JP4628502B1 - Method and apparatus for manufacturing a laminate module such as a solar cell module - Google Patents
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Abstract
表面材と裏面材の双方ともにガラスなどの脆弱な材料を使用している太陽電池モジュールの製造方法において、残留気泡を発生させないラミネート方法、ならびに、その製造装置を提供する。
加熱チャンバ1内に設置されたスチールベルト13上にガラス101、封止樹脂シート102、ガラス103のラミネートモジュール構成要素を搬入する。プレ加熱工程では、スチールベルト13裏側で且つラミネートモジュール構成要素のセット位置から離した第1のヒータプレート17が位置し、ラミネートモジュール構成要素の上方に第2のヒータプレート16が位置して、加熱チャンバ真空排気過程でこれらのヒータプレートの輻射熱により、ラミネートモジュール構成要素をスチールベルトを介して上下から加熱する。
【選択図】図1(B)Provided are a laminating method that does not generate residual bubbles and a manufacturing apparatus therefor in a method for manufacturing a solar cell module in which both a front surface material and a back surface material use a fragile material such as glass.
Laminate module components of glass 101, sealing resin sheet 102, and glass 103 are carried into a steel belt 13 installed in the heating chamber 1. In the preheating step, the first heater plate 17 is located behind the steel belt 13 and away from the setting position of the laminate module component, and the second heater plate 16 is located above the laminate module component, Laminate module components are heated from above and below via a steel belt by the radiant heat of these heater plates in the chamber evacuation process.
[Selection] Figure 1 (B)
Description
本発明は、太陽電池モジュール(太陽電池パネルとも称される)などのラミネートモジュールを製造するための方法及び装置に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for manufacturing a laminate module such as a solar cell module (also referred to as a solar cell panel).
本発明の適用対象となるラミネートモジュールは、代表的なものに太陽電池モジュールがあるが、それに限定するものではなく、構成部材として、第1、第2の保護部材と、それらの保護部材間に介在する封止樹脂シート(充填剤)とを備える積層体であればよい。太陽電池モジュール以外としては、液晶パネルなどが考えられる。 A typical example of a laminate module to which the present invention is applied is a solar cell module. However, the present invention is not limited to this, and the first and second protective members and the protective members are not limited thereto. What is necessary is just a laminated body provided with the sealing resin sheet (filler) which interposes. Other than the solar cell module, a liquid crystal panel or the like can be considered.
太陽電池モジュールとしては、特にガラス(保護部材)とガラス(保護部材)とを封止樹脂を介在させて接着するラミネートモジュールに好適であり、例えばCIGS系、タンデム型薄膜シリコン等の太陽電池モジュールが考えられるが、種類を限定するものではない。 The solar cell module is particularly suitable for a laminate module in which glass (protective member) and glass (protective member) are bonded with a sealing resin interposed therebetween. For example, a solar cell module such as CIGS type or tandem thin film silicon is used. Though possible, it is not intended to limit the type.
太陽電池モジュールの製造に使用される一般的なラミネート装置は、真空環境を生成するチャンバと呼ばれる真空容器と、ヒータなどの発熱体、ならびに真空ポンプによる吸引や流体の注入により、柔軟且つ自在に膨張するラバーシート(ダイヤフラムとも呼ばれる)を主構成品としている(例えば、特許文献1:特開2000-101117)。 A general laminating device used for manufacturing a solar cell module expands flexibly and freely by a vacuum container called a chamber that generates a vacuum environment, a heating element such as a heater, and suction or fluid injection by a vacuum pump. A rubber sheet (also called a diaphragm) is used as a main component (for example, Patent Document 1: Japanese Patent Laid-Open No. 2000-101117).
一般的に公知となっている、ラミネート装置による太陽電池モジュールの製造方法では、チャンバの蓋部分となる真空容器の上部の内側に、ダイヤフラムと呼ばれるラバーシート(ダイヤフラム)を備え、チャンバの部屋部分となる真空容器下部の内側に、ヒータなどの発熱体を備えた構造となっている。ヒータなどの発熱体により、太陽電池の構成部品を加熱するとともに、真空発生器により、チャンバ内部を減圧することで、蓋部材とラバーシート間の膨張した空間により、ラバーシートが真空側に膨張する。それにより、加熱された太陽電池の積層された構成部品を、ラバーシートと加熱板(太陽電池モジュール積層体を支持する部材)とにより挟み込んで圧縮する。この真空環境下の加熱工程で、太陽電池モジュールの構成部品のひとつである、EVA(エチレン−ビニル−アセテート)と呼ばれる、シート状の封止樹脂(充填剤)を溶融し、架橋させる。このようなラミネート方法により、太陽電池モジュールの構成部品(積層部品)を一体に接合して、太陽電池モジュールが製造されている。 In a generally known method for manufacturing a solar cell module using a laminating apparatus, a rubber sheet (diaphragm) called a diaphragm is provided inside an upper part of a vacuum vessel serving as a lid portion of a chamber, and a chamber portion of the chamber is provided. It has a structure provided with a heating element such as a heater inside the lower part of the vacuum vessel. The solar cell components are heated by a heating element such as a heater, and the inside of the chamber is decompressed by a vacuum generator, so that the rubber sheet expands to the vacuum side by the expanded space between the lid member and the rubber sheet. . Thereby, the laminated | stacked component of the heated solar cell is pinched | interposed with a rubber sheet and a heating plate (member which supports a solar cell module laminated body), and is compressed. In the heating process under the vacuum environment, a sheet-like sealing resin (filler) called EVA (ethylene-vinyl acetate), which is one of the components of the solar cell module, is melted and crosslinked. By such a laminating method, the solar cell module is manufactured by integrally joining the components (laminated components) of the solar cell module.
併せて、上記のような、一般的なラミネート方法、ならびにラミネート装置による製造方法のみでは、製造過程において、太陽電池モジュールの構成部品として使用するガラスに、反りなどが生じて破損することや、製品の品質が安定しないなどの様々な課題が存在し、ダイヤフラムを用いた一般的なラミネート装置の構造のままでは解決できない。 In addition, only the general laminating method and the manufacturing method using the laminating apparatus as described above may cause the glass used as a component part of the solar cell module to be warped and damaged in the manufacturing process, There are various problems such as unstable quality, and it cannot be solved with the structure of a general laminating apparatus using a diaphragm.
この解決のために、ダイヤフラム方式を採用した、一般的なラミネート装置の構造を基本形として、多種多様な機構の改善、ならびに制御方法の改善などがなされている。 In order to solve this problem, various mechanisms have been improved and control methods have been improved based on the structure of a general laminating apparatus employing a diaphragm system.
その一方で、太陽電池の種類は、結晶系シリコン太陽電池に代わるものとして、各種の薄膜系の太陽電池も製造され、実績が出始めている。例えば、CIGS系太陽電池は、Cu,In,Ga,Seの薄膜化合物系の太陽電池であり、薄膜系の太陽電池の中ではモジュールの変換効率が高い部類に属している。また、製造工程数が結晶系シリコン太陽電池の半分程度であることなどから、低コストの太陽電池として期待されており、且つ環境負荷が小さいことも特徴となっている。さらには、経年変化がないことから長期信頼性に優れており、黒一色の色彩が屋根の外観に似合う、落ち着いた雰囲気であることも手伝い、市場が拡大して行くことが予想されている。
CIGS系太陽電池モジュールに限らず、薄膜系太陽電池モジュールは、一面に光−電気変換の薄膜を形成したセル基板となるガラス基板(表面側保護部材)と、裏面側の保護材(補強材)となる強化ガラス、並びにそれらの部材間に介在する封止樹脂(充填剤:例えばEVA樹脂)の積層体よりなる。On the other hand, as a kind of solar cell, it replaces a crystalline silicon solar cell, and various thin film solar cells are also manufactured, and results have begun to appear. For example, a CIGS solar cell is a thin film compound solar cell of Cu, In, Ga, and Se, and belongs to a high module conversion efficiency among thin film solar cells. In addition, since the number of manufacturing steps is about half that of crystalline silicon solar cells, it is expected to be a low-cost solar cell and is characterized by a low environmental load. Furthermore, since there is no secular change, it is excellent in long-term reliability, and it is expected that the market will expand with the help of the calm atmosphere that the black color matches the appearance of the roof.
The thin film solar cell module is not limited to the CIGS solar cell module, and the glass substrate (front surface side protection member) serving as a cell substrate having a light-electric conversion thin film formed on one surface and the back surface side protective material (reinforcing material) And a laminate of sealing resin (filler: EVA resin, for example) interposed between these members.
ダイヤフラム方式を採用した、ラミネート方法、ならびにラミネート装置では、多種多様な工夫を織込んだとしても、ワークとなる太陽電池モジュールは、一方がガラス、他方が柔軟なシートなどの材料を使用するものでなければならない(柔軟なシートは、太陽電池モジュールとなるべき構成部品がラミネート工程でラバーシートにより加圧されるときの緩衝材として機能する)。したがって、ラミネートする太陽電池の構成部品が、表面材と裏面材の双方ともガラスなどの脆弱な材料であり、さらには、そのセル基板となるガラス基板の大きさの一辺が、1mを超えるガラス−封止樹脂−ガラスの積層構造の太陽電池モジュールの製造に適することは容易ではない。 In the laminating method and laminating apparatus that employs the diaphragm method, even if a wide variety of devices are incorporated, the solar cell module that is the work uses materials such as glass on the one hand and flexible sheets on the other. (The flexible sheet functions as a cushioning material when the component to be the solar cell module is pressed by the rubber sheet in the laminating process). Therefore, the constituent parts of the solar cell to be laminated are both brittle materials such as glass for both the front surface material and the back surface material, and furthermore, one side of the size of the glass substrate serving as the cell substrate is a glass having a size exceeding 1 m. It is not easy to be suitable for the production of a solar cell module having a sealing resin-glass laminated structure.
