JP2012023097A

JP2012023097A - 太陽電池モジュールの封止余剰部材除去装置

Info

Publication number: JP2012023097A
Application number: JP2010157914A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Hakage; 秀徳葉影; Masanori Shimodaira; 昌紀下平; Takayuki Funabashi; 隆之舟橋
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-07-12
Filing date: 2010-07-12
Publication date: 2012-02-02
Anticipated expiration: 2030-07-12
Also published as: JP5371898B2

Abstract

【課題】余剰部材の溶断条件を均一にする太陽電池モジュールの封止余剰部材除去装置を得ること。
【解決手段】太陽電池モジュールのガラス基板１上に熱処理により接着された封止部材２の前記ガラス基板１の上からはみ出した封止余剰部材を把持する把持手段８と、前記ガラス基板１の端面の位置情報を検出する検出手段９と、前記検出手段９が検出した前記位置情報に基づいて前記封止余剰部材を前記把持手段８により把持した状態で、前記ガラス基板１上の前記封止部材２から前記封止余剰部材を切断する切断手段３０とを備える。
【選択図】図６

Description

本発明は、太陽電池素子を保護するために接着した封止部材が太陽電池モジュールのガラス基板からはみ出した封止余剰部材を除去する太陽電池モジュールの封止余剰部材除去装置に関する。

従来の太陽電池モジュールの製造方法では、余剰部材に関連する技術として切断方法について開示されている（例えば、特許文献１、２参照）。例えば、融着後における樹脂製封止部材の端縁の輪郭線に沿って正確に溶断可能とし、余剰部分の切り残しを無くすために電熱線を移動させながら溶断を行う技術が開示されている。

特開２００６−２４５２６５号公報特開２００１−１３５８４０号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば余剰部分の切除方法に関しては、電熱線を利用して基板に沿わせながら余剰部材を溶断する方法とカッターを利用して強制的に余剰部材を切断する方式とが見られる。しかし、切断中の余剰部材の状態によっては余剰部材の切断が正常に完了できず、樹脂製封止部材の破損および溶断用電熱線への余剰部材の巻き込みによる溶断異常が発生しやすくなるという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、樹脂封止部材などからなる余剰部材の溶断条件を均一にする太陽電池モジュールの封止余剰部材除去装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、太陽電池モジュールのガラス基板上に熱処理により接着された封止部材の前記ガラス基板の上からはみ出した封止余剰部材を把持する把持手段と、前記ガラス基板の端面の位置情報を検出する検出手段と、前記検出手段が検出した前記位置情報に基づいて前記封止余剰部材を前記把持手段により把持した状態で、前記ガラス基板上の前記封止部材から前記封止余剰部材を切断する切断手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、樹脂封止部材および余剰部材を溶断時に把持することにより溶断中に見られる封止部材の捲れや折れ曲がり等の破損を防止することが可能となるとともに、溶断および切断条件を一定範囲に保つことにより切断断面の品質向上が図れる。また、廃却余剰部材を把持することにより余剰部材の回収が容易となり飛散を防止する効果が得られる。

図１は、本発明の実施の形態１に係る太陽電池モジュールの溶断面の構造を示した図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る太陽電池モジュールの封止余剰部材除去装置の概略構成を示す上面図である。図３は、実施の形態１の封止余剰部材除去装置の把持機構の構成を示す概略図である。図４は、実施の形態１の封止余剰部材除去装置の位置決め部を上面から示した図である。図５は、実施の形態１の封止余剰部材除去装置のガラス端面検出用溶断カッターの概略構成を示す図である。図６は、実施の形態１の封止余剰部材除去装置のガラス端面検出用ストッパおよびチャックの概略構成をガラス基板断面方向から示した図である。図７は、実施の形態１の封止余剰部材除去装置のガラス端面検知機構および把持機構を上面から示した図である。図８は、従来の余剰部材除去装置の構成を示す断面図である。

以下に、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため各部材の縮尺が実際とは異なる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュールの封止余剰部材除去装置について説明するために太陽電池モジュールの溶断面の構造を示した図である。図１はモジュール側面から見た切断面の図を示しており、図２は上面からの把持機構７等の封止余剰部材除去装置の概略構成を示した上面図である。

