal direction of the pressurizing / heating head (claim 2).

また、このはんだ付け方法では、前記超音波振動は絶縁性と断熱性を備えた部材を介して前記加圧・加熱ヘッドに印加することを特徴とする(請求項3)。   In this soldering method, the ultrasonic vibration is applied to the pressurizing / heating head through a member having insulating properties and heat insulating properties.

本発明になる薄膜太陽電池モジュールのインターコネクタのはんだ付け装置は、ガラス基板上に、金属裏面電極層、薄膜太陽電池モジュールの順に積層された薄膜太陽電池モジュールの出力電極である前記金属裏面電極層にはんだめっきインターコネクタ(扁平出力導線)をはんだ付けする装置であって、前記金属裏面電極に重ね合わされた前記はんだめっきインターコネクタを押圧すると共に前記はんだめっきを溶融する加圧・加熱ヘッドと、
前記加圧・加熱ヘッドに押圧力を付与する加圧手段と、前記加圧・加熱ヘッドを加熱する加熱手段と、はんだめっき溶融時に前記加圧・加熱ヘッドに超音波振動を印加する超音波振動伝達部と、前記超音波振動伝達部の超音波振動源となる超音波振動生成手段とを備えることを特徴とする(請求項4)。
The interconnector soldering apparatus of the thin film solar cell module according to the present invention is the metal back electrode layer which is an output electrode of the thin film solar cell module laminated on the glass substrate in the order of the metal back electrode layer and the thin film solar cell module. An apparatus for soldering a solder plating interconnector (flat output lead wire) to a pressure / heating head for pressing the solder plating interconnector superimposed on the metal back electrode and melting the solder plating;
Pressure means for applying a pressing force to the pressure / heating head, heating means for heating the pressure / heating head, and ultrasonic vibration for applying ultrasonic vibration to the pressure / heating head during solder plating melting A transmission unit and an ultrasonic vibration generation unit serving as an ultrasonic vibration source of the ultrasonic vibration transmission unit are provided (claim 4).

このはんだ付け装置では、前記加圧・加熱手段と前記超音波振動手段とは別個に構成されており、はんだ付け時に前記超音波振動伝達部を前記加圧・加熱ヘッドの側面に押圧して超音波振動を印加する押圧手段を備えることを特徴とする(請求項5)。   In this soldering apparatus, the pressure / heating means and the ultrasonic vibration means are configured separately, and the ultrasonic vibration transmitting portion is pressed against the side surface of the pressure / heating head during soldering. A pressing means for applying a sonic vibration is provided (claim 5).

また、このはんだ付け装置では、前記超音波振動伝達部の押圧側には絶縁性と断熱性を備えた部材が配設されていることを特徴とする(請求項6)。   Further, in this soldering apparatus, a member having an insulating property and a heat insulating property is disposed on the pressing side of the ultrasonic vibration transmitting portion (Claim 6).

また、このはんだ付け装置では、前記加熱手段はパルスヒート電源であることを特徴とする(請求項7)。   In this soldering apparatus, the heating means is a pulse heat power supply.

請求項1ないし請求項3に記載の発明によれば、超音波振動を加圧・加熱ヘッドの側面から印加するようにしたので、加圧・加熱ヘッドの外形と超音波振動伝達部の外形とが一致している必要がなくなるから超音波振動伝達部から均一な超音波振動を加えることが可能となる。したがって、加圧・加熱ヘッドのはんだ付け面が広くなっても、超音波の作用で溶融したはんだ中に生じるキャビティ(空孔)は均一になり、はんだ付け面に対応するはんだ付け部の酸化層や汚染層を解離して充分な濡れ性を均一に確保することが可能となる。   According to the first to third aspects of the invention, since the ultrasonic vibration is applied from the side surface of the pressure / heating head, the outer shape of the pressure / heating head and the outer shape of the ultrasonic vibration transmitting portion are Therefore, it is possible to apply uniform ultrasonic vibration from the ultrasonic vibration transmission unit. Therefore, even if the soldering surface of the pressure / heating head becomes wider, the cavities (holes) generated in the solder melted by the action of ultrasonic waves become uniform, and the oxide layer of the soldering part corresponding to the soldering surface It is possible to ensure sufficient wettability by dissociating the contaminated layer.

