JP2004200518A - 太陽電池モジュールの製造装置および製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】太陽電池モジュールとなる被ラミネート体の複数のポイントを正確に測温し、反りが発生しないよう複数の発熱体を制御することが可能な太陽電池モジュールの製造装置を提供する。
【解決手段】太陽電池モジュールになる被ラミネート体8を押圧するためのダイヤフラム3を具備した上チャンバー1と、上記被ラミネート体8を加熱するための発熱体7を具備したヒーター盤6を設けた下チャンバー5と、該下チャンバー5を減圧するための真空ポンプ13とを設けた太陽電池モジュールの製造装置であって、上記被ラミネート体78の複数箇所の温度を測定する非接触式の温度計9を設けるとともに、この温度計9の測定結果に基づいて上記被ラミネート体8の複数箇所の温度が略均等になるように加熱する複数の発熱体7を設けた。
【選択図】 図1
【解決手段】太陽電池モジュールになる被ラミネート体8を押圧するためのダイヤフラム3を具備した上チャンバー1と、上記被ラミネート体8を加熱するための発熱体7を具備したヒーター盤6を設けた下チャンバー5と、該下チャンバー5を減圧するための真空ポンプ13とを設けた太陽電池モジュールの製造装置であって、上記被ラミネート体78の複数箇所の温度を測定する非接触式の温度計9を設けるとともに、この温度計9の測定結果に基づいて上記被ラミネート体8の複数箇所の温度が略均等になるように加熱する複数の発熱体7を設けた。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は太陽電池モジュールの製造装置および製造方法に関し、特に透光性基板と充填材を用いて太陽電池素子を封入する太陽電池モジュールの製造装置と製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
太陽電池素子は単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板を用いて作製することが多く物理的衝撃に弱い。また、野外に太陽電池を取り付けた場合、雨などから保護する必要があるため、太陽電池素子を透光性基板とエチレンビニルアセテート共重合体(EVA)などを主成分とする充填材で封入して、太陽電池モジュールを作成することが通常行われている。
【0003】
この太陽電池素子を透光性基板とEVAなどで封止するラミネート装置はラミネーターとよばれ、膨張自在なダイヤフラムを具備した上チャンバーと太陽電池モジュールとなる被ラミネート体を加熱するためのヒーター盤を備えた下チャンバーおよび下チャンバーを減圧するための真空ポンプからなっている。太陽電池モジュールとなる被タミネート体は、例えば透光性基板、EVAシート、配線を行った太陽電池素子、EVAシート、および裏面材からなる。
【0004】
ラミネート工程は、まず下チャンバーにあるヒーター盤上に透光性基板を置き、その上にEVAシート、配線を行った太陽電池素子、EVAシート、最上部に裏面材を置く。この状態で上下両チャンバーを閉じた後、下チャンバーを減圧するとともに、被ラミネート体を加熱する。さらに、上チャンバーに徐々に大気を導入することにより、透光性基板を上チャンバーのダイヤフラムシートと下チャンバーとの間で加熱加圧してラミネートする。
【0005】
上述のラミネート工程における加熱の際、ヒーター盤に接している透光性基板はヒーターからの加熱による透光性基板の上下面の温度差のために反りが発生する。この反りが発生すると透光性基板でヒーター盤に接している部分とヒーター盤から浮き上がった部分が生じるため、反りがさらに大きくなってしまう。特に大面積の太陽電池モジュールを作製する場合、大きな反りのために透光性基板に大きな温度の不均一が生じ、その状態で加圧するとEVA等の充填材の熱収縮が不均一になって上記裏面材に皺が発生する。
【0006】
また、この皺の発生を防ぐために、ラミネート時の温度を上げると、EVAが発泡してできた太陽電池モジュール内部に気泡が残ることがある。このため、加熱状態で温度差がなくなるまで保持し、その後加圧することが行われている。しかし、この方法ではラミネートに時間がかかって生産性が大きく低下するという問題があった。
【0007】
この問題の対策として、下チャンバーにあるヒーター盤内のヒーターを分割し、さらに分割した各ヒーター毎に通電を制御できるようにして、被ラミネート体の透光性基板などの特定領域から他の特定領域に向けて徐々に加熱できるようにして反りの発生を防ぐことが考案されている(特許文献1参照)。
【0008】
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のようなものがある。
【0009】
