JP2013254838A - 太陽電池モジュールの製造方法、充填装置および太陽電池モジュールの製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】端子ボックス内の充填剤の脱泡工程を、大型の減圧装置を用いることなく効率的に行う。
【解決手段】本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、端子ボックス３を選択的に減圧して、当該端子ボックス３内に充填された封止用の充填剤１１に含まれる気泡を脱泡する脱泡工程を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、端子ボックスを備えた太陽電池モジュールの製造方法、充填装置および太陽電池モジュールの製造装置に関する。

太陽電池モジュールは、太陽電池セルから引き出されたリード線、外部接続コード（電力取出し配線）、及びこれらの配線が接続される端子板等の接続構造が格納された端子ボックスを備える。

そして、特許文献１には、太陽電池モジュールの端子ボックス内を充填剤で充填して、上記接続構造を保護することが記載されている。

また、特許文献２には、封止樹脂が印刷されたウエハを真空チャンバ内に載置し、遠赤外線を照射（輻射）してウエハを加熱しながら真空チャンバ内を真空引きすることで、封止樹脂に含まれる気泡を真空脱泡する技術が記載されている。

特開２００１‐０２４２０６号公報（２００１年１月２６日公開） 特開２００７‐１２９０７７号公報（２００７年５月２４日公開）

特許文献１に記載のように、太陽電池モジュールの端子ボックスを充填剤で充填する場合に、充填剤中の気泡の残存を極力抑えることは、端子ボックス内で充分な絶縁性を確保する観点できわめて重要である。

しかし、気泡の残存を抑制するため、太陽電池モジュールのような大型のガラス基板を備えるモジュールを対象として、上記特許文献２に記載の技術を適用しようとすると、真空チャンバが非常に大型となる問題がある。また、真空チャンバが大型になると、真空チャンバ内の減圧により時間がかかり、生産効率が低下する問題がある。

本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、上記の課題を解決するために、端子ボックスを備えた太陽電池モジュールの製造方法であって、上記端子ボックスを選択的に減圧して、当該端子ボックス内に充填された封止用の充填剤に含まれる気泡を脱泡する脱泡工程を含むことを特徴としている。

上記の方法によれば、太陽電池モジュール基板全体ではなく、端子ボックスを選択的に減圧して封止用の充填剤の脱泡を行う。よって、脱泡工程を、より小型の減圧装置を用いて、より効率的に行うことができるという効果を奏する。

本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、上記の方法において、上記端子ボックスは太陽電池モジュール基板上の一部領域に形成されており、上記脱泡工程では、上記端子ボックスの開口部を覆う蓋体を用い、当該蓋体と端子ボックスとで形成された閉鎖空間、又は蓋体と太陽電池モジュール基板とで形成された閉鎖空間を減圧する方法が好ましい。

上記の方法によれば、端子ボックスの開口部を覆う蓋体を用いるのみで、端子ボックスを小さな閉鎖空間内に閉じ込めることができる。よって、脱泡工程を、当該閉鎖空間を減圧することでより容易に行うことができる。

本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法において、例えば、上記蓋体は、１）端子ボックスの開口部の枠と同じ形状をした縁部を有するか、２）太陽電池モジュール基板よりも小さく、端子ボックスの開口部の枠よりも大きな内枠を持つ縁部を有する、ものであることが好ましい。

本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法において、上記蓋体は、端子ボックスの開口部の枠と同じ形状をした縁部を有することがより好ましい場合がある。

上記の方法によれば、蓋体の縁部と端子ボックスの開口部の枠とが互いに当接して、端子ボックスの内側空間のみを実質的に含む上記閉鎖空間が形成される。したがって、脱泡工程を行う際の減圧が太陽電池モジュール基板上の他の構成に及ぼす影響が実質的に無い。

本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、上記いずれかの方法において、上記蓋体を端子ボックスの開口部の上に位置づけ、当該蓋体の内側に開口した充填剤供給口から上記充填剤を端子ボックス内に充填する充填工程をさらに含み、上記脱泡工程は、上記充填工程と同時又は充填工程の後に行われる方法であってもよい。