そもそも、太陽電池モジュールの製造過程において、ラミネートのために、チャンバによる真空環境を生成するとともに、ダイヤフラム方式を用いて、ラバーシートの膨張により太陽電池モジュールの構成部品を挟圧するラミネート方法は、表面材と裏面材に挟まれる充填剤や、セル基板の各々の間隙に残留気泡を発生させないことを目的としている。 In the first place, in the process of manufacturing a solar cell module, a laminating method for generating a vacuum environment by a chamber for laminating and sandwiching the components of the solar cell module by expansion of a rubber sheet using a diaphragm method is a surface material. In order to prevent residual bubbles from being generated in the gaps between the filler and the cell substrate sandwiched between the back surface material and the cell substrate.
太陽電池モジュールはその利用の性質上、屋外に配置されるため、その温度が上昇する。残留気泡が発生すると、この温度上昇により、太陽電池モジュール内部に残った気泡が膨張するため、密閉性が失われ、封止部分から雨水が浸入するなどの原因で劣化し、製品の性能や寿命に影響する。従来技術である、ダイヤフラム方式を採用したラミネート装置は、このことを防いでいると言える。 Since the solar cell module is disposed outdoors due to the nature of its use, its temperature rises. If residual bubbles are generated, this temperature rise causes the bubbles remaining inside the solar cell module to expand, resulting in loss of sealing performance and deterioration due to intrusion of rainwater from the sealed part, resulting in product performance and lifespan. Affects. It can be said that the laminating apparatus that employs the diaphragm system, which is a conventional technique, prevents this.
ところが、太陽電池モジュールを製造する過程において、ラミネートのために、ダイヤフラム方式を用いること自体が、ラバーシートによる挟圧という、太陽電池モジュールへのストレスを招く。このストレスは、ガラス−封止樹脂−ガラスの積層体のようにガラス同士の貼り合わせにて構成される太陽電池モジュールのように、表面の保護材(セル基板など)と裏面の保護部材(補強部材)の双方ともにガラスなどの脆弱な材料を使用している太陽電池モジュールでは致命的製造上の欠陥となる。 However, in the process of manufacturing the solar cell module, the use of the diaphragm method itself for laminating itself causes stress on the solar cell module, that is, pinching with a rubber sheet. This stress is caused by a protective material on the front surface (cell substrate, etc.) and a protective member on the back surface (reinforcement) as in a solar cell module configured by bonding glass together like a glass-sealing resin-glass laminate. In both cases, the solar cell module using a fragile material such as glass becomes a fatal manufacturing defect.
本発明では、ガラス同士の貼り合わせにて構成される太陽電池モジュール、すなわちラミネートするモジュールの構成部品が、表面の保護部材と裏面の保護部材の双方ともにガラスなどの脆弱な材料を使用している太陽電池モジュールのラミネートにおいて、ダイヤフラム方式を用いることなく、残留気泡を発生させないラミネート方法、ならびに、その製造に適したラミネート装置を提供することを課題とする。ひいては、ガラス同士の貼り合わせにて構成される太陽電池モジュールにおいて、安定した品質の製品を生産し、且つ生産性を良好に保つことを目的とする。 In the present invention, the solar cell module formed by bonding glass, that is, the component parts of the module to be laminated, uses a fragile material such as glass for both the front surface protection member and the back surface protection member. It is an object of the present invention to provide a laminating method that does not generate residual bubbles without using a diaphragm method in laminating solar cell modules, and a laminating apparatus suitable for manufacturing the laminating method. As a result, in the solar cell module comprised by bonding of glass, it aims at producing the product of stable quality and keeping productivity favorable.
本発明のラミネートモジュールの製造方法は、基本的には、次のように構成される。 The manufacturing method of the laminate module of the present invention is basically configured as follows.
(i)ラミネートモジュールの構成要素となる第1及び第2の保護部材と、それらの保護部材によって挟み込まれた封止樹脂シートとを、この封止樹脂シートを加熱溶融、架橋させることにより一体に接着,積層するラミネートモジュールの製造方法において、
(イ)加熱チャンバ内に設置されたスチールベルト上に前記第1の保護部材、前記封止樹脂シート、前記第2の保護部材の順に重ねたラミネートモジュール構成要素を搬入する工程と、
(ロ)前記スチールベルト裏側で且つスチールベルトの撓み変形のための空間的ゆとりを保つよう前記ラミネートモジュール構成要素から離した位置に、第1のヒータプレートが位置し、前記ラミネートモジュール構成要素の上方に第2のヒータプレートが位置し、目標真空度に向けた真空排気過程で、この第1,第2のヒータプレートの輻射熱により、前記ラミネートモジュール構成要素を上下から加熱し、加熱過渡期の温度不均一により一時的に生じる前記第1の保護部材の上向きの反りをスチールベルトがこの反りに倣って撓み変形することにより前記ラミネートモジュール構成要素を安定な状態に保持し、且つ前記反りにより生じる前記第1,第2の保護部材間の隙間を介して、前記封止樹脂シートから生じるガス成分を、真空排気を利用して除去するプレ加熱工程と、
(ハ)前記プレ加熱工程後に、反りが戻った前記ラミネートモジュール構成要素に対して、前記第1のヒータプレートおよび第2のヒータプレートとにより、真空雰囲気で輻射加熱を継続した後、前記第1のヒータプレートを前記スチールベルトの裏面に密着させ前記第2のヒータプレートを前記第2の保護部材に密着させて前記封止樹脂シートの加熱溶融を進行させる真空加熱工程と、
(二)その後に前記加熱チャンバ内を大気開放して前記第1,第2のヒータプレートによる加熱を継続して前記封止樹脂シートに架橋反応を生じさせる大気加熱工程と、を含むことを特徴とする。(I) The first and second protective members that are constituent elements of the laminate module and the sealing resin sheet sandwiched between the protective members are integrated by heating and melting and crosslinking the sealing resin sheet. In the method of manufacturing a laminated module for bonding and laminating,
(A) carrying in a laminate module component in which the first protective member, the sealing resin sheet, and the second protective member are stacked in this order on a steel belt installed in the heating chamber;
(B) A first heater plate is located on the back side of the steel belt and away from the laminate module component so as to maintain a space for bending deformation of the steel belt, and above the laminate module component. In the evacuation process toward the target vacuum level, the laminate module component is heated from above and below by the radiant heat of the first and second heater plates, and the temperature of the heating transient period is The upward bending of the first protective member that temporarily occurs due to non-uniformity causes the steel belt to bend and deform following the warping, thereby holding the laminate module component in a stable state, and the warping caused by the warping. A gas component generated from the sealing resin sheet is evacuated through a gap between the first and second protective members. And the pre-heating step of removing using,
(C) The radiant heating is continued in the vacuum atmosphere by the first heater plate and the second heater plate with respect to the laminate module constituent element whose warpage has returned after the preheating step, and then the first module A vacuum heating step in which the heater plate is brought into close contact with the back surface of the steel belt, and the second heater plate is brought into close contact with the second protective member to heat and melt the sealing resin sheet;
(2) after that, the inside of the heating chamber is opened to the atmosphere and the heating by the first and second heater plates is continued, and the atmosphere heating step of causing a crosslinking reaction in the sealing resin sheet is included. And
上記製造方法を実施するための装置としては、次のようなものを提案する。 As an apparatus for carrying out the manufacturing method, the following is proposed.
(ii)すなわち、ラミネートモジュールの構成要素となる第1及び第2の保護部材と、それらの保護部材によって挟み込まれた封止樹脂シートとを、この封止樹脂シートを加熱溶融、架橋させることにより一体に接着,積層するラミネートモジュールの製造装置において、
真空ポンプを介して減圧により真空環境を生成することができる加熱チャンバと、
加熱対象のワークとなるラミネートモジュール構成要素の搬送コンベアを兼ねると共に、前記加熱チャンバ内に設置されて、前記第1の保護部材、前記封止樹脂シート、前記第2の保護部材の順に重ねたラミネートモジュール構成要素を載せて加熱工程に用いられるエンドレスなスチールベルトを設置した加熱用チャンバと、
前記スチールベルトの裏側に配置される第1のヒータプレートと、
前記スチールベルトの上方に配置され、前記スチールベルトを介して前記第1のヒータプレートと対向した位置にある第2のヒータプレートと、
前記スチールベルトと前記第1のヒータプレートと前記第2のヒータプレートとの相対的な高さ位置を変えることのできる昇降機構と、を備えたことを特徴とする。(Ii) That is, by first melting and cross-linking the sealing resin sheet between the first and second protective members which are constituent elements of the laminate module and the sealing resin sheet sandwiched between the protective members. In the manufacturing equipment for laminated modules that are bonded and laminated together,
A heating chamber capable of generating a vacuum environment by depressurization via a vacuum pump;
Laminate that also serves as a conveyor for a laminate module component that becomes a workpiece to be heated, and is placed in the heating chamber and laminated in the order of the first protective member, the sealing resin sheet, and the second protective member. A heating chamber with an endless steel belt used for the heating process with module components mounted;
A first heater plate disposed on the back side of the steel belt;
A second heater plate disposed above the steel belt and facing the first heater plate via the steel belt;
An elevating mechanism capable of changing a relative height position of the steel belt, the first heater plate, and the second heater plate is provided.