【特許文献1】
特開平10−214987号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特許文献においては、被ラミネート体のどの部分をどのように測温し、各ヒーターをどのように制御するかについては明示されていない。
【0011】
例えば一般に使用される熱電対や抵抗体などの測温体(温度センサー)を使用した場合、発生する反りに追従するように測温体を被ラミネート体に接触させておくことが難しく、被ラミネート体自体の温度を正確に測温することは困難である。また、ヒーター近傍やヒーター盤の温度を測温した場合では、反りが発生している被ラミネート体はヒーター盤から端部が浮き上がっているため、被ラミネート体自体の温度とヒーター近傍やヒーター盤の温度と差異が生じており、被ラミネート体の反りをなくすようにヒーターを制御することが困難である。
【0012】
本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、その目的は被ラミネート体の複数のポイントを正確に測温し、反りが発生しないよう複数の発熱体を制御することが可能な太陽電池モジュールの製造装置と製造方法を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に係る太陽電池モジュールの製造装置では、太陽電池モジュールになる被ラミネート体を押圧するためのダイヤフラムを具備した上チャンバーと、前記被ラミネート体を加熱するための発熱体を具備したヒーター盤を設けた下チャンバーと、該下チャンバーを減圧するための真空ポンプとを設けた太陽電池モジュールの製造装置において、前記被ラミネート体の複数箇所の温度を測定する非接触式の温度計を設けるとともに、この温度計の測定結果に基づいて前記被ラミネート体の複数箇所の温度が略均等になるように加熱する複数の発熱体を設けたことを特徴とする。
【0014】
上記太陽電池モジュールの製造装置では、前記非接触式の温度計を前記上チャンバーまたは下チャンバーの外側に配置することが望ましい。
【0015】
また、上記太陽電池モジュールの製造装置では、前記非接触式の温度計が配置される前記上チャンバーまたは下チャンバーに8〜12μmの赤外線を透過する窓部を設けることが望ましい。
【0016】
また、上記太陽電池モジュールの製造装置では、前記窓部が石英、ジンクセレン(ZnSe)、サファイヤ、フッ化カルシウム、またはフッ化バリウムのうちのいずれか1種からなることが望ましい。
【0017】
また、請求項5に係る太陽電池モジュールの製造方法によれば、太陽電池モジュールになる被ラミネート体を押圧するためのダイヤフラムを具備した上チャンバーと、前記被ラミネート体を加熱するための複数の発熱体を具備したヒーター盤を設けた下チャンバーと、該下チャンバーを減圧するための真空ポンプとを設けた太陽電池モジュールの製造方法において、前記被ラミネート体の複数箇所の温度を非接触式の温度計で測定して略均等に上昇するように前記複数の発熱体を制御することを特徴とする。
【0018】
上記太陽電池モジュールの製造方法によれば、前記非接触式の温度計による温度分布像により、前記被ラミネート体の複数箇所の温度を判定することが望ましい。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を用いて説明する。
図1は、本発明に係るラミネート装置の一実施形態を示す断面図である。図1において、1は上チャンバーハウジング、2は上チャンバー真空領域、3はダイヤフラムシート、4は上チャンバー用真空ポンプ、5は下チャンバーハウジング、6はヒーター盤、7はヒーター、8は太陽電池モジュールになる被ラミネート体、9は非接触温度計、10は窓部、11a、11b、11cは被ラミネート体上の測温点、12は下チャンバー真空領域、13は下チャンバー用真空ポンプ、14はファンである。
【0020】
上チャンバーハウジング1の内部にはシリコンゴムなどから成るダイヤフラムシート3が設けられている。このダイヤフラムシート3と上チャンバーハウジング1に囲まれた内部の領域2は減圧できるように、チャンバー1の外にある真空ポンプ4がつながっている。
【0021】
下チャンバーハウジング5には、その内部12を減圧するための真空ポンプ13がつながっており、またその内部のほぼ中央にはヒーター盤6が配置されている。上チャンバー1と下チャンバー5は開閉可能な構造となっている。
【0022】
このヒーター盤6は、例えば1.5m×2m程度の大きさでアルミニウムやステンレス等の金属部材から成り、その内部に複数のヒーター7が配置されている。複数のヒーター7は、シーズヒーターやセラミックヒーター等が使用され、各々独立して通電を制御できるようになっている。
【0023】
