JP2014188917A - ラミネート装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、曲面構造物の内部の気泡を低減することが可能なラミネート装置を提供すること。
【解決手段】弾力性膜が設配される上部プレートと、上部プレートと対向して設けられ、被ラミネート物を配する載置面を有し、かつ、載置面の裏面側に加熱手段を備えるベースプレートと、上部プレートとベースプレートは、排気手段と接続されており、弾力性膜の膜厚は、周縁部と中央部とで厚みが異なることで曲面構造物の中央部付近に気泡が残らず、曲面構造物の内部の気泡を低減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、任意の曲率をもった面を有する基板上に配線された複数配列の太陽電池セルを挟んで表面材と裏面材を加熱接着する太陽電池モジュールのラミネート装置に関する。

太陽電池モジュールは、表面材、充填材、インターコネクトされた複数個配列の太陽電池セル充填材および裏面材の順に重ねられたラミネート構造になっている。この種の太陽電池モジュールの作製には、積層する素材を加熱接着するラミネート装置が用いられている。従来のラミネート装置は、平坦なヒータプレートと圧力差を利用して可動する弾力性膜とで構成されているが、このほか、種々のラミネート装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の曲面構造物をラミネートする装置は、図５（ａ）に示すように、蓋部５０１とベース部材５０２からなる気密容器内に加熱手段を具備した構造物支持台５０３上に曲面構造物５０４を設置して加熱する。そして、図５（ｂ）に示すように蓋部５０１を降下させて弾力性膜５０５で曲面構造物５０４を覆い、弾力性膜５０５とベース部材５０２で形成される空間を真空引きしすることで曲面構造物５０４内部から空気を抜き、さらに蓋部５０１と弾力性膜５０４で形成される空間との圧力差を利用して曲面構造物５０４を加圧しラミネートしている。

特開２００６−１４２７６１号公報

しかしながら、上記従来のラミネートする装置では、曲面構造物５０４の曲率半径が小さくなるにつれて構造物支持台５０３の凹面を深くする必要があり、ベース部材５０２から構造物支持体５０３の周縁部５０６までの高さが高くなる。蓋部５０１と弾力性膜５０５を下降させて行く際、弾力性膜５０５が先ず構造物支持体５０３の周縁部５０６や曲面構造物５０４の周縁部に接触するためベース部材５０２と弾力性膜５０５とで形成される空間を充分に真空引きできず曲面構造物５０４の内部に空気５０７が残った状態でラミネートするという課題があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、曲率半径の小さい曲面構造物であっても気泡を含まない状態でラミネートすることを可能とするラミネート装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、真空排気経路と大気開放経路に連結され周縁部にシール面を配した上部プレートと真空排気経路と大気開放経路に連結され周縁部にシール面を配したベースプレートで形成される気密容器内に被ラミネート物加熱手段と圧力隔壁となる弾力性膜を配したラミネート装置において、圧力隔壁となる弾力性膜の膜厚が周縁部に対し中央部を薄くしたことで被ラミネート物内部の気泡残りを低減することができる。

また、ラミネート装置における前記弾力性膜の中央部に錘を付加したことで被ラミネート物内部の気泡残りが低減できる。

また、弾力性膜と上部プレートとの間の空間に背圧をかける手段を設けたこととで被ラミネート物内部の気泡残りを低減することができる。

以上のように、本発明のラミネート装置は、被ラミネート物内部の気泡残りを低減することができる。

本発明の実施の形態１における太陽電池モジュールの製造方法を示す概略図 本発明の実施の形態１における太陽電池モジュールの製造方法を示すフロー図 本発明の実施の形態２における太陽電池モジュールの製造方法を示す概略図 本発明の実施の形態３における太陽電池モジュールの製造方法を示す概略図 従来のラミネート方法を示す概略図