本発明によれば、ラミネートモジュールの製造過程において、ラミネートモジュールをプレ加熱して封止樹脂シートを加熱或いは加熱溶融させるときに、第1の保護部材上の封止樹脂から発生するガスが、第1の保護部材に一時的に生じる反りにより生じる第1,第2の保護部材間の間隙を利用して放出でき、その放出ガスは、真空排気を利用して外部に放出される。したがって、気泡の原因となるガスが、ラミネートモジュール構成部材が密着する前に排気されるため、残留気泡の要因がなくなり、ラミネートモジュールの歩留まりを高め、しかも安定した品質の製品を提供することができる。 According to the present invention, in the manufacturing process of the laminate module, when the laminate module is preheated to heat or heat melt the sealing resin sheet, the gas generated from the sealing resin on the first protective member is The first protective member can be released by utilizing the gap between the first and second protective members caused by the warp temporarily generated, and the emitted gas is released to the outside by using vacuum exhaust. Accordingly, since the gas causing the bubbles is exhausted before the laminate module constituent members come into close contact with each other, the cause of the residual bubbles is eliminated, and the yield of the laminate module can be increased, and a product with stable quality can be provided. .
また、本発明によれば、ダイヤフラム方式を採用した一般的なラミネート装置のように、ラバーシートにて太陽電池モジュールの保護部材(例えばガラス板)を挟圧することがないので、ラミネートするときにストレスがかかる要因がなくなることから、ストレスを抑制することができる。製品へのストレス軽減による歩留まり向上は、生産性の向上に効果的であるとともに、内在するストレスによる、製品の性能、寿命への悪影響を回避することができる。 In addition, according to the present invention, unlike a general laminating apparatus that employs a diaphragm method, a protective member (for example, a glass plate) of a solar cell module is not sandwiched between rubber sheets. The stress can be suppressed because there is no such factor. The yield improvement by reducing the stress on the product is effective for improving the productivity, and avoids the adverse effect on the performance and life of the product due to the inherent stress.
まず、図1(A)〜図1(C)を用いて本実施例に係るラミネートモジュールの製造方法の原理について説明する。適用対象となるラミネートモジュールについては、一例として、太陽電池モジュールを例示する。例えば、裏面の保護部材(第1の保護部材)となる強化ガラス101、封止樹脂(充填剤)シートとなるEVAシート102、表面の保護部材(第2の保護部材)で太陽電池の薄膜(例えばCIGS系薄膜、タンデム型薄膜シリコン)が内側に形成されるセルガラス基板3の積層体よりなる。本文中では、裏面保護部材を第1の保護部材101、EVAシートを封止樹脂シート102、表面保護部材を第2の保護部材103と称するが、表面の保護部材を第1の保護部材、裏面の保護部材を第2の保護部材としてもよい。また、これらのラミネートモジュール構成要素の保護部材は、ガラス材であるが、硬質の透明材質(エポキシ樹脂)でもよい。また、太陽電池以外であっても同じようなラミネート構造を有するものであれば、その対象製品の種類を限定するものではない。以下、保護部材についてはガラス使用のものを例示して説明する。
First, the principle of the method for manufacturing a laminate module according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 (A) to 1 (C). As an example of the laminate module to be applied, a solar cell module is illustrated. For example, a
図1において、符号の13は、スチールベルトである。スチールベルト13は、駆動プーリ14と、ベルトにテンションを与えるテンションプーリ15との間に掛け回されるエンドレスベルトであり、搬送ベルトを兼ねる。
In FIG. 1,
このスチールベルト13は、図1では図示省略された加熱チャンバ1(図2、図3参照)内に配置されている。加熱チャンバは、後述する真空ポンプを介して減圧により真空環境を生成することができる。
The
スチールベルト13の裏側には、第1のヒータプレート17が配置される。第2のヒータプレート16がスチールベルト13の上方に配置される。これらのヒータプレート16及び17は、スチールベルト13を介在した状態で対向配置され、第1のヒータプレート17が下側ヒータプレート、第2のヒータプレート16が上側ヒータプレートとなる。ヒータプレートは、IH(誘導加熱)ヒータ、ニクロム線内蔵ヒータなどが使用される。
A
図1では省略するが、スチールベルト13と第1のヒータプレート17と第2のヒータプレート16のうち、少なくとも2部品には、これらの部品間の相対的な高さ位置を変えることのできる昇降機構が備えられている。
Although not shown in FIG. 1, at least two of the
スチールベルト13は、複数本並設されている。実施例では、4本のスチールベルト13を例示しているが、その本数は、任意に設定可能である。
A plurality of
ラミネートモジュールを製造するにあたり、上下のヒータプレート16、17は、予め設定温度(例えば、160℃であるが、これに限定されない)に加熱されている。まず、図1(A)に示すように、加熱チャンバ内に設置されたスチールベルト13上に第1のガラス(第1の保護部材)101、封止樹脂シート102、第2のガラス(第2の保護部材)103の順に重ねたラミネートモジュール構成要素をセットする。
In manufacturing the laminate module, the upper and
第1のヒータプレート(下側ヒータプレート)17は、スチールベルト13の裏側に、スチールベルトの撓み変形のための空間的ゆとりを保つようにワーク(ラミネートモジュール構成要素)のセット位置から離した位置(プレ加熱源位置)に設置される。また、第2のヒータプレート(上側ヒータプレート)16もワーク(ラミネートモジュール構成要素)から適宜離した位置にある。この状態で、加熱チャンバ内部を真空排気しつつ、ヒータプレート17、16を熱源(加熱温度は、プレ加熱からその後の加熱工程まで一定に制御されている)として、その輻射熱により、真空状態の下で前記ラミネートモジュール構成要素を加熱した場合、下側からのヒータ17からの熱は、スチールベルト13を介して第1のガラス101を加熱することにより、図1(B)に示すように、第1のガラス101は、加熱過渡期に下面側と上面側とに温度差(温度不均一)が一時的に生じる。そのために、第1のガラス101に上向きの反りが生じ、その反りに倣ってスチールベルト13も撓み変形する。このスチールベルト13の撓み変形によって、ラミネートの最下層をなす第1のガラス101に反りが生じたとしても、第1の保護部材101とスチールベルト103間の接触面積を、反りのない場合と略同様に充分に確保するので、加熱対象ワークとしてのラミネートモジュール全体がスチールベルト103上で安定した状態で支持され、スチールベルト上でラミネートモジュールが動くことを防止する。封止樹脂シート102は、第1の保護部材101の反りに追従して加熱される。
The first heater plate (lower heater plate) 17 is a position separated from the set position of the workpiece (laminate module component) on the back side of the
なお、かようなスチールベルトによるプレ加熱時のヒータ間でのワーク(ガラス−封止樹脂−ガラスの積層体)の保持については、例えば間隔を置いて架設したピン(支持ロッド)による支持と比較した場合、スチールベルト方式の方がワークの反りに対する追従性が優れるために、安定した保持が可能になる。すなわち、ピンのような固定支持機構の場合には、予測できないガラスの変形量(反り)に追従することは困難である。また、スチールベルトであれば、モジュールとヒータの間に設けても、スチールベルトの熱伝導によりワークに均一な熱を伝えることができるが、ピンに等により部分的にワークを支持する場合には、局所的な伝熱となり均一な熱伝達を期待することができない。 In addition, the holding of the work (glass-sealing resin-glass laminate) between the heaters during preheating by such a steel belt is compared with, for example, support by pins (support rods) installed at intervals. In this case, the steel belt method has a better followability with respect to the warp of the workpiece, so that stable holding is possible. That is, in the case of a fixed support mechanism such as a pin, it is difficult to follow an unpredictable amount of glass deformation (warpage). If the steel belt is provided between the module and the heater, the steel belt can conduct heat uniformly to the work due to the heat conduction of the steel belt. It becomes local heat transfer, and uniform heat transfer cannot be expected.
