JP2001261354A

JP2001261354A - 太陽電池用ガラス基板及びその半強化処理方法

Info

Publication number: JP2001261354A
Application number: JP2000082237A
Authority: JP
Inventors: Eishiro Sasagawa; 英四郎笹川; Moichi Ueno; 茂一上野; Taizo Fujiyama; 泰三藤山; Kazuhiko Ogawa; 和彦小川
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-03-23
Filing date: 2000-03-23
Publication date: 2001-09-26
Anticipated expiration: 2020-03-23
Also published as: JP3735231B2

Abstract

(57)【要約】【課題】各種サイズに対応できる太陽電池パネルの分
割化を容易にするために、ガラス基板を強化ガラスと生
板ガラスとの間の最も適した強度レベルとする太陽電池
用ガラス基板及びその半強化処理方法を提供する。【解決手段】発電機能層を保護するためのカバーとし
ての役割をもち、かつ該発電機能層が直接的に積層さ
れ、該発電機能層の積層後に切断されて所望の製品サイ
ズに分割されることが予定される太陽電池用ガラス基板
であって、その強度が、表面強化処理された強化ガラス
の強度よりも小さく、かつ表面強化処理されていない生
板ガラスの強度よりも大きい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池用ガラス
基板及びその半強化処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のアモルファスシリコン（以下、ａ
−Ｓｉという）や微結晶シリコン、薄膜多結晶シリコン
など基板上に発電膜を形成する太陽電池は、厚いカバー
ガラス４と裏面カバーシート５との間に太陽電池モジュ
ール２を挟み込む構造としている。太陽電池モジュール
２は厚さ１ｍｍ程度の薄いガラス基板上に透明電極層、
ａ−Ｓｉなどの発電層、金属電極層を順次積層してなる
ものである。

【０００３】ラミネート処理においては、図９に示すよ
うに、複数枚例えば４枚の太陽電池モジュール２の光入
射面側にはカバーガラス４を重ね合わせ太陽電池モジュ
ールを適宜直列・並列に電気的に集電接続を行い、裏面
側には裏面カバーシート５を重ね合わせ、例えば熱接着
性のＥＶＡシート３をカバーガラス４と電池モジュール
２との相互間および裏面カバーシート５と電池モジュー
ル２との相互間にそれぞれ挿入し、これを加熱加圧す
る。予め所定寸法として用意したカバーガラスのサイズ
の太陽電池となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の太陽
電池モジュール２は最終製品に近いサイズを想定して予
め設定されているために、カバーガラス４のサイズは電
池モジュール２のサイズのほぼ整数倍に固定化されてい
る。このため規格から外れたサイズは特注品扱いとな
り、コストおよび納期の面で問題があるので量産工場で
は実際には規格外のサイズを製造することはできない。

【０００５】そこで、任意サイズのカバーガラスに太陽
電池機能層を直接積層し、ラミネート処理により裏面カ
バーシートを貼り合わせてパネル化し、パネルを切断し
て所望サイズに分割化することにより顧客の多様な要求
に応えるようにすることが考えられる。

【０００６】しかし、カバーガラスを切断しようとする
と周囲に亀裂が進展して細かな小断片にばらばらに分か
れてしまい、切断予定線に沿ってシャープに切断するこ
とができない。これはカバーガラスの軽量化のために薄
めの板厚でも十分な強度が得られるように強化ガラスを
用いていることに起因しており、強化ガラスの表面に切
り欠きを生じると、表層に存在する高い残留応力が切り
欠きによって解消され、見掛け上の引張り強度が低下
し、周囲に多数の亀裂が進展してしまうからである。こ
のため強化ガラスを受け入れ状態のままで太陽電池機能
用ガラス基板と保護用カバーガラスとに兼用して製造し
た後に所望サイズに分断化することが事実上できないと
いう問題がある。

【０００７】また、量産工場では製品サイズ毎に対応す
る製造ラインをもつ必要があり、異なるサイズの製品を
同一の製造ラインに流すにはハンドリング装置、位置決
め装置をはじめ様々な制約を受けるので、事実上は規格
外の異サイズ製品を同一ラインでは製造することができ
ない。このため顧客の種々の要求・要望に応えることが
できないという問題がある。

【０００８】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたものであって、各種サイズに対応できる太陽電池パ
ネルの分割化を容易にするために、ガラス基板を強化ガ
ラスと生板ガラスとの間の最も適した強度レベルとし、
基板の分断を可能とすることができる太陽電池用ガラス
基板の半強化処理方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】ガラスは圧縮に対しては
強いが、引張りに対しては弱い材料である。また、ガラ
スの表層にはグリフィスフローと呼ばれる表面欠陥が存
在するため、ガラスが破壊されるときには表層が破壊の
起点となりやすい。そこで、強化ガラスでは表層に圧縮
応力を人為的に付与することにより見掛け上の引張り強
度を向上させている。