上チャンバーハウジング1の外側には非接触温度計9が設けられている。この非接触温度計9は例えば赤外線の受光部を備えた赤外線放射温度計であり、その検出波長領域は8〜12μmである。また、一般にこのような赤外線放射温度計9は観測対象物の温度分布像(熱画像)を表示するものであるが、指定したポイントの測定した温度値を読み込み、この測定値を出力できる機能を備えたものである(例えば日本アビオニクス社製サーマルビデオシステムTVS−600や日本電子社製赤外線放射温度計JTB−6000など)。
【0024】
上チャンバーハウジング1には、非接触温度計9による測温のための窓部10が設けられている。すなわち上述のような赤外線放射温度計などの非接触温度計9は使用可能温度は40〜50℃程度である。このため運転時には100℃以上になるラミネーター1、5内に赤外線温度計などの非接触温度計9を入れることはできない。よって、赤外線放射温度計などの非接触温度計9をラミネーター1、5の外に設置し、適当な材質で窓部10を作りこれを通して測温できるようにする必要がある。窓部10に使用する材質としては赤外線放射温度計などの非接触温度計9を使用するので、当然その検出波長領域(8〜12μm)の赤外線を透過する必要がある。そのため、窓部10は、石英、ジンクセレン(ZnSe)、サファイヤ、フッ化カルシウム、フッ化バリウムなどが使用される。
【0025】
非接触温度計9の近傍には非接触温度計9の温度上昇を抑えるための冷却ファン14が設けられている。
【0026】
図2は本発明の方法によって製造される太陽電池モジュールの構造の一例を示す図である。図2において、18は透光性基板、19、21は充填材、20は配線を行った複数の太陽電池素子、22は裏面材である。
【0027】
透光性基板18は、厚さ3〜5mm程度の白板強化ガラス等が多く使用される。太陽電池素子20は、厚み0.3mm程度の単結晶シリコンや多結晶シリコン基板などから成り、概略の大きさは、例えば多結晶シリコン太陽電池でおよそ150mm角である。太陽電池モジュール作成時にはこの太陽電池素子の電極とハンダメッキなどを施した銅箔などのインナーリードを接続し、さらに太陽電池モジュールから所定の電気出力が発生するように、上記の接続したインナーリードで太陽電池素子を直並列につないだものを用いる。
【0028】
充填材19、21は上述のようにエチレンビニルアセテート共重合体(EVA)のほかポリビニルブチラール(PVB)などを主成分とするものが多く用いられる。
【0029】
裏面材22は水分を透過しないようにアルミ箔を挟持した耐候性を有するフッ素系樹脂などが用いられる。
【0030】
ラミネート工程は、まずラミネート装置の下チャンバー5内のヒーター盤6上の所定の位置に透光性基板18を置き、その上に充填材19、配線を行った太陽電池素子20、充填材21、最上部に裏面材22をこの順に置く。
【0031】
図3は被ラミネート体8の上面図である。測定点11a、11b、11cは、大きさ1300×1100mm程度の住宅用太陽電池モジュールでは、図2のようにラミネート中の反りの発生による温度差が一番大きくなる被ラミネート体8上の対角線上の中央と端部の3点にとることが好ましい。この測定点は被ラミネート体の大きさや形状によってラミネートの状態をみて決定すればよい。
【0032】
図4は、複数あるヒーター7の制御系統を示した図である。図4において、符号6、7、8、9、11a、11b、11cは図1と同じであり、15は非接触温度計9とコンピューター16をつなぐケーブル、16はコンピューター、17はヒーター7の制御回路である。
【0033】
非接触温度計9から出力された測温値の信号はケーブル15を介してコンピューター16に伝達される。ケーブル15はRS−232C等の規格のものが用いられる。
【0034】
コンピューター16では非接触温度計9からの測温値の信号を受け取り、予め入力されているプログラムに従いこの信号を処理して複数のヒーター7のそれぞれに対して通電を行うかどうかの指示を出す。
【0035】
制御回路17はコンピューター16からの指示を受け取ってソリッドステートリレー等によって複数のヒーター7のそれぞれに対して通電を行う。
【0036】
また、非接触式の温度計9による温度分布像により、被ラミネート体8の複数箇所の温度を判定する。すなわち、上述のように複数のヒーター7の各々に対しての通電の制御は、赤外線放射温度計9により表示された温度分布像により、被ラミネート体8の温度が最大の箇所と最低の箇所等の複数箇所11a、11b、11cの温度から判定して決定する。
【0037】
次に、ラミネートの方法について説明する。被ラミネート体8をヒーター盤6上におき、上下両チャンバーを閉じて真空ポンプ4、13によって上チャンバー真空領域2および下チャンバー真空領域12を66〜133Pa程度に減圧する。