ちなみに、第2のガラス103も上側のヒータプレート16により加熱され、加熱過渡時に一時的に下向きの反りを生じが、スチールベルト13を介して加熱される第1のガラス101の反りの具合に較べて小さい。少なくとも第1のガラス101の反りが一時的に生じれば、封止樹脂シート付き第1のガラス101と第2のガラス103との間には、一時的に上記反りによる隙間Gが生じる。この隙間Gによって、封止樹脂シート102の加熱或いは溶融により生じるガスの放出が可能になり、放出ガスは、加熱チャンバ内の真空排気により外部へ排出される。かような放出ガスの過程は、プレ加熱、すなわち目標真空度(例えば10Pa)に至る初期過程(例えば約30Pa程度)の加熱段階で行われる。
Incidentally, the
プレ加熱工程の進行に伴い、第1、第2のガラス101,103も温度均一化されて反りの無い状態に戻り(図1(A)の状態)、これらの3つのラミネートモジュール要素は、第2のガラス(上側ガラス)103の自重により密着する。
As the preheating process proceeds, the temperature of the first and
このプレ加熱工程後に図1(A)の状態で、ラミネートモジュール構成要素全体を第1,第2のヒータプレート17,16により上下両面側から加熱される。それにより、封止樹脂102が加熱溶融が進行する。
After the preheating step, the entire laminate module components are heated from the upper and lower surfaces by the first and
そして、スチールベルトを収容している加熱チャンバ内の真空度が目標値に達すると、図1(C)に示すように、温度均一化により反りが無くなったラミネートモジュール構成要素を、スチールベルト103上に載せたまま第1、第2のヒータプレート17,16により上下方向から挟み込んで、ラミネートモジュール構成要素全体を密着加熱する。
When the degree of vacuum in the heating chamber containing the steel belt reaches the target value, as shown in FIG. The entire laminate module component is heated in close contact with the first and
密着加熱により封止樹脂の加熱溶融が進行し、ガスもほとんど放出されているので、上側ガラスを封止樹脂に密着させると、双方の保護部材に挟み込まれた封止樹脂の表面には、ガスが封じられることなく、封止樹脂の流動によって、保護部材を、気泡を発生することなく溶融接着樹脂に密着させることができる。 Since the sealing resin is heated and melted by close contact heating and almost all of the gas is released, when the upper glass is brought into close contact with the sealing resin, the surface of the sealing resin sandwiched between the two protective members has no gas. Without being sealed, the protective member can be brought into close contact with the molten adhesive resin without generating bubbles by the flow of the sealing resin.
さらに、真空密着加熱工程後に加熱チャンバ内を大気開放して前記密着加熱を継続する大気密着加熱が行われる。 Further, after the vacuum contact heating step, atmospheric contact heating is performed in which the inside of the heating chamber is opened to the atmosphere and the contact heating is continued.
これにより、下記公式(*1)で示すボイルの法則により、封止樹脂102と保護部材101,103の間にわずかな残留気泡が残存して場合でも、残留気泡の大気圧での体積は、真空環境下での数千分の1に圧縮されるため、視認できる程度の小さな気泡は、消滅する。
(*1)ボイルの法則 : P1V1=P2V2 (P1:大気圧,V1:大気圧での体積,P2: 真空圧,V2:真空環境下での体積)
例えば、約10Pa(パスカル)程度の真空環境と、約100,000Pa(パスカル)程度の大気圧の差圧によって、前記ボイルの法則によれば、封止樹脂中の残留気泡が僅かに発生した場合でも、大気圧での体積は、真空環境下での1万分の1に圧縮される。この大気密着加熱の工程でヒータプレートの発熱が継続して、架橋反応を生じさせ進行させる。例えば、封止樹脂がEVA樹脂である場合には、架橋剤が含有さていれるが、架橋温度は100℃以上であり、例えば130〜150℃の範囲で架橋反応が進行する。EVA樹脂の融点は、約80℃である。Thereby, according to Boyle's law shown by the following formula (* 1) , even if a few residual bubbles remain between the sealing
(* 1) Boyle's law: P 1 V 1 = P 2 V 2 (P 1 : atmospheric pressure, V 1 : volume at atmospheric pressure, P 2 : vacuum pressure, V 2 : volume under vacuum environment)
For example, in the case where slight residual bubbles are generated in the sealing resin according to the Boyle's law due to a vacuum environment of about 10 Pa (Pascal) and an atmospheric pressure of about 100,000 Pa (Pascal). However, the volume at atmospheric pressure is compressed to 1 / 10,000 in a vacuum environment. The heating of the heater plate continues in this atmospheric contact heating process, causing a crosslinking reaction to proceed. For example, when the sealing resin is an EVA resin, a crosslinking agent is contained, but the crosslinking temperature is 100 ° C. or higher, and the crosslinking reaction proceeds in the range of 130 to 150 ° C., for example. The melting point of EVA resin is about 80 ° C.
ちなみに、熱の伝わり方において、対流、輻射、伝導があり、従来のラミネート装置のようにダイヤフラムを使用する場合には、モジュールの下側からの伝導は可能であるが、上側にはダイヤフラムとなるラバーシートがあるため、上側からの加熱は、伝導による直接加熱が不可能になる。これに対して、本実施例方式は、ワーク(モジュール構成要素の積層体)を上側、下側いずれからの密着による直接伝導が可能になるので、モジュールに熱エネルギーを蓄熱する効果があるため、より早く架橋が進行する利点を有している。 By the way, there are convection, radiation, and conduction in the way of heat transfer, and when using a diaphragm like a conventional laminating device, conduction from the lower side of the module is possible, but the upper side is a diaphragm. Since there is a rubber sheet, direct heating by conduction becomes impossible for heating from the upper side. On the other hand, since the present embodiment system can directly conduct the work (laminated body of module components) by adhesion from either the upper side or the lower side, there is an effect of storing heat energy in the module. It has the advantage that crosslinking proceeds faster.
封止樹脂102の架橋反応が進行した状態でラミネートは完了する。
Lamination is completed with the crosslinking reaction of the sealing
ラミネートが完了したモジュールは、スチールベルト13を介して加熱チャンバ外に搬出される。
(ラミネートモジュール製造装置の構成)
ここで、本実施例に係るラミネートモジュール製造装置(ラミネート装置)の構成を、図2〜図5を用いて詳述する。図2は、本例のラミネートモジュール製造装置を示す正面図、図3は、図2のY−Y断面側面図、図4は、図3のZ矢視図、図5は、ラミネートモジュール製造装置の平面図であり、加熱チャンバの上壁を外して上面からみた図である。The module that has been laminated is carried out of the heating chamber via the
(Configuration of laminate module manufacturing equipment)
Here, the structure of the lamination module manufacturing apparatus (laminating apparatus) which concerns on a present Example is explained in full detail using FIGS. 2 is a front view showing the laminate module manufacturing apparatus of the present example, FIG. 3 is a cross-sectional side view taken along the line YY of FIG. 2, FIG. 4 is a view taken along the arrow Z in FIG. FIG. 6 is a plan view of the heating chamber as viewed from above with the upper wall of the heating chamber removed.
本例のラミネートモジュール製造装置は、既述した図1(A)〜図1(C)で使用した部品を用いるものである。 The laminate module manufacturing apparatus of this example uses the parts used in the above-described FIG. 1 (A) to FIG. 1 (C).
真空雰囲気を形成可能な加熱チャンバ1は、シール部材(シールリング)等を介して結合されたチャンバ形成用の上部壁体1aと下部壁体1bとで構成され、これらの壁体によりチャンバ1の6面が形成され、チャンバ内部にスチールベルト機構(スチールベルト13、駆動プーリ14、テンション側プーリ(従動プーリ)15)、第1のヒータプレート(下側ヒータプレート)17、第2のヒータプレート(上側ヒータプレート)16を収容するスペースを確保している。
The
図2に示すように、チャンバ1のスチールベルト走行方向で対向する両側面1c,1dには、モジュール投入口30とモジュール排出口31とが設けられている。
As shown in FIG. 2, a