【００１０】強化ガラスには物理（熱）強化ガラス、化
学強化ガラス、積層強化ガラスの三種類がある。例えば
物理強化ガラスは、軟化点近傍温度まで昇温の後に急冷
する熱処理によって表層部分に高い圧縮の残留応力を付
与し、生板ガラスの２〜３倍以上の強度を有するように
強化されている。このような強化ガラスの表面に切り欠
きを生じると、表層の残留応力が切り欠きにより解消さ
れ、見掛け上の引張り強度が低下し、周囲に多数の亀裂
が進展する結果、そのままの状態では容易に切断するこ
とができない。そこで、本発明者らは強化ガラスを切断
するための方策について鋭意研究を重ねた結果、本発明
を完成させるに至った。

【００１１】本発明に係る太陽電池用ガラス基板は、発
電機能層を保護するためのカバーとしての役割をもち、
かつ該発電機能層が直接的に積層され、該発電機能層の
積層後に切断されて所望の製品サイズに分割されること
が予定される太陽電池用ガラス基板であって、その強度
が、表面強化処理された強化ガラスの強度よりも小さ
く、かつ表面強化処理されていない生板ガラスの強度よ
りも大きいことを特徴とする。

【００１２】本発明に係る太陽電池用ガラス基板の半強
化処理方法は、発電機能層を保護するためのカバーとし
ての役割をもち、かつ該発電機能層が直接的に積層さ
れ、該発電機能層の積層後に切断されて所望の製品サイ
ズに分割されることが予定される太陽電池用ガラス基板
の半強化処理方法であって、前記発電機能層を積層する
前に、前記ガラス基板を歪点と軟化点との間に挟まれる
温度域に加熱保持し、該ガラス基板の表層に存在する残
留圧縮応力を緩和させ、切断手段により切断予定線に沿
って切断可能な適正強度とすることを特徴とする。

【００１３】ここで「生板ガラス」とは、型抜き後に特
別な処理をしない状態の無色透明のソーダ石灰ガラス
（普通板ガラス）のことをいう。生板ガラスの強度は一
般に５０００〜１００００Ｐａ（５〜１０ｋｇ／ｍ
ｍ²）程度である。

【００１４】ここで「強化ガラス」とは、物理（熱）強
化ガラスのことをいう。物理強化ガラスの強度は生板ガ
ラス強度の２〜３倍程度である。

【００１５】「歪点」とは、粘度が４×１０¹⁴poise
（ｌｏｇη＝１４．５）のときの温度をいう。この歪点
温度では粘性流動は事実上おこりえないので、温度が歪
点以下になるとガラスから歪を除去することができなく
なる。

【００１６】「軟化点」とは、粘度が４．５×１０⁷poi
se（ｌｏｇη＝７．６５）のときの温度をいう。軟化点
温度に加熱すると直径０．５５〜０．７５ｍｍ×長さ２
３０ｍｍのガラス糸が１ｍｍ／分の速度で伸びるように
なる。

【００１７】ガラス組成ごとに粘度と温度との相関特性
曲線がそれぞれ求められている。ソーダ石灰ガラスの相
関特性曲線を用いて歪点と軟化点をそれぞれ調べてみる
と、歪点は約４８０〜５１０℃、軟化点は約７２０〜７
３５℃となる。

【００１８】本発明では歪点付近の温度域に強化ガラス
基板を加熱保持することにより過剰な残留圧縮応力を緩
和するが、より好ましい加熱温度域は４００〜５５０℃
であり、さらに好ましい温度域は４４０〜５００℃であ
り、最も好ましい温度域は４５０〜４６０℃の範囲であ
る。これらの温度域に適当な時間（例えば２０〜３０分
間）保持すると、表層の残留圧縮応力が緩和され、強度
レベルが生板ガラスの強度の１．２０倍以上から１．８
０倍以下までの範囲に入る半強化処理ガラスが得られ
る。ここで、半強化処理ガラスの強度の下限値を生板ガ
ラスの１．２０倍とした理由は、これを下回る強度では
太陽電池据付け工事のときに作業者が踏みつけて割れた
り、雹や落石などの自然災害に耐えられず、保護カバー
としての機能が失われ、これを防ぐためにはガラスの板
厚を厚くする必要があり、重量の増加とコストアップに
なるからである。一方、半強化処理ガラス強度の上限値
を生板ガラスの１．８０倍とした理由は、これを上回る
強度では表層の残留圧縮力の緩和が不十分になるため切
断予定線に沿ってきれいに切断することが困難になるか
らである。

