JP2008117926A - Solar battery module manufacturing method and its manufacturing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池モジュールの製造方法及び製造装置に関する。 The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing a solar cell module.
太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換するデバイスとして太陽電池が実用化されている。太陽電池は、シリコン等からなる太陽電池素子(セル)を物理的な衝撃や風雨から保護するため、一般的に、PVB(ポリビニルブチラール)、EVA(エチレンビニルアセテート)等の透明な樹脂や耐熱ガラスで封止した太陽電池モジュールとして製造される。 Solar cells have been put into practical use as devices that convert solar energy into electrical energy. In order to protect solar cell elements (cells) made of silicon or the like from physical impacts and wind and rain, solar cells are generally transparent resins such as PVB (polyvinyl butyral) and EVA (ethylene vinyl acetate) and heat resistant glass. It is manufactured as a solar cell module sealed with.
図11は、太陽電池モジュールを製造する際に使用する減圧方式の装置(真空ラミネーション装置)の一例を示している。この装置30は二重真空方式と呼ばれ、上下の真空チャンバー31,32、加熱プレート33、ダイヤフラム(フッ素ゴムシート、シリコーンゴムシート等)36等を備えている。上下の真空チャンバー31,32はダイヤフラム36によって仕切られており、それぞれ真空ポンプに通じる吸排気口34,35を有している。
FIG. 11 shows an example of a depressurization apparatus (vacuum lamination apparatus) used when manufacturing a solar cell module. This
このような装置30により太陽電池モジュールを製造する場合、加熱プレート33上に、例えば、ガラス45、EVA(封止用樹脂シート)43、太陽電池素子41、EVA(封止用樹脂シート)42、裏面保護フィルム44の順で積層させる。次いで、上下の真空チャンバー31,32内を減圧状態とするとともに、例えば130℃で5〜10分間加熱してEVA42,43を架橋させずに溶融させる。そして上部真空チャンバー31内を大気圧に戻すことにより、積層体40をシリコーンゴムシート36により均一に加圧し、EVA42,43と太陽電池素子41との間にほとんど気泡が入ることなく圧着される。このような工程は仮組み(仮圧着)と呼ばれ、強度、耐熱性等の向上を図るため、仮組みされた積層体40を、同じ装置30内で、あるいは他の加熱装置に移し、EVA42,43が架橋する温度、例えば150℃で30〜40分間加熱して本圧着を行う。これにより、積層体40の各部材が一体化された太陽電池モジュールを製造することができる(例えば非特許文献1及び特許文献1参照)。
When manufacturing a solar cell module with such an
一方、図12は、単一真空方式の装置の一例を示している。この装置50では、加熱プレート51とシリコーンゴムシート53によって1つの真空チャンバーが形成されている。加熱プレート51に形成されている排気口52を通じて減圧することによりシリコーンゴムシート53と加熱プレート51との間で積層体40を圧着させてモジュール化することができる。
On the other hand, FIG. 12 shows an example of a single vacuum apparatus. In this
太陽電池モジュールの製造では二重真空方式による真空ラミネーション装置30が多用されており、例えば、加熱温度や上下の真空チャンバー31,32の圧力差を制御する方法、昇降自在の加熱プレートとモジュールを保持する手段を備えた装置等が種々提案されている(例えば特許文献2〜4参照)。
In the manufacture of solar cell modules, a
また、熱源としては熱伝導加熱方式のヒーターを設けた加熱プレート33が普及しているが、EVA等の封止用樹脂シート42,43に架橋処理を施すためには、加熱プレート33に太陽電池モジュール部材(積層体)40を設置してから10分以上の加熱時間を要している。太陽電池モジュールにとっては、加熱プレート33と接触するカバーシート45からの熱伝導のみの寄与により加熱されるが、加熱プレート33と接触するカバーシート45の材質がガラスや樹脂である場合、一般的に金属と比べて熱伝導率が低いため、封止用樹脂シート(EVA)の昇温速度に大きな制限が生じてしまい、高速での架橋処理が困難である。そのため、タクトタイムが長くなり、生産性が低いという問題がある。
As a heat source, a
一方、光照射を利用して太陽電池モジュールを製造する方法も提案されている。例えば、封止用樹脂としてEVAを用い、EVAを熱硬化した後、紫外線を含む光を照射して透明性を改良する手法(特許文献5参照)や、紫外線照射、あるいはさらに赤外線を照射して短時間で硬化させる太陽電池モジュールの製造方法(特許文献6参照)が提案されている。
しかしながら、太陽電池素子も紫外から近赤外域の光を吸収するため、太陽電池素子近傍では、太陽電池素子が無い部分と比べて相対的に温度が高くなる。このため、太陽電池素子が無い部分にある封止用樹脂の架橋度と比べて、太陽電池素子近傍にある封止用樹脂の架橋度が高くなり、太陽電池モジュール面内で不均一な架橋度を呈し易い。
太陽電池モジュールの面内で架橋度のバラツキが大きくなれば該モジュールの信頼性を損なう恐れがある。例えば、架橋度が高すぎる部分があれば、紫外光や熱サイクルによる酸化などの経年劣化により封止用樹脂に黄変が生じ、色むらが生じ易くなる原因となる可能性がある。その結果、外観の悪化のほか、電気絶縁抵抗の劣化や、局部的温度上昇(ホットスポット)が生じ、電気絶縁破壊、高温となった封止用樹脂の発泡による太陽電池素子割れなどの信頼性の低下を招く恐れがある。また架橋度が低すぎる部分があれば、太陽電池モジュールの耐クリープ性や耐衝撃性が劣る原因となる可能性がある。さらに、紫外光により封止用樹脂の劣化が進み、寿命の低下を招く恐れもある。
On the other hand, a method for manufacturing a solar cell module using light irradiation has also been proposed. For example, EVA is used as a sealing resin, and after EVA is thermally cured, a method of improving transparency by irradiating light containing ultraviolet rays (see Patent Document 5), irradiating ultraviolet rays, or further irradiating infrared rays. A method of manufacturing a solar cell module that is cured in a short time (see Patent Document 6) has been proposed.
However, since the solar cell element also absorbs light in the ultraviolet to near-infrared region, the temperature in the vicinity of the solar cell element is relatively higher than that of the portion without the solar cell element. For this reason, the cross-linking degree of the sealing resin in the vicinity of the solar cell element is higher than the cross-linking degree of the encapsulating resin in the portion where there is no solar cell element, and the non-uniform cross-linking degree in the solar cell module plane It is easy to present.
If the variation in the degree of crosslinking increases in the plane of the solar cell module, the reliability of the module may be impaired. For example, if there is a portion where the degree of crosslinking is too high, yellowing may occur in the sealing resin due to deterioration over time such as oxidation by ultraviolet light or thermal cycle, which may cause uneven color. As a result, in addition to appearance deterioration, reliability of electrical insulation resistance degradation, local temperature rise (hot spot), electrical insulation breakdown, cracking of solar cell elements due to foaming of sealing resin that has become hot, etc. There is a risk of lowering. In addition, if there is a portion where the degree of crosslinking is too low, there is a possibility that the creep resistance and impact resistance of the solar cell module will be inferior. Further, the sealing resin is further deteriorated by the ultraviolet light, and there is a possibility that the lifetime is shortened.
また、太陽電池モジュール等のラミネート体を製造する装置として、2つ以上の温度制御系統を備えたラミネート装置が提案されている(特許文献7参照)。この装置の熱源としては赤外線ランプを含む種々の熱源が挙げられている。しかしながら、熱源に赤外線ランプを用いる場合、太陽電池モジュールに照射する光の分光放射スペクトルによっては、モジュール面内に封止用樹脂を同時的に均一な架橋処理を施すことが困難となる場合がある。 Further, a laminating apparatus including two or more temperature control systems has been proposed as an apparatus for manufacturing a laminate such as a solar cell module (see Patent Document 7). As the heat source of this apparatus, various heat sources including an infrared lamp are listed. However, when an infrared lamp is used as the heat source, depending on the spectral emission spectrum of the light radiated to the solar cell module, it may be difficult to simultaneously apply a uniform crosslinking treatment to the sealing resin in the module surface. .
本発明は、架橋度のバラツキが小さい太陽電池モジュールを、容易に、かつ、高い生産性で製造することができる太陽電池モジュールの製造方法、及び製造装置を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the manufacturing method and manufacturing apparatus of a solar cell module which can manufacture the solar cell module with small dispersion | variation in a crosslinking degree easily with high productivity.
