JP2001230436A - 太陽電池モジュールの製造方法、製造装置及び太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は封止部材の加熱加圧を確実に行え
るようにした太陽電池モジュールの製造方法を提供する
ことにある。 【解決手段】 基板１０の半導体素子１１が形成された
一方の面を熱硬化性樹脂からなる封止部材１２によって
封止する太陽電池モジュールの製造方法において、基板
の半導体素子が形成された面に上記封止部材を重ねる工
程と、基板に重ねられた封止部材に表面が平滑で耐熱性
を備えた第１のシート１４をさらに重ねる工程と、第１
のシートを上側にして基板、封止部材及び第１のシート
からなる積層体を加圧加熱して上記封止部材を架橋反応
させる工程とを具備したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はガラス製の基板に
設けられた半導体素子を封止部材によって封止する太陽
電池モジュールの製造方法及び製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】太陽電池モジュールには単結晶シリコン
や多結晶シリコンを用いた結晶タイプの他に非晶質シリ
コンを用いたアモルファスシリコンタイプがあり、いず
れの場合であっても、シリコン自体が化学反応を起こし
易く、また物理的な衝撃にも弱いということがある。

【０００３】そこで、上記シリコンの保護などを目的と
して上記太陽電池モジュールのガラス製の基板の一方の
面に形成された半導体素子をエチレン酢酸ビニル―共重
合体（以下、ＥＶＡと称す）やエチレン―酢酸ビニル―
トリアリルイソシアヌレート３元重合架橋物（以下、Ｅ
ＶＡＴと称す）を主成分とする、熱硬化性樹脂からなる
封止部材で封止する構造が採用されている。

【０００４】太陽電池モジュールをＥＶＡやＥＶＡＴな
どの封止部材で封止する従来の装置は特開平１０−９５
０８９号公報に示されている。この公報に示された装置
はダイアフラムを備えた上チャンバと、ヒータ盤を備え
た下チャンバとが開閉自在に設けられており、上記ヒー
タ盤と上記ダイアフラムとで太陽電池モジュール及びこ
れに重ねられた封止部材とを加圧加熱して一体化するよ
うにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
構成の装置によって基板に形成された半導体素子を封止
部材で封止するようにすると、加熱加圧時に溶融した封
止部材にダイアフラムが接触することがあるため、この
ダイアフラムに溶融した封止部材が付着して硬化し、ダ
イアフラムを早期に損傷させるということがある。

【０００６】また、封止部材の上面側には半導体素子に
接続された配線材料が露出しているため、この配線材料
にダイアフラムが直接当たるため、そのことによっても
ダイアフラムの早期損傷を招くということがある。

【０００７】上記ダイアフラムは通常、シリコンゴムな
どによって形成されているが、未架橋のシリコン成分や
添加物などが含まれていることが多い。そのため、ダイ
アフラムによって封止部材の加圧を繰り返して行うと、
その不純物がヒータ盤に転写し、そのヒータ盤からガラ
ス製の基板の他方の面（太陽光の入射面）にさらに転写
するということがある。

【０００８】その結果、不純物が汚れとなって上記基板
に残留するばかりか、その汚れは容易に落とすことがで
きないため、商品価値の低下を招くということもある。

【０００９】この発明は、加熱された封止部材を加圧す
る加圧手段に溶融した封止部材が付着硬化したり、半導
体素子に接続された配線材料などによって上記加圧手段
が傷付くなどのことがないようにした太陽電池モジュー
ルの製造方法、製造装置及び太陽電池モジュールを提供
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、基板
の半導体素子が形成された一方の面を熱硬化性樹脂から
なる封止部材によって封止する太陽電池モジュールの製
造方法において、基板の半導体素子が形成された面に上
記封止部材を重ねる工程と、基板に重ねられた封止部材
に表面が平滑で耐熱性を備えた第１のシートをさらに重
ねる工程と、第１のシートを上側にして基板、封止部材
及び第１のシートからなる積層体を加圧加熱して上記封
止部材を架橋反応させる工程とを具備したことを特徴と
する太陽電池モジュールの製造方法にある。

【００１１】請求項２の発明は、上記基板の下側となる
他方の面に、耐熱性を備え上記基板よりも大きい第２の
シートを敷いてから、この積層体を加圧加熱することを
特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュールの製造方
法にある。