特に請求項2に係る発明によれば、超音波振動方向が加圧・加熱ヘッドの長手方向になるので、加圧・加熱ヘッドに安定した超音波振動が印加されることになるから、裏面金属電極膜の破損を少なくすることが可能となる。   In particular, according to the invention of claim 2, since the ultrasonic vibration direction is the longitudinal direction of the pressurizing / heating head, stable ultrasonic vibration is applied to the pressurizing / heating head. It becomes possible to reduce the damage of the electrode film.

また、特に請求項3に係る発明によれば、絶縁性と断熱性を備えた部材を介して加圧・加熱ヘッドに超音波振動を印加することにしているので、超音波振動に共鳴して振動を増幅する超音波ホーンへの加圧・加熱ヘッドからの電流の分流がなく、かつ伝熱が少なくなるから、通電により発熱した加圧・加熱ヘッドからの熱は、ほとんどすべてがはんだ付け部位に加えられることになるから、確実な温度制御が可能となる。   In particular, according to the invention according to claim 3, since the ultrasonic vibration is applied to the pressurizing / heating head through a member having insulating properties and heat insulating properties, the ultrasonic vibration is resonated. Since there is no shunting of current from the pressurizing / heating head to the ultrasonic horn that amplifies vibration and heat transfer is reduced, almost all of the heat from the pressurizing / heating head generated by energization is soldered. Therefore, reliable temperature control becomes possible.

請求項4ないし7に係る発明によれば、請求項1ないし3のはんだ付け方法に直接使用することができるはんだ付け装置を提供することができる。   According to the invention which concerns on Claim 4 thru | or 7, the soldering apparatus which can be used directly for the soldering method of Claim 1 thru | or 3 can be provided.

本発明の薄膜太陽電池モジュールのはんだめっきインターコネクタのはんだ付け装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the soldering apparatus of the solder plating interconnector of the thin film solar cell module of this invention. 本発明のはんだ付け方法を用いてはんだめっきインターコネクタがはんだ付けされた薄膜太陽電池モジュールの概要平面図である。It is a general | schematic top view of the thin film solar cell module with which the solder plating interconnector was soldered using the soldering method of this invention. 薄膜太陽電池モジュールの1例であるCIS系薄膜太陽電池デバイスの概略構成断面図である。It is a schematic structure sectional view of a CIS type thin film solar cell device which is an example of a thin film solar cell module.

次に本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。   Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present embodiment described below does not unduly limit the contents of the present invention described in the claims, and all the configurations described in the present embodiment are indispensable as means for solving the present invention. Not always.

図1は本発明の薄膜太陽電池モジュールのはんだめっきインターコネクタのはんだ付け装置の概略構成図、図2は本発明のはんだ付け方法を用いてはんだめっきインターコネクタがはんだ付けされた薄膜太陽電池モジュールの概要平面図、図3は薄膜太陽電池モジュールの1例であるCIS系薄膜太陽電池デバイスの概略構成断面図である。   FIG. 1 is a schematic diagram of a soldering apparatus for a solder plating interconnector of a thin film solar cell module of the present invention, and FIG. 2 is a diagram of a thin film solar cell module to which a solder plating interconnector is soldered using the soldering method of the present invention. FIG. 3 is a schematic plan view and FIG. 3 is a schematic sectional view of a CIS-based thin film solar cell device which is an example of a thin film solar cell module.