上記目的を達成するため、本発明では、以下の太陽電池モジュールの製造方法及び製造装置が提供される。 In order to achieve the above object, the present invention provides the following solar cell module manufacturing method and manufacturing apparatus.
<1> 太陽電池素子の少なくとも片面に、少なくとも封止用の熱架橋性樹脂シートと、表面保護部材とを順次重ねた積層体を積層方向に加圧するとともに、該積層体に対し、少なくとも片面側から、波長1.2μm〜12μmの間で最大分光放射輝度を示し、かつ、波長1.1μmでの分光放射輝度が前記最大分光放射輝度の30%以下となる光を照射して加熱することにより前記積層体を圧着させる工程を含むことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。 <1> A laminate in which at least a sealing heat-crosslinkable resin sheet and a surface protective member are sequentially stacked on at least one surface of a solar cell element is pressed in the stacking direction, and at least one surface side of the laminate is pressed. From the above, by irradiating with light that shows the maximum spectral radiance between the wavelengths of 1.2 μm and 12 μm and whose spectral radiance at the wavelength of 1.1 μm is 30% or less of the maximum spectral radiance, The manufacturing method of the solar cell module characterized by including the process of crimping | bonding the said laminated body.
<2> 前記光を透過する光透過性加圧シートを備えた減圧方式の装置を用い、前記積層体を前記光透過性加圧シートにより積層方向に加圧するとともに、該積層体に対し、前記光透過性加圧シートを介して波長1.2μm〜3.6μmの間で最大分光放射輝度を示し、かつ、波長1.1μmでの分光放射輝度が前記最大分光放射輝度の30%以下となる光を照射して加熱することにより前記積層体を圧着させることを特徴とする<1>に記載の太陽電池モジュールの製造方法。 <2> Using a pressure reducing apparatus equipped with a light-transmitting pressure sheet that transmits light, pressurizing the laminate in the stacking direction with the light-transmitting pressure sheet, and against the laminate, The maximum spectral radiance is exhibited at a wavelength of 1.2 μm to 3.6 μm through the light-transmitting pressure sheet, and the spectral radiance at a wavelength of 1.1 μm is 30% or less of the maximum spectral radiance. The method for producing a solar cell module according to <1>, wherein the laminate is pressure-bonded by irradiation with light and heating.
<3> 前記光透過性加圧シートにより前記積層体を圧着させた後、前記光の照射を停止するとともに、前記光透過性加圧シートに対して冷却用の気体を吹き付けることを特徴とする<2>に記載の太陽電池モジュールの製造方法。 <3> After the laminate is pressure-bonded by the light transmissive pressure sheet, the irradiation of light is stopped, and a cooling gas is sprayed on the light transmissive pressure sheet. The manufacturing method of the solar cell module as described in <2>.
<4> 太陽電池モジュールを製造するための装置であって、
真空チャンバーと、
該真空チャンバー内で、太陽電池素子の少なくとも片面に、少なくとも封止用の熱架橋性樹脂シートと、表面保護部材とを順次重ねた積層体を支持するための支持台と、
該支持台上に支持された前記積層体に対して、波長1.2μm〜3.6μmの間で最大分光放射輝度を示し、かつ、波長1.1μmでの分光放射輝度が前記最大分光放射輝度の30%以下となる光を照射して加熱するための光照射加熱手段と、
該光照射加熱手段からの光を透過するとともに、前記支持台上に支持された積層体を積層方向に加圧して圧着させるための光透過性加圧シートと、を備えていることを特徴とする太陽電池モジュールの製造装置。
<4> An apparatus for manufacturing a solar cell module,
A vacuum chamber;
In the vacuum chamber, on at least one surface of the solar cell element, a support base for supporting a laminate in which at least a heat-crosslinking resin sheet for sealing and a surface protection member are sequentially stacked,
The maximum spectral radiance between wavelengths of 1.2 μm and 3.6 μm is exhibited with respect to the laminate supported on the support, and the spectral radiance at a wavelength of 1.1 μm is the maximum spectral radiance. Light irradiation heating means for irradiating and heating light that is 30% or less of
A light-transmitting pressure sheet that transmits light from the light irradiation heating means and pressurizes and press-bonds the laminated body supported on the support base in the laminating direction. Manufacturing equipment for solar cell modules.
<5> 前記真空チャンバー内が前記光透過性加圧シートによって仕切られ、前記支持台が配置された第1の真空チャンバーと、前記光照射加熱手段が配置された第2の真空チャンバーとを有することを特徴とする<4>に記載の太陽電池モジュールの製造装置。 <5> The vacuum chamber has a first vacuum chamber in which the inside of the vacuum chamber is partitioned by the light transmissive pressure sheet, the support is disposed, and a second vacuum chamber in which the light irradiation heating unit is disposed. <4> The solar cell module manufacturing apparatus according to <4>.
<6> 前記光透過性加圧シートに対して冷却用の気体を吹き付けるための気体噴射手段をさらに備えていることを特徴とする<4>又は<5>に記載の太陽電池モジュールの製造装置。 <6> The apparatus for producing a solar cell module according to <4> or <5>, further comprising gas injection means for blowing a cooling gas to the light transmissive pressure sheet. .
本発明によれば、架橋度のバラツキが小さい太陽電池モジュールを、容易に、かつ、高い生産性で製造することができる太陽電池モジュールの製造方法及び製造装置が提供される。
また製造時に放電が生じても、過大な放電電流による太陽電池モジュールの性能低下や破損等を誘発する恐れもない。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method and manufacturing apparatus of a solar cell module which can manufacture a solar cell module with small dispersion | variation in a crosslinking degree easily with high productivity are provided.
Moreover, even if discharge occurs during production, there is no possibility of inducing performance degradation or damage of the solar cell module due to excessive discharge current.
以下、添付の図面を参照しながら、太陽電池モジュールの製造方法及び製造装置について具体的に説明する。
本発明者らは、光照射によって太陽電池モジュール面内の封止用樹脂の架橋度のバラツキを抑制する手段、光透過性加圧シートの分光透過率スペクトル、耐熱性、及び機械物性、太陽電池モジュールの封止用樹脂シートを溶融し架橋反応が生じるまで効率よく加熱し得る手段等について鋭意研究及び検討を行った。その結果、太陽電池モジュールを真空ラミネーションにより製造する際の熱源として、波長1.2μm以上、12μm以下、特に3.6μm以下の範囲に大部分の放射エネルギーを有する赤外光を用いることが有効であることを見出した。
Hereinafter, a manufacturing method and a manufacturing apparatus of a solar cell module will be specifically described with reference to the accompanying drawings.
The present inventors provide means for suppressing variation in the degree of crosslinking of the sealing resin in the solar cell module surface by light irradiation, the spectral transmittance spectrum of the light-transmitting pressure sheet, heat resistance, mechanical properties, solar cell We have conducted intensive research and investigations on means for efficiently heating the module sealing resin sheet until a crosslinking reaction occurs. As a result, it is effective to use infrared light having most of radiant energy in the wavelength range of 1.2 μm or more and 12 μm or less, particularly 3.6 μm or less, as a heat source when manufacturing a solar cell module by vacuum lamination. I found out.
本発明者らはさらに研究及び検討を重ねた結果、太陽電池素子の少なくとも片面に、少なくとも封止用の熱架橋性樹脂シートと、表面保護部材とを順次重ねた積層体を積層方向に加圧するとともに、該積層体に対し、少なくとも片面側から、波長1.2μm〜12μmの間で最大分光放射輝度を示し、かつ、波長1.1μmでの分光放射輝度が前記最大分光放射輝度の30%以下となる光を照射して加熱することにより、主に太陽電池モジュールの内部にある封止用樹脂シート(熱架橋性樹脂シート)を効率的に加熱溶融するとともに架橋を促進することができることを見出した。そして、このような方法によれば、架橋密度のバラツキの少ない太陽電池モジュールを、容易に、かつ、高い生産性で製造することができることを見出し、本発明の完成に至った。 As a result of further studies and studies, the present inventors pressurized in the stacking direction a laminate in which at least a heat-crosslinking resin sheet for sealing and a surface protection member are sequentially stacked on at least one surface of the solar cell element. In addition, with respect to the laminate, the maximum spectral radiance is exhibited at a wavelength of 1.2 μm to 12 μm from at least one side, and the spectral radiance at a wavelength of 1.1 μm is 30% or less of the maximum spectral radiance. It is found that the resin sheet for sealing (thermally crosslinkable resin sheet) mainly inside the solar cell module can be efficiently heated and melted and the crosslinking can be promoted by irradiating and heating the light to be It was. And according to such a method, it discovered that the solar cell module with few variations in bridge | crosslinking density could be manufactured easily and with high productivity, and came to completion of this invention.