上記の方法によれば、同じ蓋体を用いて充填剤の充填と脱泡とを行うことができる。したがって、必要に応じて、充填剤の充填と脱泡とを同時又は連続的に行うことができる。

また、本発明は、基板上の一部領域に形成された端子ボックス内に、封止用の充填剤を充填する充填装置であって、
上記端子ボックスの開口部を覆うように、当該開口部の枠と当接するか又は上記基板と当接して閉鎖空間を形成するための蓋体と、
上記蓋体に設けられ、上記充填剤を端子ボックス内に充填するための充填剤供給口と、
上記蓋体に取り付けられる排気管を介して上記蓋体の内側空間と連通した減圧手段と、
を備えることを特徴とする充填装置を提供する。

また、本発明は上記の充填装置を備えることを特徴とする太陽電池モジュールの製造装置を提供する。

本発明は、端子ボックス内の充填剤の脱泡を、より小型の減圧装置を用いて、より効率的に行うことができるという効果を奏する。

本発明の１実施形態に係る製造方法に用いる、充填剤の充填装置の構成例を上部より見た平面図である。 （a）は図１に示す充填装置の概略構成を示す部分断面図であり、（b）は図１に示す充填装置を用いた充填剤の充填工程および脱泡工程を説明するための図である。 本発明の他の実施形態に係る製造方法に用いる、充填剤の充填装置の構成例を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

〔実施の形態１〕
以下、本発明の第１実施形態について図１および図２に基づいて説明する。

本実施の形態に係る太陽電池モジュールの製造方法は、端子ボックスを備えた太陽電池モジュールの製造にあたり、端子ボックス内を選択的に減圧して、端子ボックス内に充填された封止用の充填剤に含まれる気泡を脱泡する脱泡工程を含む。また、この脱泡工程において除去することができる気泡は、例えば、充填剤にもともと含まれている気泡、および充填剤を充填するときに端子ボックス内に空気が閉じ込められることにより発生する気泡等である。

（充填剤の充填対象となる太陽電池モジュール）
後述する充填装置によって充填剤が充填される太陽電池モジュール３０は、太陽電池モジュール基板５、及び端子ボックス３を備えてなる。

図２に示すように、太陽電池モジュール基板５は、例えば、ガラス基板（ベース基板）５１の一面上に、太陽電池セル５２が封止シート５３により封止された太陽電池セル層、保護層５４が順次積層されてなる。封止シート５３は、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等の太陽電池用の封止材により製造されたシートである。太陽電池セル５２は、結晶型太陽電池セル、薄膜型太陽電池セル等、特に種類を問わない。

なお、以下の説明において、太陽電池モジュール基板５の表面とは、当該モジュール基板５における太陽電池セル５２等が形成されていない側の面を指す。太陽電池モジュール基板５の裏面とは、当該モジュール基板５における、太陽電池セル５２及び保護層５４が形成されている側の面を指す。

端子ボックス３は、太陽電池モジュール基板５の裏面上に、当該裏面の各端辺から所定の距離をおいて内側に位置するように設置されている。端子ボックス３は、例えば金属、樹脂等で形成された矩形状の筐体である。なお、端子ボックス３において、その底面（太陽電池モジュール５上に設置された、端子ボックス３の面）に対向する面は例えば四角形状に全開口しており、ここを開口部３ｂと称する。また、開口部３ｂを規定する、端子ボックス３の４つの側壁の上端３ａを、開口部３ｂの枠と称する。

端子ボックス３は、その内部に端子板等の電子部品１６を格納している。電子部品１６には、太陽電池セル５２から引き出されたリード線（図示せず）、外部接続コード（電力取出し配線）４等が接続されている。すなわち、端子ボックス３内には、太陽電池セル５２から取り出された電力を外部に出力するための接続構造が格納されている。

後述する充填工程、及び脱泡工程を行うに際して、太陽電池モジュール３０は、端子ボックス３を備えている面、すなわち太陽電池モジュール基板５の裏面側が、充填装置に向くように配置される。

端子ボックス３は、開口部３ｂを覆う蓋（図示せず）を備えていてもよく、蓋は取り外し可能になっている。蓋は、上記充填工程、及び脱泡工程を終えた後に、開口部３ｂを覆うように取り付けられればよい。

（充填装置）
本実施の形態で用いられる充填装置４０は、蓋体１、蓋体移動用の駆動部６、充填剤タンク７、真空ポンプ（減圧手段）１０、及び太陽電池モジュール３０を載置するステージ（図示せず）を備えている。充填装置４０は、太陽電池モジュール３０の製造装置を構成している。