【0038】
その後、非接触温度計9、非接触温度計9を冷却するためのファン14、コンピューター16、制御回路17を稼働させると共に、ヒーター盤6に内蔵されたヒーター7で被ラミネート体8を加熱して昇温を開始する。
【0039】
このとき上述のように加熱による透光性基板18の上下面の温度差のために反りが発生し、さらにこの反りのために透光性基板18にヒーター盤に接している部分とヒーター盤から浮き上がった部分が生じ、さらに透光性基板18に温度の不均一が生じる。しかし、非接触温度計9で被ラミネート体8の複数箇所の温度を感知し、さらにコンピューター16が非接触温度計9からの測温の情報を処理して相対的に温度の高い部分のヒーター7の通電を弱めて相対的に温度の低い部分のヒーター7の通電を強めることにより、反りを少なくすることができる。
【0040】
このようにして被ラミネート体8の温度がほぼ均一に130〜180℃に達してEVA等の充填材19、21が軟化したら上チャンバー真空領域2を徐々に大気圧に戻すことによってダイヤフラムシート3を膨張させ、被ラミネート体8を上チャンバー1のダイヤフラムシート3とヒーター盤6との間で加熱押圧する。この状態を3〜10分間程度維持して被ラミネート体8の内部にある気泡を追い出すと共に、軟化した充填材19、21を万遍なく太陽電池素子20の周囲に充填させる。
【0041】
この後、下チャンバー真空領域12も大気圧に戻し、上チャンバーハウジング1と下シャンバーハウジング5を開き、被ラミネート体8を取り出す。
【0042】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば太陽電池素子は単結晶や多結晶シリコンなどの結晶系太陽電池に限らず、薄膜系などでも透光性基板の裏面に太陽電池素子を配置して充填材をラミネートして太陽電池素子を封入する太陽電池モジュールにも適用できる。
【0043】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る太陽電池モジュールの製造装置によれば、太陽電池モジュールになる被ラミネート体の複数箇所の温度を測定する非接触式の温度計を設けるとともに、この温度計の測定結果に基づいて上記被ラミネート体の複数箇所の温度が略均等になるように加熱する複数の発熱体を設けたことから、太陽電池モジュールのラミネート工程において非接触式の温度計によって被ラミネート体の複数のポイントを正確に測温することができるとともに、被ラミネート体に反りが発生しないように複数の発熱体を制御することができ、しかも非接触式の温度計の測定位置を変更するだけで多様な寸法や形状の被ラミネート体に簡単に対応できる。
【0044】
また、本発明に係る太陽電池モジュールの製造装置によれば、太陽電池モジュールになる被ラミネート体の複数箇所の温度を非接触式の温度計で測定して略均等に上昇するように上記複数の発熱体を制御することから、太陽電池モジュールのラミネート工程において被ラミネート体の複数のポイントを正確に測温することができるとともに、被ラミネート体に反りなどが発生しないよう複数の発熱体を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る太陽電池モジュールの製造装置の一実施形態を示す図である。
【図2】本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法によって製造される太陽電池モジュールとなる被ラミネート体の構造の一例を示す図である。
【図3】本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法に用いられる被ラミネート体の測温点の一例を示す図である。
【図4】本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法のヒーターの制御系統の一例を示す図である。
【符号の説明】
1:上チャンバーハウジング、2:上チャンバー真空領域、3:ダイヤフラムシート、4:上チャンバー用真空ポンプ、5:下チャンバーハウジング、6:ヒーター盤、7:ヒーター、8:太陽電池モジュールになる被ラミネート体、9:非接触温度計、10:窓部、11a、11b、11c:被ラミネート体上の測温点、12:下チャンバー真空領域、13:下チャンバー用真空ポンプ、14:ファン、15:ケーブル、16:コンピューター、17:制御回路、18:透光性基板、19、21:充填材、20:配線を行った複数の太陽電池素子、22:裏面材
【発明の属する技術分野】
本発明は太陽電池モジュールの製造装置および製造方法に関し、特に透光性基板と充填材を用いて太陽電池素子を封入する太陽電池モジュールの製造装置と製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
