MÉTODO Y APARATO PARA SOLDAR AUTOMÁTICAMENTE UN HILO CONDUCTOR A UNA BATERÍA SOLAR.

Un método de soldadura automáticamente un hilo conductor (10) a una batería solar a través de una pluralidad de esferas de soldadura (36) formadas en una fila con un espaciado regular en una región de soldadura de hilo conductor (7) de la batería solar,

donde dicho método comprende en este orden: un primer paso de alimentación del hilo conductor (10) desde una sección de alimentación del hilo conductor (11), para alimentar el hilo conductor (10) a fin de extender el hilo conductor (10) sobre toda la longitud de la fila de esferas de soldadura (36); un segundo paso en el que se repite una operación para sujetar el hilo conductor (10) sobre la esfera de soldadura (36) por medio de una unidad de soldadura (18), una operación de soldadura con el hilo conductor (10) a la esfera de soldadura (36), en donde la tensión del hilo conductor (10) se mantiene de manera constante mientras que el hilo conductor (10) se suelda a la esfera de soldadura (36), y una operación para liberar la sujeción del hilo conductor (10), de ese modo soldando sucesivamente el hilo conductor (10) desde un extremo al otro a las esferas de soldadura (36); y un tercer paso en el que se corta el hilo conductor (10) sobre el hilo conductor (10) soldado y un hilo conductor (10) sin soldar en una posición cerca de la sección de alimentación del hilo conductor

La presente invención hace referencia a un método y un aparato para soldar automáticamente un hilo conductor a una batería solar para conectar el hilo conductor a electrodos positivos y negativos de un módulo fotovoltaico a fin de convertir directamente la energía solar en energía eléctrica y derivar una salida desde el módulo 5 fotovoltaico (ver reivindicaciones 1 y 3).

Un módulo fotovoltaico para convertir directamente la energía solar en energía eléctrica tiene un cuerpo en capas, en el cual una capa de electrodos transparente, una capa semiconductora fotovoltaica y una capa con electrodos en la superficie trasera están laminados en este orden sobre un sustrato aislante, tal como un sustrato de vidrio. El cuerpo en capas está dividido en una pluralidad de células conversoras fotoeléctricas mediante un marcador láser o 10 similar. Las células fotovoltaicas están conectadas eléctricamente entre sí en serie o en paralelo.

La patente WO 96/17387, la cual se considera que representa lo más relevante de la vanguardia, revela un método para soldar cintas utilizando un cabezal de soldadura de células, donde el cabezal de soldadura de células se funde con una soldadura en pasta usando unidades tubulares que eyectan aire caliente.

La patente US-A-4 746 048 revela un aparato para soldar un cable conector a un sustrato, donde el cable 15 conector se corta y luego se sueldan ambos extremos.

La patente US-A-4 230 925 revela un aparato para unir por soldadura cables de conexión de circuito a las patillas en una placa de circuito impreso.

Como se revela en, por ejemplo, la Solicitud de Patente Japonesa KOKAI Publicaciones Nº 9-326497, 9-135035 y 9-83001, un módulo fotovoltaico tiene regiones de soldadura de hilo conductor en ambos lados. 20

En las regiones de soldadura de hilo conductor, una cantidad de esferas de soldadura que sirven como electrodos positivos y negativos se forman en una fila a intervalos regulares. Los hilos conductores se conectan a las esferas de soldadura para poder derivar una salida del módulo fotovoltaico. Los hilos conductores se conectan a una caja de bornes sujeta a la superficie trasera del módulo fotovoltaico.

Además, por ejemplo, la Patente Japonesa Publicada Nº 2691685 y la Solicitud de Patente Japonesa KOKAI 25 con número de Publicación 9-295133, revelan un aparato para formar esferas de soldadura en regiones de soldadura de hilo conductor de un módulo fotovoltaico. Con el aparato, las esferas se sueldan de manera eficiente y segura aplicando vibración ultrasónica a un hierro de soldadura.