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）
本発明の実施の形態１のラミネート装置を図１に示す。

本発明の実施の形態１におけるラミネート装置は、被ラミネート物を大気圧より低圧に保つ手段（気密容器及び排気手段）と、被ラミネート物を所定の温度に加熱する手段と被ラミネート物を加圧する手段を有する。
１．ラミネート装置について
図１において、１０１は真空排気経路１０２と大気開放経路１０３に連結され周縁部にシール面１０５を配した上部プレートで１０６は真空排気経路１０７と大気開放経路１０８に連結され周縁部にシール面１０９を配したベースプレートである。真空排気経路には真空排気手段１１０が連接され上部プレート１０１とベースプレート１０６で形成される気密容器を真空排気する。

１１１は、気密容器内で被ラミネート物１１２を加熱する加熱手段、１１３は気密容器内で圧力差を作る圧力隔壁であり、膜厚が周縁部に対し中央部を薄くしてある。

装置の動作は、図１（ａ）に示す被ラミネート物１１２のセット、図１（ｂ）に示す上部プレート１０１の下降、図１（ｃ）に示す気密容器内の真空排気、圧力隔壁となる弾力膜１１３による圧力差の形成の順で行なう。図１（ｂ）の示す上部プレート１０１の下降の際、圧力隔壁となる弾力膜１１３は中央部が薄くしてある。このため、被ラミネート物１１２の中央部から周縁に向かって曲面形状に沿って接触し、被ラミネート物１１２の中央部の気泡残りを低減している。本発明の実施の形態１においては、圧力隔壁となる弾力膜１１３の中央部厚みが周辺部に比較して２０％薄く、弾力性膜の断面二次モーメントが１／２で中央部が変形しやすい。
２．太陽電池モジュールの製造方法について
本発明の実施に形態１のラミネート装置を使った太陽電池モジュールの製造方法を図２のフローチャートと図１の実施の形態１のラミネート装置をもとに説明する。

前工程で被ラミネート物１１２として曲面ガラス上に接着樹脂、配線済みセル、接着樹脂、バックシートをセットする。

工程１で被ラミネート物１１２を装置の加熱手段１１１上へセットする。

工程２で上部プレート１０１を下降させ、圧力隔壁となる弾力膜１１３を被ラミネート物１１２の表面に接触させる。装置の動作は図１（ｂ）に示す。

この際、圧力隔壁となる弾力膜１１３の中央部が薄く、中央部から周縁部に被ラミネート物１１２の曲面形状に沿って接触する。このため、曲率半径が小さい被ラミネート物１１２であっても、圧力隔壁となる弾力膜３１３内側への空気の巻き込みが低減できる。

圧力隔壁となる弾力性膜としては耐熱温度２００℃のシリコンゴムを用い、周辺厚み３ｍｍ、中央部厚み２．８ｍｍのものを用いている。

工程３で上部プレート１０１とベースプレート１０６のシール面を重ね合わせる。（気密容器形成）
装置の動作は図１（ｃ）に示す。シール面１０９側のＯリングで気密を保つ。工程４で気密容器内の真空排気と被ラミネート物から気泡を除去する。

この際、圧力隔壁となる弾力膜１１３内側への空気巻き込みが少なく、被ラミネート物１１２からの気泡除去が効率できる。
工程５で被ラミネート物の加熱を行なう。これにより、曲面ガラス上の接着樹脂を溶融する。

この際、被ラミネート物１１２は、加熱手段１１１に接触している曲面ガラスから接着樹脂、配線済みのセル、接着樹脂、バックシートが順に加熱される。本実施の形態において、加熱手段はプレートに電熱ヒータ埋め込んだプレートヒータを用いている。加熱温度は接着樹脂を溶融温度以上で、本実施の形態１では１１０℃から１２５℃の範囲で設定している。

工程６で上部プレート１０１と圧力隔壁となる弾力膜１１３間の大気開放を行なう。大気開放経路１０３を通じて行なう。

工程７で被ラミネート物１１２の加圧とラミネートを行なう。

この際、圧力隔壁となる弾力膜１１３内外の圧力差を利用し、被ラミネート物１１２の加熱と加圧を同時に行なう。加圧で加熱された接着剤を配線済みセル間に流入させる。本実施の形態１では１０分加圧している。