【００１２】請求項３の発明は、基板の半導体素子が形
成された一方の面を熱硬化性樹脂からなる封止部材によ
って封止する太陽電池モジュールの製造装置において、
装置本体と、一方の面に封止部材が重ねられ上記装置本
体に封止部材を上側にして供給される基板を上記封止部
材とともに加熱する加熱手段と、この加熱手段によって
加熱された上記基板と封止部材との積層体をこの封止部
材側から加圧する加圧手段と、この加圧手段と上記封止
部材との間に介装される表面が平滑で耐熱性を備えた第
１のシートとを具備したことを特徴とする太陽電池モジ
ュールの製造装置にある。

【００１３】請求項４の発明は、上記基板の他方の面に
は耐熱性を備え上記基板よりも大きい第２のシートが設
けられることを特徴とする請求項３記載の太陽電池モジ
ュールの製造装置にある。

【００１４】請求項５の発明は、基板の半導体素子が形
成された一方の面が熱硬化性樹脂からなる封止部材によ
って封止される太陽電池モジュールにおいて、上記基板
の外周面には、一方の面で溶融した封止部材が他方の面
に回りこむのを防止する回りこみ防止手段が形成されて
いることを特徴とする太陽電池モジュールにある。

【００１５】請求項１と請求項３の発明によれば、加熱
加圧される封止部材に、表面が平滑で耐熱性を備えた第
１のシートを重ねるようにしたので、溶融した封止部材
がこの封止部材を加圧するダイヤフラムに付着するのを
防止したり、加圧手段の不純物が第１のシート以外の部
分に転写するのを防止できるばかりか、第１のシートの
表面が平滑であるため、封止部材の表面を凹凸状にして
厚さを不均一にするようなことも防止できる。

【００１６】請求項２と請求項４の発明によれば、基板
の下側の面に第２のシートを接合したことで、加熱加圧
されることで溶融した封止部材がたれても、第２のシー
トが受けるから、基板からたれた封止部材が第２のシー
ト以外の部分に付着するのを防止できる。

【００１７】請求項５の発明によれば、基板の外周面に
回り込み防止手段を設けたことで、溶融した封止部材が
基板の一方の板面から他方の板面へ回り込んで、その板
面に付着して硬化するのを防止することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながらこの発
明の実施形態を説明する。

【００１９】図１乃至図３はこの発明の太陽電池モジュ
ールの製造装置を示し、この製造装置は装置本体１を備
えている。この装置本体１の一端部には一対の駆動ロー
ラ２が上下方向に所定間隔で設けられ、他端部には一対
の従動ローラ３が上下方向に所定間隔で向けられてい
る。

【００２０】上記駆動ローラ２と従動ローラ３とにはベ
ルト４が張設されている。駆動ローラ２は駆動源５によ
って回転駆動されるようになっており、それによって上
記ベルト４が図１に矢印で示す方向に無端走行するよう
になっている。

【００２１】上記ベルト４上には、装置本体１の一端側
から太陽電池モジュールのガラス製の基板１０が、図５
に示すようにこの基板１０の半導体素子１１が形成され
た一方の面にＥＶＡなどの熱硬化性の材料からなる封止
部材１２、裏面フィルム１３及び第１のシート１４が重
ねられ、他方の面に第２のシート１５が接合された状態
で供給される。

【００２２】上記第１のシート１４と第２のシート１５
とは上記基板１０よりも周囲に２ｃｍ程度大きい大きさ
で、厚さが０．２４５ｍｍ、表面が平滑で耐熱性及び可
撓性を備えたものが用いられている。このような条件に
適合するシート１４，１５としては、たとえば中興化成
工業（株）からチューコーフローＧタイプの商品名で販
売されているフッ素樹脂含浸ガラスクロスなどがある。
この材料の表面は凹凸の高低差が１００μｍ以下の平滑
面となっている。

【００２３】第２のシート１５は表面の平滑性はとくに
必要でなく、耐熱性を備えていればよく、第１、第２の
シート１４、１５の耐熱温度は封止部材１２を加熱溶融
する温度に耐えられる温度である、２００℃以上であれ
ばよい。なお、ＥＶＡは、通常１５０度で加熱溶融され
る。また、上記裏面フィルム１３は、詳細は図示しない
が、アルミニウム箔の両面にフッ素樹脂シートを接合固
定したものなどが用いられる。