図1は、本発明に係る太陽電池モジュールの製造装置の一例を示している。この装置20は、上下の真空チャンバー8,9、積層体7を支持するための支持台10、光照射ユニット14、光透過性加圧シート13、気体噴射手段16等を備えている。
このような太陽電池モジュールの製造装置20では、光照射ユニット14からの光が入射してくる方向から順に、光透過性加圧シート13、太陽電池モジュール用積層体7が重ね合わせられ、真空加圧により光透過性加圧シート13を介して積層体7に面圧が作用する。一方、光照射ユニット14から放射された特定の波長範囲にある赤外光を含む光は、光透過性加圧シート13を通して、加圧中の積層体7に照射される。赤外光を含む光の一部または全ては、積層体7のカバーシート、または、封止用樹脂シートに吸収され、封止用樹脂シートは溶融とともに架橋反応が進行し、太陽電池素子及びカバーシートと接合して積層体7をモジュール化することができる。
以下、各構成部材について具体的に説明する。
FIG. 1 shows an example of a solar cell module manufacturing apparatus according to the present invention. The
In such a solar cell
Hereinafter, each component will be specifically described.
<真空チャンバー>
図1に示す装置20は、二重真空方式であり、光透過性加圧シート13によって、上部(第1)の真空チャンバー8と下部(第2)の真空チャンバー9に仕切られている。各チャンバー8,9は、それぞれ真空ポンプ(不図示)に通じる吸排気口11,12を備えており、各チャンバー8,9内の圧力を独立して制御することができるように構成されている。また、上部真空チャンバー8には、気体噴射手段16から導入された冷却空気を排出するための冷却空気排気口17が設けられている。
そして、上下のチャンバー8,9が開閉式となっており、太陽電池モジュールとなる積層体7を装置内部に設置してから、光照射により積層体7を加熱し、さらに光照射を止めて冷却するまでの間、支持台10と光透過性加圧シート13とによって積層体7(太陽電池モジュール21)を加圧し、その後、一体となった太陽電池モジュール21を取り出せるように構成されている。
<Vacuum chamber>
The
The upper and
このような二重真空方式の装置20であれば、積層体7(太陽電池モジュール21)に対する圧力の均一化を容易に図ることができ、かつ、脱気による各部材間の空隙の除去も容易となり、広い面積を有する太陽電池モジュール21に対しては、大気圧程度での面圧で封止することができる。なお、本発明に係る太陽電池モジュールの製造装置の減圧方式は特に限定されず、単一真空方式とすることもできる。
With such a double-
<支持台>
支持台10は、下部チャンバー9内に配置されており、積層体7(太陽電池モジュール21)を支持する。支持台10の材質については、金属、セラミック、ガラス等、機械強度が高く、耐熱性を有するものが好適である。
支持台10の内部に電熱式ヒーター、熱媒体油を循環させるヒートパイプ、及び水冷式冷却回路を埋設し、光照射の無い状態で一定の温度に保持できる構造としてもよい。
<Support stand>
The
An electric heater, a heat pipe that circulates the heat medium oil, and a water-cooled cooling circuit may be embedded in the
<光照射ユニット>
光照射ユニット(光照射加熱手段)14は、上部真空チャンバー8内に配置されており、波長1.2μm〜3.6μmの間で最大分光放射輝度を示し、かつ、波長1.1μmでの分光放射輝度が前記最大分光放射輝度の30%以下となる光を放射するように構成されている。ここで、分光放射輝度とは、光照射ユニット14から放射された光の単位時間、単位立体角、単位面積、単位波長あたりの放射エネルギーを表し、放射測定によって得られる。光照射ユニット14から放射された光の分光放射輝度の測定には、汎用の分光放射計、例えば米国OPTRONIC LABORATORIES社製、OL―750汎用分光放射測定システムを用いることができる。
<Light irradiation unit>
The light irradiation unit (light irradiation heating means) 14 is disposed in the
上記のような光を放射する光照射ユニット14は、例えば、発光ダイオード、発熱体からのふく射を利用する赤外輻射ヒーター(以下、赤外ヒーターと略称する)等の光源14aと、積層体7(太陽電池モジュール21)の形状、大きさ等に応じて、光源14aから放射された光の照射方向や照射領域を制御したり、波長1.2μm以上3.6μm以下の範囲に多くの輻射エネルギーを有する光が得られるように、必要により光源14aから放射された光の波長範囲を制御する光学部品14bから構成することができる。
The
光源14aの具体例として、光源14aがレーザである場合、例えば、固体レーザの中で、発振波長が1.8μm以上3.0μm以下の範囲にあるHo(ホルミウム)、Tm(ツリウム)、及びEr(エルビウム)をドープしたYAGレーザ、ファイバーレーザ等が挙げられる。ガスレーザの中では、一酸化炭素レーザ、炭酸ガスレーザなどが挙げられる。この他、量子カスケードレーザ、光パラメトリック共振器からなるレーザを用いてもよい。
一方、光源14aが赤外ヒーターである場合、ハロゲンヒーター、カーボンワイヤーと石英チューブとを組み合わせたカーボンヒーター等を用いることができる。
As a specific example of the
On the other hand, when the
光学部品14bとしては、例えば、ミラー、レンズ、プリズム、マスク、光ファイバー、波長フィルター等が挙げられる。波長フィルターは、光源14aから放射された光の波長成分の一部を選択的に透過させるものである。波長フィルターの場合、例えば、ハロゲンヒーターに対して、シリコンフィルターを用いて、光源14aより放射した波長成分の一部を取り除くことにより、波長1.1μm以下の光がほぼカットされ、波長1.2μm以上3.6μm以下の範囲で最大の放射強度を有する赤外光をつくりだすことができる。複数の光学部品14bを組み合わせて、光を特定の領域に選択的に照射させたり、走査させたり、さらには、出力のパルス化などにより時分割制御するなど、用途に応じて、赤外光の伝送経路や照射方法を自在に変えてもよい。
Examples of the
広い面積を有する積層体7(太陽電池モジュール21)に対しては、光照射による太陽電池モジュール面内の均一な加熱を図るため、光源14aは上部真空チャンバー8内部の上方に懸架することが好ましい。広い面積を均一に加熱する上では、光源14aとして赤外ヒーターを用いることが好ましく、ライン状の発熱体を並行に配列した複数からなるラインヒーターを用いることが好ましい。また、赤外ヒーターがラインヒーターの場合、個々のライン状の発熱体は、金属製の反射ミラー、及び空冷または水冷ジャケットなどの冷却機構を有するハウジングを具備していることが好ましい。
For the laminate 7 (solar cell module 21) having a large area, the
<光透過性加圧シート>
光透過性加圧シート13は、太陽電池モジュール用の積層体7の加熱に使用する光(波長1.2μm〜3.6μm)に対する高い透過性を有するものを用いる。光透過性加圧シート13は、積層体7の赤外光吸収による高速加熱を実現する点から、上記光の分光透過率ができるだけ高いことが好ましく、具体的には、波長1.2μm以上3.6μm以下の範囲で分光透過率が50%以上有するものが好ましい。ここで、光透過性加圧シート13の分光透過率スペクトルデータは、汎用の分光計を用いて透過法により室温で測定したものを採用することができる。
より具体的には、波長範囲0.2μmから2.3μmの間は、分光計として日本分光社製、V−570を用いてバンド幅4nm、走査速度200nm/分で測定し、波長2.3μmから10μmの間は、分光計としてBio―Rad社製、FTS−6000を用いて分解能4cm−1で測定する等である。
<Light transmission pressure sheet>
As the light-transmitting
More specifically, the wavelength range of 0.2 μm to 2.3 μm is measured with a bandwidth of 4 nm and a scanning speed of 200 nm / min using a V-570 manufactured by JASCO Corporation as a spectrometer, and a wavelength of 2.3 μm. From 10 to 10 μm, measurement is performed with a resolution of 4 cm −1 using a FTS-6000 manufactured by Bio-Rad as a spectrometer.