蓋体１は、例えば金属製であって、底面のみが開口した矩形状の筐体である。すなわち、蓋体１は、その底面側の縁部１ａを対象物に当接させることによって、蓋体１の内側空間と外側空間との連通を実質的に遮断することが出来る構造である。なお、縁部１ａとは、蓋体１の例えば四角形枠状の開口を規定する、蓋体１の４つの側壁の上端領域である。縁部１ａは、例えば四角形枠状のシール材１１が埋め込まれた構成をとり、上記対象物との当接のシール性をよりいっそう高める。シール材１１は、例えば、シリコーンゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、クロロプレンゴム、又はフッ素ゴム等のシール性のゴム又は樹脂（シール剤）により構成される。後述する脱泡工程では、蓋体１は、端子ボックス３の開口部を直接的に覆う蓋として用いられる。

蓋体１の縁部１ａは、端子ボックス３の開口部３ｂの枠（側壁の上端３ａ）と同じ形状をしている。したがって、縁部１ａと開口部３ｂの枠とを重ね合わせるように当接させると、蓋体１と端子ボックス３とで閉鎖空間が形成される。

蓋体１にはまた、太陽電池モジュール基板５上に設置された端子ボックス３との位置合わせに使用する位置合わせ用マーカー２を備えている。

蓋体移動用の駆動部６は、その蓋体固定軸を介して蓋体１の上部に取り付けられている。駆動部６は、図２中の（a）に示すように、蓋体固定軸を介して上下方向（垂直方向）に蓋体１を移動させる。駆動部６はまた、アクチュエーター（図示せず）を介して自身が水平方向に移動することで、蓋体１も水平方向へ移動させる。

駆動部６の駆動の制御は、駆動部６に有線又は無線で接続された制御部１２と、制御部１２に有線又は無線で接続されたカメラ１３からの入力信号とにより行われる。例えば、端子ボックス３に位置を合わせるための蓋体１の移動に際して、カメラ１３で位置合わせ用マーカー２を撮像し、得られた撮像情報（入力信号）が制御部１２に入力される。制御部１２では、入力された撮像情報に基づき、蓋体１と端子ボックス３との距離等を確認することにより位置合わせを制御する。

充填剤タンク７は、端子ボックス３内を封止するための充填剤を格納したタンクである。充填剤タンク７は、充填剤導入管１４を介して、蓋体１を貫通してその内側空間と連通している。すなわち、充填剤導入管１４はその一端側に充填剤タンク７が、その他端側に充填ノズル９が接続されている。そして、充填ノズル９は、蓋体１の内側空間（蓋体１が端子ボックス３と対向する位置にある場合は、端子ボックス３側）に開口した充填剤供給口８に取り付けられている。なお、充填剤として具体的には例えば、脱アセトン型、又は脱アルコール型等の充填剤が挙げられる。

真空ポンプ１０は、蓋体１の外側から内側に貫通するように取り付けられた排気管１５を介して、蓋体１に開口した排気口１７において蓋体１を貫通してその内側空間と連通している。これにより、真空ポンプ１０は、蓋体１の内側空間の排気（減圧）を行う。

（充填剤の充填工程）
本実施形態において、充填装置４０を用いて、端子ボックス３の内側空間に充填剤２１を充填する方法は以下の通りである。

まず、図２中の（ａ）に示すように、駆動部６により蓋体１を水平方向に移動して、端子ボックス３の開口部３ｂの枠と、蓋体１の縁部１ａとが上方から見て重なり合うように位置づける。次に、図２中の（ｂ）に示すように、駆動部６により蓋体１を下方に移動して、端子ボックス３の開口部３ｂの枠と、蓋体１の縁部１ａとをしっかりと当接させる。次いで、充填ノズル９から端子ボックス３の内側に対して、充填剤タンク７中の充填剤２１を供給する。

なお、端子ボックス３の内側に対する充填剤２１の供給は、蓋体１を端子ボックス３の開口部３ｂの上に位置づけて行えばよく、端子ボックス３の内側を密閉状態にして行う必要はない。したがって、例えば、図２中の（ａ）に示す状態で、充填剤２１の供給を行ってもよい。ただし、充填工程と脱泡工程とを同時並行で行う場合は、充填工程は、端子ボックス３の内側を密閉状態にして行う。