チャンバ1外部には、モジュール投入口30近傍に、この投入口を開閉するためのモジュール投入側シャッター2と投入側シャッター開閉機構10とが設けられている。
Outside the
シャッター開閉機構10は、種々のものが任意に設定可能であるが、一例を挙げれば、次のように構成される。本例では、シャッター開閉機構10は、モジュール投入口側の固定フレーム200に取り付けられたリニアアクチュエータ(例えば、ボールスクリュー機構、シリンダ機構等)10aと、アクチュエータ10aの可動部に接続された可動体10bと、可動体10bに軸(図示省略)を介して傾動可能に支持された傾動板10fと、傾動板10fの両サイドに設けたカムフォロワ10cとを備える。シャッター2は傾動板10fに支持されている。なお、図2に示すように、可動体10bと傾動板10fとシャッター2とは、一つのユニットをなしているものであり、矢印水平方向に一体に移動する。図5では、作図の便宜上、傾動板10fを省略して可動体10bとシャッター2とを、図2の配置よりも両者を離して図示しているが、図2を正確に表現すると、可動体10bは、リニアアクチュエータ10aにより矢印Mの位置まで傾動10fと共に前進してシャッター2が図5の現在位置でモジュール投入口30を閉じているものである。
Various shutter opening /
フレーム200の幅方向(スチールベルト走行方向に対して垂直方向)の左右両サイドには、カムフロワ10cを案内するための傾斜ガイド10dが配置されている。アクチュエータ10aの可動ロッドが前進方向に移動すると可動体10b、傾動板10f及びシャッター2も図に向かって左側に移動し、この移動時に傾動板10f、シャッター2はカムフロワ10cを介して投入口に対向する向きに傾動し、この傾動動作と前進移動に伴って、シャッター2がモジュール投入口30の周囲にあてがわれる。それによりシャッター閉動作が行われる。シャッター2の一面、すなわち投入口30側に向く面にはOリング(図示省略)が形成されている。シャッター閉状態で加熱チャンバ1内を真空雰囲気にすると、シャッター2は予め確保した遊び(がた)により加熱チャンバ外壁面にOリングを介して密着するよう吸引される。
On both the left and right sides of the
チャンバ1外部のモジュール排出口31近傍には、この排出口を開閉するためのモジュール排出側シャッター3と排出側シャッター開閉機構11とが設けられている。このシャッター開閉機構11も開閉機構10同様の構成をなしている。すなわち、シャッター開閉機構11は、モジュール投入口側の固定フレーム200に取り付けられたリニアアクチュエータ11aと、そのアクチュエータ11aの可動部に接続された可動体11bと、可動体11bの両側に設けた軸11eを介して傾動可能に支持された傾動板11fと、傾動板11fの両サイドに設けたカムフロワ11cとを備える。シャッタ2は傾動板11fに支持されている。フレーム200の左右両サイドには、カムフロワ11cを案内するための傾斜ガイド11dが配置されている。動作については、先に述べたシャッター機構10と同様であるので、説明を省略する。なお、モジュール投入側のシャッター機構10及びモジュール排出側のシャッター機構11とは、互いに反対方向から描かれているので、部品の表れ方が若干変わっている。
A module discharge side shutter 3 and a discharge side shutter opening /
チャンバ1外部のモジュール投入口30の近傍には、モジュール投入用支持ローラ8がスチールベルト13の本数に合わせて複数(実施例では、4つ)並設してある。また、同様にして、モジュール排出口31の近傍には、モジュール排出用支持ローラ9が複数並設してある。
In the vicinity of the
既述したように、加熱チャンバ(真空チャンバ)1内部には、並行配置された複数のスチールベルト13が設けられ、その駆動側プーリ14がモジュール排出口31側に位置し、テンション側プーリ15がモジュール投入口30側に位置している。
As described above, a plurality of
駆動プーリ14は、スチールベルト13が搬送コンベアとして動作するとき、すなわち、ワーク(ラミネートモジュール)の加熱接着工程の前後の搬入、排出時に搬送コンベアとして動作するときに駆動するものであり、その駆動源(コンベア駆動伝達機構12)は、駆動プーリ14と、次のようにして接続、切り離しが切り替えられるようにしてある。
The
すなわち、加熱チャンバ外部のモジュール排出口31の近傍には、コンベア駆動伝達機構12が設けられる。コンベア駆動伝達機構12は、リニアアクチュエータ12a(例えばシリンダ機構、ボールアクチュエータ機構)と、リニアアクチュエータ12aの可動部に支持されるローラホルダー12bと、ローラホルダー12bに支持されるモジュール排出用支持ローラ9及び動力伝達ローラ32とを備える。ローラ9及び32は、モータにより動力伝達機構12c(図5参照)を介して回転駆動する。
That is, the conveyor
シャッター3が図2にように開いた状態にある時に、位置制御が可能なサーボ式のリニアアクチュエータ12aにより、ローラホルダー12bを図5の右側に移動させると、動力伝達ローラ32は、ローラ9と共に加熱チャンバの排出口31を介して加熱チャンバ1内に入る。それにより、ローラ32は、スチールベルト駆動プーリ14側の駆動軸に設けた動力伝達ローラ33(図5参照)に圧接し、これらのローラ32、33の動力伝達を介して駆動プーリ14が回転駆動する。それにより、スチールベルト13は、ワーク搬入、搬出用のコンベアとしても機能する。
When the
排出側シャッター機構11とコンベア駆動伝達機構12とは、図2に示すように上,下に配置され、図5は排出側シャッター機構11を省略してコンベア駆動伝達機構12を表している。
The discharge-
駆動プーリ14に動力を伝達するコンベア駆動伝達機構12を加熱チャンバ外に配置し、必要に応じてその動力伝達ローラ32が加熱チャンバ1内に出入りするので、加熱チャンバを真空雰囲気にする場合には、動力伝達ローラ32を含むコンベア駆動伝達機構12を加熱チャンバ外部に出しておくことで、加熱チャンバ1内部の真空形成スペースのコンパクト化及び真空の気密形成を容易に実現することができる。
When the conveyor
第1のヒータプレートとなる下側ヒータプレート17は、図3及び図5に示すように、複数に分割され(本実施例では5分割であるが、その分割数は任意である)、それぞれが複数並設のスチールベルト13の走行方向と立体的にクロスする方向でスチールベルト13の裏側に配置されている。
The
複数の第1のヒータプレート17は、それぞれのヒータプレート昇降機構20により支持されて上下移動可能である。このヒータプレート昇降機構20は、機械的な回転運動を上下の直線運動に変換するサーボ機能付きのボールスクリュー機構によって構成されている。
The plurality of
すなわち、各昇降機構20は、駆動源となるモータ201と、モータ201により回転するスクリューロッド202(図4参照)と、スクリューロッド202の正逆回転により直線往復運動を行う可動子203(図4参照)と、可動子203と結合されて可動子203と共に直線往復移動が可能な一対の可動板204と、この可動板204に横列に整列して設けられた複数のカム溝205と、各カム溝205に係合する昇降ロッド206とで構成されている。この昇降ロッド206を介して第1のヒータプレート17が上下移動可能に支持されている。
That is, each elevating
かような昇降機構20においては、モータ201の回転運動がスクリューロッド202,カム溝205を介して昇降ロッド206の上下移動に変換されるので、サーボ制御のモータ回転により、第1のヒータプレート17の上下位置が任意に調整可能となる。
In such an elevating
昇降機構20のモータ201は、数値制御が可能であるサーボモータ等を使用し、且つカム溝205を介し水平方向の直線移動に対する垂直方向の直線移動(昇降移動)の移動率の変換比を例えば1/10のように大きくすることにより、加熱チャンバ内外の真空・大気圧差により昇降機構の位置制御精度に悪影響を及ぼすことを防いでいる。
The
駆動側プーリ14は、それを支持するプーリ支持機構35を介して昇降機構18と連結されている。昇降機構18の昇降メカニズムは、既述した昇降機構20と同様であり、図では、駆動源としてのモータ181、カム溝を有する可動板182と、昇降ロッド183とが図示されているが、スクリューロッド、カム溝については図示省略してある。
The
テンション側プーリ15は、それを支持するプーリ支持機構36を介して昇降機構19と連結されている。昇降機構19の昇降メカニズムは、既述した昇降機構20と同様であり、図では、駆動源としてのモータ191、カム溝を有する可動板192と、昇降ロッド193とが図示されているが、スクリューロッド、カム溝については図示省略してある。
The
これらの昇降機構18、19を介して、駆動側プーリ14、テンション側プーリ15、ひいてはスチールベルト13が高さ調整のための上下移動が可能になる。
Via these elevating
加熱チャンバ1は、図示省略してあるが、チャンバ外部に設けた真空発生源(真空ポンプ等)、真空流路真空流路開閉弁、大気流路開閉弁、真空度測定器(センサ)と接続されている。
Although not shown, the
次に上記ラミネートモジュール製造装置を用いた好適なラミネートプロセスの具体例を詳述する。
[ラミネートプロセス]
太陽電池モジュールをラミネートするためのプロセスならびに、装置の各部動作は以下の通りである。
1.1:運転準備
(1)下側ヒータプレート(第1のヒータプレート)17と上側ヒータプレート(第2のヒータプレート)16とに通電して、設定した温度(例えば160℃程度)に調整する。
(2)設定温度に到達したのち、任意の設定時間を経過させて、ヒータプレート16,17の温度を収束、安定させる。
1.2:モジュール投入
(1)駆動側プーリ昇降機構18を用いて、駆動側プーリ14を、ワーク(ラミネートモジュール構成要素)の投入高さに合わせる。
(2)同時に、テンション側プーリ昇降機構19を用いて、テンション側プーリ15を上記駆動側プーリ14と同じ高さに合わせる。
(3)投入側シャッター開閉機構10を操作して、モジュール投入側シャッター2(投入口30)を開ける。
(4)同時に、排出側シャッター開閉機構11を操作して、モジュール排出側シャッター3(排出口31)を開ける。
(5)排出側シャッター方向より、リニアアクチュエータ12aを用いて、コンベア駆動伝達機構12のモジュール排出用支持ローラ9及び動力伝達ローラ32を排出口31から加熱チャンバ1内に移動させて、動力伝達ローラ32をコンベアの駆動側プーリ14に動力伝達ローラ33を介して接続する。
(6)この接続により、駆動側プーリ14も回転し、スチールベルト13はモジュールの搬送コンベアとなる。
(7)かような状態で、サーボモータによりモジュール投入用支持ローラ8とモジュール排出用支持ローラ9を回転させ、かつ動力伝達ローラ32もモジュール排出用支持ローラ9と連動させて回転させる。
(8)ここで、運搬用台車(コンベアなどの機器でも良い)によって、ラミネートモジュールの構成要素(第1、第2のガラス及び封止樹脂シートを積層したもの)を供給する。
(9)積層されたモジュール構成要素は、モジュール投入用支持ローラ8とスチールベルト13 によって搬送される。
(10)スチールベルト13による搬送量をサーボ制御して、スチールベルト13上のモジュールを設定位置にセットする。
(11)駆動側プーリ14に接続しているコンベア駆動伝達機構12を、駆動側プーリ14から切り離す。
1.3:プレ加熱(ガス抜き)
(1)駆動側プーリ昇降機構18を用いて、駆動側プーリ14をプレ加熱高さに合わせる。
(2)同時に、テンション側プーリ昇降機構19を用いて、テンション側プーリ15を駆動側プーリ14と同じ高さに合わせる。これらのプーリの高さ調整は、スチールベルト裏側で且つスチールベルトの撓み変形のための空間的ゆとりを保つようラミネートモジュール構成要素のセット位置から離したプレ加熱源位置で、ラミネートモジュール構成要素に対してプレ加熱が損なわれない位置に設定される。
(3)この時、積層されたモジュール構成要素は、スチールベルト13によって保持される状態となる。
(4)プーリ14,15の上昇と同時に、投入側シャッター開閉機構10にて、モジュール投入側シャッター2(投入口30)を閉じる。
(5)また、排出側シャッター開閉機構11にて、モジュール排出側シャッター3(排出口31)も同時に閉じる。
(6)真空発生源(図示省略)を作動させて、加熱チャンバ1内部に真空を発生させる。
(7)真空流路開閉弁(図示省略)により真空経路を開いて、チャンバ内に真空環境を生成する。Next, a specific example of a suitable laminating process using the laminating module manufacturing apparatus will be described in detail.