図1において、1はガラス基板1A上に形成された金属裏面電極層1C上に形成されたCIS系薄膜太陽電池モジュール(以下、単に太陽電池モジュールともいう。)、2は太陽電池モジュール1の出力電極となる金属裏面電極層1Cにはんだ付けされるはんだめっきインターコネクタ(以下、単にインターコネクタともいう。)である。
11はインターコネクタ2を裏面金属電極層1Cに加圧し、加熱する加圧・加熱ヘッド、13は加圧・加熱ヘッド11を昇降させて所定の荷重を印加する昇降機構、15は昇降機構13を駆動することで加圧・加熱ヘッド11でインターコネクタ2を裏面金属電極層1Cに所定の荷重で押圧させる加圧・加熱ヘッド駆動部、17は加圧・加熱ヘッド11に瞬間的に電流を流して発熱させ、この熱でインターコネクタ2のはんだめっきを溶融させるパルスヒート電源である。これらにより、はんだ付け装置のはんだ溶融部を構成する。
In FIG. 1, 1 is a CIS-based thin-film solar cell module (hereinafter also simply referred to as a solar cell module) formed on a metal back electrode layer 1C formed on a glass substrate 1A, and 2 is an output of the solar cell module 1. It is a solder plating interconnector (hereinafter also simply referred to as an interconnector) that is soldered to the metal back electrode layer 1C to be an electrode.
11 is a pressurizing / heating head that pressurizes and heats the interconnector 2 to the back surface metal electrode layer 1C, 13 is an elevating mechanism that raises and lowers the pressurizing / heating head 11 and applies a predetermined load, and 15 is an elevating mechanism 13 The pressure / heating head drive unit 17 presses the interconnector 2 against the back metal electrode layer 1 </ b> C with a predetermined load by driving, and a current 17 instantaneously sends a current to the pressure / heating head 11. This is a pulse heat power source that generates heat and melts the solder plating of the interconnector 2 with this heat. These constitute the solder melting part of the soldering apparatus.

21は所定の周波数で振動する超音波振動子、23は超音波振動子21で生成された超音波振動に共鳴してその振幅を増大する超音波ホーン、25は超音波ホーン23からの超音波振動を加圧・加熱ヘッド11に印加するときに加圧・加熱ヘッド11からの熱の超音波ホーン23側への伝達を防止する絶縁性と断熱性を備える部材(例えば、ガラス)、27は超音波振動子21を超音波で振動させる超音波発振器、29は超音波振動を加圧・加熱ヘッド11へ印加する時の超音波振動子21、超音波ホーン23、絶縁性と断熱性を備える部材25の動き(図1では左右方向)を制御する超音波振動伝達駆動部である。これらにより、はんだ付け装置の超音波振動印加部を構成する。   21 is an ultrasonic vibrator that vibrates at a predetermined frequency, 23 is an ultrasonic horn that resonates with the ultrasonic vibration generated by the ultrasonic vibrator 21 and increases its amplitude, and 25 is an ultrasonic wave from the ultrasonic horn 23. A member (for example, glass) 27 having an insulating property and a heat insulating property for preventing transmission of heat from the pressurizing / heating head 11 to the ultrasonic horn 23 side when applying vibration to the pressurizing / heating head 11; An ultrasonic oscillator that vibrates the ultrasonic vibrator 21 with ultrasonic waves, 29 has an ultrasonic vibrator 21 and an ultrasonic horn 23 when applying ultrasonic vibration to the pressurizing / heating head 11, and has insulation and heat insulation properties. It is an ultrasonic vibration transmission drive unit that controls the movement of the member 25 (left-right direction in FIG. 1). By these, the ultrasonic vibration application part of a soldering apparatus is comprised.

上記の加圧・加熱ヘッド11ないし超音波振動伝達駆動部29により薄膜太陽電池モジュールのインターコネクタのはんだ付け装置を構成する。   The pressurizing / heating head 11 or the ultrasonic vibration transmission drive unit 29 constitutes an interconnector soldering device for the thin-film solar cell module.

