JP2004179261A

JP2004179261A - 太陽電池モジュールの製造装置及び製造方法

Info

Publication number: JP2004179261A
Application number: JP2002341454A
Authority: JP
Inventors: Kazuichi Hirayama; 和一平山
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-11-25
Filing date: 2002-11-25
Publication date: 2004-06-24

Abstract

【課題】被ラミネート体に反りが発生せず、所定の温度に達するまでの時間が短いラミネーターを提供する。
【解決手段】ダイヤフラム３を具備した上チャンバー１と、太陽電池モジュールとなる被ラミネート体８を加熱するヒーター盤６を具備した下チャンバー５と、この下チャンバー５を減圧するための真空ポンプ１０とを備えた太陽電池モジュールの製造装置であって、上記ヒーター盤６に上記被ラミネート体８の周縁部を固定する鉤状のつめ９を設けた。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は太陽電池モジュールの製造装置及び製造方法に関し、特に透光性基板と充填材を用いて太陽電池素子を封入する太陽電池モジュールの製造装置及び製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池素子は単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板を用いて作製することが多い。このため太陽電池素子は物理的衝撃に弱く、また野外に太陽電池を取り付ける場合、これを雨などから保護する必要があり、太陽電池素子を透光性基板とエチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）などを主成分とする充填材で封入して太陽電池モジュールを作成することが通常行われている。
【０００３】
この太陽電池素子を透光性基板とＥＶＡなどで封止するラミネート装置はラミネーターとよばれ、膨張自在なダイヤフラムを具備した上チャンバーと被ラミネート体を加熱するためのヒーター盤を備えた下チャンバー及び下チャンバーを減圧するための真空ポンプから成っている。
【０００４】
ラミネート工程はまず下チャンバーにあるヒーター盤上に透光性基板を置き、その上にＥＶＡシート、配線を行った太陽電池素子、ＥＶＡシート、さらに最上部に裏面材を置く。この状態で上下両チャンバーを閉じた後、下チャンバーを減圧するとともに、被ラミネート体を加熱する。さらに、上チャンバーに徐々に大気を導入して透光性基板を上チャンバーのダイヤフラムシートと下チャンバーとの間で加熱加圧してラミネートする。
【０００５】
上述のラミネート工程における加熱の際に、ヒーター盤に接している透光性基板はヒーターからの加熱による透光性基板の上下面の温度差のために反りが発生する。特に大面積の太陽電池モジュールを作製する場合、大きな反りのために透光性基板に大きな温度の不均一が生じ、その状態で加圧するとＥＶＡ等の充填材の熱収縮が不均一になって裏面材に皺が発生する。また、この皺の発生を防ぐためにラミネートするときの温度を上げるとＥＶＡが発泡してモジュール内部に気泡が残ってしまうことがある。
【０００６】
この問題を避けるために加熱状態で温度差がなくなるまで保持した後に加圧することが行われている。しかし、この方法ではラミネートに時間がかかって生産性が大きく低下するという問題があった。
【０００７】
さらに、この問題の対策として下チャンバーにあるヒーター盤内のヒーターを分割して各ヒーター毎に通電を制御できるようにして透光性基板などの被ラミネート体の特定領域から他の特定領域に向けて徐々に加熱できるようにして反りの発生を防ぐことが提案されている。
【０００８】
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のようなものがある。
【０００９】
【特許文献】
特開平１０−２１４９８７号公報参照
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述の下チャンバーにあるヒーター盤内のヒーターを分割して各ヒーター毎に通電を制御する方法では、分割したヒーター毎にその温度を計測するためのセンサーや所定温度に保つための温度コントローラーや電気をＯＮ、ＯＦＦするリレー等が必要になり、ラミネート装置が複雑かつ高価なものになってしまう。
【００１１】
さらに、上述の方法では分割したヒーター毎に徐々に加熱できるようにするために昇温が一気に行われず、所定の温度に到達するまでに時間がかかるという問題があった。
【００１２】
本発明はこのような従来装置の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は被ラミネート体に反りが発生せず、所定の温度に到達するまでの時間が短い太陽電池モジュールの製造装置と製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る太陽電池モジュールの製造装置では、ダイヤフラムを具備した上チャンバーと、太陽電池モジュールとなる被ラミネート体を加熱するヒーター盤を具備した下チャンバーと、この下チャンバーを減圧するための真空ポンプとを備えた太陽電池モジュールの製造装置において、前記ヒーター盤に前記被ラミネート体の周縁部を固定する鉤状のつめを設けたことを特徴とする。
【００１４】
さらに、前記太陽電池モジュールの製造装置では、前記被ラミネート体の大きさもしくは形状に応じて前記つめの位置を可変できることが望ましい。
【００１５】