太陽電池素子は単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板を用いて作製することが多く物理的衝撃に弱い。また、野外に太陽電池を取り付けた場合、雨などから保護する必要があるため、太陽電池素子を透光性基板とエチレンビニルアセテート共重合体(EVA)などを主成分とする充填材で封入して、太陽電池モジュールを作成することが通常行われている。
【0003】
この太陽電池素子を透光性基板とEVAなどで封止するラミネート装置はラミネーターとよばれ、膨張自在なダイヤフラムを具備した上チャンバーと太陽電池モジュールとなる被ラミネート体を加熱するためのヒーター盤を備えた下チャンバーおよび下チャンバーを減圧するための真空ポンプからなっている。太陽電池モジュールとなる被タミネート体は、例えば透光性基板、EVAシート、配線を行った太陽電池素子、EVAシート、および裏面材からなる。
【0004】
ラミネート工程は、まず下チャンバーにあるヒーター盤上に透光性基板を置き、その上にEVAシート、配線を行った太陽電池素子、EVAシート、最上部に裏面材を置く。この状態で上下両チャンバーを閉じた後、下チャンバーを減圧するとともに、被ラミネート体を加熱する。さらに、上チャンバーに徐々に大気を導入することにより、透光性基板を上チャンバーのダイヤフラムシートと下チャンバーとの間で加熱加圧してラミネートする。
【0005】
上述のラミネート工程における加熱の際、ヒーター盤に接している透光性基板はヒーターからの加熱による透光性基板の上下面の温度差のために反りが発生する。この反りが発生すると透光性基板でヒーター盤に接している部分とヒーター盤から浮き上がった部分が生じるため、反りがさらに大きくなってしまう。特に大面積の太陽電池モジュールを作製する場合、大きな反りのために透光性基板に大きな温度の不均一が生じ、その状態で加圧するとEVA等の充填材の熱収縮が不均一になって上記裏面材に皺が発生する。
【0006】
また、この皺の発生を防ぐために、ラミネート時の温度を上げると、EVAが発泡してできた太陽電池モジュール内部に気泡が残ることがある。このため、加熱状態で温度差がなくなるまで保持し、その後加圧することが行われている。しかし、この方法ではラミネートに時間がかかって生産性が大きく低下するという問題があった。
【0007】
この問題の対策として、下チャンバーにあるヒーター盤内のヒーターを分割し、さらに分割した各ヒーター毎に通電を制御できるようにして、被ラミネート体の透光性基板などの特定領域から他の特定領域に向けて徐々に加熱できるようにして反りの発生を防ぐことが考案されている(特許文献1参照)。
【0008】
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のようなものがある。
【0009】
【特許文献1】
特開平10−214987号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特許文献においては、被ラミネート体のどの部分をどのように測温し、各ヒーターをどのように制御するかについては明示されていない。
【0011】
例えば一般に使用される熱電対や抵抗体などの測温体(温度センサー)を使用した場合、発生する反りに追従するように測温体を被ラミネート体に接触させておくことが難しく、被ラミネート体自体の温度を正確に測温することは困難である。また、ヒーター近傍やヒーター盤の温度を測温した場合では、反りが発生している被ラミネート体はヒーター盤から端部が浮き上がっているため、被ラミネート体自体の温度とヒーター近傍やヒーター盤の温度と差異が生じており、被ラミネート体の反りをなくすようにヒーターを制御することが困難である。
【0012】
本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、その目的は被ラミネート体の複数のポイントを正確に測温し、反りが発生しないよう複数の発熱体を制御することが可能な太陽電池モジュールの製造装置と製造方法を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に係る太陽電池モジュールの製造装置では、太陽電池モジュールになる被ラミネート体を押圧するためのダイヤフラムを具備した上チャンバーと、前記被ラミネート体を加熱するための発熱体を具備したヒーター盤を設けた下チャンバーと、該下チャンバーを減圧するための真空ポンプとを設けた太陽電池モジュールの製造装置において、前記被ラミネート体の複数箇所の温度を測定する非接触式の温度計を設けるとともに、この温度計の測定結果に基づいて前記被ラミネート体の複数箇所の温度が略均等になるように加熱する複数の発熱体を設けたことを特徴とする。