また、光透過性加圧シート13は、光照射側にある積層体7の表面を覆い、加圧後の積層体7(太陽電池モジュール21)の加熱から冷却までの一連の工程で、光照射側に位置するカバーシート(表面保護部材)との接触を保ち、かつ、上部真空チャンバー8と下部真空チャンバー9との圧力隔壁の役割を果たす。従って、光透過性加圧シート13は、使用する赤外光に対する高い透過性を有するほか、耐熱性及び機械強度が高く、太陽電池モジュール21の表面を傷つけないように表面の弾性変形が容易であること、さらには、低汚染性、及び太陽電池モジュール21からの離型性に優れた樹脂であることが好ましい。
The light-transmitting
例えば、好ましい光透過加圧シートとして、フッ素系樹脂シートが挙げられる。フッ素系樹脂シートの中でも、特に、低結晶性フッ素系樹脂シートは、波長0.8μm以上3.6μmまでの範囲にある赤外光を透過し易い為、好ましく用いられる。そのような樹脂として、例えば、テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)などが挙げられる。また、樹脂シートはさらに引張強度やクリープ強度を上げる為に、電子線架橋を施してもよい。さらに、波長0.8μm以上3.6μmまでの範囲にある赤外光に対して、透光性が高いシリカやアルミナ等の透光性をもつ無機ファイバからなるガラスクロスにPTFEやPFAなどのフッ素系樹脂を含浸またはラミネートさせた気密性を有するフッ素系樹脂含有ガラスクロスシートを用いてもよい。これらの場合、樹脂シートの引張強度やクリープ強度などが向上するため、シート厚さを薄くする事が出来る。 For example, a fluorine resin sheet is mentioned as a preferable light transmission pressure sheet. Among the fluororesin sheets, in particular, the low crystalline fluororesin sheet is preferably used because it easily transmits infrared light in the wavelength range of 0.8 μm to 3.6 μm. Examples of such a resin include tetrafluoroethylene perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA) and tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP). Further, the resin sheet may be subjected to electron beam crosslinking in order to further increase the tensile strength and creep strength. Furthermore, for infrared light in the wavelength range of 0.8 μm or more to 3.6 μm, fluorine such as PTFE or PFA is used on a glass cloth made of an inorganic fiber having high translucency such as silica or alumina. An airtight fluororesin-containing glass cloth sheet impregnated or laminated with a resin may be used. In these cases, since the tensile strength and creep strength of the resin sheet are improved, the sheet thickness can be reduced.
光透過性加圧シート13の厚さは、光照射ユニット14からの光を透過して積層体7をモジュール化することができれば特に限定されず、材質等に応じて適宜設定すればよい。通常は、20μm以上3mm以下の範囲の厚さであれば、光透過性、耐熱性、柔軟性、機械的強度等を満たす光透過性加圧シート13とすることができる。なお、使用する赤外光を含む光がハロゲンヒーター、または、カーボンヒーターから放射されたものであり、かつ、光透過性加圧シート13としてPFAシートを用いる場合、光透過性加圧シート13の厚さは、高い光透過性と柔軟性を確保する点では薄い方がよいが、耐クリープ性を考慮すると100μm以上2mm以下が好ましい。
The thickness of the light-transmitting
<気体噴射手段>
図1に示される装置20は、光透過性加圧シート13に対して冷却用の気体を吹き付けるための気体噴射手段として冷却空気配管15とブローノズル16を備えている。このような気体噴射手段15,16は、光照射による積層体7(太陽電池モジュール21)の加熱後、太陽電池モジュール21の表面と接触を保ちつつ、面圧がかけられた状態にある光透過性加圧シート13に向けて、冷却空気を噴射できるように上部真空チャンバー8内に配置されている。
<Gas injection means>
The
ブローノズル16は、冷却空気配管15内の冷却空気の出口であり、光透過性加圧シート13に向けて冷却空気を吹き付ける役割をもつ。例えば、サイドスプレー型ノズル、フラットスプレー型ノズルなどを用いることができる。ブローノズル16は、例えば図1に示したように、光照射ユニット14でライン状に配列された個々の光源14aの間に、冷却空気配管15に沿って複数個配置する。ブローノズル16の高さ方向の位置としては、例えば、光源14aが放射された光が直接当たらないような位置に設けておく。
The
ブローノズル16の材質としては、アルミニウム合金、黄銅、ステンレス鋼などの金属、耐熱性を有する樹脂を用いることができる。耐熱性を有する樹脂としては、PTFEやPFA等が挙げられる。
As a material of the
一方、冷却空気配管15の材質としては、アルミニウム、ステンレス鋼、黄銅などの金属、ポリアミド、PFAなどの耐熱性樹脂が挙げられる。冷却空気配管15に対し、上部真空チャンバー8内の雰囲気による温度変化の影響を受けにくくするため、断熱材、さらに、その外周部に輻射熱を効率良く反射できるアルミニウムなど、光沢のある金属薄膜層をもつ耐熱テープなどを重ねて巻いて、雰囲気による温度上昇を低く抑える構造としてもよい。
装置20において、上記のような気体噴射手段(冷却空気導入系)15,16を設けた場合には、バッチ工程間での架橋度のバラツキを抑制したり、生産性を一層向上させることができる。なお、上部真空チャンバー8に導入された冷却空気は、冷却空気排気口17を通して排出される。
On the other hand, examples of the material of the cooling
In the
<緩衝層>
さらに、支持台10と積層体7との間に、積層体7の表面の保護と面圧の均一性の向上を図るため、緩衝層22として、軟質金属シート、軟質樹脂シート、ゴムシート等を配置してもよい。ゴムシートの材質としては、シリコーンゴム、フッ素系ゴムなどの耐熱ゴムが挙げられる。
<Buffer layer>
Further, a soft metal sheet, a soft resin sheet, a rubber sheet or the like is used as the
<太陽電池モジュール積層体>
本発明により太陽電池モジュールを製造する場合、太陽電池素子の少なくとも片面に、少なくとも封止用の熱架橋性樹脂シート(封止用樹脂シート)と、表面保護部材とを順次重ねた積層体7を用いる。本発明では、表面保護部材と封止用樹脂シートの光吸収に伴う発熱により積層体7自体を高速加熱するため、少なくとも入射光側に封止用樹脂シートとカバーシートとが積層される。
例えば、図3に示すように太陽電池素子3の両面に、EVA等の封止用の熱架橋性樹脂シート2,4と、表面保護部材1,5とを順次積層した積層体7とすれば、光照射ユニット14からの光を封止用樹脂シート2,4と表面保護シート1,5により効率的に吸収して高速加熱することができるとともに、図4に示すように一体化した封止用樹脂層6を介して太陽電池素子3全体を確実に保護することができる。
<Solar cell module laminate>
When manufacturing a solar cell module according to the present invention, a
For example, as shown in FIG. 3, a
太陽電池素子3としては、公知の素子を使用することができ、例えば、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池、化合物半導体太陽電池などから目的に応じて選択すればよい。
As the
封止用の熱架橋性樹脂シート(封止用樹脂シート)2,4としては、光照射ユニット14からの特定波長の赤外光照射により溶融するとともに、架橋反応を生じることで、加熱前と比べて、封止用樹脂シート2,4自体の機械強度と耐熱性が向上する樹脂組成物や、封止用樹脂シート2,4との接合界面で化学的な作用により、強固な接着が形成される熱架橋性、及び化学的接着性を有する樹脂組成物等を使用することができる。いずれにしても、封止用樹脂シート2,4は、特定波長の赤外光照射による加熱溶融後、透明性と接着性を有することが重要である。非フッ素系樹脂シートは、波長1.2μm以上3.6μm以下の範囲にある赤外光を吸収し易いため、封止用樹脂シート2,4として好適である。封止用樹脂シート2,4の具体的な材質としては、例えば低結晶性のエチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、そのけん化物、ポリビニルブチラール(PVB)、軟質ポリオレフィンなどの樹脂をベースとし、ラジカル開始剤、架橋助剤、シランカップリング剤等を含有する樹脂組成物が挙げられる。封止用樹脂シート2,4の表面には気泡を排除し易くするためエンボス加工が施されていてもよい。
また、複数の封止用樹脂シート2,4を用いる場合は、互いに材質、厚さ、及び面積が同じものでも良いし、互いに異なるものでもよい。また、材質が同じであっても、厚さが異なる複数の封止用樹脂シート2,4を用いてもよい。
As the heat-crosslinkable resin sheets (sealing resin sheets) 2 and 4 for sealing, while being melted by irradiation with infrared light having a specific wavelength from the
When a plurality of sealing
表面保護部材(カバーシート)1,5の材質としては、各種樹脂シート、無機材料基板、及び樹脂材料と無機材料からなる複合シート等が挙げられる。いずれにしても、表面保護部材1,5は、少なくとも受光面が透光性を有しているものを用いる。表面保護部材1,5も、互いに、材質、厚さ、及び面積が同じものでも良いし、異なるものでも良い。また、表面保護部材1,5は、材質が同じであっても、厚さ又は面積が異なるものでも良い。
表面保護部材1,5の具体的な材質としては、樹脂シートの場合、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリ−4メチル−1−ペンテン、エチレン−環状オレフィン共重合体などのポリオレフィン、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレンポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン46、ナイロン12、MXDナイロン等のポリアミド、ポリメチルメタアクリレート、ポリアクリル酸などのアクリル系ポリマー、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフロロエチレン、ポリビニリデンフルオロポリマーなどの含ハロゲンポリマー、ポリブタジエン、ポリイソプレン等の合成ゴム、及びその水素添加物、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体等の熱可塑性エラストマーとその水素添加物、液晶ポリマー、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリスルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミドなどが挙げられる。
Examples of the material of the surface protection members (cover sheets) 1 and 5 include various resin sheets, inorganic material substrates, and composite sheets made of a resin material and an inorganic material. In any case, as the
Specific materials for the
このような樹脂シートの成形方法は特に制限はなく、公知の方法を用いることができる。具体的には、押出成形法、溶液流延法、射出成形法、プレス成形法、ブロー成形法などである。また、樹脂シートは、単層構造でも多層構造であってもよい。多層構造を有する樹脂シートは、公知の方法、例えば、共押出成形、押出ラミネート、ドライラミネート、プレス成形などを用いて成形することができる。 There is no restriction | limiting in particular in the molding method of such a resin sheet, A well-known method can be used. Specific examples include an extrusion molding method, a solution casting method, an injection molding method, a press molding method, and a blow molding method. The resin sheet may have a single layer structure or a multilayer structure. The resin sheet having a multilayer structure can be molded by a known method such as coextrusion molding, extrusion lamination, dry lamination, press molding, or the like.