本発明は薄膜太陽電池モジュールとしてCIS系(CIS、CIGS、CIGSS等を含む総称)薄膜太陽電池モジュールを例にとって説明するので、最初に図3を用いてCIS系薄膜太陽電池モジュールについて説明する。   Since the present invention will be described by taking a CIS-based (generic name including CIS, CIGS, CIGSS, etc.) thin-film solar cell module as an example of the thin-film solar cell module, the CIS-based thin-film solar cell module will be described first with reference to FIG.

CIS系薄膜太陽電池モジュール1は、複数のCIS系薄膜太陽電池デバイス1’が導電パターンにより電気的に接続されたものであり、CIS系薄膜太陽電池デバイス1’は、図3に示すように、ガラス基板1A上に、アルカリバリア層1B(必要に応じて設けなくてもよい。)、金属裏面電極層(Moが最適。)1C、p型CIS系光吸収層1D、n型高抵抗バッファ層1E、n型透明導電膜窓層1Fの順に高品質薄膜層が順次積層されたサブストレート構造のpnヘテロ接合デバイスである。   The CIS-based thin film solar cell module 1 is obtained by electrically connecting a plurality of CIS-based thin-film solar cell devices 1 ′ through a conductive pattern. As shown in FIG. On the glass substrate 1A, an alkali barrier layer 1B (may be omitted if necessary), a metal back electrode layer (Mo is optimal) 1C, a p-type CIS light absorption layer 1D, an n-type high resistance buffer layer 1E, a pn heterojunction device having a substrate structure in which high-quality thin film layers are sequentially laminated in the order of an n-type transparent conductive film window layer 1F.

前記光吸収層1Dは、多元化合物半導体薄膜、特に、I-III-VI2 族カルコパイライト半導体、例えば、2セレン化銅インジウム、2セレン化銅インジウム・ガリウム、2セレン化銅ガリウム、2セレン・イオウ化銅インジウム・ガリウム、2イオウ化銅インジウム、2イオウ化銅ガリウム、2イオウ化銅インジウム・ガリウム、薄膜の2セレン・イオウ化銅インジウム・ガリウムを表面層として有する2セレン化銅インジウム・ガリウムのようなp型半導体からなる。なお、前記光吸収層1Dは前記のように、CIS、CIGS、CIGSS等からなり、このような光吸収層1Dを構成要件とする薄膜太陽電池モジュールを総称してCIS系薄膜太陽電池モジュールという。 The light absorption layer 1D is a multi-component compound semiconductor thin film, particularly an I-III-VI group 2 chalcopyrite semiconductor, for example, copper indium selenide, copper indium selenide, gallium selenide, copper gallium selenide, Copper indium gallium selenide, copper indium sulphide disulfide, copper indium sulphide disulfide, copper indium sulphide indium gallium disulfide, thin film of selenium disulfide, copper indium sulphide indium gallium selenide as a surface layer It consists of p-type semiconductors. As described above, the light absorption layer 1D is made of CIS, CIGS, CIGSS, and the like. The thin film solar cell module having such a light absorption layer 1D as a constituent element is collectively referred to as a CIS-based thin film solar cell module.

次に、図1と図2を用いて、本発明になる薄膜太陽電池モジュールのインターコネクタのはんだ付け方法について説明する。
図1、図2に示すように、ガラス基板1Aの端部上の極薄のMo等の金属裏面電極層(出力電極)1Cに、はんだめっきされたインターコネクタ2をはんだ付けする。
Next, the soldering method of the interconnector of the thin film solar cell module according to the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1 and 2, solder-plated interconnector 2 is soldered to ultrathin metal back electrode layer (output electrode) 1C such as Mo on the end of glass substrate 1A.

まず、前述のようにして形成された薄膜太陽電池モジュール1(図3参照)を準備し、図示しない載置台に載置する。
次に、薄膜太陽電池モジュール1の外形に合わせて長さが調整されたはんだめっきインターコネクタ2を準備し、薄膜太陽電池モジュール1の金属裏面電極層(出力電極)1Cに載置する。
First, the thin film solar cell module 1 (see FIG. 3) formed as described above is prepared and placed on a mounting table (not shown).
Next, the solder plating interconnector 2 whose length is adjusted in accordance with the outer shape of the thin film solar cell module 1 is prepared and placed on the metal back electrode layer (output electrode) 1 </ b> C of the thin film solar cell module 1.