【００１９】図３は横軸に基板厚み（ｍｍ）をとり、縦
軸に鋼球２２７ｇ落下高さ（ｍ）をとって、各種ガラス
基板の強度をそれぞれ測定したものである。ＪＩＳ規格
Ｃ８９３８に規定された鋼球２２７ｇ落下高さ試験に従
って３〜８ｍｍ範囲の各種厚さの強化ガラス、半強化処
理ガラス、生板ガラスの３種について強度をそれぞれ調
べた結果、次のことが判明した。

【００２０】イ）本発明の半強化処理ガラスはＪＩＳ規
格に定める耐雹規格（鋼球２２７ｇを１ｍの高さから落
下した衝撃力に耐える）を実用的な全ての板厚（３〜８
ｍｍ）でクリアした。すなわち半強化処理ガラスは、板
厚３ｍｍのときに鋼球２２７ｇ落下高さで１．２〜２．
２ｍ、板厚６ｍｍのときに鋼球２２７ｇ落下高さで１．
５〜２．６ｍ、板厚８ｍｍのときに鋼球２２７ｇ落下高
さで２．１〜３．８ｍの強度を示した。

【００２１】ロ）強化ガラス、半強化処理ガラス、生板
ガラスともに板厚が厚くなるに従って強度が緩やかに増
大した。すなわち板厚が３ｍｍから８ｍｍに厚くなると
鋼球２２７ｇ落下高さで約１〜１．５ｍ上昇した。

【００２２】図３中の曲線Ｅ１は半強化処理にて基板切
断可能な基板強度の下限条件を示し、曲線Ｅ２は半強化
処理にて基板切断可能な基板強度の上限条件を示す。ま
た、一点鎖線ＣはＪＩＳ規格に定める耐雹規格として
の、鋼球２２７ｇ落下高さ１ｍの強度を示す。

【００２３】ガラスの破壊は、準静的な熱的過程と割れ
目が急激に伸びる断熱過程との２つの相を呈し、その境
界は限界破壊エネルギーＧｃによって決まる。本発明の
半強化処理ガラスを切断するときは限界破壊エネルギー
Ｇｃを超えるエネルギーを切断手段によりガラス基板に
印可し、割れ目が急激に伸びる断熱過程の割れを生じさ
せる。これにより欠けやクラックが少ないシャープな切
断面が得られる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照しながら
本発明の種々の好ましい実施の形態について説明する。

【００２５】先ず図１乃至図４を参照してアモルファス
シリコン太陽電池を例とした太陽電池製造方法を説明す
る。

【００２６】太陽電池製造ラインのうちの少なくとも透
明電極形成工程Ｓ１から分割工程Ｓ７までの区間は、ガ
ラス基板４が搬送路上を次々に流れるようにコンピュー
タ制御された全自動一貫製造ラインとして構成されてい
る。発電検査工程Ｓ８から後の区間は、作業者が製品サ
イズ毎に仕分け、検査装置を用いてそれぞれ個別に検査
し、封止装置を用いて封止材を太陽電池パネル周辺およ
び端子台などのシール必要部分を注入処理し、一時保管
場所に保管して封止材をエージングし、梱包装置を用い
て梱包処理する半自動ラインである。

【００２７】基板受入部にガラス基板４を受け入れ、基
板４をロット毎に分別して一時収納庫に保管する。ガラ
ス基板４のサイズは例えば板厚３ｍｍ×幅１０００ｍｍ
×長さ１０００ｍｍである。一時収納庫からガラス基板
４を１枚ずつ取り出し、搬送路上に載せ、バーコード印
字装置に搬送し、基板４に識別用のバーコードを印字す
る。さらに基板４を洗浄処理装置に搬送し、基板４を洗
浄し、表面から付着異物を除去する。

【００２８】基板４を図４に示す熱処理炉４４に搬入
し、約４５０〜５００℃に予熱する。予熱した基板４を
熱ＣＶＤ装置（またはイオンプレーティング装置又はス
パッタ装置）に搬入し、ガラス基板４の片面（洗浄面）
に所定膜厚の透明電極１１を積層形成する（工程Ｓ
１）。最初の透明電極１１の膜厚は約７５０ｎｍであ
る。