【0014】
上記太陽電池モジュールの製造装置では、前記非接触式の温度計を前記上チャンバーまたは下チャンバーの外側に配置することが望ましい。
【0015】
また、上記太陽電池モジュールの製造装置では、前記非接触式の温度計が配置される前記上チャンバーまたは下チャンバーに8〜12μmの赤外線を透過する窓部を設けることが望ましい。
【0016】
また、上記太陽電池モジュールの製造装置では、前記窓部が石英、ジンクセレン(ZnSe)、サファイヤ、フッ化カルシウム、またはフッ化バリウムのうちのいずれか1種からなることが望ましい。
【0017】
また、請求項5に係る太陽電池モジュールの製造方法によれば、太陽電池モジュールになる被ラミネート体を押圧するためのダイヤフラムを具備した上チャンバーと、前記被ラミネート体を加熱するための複数の発熱体を具備したヒーター盤を設けた下チャンバーと、該下チャンバーを減圧するための真空ポンプとを設けた太陽電池モジュールの製造方法において、前記被ラミネート体の複数箇所の温度を非接触式の温度計で測定して略均等に上昇するように前記複数の発熱体を制御することを特徴とする。
【0018】
上記太陽電池モジュールの製造方法によれば、前記非接触式の温度計による温度分布像により、前記被ラミネート体の複数箇所の温度を判定することが望ましい。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を用いて説明する。
図1は、本発明に係るラミネート装置の一実施形態を示す断面図である。図1において、1は上チャンバーハウジング、2は上チャンバー真空領域、3はダイヤフラムシート、4は上チャンバー用真空ポンプ、5は下チャンバーハウジング、6はヒーター盤、7はヒーター、8は太陽電池モジュールになる被ラミネート体、9は非接触温度計、10は窓部、11a、11b、11cは被ラミネート体上の測温点、12は下チャンバー真空領域、13は下チャンバー用真空ポンプ、14はファンである。
【0020】
上チャンバーハウジング1の内部にはシリコンゴムなどから成るダイヤフラムシート3が設けられている。このダイヤフラムシート3と上チャンバーハウジング1に囲まれた内部の領域2は減圧できるように、チャンバー1の外にある真空ポンプ4がつながっている。
【0021】
下チャンバーハウジング5には、その内部12を減圧するための真空ポンプ13がつながっており、またその内部のほぼ中央にはヒーター盤6が配置されている。上チャンバー1と下チャンバー5は開閉可能な構造となっている。
【0022】
このヒーター盤6は、例えば1.5m×2m程度の大きさでアルミニウムやステンレス等の金属部材から成り、その内部に複数のヒーター7が配置されている。複数のヒーター7は、シーズヒーターやセラミックヒーター等が使用され、各々独立して通電を制御できるようになっている。
【0023】
上チャンバーハウジング1の外側には非接触温度計9が設けられている。この非接触温度計9は例えば赤外線の受光部を備えた赤外線放射温度計であり、その検出波長領域は8〜12μmである。また、一般にこのような赤外線放射温度計9は観測対象物の温度分布像(熱画像)を表示するものであるが、指定したポイントの測定した温度値を読み込み、この測定値を出力できる機能を備えたものである(例えば日本アビオニクス社製サーマルビデオシステムTVS−600や日本電子社製赤外線放射温度計JTB−6000など)。
【0024】
上チャンバーハウジング1には、非接触温度計9による測温のための窓部10が設けられている。すなわち上述のような赤外線放射温度計などの非接触温度計9は使用可能温度は40〜50℃程度である。このため運転時には100℃以上になるラミネーター1、5内に赤外線温度計などの非接触温度計9を入れることはできない。よって、赤外線放射温度計などの非接触温度計9をラミネーター1、5の外に設置し、適当な材質で窓部10を作りこれを通して測温できるようにする必要がある。窓部10に使用する材質としては赤外線放射温度計などの非接触温度計9を使用するので、当然その検出波長領域(8〜12μm)の赤外線を透過する必要がある。そのため、窓部10は、石英、ジンクセレン(ZnSe)、サファイヤ、フッ化カルシウム、フッ化バリウムなどが使用される。
【0025】
非接触温度計9の近傍には非接触温度計9の温度上昇を抑えるための冷却ファン14が設けられている。
【0026】
図2は本発明の方法によって製造される太陽電池モジュールの構造の一例を示す図である。図2において、18は透光性基板、19、21は充填材、20は配線を行った複数の太陽電池素子、22は裏面材である。
【0027】