En las regiones de soldadura de hilo conductor del módulo fotovoltaico, las esferas de soldadura con un diámetro de aproximadamente 2 mm están formadas en una fila con intervalos de alrededor de 20 mm y soldadas 30 mediante el soldado ultrasónico. A partir de entonces, los hilos conductores realizados con láminas soldadas-enchapadas en láminas de cobre o similares se colocan a lo largo de la fila de esferas de soldadura. Los hilos conductores son presionados contra las esferas de soldadura con un hierro de soldadura, mientras los hilos conductores son calentados desde arriba. De este modo, los hilos conductores se sueldan a las esferas de soldadura.

De manera tradicional, cuando los hilos conductores se conectan a las regiones de soldadura de hilo 35 conductor sobre ambos lados del módulo fotovoltaico, primero, las esferas de soldadura se forman como una soldadura preliminar en las regiones de soldadura de hilos conductores; a partir de entonces, los hilos conductores realizados con láminas soldadas-enchapadas en cobre o similar se colocan a lo largo de la fila de esferas de soldadura y los hilos conductores se sueldan a las esferas de soldadura. Estos procesos se realizan de forma manual.

Por lo tanto, cuando los hilos conductores están dispuestos a lo largo de la fila de esferas de soldadura y el 40 hierro de soldadura se presiona contra los hilos conductores desde arriba, los hilos conductores pueden desplazarse o arrugarse. Para solucionar este problema, se aplican pesos desde los extremos de los hilos conductores, para aplicar tensión a los hilos conductores por medio de la gravedad de los pesos durante el proceso de soldadura.

Sin embargo, el trabajo realizado manualmente de soldar hilos conductores a las esferas de soldadura es ineficiente, requiere una cierta cantidad de pasos para la producción en masa y aumenta los costes. Además, como los 45 hilos conductores se sueldan con tensión aplicada a los hilos conductores mediante los pesos, los hilos conductores que se sueldan entre las esferas de soldadura se deforman. Bajo estas condiciones, si el módulo fotovoltaico se monta sobre el techo de un edificio o similar, los hilos conductores pueden contraerse cuando se enfría, lo que resulta en el daño o la eliminación de las esferas de soldadura.

Además, los hilos conductores se conectan a las regiones de soldadura de hilo conductor sobre ambos lados 50 del módulo fotovoltaico con los dos pasos de: formar esferas de soldadura preliminares en las regiones de soldadura del hilo conductor; y colocar los hilos conductores realizados con láminas soldadas-enchapadas en cobre o similar a lo largo de la fila de las esferas de soldadura y soldar los hilos conductores a las esferas de soldadura. Por lo tanto, el acoplamiento de los hilos conductores es complicado e ineficiente.

En el caso de un módulo fotovoltaico de tamaño grande, el sustrato aislante tiene un tamaño de 910 mm x 455 mm, y los submódulos de la batería solar están formados sobre básicamente toda la superficie del sustrato aislante. En el caso de un módulo fotovoltaico de tamaño pequeño que está montado sobre las tejas de un techo, de la misma manera, una capa de electrodos transparente, una capa semiconductora fotovoltaica y una capa de electrodos en la superficie trasera están laminadas en este orden sobre un sustrato aislante del tamaño pequeño que es requerido. El 5 cuerpo en capas está dividido en una pluralidad de células conversoras fotoeléctricas que están eléctricamente conectadas entre sí en serie o en paralelo.

Un módulo fotovoltaico puede producirse de la siguiente forma: una pluralidad de submódulos de batería solar están formados con regiones divisorias interpuestas entre un sustrato aislante; y a partir de entonces el sustrato aislante se corta en las regiones divisorias para que puedan formarse una pluralidad de módulos fotovoltaicos. 10

Después, hilos conductores en forma de cinta realizados con láminas soldadas-enchapadas en cobre o similar se sueldan a electrodos positivos y negativos de cada submódulo de la batería solar. Los extremos de los hilos conductores se conectan a la caja de bornes sujeta a la superficie trasera del módulo fotovoltaico a fin de derivar una salida.