また、本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法では、ダイヤフラムを具備した上チャンバーと、太陽電池モジュールとなる被ラミネート体を加熱するヒーター盤を具備した下チャンバーと、この下チャンバーを減圧するための真空ポンプとを備えたラミネート装置でラミネートする太陽電池モジュールの製造方法において、前記ヒーター盤に設けられた鉤状のつめで前記被ラミネート体の周縁部を固定しながらラミネートすることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るラミネート装置の一実施形態を示す断面図である。図１において、１は上チャンバー、２は上チャンバー真空領域、３はダイヤフラムシート、４は上チャンバー用真空ポンプ、５は下チャンバー、６はヒーター盤、７はヒーター、８は太陽電池モジュールとなる被ラミネート体、９は鉤状のつめ、１０は下チャンバー用真空ポンプ、１１は下チャンバー真空領域である。
【００１７】
上チャンバー１の内部にはシリコンゴムなどから成るダイヤフラムシート３が設けられている。このダイヤフラムシート３と上チャンバー１に囲まれた内部の領域２は減圧できるようにチャンバーの外にある真空ポンプ４が接続されている。また、上チャンバー１と下チャンバー５は開閉可能な構造となっている。
【００１８】
下チャンバー５には、その内部１１を減圧するための真空ポンプ１０が接続されており、またその内部のほぼ中央にはヒーター盤６が配置されている。このヒーター盤６はアルミニウムやステンレス等の金属部材から成り、例えば２ｍ×１ｍ程度の大きさでその内部にヒーター７がヒーター盤６と絶縁状態に配置されている。このヒーター盤６の上面には、その上に配置される被ラミネート体８の熱による反りの発生を防ぐための鉤状のつめ９が設けられている。
【００１９】
図２及び図３はつめとレール部分を示す図である。図２はつめとレールの形状を示す図であり、図３はつめをレールにセットする方法を示す図である。図２及び図３において、９はつめ、１２はレール、１３はレール上面に設けられた溝である。
【００２０】
図２に示すように、つめ９は上部に反りを押さえ込むための延出した鉤状部を備え、下半分がレール１２の中に入ったときにレール１２から抜けないように広がった形状になっている。また、鉤状のつめ９の材質は反りを押さえ込む強度が必要であるため、ステンレス（特に高強度のＳＵＳ６３０がよい）やチタンでつくられる。さらに、鉤状のつめ９の被ラミネート体８と接する部分には被ラミネート体８が傷つかないようにメラミン樹脂やポリ四フッ化エチレン、ポリ三フッ化塩化エチレン、シリコン樹脂等の耐熱性の樹脂やゴムを貼り付けることが望ましい。
【００２１】
レール１２は鉤状のつめ９を移動したり固定するものである。レール１２は鉤状のつめ９がラミネートするときに被ラミネート体８の反りのために持ち上げられても変形などが発生しないように厚さ１ｍｍ程度のステンレスで作られる。
【００２２】
これらの鉤状のつめ９は、図３に示すように、つめ９がレール１２の上面に設けられた溝１３とが平行な状態でつめ９の下半分をレール１２上の溝１３の中に入れ、その後つめ９の上部の延出部が被ラミネート体８と接するように９０度回転させて用いる。
【００２３】
図４はヒーター盤に配置された被ラミネート体とレールとつめとの状態を示す図である。レール１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは被ラミネート体８を囲むように配置され、つめ９が被ラミネート体８の周縁部５に２ｍｍ程度かかる位置にネジなどによってヒーター盤６上に固定される。このときつめ９が被ラミネート体８の周縁部に深くかかりすぎるとその部分がラミネートされなくなり、またあまりに浅くしかかからないと被ラミネート体８の透光性基板１４にカケが発生したり、裏面材１８が傷ついたりするので注意が必要である。
【００２４】
レール１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄには各々２個の鉤状のつめ９が入っており、被ラミネート体８の周縁部を押さえるような形で配置される。この鉤状のつめ９の位置や個数は被ラミネート体８の大きさに応じて決定すればよい。つまり、レール１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄはその取付位置が可変できる。したがって、三角形、正方形や長方形や台形などの四角形、あるいは他の様々な多角形の被ラミネート体８でもその辺の長さに応じてレール１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの長さと配置を変更すればよく、さらに被ラミネート体８の辺が曲線である場合もレール１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄをその曲線にするか、またはレール１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを短くしてそれをつなぎ合わせるような形で曲線状に配置することも可能である。このように被ラミネート体８の大きさや形状に応じて鉤状のつめ９の数と位置を変更することができる。
【００２５】
また、鉤状のつめ９は被ラミネート体８の反りを防止するものであるから、被ラミネート体８が反り始めたときにその周縁部を押圧できるものであればよく、被ラミネート体８が反る前にはその周縁部を押圧して固定する必要はない。
【００２６】
図５は本発明の装置と方法によって形成される太陽電池モジュールの構造を示す図である。図５において、１４は透光性基板、１５、１７は充填材、１６は配線を行った複数の太陽電池素子、１８は裏面材である。透光性基板１４は厚さ３〜５ｍｍ程度の強化ガラス等が多く使用される。
【００２７】