[Lamination process]
The process for laminating the solar cell module and the operation of each part of the apparatus are as follows.
1.1: Preparation for operation
(1) The lower heater plate (first heater plate) 17 and the upper heater plate (second heater plate) 16 are energized to adjust to a set temperature (for example, about 160 ° C.).
(2) After reaching the set temperature, an arbitrary set time is allowed to elapse and the temperature of the
1.2: Module insertion
(1) The
(2) At the same time, the
(3) The input side shutter opening /
(4) Simultaneously, the discharge-side shutter opening /
(5) From the discharge side shutter direction, the
(6) By this connection, the driving
(7) In such a state, the module
(8) Here, the components of the laminate module (those obtained by laminating the first and second glasses and the sealing resin sheet) are supplied by a transport carriage (may be an apparatus such as a conveyor).
(9) The stacked module components are conveyed by the module
(10) The conveyance amount by the
(11) The conveyor
1.3: Preheating (degassing)
(1) The
(2) At the same time, the
(3) At this time, the stacked module components are held by the
(4) Simultaneously with the raising of the
(5) In addition, the discharge shutter opening /
(6) A vacuum generation source (not shown) is operated to generate a vacuum inside the
(7) A vacuum path is opened by a vacuum channel opening / closing valve (not shown) to generate a vacuum environment in the chamber.
ここで、モジュールは、既述したように、第1のガラス101と第2のガラス103の間に接着用シート(樹脂EVA)102が挟まれている構成になっている。
Here, as described above, the module has a configuration in which the adhesive sheet (resin EVA) 102 is sandwiched between the
そして、第1,第2のヒータプレート17,16によりモジュール構成要素を加熱するとき、特に第1のヒータプレート(下側のヒータプレート)17の輻射熱により直に加熱すると、第1のガラス101が皿のように上向きに反り返って変形する。かような反りにより、モジュール変形の中央部分のみがヒータプレートにスチールベルトを介して接触してしまうと、局部加熱されることによる悪影響が出る。悪影響とは、封止樹脂102がガラスを介して局部加熱されて、溶融せずに硬化する状態をいう。本実施例では、かような不具合をなくすために、プレ加熱では、下側ヒータプレートからラミネートモジュール構成要素を離す(浮かす)ようにしている。このヒータプレートのプレ加熱源となる位置(モジュールから離す位置)は、モジュールの材質や厚みの違いへの対応のため、任意に設定することが可能である。
When the module components are heated by the first and
プレ加熱源となる位置(モジュールから離す位置)の調整によりモジュールの変形量を制御することができる。また、本実施例では、ラミネートモジュール構成要素の第1のガラス101の上向きの反りに倣ったスチールベルト13の撓み変形によって、反りが生じたラミネートモジュール構成要素を面接触で安定な状態に保持する。
The amount of deformation of the module can be controlled by adjusting the position to be the preheating source (position away from the module). Further, in this embodiment, the laminated module component that has warped is held in a stable state by surface contact due to the bending deformation of the
また、ガラス101の変形量を制御することによって、ガラス101とガラス103の間に間隙Gを生じさせることができる。この間隙から、真空環境生成時に、空気層ならびにガス成分を完全に除去することができる(図1(b)参照)。
Further, the gap G can be generated between the
真空度が上がると、ガラス表面からの放熱が少なくなり、ガラスの温度は全体に均一になる。ガラスの温度が均一になると、モジュール全体に生じていた反り返りなどの変形がなくなる。既述したように、スチールベルト13を使用しているので、ガラスの変態に対して、柔軟に追従することができる。
When the degree of vacuum increases, heat radiation from the glass surface decreases, and the glass temperature becomes uniform throughout. When the temperature of the glass becomes uniform, deformation such as warping that has occurred in the entire module is eliminated. As described above, since the
プレ加熱(ガス抜き)時間は任意に設定することができる。
1.4:両面加熱
(1)真空度測定器7により、真空チャンバ(加熱チャンバ1)内の真空度が設定した値に到達したか監視する。
(2)プレ加熱(ガス抜き)時間が経過し、真空度が到達することで、両面加熱を開始する。
(3)駆動側プーリ昇降機構18にて、駆動側プーリ14を両面加熱高さに合わせる。
(4)同時に、テンション側プーリ昇降機構19にて、テンション側プーリ15を同じ高さに合わせる。
(5)さらに、下側ヒータプレート昇降機構20にて、下側ヒータプレート17を同じ高さに合わせる。
(6)上側ヒータプレート16と下側ヒータプレート17でモジュールを両面から加熱する。
(7)両面加熱高さは、モジュールの材質や厚みの違いへの対応のため、任意に設定することが可能であり、それによりワーク(ラミネートモジュール構成要素)と上側,下側ヒータプレート16,17の離間距離(輻射熱距離)を適宜設定可能である。
1.5:真空密着加熱(1)真空度測定器により、真空チャンバ内の真空度が密着時に必要な値に到達したか監視する。
(2)両面加熱時間が経過し、真空度が到達することで、次のようにして、密着加熱を開始する。駆動側プーリ昇降機構18にて、駆動側プーリ14を密着加熱高さに合わせる。同時に、テンション側プーリ昇降機構19にて、テンション側プーリ15を同じ高さに合わせる。すなわち、ワークの上側ガラス103が上側のヒータプレート16に密着する位置まで駆動プーリ14及びテンション側プーリ15を上昇させる。さらに、下側ヒータプレート昇降機構20にて、下側ヒータプレート17をスチールベル13の裏面に密着する位置まで上昇させる。
(3)かような状態で、上側ヒータプレート16と下側ヒータプレート17により、スチールベルト13を介在させつつモジュールを挟み込んだ状態で加熱する。
(4)密着加熱高さは、モジュールの材質や厚みの違いへの対応のため、任意に設定することが可能。The preheating (gas venting) time can be arbitrarily set.
1.4: Double-sided heating (1) The degree of vacuum in the vacuum chamber (heating chamber 1) is monitored by the degree-of-vacuum measuring device 7 to see if it reaches a set value.
(2) When the preheating (degassing) time has elapsed and the degree of vacuum has reached, double-sided heating is started.
(3) The
(4) At the same time, the tension-
(5) Further, the
(6) The module is heated from both sides by the
(7) The double-sided heating height can be arbitrarily set in order to cope with the difference in the material and thickness of the module, so that the workpiece (laminate module component) and the upper and
1.5: Vacuum adhesion heating (1) Monitor whether the degree of vacuum in the vacuum chamber has reached a required value at the time of adhesion by a vacuum measuring instrument.
(2) When the double-sided heating time has elapsed and the degree of vacuum has been reached, contact heating is started as follows. The
(3) In such a state, the
(4) The contact heating height can be set arbitrarily to accommodate differences in module materials and thickness.
ここで、密着加熱工程では、ガラスとガラスを密着させる際に、ガラスの変形(元々の反りなど)を修正する負荷が必要となる。これは、ガラスのヤング率をアルミ合金相当として、負荷を設定すれば良い。負荷は、モジュールの材質や厚みにより、決定される。なお、上側ヒータプレート16は、密着時に上昇方向へ自由になる必要がある。(数mm程度で可)
1.5:真空密着加熱
(1)真空度測定器により、真空チャンバ内の真空度が維持されているか監視する。
(2)密着加熱時間が経過し、真空度が維持されていることを確認したのち、加熱チャンバ1内を大気開放する。
(3)大気開放時は、真空流路開閉弁により真空チャンバへの経路を閉じる。
(4)真空経路を閉じた後、大気流路開閉弁を開けて、チャンバ内を大気にする。
(5)この時、真空発生源(真空ポンプなど)の作動も停止する。
(6)大気開放は、密着加熱している状態のままで行い、大気開放に掛ける時間は、特に規定しない。
この大気加熱工程では、既述したように真空時の圧力と大気圧の差圧による、ボイルの法則を応用している。ガラス同士を全面にて密着させることで、ボイルの法則の効果が得られる。ボイルの法則の効果を高めるためには、できるだけ大気圧との差圧比を大きくする必要がある。チャンバ内の真空到達圧力は、10Pa程度が望ましい(大気圧との差圧比:約1万分の1)。差圧比が高いほど、真空環境下において残留気泡が視認されたとしても、大気下では消滅する。Here, in the contact heating process, when glass and glass are brought into close contact with each other, a load for correcting the deformation (original warpage or the like) of the glass is required. This can be done by setting the load with the Young's modulus of the glass equivalent to the aluminum alloy. The load is determined by the material and thickness of the module. The
1.5: Vacuum close contact heating (1) Monitor the degree of vacuum in the vacuum chamber with a vacuum measuring instrument.
(2) After confirming that the contact heating time has elapsed and the degree of vacuum is maintained, the inside of the
(3) When the atmosphere is released, the path to the vacuum chamber is closed by the vacuum channel opening / closing valve.