工程８でベースプレート１０６と圧力隔壁となる弾力膜１１３間の大気開放（大気開放経路１０８を通じて）し加圧を終了する。加熱も同時に終了する。

工程９で上部プレート１０１とベースプレート１０６のシール面を開き、被ラミネート物１１２の取出しラミネートを完了する。装置の動作は図１（ａ）に戻る。

このように、図１に示す構成のラミネート装置を用いて図２に示す工程１から工程９を踏むことで被ラミネート物の内部の気泡が低減できる。

（実施の形態２）
本実施の形態のラミネート装置を図３に示す。本実施の形態のラミネート装置は、被ラミネート物を大気圧より低圧に保つ手段（気密容器及び排気手段）と被ラミネート物を所定の温度に加熱する手段と被ラミネート物を加圧する手段を有する。
１）ラミネート装置について：
図３において、３０１は真空排気経路３０２と大気開放経路３０３に連結され周縁部にシール面３０５を配した上部プレートで３０６は真空排気経路３０７と大気開放経路３０８に連結され周縁部にシール面３０９を配したベースプレートである。真空排気経路には、真空排気手段３１０が連接され上部プレート３０１とベースプレート３０６で形成される気密容器を真空排気する。

３１１は気密容器内で被ラミネート物３１２を加熱する加熱手段、３１３は気密容器内で圧力差を作る圧力隔壁であり、中央部に錘３１４が設置されている。

装置の動作は、図３（ａ）に示す被ラミネート物３１２のセット、図３（ｂ）に示す上部プレート３０１の下降、図３（ｃ）に示す気密容器内の真空排気、圧力隔壁となる弾力膜３１３による圧力差の形成の順で行なう。

圧力隔壁となる弾力膜３１３は、中央部に錘３１４が設置してあるため、図３ （ｂ）の示すように被ラミネート物３１２の中央部から周縁に向かって曲面形状に沿って接触し、被ラミネート物３１２の中央部の気泡残りを低減する。本発明の実施の形態２では、圧力隔壁となる弾力膜３１３と同じ材質のシリコンゴムの球を配置し、被ラミネート物３１２へ接触した場合の衝撃を低減している。
２）太陽電池モジュールの製造方法について：
本実施の形態２のラミネート装置を使った太陽電池モジュールの製造方法を図２のフローチャートと図３の実施の形態２のラミネート装置をもとに説明する。

前工程で被ラミネート物３１２として曲面ガラス上に接着樹脂、配線済みセル、接着樹脂、バックシートをセットする。

工程１で被ラミネート物３１２を装置の加熱手段３１１上へセットする。

工程２で上部プレート３０１を下降させ、圧力隔壁となる弾力膜３１３を被ラミネート物３１２の表面に接触させる。装置の動作は図３（ｂ）に示す。

この際、圧力隔壁となる弾力膜３１３の中央部には錘３１４が設置されており、中央部から周縁部に被ラミネート物３１２の曲面形状に沿って接触する。このため、曲率半径が懸垂曲線より小さい被ラミネート物３１２であっても、圧力隔壁となる弾力膜３１３内側への空気の巻き込みが低減できる。

圧力隔壁となる弾力性膜は、耐熱性２００℃が確保できるシリコンゴムを用い周辺厚み３ｍｍ、中央部厚み２．８ｍｍのものを用いている。錘３１４の重量は、圧力隔壁となる弾力性膜の厚みと中央部の自重撓み量で決める。本実施の形態２では直径１００ｍｍ、３Ｎの球状シリコンゴムを用いている。圧力隔壁となる弾力性膜中央部で膜の伸びを拘束しないため、錘３１４は圧力隔壁となる弾力膜３１３に固定していない。

工程３で上部プレート３０１とベースプレート３０６のシール面を重ね合わせる。（気密容器形成）
装置の動作は図３（ｃ）に示す。シール面３０９側のＯリングで気密を保つ。