【００２９】受け入れた基板４が物理強化ガラスの場合
は、上記予熱に用いた熱処理炉４４により基板４を半強
化処理する。基板４をベルトコンベア４２に載せ、熱処
理炉４４内を搬送しながらヒータ４５で加熱するが、基
板４を急冷する必要はない。半強化処理条件は４００〜
５５０℃の温度域に２０〜３０分間加熱保持し、その直
後に１００℃／分程度の冷却速度で徐冷する。これによ
りガラス基板４の強度は初期強度の約５０％（生板ガラ
スの約１．５倍）と半減し、太陽電池カバーガラスとし
ての必要強度を確保しつつ、分割予定線３１，３２に沿
って切断可能な強度レベルとなる。

【００３０】なお、本実施形態では透明電極形成前の予
熱に用いる熱処理炉をガラス基板の半強化処理に利用す
るようにしているが、これとは別に設けられた他の熱処
理炉を用いてガラス基板を半強化処理するようにしても
よい。また、受け入れた基板４が強化ガラスでない場
合、例えば生板ガラスの１．５倍程度の強度をもつ半強
化状態にある場合、および重量増加という難点があるも
のの必要強度を確保した生板ガラスはこの熱処理は省略
できる。なお、ガラス基板４の強度は、図３に示す鋼球
２２７ｇ落下試験のみならずモアレ干渉縞を利用した光
学的な非破壊検査によってもある程度の精度で測定する
ことが可能である。

【００３１】熱処理後、洗浄処理装置に基板４を搬送
し、基板４を洗浄処理し、次いで例えばレーザーエッチ
ング装置に基板４を搬送し、透明電極１１を所定パター
ンにエッチングする（工程Ｓ２）。

【００３２】次いで、プラズマＣＶＤ製膜装置に基板４
を搬送し、パターンエッチングされた透明電極１１の上
にアモルファスシリコン層１２を製膜する（工程Ｓ
３）。ａ−Ｓｉ層１２の合計膜厚は例えば約４００ｎｍ
である。

【００３３】次いで、例えばレーザーエッチング装置に
基板４を搬送し、ａ−Ｓｉ層１２を所定パターンにエッ
チングする（工程Ｓ４）。

【００３４】次いで、イオンプレーティング装置（又は
スパッタ装置またはＣＶＤ装置）に基板４を搬送し、パ
ターンエッチングされたａ−Ｓｉ層１２の上に例えばア
ルミニウムからなる金属電極１３を所定厚さに積層形成
する（工程Ｓ５）。金属電極１３の膜厚は例えば約５０
０ｎｍである。

【００３５】次いで、例えばレーザーエッチング装置に
基板４を搬送し、金属電極１３を所定パターンにエッチ
ングする（工程Ｓ６）。このエッチング工程Ｓ６では後
述する分割工程Ｓ７の切断予定線に沿って透明電極１１
までを完全除去する絶縁帯域を形成しておくことで切断
面での電気的短絡を防止する。

【００３６】このように基板４上に発電機能層１１，１
２，１３が順次積層形成された積層体９をラミネーター
装置に搬送し、例えば熱接着性のＥＶＡシート３および
耐水性の裏面カバーシート５を積層体９の積層面に重ね
合わせ、これを約１５０℃に加熱しながら所定圧力でプ
レスし、接合して一体化したパネル１０とする。パネル
１０から外側にはみ出した接着剤をトリミングユニット
で除去し、さらに架橋炉内で加熱して接着剤の架橋反応
を促進させ、その後クーリングユニット内で室温まで冷
却する。次いで、端子台取付部にパネル１０を搬送し、
透明電極１１にプラス端子を取り付け、金属電極１３に
マイナス端子を取り付け、配線する。パネル１０をエー
ジングユニットに搬送し、接着剤を乾燥硬化させる。

【００３７】次いで、パネル１０をカッティングマシン
に搬送し、ガラス基板４の側または裏面カバーシート５
の側からパネル１０を一括に切断する（工程Ｓ７）。パ
ネル１０をＸＹテーブル上に載せ、ＸＹテーブルととも
にパネルを移動させながら切断手段によりパネル１０を
切断する。これによりパネル１０は複数の所望サイズの
太陽電池１Ａに分割される。本実施例では図１の（ａ）
に示す１枚のパネル１０から図１の（ｂ）に示す４枚の
同サイズ小型太陽電池１Ａを得るように等分割する。分
割された太陽電池１Ａのサイズはおよそ幅５００ｍｍ×
長さ５００ｍｍである。