De manera tradicional, en el caso de una batería solar pequeña, los submódulos de la batería solar están 15 formados sobre un sustrato aislante de ese tamaño de la misma manera que en el caso de un sustrato de tamaño normal. Al producir los denominados módulos fotovoltaicos múltiples después de formar una pluralidad de submódulos de batería solar sobre el sustrato aislante, el sustrato aislante se corta en las regiones divisorias para formar una pluralidad de módulos fotovoltaicos, y los hilos conductores se conectan a las regiones de soldadura del hilo conductor a ambos lados de cada módulo fotovoltaico. En otras palabras, las esferas de soldadura se forman primero a través de un 20 hierro de soldadura de esferas en las regiones de soldadura del hilo conductor, y a partir de entonces, los hilos conductores se sueldan a las esferas de soldadura con un hierro de soldadura del hilo conductor.

Como se ha descrito anteriormente, cuando un cuerpo en capas se forma sobre un sustrato aislante de tamaño pequeño o se marca con láser, es difícil transportar con frecuencia el sustrato o un aparato para producir una película y un marcador láser. Además, se requiere una plantilla de guía o transportador adicional, o un trabajo adicional 25 tal como cambiar el diseño de trabajo para el procesamiento láser, para fijar o transportar el sustrato aislante al aparato para producir una película o al marcador láser. Por este motivo, la formación o el marcado con láser de un cuerpo en capas es ineficiente y costoso. Asimismo, cuando los hilos conductores se sueldan a las regiones de soldadura de hilo conductor sobre ambos lados del módulo fotovoltaico de tamaño pequeño, es difícil transportar el módulo de la batería hacia o desde...

1. Un método de soldadura automáticamente un hilo conductor (10) a una batería solar a través de una pluralidad de esferas de soldadura (36) formadas en una fila con un espaciado regular en una región de soldadura de hilo conductor (7) de la batería solar, donde dicho método comprende en este orden:

un primer paso de alimentación del hilo conductor (10) desde una sección de alimentación del hilo conductor 5 (11), para alimentar el hilo conductor (10) a fin de extender el hilo conductor (10) sobre toda la longitud de la fila de esferas de soldadura (36);

un segundo paso en el que se repite una operación para sujetar el hilo conductor (10) sobre la esfera de soldadura (36) por medio de una unidad de soldadura (18), una operación de soldadura con el hilo conductor (10) a la esfera de soldadura (36), en donde la tensión del hilo conductor (10) se mantiene de manera 10 constante mientras que el hilo conductor (10) se suelda a la esfera de soldadura (36), y una operación para liberar la sujeción del hilo conductor (10), de ese modo soldando sucesivamente el hilo conductor (10) desde un extremo al otro a las esferas de soldadura (36); y un tercer paso en el que se corta el hilo conductor (10) sobre el hilo conductor (10) soldado y un hilo conductor (10) sin soldar en una posición cerca de la sección de alimentación del hilo conductor. 15

2. Un método, según la reivindicación 1, caracterizado porque dos unidades de soldadura (18, 19) están dispuestas a lo largo de una dirección de la fila de esferas de soldadura (36) y operadas alternativa o simultáneamente de soldadura el hilo conductor (10) a las esferas de soldadura (36).

3. Un aparato para soldar automáticamente un hilo conductor (10) a una batería solar a través de una pluralidad de esferas de soldadura (36) formadas en una fila a una distancia regular en una región de soldadura del hilo 20 conductor (10) de la batería solar (7), donde dicho aparato consta de:

una sección de alimentación (11) del hilo conductor (10) para alimentar el hilo conductor;

un mecanismo de sujeción (21) del hilo conductor (10) para sujetar un extremo del hilo conductor (10) en la sección de alimentación del hilo conductor (11), para alimentar el hilo conductor (10) y extender el hilo conductor (10) sobre toda la longitud de las esferas de soldadura (36); 25

una unidad de soldadura (18), que tiene un elemento de soporte (50) para sostener el hilo conductor (10) sobre la esfera de soldadura (36) y un hierro de soldadura (47) para repetir una operación de soldadura del hilo conductor (10) a la esfera de soldadura (36), por medio del hierro de soldadura (47), mientras se sostiene el hilo conductor (10) sobre la esfera de soldadura (36) mediante el elemento de soporte (50), soldando de este modo sucesivamente el hilo conductor (10) desde un extremo al otro a las esferas de soldadura (36); y 30

un mecanismo de corte (22) para cortar el hilo conductor (10) en un hilo conductor soldado (10) y un hilo conductor sin soldar (10) en una posición cerca de la sección de la sección de alimentación del hilo conductor (11);

en donde el aparato está adaptado para mantener la tensión constante del hilo conductor (10) mientras se suelda el hilo conductor (10) a la esfera de soldadura (36). 35

