CN103946006A - 层压方法及层压装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种相对于现有技术而言能够缩短对太阳电池模组等被加工物进行层压加工时加热时间的层压方法。将层压方法构成为：在包含抽真空步骤及加压步骤的层压步骤中，适当降低下腔室的真空度。

Description

层压方法及层压装置

技术领域

本发明涉及一种对太阳电池模块等被加工物进行层压加工的层压方法以及使用所述层压方法的层压装置。

背景技术

作为制造太阳电池模块的层压装置，已知有专利文献1(特开平9-141743)。现有技术的层压装置包括：具有朝向下方自由膨胀的膜片(diaphragm)的上腔室，以及具有加热盘的下腔室。将利用搬送带等搬送的被加工物放置于加热盘上，使上腔室与下腔室重合后密闭，利用真空泵对上下腔室内进行减压。将加热盘加热后，通过搬送带对被加工物进行加热。在上下腔室内到达预定的真空度后，向上腔室内导入空气。因此，膜片向下方膨胀，将被加工物强力地按压至加热盘。被加工物经加热盘加热后，被加工物内的填充材料熔融并引起交联反应，变透明后硬化。

层压装置中，一般将例如从制程开始后在1分钟或2分钟以内到达100Pa～200Pa以下作为真空性能的标准。下腔室从制程开始到结束为止尽可能地使真空度保持良好，从而可防止气泡产生，因此根据真空泵的性能或腔室的密闭度，被加工物件暴露在100Pa以下的高真空度中。

将下腔室保持为高真空，也许对防止气泡产生有效；但真空度越高，则因真空隔热效果而导致从热板向被加工物的热传递速度便越低，从而需要延长被加工物件的加热时间。现有技术的制程及装置忽视了热传递下降的问题，并未将所要到达的真空度控制在一定值以下、或不具有此类控制功能。

而且，根据被加工物的情况，有时为了防止玻璃破损而欲将加压压力控制恒定。即，为了提高热传递，在加压步骤中，在进行降低下腔室的真空度(压力)控制的同时，有时也会同程度地降低上腔室的压力，从而使按压压力(上下腔室的差压)不变。

专利文献1：特开平9-141743

发明内容

鉴于以上问题，本发明的目的在于提供一种层压方法以及使用所述层压方法的层压装置，相对于现有技术而言，所述层压方法能够缩短对太阳电池模组等被加工物进行层压加工时的加热时间。

为了解决所述问题，第1发明的层压方法，其用于层压装置，所述层压装置包括通过按压构件隔开的上腔室与下腔室，将被加工物载置于设置在所述下腔室的热板上，将所述下腔室抽成真空，并将空气导入至所述上腔室中，通过所述热板与所述按压构件夹压经所述热板加热后的所述被加工物而进行层压。所述层压方法的特征在于：在包含抽真空步骤及加压步骤的层压步骤中，适当降低下腔室的真空度。

根据第1发明，在层压加工中，通过缩短加热时间从而能够缩短层压加工时间。而且，即使在更换真空泵时抽真空性能提高，也并不会发生如下问题，即，由于真空隔热效果增强而造成来自热板的热量传递不良，从而导致层压加工时间延长的问题。

第2发明的层压方法基于第1发明的层压方法，其特征在于：在所述层压步骤中，仅在抽真空步骤或加压步骤中适当降低所述下腔室的真空度。

抽真空步骤中的真空度降低是产生气泡的原因。根据第2发明，降低真空度不会降低抽真空步骤中的真空度，且可缩短层压加工中的加热时间从而缩短层压加工时间。

第3发明的层压方法基于第1发明或第2发明的层压方法，其特征在于：在所述层压步骤中，缓慢降低加压步骤中的所述下腔室的真空度的同时，以与下腔室的压力增加量相同的量、降低上腔室的真空度。