はんだめっきインターコネクタ2のはんだめっき層ははんだ付けに充分な厚さとするのがよいが、必要に応じてインターコネクタ2がハンダ付けされる位置に予備はんだを供給しておいてもよい。なお、これらのはんだは環境に配慮して鉛フリーはんだとするのがよい。   The solder plating layer of the solder plating interconnector 2 is preferably thick enough for soldering, but preliminary solder may be supplied to the position where the interconnector 2 is soldered if necessary. These solders should be lead-free solders in consideration of the environment.

次に加圧・加熱ヘッド駆動部15の制御により昇降機構13を動作させて加圧・加熱ヘッド11を下降させ、インターコネクタ2を出力電極1Cに押し付ける。このときの荷重は検知センサにより検出されて加圧・加熱ヘッド駆動部15にフィードバックされ、所定の荷重が印加されるように制御される。   Next, the elevating mechanism 13 is operated under the control of the pressurizing / heating head drive unit 15 to lower the pressurizing / heating head 11 and press the interconnector 2 against the output electrode 1C. The load at this time is detected by a detection sensor and fed back to the pressurizing / heating head driving unit 15 and controlled so that a predetermined load is applied.

所定の荷重が印加されると、パルスヒート電源17から加圧・加熱ヘッド11にパルス状の電流が供給される。この電流により加圧・加熱ヘッド11の先端部が発熱し、この熱によってインターコネクタ2のはんだめっきまたは予備はんだを溶融させる。このとき、前記先端部の温度が検知センサにより検出され、パルスヒート電源17にフィードバックされ、所定の温度になるように電流を増減する。   When a predetermined load is applied, a pulsed current is supplied from the pulse heat power supply 17 to the pressurizing / heating head 11. The tip of the pressurizing / heating head 11 generates heat by this current, and the solder plating or preliminary solder of the interconnector 2 is melted by this heat. At this time, the temperature of the tip is detected by a detection sensor, fed back to the pulse heat power supply 17, and the current is increased or decreased so as to reach a predetermined temperature.

また、前述のように所定の荷重が印加されると、超音波振動伝達駆動部29は超音波振動伝達部(超音波振動子21、超音波ホーン23および絶縁性と断熱性を備える部材25を主要構成とする。)を移動させて、絶縁性と断熱性を備える部材25の先端部を加圧・加熱ヘッド21の側面に所定の荷重で押し付ける。   In addition, when a predetermined load is applied as described above, the ultrasonic vibration transmission drive unit 29 causes the ultrasonic vibration transmission unit (the ultrasonic transducer 21, the ultrasonic horn 23, and the member 25 having insulating properties and heat insulation properties). The tip of the member 25 having insulation and heat insulation is pressed against the side surface of the pressurizing / heating head 21 with a predetermined load.

そして、はんだが溶融されると超音波発振器27から超音波信号を発振させ、超音波振動子21に供給する。こうすることで超音波振動子21は所定の振幅で超音波振動を開始し、この超音波振動の振幅が超音波ホーン23で共鳴することで増幅されて絶縁性と断熱性を備える部材25を介して加圧・加熱ヘッド11に印加される。この超音波振動により加圧・加熱ヘッド11が超音波で振動し(図1の左右方向)、溶融しているはんだに伝播される。   When the solder is melted, an ultrasonic signal is oscillated from the ultrasonic oscillator 27 and supplied to the ultrasonic transducer 21. In this way, the ultrasonic vibrator 21 starts ultrasonic vibration with a predetermined amplitude, and the amplitude of the ultrasonic vibration is amplified by resonating with the ultrasonic horn 23 so that the member 25 having insulating properties and heat insulating properties is provided. To the pressurizing / heating head 11. Due to this ultrasonic vibration, the pressurizing / heating head 11 is vibrated with ultrasonic waves (in the left-right direction in FIG. 1) and propagated to the molten solder.