図１は、ガラス基板１に熱封止のための樹脂封止部材２であるエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）６とＰＥＴフィルム材３とを熱処理工程により接着させた様子を示したものである。ラミネータでの熱処理工程の後、ガラス端面１ａ側面にはみ出した余剰樹脂材６ａと同じくガラス基板１よりはみ出したＰＥＴフィルム余剰部材３ａについては不要部材となり除去しなければならない。

さらに、余剰樹脂材６ａとＰＥＴフィルム余剰部材３ａはガラス端面１ａに合わせて切断することが要求される。また、ガラス基板１と樹脂封止部材２の組立位置関係については同じ寸法で部材が供給されていないことやエチレンビニルアセテート６の溶融状態に依存してはみ出し量が変化する。

このため、例えば図８に示すような、ガラス端面に沿って自動切断するための装置が既に導入されている（特許文献１、２等参照）。ただし、切断処理中のＰＥＴフィルム余剰部材３ａの組立状態によっては余剰部の切断が正常に完了できず、ＰＥＴフィルム余剰部材３ａの破損による製品不良が発生しやすくなるという問題があった。

本実施の形態においては上記問題に鑑みて、図２に示すように除去条件を安定させるための把持機構７を取り付ける。把持機構７により余剰樹脂材６ａおよびＰＥＴフィルム余剰部材３ａを切断中に固定することにより溶断条件を均一にし、製品不良の発生を抑えることができる。

図３は、本実施の形態にかかる封止余剰部材除去装置の把持機構７の構成を示す概略図である。把持機構７はチャック８とガラス端面検出用ストッパ９を備えており、さらに、チャック８とガラス端面検出用ストッパ９をガラス端面１ａに押し付け追従させるためのエアークッション機構２０が付いている。即ち、把持機構７全体がガラス端面１ａと垂直な第１方向に移動可能になっている。

剥離機構２１はエアークッション機構２０に更に上下動作を付加しており、把持機構７全体はガラス基板１の表面に垂直な第２方向にも移動可能である。これらの可動機構を設けることにより切断後の余剰部材を上下前後に動かし余剰部材をガラス基板１から剥離をしやすくすることが可能となる。

把持機構７に隣接してガラス端面検出用溶断カッター１０が配置されており、ガラス端面検出用溶断カッター１０についても前後のエアークッション機構２０’が同様に搭載され、切り込みを入れた後にガラス端面検出用ストッパ９を切り込み済の部位に押し込むことが出来るよう左右動作機構をつけてガラス端面検出用溶断カッター１０を退避させる。

ちなみにガラス端面検出用溶断カッター１０は端面検出のために使用するだけではなくフィルム切断のためにトリミング刃３０として機能を兼ねることも可能である。

図４は、実施の形態１の位置決め部を上面から示した図である。図４に示すように、ガラス基板１の長辺及び短辺方向であるＸ、Ｙ方向より位置決め機構１１により規制されたガラス基板１を吸着パッド１２により固定した状態で、ガラス端面１ａを検出させるために、ガラス端面検出用溶断カッター１０をガラス端面１ａに向かって移動する。そして、余剰樹脂材６ａとＰＥＴフィルム余剰部材３ａに対し切り込みを入れる（図４）。

ガラス端面検出用溶断カッター１０により余剰部材に切り込みを形成することにより、次の動作のガラス端面検出用ストッパ９を切り込み部に挿入し、余剰部材の弾力に負けることなく、ガラス端面１ａの近傍まで押し込むことが可能となる。

図５は、実施の形態１にかかるガラス端面検出用溶断カッター１０の概略構成を示す図である。ガラス端面検出用溶断カッター１０はガラス基板１の位置決め変位量に追従できるよう弾性変形機構を有したステンレス線等の金属製カッター（ワイヤー１０ａ）に高温加熱させるための直流電源１５を接続したものである（図５）。