根据第3发明，可通过稳定加压压力从而提高及稳定被加工物的质量。例如在以底板玻璃、填充材料、以及盖玻璃构成层压结构的薄膜式太阳电池模块时，容易发生以下的问题。在加压压力不稳定时，因施加过度的压力而导致应力集中于盖玻璃的边缘，致使最终厚度不稳定、填充材料不能到达边缘，进而导致玻璃破损。所述问题可通过第3发明的层压方法来防止。

第4发明的层压装置，其特征在于：使用第1发明至第3发明中任一发明的层压方法。

根据第4发明的层压装置，由于使用了第1发明至第3发明中任一发明的层压方法，从而能够缩短作为被加工物的太阳电池模块的层压加工中的加热时间，可提高层压装置的生产能力。

附图说明

图1是表示作为被加工物的太阳电池模块结构的剖面图。

图2是表示层压装置的整体结构图。

图3是层压装置的层压部的侧剖面图。

图4是层压装置中进行层压加工时的层压部的侧剖面图。

图5是真空度降低装置1的说明图。

图6是真空度降低装置2的说明图。

图7是利用本发明的实施例1的层压方法及现有技术的层压方法对被加工物进行层压加工时、对被加工物的温度变化的差异进行说明的说明图。

图8是利用本发明的实施例1的层压方法及现有技术的层压方法对被加工物进行层压加工时、对被加工物的温度变化的差异进行说明的说明图。

图9是利用本发明的实施例2的层压方法及现有技术的层压方法对被加工物进行层压加工时、对被加工物的温度变化的差异进行说明的说明图。

图10是利用本发明的实施例2的层压方法及现有技术的层压方法对被加工物进行层压加工时、对被加工物的温度变化的差异进行说明的说明图。

符号说明

10：被加工物(太阳电池模块)

11：盖玻璃

12：背面材料

13、14：填充材料

100：层压装置

101：层压部

110：上壳体

112：膜片

113：上腔室

120：下壳体

121：下腔室

122：热板

V1、V2：阀门

V3：漏气阀

VE1、VE2：阀门

VE3：漏气阀

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的实施方式进行说明。

首先，对在层压装置中进行层压的被加工物10进行说明。

图1是表示由结晶型单元构成的、作为被加工物10的太阳电池模块结构的剖面图。如图所示，太阳电池模块10具有如下结构：在透明的盖玻璃11与背面材料12之间，隔着填充材料13、填充材料14而夹有电池串15。背面材料12中使用聚乙烯树脂等材料。填充材料13、填充材料14中使用乙烯乙酸乙烯酯(ethylene vinyl acetate，EVA)树脂等。电池串15具有如下结构：在电极16、电极17之间，通过导线19连接作为结晶型单元的太阳电池单元18而构成。

不仅上述太阳电池模块可以用作为被加工物10，一般被称为薄膜式太阳电池模块也可以用作为被加工物10。所述薄膜式太阳电池模块的代表结构例，可通过在透明的盖玻璃上预先蒸镀有包含透明电极、半导体、背面电极的发电组件获得。在构成所述薄膜式太阳电池模块时，将盖玻璃(底板玻璃)朝下配置，将填充材料覆盖于设置在盖玻璃上的发电组件上。随后，将背面材料覆盖于填充材料上。在这种状态下进行真空加热层压，粘合薄膜式太阳电池模块的结构部件。即，薄膜式太阳电池模块仅仅是将所述太阳电池模块中的结晶型单元变成蒸镀的发电组件而已。薄膜式太阳电池模块的基本密封构造与所述太阳电池模块是相同的。