【００２４】上記ベルト４の下面の駆動ローラ２と従動
ローラ３との間の部分には、ベルト４が下方へ撓むのを
阻止する受け部材１６が設けられている。この受け部材
１６の上面には上記ベルト４を介してベルト４上の基板
１０及び封止部材１２を加熱する加熱手段としてのヒー
タ板１７が設けられている。上記ベルト４は耐熱性、引
張強度及び可撓性を備えた材料によって形成されてい
る。

【００２５】上記装置本体１の中途部には門型支柱２１
が立設されている。この門型支柱２１には可動体２２が
上下動可能に設けられ、駆動源２３（図２に示す）によ
って上下方向に駆動されるようになっている。この可動
体２２は下面が開放した容器状に形成されていて、その
下面には図４に示すように下端面よりも所定寸法内方に
ゴム製のダイアフラム２４が気密に張設されている。こ
のダイアフラム２４の上面側には気密な上部室２５が形
成されている。

【００２６】上記可動体２２は太陽電池モジュールの基
板１０よりも十分に大きな平面形状を有していて、上記
基板１０がベルト４によって所定位置に搬送されてきて
位置決めされると、下降するようになっている。

【００２７】上記可動体２２が下降すると、ベルト４の
上面は上記可動体２２の周壁下端面によって覆われる。
それによって、ベルト４の上面と上記ダイアフラム２４
の下面との間には気密な下部室２６が形成される。

【００２８】上記上部室２５と下部室２６とにはそれぞ
れ第１、第２の真空ポンプ２７，２８が接続されてい
る。図６（ａ）に示すように可動体２２が上昇した状態
から、図６（ｂ）に示すように上記可動体２２が下降し
てベルト４の上面に下部室２６を形成すると、第１、第
２の真空ポンプ２７、２８が作動して上部室２５と下部
室２６とが同じ圧力で減圧される。それと同時に、基板
１０及び封止部材１２がヒータ板１７によって加熱され
る。

【００２９】それによって、ベルト４上に位置する基板
１０と封止部材１２及び封止部材１２と裏面フィルム１
３との接合面間から空気が除去されてこれらが密着する
とともに、封止部材１２に含まれる気泡が除去される。
このとき、上部室２５と下部室２６とは同圧であるか
ら、ダイアフラム２４はほとんど変形することがない。
この状態を積層体を密着させたならば、上部室２５の減
圧状態を解除して大気に連通させる。それによって、図
６（ｃ）に示すようにダイアフラム２４は圧力の低い下
部室２６側に膨張変形するから、このダイアフラム２４
によって基板１０に重ねられた封止部材１２が加圧され
ることになる。

【００３０】ベルト４によって所定位置に搬送位置決め
された基板１０及びこの基板１０に重ねられた封止部材
１２は、ベルト４の下面側に設けられたヒータ板１７に
よって加熱される。そのため、上記封止部材１２は溶融
してから硬化する架橋反応を呈するから、基板１０の一
方の面に形成された半導体素子１１を液密な状態で封止
することになる。

【００３１】封止部材１２を溶融硬化させたならば、下
部室２６の減圧状態を解除して大気に連通させる。それ
によって、ダイアフラム２４に加えられた圧力が除去さ
れるから、このダイアフラム２４による封止部材１２の
加圧状態が終了する。

【００３２】加圧が終了すると、可動部材２２が上昇
し、ベルト４が所定距離間欠的に駆動されることで、封
止部材１２によって封止された基板１０が装置本体１か
ら搬出されて新たな基板１０が搬入され、上述した工程
が繰り返されることになる。

【００３３】このようにして基板１０上に設けられた封
止部材１２を加熱硬化させるようにすると、加熱される
ことで封止部材１２が溶融すると、基板１０の周辺部か
らはみ出し、封止部材１２を加熱するダイアフラム２４
に付着して硬化することがある。

【００３４】しかしながら、封止部材１２の上面には第
１のシート１４が重ねられている。そのため、基板１０
の周辺部からはみ出した封止部材１２は、この基板１０
よりも大きな第１のシート１４によって覆われるから、
ダイアフラム２４に接触して付着硬化するのが防止され
ることになる。