4. Un aparato según la reivindicación 3, caracterizado porque dos unidades de soldadura (18) están dispuestas a lo largo de una dirección de la fila de esferas de soldadura (36), y operadas alternativa o simultáneamente para soldar el hilo conductor (10) a las esferas de soldadura (36).

5. Un aparato según la reivindicación 4, caracterizado porque cada una de las dos unidades de soldadura (18, 19) constan de un hierro de soldadura (47) y porque una distancia entre los hierros de soldadura (47) coincide con el 40 espaciado de las esferas de soldadura (36).

6. Un aparato según la reivindicación 3, 4 ó 5, en donde una pluralidad de secciones de alimentación del hilo conductor (11) y una pluralidad de unidades de soldadura (18) se proporcionan de acuerdo con las regiones de soldadura de la batería solar de un hilo conductor (7) y se operan simultáneamente.

7. Un aparato según la reivindicación 3, 4, 5 ó 6, en donde la sección de alimentación del hilo conductor (11) 45 tiene un carrete (12) alrededor del cual está enrollado el hilo conductor (10) y un rodillo controlador del par de fuerza (13) para ajustar la tensión del hilo conductor (10).

8. Un aparato según la reivindicación 3, 4, 5, 6 ó 7, donde la unidad de soldadura (18) está sostenida por una base móvil que se desplaza a lo largo de un carril guía (15) y que se desplaza paso a paso a lo largo de la región de soldadura del hilo conductor (7) de la batería solar. 50

9. Un aparato según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 8, donde la unidad de soldadura (18) tiene un elemento de soporte (50) para sostener el hilo conductor (10) sobre una esfera de soldadura (36) y un hierro de soldadura (47) para soldar el hilo conductor (10) a la esfera de soldadura (36).

10. Un aparato según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 9, donde el mecanismo de sujeción (21) del hilo conductor puede desplazarse hacia y extraerse de la región de soldadura del hilo conductor (7), y sujeta el extremo del hilo conductor (10) en la sección de alimentación del hilo conductor (11) cuando se desplaza hacia la región de soldadura del hilo conductor (7).

11. Un aparato según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 10, donde el mecanismo de corte (22) puede 5 desplazarse hacia y extraerse de la región de soldadura del hilo conductor (7), y corta el hilo conductor (10) sobre el hilo conductor soldado (10) y el hilo conductor sin soldar (10).

12. Un aparato según la reivindicación 3, caracterizado porque:

el elemento de soporte del hilo conductor (50) incluye una parte de soporte larga fija a lo largo de la dirección de la disposición de la fila de esferas de soldadura (36), y la unidad de soldadura incluye una aguja de soporte 10 (118) que sostiene el hilo conductor que está sostenido por el elemento de soporte antes de que sea soldado, desde una superficie superior del mismo hasta las esferas de soldadura (36), y una placa de soporte (116) que sostiene el hilo conductor (10) desde una superficie superior del mismo hasta las esferas de soldadura (36) después de ser soldado.

13. Un aparato según la reivindicación 12, caracterizado porque: 15

la aguja de soporte (118) y la placa de soporte (116) de la unidad de soldadura sostienen el hilo conductor (10) desde una superficie superior de los mismos hasta las esferas de soldadura (36), mientras se mueven hacia arriba y hacia abajo en cooperación con el movimiento del hierro de soldadura del hilo conductor (108).

14. Un aparato según la reivindicación 12 ó 13, caracterizado porque:

se aplica vibración ultrasónica al hierro de soldadura (108) del hilo conductor cuando el hilo conductor (10) se 20 suelda a las esferas de soldadura (36).