太陽電池素子１６は厚み０．３ｍｍ程度の単結晶シリコンや多結晶シリコン基板などから成り、概略の大きさは例えば多結晶シリコン太陽電池でおよそ１５０ｍｍ角である。太陽電池モジュールを作成するときには、この太陽電池素子１６の電極（不図示）にハンダメッキなど施したした銅箔などのインナーリード（不図示）を接続し、さらに太陽電池モジュールから所定の電気出力を取り出すことができるように、インナーリード（不図示）で太陽電池素子１６を直並列に接続する。
【００２８】
充填材１５、１７は上述のようにエチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）のほか、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）などを主成分とするものも多く用いられる。裏面材１８はアルミ箔を挟持した耐候性を有するフッ素系樹脂などが用いられる。
【００２９】
ラミネート工程は、まず図１に示すラミネート装置の下チャンバー５内のヒーター盤６上の所定の位置に透光性基板１４を置いて、その上に充填材１５、配線を行った太陽電池素子１６、充填材１７、さらに最上部に裏面材１８をこの順に置く。
【００３０】
その後、鉤状のつめ９をレール１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの所定の位置にセットする。この状態で上下両チャンバー１、５を閉じて真空ポンプ４、１０で上チャンバー真空領域２及び下チャンバー真空領域１１を６６〜１３３Ｐａ程度に減圧する。
【００３１】
その後、ヒーター盤６で被ラミネート体８を加熱して昇温を開始する。この加熱によって被ラミネート体８の温度が１３０〜１８０℃に達し、ＥＶＡ等の充填材１５、１７が軟化したら上チャンバー真空領域２を徐々に大気圧に戻すことによってダイヤフラムシート３を膨張させて被ラミネート体８を上チャンバー１のダイヤフラムシート３とヒーター盤６との間で加熱押圧する。この状態を３〜１０分間程度維持し、被ラミネート体８の内部にある気泡を追い出すと共に、軟化した充填材１５、１７を太陽電池素子１６の周囲に万遍なく充填させる。
【００３２】
その後、下チャンバー真空領域１１も大気圧に戻し、上チャンバー１と下チャンバー５を開いて被ラミネート体８を取り出す。
【００３３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば単結晶シリコンや多結晶シリコンなどの結晶系太陽電池を用いる太陽電池モジュールに限らず、薄膜系太陽電を用いる太陽電池モジュールにも適用できる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る太陽電池モジュールの製造装置によれば、ヒーター盤に被ラミネート体の周縁部を固定する鉤状のつめを設けたことから、被ラミネート体に反りが発生せず、さらにヒーターを部分的に弱くすることなくラミートできるために、所定の温度に達するまでの時間が短く、作業能率のよいラミネートが可能になる。また、反り防止用のつめを固定するレールの長さや配置を変更するだけで、多様な寸法や形状の被ラミネート体に対応することが可能となる。
【００３５】
また、本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法によれば、ヒーター盤に設けられた鉤状のつめで被ラミネート体の周縁部を固定しながらラミネートすることから、被ラミネート体に反りが発生せず、さらにヒーターを部分的に弱くすることなくラミートできるために、所定の温度に達するまでの時間が短く、作業能率のよいラミネートが可能になる。また、反り防止用のつめを固定するレールの長さや配置を変更するだけで、多様な寸法や形状の被ラミネート体に対応することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る太陽電池モジュールの製造装置を示す図である。
【図２】本発明に係る太陽電池モジュールの製造装置におけるつめとレール部分を示す図である。
【図３】本発明に係る太陽電池モジュールの製造装置におけるつめをレールにセットする方法を示す図である。
【図４】本発明に係る太陽電池モジュールの製造装置におけるつめとレールの全体構成を示す図である。
【図５】本発明の装置と方法によって形成される太陽電池モジュールを分解して示す図である。
【符号の説明】
１：上チャンバー、２：上チャンバー真空領域、３：ダイヤフラムシート、４：上チャンバー用真空ポンプ、５：下チャンバー、６：ヒーター盤、７：ヒーター、８：ラミネートする太陽電池モジュール、９：反りを防ぐためのつめ、１０：下チャンバー用真空ポンプ、１１：下チャンバー真空領域、１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ：レール、１３：レール上面に設けられた溝、１４：透光性基板、１５、１７：充填材、１６：配線を行った複数の太陽電池素子、１８：裏面材

Claims

ダイヤフラムを具備した上チャンバーと、太陽電池モジュールとなる被ラミネート体を加熱するヒーター盤を具備した下チャンバーと、この下チャンバーを減圧するための真空ポンプとを備えた太陽電池モジュールの製造装置において、前記ヒーター盤に前記被ラミネート体の周縁部を固定する鉤状のつめを設けたことを特徴とする太陽電池モジュールの製造装置。
前記被ラミネート体の大きさもしくは形状に応じて前記つめの位置を可変できることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュールの製造装置。
ダイヤフラムを具備した上チャンバーと、太陽電池モジュールとなる被ラミネート体を加熱するヒーター盤を具備した下チャンバーと、この下チャンバーを減圧するための真空ポンプとを備えたラミネート装置でラミネートする太陽電池モジュールの製造方法において、前記ヒーター盤に設けられた鉤状のつめで前記被ラミネート体の周縁部を固定しながらラミネートすることを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。