この伝播された超音波振動により、溶融したはんだ中にキャビティ(空孔)を生じさせ、このキャビティで酸化層や汚染層を解離して充分な濡れ性を確保する。また、この超音波振動により、溶融されたはんだ中に含まれるボイドを排出する。このようなことから、はんだ付けの信頼性が向上する。このとき、加圧・加熱ヘッド21からの熱は、絶縁性と断熱性を備える部材25により超音波ホーン23には伝わらないようにしているので、加圧・加熱ヘッド21の温度制御が適切に実行できる。   This propagated ultrasonic vibration creates a cavity (hole) in the molten solder, and the oxide layer and the contaminated layer are dissociated in the cavity to ensure sufficient wettability. Further, voids contained in the molten solder are discharged by this ultrasonic vibration. For this reason, the reliability of soldering is improved. At this time, the heat from the pressurizing / heating head 21 is prevented from being transmitted to the ultrasonic horn 23 by the member 25 having insulating properties and heat insulating properties. Can be executed.

一方、はんだが溶融するとそれに応じて加圧・加熱ヘッド11が下降する。このため、加圧・加熱ヘッド11はインターコネクタ2と出力電極1Cに荷重が印加された状態で密着していることになる。ここで、前述のように超音波振動を印加すると振幅は大きくないとはいえ(数10μm)、出力電極1Cは前述のように極薄であるので、損傷を受け易いから、超音波振動方向はインターコネクタ2の長手方向となるようにするのがよい。   On the other hand, when the solder is melted, the pressurizing / heating head 11 is lowered accordingly. For this reason, the pressurizing / heating head 11 is in close contact with the interconnector 2 and the output electrode 1C in a state where a load is applied. Here, although the amplitude is not large when ultrasonic vibration is applied as described above (several tens of μm), since the output electrode 1C is extremely thin as described above and is easily damaged, the ultrasonic vibration direction is It is preferable to be in the longitudinal direction of the interconnector 2.

また、前述の荷重検知のフィードバック制御により加圧・加熱ヘッド11による荷重を低減させてインターコネクタ2と出力電極1Cとの密着性を弱めて超音波振動がそのまま出力電極1Cに印加させないようにするのがよい。さらには、加圧・加熱ヘッド11の位置を検知し、検出した位置を加圧・加熱ヘッド駆動部15にフィードバックし、所定の距離(数μm〜数10μm)浮かして加圧・加熱ヘッド、インターコネクタ2およびの出力電極1C間に間隙を設けて超音波振動が出力電極1Cに印加されないようにするのがよい。   Further, the load by the pressure / heating head 11 is reduced by the feedback control of the load detection described above to weaken the adhesion between the interconnector 2 and the output electrode 1C so that the ultrasonic vibration is not applied to the output electrode 1C as it is. It is good. Further, the position of the pressurizing / heating head 11 is detected, and the detected position is fed back to the pressurizing / heating head driving unit 15 to float a predetermined distance (several μm to several tens of μm), and the pressurizing / heating head, interface It is preferable to provide a gap between the connector 2 and the output electrode 1C so that ultrasonic vibration is not applied to the output electrode 1C.

また、加圧・加熱ヘッド11のインターコネクタ2の押圧面に均一に超音波振動が印加されるように昇降機構13と一体となっている加圧・加熱ヘッド11とその支持機構(図示せず)とは超音波振動方向に微小の距離平行移動自在に取り付ける構造とするのがよい。   The pressurizing / heating head 11 integrated with the lifting mechanism 13 and its supporting mechanism (not shown) so that ultrasonic vibrations are uniformly applied to the pressing surface of the interconnector 2 of the pressurizing / heating head 11. ) Is preferably a structure that can be moved in a small distance parallel to the ultrasonic vibration direction.