本发明的层压方法也可应用于如下结构的薄膜式太阳电池模块，即，使填充材料覆盖于蒸镀有所述发电组件的底板玻璃上后，再将盖玻璃覆盖于所述填充材料上。

图2是表示本实施方式的层压装置100的整体结构图。层压装置100包括上壳体110、下壳体120及用以搬送被加工物10的搬送带130。搬送带130在上壳体110与下壳体120之间搬送被加工物10。层压装置100中设置有将层压前的被加工物10搬送至层压装置100的搬入传送机200。层压装置100中还设置有将层压后的被加工物10从层压装置100搬出的搬出传送机300。搬入传送机200与搬出传送机300连接设置在层压装置上。被加工物10从搬入传送机200传送到搬送带130，再从搬送带130传送到搬出传送机300。

层压装置100中设置有由未图示的气缸及活塞杆等构成的升降装置。升降装置可将上壳体110维持在水平状态的同时、使其相对于下壳体120升降。通过升降装置使上壳体110下降，可密闭上壳体110与下壳体120之间的内部空间。

其次，对本实施方式的层压装置100中层压部101的结构进行更具体的说明。图3是层压装置100中对被加工物10进行层压加工前的层压部101的侧剖面图。图4是进行层压加工时的层压部101的侧剖面图。

在上壳体110中形成着朝向下方开口的空间。所述空间内设置有膜片112，其将空间水平隔开。膜片112由硅酮(silicone)系橡胶等耐热性橡胶成形而成。如后所述，膜片112作为对被加工物10进行按压的按压构件起作用，对被加工物进行层压。在上壳体110内，形成有通过膜片112隔开的空间(上腔室113)。

在上壳体110的上面设置有与上腔室113连通的吸排气口114。利用真空泵可从吸排气口114对上腔室113进行抽真空使上腔室113成为真空状态，或可从吸排气口114向上腔室113内导入空气。

下壳体120中形成有朝向上方开口的空间(下腔室121)。所述空间内设置有热板122(板状的加热器)。热板122被立设于下壳体120底面上的支持构件支持在水平状态。此时，被支持的热板122的表面与下腔室121的开口面处于大致相同的高度上。

在下壳体120的下面设置有与下腔室121连通的吸排气口123。利用真空泵可从吸排气口123对下腔室121进行抽真空使下腔室121成为真空状态，或从吸排气口123向下腔室121内导入空气。

在上壳体110与下壳体120之间、且在热板122的上方，设置有自由移动的搬送带130。搬送带130从图2的搬入传送机200接收层压前的被加工物10，准确搬送到层压部101的中央位置、即热板122的中央部。层压后的被加工物10通过搬送带130传送给图2的搬出传送机300。

在上壳体110与下壳体120之间、且在搬送带130的上方，设置有剥离片材140。在被加工物10的填充材料13、填充材料14(参看图1)熔融时，剥离片材140防止填充材料13、填充材料14附着在膜片112上。

以下，对本实施方式的层压装置100的层压步骤进行更具体的说明。首先，如图3所示，搬送带130将被加工物10搬送至层压部101的中央位置上。此时，也可通过使设置在下腔室121或热板122上的可上下移动的保持销(未图示)等上升，从而将被加工物10保持在离开热板122的位置上。

然后，升降装置使上壳体110下降。如图4所示，通过使上壳体110下降，从而密闭上壳体110与下壳体120之间的内部空间。即，在上壳体110与下壳体120的内部，上腔室113和下腔室121可分别保持为密闭状态。

然后，层压装置100利用真空泵从上壳体110的吸排气口114、将上腔室113抽成真空。同样，层压装置100利用真空泵从下壳体120的吸排气口123、将下腔室121抽成真空(以下称作真空步骤)。通过将下腔室121抽成真空，被加工物10内所含的气泡被送出到被加工物10外面。另外，在通过可上下移动的未图标的保持销、将被加工物10保持在离开热板122的位置上的情况下，在真空步骤的大致后半程，使保持销下降而将被加工物10载置于热板122上。