【００３５】上記第１のシート１４は表面が平滑で耐熱
性及び可撓性を有する材料によって形成されている。そ
のため、封止部材１２が第１のシート１４を介してダイ
アフラム２４によって加圧されると、この封止部材１２
の表面は第１のシート１４の表面形状が転写されること
になるから、第１のシート１４と同じ平滑面となり、凹
凸面となることがない。

【００３６】つまり、封止部材１２を加熱加圧する際
に、仮に表面の凹凸の高低差が１００μｍ以上の平滑で
ない第１のシート１４を用いた場合には、その凹凸形状
が封止部材１２に転写されることで、封止部材１２の厚
さにむらが生じる。そのため、耐湿度試験を湿度が８５
％で、温度が８５℃の雰囲気中で行うと、封止部材１２
が基板１０から剥離する製品があることが実験によって
確認された。

【００３７】しかしながら、この発明では、第１のシー
ト１４として、表面の凹凸の高低差が１００μｍ以下の
平滑なものを用いるようにしたので、耐湿度試験で封止
部材１２が基板１０から剥離するような厚さむらができ
るのを防止することができる。

【００３８】また、封止部材１２上に第１のシート１４
が設けられていることで、ダイアフラム２４が半導体素
子１１に接続されて裏面フィルム１３上に露出した配線
材料（図示せず）に直接当たるようなことがない。その
ため、加圧時にダイアフラム２４が第１のシート１４に
よって保護されるから、このダイアフラム２４が早期に
損傷するのを防止できる。

【００３９】基板１０の周辺部からはみ出した封止部材
１２は基板１０の下面に敷かれた第２のシート１５上に
たれ、ベルト４上にたれることがない。そのため、封止
部材１２がベルト４に付着して硬化するということがな
いから、ベルト４を損傷させるようなこともない。

【００４０】また、ダイアフラム２４による加圧を繰り
返すことで、このダイアフラム２４に含まれる不純物が
ベルト４に転写されることがある。しかしながら、基板
１０の下面には第２のシート１５が接合されているた
め、上記不純物がベルト４から基板１０へ転写されるこ
とがない。そのため、ダイアフラム２４の不純物によっ
て基板１０が汚損されるのを防止することができる。

【００４１】基板１０の下面に第２のシート１５が接合
されていることで、封止部材１２が基板１０の上面側か
らたれても、基板１０の下面に回り込むのが阻止され
る。そのため、封止部材１２が基板１０の下面に付着し
て硬化するのを防止することができる。

【００４２】このようにして封止部材１２を架橋反応さ
せた太陽電池モジュールは、封止部材１２の架橋反応を
より一層、均一化させるためにキュア処理されることが
ある。キュア処理は、基板１０をキャリア（図示せず）
に積層載置し、そのキャリアをたとえばオーブンなどに
入れて上記基板１０を所定温度で所定時間加熱処理する
もので、そのときには上側の第１のシート１４を取り除
き、下側の第２のシート１５は残しておく。

【００４３】それによって、キュア処理時に基板１０か
らたれる封止部材１２は上記第２のシート１５に受けら
れるから、架橋反応する封止部材１２がキャリアなどに
付着した状態で硬化してしまうのを防止することができ
る。

【００４４】なお、キュア処理は、最初に行う封止部材
１２の溶融処理が確実に行われる場合には不要となる。

【００４５】図７（ａ）、（ｂ）はこの発明の変形例を
示す。この変形例は基板１０の上面で加熱されて溶融し
た封止部材１２が上記基板１０の下面側に回り込んで付
着するのを防止するために、基板１０の外周面に回りこ
み防止手段を設けるようにしたものである。

【００４６】図７（ａ）に示す回り込み防止手段は、基
板１０の外周面に突条３１を全周にわたって形成するよ
うにしたもので、図７（ｂ）は同じく基板１０の外周面
に凹部３２を全周にわたって形成するようにしたもので
ある。図７（ｂ）では凹部３２の断面形状が矩形となっ
ているが、円弧状であってもよい。

【００４７】このように、基板１０の外周面に突条３１
あるいは凹部３２を形成することで、基板１０の上面で
加熱溶融された封止部材１２が上記突条３１や凹部３２
によってたれ落ちるのが阻止されることになるから、基
板１０の下面に流れて付着するのを確実に防止すること
ができる。

