JPH0951114A - 真空ラミネート装置および真空ラミネート方法 - Google Patents

真空ラミネート装置および真空ラミネート方法

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JPH0951114A
JPH0951114A JP7204196A JP20419695A JPH0951114A JP H0951114 A JPH0951114 A JP H0951114A JP 7204196 A JP7204196 A JP 7204196A JP 20419695 A JP20419695 A JP 20419695A JP H0951114 A JPH0951114 A JP H0951114A
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solar cell
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vacuum
cell module
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誠紀 糸山
Yuji Inoue
裕二 井上
Kimitoshi Fukae
公俊 深江
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易な構造で、大面積化および処理時間の短
縮化の可能な真空ラミネート装置および真空ラミネート
方法を得る。 【解決手段】 筒管102が環状体とされこの環状体の
内周側の壁に複数の脱気孔105が形成される。この環
状体は板状の基材101上へ据付け固定され、基材10
1と環状体とでラミネート処理のための空間部を構成す
る。空間部へは蓋部材107が覆いかぶされ、形成され
た空間部は真空引きされる。この真空引きを維持しつつ
ラミネート処理空間を加熱処理する。この簡潔・単純な
処理によりラミネート処理空間に配置された材料へラミ
ネート処理を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、真空ラミネート装置お
よび真空ラミネート方法に係わり、例えば、太陽電池モ
ジュールの製造装置に適用される真空ラミネート装置お
よび真空ラミネート方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、真空ラミネート装置は、半導体関
連、特に太陽電池等の外気に晒して用いられる素子を被
覆する目的で最終的な製造装置として適用される。これ
は、素子を温湿度・外圧等に対し耐久性を向上させるた
めである。
【0003】真空ラミネート装置を製造装置として最も
好適に適用される太陽電池は、近年需要が急速に拡大し
ている。これは、ポータブル機器における電源用と、ク
リーンエネルギー源としての需要の拡大に伴う。例え
ば、地球環境汚染の拡大につれ、環境問題に対する意識
の高まりが世界的な広がりを見せている。中でも、CO
2排出に伴う地球の温暖化現象に対する危惧感は深刻で
あり、クリーンなエネルギーへの希求は益々強まってい
る。この様な状況において、太陽電池は、現在のところ
その安全性と扱い易さから、安全なエネルギー源として
期待される主要なものである。これらの要求に対し信頼
性および経済性の高い太陽電池を供給するために、上記
の真空ラミネート装置は重要な役割を果たすこととな
る。
【0004】なお、太陽電池には様々な型式および形態
の物がある。代表的なものを以下に列挙する。
【0005】(1)結晶シリコン太陽電池、(2)多結
晶シリコン太陽電池、(3)アモルファスシリコン太陽
電池、(4)銅インジウムセレナイド太陽電池、(5)
化合物半導体太陽電池、この中で、薄膜結晶シリコン太
陽電池、化合物半導体太陽電池及びアモルファスシリコ
ン太陽電池は、比較的低コストであり、しかも大面積化
が可能なため最近では各方面で活発に研究開発が進めら
れている。
【0006】図8および図9は太陽電池モジュールの材
料構成を示しており、図8は材料積層時の構成、図9は
太陽電池モジュールとして完成した状態での材料構成を
表わしている。これらの図において、501は表面被覆