透光性基板18は、厚さ3〜5mm程度の白板強化ガラス等が多く使用される。太陽電池素子20は、厚み0.3mm程度の単結晶シリコンや多結晶シリコン基板などから成り、概略の大きさは、例えば多結晶シリコン太陽電池でおよそ150mm角である。太陽電池モジュール作成時にはこの太陽電池素子の電極とハンダメッキなどを施した銅箔などのインナーリードを接続し、さらに太陽電池モジュールから所定の電気出力が発生するように、上記の接続したインナーリードで太陽電池素子を直並列につないだものを用いる。
【0028】
充填材19、21は上述のようにエチレンビニルアセテート共重合体(EVA)のほかポリビニルブチラール(PVB)などを主成分とするものが多く用いられる。
【0029】
裏面材22は水分を透過しないようにアルミ箔を挟持した耐候性を有するフッ素系樹脂などが用いられる。
【0030】
ラミネート工程は、まずラミネート装置の下チャンバー5内のヒーター盤6上の所定の位置に透光性基板18を置き、その上に充填材19、配線を行った太陽電池素子20、充填材21、最上部に裏面材22をこの順に置く。
【0031】
図3は被ラミネート体8の上面図である。測定点11a、11b、11cは、大きさ1300×1100mm程度の住宅用太陽電池モジュールでは、図2のようにラミネート中の反りの発生による温度差が一番大きくなる被ラミネート体8上の対角線上の中央と端部の3点にとることが好ましい。この測定点は被ラミネート体の大きさや形状によってラミネートの状態をみて決定すればよい。
【0032】
図4は、複数あるヒーター7の制御系統を示した図である。図4において、符号6、7、8、9、11a、11b、11cは図1と同じであり、15は非接触温度計9とコンピューター16をつなぐケーブル、16はコンピューター、17はヒーター7の制御回路である。
【0033】
非接触温度計9から出力された測温値の信号はケーブル15を介してコンピューター16に伝達される。ケーブル15はRS−232C等の規格のものが用いられる。
【0034】
コンピューター16では非接触温度計9からの測温値の信号を受け取り、予め入力されているプログラムに従いこの信号を処理して複数のヒーター7のそれぞれに対して通電を行うかどうかの指示を出す。
【0035】
制御回路17はコンピューター16からの指示を受け取ってソリッドステートリレー等によって複数のヒーター7のそれぞれに対して通電を行う。
【0036】
また、非接触式の温度計9による温度分布像により、被ラミネート体8の複数箇所の温度を判定する。すなわち、上述のように複数のヒーター7の各々に対しての通電の制御は、赤外線放射温度計9により表示された温度分布像により、被ラミネート体8の温度が最大の箇所と最低の箇所等の複数箇所11a、11b、11cの温度から判定して決定する。
【0037】
次に、ラミネートの方法について説明する。被ラミネート体8をヒーター盤6上におき、上下両チャンバーを閉じて真空ポンプ4、13によって上チャンバー真空領域2および下チャンバー真空領域12を66〜133Pa程度に減圧する。
【0038】
その後、非接触温度計9、非接触温度計9を冷却するためのファン14、コンピューター16、制御回路17を稼働させると共に、ヒーター盤6に内蔵されたヒーター7で被ラミネート体8を加熱して昇温を開始する。
【0039】
このとき上述のように加熱による透光性基板18の上下面の温度差のために反りが発生し、さらにこの反りのために透光性基板18にヒーター盤に接している部分とヒーター盤から浮き上がった部分が生じ、さらに透光性基板18に温度の不均一が生じる。しかし、非接触温度計9で被ラミネート体8の複数箇所の温度を感知し、さらにコンピューター16が非接触温度計9からの測温の情報を処理して相対的に温度の高い部分のヒーター7の通電を弱めて相対的に温度の低い部分のヒーター7の通電を強めることにより、反りを少なくすることができる。
【0040】
このようにして被ラミネート体8の温度がほぼ均一に130〜180℃に達してEVA等の充填材19、21が軟化したら上チャンバー真空領域2を徐々に大気圧に戻すことによってダイヤフラムシート3を膨張させ、被ラミネート体8を上チャンバー1のダイヤフラムシート3とヒーター盤6との間で加熱押圧する。この状態を3〜10分間程度維持して被ラミネート体8の内部にある気泡を追い出すと共に、軟化した充填材19、21を万遍なく太陽電池素子20の周囲に充填させる。
【0041】
この後、下チャンバー真空領域12も大気圧に戻し、上チャンバーハウジング1と下シャンバーハウジング5を開き、被ラミネート体8を取り出す。
【0042】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば太陽電池素子は単結晶や多結晶シリコンなどの結晶系太陽電池に限らず、薄膜系などでも透光性基板の裏面に太陽電池素子を配置して充填材をラミネートして太陽電池素子を封入する太陽電池モジュールにも適用できる。