図３および図４に示した構成において、図１の余剰樹脂材６ａおよびＰＥＴフィルム余剰部材３ａにガラス端面１ａまで、ガラス端面検出用溶断カッター１０によって切り込みを入れたあとガラス端面検出用溶断カッター１０を退避させる。

図６は、実施の形態１のガラス端面検出用ストッパ９およびチャック８の概略構成をガラス基板断面方向から示した図である。図７は、これらガラス端面検知機構および把持機構７を上面から示した図である。図７に示すように、ガラス端面検出用溶断カッター１０の退避の後、先述した切り込み箇所にチャック８と構造を共にするガラス端面検出用ストッパ９をガラス端面１ａに押し付け、チャック把持位置を決める（図６、７）。

図６に示すように、ガラス検出用ストッパ９はガラス基板１の位置決め変移量に追従させるため、前後軸にエアークッション機構２０またはばねを有した機構を備えている。チャック把持位置はガラス端面１ａとチャック８先端の間隔にトリミング刃３０が入るような間隔で設定されているためチャック把持位置にてチャック８を動作させ余剰樹脂材６ａおよびＰＥＴフィルム余剰部材３ａを把持する（図６、７）。

余剰樹脂材６ａおよびＰＥＴフィルム余剰部材３ａからなる余剰部材の把持後、ガラス端面検出用ストッパ９のみ余剰部材切断の妨げとならないように退避させて、切断が出来る状態にする。この状態にてトリミング刃３０を押し付け余剰樹脂材６ａおよびＰＥＴフィルム余剰部材３ａを切断していく。

余剰部分の切断方法については特に方式を問わず対応が可能であり、電熱線を利用してガラス基板１に沿わせながら余剰部材を溶断する熱線方式でもよいし、回転または固定カッターにより余剰部材を切断するカッター方式など公知の手法でかまわない。

切断後、余剰部材を確実に剥離、除去するために余剰部材を把持した状態で図３に示した剥離機構２１によってチャック８を上下左右回転方向に動作させる。これによって、切断により再溶着した余剰部材を強制分離し剥離しやすいように剥離起点の生成を促すことができる。即ち、剥離機構２１によって、余剰樹脂材６ａおよびＰＥＴフィルム余剰部材３ａからなる余剰部材の剥離をおこなう。これにより、再溶着による剥離異常およびガラス基板の排出異常を無くすことが可能となる。

剥離起点生成後、切断方向に向かって把持機構７を図２に示した走行軸２２により上記第１及び第２方向に対して共に垂直な第３方向に移動させることによりガラス端面１ａ全体の余剰部材をさらに剥離させることが出来る。また把持機構７および移動手段である走行軸２２はガラス基板１のサイズ違いに対応できるようプログラムにより移動量を自動的に変更することが可能であるため部品変更などの機種変更段取り操作が不要となる。

ガラス基板１の搬出と同時に更に余剰部材の回収を容易におこなうために、走行軸２２に沿って回収位置まで把持機構７を移動させたあと、把持機構７が備える図３に示すチャック８を開放することにより余剰部材を１箇所において回収することができ回収作業の効率向上にも繋がる。このように、把持機構７を用いて余剰部材の廃却箇所を一定の場所に設けることにより、廃却余剰部材の回収が容易となり装置内への飛散を防止するとともに機構動作範囲内に余剰部材が混入し、設備故障を防止することができる。

以上説明したように、本実施の形態の太陽電池モジュールの封止余剰部材除去装置においては、同じ条件下において溶断または切断が可能なように樹脂封止部材および余剰部材の固定を確実に実施し、安定した溶断および切断条件を実現するための把持手段を備える。さらに、余剰部材トリミングのための把持手段および位置決め機構を自動制御化することにより複数の基板サイズに対応することができる。これにより太陽電池モジュール製造装置の機種変更による装置切り替え時間の短縮および製造条件の幅を広げることが可能となりより品質の向上が図れる。

実施の形態２．
ガラス端面１ａの検知方法については実施の形態１のように、ガラス端面検出用ストッパ９、ガラス端面検出用溶断カッター１０などを用いた機構を利用した方法以外にも、レーザー変位センサおよび画像センサなどによりガラス端面１ａの位置を検出し、チャック８の位置を確定する方法を採用してもよい。このようにしても実施の形態１と同様な効果が得られる。