材、502は充填材、503は太陽電池素子、504は
裏面被覆材である。
【0007】太陽電池モジュールの一作製手順として、
先ず真空装置内に太陽電池モジュールを構成する材料を
配置し積層し、真空引きを行い各材料間の空気を取り除
く。いわゆる、脱気する。次にこの真空引きした状態で
加熱する。加熱により昇温し、充填材が架橋あるいは硬
化するための温度に達し、充填材が十分硬化するまでこ
の温度を所定の時間保持する。その後冷却し、真空引き
を停止し大気圧に戻す。この手順により図9に示した構
成の太陽電池が完成する。
【0008】図10〜図12は、従来の太陽電池モジュ
ールの製造装置に適用される真空ラミネート装置の構成
を説明するための図である。図10は全体図、図11は
図10の断面構造図、図12は太陽電池モジュール作製
時の断面構造図を示す。これらの図において、701は
本体蓋部、702は本体、703は本体蓋部用真空ポン
プ、704は本体用真空ポンプ、705はシリコンラバ
ー、706は台座、707はヒーター、708は太陽電
池モジュール構成材料である。
【0009】上記の太陽電池モジュールの真空ラミネー
ト装置における太陽電池モジュールの作成手順は以下に
よる。先ず、図10の様に、本体部701が開いている
状態で、本体内の台座706上に太陽電池モジュール構
成材料708を配置する。次に本体蓋部用の真空ポンプ
703を起動し、本体蓋部内を真空引きする。そして本
体蓋部701を閉じて蓋をした後、本体用真空ポンプ7
04を起動して本体内を真空にする。本体蓋部701と
本体702のそれぞれの真空度(真空計は不図示)が安
定したところで、本体蓋部用の真空ポンプ703を止
め、本体蓋部内を大気圧に戻す。そしてヒーター707
を作動して昇温し、所定の温度を一定時間保持した後、
ヒーター707を止めて冷却する。十分に冷却できたと
ころで、本体用真空ポンプ704を止めて、本体内を大
気圧に戻して太陽電池モジュールを作成する。ここで、
ヒーター707による所定の温度条件とは、太陽電池モ
ジュール構成材料の中の充填材が硬化あるいは架橋する
温度である。また、高温保持する設定時間は、充填材料
が完全硬化あるいは架橋が終了するまでである。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の太陽電池モジュールの真空ラミネート装置は、本体
702、および本体蓋部701が金属でできているため
重量が重く、作業性が悪い。また、本体内の台座706
の熱容量が大きいために、ヒーター707を作動させて
も、太陽電池モジュール構成材料708の昇温・降温が
遅く、加熱処理時間が長い。更に、太陽電池の中でも特
にアモルファスシリコン太陽電池は大面積化に適してい
るが、この従来の太陽電池モジュールの真空ラミネート
装置では上記の構造を有しているために、太陽電池モジ
ュールの大面積化を図るための装置の大型化が容易に行
い難い問題を伴う。
【0011】本発明は、簡易な構造で、大面積化および
処理時間の短縮化の可能な真空ラミネート装置および真
空ラミネート方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明の真空ラミネート装置は、筒管が環状体とさ
れこの環状体の内周側の壁に複数の脱気孔を有する環状
体と、環状体が据付け固定された基材とを有する真空ラ
ミネート装置であり、環状体の全面を覆う蓋部材をさら
に有し、蓋部材と環状体と基材とでラミネート処理のた
めの空間部を形成し、空間部を真空引きすることを特徴
としている。
【0013】本発明の真空ラミネート方法は、内周側の
壁に脱気孔を有する筒管により形成された環状体とこの
環状体が固定された板状の基材とでラミネート処理空間
を構成するラミネート処理空間を形成した真空ラミネー
ト装置において、ラミネート処理空間へモジュール材料
を配置するモジュール材料配置工程と、環状体により構
成されるラミネート処理空間の全面を蓋部材により覆う
ラミネート処理空間形成工程と、蓋部材により覆われた
ラミネート処理空間を真空引きする真空引き工程とを有
し、真空引きを維持しつつラミネート処理空間を加熱処
理することによりモジュール材料へラミネート処理を行