(4) After closing the vacuum path, the atmospheric flow path opening / closing valve is opened to make the inside of the chamber atmospheric.
(5) At this time, the operation of the vacuum generation source (such as a vacuum pump) is also stopped.
(6) The air release is performed in the state of close contact heating, and the time required for the air release is not particularly specified.
In the atmospheric heating process, as described above, Boyle's law based on the pressure difference between the vacuum pressure and the atmospheric pressure is applied. The effect of Boyle's law can be obtained by bringing the glasses together on the entire surface. In order to enhance the effect of Boyle's law, it is necessary to increase the differential pressure ratio from atmospheric pressure as much as possible. The vacuum ultimate pressure in the chamber is desirably about 10 Pa (differential pressure ratio with respect to atmospheric pressure: about 1 / 10,000). As the differential pressure ratio is higher, even if residual bubbles are visually recognized in a vacuum environment, they disappear in the atmosphere.
なお、本ラミネートモジュール製造装置では、真空到達圧力を上げるために、スチールベルト構造を工夫している。
すなわち、スチールベルトをチャンバ内に全て収納しており、チャンバの気密性を保つ工夫をしている。In this laminate module manufacturing apparatus, a steel belt structure is devised to increase the vacuum ultimate pressure.
That is, all the steel belts are accommodated in the chamber, and the device is designed to maintain the airtightness of the chamber.
外部のコンベアの駆動機構を、チャンバの外で構成しており、これが必要に応じて加熱チャンバ21に着脱できるようにしている。昇降機構もチャンバの外で構成しており、OリングとYパッキンにて気密性を保っている。 The drive mechanism of the external conveyor is configured outside the chamber, which can be attached to and detached from the heating chamber 21 as necessary. The elevating mechanism is also configured outside the chamber, and is kept airtight with an O-ring and Y packing.
シャッター2、3には、Oリングを嵌めこんであり、チャンバ側壁と気密を保つようになっている。シャッターの素材には、アルミ合金を使用しており、側壁に追従できるようにしている。
O-rings are fitted in the
シャッターの駆動源とシャッターとは、接続部分に余裕を持たせている。この接続部分の余裕は、チャンバの真空環境生成時に、シャッターが引き込まれる挙動に適応できる。 The shutter drive source and the shutter have a margin at the connection. This margin of connection can be adapted to the behavior of the shutter being pulled in when the vacuum environment of the chamber is generated.
真空環境生成時は、加速度的に均一に吸引できるように、チャンバに吸引口を複数設けてもよい。すなわち、加速度的な吸引により、シャッターを瞬間的に引き寄せ、気密を保つことが可能となる。
1.7 継続加熱(架橋加熱)
(1)真空度測定器により、真空チャンバ内が正常に大気となったか監視する。
(2)大気開放されたことを確認した後に、設定した任意の時間、密着加熱を継続する。
(3)大気下での密着加熱は架橋を促進する。
1.8 モジュール排出
(1)駆動側プーリ昇降機構18にて、駆動側プーリ14を排出高さに合わせる。同時に、テンション側プーリ昇降機構19にて、テンション側プーリ15を駆動側プーリ同じ高さに合わせる。これらのプーリの高さ調整によりスチールベルト13も実質、これらのプーリと同じ高さになる。
(2)次いで、投入側シャッター開閉機構10にて、モジュール投入側シャッター2(投入口30)を開ける。
(3)同時に、排出側シャッター開閉機構11にて、モジュール排出側シャッター3を開ける。
(4)モジュール投入と同様に、コンベア駆動伝達機構12をコンベアの駆動側プーリ14に接続する。
(5)モジュール排出用支持ローラ9をサーボ駆動により回転させる。
(6)モジュールは、スチールベルト13によって搬送され、運搬用台車などの搬送機器へ排出される。
(7)モジュール排出後に、コンベアの駆動側プーリ14に接続しているコンベア駆動伝達機構12を切り離す。
[実施例の効果]
本実施例によれば、次のような効果を奏する。
(1)太陽電池モジュールなどのラミネートモジュールの製造過程において、ラミネートするために封止樹脂を加熱して溶融させるときに、封止樹脂と太陽電池モジュールの上側ガラスとの間に間隙を設けてあるため、封止樹脂が加熱されることによって発生する、ガスなどの気体が、その間隙を流路として、真空発生器により吸引される。このことにより、気泡の原因となるガスなどの気体が、密着前に排気されるため、気泡の要因がなくなり、即ち、残留気泡を発生させることがない。残留気泡などの不良抑制は、生産性の向上に効果的であるとともに、製品の性能、寿命に好影響を与える。
(2)チャンバ内の真空圧を10Pa程度の真空環境としているため、たとえ、密着時に小さな気泡を巻き込んだとしても、ボイルの法則から、大気圧での体積は、真空環境下での1万分の1程度に圧縮されることから、残留気泡を発生させることがない。残留気泡などの不良抑制は、生産性の向上に効果的であるとともに、製品の性能、寿命に好影響を与える。
(3)太陽電池モジュールを積層した状態での架橋工程では、残留気泡が発生しないため、ダイヤフラム方式を採用した一般的なラミネート装置のように、気泡を消散させるための、実質的な加圧時間が不要となるため、ダイヤフラム方式を採用したラミネート装置と比較して、ラミネート工程にかかる時間を短縮することができる。時間短縮は、生産性の向上に効果的である。さらには、同じ生産量で比較すると、装置の設置面積、あるいは、装置の設置高さにおいて、小型化することができるため、工場体積当たりの生産性が向上するとともに、保全性が向上する。
(4)ダイヤフラム方式を採用した一般的なラミネート装置のように、ラバーシートにて挟圧することがないので、ラミネートするときにストレスがかかる要因がなくなることから、ストレスを抑制することができる。製品へのストレス軽減による歩留まり向上は、生産性の向上に効果的であるとともに、内在するストレスによる、製品の性能、寿命への悪影響を回避することができる。
(5)表面保護部材(ガラス)と、封止樹脂および裏面保護部材(ガラス)を密着させるための、昇降機構の移動量を、数値管理によりデジタル制御できるようになっているため、ラミネートにおける、充填剤の厚みを均一化することが可能になる。充填剤の厚みの均一化は、内在するストレスによる、製品の性能、寿命への悪影響を回避することができる。
(6)ダイヤフラム方式のラミネート装置のように、膨張、収縮ならびに冷熱を繰り返す、ラバーシートを使用していないため、劣化による交換などを必要としない。定期交換する消耗品がないため、交換時間が不要となり、生産性が向上するとともに、保全性が向上する。
(7)太陽電池モジュールの保護部材(表面ガラス、裏面ガラス)双方をヒータにより密着加熱する工程を採用することができるので、加熱溶融及び架橋反応の時間短縮を図ることができる。
(8)駆動プーリ14に動力を伝達するコンベア駆動伝達機構12を加熱チャンバ外に配置し、必要に応じてその動力伝達ローラ32が加熱チャンバ1内に出入りするので、加熱チャンバを真空雰囲気にする場合には、動力伝達ローラ32を含むコンベア駆動伝達機構12を加熱チャンバ外部に出しておくことで、加熱チャンバ1内部の真空形成スペースのコンパクト化及び真空の気密形成を容易に実現することができる。
(9)昇降機構の各モータは、数値制御が可能であるサーボモータ等を使用し、且つカム溝205を介し水平方向の直線移動に対する垂直方向の直線移動(昇降移動)の移動率の変換比を例えば1/10のように大きくすることができるので、加熱チャンバ内外の真空・大気圧差により昇降機構の位置制御精度に悪影響を及ぼすことを防ぐことができる。When generating the vacuum environment, a plurality of suction ports may be provided in the chamber so that uniform suction can be achieved at an accelerated rate. That is, it is possible to keep the airtight by pulling the shutter instantaneously by the acceleration suction.
1.7 Continuous heating (crosslinking heating)
(1) Monitor whether the inside of the vacuum chamber is normally atmospheric with a vacuum measuring instrument.
(2) After confirming that the atmosphere has been released, the contact heating is continued for an arbitrary set time.
(3) Close contact heating in the air promotes crosslinking.
1.8 Module discharge (1) The
(2) Next, the input side shutter opening /
(3) At the same time, the module discharge side shutter 3 is opened by the discharge side shutter opening /
(4) The conveyor
(5) The module
(6) The module is transported by the
(7) After the module is discharged, the conveyor
[Effect of Example]
According to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In the process of manufacturing a laminate module such as a solar cell module, when the sealing resin is heated and melted for lamination, a gap is provided between the sealing resin and the upper glass of the solar cell module. Therefore, a gas such as a gas generated by heating the sealing resin is sucked by the vacuum generator using the gap as a flow path. As a result, a gas such as a gas that causes bubbles is exhausted before contact, so that there is no cause for bubbles, that is, no residual bubbles are generated. Suppression of defects such as residual bubbles is effective in improving productivity and has a positive effect on product performance and life.
(2) Since the vacuum pressure in the chamber is about 10 Pa, even if a small bubble is involved at the time of close contact, according to Boyle's law, the volume at atmospheric pressure is 10,000 minutes under the vacuum environment. Since it is compressed to about 1, residual bubbles are not generated. Suppression of defects such as residual bubbles is effective in improving productivity and has a positive effect on product performance and life.