【００３８】なお、切断手段としてのカッティングマシ
ンは後述するように種々の手段および方法を用いること
ができる。また、本実施例ではパネルを４つに等分割す
る例について説明したが、本発明はこれのみに限られず
切断予定線を変えることによってパネルを異なるサイズ
の太陽電池に不等分に分割することも可能であるし、ま
たパネルを２分割、６分割、８分割することも可能であ
る。

【００３９】太陽電池１Ａをトリミングユニットに搬送
し、切断端面を研削研磨し、端子間を配線する。次い
で、発電検査装置を用いてガラス基板４の側に模擬太陽
光を照射し、両電極１１，１３間に接続した負荷に発電
電流を流して太陽電池１Ａの発電能力を検査する（工程
Ｓ８）。

【００４０】工程Ｓ８で合格した太陽電池１Ａは、製品
サイズ毎に仕分けられる。サイズ毎に封止装置を用いて
太陽電池１Ａ周辺および端子台などのシール必要部分に
封止材を注入するとともに、必要に応じて外周端部にゴ
ム枠やアルミフレーム枠を嵌め込み接着し、一時保管場
所に保管して封止材をエージングする。これにより太陽
電池１Ａは製品として完成し、梱包装置により梱包され
て出荷される。

【００４１】次に、半強化処理の種々の実施例について
説明する。

【００４２】（実施例１）青板（または白板）ガラスと
呼ばれるソーダ石灰ガラス（組成：SiO₂:70〜74%,Na₂O:
12〜16%,その他）で板厚３ｍｍの物理強化ガラスを、透
明電極１１の積層後に４５５±５℃の温度に約２０分間
加熱保持し、約１００℃／分の冷却速度で徐冷して搬出
した。

【００４３】その結果、鋼球２２７ｇ落下高さで１．６
ｍの強度が得られた。

【００４４】（実施例２）青板（または白板）ガラスと
呼ばれるソーダ石灰ガラスで板厚４ｍｍの物理強化ガラ
スを、透明電極１１の積層後に４５５±５℃の温度に約
２０分間加熱保持し、約１００℃／分の冷却速度で徐冷
して搬出した。

【００４５】その結果、鋼球２２７ｇ落下高さで１．８
ｍの強度が得られた。

【００４６】（実施例３）青板（または白板）ガラスと
呼ばれるソーダ石灰ガラスで板厚３ｍｍの物理強化ガラ
スを、透明電極１１の積層後に５００±５℃の温度に約
２０分間加熱保持し、約１００℃／分の冷却速度で徐冷
して搬出した。

【００４７】その結果、鋼球２２７ｇ落下高さで１．０
ｍの強度が得られた。

【００４８】（実施例４）青板（または白板）ガラスと
呼ばれるソーダ石灰ガラスで板厚４ｍｍの物理強化ガラ
スを、透明電極１１の積層後に５００±５℃の温度に約
２０分間加熱保持し、約１００℃／分の冷却速度で徐冷
して搬出した。

【００４９】その結果、鋼球２２７ｇ落下高さで１．２
ｍの強度が得られた。

【００５０】（実施例５）青板（または白板）ガラスと
呼ばれるソーダ石灰ガラスで板厚３ｍｍの物理強化ガラ
スを、透明電極（ＳｎＯ₂膜）１１の製膜条件を兼ねて
４５０±５℃の温度に約２０分間加熱保持し、約１００
℃／分の冷却速度で徐冷して搬出した。

【００５１】その結果、鋼球２２７ｇ落下高さで１．８
ｍの強度が得られた。

【００５２】（実施例６）青板（または白板）ガラスと
呼ばれるソーダ石灰ガラスで板厚４ｍｍの物理強化ガラ
スを、透明電極（ＳｎＯ₂膜）１１の製膜条件を兼ねて
４５０±５℃の温度に約２０分間加熱保持し、約１００
℃／分の冷却速度で徐冷して搬出した。

【００５３】その結果、鋼球２２７ｇ落下高さで２．０
ｍの強度が得られた。

【００５４】なお、実施例５，６では、透明電極の製膜
条件を適正化させ、製膜プロセスと半強化処理プロセス
とを一括化させることにより、新たに装置を導入するこ
となく、既存設備で対応することができるので、運転コ
ストおよび設備コストの上昇を抑制できるという利点が
ある。

【００５５】（実施例７）青板（または白板）ガラスと
呼ばれるソーダ石灰ガラスで、板厚３ｍｍの生板ガラス
を、透明電極１１の積層後に５１０±５℃の温度に約２
０分間加熱保持し、直後に室温（約２３℃）のエアを基
板４に吹き付けて急冷した。