うことを特徴としている。
【0014】また、上記のモジュール材料は太陽電池モ
ジュール材料であるとよい。
【0015】
【作用】したがって、本発明の真空ラミネート装置およ
び真空ラミネート方法によれば、内周側の壁に脱気孔を
有する筒管により形成された環状体とこの環状体が固定
された板状の基材とでラミネート処理空間を構成する。
このラミネート処理空間へモジュール材料を配置し、環
状体により構成されるラミネート処理空間の全面を蓋部
材により覆う。蓋部材により覆われたラミネート処理空
間を真空引きし、この真空引きを維持しつつラミネート
処理空間を加熱処理する。この装置を使用してラミネー
トすれば、装置が簡単な構造で軽量であるので、ラミネ
ート作業が簡単になり、また、装置の熱容量が小さいた
め、熱処理時の昇温、降温が早く、処理時間の短縮化が
図れる。
【0016】
【実施例】次に、添付図面を参照して本発明による真空
ラミネート装置および真空ラミネート方法の実施例を詳
細に説明する。図1〜図3を参照すると、本発明の真空
ラミネート装置および真空ラミネート方法の実施例が示
されている。これらの図の図1は実施例の真空ラミネー
ト装置の上斜視図である。また、図2は図1のA―A断
面図である。さらに、図3は図1の真空ラミネート装置
を用いたラミネート処理手順を説明するための部材配置
例を示す図1のA−A断面図である。
【0017】図1〜図3において、101は板状の基
材、102は筒管、103はバルブ、104は真空ポン
プ、105は脱気孔、106は固定部材、107は蓋部
材、108は太陽電池モジュール構成材料、109は
網、110は開口部である。
【0018】これらの構成部品の板状の基材101は、
真空ラミネート装置の底部を構成する部材である。本適
用例の太陽電池モジュールの製造装置に使用される板状
の基材101には、耐熱性、剛性、軽量性、表面接着性
等の特性が要求される。本部材に用いられる材料は、主
に鉄やアルミニウム等の金属である。軽量化を図るため
には薄くしなければならないが、過度に薄くすると剛性
がとれなくなる。好適には略1.5〜2.0mm厚さの
鉄板を使用する。また、場合によっては筒管102をシ
ーラント材等により接着することがある。故に、接着性
を向上するために好ましくは表面をリン酸塩等により化
学処理する。
【0019】筒管102は、真空引きを行う管であり、
環状に構成された環状体である。また、網109と蓋部
材107とにより真空引きをするための空間部を構成す
る。この筒管102に要求される特性は、耐熱性、剛
性、軽量性等が挙げられる。材料としては主にステンレ
スが使用される。筒管102の内周側の側面部に設けら
れる真空引きのための脱気孔105は、真空ラミネート
装置を組み上げる前に開けられていることが望ましい。
また、場合によっては筒管102を板状の基材101の
上に接着することがある。この場合筒管102は、接着
前に脱脂処理されていることが好ましい。大きさは、環
状体の外枠が板状の基材101内に収まるものを使用す
る。真空引きを行う真空ポンプ104を接続するための
開口部110とバルブ103が設けられる。
【0020】脱気孔105は、真空引き時の脱気用の孔
として使用され、筒管102の真空引きする空間側、つ
まり環状体の内側に設けられる。筒管102の真空引き
する空間側全域、即ち、略四辺形に構成された環状体の
4辺に、好ましくは等間隔に、板状の基材101上に固
定される前に設けられる。
【0021】固定部材106は、筒管102の固定に際
し、筒管102と板状の基材101間に隙間が生じない
ように固定するための部材である。本装置は、太陽電池
モジュールの製造工程において真空状態を維持しつつ高
温に晒されるため、固定部材106にそれなりの耐熱性
が要求される。固定方法としては、溶接による固定の
他、筒管102と板状の基材101の隙間を埋めるよう
にしてシーラントにより固定する方法もある。例えば、
RTV硬化型シリコンシーラントが使用できる。
【0022】蓋部材107は、筒管と板状の基材とによ
り真空引きするための空間部を造る目的で使用される。
また真空引きした状態で、太陽電池モジュールの構成材
料108を押さえつけて、構成材料間の脱気を促す目的