一方、表面保護部材1,5の材質が、無機材料基板の場合、電気絶縁性セラミックス結晶基板、ガラス基板、金属板が挙げられる。電気絶縁性セラミックス結晶基板としては、石英、アルミナ、マグネシア、ジルコニアなどの酸化物系セラミックス結晶や、窒化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウムなどの窒化物系セラミックス結晶などが挙げられる。ガラス基板としては、ほうけい酸ガラス、白板ガラスなどのクラウンガラスが挙げられる。金属板は、アルミニウム合金、銅合金、スチールなどからなる板材が挙げられる。金属板の表面にはメッキ処理、塗装、アルマイト処理、絶縁コートなどの公知の表面処理が施されていてもよい。
また、表面保護部材1,5の材質が、樹脂材料と無機材料からなる複合シートの場合、無機材料が表面に蒸着された樹脂シートや、金属シートと樹脂シートが予めラミネートされた複合シート、樹脂シート内部に無機材料が分散されている複合シートなどが挙げられる。
On the other hand, when the material of the
Moreover, when the material of the
次に、上記のような装置20を用いて太陽電池モジュールを製造する方法について例示する。
下部真空チャンバー9内の支持台10上に、例えば、図3に示したように、太陽電池素子3を、封止用樹脂シート2,4を介して表裏の表面保護部材(カバーシート)1,5により狭持した積層体7を支持台10上に載せて支持する。次いで、上部と下部の真空チャンバー8,9のそれぞれの吸排気口11,12を通して、二つの真空チャンバー8,9内を同時に排気し、積層体7の各層間の空気が十分排気された後、上部真空チャンバー8のみを大気圧に戻す。これにより、光透過性加圧シート13を介してほぼ大気圧に相当する面圧が積層体7に加わる。その後、上部真空チャンバー8の上部にある光照射ユニット14から、前述したように特定の波長範囲の赤外光を含む光を、光透過性加圧シート13を通して積層体7に照射して積層体7を加熱する。
Next, a method for manufacturing a solar cell module using the
For example, as shown in FIG. 3, the
加熱の際、例えば、波長1.2μm未満に最大分光放射輝度を有する光や、波長1.2μm以上3.6μm以下で最大分光放射輝度を有するが、波長1.1μmでの分光放射輝度が最大分光放射輝度の30%を超える光を用いる場合、太陽電池モジュール面内での封止用樹脂の架橋度のバラツキが大きくなる問題を生じる。 During heating, for example, light having a maximum spectral radiance below a wavelength of 1.2 μm, or a maximum spectral radiance at a wavelength of 1.2 μm to 3.6 μm, the spectral radiance at a wavelength of 1.1 μm is maximum. When light exceeding 30% of the spectral radiance is used, there arises a problem that the variation in the degree of cross-linking of the sealing resin within the solar cell module surface becomes large.
一方、波長3.6μmを超える範囲に最大分光放射輝度を有する光を用いる場合、光透過性加圧シート13がフッ素系樹脂シートであると、波長3.6μmを越える光の分光透過率が低下する。従って、フッ素系樹脂からなる光透過性加圧シート13を用いる場合には、波長1.2μm〜3.6μmの間で最大分光放射輝度を示し、かつ、波長1.1μmでの分光放射輝度が前記最大分光放射輝度の30%以下となる光を照射することが好ましい。また、光透過性加圧シート13を用いない場合には、波長1.2μm〜12μmの間で最大分光放射輝度を示し、かつ、波長1.1μmでの分光放射輝度が前記最大分光放射輝度の30%以下となる光を照射することにより、封止用樹脂シート2,4を効率的に加熱し、全体にわたって架橋を促進することができる。
On the other hand, when the light having the maximum spectral radiance in the range exceeding the wavelength of 3.6 μm is used, the spectral transmittance of the light exceeding the wavelength of 3.6 μm is lowered if the light-transmitting
積層体7を光透過性加圧シート13により積層方向に加圧する場合には、波長1.2μm〜3.6μmの間で最大分光放射輝度を示し、かつ、波長1.1μmでの分光放射輝度が前記最大分光放射輝度の30%以下となる光を照射して積層体7を加熱する。このような加熱により積層体7の封止用樹脂シート2,4が全体的に溶融し、太陽電池素子3とカバーシート1,5に密着する。さらに、封止用樹脂シート2,4の架橋性や化学的な接着性により架橋反応や接着が進行する。
When the
上記のようにして特定波長の赤外光を照射するとともに光透過性加圧シート13により積層体7を圧着させた後、前記波長の光の照射を停止する。このとき、光透過性加圧シート13を含む上部真空チャンバー8内、及び下部真空チャンバー9内の支持台10の温度は、光照射の影響を受けて、光照射前と比べて上昇することがある。従って、光透過性加圧シート13に冷却用の気体を吹き付けることが好ましい。
冷却用気体を吹き付けることにより封止用樹脂シート2,4の架橋度がバッチ工程間でばらつき難くなる。
After irradiating infrared light having a specific wavelength as described above and pressing the laminate 7 with the light-transmitting
By blowing the cooling gas, the degree of cross-linking of the sealing
具体的には、光透過性加圧シート13により太陽電池モジュール21に面圧をかけた状態で、例えば、ブロワーやコンプレッサーにより、冷却空気配管15に冷却空気を送出する。そして、ブローノズル16から光透過性加圧シート13に向けて冷却空気を吹き付け、光透過性加圧シート13、上部真空チャンバー8内、及び支持台10を速やかに冷却する。吹き付ける空気の温度としては室温以下であることが好ましい。
Specifically, with the surface pressure applied to the
上記のような冷却空気の噴射により、バッチ工程毎の加熱冷却サイクルで安定した温度制御が容易となり、太陽電池モジュール21の封止用樹脂シート2,4の架橋度のバッチ工程間でのバラツキを小さくすることができる。また、バッチ工程毎に太陽電池モジュール21の封止用樹脂シート2,4の安定した架橋処理を施すことができるとともに、一バッチ工程に要する時間(成形サイクル)を高速化することができる。なお、冷却空気の噴射は、太陽電池モジュール21が無い場合でも、光透過性加圧シート13を含む上部真空チャンバー8内部を冷却する目的に利用しても良い。
冷却後、下部真空チャンバー9内を大気圧に戻し、一体化した太陽電池モジュール21を取り出す。
The injection of the cooling air as described above facilitates stable temperature control in the heating / cooling cycle for each batch process, and variation in the degree of crosslinking of the sealing
After cooling, the inside of the
以上のように、図1に示したような構成の装置20内で、太陽電池素子3と、熱架橋性樹脂シート2,4と、表面保護部材1,5とを順次重ねた積層体7に光透過性加圧シート13により面圧をかけた状態で、波長1.2μm〜12μmの間、より好ましくは波長1.2μm〜3.6μmの間で最大分光放射輝度を示し、かつ、波長1.1μmでの分光放射輝度が前記最大分光放射輝度の30%以下となる赤外光を低結晶性フッ素系樹脂等からなる光透過性加圧シート13を通して、積層体7に向けて照射して高速加熱する。これにより、封止用樹脂シート2,4を溶融させるとともに架橋反応を起こさせて各部材を、高速、かつ、高い架橋度で一体化することができる。
As described above, in the
さらに好ましくは、光照射後、太陽電池モジュール21に面圧をかけた状態で、光透過性加圧シート13に向けて冷却空気を吹き付けることで、上部真空チャンバー8内部、さらに光透過性加圧シート13を介して太陽電池モジュール21、及び下部真空チャンバー9内の支持台10を冷却する。これにより、各バッチ工程間の封止用樹脂層6の架橋度のバラツキ、及び各バッチ工程毎での太陽電池モジュール面内の架橋度のバラツキが少ない安定した品質を有する太陽電池モジュール21を高サイクルで製造することができる。
More preferably, after the light irradiation, with the surface pressure applied to the
以下、実施例及び比較例により本発明についてさらに具体的に説明する。
<実施例1>
[太陽電池モジュール用積層体]
太陽電池モジュールを製造するため、図3に示したような構成の積層体7を用意した。実施例及び比較例で用いた太陽電池モジュールの部材構成等を表1に示す。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples.
