JP2012084782A - 太陽電池モジュールの製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池モジュールの製造方法および製造装置において、ラミネート処理工程で発生する不良率を低減し、歩留まりを向上させること。
【解決手段】
可撓性基板上に光電変換層が形成された太陽電池セルを有する太陽電池モジュールを製造する方法および製造装置において、可撓性基板を連続的に搬送し、連続的に搬送される封止材フィルムにより可撓性基板を両側から挟み、可撓性基板および封止材フィルムを一体として連続的に搬送し、ラミネート処理を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、可撓性基板上に光電変換層が形成された太陽電池セルを有する太陽電池モジュールを製造する方法および製造装置に関するものである。

太陽電池モジュールの製造方法としては、太陽電池の受光面側を熱接着性樹脂フィルムで覆い、その状態で太陽電池の一群（以下、「太陽電池セル」という。）を熱接着性樹脂フィルムとともに打ち抜き、打ち抜いた太陽電池セルの熱粘着性樹脂フィルム上に透明保護フィルムを固定し、さらに太陽電池の非受光面側に熱接着性樹脂フィルム、透明保護フィルムを固定してラミネートする方法がある（特許文献１）。

この方法によれば、太陽電池が形成された絶縁性可撓性フィルム１の表面上を熱接着性樹脂フィルムで保護した状態で、太陽電池セル毎に切断し、さらに切断された太陽電池セルの両面に透明保護フィルムを加熱接着するため、太陽電池セル表面に傷をつけることなく、透明保護フィルム上に接着することができる。また、切断された太陽電池は、即座に透明保護フィルム上に載置され固定されるため、切断された太陽電池を別途移動する必要がない。さらに、太陽電池セルを透明保護フィルム上に固定した後、導電性テープによる配線工程等をいわゆるロール・ツー・ロールプロセスにより行うことが可能になり、生産性を向上させることができる、という効果がある。

また、太陽電池セルが絶縁性の封止フィルムにより封止された太陽電池タイルＴの一方の面を、封止フィルムおよび支持フィルムからなる裏ベースフィルムで接着し、太陽電池タイルＴの他方の面を、封止フィルムおよび支持フィルムからなる表ベースフィルムで接着した後、熱圧着して封止フィルムに架橋反応を起させて封止する方法もある（特許文献２）。

この方法によれば、太陽電池タイルを両側からベースフィルムで接着してからラミネートを行うため、ラミネート時の成形不良を低減することができる。

特開平７−２７３３６３号公報 特開２０００−２９４８１５号公報

従来、太陽電池モジュールの製造方法は、太陽電池セルの表面をフィルムで覆ってから、太陽電池セル毎に切断し、複数の太陽電池セルを並べて、配線を行い、ラミネート作業を行っているため、加熱時に封止材が流動して太陽電池セルの位置ずれが発生していた。太陽電池の位置がずれると、歩留まりの低下を引き起すことがあった。

そこで、本発明は、ラミネート工程における太陽電池セルのずれを防止して、不良率を低減することを目的とする。

上記課題は、太陽電池セルが形成された長尺の可撓性基板から太陽電池モジュールを製造する太陽電池モジュールの製造方法および製造装置において、可撓性基板を連続的に搬送し、連続的に搬送される長尺の封止材フィルムにより、可撓性基板を両側から挟み、可撓性基板および封止材フィルムを一体として連続的に搬送し、ラミネート処理を行うことにより解決される。

本願発明の太陽電池モジュールの製造方法および製造装置によれば、可撓性基板を太陽電池セル毎に切断することがないので、ラミネート時に複数の太陽電池セルが互いにずれることはなく、不良を抑制することができる。また、太陽電池モジュールの製造工程が簡略化されるので、製造コストを低減することも可能になる。

実施例１に係る太陽電池モジュールの製造装置の概略を示す斜視図である。 実施例２に係る太陽電池モジュールの製造装置の概略を示す斜視図である。 実施例３に係る太陽電池モジュールの製造装置の概略を示す斜視図である。

本願発明による太陽電池モジュールの製造方法および製造装置を図面に基づいて説明する。

図１は、本願発明の実施例１に係る太陽電池モジュールの製造装置を示している。

図１において、太陽電池モジュールの製造装置は、可撓性基板１が巻かれ、回動自在に支持されたセル送り出しロール５と、封止材フィルム２，３をそれぞれ回動自在に支持する封止材送り出しロール６、７と、可撓性基板１の両端部を切断するセル端部カット用スリッタ８と、可撓性基板１を切断するセルカット９と、太陽電池セルから電力を取り出すための配線を行う端子配置ステーション１０と、太陽電池セルを上下方向から封止材フィルム２，３で挟み、加圧・加熱する加熱ロール１１，１２と、太陽電池セルの両側に形成された封止材層の表面に凹凸を形成（エンボス加工）するエンボスロール１３，１４と、エンボス加工された封止材フィルム２，３表面を冷却する冷却ロール１５，１６と、所定数の太陽電池セル毎に切断するモジュールカット２４と、から構成されている。