で使用される。蓋部材107は、環状体の外枠よりも十
分に大きいものを使用する。蓋部材107に要求される
特性は、耐熱性、柔軟性、軽量および真空引きした時の
気密性等である。使用材料は主にシリコン樹脂であり、
形状はシート状である。
【0023】網109は、製造時に真空引きして太陽電
池モジュールの構成材料108間の脱気を行う際の、空
気の流れを確保するために使用される。即ち、真空引き
する空間部の板状の基材101と蓋部材107の間に位
置し、板状の基材101と蓋部材107が接触して空気
の流れを遮断するのを防ぐために使用する。サイズは、
筒管102より形成される環状体の内寸法と同じ形状お
よび大きさのものを使用する。要求される特性は、耐熱
性、柔軟性、軽量性等である。材料は、ステンレスやア
ルミニウム等の金網、ポリエステル等の耐熱性樹脂繊維
を網状にしたものを使用する。
【0024】上記の部材で構成される真空ラミネート装
置の作製方法は、まず筒管102を、板状の基材101
上に、環状体(環状体の外枠)がはみ出さないように置
く。次に、筒管102と板状基材101の隙間を埋める
ように外側(真空引きする空間とは反対側)より固定部
材106を流し込む。ここで板状の基材101は900
×1500mmのサイズの耐候性鋼板(例えば、商標
「ボンデ鋼板」;新日本製鉄社製、表面リン酸塩処理
済、板厚1.6t)、筒管102は環状体の外寸が80
0×1400mmのサイズのステンレス管(ステンレス
316BA、管径は1/2インチ)、脱気孔105は孔
径は3mmで間隔は50mmピッチで4辺に設けてある
もの、そして固定部材はRTVシリコン系シーラント
(商標「KE347」;信越シリコーン社製)を使用し
た。さらに室内雰囲気に24時間放置して、RTVシリ
コン系シーラントを硬化させて、筒管102を板状の基
材101上に固定した。
【0025】上記の構成による真空ラミネート装置は、
構造が簡単であり、大面積太陽電池モジュールの作成に
伴う装置の大型化が容易に行える。また、装置の熱容量
が小さく昇降温が速く処理時間の短縮化、軽量化、装置
の低廉化、複数装置による処理の高効率化等が可能とな
る。
【0026】(適用例1)図4は、上記実施例の真空ラ
ミネート装置を太陽電池モジュールの製造装置へ適用し
た場合の構成例を示す図である。この図4は、太陽電池
モジュールをラミネート処理空間へ配置した場合の断面
図である。図4は、上述の図2および図3と同様に、図
1の真空ラミネート装置におけるA−A方向の断面図に
相当する。
【0027】本適用例の太陽電池モジュール製造装置に
おいて、板状の基材101、筒管102、バルブ10
3、真空ポンプ104、脱気孔105、固定部材10
6、蓋部材107、網109、開口部110の各部は、
上記の真空ラミネート装置と同様であり、重複する説明
を回避する。その他の部材の208は太陽電池モジュー
ルを形成する太陽電池モジュール構成材料であり、21
0は太陽電池モジュール構成材208の周囲へ充填され
る充填材の漏れ出しを防止するための充填材流れ防止材
である。本適用例では、これらの部品をラミネート処理
する。
【0028】実施例のラミネート装置を用いて太陽電池
モジュールを作成する手順を以下に説明する。ラミネー
ト装置の真空引きする空間部に充填材流れ防止材210
を置き、その上に太陽電池モジュール構成材料208を
配置し、さらにその上に充填材流れ防止材210を置
く。これらの配置後、筒管102の環状体全体を覆うよ
うに蓋部材107をかぶせる。
【0029】ここにおいて、充填材流れ防止材210と
してPTFEフィルム(旭ガラス社製)を使用した。ま
た蓋部材107として1000×1600mmサイズの
シリコンラバー(厚さ;2t,硬度;50、シリコン樹
脂汎用タイプ、タイガースポリマー製)を使用した。
【0030】上記の各部材の配置完了後、真空ポンプ1
04を起動し空間部を真空引きして、太陽電池モジュー
ル構成材料208の間にある空気を排出・脱気する。真
空ポンプ104で脱気している状態で、真空ラミネート
装置を不図示の高温のオーブンへ投入し、太陽電池モジ
ュールを構成している材料中の充填材が硬化する温度
(略150℃)にまで昇温し、硬化が終了するまで30