<Example 1>
[Laminated body for solar cell module]
In order to manufacture a solar cell module, a
表1に示したように表面カバーシート1及び裏面カバーシート5として白板ガラス基板(厚さ1mm)、上部封止用樹脂シート2及び下部封止用樹脂シート4としてエチレン−酢酸ビニル共重合体シート(三井化学ファブロ株式会社製「ソーラーエバ」 標準架橋銘柄 SC50B、厚さ0.6mm)、太陽電池素子3として導電性配線パターンが形成されたシリコン結晶素子(厚さ0.3mm)を重ね合わせて用いた。シリコン結晶素子同士の間隔は15mmとした。
As shown in Table 1, a white glass substrate (
[太陽電池モジュール製造装置]
図1に示すような二重真空方式の太陽電池モジュール製造装置(真空ラミネーション装置)20を組み立てた。
光照射ユニット14の光源14aとしてライン状ハロゲンヒーターを用い、図1に示すように、光照射ユニット14の放射端に波長フィルター14bとしてシリコン板を装着した。ハロゲンヒーターから放射された光は、波長フィルター14bを通して、下方に向けて照射されるようになっている。
[Solar cell module manufacturing equipment]
A double vacuum type solar cell module manufacturing apparatus (vacuum lamination apparatus) 20 as shown in FIG. 1 was assembled.
A linear halogen heater was used as the
冷却空気導入系は、各ライン状のハロゲンヒーターの間に冷却空気配管15を並列させて設けた。ブローノズル16としては、フラットスプレー型ノズルを用い、冷却空気配管15に沿って鉛直下向きに冷却空気が噴射されるようにした。冷却空気配管15及びブローノズル16の材質はともにステンレス鋼を用いた。冷却空気は室温のまま用いた。
また、上部真空チャンバー8内で、ライン状ハロゲンヒーター光が下方に照射されように光照射ユニット14、及び冷却空気配管15を共に上部真空チャンバー8の上部に懸架し組み込んだ。
The cooling air introduction system was provided with cooling
Further, in the
支持台10の上部には、電熱ヒーターが埋設されたアルミニウム板(厚さ10mm)を用いた。また、太陽電池モジュール21と支持台10の間の緩衝層22として、図6に示すように、上部から順に、アルミニウムシート18(厚さ50μm)、シリコーンゴムシート19(厚さ2mm)を設けた。
温度制御のため、シース型熱電対(シース温接点部の外径0.25mm)を太陽電池モジュール部材(積層体7)の太陽電池素子3の面中央から下方にある緩衝層22のアルミニウムシート18とシリコーンゴムシート19の間に挿入して、太陽電池モジュールの温度をモニターした。
An aluminum plate (
For temperature control, the
一方、光透過性加圧シート13としてPFAシート(厚さ1mm)を用意した。このPFAシートの波長0.2μmから10μmまでの分光透過率スペクトルは図2に示した通りである。つまり、使用したPFAシートの分光透過率は、波長範囲1.2μm以上3.6μm以下で、60%以上を有していた。
On the other hand, a PFA sheet (
[太陽電池モジュールの製造]
上記のような構成の装置20を用い、以下のような工程により太陽電池モジュール21の製造を行った。
下部真空チャンバー9の支持台10の温度は電熱ヒーターにより75℃に予め保持しておいた。装置20内の下部真空チャンバー9の支持台10の緩衝層22の上に太陽電池モジュール部材(積層体7)を載置する。次いで直ちに、上部真空チャンバー8を閉じ、光透過性加圧シート(PFAシート)13と太陽電池モジュール上部の白板ガラス基板の上面と接触状態を保つ。上下の真空チャンバー8,9内を同時に減圧する。このときの圧力は、0.1kPaに保持した。次いで、下部真空チャンバー9内の減圧を保った状態で、上部真空チャンバー8内を緩やかに大気圧に戻した。これにより、太陽電池モジュール上部の白板ガラス基板に対して一様な面圧がかけられる。支持台10に太陽電池モジュール21を載置してから上部真空チャンバー8を大気圧まで戻すのに要した時間は2分であった。
[Manufacture of solar cell modules]
Using the
The temperature of the
光照射条件としては、熱電対指示温度が105℃に達するまで、単位面積あたりの光照射パワー(放射照度)6W/cm2一定に相当する光(分光放射輝度スペクトルは図7に示す。)を照射した。温度が105℃に達した後は、放射照度を制御して温度105℃一定となるようにした。太陽電池モジュール21を支持台10に載置してから赤外ヒーターの通電をオフするまでの加熱時間のトータルが6分となるように光照射を継続した。尚、図7は、最大分光放射輝度を示す波長が1.3μmであり、また波長1.1μmでの分光放射輝度は最大分光放射輝度の30%以下であった事を示す。
As light irradiation conditions, light corresponding to a constant light irradiation power (irradiance) of 6 W / cm 2 per unit area until the thermocouple indication temperature reaches 105 ° C. (spectral radiance spectrum is shown in FIG. 7). Irradiated. After the temperature reached 105 ° C., the irradiance was controlled so that the temperature became constant at 105 ° C. Light irradiation was continued so that the total heating time from placing the
光照射後、すなわち、赤外ヒーターへの通電をオフした後、直ちに、ブローノズル16から冷却空気を流し、温度が75℃になるまで冷却した。冷却空気を流してから温度が75℃に下がるまでに要した時間は2分であった。その後、冷却空気の噴射を止め、下部真空チャンバー9を大気圧に戻した。太陽電池モジュール21を取り出し、厚さ2mmのアルミニウム板の上に載置した。光照射後、光透過性加圧シート13には、クリープ変形、溶融痕、破裂、穴などの損傷は認められなかった。また、太陽電池モジュール21は、受光面側から観た外観上、封止用樹脂層6は透明性を有しており、気泡などの欠陥は認められなかった。
Immediately after the light irradiation, that is, after turning off the power to the infrared heater, cooling air was immediately supplied from the
さらに、重ね合わせた太陽電池モジュール各部材に対する光照射条件、すなわち、昇温時の光放射照度、保持時間、加熱時間、冷却空気による冷却操作、装置からの太陽電池モジュール21の取り出しまでの一連の工程を一バッチ処理とし、このようなバッチ工程を前述したバッチ工程を含めて10回繰り返した。
Furthermore, the light irradiation conditions for each member of the stacked solar cell module, that is, the light irradiance at the time of temperature rise, the holding time, the heating time, the cooling operation by cooling air, and the series of operations from taking out the
[封止用樹脂のゲル分率(架橋度)の測定] [Measurement of gel fraction (crosslinking degree) of sealing resin]
加熱冷却後、太陽電池モジュール21の封止用樹脂層6の架橋が進行しているかどうかを調べるため、架橋度の尺度として、ゲル分率を調べた。機械強度、耐クリープ性を付与する観点から実用的なゲル分率の目安としては、おおよそ70%以上である。ただし、モジュール面内で架橋度のバラツキが大きくなったり、架橋度が高すぎると、紫外光や熱サイクルによる酸化などの経年劣化により封止用樹脂シート2,4に黄変が生じ、色むらが生じ易くなる。その結果、外観の悪化のほか、電気絶縁抵抗の劣化や、局部的温度上昇(ホットスポット)が生じ、電気絶縁破壊、高温となった封止用樹脂の発泡による太陽電池素子割れなどの信頼性の低下を招く恐れがある。このため、太陽電池モジュール面内のゲル分率の一様性は高いほど好ましい。
After heating and cooling, in order to examine whether or not the crosslinking of the sealing
太陽電池モジュール面内の架橋度のバラツキも併せてみるため、測定用試料として、図5に示すように、シリコン結晶素子3の主に両面近傍の試料6a、及びシリコン結晶素子3間の試料6bを採取した。
ゲル分率の測定方法としては、JIS Z8801「試験用ふるい−第一部:金属製網ふるい」に規定されている公称目開き45μmのステンレス鋼製網籠に試料を300mg秤量し、ソックスレー抽出装置を用いてキシレンで3時間抽出し、次式で示す通り、ステンレス鋼製網籠に残ったキシレン不溶部分の重量百分率(抽出残率)をゲル分率とした。
Since the variation in the degree of crosslinking in the solar cell module surface is also taken into consideration, as shown in FIG. 5, the
As a method for measuring the gel fraction, 300 mg of a sample was weighed on a stainless steel screen having a nominal opening of 45 μm as defined in JIS Z8801 “Sieving for testing—Part 1: Metal screen” and a Soxhlet extraction device. Was extracted with xylene for 3 hours, and the weight percentage (extraction residual ratio) of the xylene-insoluble portion remaining in the stainless steel net was determined as the gel fraction as shown by the following formula.