工程４で気密容器内の真空排気と被ラミネート物から気泡を除去する。

この際、圧力隔壁となる弾力膜３１３内側への空気巻き込み少なく、被ラミネート物３１２からの気泡除去が効率よく行なえる。

工程５で被ラミネート物の加熱を行なう。具体的には、曲面ガラス上の接着樹脂を溶融する工程である。この際、被ラミネート物３１２は加熱手段３１１に接触している曲面ガラスから接着樹脂、配線済みのセル、接着樹脂、バックシートが順に加熱される。本実施の形態において、加熱手段はプレートに電熱ヒータ埋め込んだプレートヒータを用いている。加熱は接着樹脂を溶融温度以上で行なう。本実施の形態２では１１０℃から１２５℃の範囲で設定している。

工程６で上部プレート３０１と圧力隔壁となる弾力膜３１３間の大気開放を行なう。大気開放経路３０３を通じて行なう。

工程７で被ラミネート物３１２の加圧とラミネートを行なう。

この際、圧力隔壁となる弾力膜３１３内外の圧力差を利用して、被ラミネート物３１２の加熱と加圧を同時に行なう。加圧で加熱された接着剤を配線済みセル間に流入させる。本実施の形態では１０分加圧している。

工程８でベースプレート３０６と圧力隔壁となる弾力膜３１３間の大気開放（大気開放経路３０８を通じて）し加圧を終了する。加熱も同時に終了する。

工程９で上部プレート３０１とベースプレート３０６のシール面を開き、被ラミネート物３１２の取出しラミネートを完了する。装置の動作は図３（ａ）に戻る。

このように、図３に示す構成のラミネート装置を用いて図２に示す工程１から工程９を踏むことによって、曲率半径が懸垂曲線より小さい被ラミネート物の内部における気泡が低減できる。

なお、本実施の形態２では錘として、直径１００ｍｍ、３Ｎの球状シリコンゴムを用いているが、圧力隔壁となる弾力成膜の中央部を撓ませる重さがあればよく、球状に限定されるものではない。

（実施の形態３）
本実施の形態のラミネート装置を図４に示す。本実施の形態のラミネート装置は、被ラミネート物を大気圧より低圧に保つ手段（気密容器及び排気手段）と、被ラミネート物を所定の温度に加熱する手段と被ラミネート物を加圧する手段を有する。
１．ラミネート装置について
図４において、４０１は真空排気経路４０２と大気開放経路４０３と背圧を付加する手段４０４に連結された背圧経路４０５に連結され周縁部にシール面４０６を配した上部プレートで４０１は真空排気経路４０８と大気開放経路４０９とに連結され周縁部にシール面４１０を配したベースプレートである。真空排気経路には、真空排気手段４１１が連接され上部プレート４０１とベースプレート４０７で形成される気密容器を真空排気する。

４１２は気密容器内で被ラミネート物４１３を加熱する加熱手段、４１４は気密容器内で圧力差を作る圧力隔壁である。

装置の動作は、図４（ａ）に示す被ラミネート物４１３のセット、図４（ｂ）に示す上部プレート４０１の下降、図４（ｃ）に示す気密容器内の真空排気、圧力隔壁となる弾力膜４１４による圧力差の形成の順で行なう。図４（ｂ）の上部プレート４０１の下降と併行して、背圧を付加する手段４０４にて、圧力隔壁となる弾力膜４１４を被ラミネート物４１３側に背圧で膨張させる。
２．太陽電池モジュールの製造方法について
本実施に形態のラミネート装置を使った太陽電池モジュールの製造方法を、図２のフローチャートと図４の実施の形態３のラミネート装置をもとに説明する。

前工程で被ラミネート物４１３として曲面ガラス上に接着樹脂、配線済みセル、接着樹脂、バックシートをセットする。

工程１で被ラミネート物４１３を装置の加熱手段４１２上へセットする。

工程２で上部プレート４０１を下降させ、圧力隔壁となる弾力膜４１４を被ラミネート物４１３の表面に接触させる。装置の動作は図４（ｂ）に示す。このとき、背圧を付加する手段４０４で上部プレート４０１と、圧力隔壁となる弾力膜４１４の間の空間４１５に背圧を付加する。