このように、所定の時間加圧・加熱ヘッド11に所定の荷重、所定の電流、所定の超音波振動を印加する。この後、超音波発振器27の発振を停止して超音波振動を停止し、超音波振動伝達駆動部29の制御により超音波振動伝達部を加圧・加熱ヘッド11から離す。同時にパルスヒート電源17からのパルス電流の供給も停止して、加圧・加熱ヘッド11の発熱を停止させ、加圧・加熱ヘッド11の温度を低下させる。そして、溶融されたはんだが固化した後に加圧・加熱ヘッド15の制御により昇降機構13を介して加圧・加熱ヘッド11を上昇させる。   Thus, a predetermined load, a predetermined current, and a predetermined ultrasonic vibration are applied to the pressurizing / heating head 11 for a predetermined time. Thereafter, the oscillation of the ultrasonic oscillator 27 is stopped to stop the ultrasonic vibration, and the ultrasonic vibration transmission unit is separated from the pressurizing / heating head 11 under the control of the ultrasonic vibration transmission drive unit 29. At the same time, the supply of the pulse current from the pulse heat power supply 17 is stopped, the heat generation of the pressurizing / heating head 11 is stopped, and the temperature of the pressurizing / heating head 11 is lowered. Then, after the melted solder is solidified, the pressure / heating head 11 is raised via the lifting mechanism 13 under the control of the pressure / heating head 15.

このようにして、インターコネクタ2の出力電極1Cへのはんだ付けが完了する。   In this way, the soldering to the output electrode 1C of the interconnector 2 is completed.

なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるところである。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。またはんだ付け装置の構成、動作も本実施形態で説明したものに限定に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。   Although the present embodiment has been described in detail as described above, it is easily understood by those skilled in the art that many modifications can be made without departing from the novel matters and effects of the present invention. Accordingly, all such modifications are intended to be included in the scope of the present invention. For example, a term described at least once together with a different term having a broader meaning or the same meaning in the specification or the drawings can be replaced with the different term in any part of the specification or the drawings. Also, the configuration and operation of the soldering apparatus are not limited to those described in this embodiment, and various modifications such as omitting some of the components or adding other components are possible. is there.

1 薄膜太陽電池モジュール
1A ガラス基板
1C 金属裏面電極層(出力電極)
2 はんだめっきインターコネクタ
11 加圧・加熱ヘッド
13 昇降機構
15 加圧・加熱ヘッド駆動部
21 超音波振動子
23 超音波ホーン
25 絶縁性と断熱性を備える部材
27 超音波発振器
29 超音波振動伝達駆動部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thin film solar cell module 1A Glass substrate 1C Metal back electrode layer (output electrode)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 Solder plating interconnector 11 Pressurization / heating head 13 Elevating mechanism 15 Pressurization / heating head drive part 21 Ultrasonic vibrator 23 Ultrasonic horn 25 Member provided with insulation and heat insulation 27 Ultrasonic oscillator 29 Ultrasonic vibration transmission drive Part

Claims (7)