（充填剤の脱泡工程）
本実施形態において、充填装置４０を用いて、端子ボックス３の内側空間に充填された充填剤２１を脱泡する方法は以下の通りである。

充填剤の脱泡工程は、上記充填工程と同時、又は充填工程後に行う。脱泡工程は、図２中の（ｂ）に示すように、端子ボックス３の開口部３ｂの枠と、蓋体１の縁部１ａとを重ね合わせてしっかりと当接させて、端子ボックス３の内側と蓋体１の内側とで閉鎖空間を形成する。次いで、真空ポンプ１０によって当該密閉空間の減圧をする。このとき、端子ボックスの開口部３ｂの枠は、蓋体１の縁部１ａと、シール材１１を介して接しているので、真空ポンプ１０で減圧すると、蓋体１と端子ボックス３とで形成される空間を充分に密閉することができる。端子ボックス３の内側と蓋体１の内側とで形成された閉鎖空間が減圧されることで、端子ボックス３内に供給された充填剤２１の脱泡を行う。

なお、脱泡工程における減圧とは、減圧前の状態と比較して、端子ボックス３内の気圧が低くなっていることを指し、好ましくは−０．０５ＭＰａ程度以下にまで減圧することを指し、より好ましくは真空に近い状態にまで減圧することを指す。

本実施形態では、蓋体１で端子ボックス３の内部空間のみを閉鎖空間内に閉じ込めて選択的に減圧する。したがって、脱泡工程における減圧がより容易となり、かつ、太陽電池モジュール基板５上の裏面側の構成に影響を与える虞をより一層低減することができる。例えば、太陽電池モジュール基板５の裏面側に配される保護層５４が、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）等からなる比較的強度の低い薄膜樹脂シート等の場合にも、脱泡工程を行うことによる保護層５４の皺より等が生じず、美観上の問題及び保護性能の低下の問題が実質的に生じない。

（変形的な態様）
蓋体１は、端子ボックス３の開口部３ｂの枠に接した時に端子ボックス３の内側を閉鎖空間と出来ればよい。したがって、蓋体は、その裏面が平板状の形態であってもよい（例えば、平板状の蓋体）。このとき、平板状の裏面の大きさは、端子ボックス３の開口部３ｂの枠と同じかそれ以上である。さらに、必要に応じて、蓋体の裏面全面、又は当該裏面における端子ボックス３の開口部３ｂの枠と対応する領域に、シール材を設置してもよい。なお、蓋体の裏面とは、蓋体における、開口部３ｂと対向する側の面を指している。

〔実施の形態２〕
以下、本発明の他の実施形態について図３に基づいて説明する。なお、説明の便宜上、実施の形態１にて説明した部材と同じ構成及び機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

本実施の形態において製造の対象となる太陽電池モジュール３０は、上記実施の形態１と同様のものであり、充填装置の構成のみが異なっている。より具体的には、本実施の形態で用いる充填装置４０’は、端子ボックス３の開口部３ｂを覆う蓋体１’の構成のみが、充填装置４０（図２参照）と異なる。

蓋体１’は、蓋体１（図２）と基本的な構成は同じだが、サイズがより大きい。蓋体１’は、太陽電池モジュール基板５よりも小さく、かつ端子ボックス３の開口部３ｂの枠（４つの側壁の上端３ａ）よりも大きな内枠を持つ縁部１ａ’を有する。また、縁部１ａ’には、蓋体１（図２参照）と同様に、当該縁部１ａ’に沿った例えば四角形枠状のシール材１１’が埋め込まれている。さらに、蓋体１’の内部空間は、端子ボックス３の全体を内包可能な形状、及び大きさに形成されている。

また、端子ボックス３は、実施の形態１で記載の通り、太陽電池モジュール基板５の裏面上の一部領域に、より具体的には当該裏面の各端辺から所定の距離をおいて内側に位置するように設置されている。

充填装置４０’でも、充填剤の充填工程、及び脱泡工程における基本操作は、充填装置４０と同様である。まず、駆動部６により蓋体１’を水平および垂直方向に移動して、図３に示すように、開口部３ｂ（図１参照）を有する端子ボックス３全体を間接的に覆い、太陽電池モジュール基板５の裏面上に蓋体１’の縁部１ａ’に設けたシール材１１’が接触するように蓋体１’を配置する。続いて、充填剤タンク７内に格納された充填剤２１を、充填剤供給口８に設けられた充填ノズル９から端子ボックス３内に供給する（充填工程）。