圧力隔壁となる弾力膜４１４を被ラミネート物４１３側に背圧で膨らませ、被ラミネート物４１３の中央部から周縁に向かって接触させる。図４に示す複数の曲面を持った被ラミネート物４１３に対しても、圧力隔壁となる弾力膜４１４内側への空気の巻き込みが低減できる。

空間４１５の背圧は、１．１×１０⁵Ｐａから１．３×１０⁵Ｐａである。背圧が１．１×１０⁵Ｐａ以下の場合、２曲面を有する被ラミネート物４１３で空気の巻き込みがある。背圧が１．３×１０⁵Ｐａ以上の場合、配線済みのセルが過剰な圧力で破損する。

工程３で上部プレート４０１とベースプレート４０７のシール面を重ね合わせる。装置の動作は、図４（ｃ）に示す。

工程４で気密容器内の真空排気と被ラミネート物から気泡を除去する。

この際、圧力隔壁となる弾力膜４１４内側への空気の巻き込みが少なく、被ラミネート物４１３からの気泡除去が効率よくできる。

工程５で被ラミネート物の加熱を行なう。具体的には、曲面ガラス上の接着樹脂を溶融する。

この際、被ラミネート物４１３は、加熱手段４１２に接触している曲面ガラスから接着樹脂、配線済みのセル、接着樹脂、バックシートが順に加熱されて行く。

本発明の実施の形態１において、加熱手段は、プレートに電熱ヒータ埋め込んだプレートヒータを用いている。加熱は接着樹脂を溶融温度以上で行なう。本実施の形態では、１１０℃から１２５℃の範囲で設定している。

工程６で上部プレート４０１と圧力隔壁となる弾力膜４１４間の大気開放を行なう。大気開放経路４０３を通じて行なう。

工程７で被ラミネート物４１３の加圧とラミネートを行なう。この際、圧力隔壁となる弾力膜４１４内外の圧力差を利用して、被ラミネート物３１２の加熱と加圧を同時に行なう。加圧で加熱された接着剤を配線済みセル間に流入させる。本実施の形態２では１０分加圧している。

工程８でベースプレート４０７と圧力隔壁となる弾力膜４１４間の大気開放（大気開放経路４０８を通じて）し加圧を終了する。加熱も同時に終了する。

工程９で上部プレート４０１とベースプレート４０７のシール面を開き、被ラミネート物４１３の取出しラミネートを完了する。装置の動作は図４（ａ）に戻る。

このように、図４に示す構成のラミネート装置を用いて図２に示す工程１から工程９を踏むことによって、複数の曲面を持った被ラミネート物内部の気泡が低減できる。

本発明は、太陽電池や表示パネル等の曲面構造物の内部に気泡の少ないラミネート工法に適用することができる。

１０１，３０１，４０１ 上部プレート
１０６，３０６，４０７ ベースプレート
１１０，３１０，４１１ 真空排気手段
１１１，３１１，４１２ 加熱手段
１１２，３１２，４１３ 被ラミネート物
１１３，３１３，４１４ 圧力隔壁となる弾力膜
３１４ 錘
４０４ 背圧を付加する手段

Claims (4)

1. 弾力性膜が設配される上部プレートと、
   前記上部プレートと対向して設けられ、被ラミネート物を配する載置面を有し、かつ、前記載置面の裏面側に加熱手段を備えるベースプレートと、
   前記上部プレートと前記ベースプレートは、排気手段と接続されており、前記弾力性膜の膜厚は、周縁部と中央部とで厚みが異なること、
   を特徴とするラミネート装置。
2. 前記弾力性膜の膜厚は、周縁部に比べ中央部の厚みの方が薄い、請求項１記載のラミネート装置。
3. 前記弾力性膜のうち、前記載置面とは反対の表面の中央部に錘を設けた、請求項１又は２に記載のラミネート装置。
4. 前記弾力性膜と前記上部プレートの間の空間に背圧を付加する手段を設けた、請求項１又は２に記載のラミネート装置。

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