【0043】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る太陽電池モジュールの製造装置によれば、太陽電池モジュールになる被ラミネート体の複数箇所の温度を測定する非接触式の温度計を設けるとともに、この温度計の測定結果に基づいて上記被ラミネート体の複数箇所の温度が略均等になるように加熱する複数の発熱体を設けたことから、太陽電池モジュールのラミネート工程において非接触式の温度計によって被ラミネート体の複数のポイントを正確に測温することができるとともに、被ラミネート体に反りが発生しないように複数の発熱体を制御することができ、しかも非接触式の温度計の測定位置を変更するだけで多様な寸法や形状の被ラミネート体に簡単に対応できる。
【0044】
また、本発明に係る太陽電池モジュールの製造装置によれば、太陽電池モジュールになる被ラミネート体の複数箇所の温度を非接触式の温度計で測定して略均等に上昇するように上記複数の発熱体を制御することから、太陽電池モジュールのラミネート工程において被ラミネート体の複数のポイントを正確に測温することができるとともに、被ラミネート体に反りなどが発生しないよう複数の発熱体を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る太陽電池モジュールの製造装置の一実施形態を示す図である。
【図2】本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法によって製造される太陽電池モジュールとなる被ラミネート体の構造の一例を示す図である。
【図3】本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法に用いられる被ラミネート体の測温点の一例を示す図である。
【図4】本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法のヒーターの制御系統の一例を示す図である。
【符号の説明】
1:上チャンバーハウジング、2:上チャンバー真空領域、3:ダイヤフラムシート、4:上チャンバー用真空ポンプ、5:下チャンバーハウジング、6:ヒーター盤、7:ヒーター、8:太陽電池モジュールになる被ラミネート体、9:非接触温度計、10:窓部、11a、11b、11c:被ラミネート体上の測温点、12:下チャンバー真空領域、13:下チャンバー用真空ポンプ、14:ファン、15:ケーブル、16:コンピューター、17:制御回路、18:透光性基板、19、21:充填材、20:配線を行った複数の太陽電池素子、22:裏面材
Claims (6)
- 太陽電池モジュールになる被ラミネート体を押圧するためのダイヤフラムを具備した上チャンバーと、前記被ラミネート体を加熱するための発熱体を具備したヒーター盤を設けた下チャンバーと、該下チャンバーを減圧するための真空ポンプとを設けた太陽電池モジュールの製造装置において、前記被ラミネート体の複数箇所の温度を測定する非接触式の温度計を設けるとともに、この温度計の測定結果に基づいて前記被ラミネート体の複数箇所の温度が略均等になるように加熱する複数の発熱体を設けたことを特徴とする太陽電池モジュールの製造装置。
- 前記非接触式の温度計を前記上チャンバーまたは下チャンバーの外側に配置したことを特徴とする請求項1に記載の太陽電池モジュールの製造装置。
- 前記非接触式の温度計が配置される前記上チャンバーまたは下チャンバーに8〜12μmの赤外線を透過する窓部を設けたことを特徴とする請求項1または2に記載の太陽電池モジュールの製造装置。
- 前記窓部が石英、ジンクセレン(ZnSe)、サファイヤ、フッ化カルシウム、またはフッ化バリウムのうちのいずれか1種からなることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の太陽電池モジュールの製造装置。
- 太陽電池モジュールになる被ラミネート体を押圧するためのダイヤフラムを具備した上チャンバーと、前記被ラミネート体を加熱するための複数の発熱体を具備したヒーター盤を設けた下チャンバーと、該下チャンバーを減圧するための真空ポンプとを設けた太陽電池モジュールの製造方法において、前記被ラミネート体の複数箇所の温度を非接触式の温度計で測定して略均等に上昇するように前記複数の発熱体を制御することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記非接触式の温度計による温度分布像により、前記被ラミネート体の複数箇所の温度を判定することを特徴とする請求項5に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
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