通过后述的温度控制装置执行的温度控制进行加热的热板122将被加工物10加热，从而加热被加工物10的内部所含的填充材料13、填充材料14。

然后，层压装置100将下腔室121保持在真空状态，从上壳体110的吸排气口114向上腔室113内导入空气。从而在上腔室113与下腔室121之间产生气压差，使膜片112膨胀。因此，如图4所示，膜片112被朝向下方挤压(以下称作加压步骤)。被加工物10被朝向下方受到挤压的膜片112与热板122夹压在中间，通过加热熔融的填充材料13、填充材料14来粘合各结构构件。

层压步骤结束后，层压装置100从下壳体120的吸排气口123向下腔室121内导入空气。此时，升降装置使上壳体110上升。如图3所示，通过使上壳体110上升、可使搬送带130移动。从而，搬送带130将层压后的被加工物10传送给搬出传送机300。

虽然层压加工是如上进行的，但如果在层压加工时抽真空步骤及加压步骤中的真空度过高的话，则图2至图4中热板上的热量难以传递至被加工物10，从而造成加热时间延长、进而延长层压加工时间的问题。

对缩短层压加工时的被加工物的加热时间、从而缩短层压加工时间的层压方法进行说明。

在本发明的层压方法中，通过降低层压加工中的下腔室的真空度(即，增加表示真空度的数值)，改善从热板向被加工物的热传递，从而缩短层压加工时间。降低层压加工中的真空度，根据以下方法进行。

＜真空度降低装置1＞

通过图5对真空度降低装置1进行说明。图中V1、V2为现有技术在抽真空时所使用的切换阀门。在利用真空泵进行抽真空时，在下腔室的吸排气口侧的配管上设置有阀门V3。所述阀门V3是设置有和大气相通管路的漏气阀(leak valve)。根据需要开闭所述阀门可降低真空度。可使用减少抽真空流路的剖面积的阀门作为图5的V3。通过使用所述阀门，能使下腔室真空度的数值高于一定值。

在本说明书中，真空度的数值小时，表示真空度变高。真空度的控制可使用电气控制来实现，也可仅通过机械控制的阀门来实现。

＜真空度降低装置2＞

根据图6对真空度降低装置2进行说明。图中的VE1、VE2是用于抽真空的切换阀门，相当于图5的V1、V2。在利用真空泵进行抽真空时，在下腔室的吸排气口侧的配管设置有阀门VE3。阀门VE3与真空度降低装置1中的阀门具有相同的功能与作用。

所述装置2不仅在层压加工中降低真空度，还在加压步骤的任一阶段中任意地降低上腔室与下腔室的真空度，且对加压步骤中的由上腔室的按压构件(膜片)所造成的加压压力(上下腔室的压差)进行控制。因此本装置2中，阀门VE1、阀门VE2及阀门VE3均根据电气控制信号而工作。如真空度降低装置2与真空度降低装置1组合使用，可进行更高度的真空度控制。

＜使用真空度降低装置的层压方法＞

使用所述真空度降低装置1及真空度降低装置2，在层压加工步骤中进行如下所述的真空度控制。

在抽真空步骤中，使用所述真空度降低装置1，以例如300Pa±50Pa左右的值将真空度维持恒定。根据图1中填充材料(密封材料)13、14的种类及盖玻璃11等透明底板的面积等因素，将所述真空度的值而设定为最佳值。由此，在抽真空步骤中，促进图1中太阳电池模块的结构构件的加热。

在层压加工步骤中，当从抽真空步骤转移到利用膜片112等按压构件进行按压的按压步骤时，一般仅降低上腔室的压力(例如开放外气)，利用与下腔室的差压来对作为被加工物的太阳电池模块10进行加压加工，加压一定时间后，仅将下腔室真空度降低为适当值(例如5kPa)，从而提高加压加工时的热传递。

根据被加工物的情况，由于需要将加压压力维持恒定，因此上腔室的真空度也同时降低。例如，如果希望将加压压力恒定在30kPa时，在加压时将下腔室压力从300Pa变为5kPa的同时，将上腔室从开始加压时的30kPa变为35kPa。在加压加工时为了进一步提高热传递而梯次降低下腔室真空度时，也以上述方法对上腔室真空度进行同样的控制。