(B/A)×100 [%]
A:抽出前の試料重量[mg]
B:ステンレス鋼製網籠に残ったキシレン不溶部重量[mg]
(B / A) × 100 [%]
A: Sample weight before extraction [mg]
B: Weight of insoluble part of xylene remaining in stainless steel mesh cage [mg]
積層体7を支持台10に載置してから赤外ヒーターの通電をオフするまでの所定の加熱時間を6分とし、初回及び10回目のバッチ処理で得られた封止用樹脂に対し、シリコン結晶素子近傍、及びシリコン結晶素子間のゲル分率を調べた。
ゲル分率の評価結果、目視での観察結果等を表2に示す。
The predetermined heating time from placing the
Table 2 shows the gel fraction evaluation results, visual observation results, and the like.
<実施例2>
光照射ユニット14の光源14aとして、実施例1でのライン状のハロゲンヒーターに代えて、カーボンワイヤーが石英チューブに封入されたライン状のカーボンヒーターを用いた。なお、波長フィルターは用いていない。カーボンヒーターから放射された光は反射ミラーを介して照射されるようにした。そして、実施例1と同様に、図1で示した上部真空チャンバー8内に、光が下方に照射されように光照射ユニット14を組み込んだ。以下、光透過性加圧シート13、冷却空気導入系15,16、熱電対温度計、支持台10、及び、重ね合わせた太陽電池モジュール各部材に対する光照射条件、すなわち、昇温時の光放射照度、保持温度、加熱時間、冷却空気による冷却操作、装置からの太陽電池モジュール21の取り出しまで実施例1と同じくして太陽電池モジュール21を製造した。
なお、昇温時に光照射ユニット14から放射された光の分光放射輝度スペクトルは図8に示した通りであった。図8は、最大分光放射輝度を示す波長が2.4μmであり、また波長1.1μmでの分光放射輝度は最大分光放射輝度の30%以下であった事を示す。
<Example 2>
As the
In addition, the spectral radiance spectrum of the light radiated | emitted from the
光照射後、光透過性加圧シート13には、クリープ変形、溶融痕、破裂、穴などの損傷は認められなかった。また、太陽電池モジュール21は、受光面側から観て外観上、封止用樹脂層6は透明性を有しており、気泡などの欠陥は認められなかった。
太陽電池モジュール21に対する接合性の評価方法も実施例1と同じ方法を採用した。太陽電池モジュール21を支持台10に載置した直後から105℃で保持し、赤外ヒーターの通電をオフするまでの所定の加熱時間を6分として処理した封止用樹脂層6のゲル分率を測定した。得られた結果を表2に示した。
After light irradiation, the light-transmitting
The same method as in Example 1 was adopted as the method for evaluating the bonding property to the
<実施例3>
実施例2で用いた真空ラミネーション装置を用いて、冷却空気の噴射無しで、10回まで繰り返しバッチ処理した。一バッチ処理後、すなわち、一体化した太陽電池モジュール21を取り出した後は、次のバッチ処理のため、間断なく次バッチ用の太陽電池モジュール部材を真空ラミネーション装置に配置した。冷却空気の噴射による冷却無しで装置から太陽電池モジュール21を取り出すことを除くと、光透過性加圧シート13、熱電対温度計、支持台10、及び、重ね合わせた太陽電池モジュール各部材に対する光照射条件、すなわち、昇温時の光放射照度、保持温度、加熱時間は、実施例2と同じくして太陽電池モジュール21を得た。
<Example 3>
Using the vacuum lamination apparatus used in Example 2, batch processing was repeated up to 10 times without injection of cooling air. After one batch processing, that is, after the integrated
10バッチ目に得られた太陽電池モジュール21の封止用樹脂層6は、受光面側から観て外観上、透明性は有しているものの、若干の気泡が認められた。
太陽電池モジュール21に対する接合性の評価方法も実施例2と同じ方法を採用した。すなわち、太陽電池モジュール21を支持台10に載置した直後から105℃で保持し、赤外ヒーターの通電をオフするまでの所定の加熱時間を6分とし、初回及び10回目のバッチ処理で得られた封止用樹脂層6に対し、シリコン結晶素子近傍、及びシリコン結晶素子間のゲル分率を測定した。その結果を表2に示した。
Although the sealing
The same method as in Example 2 was adopted as the method for evaluating the bonding property to the
<比較例1>
太陽電池モジュール部材(積層体7)は、実施例で用いたものと同じ部材構成及び寸法を有するものを用いた。
一方、太陽電池モジュール製造装置に関しては、光照射ユニット14の光源14aとしてライン状のハロゲンヒーターを用い、図9に示したように真空ラミネーション装置60を構成した。ここでは波長フィルターは用いていない。尚、昇温時に光照射ユニット14から放射された光の分光放射輝度スペクトルは図10に示した通りであった。図10は、最大分光放射輝度を示す波長が0.9μmであり、また若干の紫外光と多くの可視光、及び波長0.8μmから約5μmまでの赤外光を含む光であった事を示す。
以下、保持温度を115℃としたことを除いて、光透過性加圧シート13、冷却空気導入系、熱電対温度計、支持台10、及び、重ね合わせた太陽電池モジュール各部材に対する光照射条件、すなわち、昇温時の光放射照度、加熱時間、冷却空気による冷却操作、装置からの太陽電池モジュール21の取り出しまで実施例1と同じくして太陽電池モジュール21を得た。
<Comparative Example 1>
As the solar cell module member (laminated body 7), one having the same member configuration and dimensions as those used in the examples was used.