封止材フィルム２および３は、加熱により接着硬化する接着材、または、加熱により接着硬化する接着材と表面を保護する透明樹脂フィルムを積層した材料を用いる。接着材としては、エチレンビニルアセテート、ポリエチレン、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリエステルなどを用いることができる。

表面を保護する透明樹脂フィルムは、太陽電池モジュールの最外面に用いられ、エチレンテトラフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、 ポリエチレンテレフタレートなどが用いられる。

次に、上記構成の太陽電池モジュールの製造装置により、太陽電池モジュールを製造する工程を説明する。

可撓性基板１は、長尺のポリイミドフィルム面上に、多数の太陽電池セルが形成されており、一方の端部がセル送り出しロール５に固定されており、他方は、前方に設けられた１対のロールと、セル端部カット用スリッタ８およびセルカット９の間に設けられた１対のロールによって、それぞれ上下方向から挟まれるようになっている。上記の２対のロールは、それぞれ一方にモータが接続されており、モータを駆動することにより、ロールはそれぞれ反対方向に回転して、可撓性基板１は、セル送り出しロール５から巻き出されて、連続的に搬送される。

セル送り出しロール５から巻き出された可撓性基板１は、セル端部カット用スリッタ８にて、その両端部の不要部分（太陽電池セルが形成されていない部分）が切断される。

両端部が切断された可撓性基板１は、さらに前方に搬送され、セルカット９にて、複数の太陽電池セルを１ユニットとして切断される。ユニット単位に切断された可撓性基板１（以下、「ユニット基板」という。）は、端子配置ステーション１０に搬送される。

端子配置ステーション１０では、送り出しロール６から巻き出された長尺の封止材フィルム３が可撓性基板１の搬送方向に沿って供給されるようになっており、各ユニット基板が、一定の間隔で封止材フィルム３上に配置されるようになっている。ここで、ユニット基板上に形成された太陽電池セルは、その両極から電力を取り出すための配線が形成される。配線の形成は、導電テープを貼り付ける方法などにより、ユニット基板上の複数の太陽電池セルが直列ないし並列に接続される。

ユニット基板ないし封止材フィルム３上への配線の形成が終了すると、ユニット基板の上方から長尺の封止材フィルム２が供給される。封止材フィルム２は、封止材送り出しロール７から巻き出され、封止材フィルム３と同じ速度で供給されるようになっており、ユニット基板は、封止材フィルム２，３により上下方向から挟まれた状態で、加熱ロール１１，１２に搬送される。

加熱ロール１１，１２は、内部にヒータ（図示せず）が設けられており、表面は封止材フィルム２，３の架橋温度以上に加熱される。ユニット基板は、上下方向から封止材フィルム２，３によって挟み込まれた状態で、加熱ロール１１，１２により加熱および加圧されて、両面に封止材層が形成される。ユニット基板は、封止材層の温度が十分に下がらないうちに、エンボスロール１３，１４に搬送される。

エンボスロール１３，１４は、その表面に多数の凸部又は凹部が形成されている。封止材層が形成されたユニット基板は、加熱ロール１１，１２にて、上下方向から加圧されて、表面に凹凸が形成される。

冷却ロール１５，１６は、その内部に冷却水が流れるようになっている。表面に凹凸が形成されたユニット基板は、冷却ロール１５，１６により、上下方向から加圧されて、冷却される。

冷却されたユニット基板は、モジュールカット２４に搬送されて、ユニット基板毎に切断されて、複数の太陽電池セルからなる太陽電池モジュール４が完成する。

以上の工程は、いずれも連続して行われ、１つの可撓性基板１に対して、セル送り出しロール５からの巻き出し工程から、モジュールカット２４による切断工程までを一貫した製造ラインで行うため、生産性が非常に高い。また、複数の太陽電池セルを一体としてラミネート処理を行うため、ラミネート時に太陽電池セル間のずれを生じることはない。

本実施例では、セル端部カット用スリッタ８にて、可撓性基板１の両端部の不要部分を切断しているが、可撓性基板１よりも十分幅の広い封止材フィルム２，３を使用する場合は、不要部分を切断する必要がないので、セル端部カット用スリッタ８は不要である。

また本実施例では、電力取り出し配線は、ラミネート前に行っているが、ラミネート後に封止材の一部を除去して配線してもよい。また、ホチキスなどにより、封止材を貫通する方法により、導通させるように構成してもよい。