ガラス基板上に、金属裏面電極層、薄膜太陽電池モジュールの順に積層された薄膜太陽電池モジュールの出力電極である前記金属裏面電極層にはんだめっきインターコネクタ(扁平出力導線)をはんだ付けする方法であって、
加圧・加熱ヘッドで前記金属裏面電極層に重ね合わされた前記インターコネクタを押圧しながら、加熱して前記はんだめっきを溶融し、同時に前記加圧・加熱ヘッドの側面から超音波振動を印加することを特徴とする薄膜太陽電池モジュールのインターコネクタのはんだ付け方法。
This is a method of soldering a solder plating interconnector (flat output conductor) to the metal back electrode layer, which is an output electrode of a thin film solar cell module laminated in order of a metal back electrode layer and a thin film solar cell module on a glass substrate. And
While pressing the interconnector superimposed on the metal back electrode layer with a pressurization / heating head, the solder plating is melted by heating, and at the same time, ultrasonic vibration is applied from the side of the pressurization / heating head. A method for soldering an interconnector of a thin film solar cell module.
前記超音波振動は前記加圧・加熱ヘッドの長手方向となるように印加することを特徴とする請求項1記載の薄膜太陽電池モジュールへのインターコネクタのはんだ付け方法。   2. The method of soldering an interconnector to a thin film solar cell module according to claim 1, wherein the ultrasonic vibration is applied so as to be in the longitudinal direction of the pressurizing / heating head. 前記超音波振動は絶縁性と断熱性を備えた部材を介して前記加圧・加熱ヘッドに印加することを特徴とする請求項1記載の薄膜太陽電池モジュールへのインターコネクタのはんだ付け方法。   2. The method of soldering an interconnector to a thin film solar cell module according to claim 1, wherein the ultrasonic vibration is applied to the pressurizing / heating head through a member having insulating properties and heat insulating properties. ガラス基板上に、金属裏面電極層、薄膜太陽電池モジュールの順に積層された薄膜太陽電池モジュールの出力電極である前記金属裏面電極層にはんだめっきインターコネクタ(扁平出力導線)をはんだ付けする装置であって、
前記金属裏面電極に重ね合わされた前記はんだめっきインターコネクタを押圧すると共に前記はんだめっきを溶融する加圧・加熱ヘッドと、
前記加圧・加熱ヘッドに押圧力を付与する加圧手段と、
前記加圧・加熱ヘッドを加熱する加熱手段と、
はんだめっき溶融時に前記加圧・加熱ヘッドに超音波振動を印加する超音波振動伝達部と、
前記超音波振動伝達部の超音波振動源となる超音波振動生成手段と
を備えることを特徴とする薄膜太陽電池モジュールへのインターコネクタのはんだ付け装置。
This is an apparatus for soldering a solder plating interconnector (flat output conductor) to the metal back electrode layer which is an output electrode of a thin film solar cell module in which a metal back electrode layer and a thin film solar cell module are laminated in this order on a glass substrate. And
A pressurizing / heating head for pressing the solder plating interconnector superimposed on the metal back electrode and melting the solder plating;
Pressurizing means for applying a pressing force to the pressurizing / heating head;
Heating means for heating the pressurizing / heating head;
An ultrasonic vibration transmitting unit for applying ultrasonic vibration to the pressure / heating head when the solder plating is melted;
An apparatus for soldering an interconnector to a thin-film solar cell module, comprising: an ultrasonic vibration generating unit that serves as an ultrasonic vibration source of the ultrasonic vibration transmitting unit.
前記加圧・加熱手段と前記超音波振動手段とは別個に構成されており、
はんだ付け時に前記超音波振動伝達部を前記加圧・加熱ヘッドの側面に押圧して超音波振動を印加する押圧手段を備えること
を特徴とする請求項4記載の薄膜太陽電池モジュールへのインターコネクタのはんだ付け装置。
The pressurizing / heating means and the ultrasonic vibration means are configured separately,
5. The interconnector to a thin film solar cell module according to claim 4, further comprising pressing means for applying ultrasonic vibration by pressing the ultrasonic vibration transmitting portion against a side surface of the pressure / heating head during soldering. Soldering equipment.
前記超音波振動伝達部の押圧側には絶縁性と断熱性を備える部材が配設されていることを特徴とする請求項4記載の薄膜太陽電池モジュールへのインターコネクタのはんだ付け装置。   5. The apparatus for soldering an interconnector to a thin-film solar cell module according to claim 4, wherein a member having an insulating property and a heat insulating property is disposed on the pressing side of the ultrasonic vibration transmitting portion. 前記加熱手段はパルスヒート電源であることを特徴とする請求項4記載の薄膜太陽電池モジュールへのインターコネクタのはんだ付け装置。   5. The apparatus for soldering an interconnector to a thin film solar cell module according to claim 4, wherein the heating means is a pulse heat power source.
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