【００５６】その結果、鋼球２２７ｇ落下高さで１．２
ｍの強度が得られた。

【００５７】（実施例８）青板（または白板）ガラスと
呼ばれるソーダ石灰ガラスで、板厚４ｍｍの生板ガラス
を、透明電極１１の積層後に５１０±５℃の温度に約２
０分間加熱保持し、直後に室温（約２３℃）のエアを基
板４に吹き付けて急冷した。

【００５８】その結果、鋼球２２７ｇ落下高さで１．４
ｍの強度が得られた。

【００５９】（比較例１）青板（または白板）ガラスと
呼ばれるソーダ石灰ガラスで板厚３ｍｍの物理強化ガラ
スを、透明電極１１の積層後に５５０±５℃の温度に約
２０分間加熱保持し、約１００℃／分の冷却速度で徐冷
して搬出した。

【００６０】その結果、鋼球２２７ｇ落下高さで０．７
ｍの強度しか得られなかった。

【００６１】（比較例２）青板（または白板）ガラスと
呼ばれるソーダ石灰ガラスで板厚３ｍｍの生板ガラス
を、透明電極（ＳｎＯ₂膜）１１の製膜条件を兼ねて５
５０±５℃の温度に約２０分間加熱保持しただけで、急
冷操作は行なわなかった。

【００６２】その結果、鋼球２２７ｇ落下高さで０．７
ｍの強度しか得られなかった。

【００６３】次に、上記分割工程Ｓ７に用いる切断手段
および方法について図６〜図８を参照しながら説明す
る。

【００６４】切断手段として図６および図７に示すホイ
ールカッター２０を用いた。ホイールカッター２０のカ
ッター刃２４は硬質ガラスよりも硬い超硬合金でできて
いる。カッター刃２４は軸２３まわりに回転可能にホル
ダ２２に支持され、さらにホルダ２２は図示しないロボ
ットにより駆動される支持アーム２１に連結支持されて
いる。ロボットは光学センサを備えており、光学センサ
で切断予定線を検出するか、または予めその位置をプロ
グラムで数値設定しておき、これに基づき支持アーム２
１を駆動制御し、ホイールカッター２０のカッター刃２
４がガラス基板４に対して所定圧力で押し付けられると
ともに切断予定線位置に相対移動されるようになってい
る。すなわちパネル１０をＸＹテーブル上に載せ、パネ
ル１０の切断予定線上にカッター刃２４を押し付け、パ
ネル１０をＸＹテーブルとともに移動させることにより
パネル１０に切り欠きをつける。

【００６５】カッター刃２４の刃先をガラス基板４の表
面に押し付けた状態で移動させ、深さ約０．５ｍｍ未満
の切り欠き８ａを形成する。次いで、もしくは同時に裏
面カバーシート５の切断予定線に倣って他のカッター刃
で裏面カバーシート５を切断する。次いで、切り欠き８
ａの部分に押圧力を印可してガラス基板４を押し割る。
このとき切り欠き８ａから垂直クラック８ｂのみが進展
し、水平クラック８ｃは実質的にまったく進展しないの
で、きれいな切断面となる。このようなガラスの押し割
り方法は、例えばやすりによるアンプル切断や一般ガラ
ス細工に利用されている原理と同じである。その後、切
断端面部に欠けやクラックなどが残らないように面取り
研磨する。

【００６６】本実施例のホイールカッター２０を用いた
場合に、切断速度は約４〜６ｍ／分であった。また、本
実施例の切断方法によれば切断代を０．２ｍｍ以下に抑
えることができた。また、ＸＹテーブルを用いることに
より切断手段に対してパネルを高精度に相対移動させる
ことができ、切断予定線から僅か±１ｍｍ以内（実力は
±０．５ｍｍ以内）に抑えることができた。

【００６７】また、ここで硬質のカッター刃を適切に選
定することで、裏面カバーシートを切り離すと同時にガ
ラス基板裏面側から積層膜と一括してガラス基板まで所
定の深さの傷を付け、押し割ることもできる。

【００６８】なお、本実施例では超硬合金製のホイール
カッターを用いてガラス基板に切り欠きを形成する例に
ついて説明したが、この他にダイヤモンドカッターを使
用しても同様の効果が得られる。