また、この充填工程と同時、又は後に、蓋体１’と太陽電池モジュール基板５とで形成された閉鎖空間を真空ポンプ１０で真空引きして、端子ボックス３内を選択的に減圧する（脱泡工程）。

なお、充填装置４０’を用いる場合は、蓋体１’と太陽電池モジュール基板５とで形成された閉鎖空間を減圧するため、保護層５４（図１参照）は薄膜ガラス基板等の比較的強度の高いものがより好ましい場合がある。また、外部接続コード４（図１参照）が脱泡工程後に後付け可能でない場合は、外部接続コード４に係る負荷を低減するために、シール材１１’をより厚みを有するものとすることが好ましい。又は、蓋体１’の縁部１ａ’の外部接続コード４に対応する部位に当該外部接続コード４の形状に合わせた凹構造を設けることが好ましい。

本実施形態では、蓋体１’と太陽電池モジュール基板５との接触でできる閉鎖空間内に端子ボックス３が入りさえすればよいので、蓋体１’の端子ボックス３に対する位置あわせがより容易となる。

また、上記説明の通り、いずれの実施形態においても、端子ボックス３という小さい容積を選択的に減圧すればよいので、太陽電池モジュール基板５全体を低圧環境にする場合と比較して、より効率的に上記脱泡工程を行うことができる。例えば、脱泡に要する時間を短縮することができる。また、真空引きに用いる部材も小さくてすみ、例えば、巨大な真空チャンバ、及び高排気能力の真空ポンプなどが必須ではなくなる。

また、いずれの実施形態においても、端子ボックスの形状が複雑で充填剤を充填したときに気泡が残留しやすい構造であっても脱泡することができるため、より多様な形状の端子ボックスの脱泡が可能となる。また、気泡の残留をそれほど考慮せずに、端子ボックスの設計をすることが可能となる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、充填剤の充填を行う端子ボックスを備えた太陽電池モジュールの製造に利用可能である。

１ 蓋体
１’ 蓋体
１ａ 縁部
１ａ’ 縁部
３ 端子ボックス
３ａ 上端（枠）
３ｂ 開口部
５ 太陽電池モジュール基板
８ 充填剤供給口
１０ 真空ポンプ（減圧手段）
１５ 排気管
１７ 排気口
２１ 充填剤
３０ 太陽電池モジュール

Claims (7)

1. 端子ボックスを備えた太陽電池モジュールの製造方法において、
   上記端子ボックスを選択的に減圧して、当該端子ボックス内に充填された封止用の充填剤に含まれる気泡を脱泡する脱泡工程を含むことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
2. 上記端子ボックスは太陽電池モジュール基板上の一部領域に形成されており、
   上記脱泡工程では、上記端子ボックスの開口部を覆う蓋体を用い、当該蓋体と端子ボックスとで形成された閉鎖空間、又は蓋体と太陽電池モジュール基板とで形成された閉鎖空間を減圧することを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
3. 上記蓋体は、１）端子ボックスの開口部の枠と同じ形状をした縁部を有するか、２）太陽電池モジュール基板よりも小さく、端子ボックスの開口部の枠よりも大きな内枠を持つ縁部を有する、ことを特徴とする請求項２に記載の製造方法。
4. 上記蓋体は、端子ボックスの開口部の枠と同じ形状をした縁部を有することを特徴とする請求項３に記載の製造方法。
5. 上記蓋体を端子ボックスの開口部の上に位置づけ、当該蓋体の内側に開口した充填剤供給口から上記充填剤を端子ボックス内に充填する充填工程をさらに含み、
   上記脱泡工程は、上記充填工程と同時又は充填工程の後に行われることを特徴とする請求項２から４の何れか一項に記載の製造方法。
6. 基板上の一部領域に形成された端子ボックス内に、封止用の充填剤を充填する充填装置であって、
   上記端子ボックスの開口部を覆うように、当該開口部の枠と当接するか又は上記基板と当接して閉鎖空間を形成するための蓋体と、
   上記蓋体に設けられ、上記充填剤を端子ボックス内に充填するための充填剤供給口と、
   上記蓋体に取り付けられる排気管を介して上記蓋体の内側空間と連通した減圧手段と、
   を備えることを特徴とする充填装置。
7. 請求項６に記載の充填装置を備えることを特徴とする太陽電池モジュールの製造装置。

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