分間保持した。その後オーブンから装置を取り出して冷
却させ、真空ポンプ104を止めて空間部を大気圧に戻
す。この手順により太陽電池モジュールを作製した。
【0031】次に太陽電池モジュールの構成材料につい
て説明する。図5は本適用例で使用した太陽電池モジュ
ールの構成材料を示す図である。図5において301は
表面被覆材、302は充填材、303は太陽電池素子、
304は裏面被覆材である。表面被覆材301は500
×1400mmの大きさのフッ素樹脂フィルム(商標
「無延伸テフゼル」;デュポン社製、厚さ;50μ
m)、充填材302は500×1400mmの大きさの
EVA(商標「耐候性グレード」;ハイシート工業社
製、厚さ;460μm)裏面被覆材304は500×1
400mmの大きさの耐候性塗装鋼板(商標「タイマカ
ラーGL」;大同鋼板社製、0.4t)を使用した。以
下に太陽電池素子303の作製方法を説明する。
【0032】図6は太陽電池素子の概略構成図である。
図6において401はステンレス基板、402は裏面反
射層、403は半導体光活性層、404は透明導電層、
405は集電電極である。洗浄したステンレス基板40
1上に、スパッタ法で裏面反射層402としてAl層
(膜厚500nm)とZnO層(膜厚500nm)を順
次形成する。ついで、プラズマCVD法により、SiH
4とPH3とH2の混合ガスからn型a−Si層を、Si
4とH2の混合ガスからi型a−Si層を、SiH4
BF3とH2の混合ガスからp型微結晶μc−Si層を形
成し、n層膜厚15nm/i層膜厚400nm/p層膜
厚10nm/n層膜厚10nm/i層膜厚80nm/p
層膜厚10nmの層構成のタンデム型a−Si系半導体
光活性層403を形成した。
【0033】次に、透明導電層404として、In23
薄膜(膜厚70nm)を、O2雰囲気下でInを抵抗加
熱法で蒸着する事によって形成した。この上に、集電電
極405を、銀ペーストをスクリーン印刷機によりパタ
ーン印刷し、乾燥を行うことにより形成した。
【0034】以上の手順により、本実施例の真空ラミネ
ート装置および上記の太陽電池素子を用いて、500×
1400mmの大きさの太陽電池モジュールを作製し
た。
【0035】(変化例1)本変化例は、上記の適用例に
おいて板状の基材101、筒管102、蓋部材107の
サイズを大きくしたものである。板状の基材101は1
200×5700mm、筒管102は環状体の外寸が1
150×5650mm、蓋部材107としてのシリコン
ラバーは1300×5800mmのものを使用し、環状
体の筒管102は管径を3/4インチとした。また太陽
電池構成材料の大きさは、表面被覆材、充填材、裏面被
覆材は800×5400mmのものを使用した。以上の
変更点以外は、上記の適用例と同様にして行い、800
×5400mmの大面積太陽電池モジュールを作製し
た。
【0036】(変化例2)本変化例は、上記の適用例に
おいて使用した真空ラミネート装置を3台作成し、3台
の装置を重ねるようにして配置し、そのまま同時にオー
ブンに投入して、一度の熱処理で3枚の太陽電池モジュ
ールを作成した。図7は本変化例で使用する装置の構成
を示す概略図である。図7によれば、所定の台車上に3
枚の真空ラミネート装置を設置した形態を表している。
この形態において、3枚の太陽電池モジュールを一度に
作成した。台車上に3枚の真空ラミネート装置を配置し
た以外は上記の適用例と同様である。
【0037】上記の各構成による太陽電池モジュール製
造装置は、構造が簡単、装置の大型化が容易、短処理時
間、軽量、低廉、高効率等の特性を有している。
【0038】尚、上述の実施例は本発明の好適な実施の
一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の
要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能であ
る。例えば、本実施例では真空ラミネート装置を太陽電
池モジュールの製造に適用して説明したが、ラミネート
処理の対象物は太陽電池モジュールに限らない。
【0039】
【発明の効果】以上の説明より明かなように、本発明の
真空ラミネート装置および真空ラミネート方法は、環状