【００６９】次に、図８を参照しながら他の切断手段お
よび方法について説明する。

【００７０】他の切断手段としてエネルギービーム、例
えばＣＯ₂ガスレーザー切断装置を用いた。ＣＯ₂ガスレ
ーザー光の波長（１０．６μｍ）はガラスに吸収されや
すく、熱エネルギー変換効率が高い。このため照射レー
ザー光がガラスの切断に必要な熱エネルギー量を供給し
うるからである。ＣＯ₂ガスレーザー切断装置は、自動
焦点位置合せ機構、倣いセンサ、または位置をプログラ
ムで数値設定する機構、走査アームに支持されたレーザ
ー射出部を備えている。発振器から励起されたレーザー
光３０が発振され、複数の光学レンズによりパネル１０
の裏面カバーシート５の切断予定線にレーザー光３０の
焦点が合うように自動焦点位置調節され、倣いセンサに
より切断予定線を検出し、検出信号に基づき走査アーム
の動作を制御するか、予め数値設定したプログラムで動
作を制御することによりレーザー射出部から射出される
レーザー光が切断予定線位置に走査照射されるようにな
っている。なお、レーザービームの径は最小０．０５ｍ
ｍまで絞ることができる。

【００７１】また、ガス冷却機構のノズルがレーザー射
出部に追従するように走査され、切断直後の部位に冷却
ガスが吹き付けられるようになっている。ガス冷却機構
のノズルはパネル切断部の両面に同時に冷却ガスを吹き
付けるようにすることが望ましい。なお、冷却ガスとし
ては低温度エアや窒素ガスを用いることが好ましい。

【００７２】レーザー光が照射されると、先ず裏面カバ
ーシート５が焼き切られ、次いで照射点３１からガラス
基板４にほぼ垂直または反射光がレーサー射出部に戻ら
ないように少し斜めに光を入射し、ガラスが急熱され、
その直後に冷却ガスの吹き付けにより急冷される。この
急熱急冷によりガラス基板４は割面３２に沿って割れ
る。

【００７３】また板厚の厚いものにおいては、急冷によ
りガラス基板４を十分に切断できない場合がある。この
時はレーザー光によりパネル切断予定線にそって裏面カ
バーシート５が焼き切られ、ガラス基板４の表層に垂直
クラックが入った後に押し割りを併用することで、割面
３２にそって分断される。

【００７４】ここで、ＣＯ₂ガスレーザーは裏面カバー
シート５側から一括して切断する手法を述べたが、ガラ
ス基板４の切断精度を上げるために、ガラス基板表側と
裏面カバーシート５の両方側からＣＯ₂ガスレーザーを
照射する場合もある。その後、切断端面部に欠けやクラ
ックなどが残らないように面取り研磨する。

【００７５】本実施例として出力約１０ｋＷのＣＯ₂ガ
スレーザー切断装置を用いた場合に、切断速度は約５〜
１０ｍ／分であった。また、本実施例の切断方法によれ
ば切断代を０．３ｍｍ以下に抑えることができた。ま
た、ＸＹテーブルを用いることにより切断手段に対して
パネルを高精度に相対移動させることができ、切断予定
線から僅か±１ｍｍ以内（実力は±０．５ｍｍ以内）に
抑えることができた。

【００７６】さらに、他の切断手段として水ジェット切
断装置を用いた。ガラス基板４又は裏面カバーシート５
の切断予定線に沿って砥粒を含む水ジェット流を吹き付
ける。この場合に水ジェットに含ませる砥粒には例えば
ガーネット粒子を用いることが好ましい。これにより切
断後の面取り研磨作業を省略できるか又は軽減すること
ができる。

【００７７】本実施例の水ジェット切断装置を用いて約
＃１５０のガーネット砥粒に水圧力約３００Ｐａを印加
した場合に、切断速度は約０．５〜３ｍ／分であった。
また、本実施例の切断方法によれば切断代を１〜２ｍｍ
とすることができた。また、ＸＹテーブルを用いること
により切断手段に対してパネルを高精度に相対移動させ
ることができ、切断予定線から僅か±１ｍｍ以内（実力
は±０．５ｍｍ以内）に抑えることができた。

【００７８】なお、上記実施形態では厚さ３ｍｍ×幅１
０００ｍｍ×長さ１０００ｍｍサイズのパネルを一括切
断する場合について説明したが、本発明はこれのみに限
られることなく例えば厚さ３〜６ｍｍ×幅１５００〜２
５００ｍｍ×長さ１５００〜３０００ｍｍサイズの大型
パネルを一括切断することも可能である。

【００７９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、大
型ガラス基板から複数の小型太陽電池を分割する際に、
切断に適した半強化処理ガラス基板およびその方法を提
供することができる。

【００８０】また、透明電極の製膜条件を適正化するこ
とにより、製膜プロセスと半強化処理プロセスとを一括
化できるので、専用の熱処理炉を新設することなく、既
設の透明電極用熱処理装置を利用してガラス基板を半強
化処理することができる。このため、運転コストおよび
設備コストの上昇を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の方法を説明するために切断前
のパネルを示す分解斜視図、（ｂ）は本発明の方法を説
明するために切断後のパネルを示す分解斜視図。