実施の形態３．
把持機構７の動作については、実施の形態１における剥離機構２１の動作などのために前後左右回転が可能な機構が必要であったが、これらと同等の動作が実現可能な一般産業用ロボットなどを用いて可動機構の代替とすることもできる。即ち、剥離機構２１は、エアークッション機構２０などの空圧を用いた方法以外にも、電動機器等を利用し上下左右回転動作を備えるようにしてもよい。このようにしても実施の形態１と同様にガラス基板に再溶着した余剰部材を強制分離し剥離しやすいように剥離起点の生成を促すことが可能となる。

従来、太陽電池モジュールにおける表面保護部材および樹脂製封止部材の余剰部材の除去処理方法においては、切断中の切断片の状態により切断条件にばらつきが発生し、絡み、捩れ等の切断ミスおよび切断面の粗さ等の品質に関わる不具合が発生する可能性があった。また、切断片残りや回収については成り行きに任せているため、廃却処理効率が悪いという問題もあった。

これらの問題に対して、上記実施の形態においては、太陽電池モジュール切断中の余剰部材の状態を安定させるために樹脂封止余剰部材を把持し固定することにより溶断条件を均一にするための把持手段の機構を備える。これにより、樹脂封止部材および余剰部材を溶断時に把持することで溶断中に発生する封止部材の捲れや折れ曲がり等の破損を防止することが可能になる。

従って、溶断および切断条件を一定範囲に保つことが出来るようになり切断断面の品質向上を図ることが可能となる。さらに、ガラス端面を基準に余剰部材を把持するため、ガラス基板の位置決めばらつきによる把持ミスを防止することができる。また、ガラス端面とチャックとの間隔をある一定の範囲に保つことが可能にもなるため把持位置精度を向上させることができる。

更に、本願発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上記実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出されうる。

例えば、上記実施の形態１乃至３それぞれに示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出されうる。更に、上記実施の形態１乃至３にわたる構成要件を適宜組み合わせてもよい。

以上のように、本発明にかかる太陽電池モジュールの封止余剰部材除去装置は、ガラス基板に樹脂製封止部材を熱処理工程により接着させた場合の余剰部材除去に有用であり、特に、太陽電池モジュール製造のために太陽電池素子を保護するために接着した部材がガラス基板からはみ出した余剰部材の除去に適している。

１ガラス基板
１ａガラス端面
２樹脂封止部材
３ＰＥＴフィルム材
３ａＰＥＴフィルム余剰部材
６エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）
６ａ余剰樹脂材
７把持機構
８チャック
９ガラス端面検出用ストッパ
１０ガラス端面検出用溶断カッター
１０ａ金属製カッター（ワイヤー）
１１位置決め機構
１２吸着パッド
１５直流電源
２０、２０’ エアークッション機構（シリンダ）
２１剥離機構
２２走行軸
３０トリミング刃

Claims

太陽電池モジュールのガラス基板上に熱処理により接着された封止部材の前記ガラス基板の上からはみ出した封止余剰部材を把持する把持手段と、
前記ガラス基板の端面の位置情報を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した前記位置情報に基づいて前記封止余剰部材を前記把持手段により把持した状態で、前記ガラス基板上の前記封止部材から前記封止余剰部材を切断する切断手段と、
を備えることを特徴とする太陽電池モジュールの封止余剰部材除去装置。
前記検出手段はガラス端面検出用溶断カッターおよびガラス端面検出用ストッパにより構成され、
前記切断手段は前記ガラス端面検出用溶断カッターである
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封止余剰部材除去装置。
前記切断手段は、回転または固定カッターにより余剰部材を切断するカッター方式を用いる
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封止余剰部材除去装置。
前記把持手段は、前記端面に垂直な第１方向、前記ガラス基板の表面に垂直な第２方向、および前記第１及び第２方向に対して共に垂直な第３方向に移動可能となる移動手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項１、２または３に記載の太陽電池モジュールの封止余剰部材除去装置。