On the other hand, as for the solar cell module manufacturing apparatus, a line-shaped halogen heater was used as the
Hereinafter, except that the holding temperature is 115 ° C., light irradiation conditions for the light
一体化した太陽電池モジュール21の封止用樹脂層6は、受光面側から観て外観上、透明性を有しており、気泡などの欠陥は認められなかった。
太陽電池モジュール21に対する接合性の評価方法も実施例1と同じ方法を採用した。すなわち、太陽電池モジュール21を支持台10に載置した直後から115℃で保持し、赤外ヒーターの通電をオフするまでの所定の加熱時間を6分とし、初回のバッチ処理で得られた封止用樹脂層6に対し、シリコン結晶素子近傍部分6a、及びシリコン結晶素子間部分6bのゲル分率を測定した。その結果を表2に示した。
The sealing
The same method as in Example 1 was adopted as the method for evaluating the bonding property to the
<比較例2>
真空ラミネーション装置は、実施例で用いた装置構成において、光照射ユニット14、冷却空気導入系15,16、及び支持台10上部の緩衝層22を取り除き、かつ、光透過性加圧シート13をダイヤフラム(圧力隔壁)としてフッ素ゴムシート(厚さ1mm)に変更した。
<Comparative example 2>
The vacuum lamination apparatus has the same structure as that used in the embodiment, except that the
圧着方法としては、支持台を予め150℃に保持しておき、その状態で、支持台上に太陽電池モジュール各部材を載置し、上下真空チャンバーを圧力0.1kPaまで減圧した。その後、上部真空チャンバーを大気圧に戻すことにより、フッ素ゴムシートを介して太陽電池モジュールに一様な面圧をかけた。支持台に太陽電池モジュールを載置してから上部真空チャンバーを大気圧まで戻すのに要した時間は2分であった。太陽電池モジュールを支持台に載置した直後から加熱時間として、6分、8分、及び15分間の3水準について太陽電池モジュールに面圧をかけた状態で保持した。その後直ちに、下部真空チャンバーを大気圧に戻し、直ちに一体化した太陽電池モジュールを取り出した。実施例と同様に厚さ2mmのアルミニウム板の上に載置し室温で放冷した。 As a pressure bonding method, the support base was previously held at 150 ° C., and in this state, each member of the solar cell module was placed on the support base, and the upper and lower vacuum chambers were decompressed to a pressure of 0.1 kPa. Thereafter, the upper vacuum chamber was returned to atmospheric pressure to apply a uniform surface pressure to the solar cell module via the fluororubber sheet. The time required to return the upper vacuum chamber to atmospheric pressure after placing the solar cell module on the support was 2 minutes. Immediately after placing the solar cell module on the support, the solar cell module was held in a state where surface pressure was applied to the three levels of 6 minutes, 8 minutes, and 15 minutes as the heating time. Immediately thereafter, the lower vacuum chamber was returned to atmospheric pressure, and the integrated solar cell module was immediately taken out. It mounted on the aluminum plate of thickness 2mm similarly to the Example, and it stood to cool at room temperature.
太陽電池モジュールは、受光面側から観て外観上、シリコン結晶素子(太陽電池素子)の上部に若干の気泡の発生痕が認められた。
また、太陽電池モジュールに対する接合性の評価方法は実施例1と同じ方法を採用した。太陽電池モジュールを支持台に載置した直後から150℃で保持し、所定の加熱時間(6分、8分、及び15分)で、初回のバッチ処理で得られた封止用樹脂に対し、シリコン結晶素子近傍、及びシリコン結晶素子間のゲル分率を測定した。その結果を表2に示した。ゲル分率は、加熱時間6分では1%に満たず、15分後にようやく70%以上に達することが判った。
As viewed from the light receiving surface side, the solar cell module was observed to have slight bubbles generated on the top of the silicon crystal element (solar cell element).
Moreover, the same method as Example 1 was employ | adopted for the evaluation method of the adhesiveness with respect to a solar cell module. Immediately after placing the solar cell module on the support stand, it is held at 150 ° C., and with a predetermined heating time (6 minutes, 8 minutes, and 15 minutes), for the sealing resin obtained in the first batch process, The gel fraction in the vicinity of the silicon crystal elements and between the silicon crystal elements was measured. The results are shown in Table 2. It was found that the gel fraction was less than 1% when the heating time was 6 minutes and finally reached 70% or more after 15 minutes.
以上本発明について説明したが、本発明は上記実施形態及び実施例に限定されるものではない。例えば、真空加圧方式としては、単一真空方式を採用してもよい。
また、上記実施形態及び実施例では、太陽電池モジュール用の積層体を光透過性加圧シートで加圧した上で、光透過性加圧シートを介して波長1.2μm〜3.6μmの間で最大分光放射輝度を示し、かつ、波長1.1μmでの分光放射輝度が前記最大分光放射輝度の30%以下となる光を照射して加熱する場合を中心に説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、太陽電池モジュール用の積層体に対して、光透過性加圧シートを介さずに波長1.2μm〜12μmの間で最大分光放射輝度を示し、かつ、波長1.1μmでの分光放射輝度が前記最大分光放射輝度の30%以下となる光を照射して加熱した後、加圧シートで加圧して圧着させてもよい。
Although the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiments and examples. For example, a single vacuum method may be adopted as the vacuum pressurization method.
Moreover, in the said embodiment and Example, after pressing the laminated body for solar cell modules with a light transmissive pressurization sheet, it is between wavelengths 1.2micrometer-3.6 micrometers via a light transmissive pressurization sheet. However, the present invention has been mainly described in the case where heating is performed by irradiating light having a spectral radiance at a wavelength of 1.1 μm that is 30% or less of the maximum spectral radiance. It is not limited to. For example, with respect to a laminate for a solar cell module, the maximum spectral radiance is exhibited at a wavelength of 1.2 μm to 12 μm without using a light-transmitting pressure sheet, and the spectral radiance at a wavelength of 1.1 μm. May be heated by irradiating with light that is 30% or less of the maximum spectral radiance, and then pressed by a pressure sheet to be pressure-bonded.
さらに、上記のような特定波長の赤外光を照射する方向も特に限定されず、例えば、太陽電池素子の片面に、封止用樹脂シートと、表面保護部材とを順次重ねた積層体に対し、太陽電池素子側から上記特定波長の赤外光を照射して圧着させてもよい。 Furthermore, the direction in which infrared light having a specific wavelength as described above is irradiated is not particularly limited. For example, for a laminate in which a sealing resin sheet and a surface protection member are sequentially stacked on one surface of a solar cell element. The infrared light having the specific wavelength may be irradiated from the solar cell element side to be crimped.
1・・・表面カバーシート(表面保護部材)
2・・・上部封止用樹脂シート
3・・・太陽電池素子
4・・・下部封止用樹脂シート
5・・・裏面カバーシート(表面保護部材)
6・・・封止用樹脂層
7・・・太陽電池モジュール用積層体
8・・・上部真空チャンバー
9・・・下部真空チャンバー
10・・・支持台
11・・・上部真空チャンバー用吸排気口
12・・・下部真空チャンバー用吸排気口
13・・・光透過性加圧シート
14・・・光照射ユニット(ヒーター)
14a・・・光源
14b・・・波長フィルター(光学部品)
15・・・冷却空気配管
16・・・ブローノズル(気体噴射手段)
17・・・冷却空気排気口
20・・・太陽電池モジュール製造装置
21・・・太陽電池モジュール
22・・・緩衝層
1 ... Surface cover sheet (surface protection member)
2 ... Upper sealing
6 ... Resin layer for sealing 7 ... Laminated body for
14a ...
15 ... Cooling air piping 16 ... Blow nozzle (gas injection means)
17 ... Cooling
Claims (6)
真空チャンバーと、
該真空チャンバー内で、太陽電池素子の少なくとも片面に、少なくとも封止用の熱架橋性樹脂シートと、表面保護部材とを順次重ねた積層体を支持するための支持台と、
該支持台上に支持された前記積層体に対して、波長1.2μm〜3.6μmの間で最大分光放射輝度を示し、かつ、波長1.1μmでの分光放射輝度が前記最大分光放射輝度の30%以下となる光を照射して加熱するための光照射加熱手段と、
該光照射加熱手段からの光を透過するとともに、前記支持台上に支持された積層体を積層方向に加圧して圧着させるための光透過性加圧シートと、を備えていることを特徴とする太陽電池モジュールの製造装置。 An apparatus for manufacturing a solar cell module,
A vacuum chamber;
In the vacuum chamber, on at least one surface of the solar cell element, a support base for supporting a laminate in which at least a heat-crosslinking resin sheet for sealing and a surface protection member are sequentially stacked,
The maximum spectral radiance between wavelengths of 1.2 μm and 3.6 μm is exhibited with respect to the laminate supported on the support, and the spectral radiance at a wavelength of 1.1 μm is the maximum spectral radiance. Light irradiation heating means for irradiating and heating light that is 30% or less of
A light-transmitting pressure sheet that transmits light from the light irradiation heating means and pressurizes and press-bonds the laminated body supported on the support base in the laminating direction. Manufacturing equipment for solar cell modules.
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