【００４８】

【発明の効果】請求項１と請求項３の発明によれば、加
熱加圧される封止部材に、表面が平滑で耐熱性を備えた
第１のシートを重ねるようにした。

【００４９】そのため、溶融した封止部材がこの封止部
材を加圧する加圧手段に付着するのを防止したり、加圧
手段の不純物が第１のシート以外の部分に転写するのを
防止できるばかりか、第１のシートの表面が平滑である
ため、封止部材の表面を凹凸状にして厚さを不均一にす
るようなことも防止できる。

【００５０】請求項２と請求項４の発明によれば、基板
の下側の面に第２のシートを接合した。

【００５１】そのため、加熱加圧されることで溶融して
たれる封止部材を第２のシートによって受けることがで
きるから、溶融した封止部材が他の部分に付着するのを
防止できるばかりか、基板の下側の面が汚れるのを第２
のシートによって防止することもできる。

【００５２】請求項５の発明によれば、基板の外周面
に、基板の一方の板面で加熱されて溶融した封止部材が
たれ落ちるのを防止する回りこみ防止手段を設けるよう
にした。

【００５３】そのため、溶融した封止部材が基板の一方
の板面から他方の板面に回り込んで付着するのを防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態に係る太陽電池モジュー
ルの製造装置を示す正面図。

【図２】同じく平面図。

【図３】同じく側面図。

【図４】同じく可動体を下降させた状態の一部を示す拡
大断面図。

【図５】同じく封止部材によって半導体素子が封止され
てベルト上に供給される太陽電池モジュールの説明図。

【図６】同じく封止部材をダイアフラムによって加圧す
る工程を順次示した説明図。

【図７】（ａ）、（ｂ）はそれぞれこの発明の変形例を
示す基板の一部分の拡大断面図。

【符号の説明】

１…装置本体 １０…基板 １１…半導体素子 １２…封止部材 １４…第１のシート １５…第２のシート １７…ヒータ板（加熱手段） ２４…ダイアフラム（加熱手段） ３１…突条（回り込み防止手段） ３２…凹部（回り込み防止手段）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の半導体素子が形成された一方の面
   を熱硬化性樹脂からなる封止部材によって封止する太陽
   電池モジュールの製造方法において、 基板の半導体素子が形成された面に上記封止部材を重ね
   る工程と、 基板に重ねられた封止部材に表面が平滑で耐熱性を備え
   た第１のシートをさらに重ねる工程と、 第１のシートを上側にして基板、封止部材及び第１のシ
   ートからなる積層体を加圧加熱して上記封止部材を架橋
   反応させる工程とを具備したことを特徴とする太陽電池
   モジュールの製造方法。
2. 【請求項２】 上記基板の下側となる他方の面に、耐熱
   性を備え上記基板よりも大きい第２のシートを敷いてか
   ら、この積層体を加圧加熱することを特徴とする請求項
   １記載の太陽電池モジュールの製造方法。
3. 【請求項３】 基板の半導体素子が形成された一方の面
   を熱硬化性樹脂からなる封止部材によって封止する太陽
   電池モジュールの製造装置において、 装置本体と、 一方の面に封止部材が重ねられ上記装置本体に封止部材
   を上側にして供給される基板を上記封止部材とともに加
   熱する加熱手段と、 この加熱手段によって加熱された上記基板と封止部材と
   の積層体をこの封止部材側から加圧する加圧手段と、 この加圧手段と上記封止部材との間に介装される表面が
   平滑で耐熱性を備えた第１のシートとを具備したことを
   特徴とする太陽電池モジュールの製造装置。
4. 【請求項４】 上記基板の他方の面には耐熱性を備え上
   記基板よりも大きい第２のシートが設けられることを特
   徴とする請求項３記載の太陽電池モジュールの製造装
   置。
5. 【請求項５】 基板の半導体素子が形成された一方の面
   が熱硬化性樹脂からなる封止部材によって封止される太
   陽電池モジュールにおいて、 上記基板の外周面には、一方の面で溶融した封止部材が
   他方の面に回りこむのを防止する回りこみ防止手段が形
   成されていることを特徴とする太陽電池モジュール。