【図２】本発明の実施形態に係るアモルファスシリコン
太陽電池を例とした太陽電池用ガラス基板の半強化処理
方法を用いた太陽電池の製造工程を示すフローチャー
ト。

【図３】各種ガラス基板の鋼球落下試験結果を示す特性
線図。

【図４】ガラス基板の熱処理ラインを示す概略構成図。

【図５】アモルファスシリコン太陽電池を例とした太陽
電池パネルの一部を拡大して示す断面模式図。

【図６】第１実施形態の方法を用いて切断中のガラス基
板を切断線に直交する方向から見て示す部分断面模式
図。

【図７】第１実施形態の方法を用いて切断中のガラス基
板を切断線に平行な方向から見て示す部分断面模式図。

【図８】第２実施形態の方法を用いて切断中のガラス基
板を示す斜視図。

【図９】（ａ）は従来の方法を説明するために切断前の
パネルを示す分解斜視図、（ｂ）は従来の方法を説明す
るために切断後のパネルを示す分解斜視図。

【符号の説明】

１…パネル、１Ａ…太陽電池、２…太陽電池モジュール、３…接着シート（ＥＶＡシート）、４…ガラス基板（カバーガラス）、５…裏面カバーシート、８ａ，８ｂ，８ｃ…クラック、９…積層体、１０…パネル、１１…透明電極、１２…ａ−Ｓｉ膜、１３…金属電極、２０…ガラスカッター、２１…支持アーム、２２…ホルダ、２３…軸、２４…ホイールカッター、３０…レーザー光、３１…照射点、３２…割面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤山泰三長崎県長崎市飽の浦町１番１号三菱重工業株式会社長崎造船所内 (72)発明者小川和彦長崎県長崎市飽の浦町１番１号三菱重工業株式会社長崎造船所内Ｆターム(参考） 4G015 CA02 CB02 CC01 5F051 AA03 AA04 AA05 BA14 CA15 CB24 CB29 CB30 EA16 FA02 FA06 GA03 JA04 JA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発電機能層を保護するためのカバーとし
ての役割をもち、かつ該発電機能層が直接的に積層さ
れ、該発電機能層の積層後に切断されて所望の製品サイ
ズに分割されることが予定される太陽電池用ガラス基板
であって、その強度が、表面強化処理された強化ガラスの強度より
も小さく、かつ表面強化処理されていない生板ガラスの
強度よりも大きいことを特徴とする太陽電池用ガラス基
板。
【請求項２】上記生板ガラスは型抜きままの状態のソ
ーダ石灰ガラスまたは類似のものであり、その強度が該
ソーダ石灰ガラスの強度の１．２０倍以上から１．８０
倍以下までの範囲であることを特徴とする請求項１記載
の太陽電池用ガラス基板。
【請求項３】発電機能層を保護するためのカバーとし
ての役割をもち、かつ該発電機能層が直接的に積層さ
れ、該発電機能層の積層後に切断されて所望の製品サイ
ズに分割されることが予定される太陽電池用ガラス基板
の半強化処理方法であって、前記発電機能層を積層する前に、前記ガラス基板を歪点
と軟化点との間に挟まれる温度域に加熱保持し、該ガラ
ス基板の表層に存在する残留圧縮応力を緩和させ、切断
手段により切断予定線に沿って切断可能な適正強度とす
ることを特徴とする太陽電池用ガラス基板の半強化処理
方法。
【請求項４】上記ガラス基板は物理強化ガラスであ
り、これを４００〜５５０℃の温度域に所定時間加熱保
持することにより、その強度を型抜きままの状態のソー
ダ石灰ガラスの強度の１．２０倍以上から１．８０倍以
下までの範囲とすることを特徴とする請求項３記載の方
法。
【請求項５】上記ガラス基板は物理強化ガラスであ
り、これを４５０〜５００℃の温度域に所定時間加熱保
持することにより、その強度を型抜きままの状態のソー
ダ石灰ガラスの強度の１．４０倍以上から１．７０倍以
下までの範囲とすることを特徴とする請求項３記載の方
法。
【請求項６】上記ガラス基板は生板ガラスであり、こ
れを５００〜５５０℃の温度域に所定時間加熱保持し、
その後急冷することにより、その強度を型抜きままの状
態のソーダ石灰ガラスの強度の１．２０倍以上から１．
７０倍以下までの範囲とすることを特徴とする請求項３
記載の方法。