[实施例1]

以下，对实施例1进行说明。在实施例1中，利用本发明的真空度降低装置1或真空度降低装置2、根据本发明的层压方法，对具有图1结构的太阳电池模块进行层压加工。

本实施例中，将构成图1中太阳电池模块的结构构件搬入至图2的层压装置，使上壳体下降而与下壳体重合并闭合后，在抽真空步骤开始时降低下腔室的真空度。即，将下腔室最终真空度的设定值从原先的100Pa左右开始降低。在被加工物的中间部X与边缘部Y、分别对使用本实施例的层压方法与使用现有技术的层压方法进行层压的被加工物的温度变化进行测定，其结果分别在图7与图8中表示。

在表示被测定物中间部X的温度变化的图7与表示被测定物边缘部Y的温度变化的图8中，现有技术的层压方法到达140℃的时间为10分钟，本实施例的层压方法均以约一半的时间、即5分钟就到达140℃。可提前约5分钟到达预定温度。因此，使用本实施例的层压方法，层压加工时间比过去缩短了约5分钟。通常，层压加工时间约为15分钟至20分钟，因此根据本发明的层压方法，层压时间比过去缩短了20％至30％。

本实施例中，抽真空步骤时下腔室的真空度的降低程度，可以降低到层压加工中制品的周边部分不会残存气泡的程度。

[实施例2]

以下，对实施例2进行说明。在实施例2中，利用本发明的真空度降低装置2、根据本发明的层压方法，对具有图1结构的太阳电池模块进行层压加工。

将构成图1中太阳电池模块的结构构件搬入至图2的层压装置，使上壳体下降而与下壳体重合并闭合后，如下所述进行抽真空步骤与加压步骤：

1)对下腔室与上腔室进行抽真空，使真空度约为100Pa(图9与图10中，6分钟后)；

2)将上腔室的真空度降低至15kPa，使作为按压构件的膜片向下方膨胀，开始加压步骤；

3)加压步骤进行30秒后，将下腔室的真空度降低为2kPa，继续进行加压步骤。

在被加工物的中间部X与边缘部Y、分别对使用本实施例的层压方法与使用现有技术的层压方法进行层压的被加工物的温度变化进行测定，其结果分别在图9与图10中表示。

在表示被测定物中间部X的温度变化的图9与表示被测定物边缘部Y的温度变化的图10中，和现有技术的层压方法相比，到达150℃的时间可以提前4～5分钟。因此，通过使用本发明的层压方法，层压加工时间比过去缩短了4～5分钟左右。通常，层压加工时间约为15分钟至20分钟，因此根据本发明的层压方法，层压时间比过去缩短了20％至30％。

使用本实施例的层压方法，可以改善层压加工中从热板向被加工物的热传递，缩短层压加工时间，从而可提高太阳电池模块的生产效率。

Claims (4)

1.一种层压方法，其用于层压装置，所述层压装置包括通过按压构件隔开的上腔室与下腔室，将被加工物载置于设置在所述下腔室的热板上，将所述下腔室抽成真空，并将空气导入至所述上腔室中，通过所述热板与所述按压构件夹压经所述热板加热后的所述被加工物而进行层压，

在包含抽真空步骤及加压步骤的层压步骤中，适当降低下腔室的真空度。

2.根据权利要求1所述的层压方法，其特征在于：在所述层压步骤中，仅在抽真空步骤或加压步骤中适当降低所述下腔室的真空度。

3.根据权利要求1或2所述的层压方法，其特征在于：在所述层压步骤中，在缓慢降低加压步骤中的所述下腔室的真空度的同时，以与下腔室的压力增加量相同的量、降低上腔室的真空度。

4.一种层压装置，其特征在于：使用权利要求1至3项中任一项所述的层压方法。