体と板状の基材とで構成されたラミネート処理空間へモ
ジュール材料を配置し、環状体により構成されるラミネ
ート処理空間の全面を蓋部材により覆う。蓋部材により
覆われたラミネート処理空間を真空引きしつつ加熱処理
する。この加熱処理によりラミネート処理空間へ配置さ
れたモジュール材料が真空引きの状態でラミネート処理
される。これらの手順または構成は、簡潔・単純であ
り、大型の処理対象物の処理、高速処理等への対応およ
び処理時間の短縮化、低廉化、軽量化等への対応が容易
となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の真空ラミネート装置および真空ラミネ
ート方法の実施例を示す外観斜視図である。
【図2】図1のA−A断面図である。
【図3】図1を使用し、ラミネートを行うときのA−A
断面図である。
【図4】図1の真空ラミネート装置および真空ラミネー
ト方法を太陽電池モジュール製造装置に適用した場合の
部材の配置図であり、図1のA−A方向に相当する断面
図である。
【図5】適用例で使用した太陽電池モジュールの構成材
料を説明するための図であり、太陽電池モジュールの断
面図である。
【図6】図4で用いた太陽電池モジュールの太陽電池素
子の構成を示す断面図である。
【図7】変化例2を説明するための図であり、3枚の真
空ラミネート装置を台車に設置した状態を表している。
【図8】従来例の太陽電池モジュール製造装置の外観斜
視図である。
【図9】図8により構成された太陽電池モジュールの完
成状態での材料構成を表わした断面図である。
【図10】従来の太陽電池モジュールの真空ラミネート
装置の構成を説明するための外観斜視図である。
【図11】図10を用いたラミネート処理を説明するた
めの断面概念図である。
【図12】図10を用いたラミネート処理を説明するた
めの断面概念図である。
【符号の説明】
101 板状の基材、 102 筒管、 103 バルブ、 104 真空ポンプ、 105 脱気孔、 106 固定部材、 107 蓋部材、 108、208 太陽電池モジュール構成材料、 109 網、 110 開口部、 210 充填材流れ防止材、 301、501 表面被覆材、 302、502 充填材、 303、503 太陽電池素子、 304、504 裏面被覆材、 401 ステンレス基板、 402 表面反射層、 403 半導体光活性層、 404 透明導電層、 405 集電電極、 701 本体蓋部、 702 本体、 703 本体蓋部用真空ポンプ、 704 本体用真空ポンプ、 705 シリコンラバー、 706 台座、 707 ヒーター、 708 太陽電池モジュール構成材料。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 筒管が環状体とされ該環状体の内周側の
    壁に複数の脱気孔を有する環状体と、該環状体が据付け
    固定された基材とを有する真空ラミネート装置におい
    て、前記環状体の全面を覆う蓋部材をさらに有し、該蓋
    部材と前記環状体と基材とでラミネート処理のための空
    間部を形成し、該空間部を真空引きすることを特徴とす
    る真空ラミネート装置。
  2. 【請求項2】 内周側の壁に脱気孔を有する筒管により
    形成された環状体と該環状体が固定された板状の基材と
    でラミネート処理空間を構成した前記真空ラミネート装
    置を使用して、 前記ラミネート処理空間へモジュール材料を配置するモ
    ジュール材料配置工程と、 前記環状体により構成される前記ラミネート処理空間の
    全面を蓋部材により覆うラミネート処理空間形成工程
    と、 前記蓋部材により覆われたラミネート処理空間を真空引
    きする真空引き工程とを有し、 前記真空引きを維持しつつ前記ラミネート処理空間を加
    熱処理することにより前記モジュール材料へラミネート
    処理を行うことを特徴とする真空ラミネート方法。
  3. 【請求項3】 前記モジュール材料は太陽電池モジュー
    ル材料であることを特徴とする請求項2記載の真空ラミ
    ネート方法。
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