(3) In the cross-linking step in the state where the solar cell modules are laminated, residual bubbles are not generated. Therefore, a substantial pressurization time for dissipating the bubbles as in a general laminating apparatus adopting a diaphragm method. Therefore, the time required for the laminating process can be shortened as compared with a laminating apparatus adopting a diaphragm method. Time reduction is effective in improving productivity. Furthermore, when compared with the same production volume, the apparatus can be downsized in terms of the installation area of the apparatus or the installation height of the apparatus, so that productivity per factory volume is improved and maintainability is improved.
(4) Unlike a general laminating apparatus that employs a diaphragm method, the rubber sheet is not pressed, so that the factor of applying stress when laminating is eliminated, so that stress can be suppressed. The yield improvement by reducing the stress on the product is effective for improving the productivity, and avoids the adverse effect on the performance and life of the product due to the inherent stress.
(5) Since the amount of movement of the elevating mechanism for closely attaching the surface protection member (glass) and the sealing resin and the back surface protection member (glass) can be digitally controlled by numerical management, It becomes possible to make the thickness of the filler uniform. The uniform thickness of the filler can avoid adverse effects on the performance and life of the product due to the inherent stress.
(6) Unlike the diaphragm type laminating apparatus, the rubber sheet that repeats expansion, contraction and cooling is not used, so that replacement due to deterioration is not required. Since there are no consumables to be replaced regularly, replacement time is not required, which improves productivity and maintainability.
(7) Since it is possible to employ a process in which both the protective members (surface glass and back glass) of the solar cell module are closely heated with a heater, it is possible to shorten the time for heat melting and crosslinking reaction.
(8) The conveyor
(9) Each motor of the lifting mechanism uses a servo motor or the like that can be numerically controlled, and the conversion ratio of the movement rate of the vertical linear movement (lifting movement) to the horizontal linear movement via the
1…加熱チャンバ、2…モジュール投入口シャッター、3…モジュール排出口シャッター、10…投入側シャッター開閉機構、11…排出側シャッター開閉機構、12…コンベア駆動伝達機構、13…スチールベルト、14…駆動プーリ、15…テンション側プーリ、16…上側ヒータプレート(第2のヒータプレート)、17…下側ヒータプレート(第1のヒータプレート)、18…駆動プーリ昇降機構、19…テンション側プーリ昇降機構、20…ヒータプレート昇降機構、100…ラミネートモジュール構成部品、101…第1の保護部材(ガラス材)、102…封止樹脂シート、103…第2の保護部材(ガラス材)。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
加熱チャンバ内に設置されたスチールベルト上に前記第1の保護部材、前記封止樹脂シート、前記第2の保護部材の順に重ねたラミネートモジュール構成要素を搬入する工程と、
前記スチールベルト裏側で且つスチールベルトの撓み変形のための空間的ゆとりを保つよう前記ラミネートモジュール構成要素から離した位置に、第1のヒータプレートが位置し、前記ラミネートモジュール構成要素の上方に第2のヒータプレートが位置し、目標真空度に向けた真空排気過程で、この第1,第2のヒータプレートの輻射熱により、前記ラミネートモジュール構成要素を上下から加熱し、加熱過渡期の温度不均一により一時的に生じる前記第1の保護部材の上向きの反りをスチールベルトがこの反りに倣って撓み変形することにより前記ラミネートモジュール構成要素を安定な状態に保持し、且つ前記反りにより生じる前記第1,第2の保護部材間の隙間を介して、前記封止樹脂シートから生じるガス成分を、真空排気を利用して除去するプレ加熱工程と、
前記プレ加熱工程後に、反りが戻った前記ラミネートモジュール構成要素に対して、前記第1のヒータプレートおよび第2のヒータプレートとにより、真空雰囲気で輻射加熱を継続した後、前記第1のヒータプレートを前記スチールベルトの裏面に密着させ前記第2のヒータプレートを前記第2の保護部材に密着させて前記封止樹脂シートの加熱溶融を進行させる真空加熱工程と、
その後に前記加熱チャンバ内を大気開放して前記第1,第2のヒータプレートによる加熱を継続して前記封止樹脂シートに架橋反応を生じさせる大気加熱工程と、を含むことを特徴とするラミネートモジュールの製造方法。The first and second protective members that are components of the laminate module and the sealing resin sheet sandwiched between the protective members are bonded and laminated together by heating and melting and crosslinking the sealing resin sheet. In the method of manufacturing a laminate module,
A step of carrying in a laminate module component in which the first protective member, the sealing resin sheet, and the second protective member are stacked in this order on a steel belt installed in a heating chamber;
A first heater plate is located on the back side of the steel belt and away from the laminating module component so as to maintain a space for bending deformation of the steel belt, and a second heater plate is disposed above the laminating module component. The heater module is positioned, and the laminate module components are heated from above and below by the radiant heat of the first and second heater plates in the evacuation process toward the target degree of vacuum. The steel belt is bent and deformed in accordance with the warpage of the first protective member, which is temporarily generated, so that the laminated module component is held in a stable state, and the first and the first generated by the warp. The gas component generated from the sealing resin sheet is evacuated through a gap between the second protective members. And the pre-heating step of removing Te,
After the preheating step, the laminate module component that has returned to warpage is continuously heated in a vacuum atmosphere by the first heater plate and the second heater plate, and then the first heater plate. In close contact with the back surface of the steel belt, the second heater plate in close contact with the second protective member, and a vacuum heating step in which heating and melting of the sealing resin sheet proceeds,
And an atmospheric heating step in which the inside of the heating chamber is opened to the atmosphere and heating by the first and second heater plates is continued to cause a crosslinking reaction in the sealing resin sheet. Module manufacturing method.
前記スチールベルトの駆動プーリに動力を与える動力伝達プーリ及びその動力源は、前記プレ加熱工程を含む一連の加熱工程時には、前記加熱チャンバの外部にあって前記スチールベルトの駆動プーリと切り離されており、プレ加熱工程前及び一連の加熱工程後に前記スチールベルトが搬送コンベアの一部として使用される時には、前記動力伝達プーリが前記加熱チャンバ内に移動制御されて前記スチールベルトの駆動プーリに接続される請求項1記載のラミネートモジュール製造方法。The steel belt is an endless belt wound between a drive pulley and a belt tensioning pulley, and is arranged in parallel, and before the preheating step, the laminate module component is brought to a predetermined preheating position. Used as a transport conveyor belt for guiding and transporting to the next process position after a series of heating steps,
The power transmission pulley for supplying power to the steel belt drive pulley and the power source thereof are outside the heating chamber and separated from the steel belt drive pulley during a series of heating steps including the preheating step. When the steel belt is used as a part of the conveyor before the pre-heating process and after a series of heating processes, the power transmission pulley is controlled to move into the heating chamber and connected to the driving pulley of the steel belt. The laminate module manufacturing method according to claim 1.
真空ポンプを介して減圧により真空環境を生成することができる加熱チャンバと、
加熱対象のワークとなるラミネートモジュール構成要素の搬送コンベアを兼ねると共に、前記加熱チャンバ内に設置されて、前記第1の保護部材、前記封止樹脂シート、前記第2の保護部材の順に重ねたラミネートモジュール構成要素を載せて前記ワークの少なくとも真空加熱に用いられるエンドレスなスチールベルトを設置した加熱用チャンバと、
前記スチールベルトの裏側に配置される第1のヒータプレートと、
前記スチールベルトの上方に配置され、前記スチールベルトを介して前記第1のヒータプレートと対向した位置にある第2のヒータプレートと、
前記スチールベルトと前記第1のヒータプレートと前記第2のヒータプレートとの相対的な高さ位置を変えることのできる昇降機構と、を備えたことを特徴とするラミネートモジュールの製造装置。The first and second protective members that are components of the laminate module and the sealing resin sheet sandwiched between the protective members are bonded and laminated together by heating and melting and crosslinking the sealing resin sheet. In a laminate module manufacturing apparatus,
A heating chamber capable of generating a vacuum environment by depressurization via a vacuum pump;
Laminate that also serves as a conveyor for a laminate module component that becomes a workpiece to be heated, and is placed in the heating chamber and laminated in the order of the first protective member, the sealing resin sheet, and the second protective member. A heating chamber on which a module component is placed and an endless steel belt used for at least vacuum heating of the workpiece is installed;
A first heater plate disposed on the back side of the steel belt;
A second heater plate disposed above the steel belt and facing the first heater plate via the steel belt;
An apparatus for manufacturing a laminate module, comprising: an elevating mechanism capable of changing a relative height position of the steel belt, the first heater plate, and the second heater plate.
且つ前記ラミネートモジュール構成要素をスチールベルトを介して前記第1のヒータプレートにより下から加熱した時の加熱過渡期に生じる前記第1の保護部材の上向きの反りに対して、その反りに倣った前記スチールベルトの撓み変形がスチールベルトの長さ方向、幅方向のいずれにも生じるようにして、前記ラミネートモジュール構成要素を安定な状態に保持するように構成されている請求項6記載のラミネートモジュールの製造装置。The steel belt is an endless belt hung between a driving pulley and a belt tension applying pulley, and a plurality of the belts are arranged in parallel.
In addition, the upward movement of the first protective member that occurs during the heating transition period when the laminate module component is heated from below by the first heater plate via a steel belt follows the warpage. The laminate module according to claim 6, wherein the laminate module component is configured to hold the laminate module component in a stable state so that the deformation deformation of the steel belt occurs in both the length direction and the width direction of the steel belt. Manufacturing equipment.
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