さらに本実施例では、冷却ロール１５，１６により、封止材フィルム２，３を冷却しているが、エンボスロール１３，１４に冷却機能を付加してもよい。この場合、冷却ロール１５，１６は、特に設ける必要はない。

図２に、本願発明の他の実施例に係る太陽電池モジュールの製造装置を示す。

図２において、太陽電池モジュールの製造装置は、ラミネートエリア１７と、ラミネートエリア１７の内部に配置され、封止材フィルム２，３を架橋温度以上に加熱する加熱ロール１８，１９と、封止材フィルム２，３の表面上に凹凸を形成するエンボスロール２０，２１を備えており、その他の構成は図１と同様である。

以下、上記構成の太陽電池モジュールの製造装置により、太陽電池モジュールを製造する工程を説明する。なお端子配置ステーション１０までの工程は、実施例１と同様であるので、省略する。

端子配置ステーション１０にて配線が施されたユニット基板は、上下方向から封止材フィルム２，３によって覆われた状態で加熱ロール１１，１２の間に搬送される。加熱ロール１１，１２では、封止材フィルム２，３が架橋温度よりも低い温度で加熱され加圧されることによって、封止材フィルム３上に配置された導電テープやユニット基板が動かない程度に接着される（以下、この状態を「仮ラミネート」という。）。

仮ラミネートされたユニット基板は、ラミネートエリア１７の内部に搬送される。ラミネートエリア１７は、その内部が真空になっており、ユニット基板を覆っている封止材フィルム２，３は、加熱ロール１８，１９により架橋温度以上の温度に加熱されることによって、ユニット基板の両面に封止材層が形成される。さらに、エンボスロール２０，２１により、ユニット基板に形成された封止材層の表面上に凹凸が形成される。エンボスロール２０，２１の内部には、冷却水が流れるようになっており、凹凸の形成とともに冷却が行われる。エンボス加工が終了すると、ユニット基板は、ラミネートエリア１７の外部に搬送され、モジュールカット２４へ搬送される。

その後実施例１と同様に、モジュールカット２４にてユニット基板毎に切断されて、太陽電池モジュール４が完成する。

図３に、本願発明の他の実施例に係る太陽電池モジュールの製造装置を示す。

図３の太陽電池モジュールの製造装置は、回動自在に支持されるとともに上下方向に移動自在に構成されたダンサーロール２２と、上部プレス部材と下部プレス部材とから構成され、太陽電池セルのラミネート加工、エンボス加工および冷却を行う加熱・成形・冷却プレス２３を備えており、その他の構成は図２と同様である。

実施例２と同様に、加熱ロール１１，１２で、仮ラミネートされたユニット基板は、ダンサーロール２２を介して、上部プレス部材と下部プレス部材との間（加熱・成形・冷却プレス２３の内部）に搬入される。ユニット基板は、所定の位置に搬送された時点で搬送動作が停止し、上部プレス部材が下降するとともに下部プレス部材が上昇することによって、上部プレス部材と下部プレス部材とで挟み込まれる。上部プレス部材の下面と、下部プレス部材の上面は、凸部または凹部が形成されている。ユニット基板を挟み込んだ状態で、上部プレス部材の下面と下部プレス部材の上面を封止材フィルム２，３の架橋温度以上の温度に加熱することによって、ラミネート加工とエンボス加工が同時に行われる。次に、上部プレス部材および下部プレス部材の内部に冷却水を流して、ユニット基板が冷却される。冷却工程が終了すると、上部プレス部材が上昇するとともに下部プレス部材が下降することによって、ユニット基板は、開放される。開放されたユニット基板は、さらに下流側に搬送されて、モジュールカット２４にてユニット基板毎に切断され、太陽電池モジュール４が完成する。

上記ラミネート工程（ユニット基板が、加熱・成形・冷却プレス２３の内部の所定位置で停止してから、ラミネート工程、エンボス工程および冷却工程が終了して開放されるまで）においても、加熱ロール１１，１２で、仮ラミネートされたユニット基板は、連続して搬送されてくるので、搬送されてきたユニット基板は、製造ライン上から一時的に退避させる必要がある。そこで、ユニット基板がラミネートされている期間中、ダンサーロール２２が下降して、仮ラミネートされたユニット基板を、製造ラインから退避させる。ラミネート工程が終了して、ラミネートされたユニット基板が下流側に搬送されると、ランサーロール２２が上昇して、仮ラミネートされたユニット基板は、加熱・成形・冷却プレス２３に高速で搬送され、次のユニット基板のラミネート処理が行われる。

本実施例では、一つのダンサーロールを用いたが、加熱・成形・冷却プレス２３の大きさ等に合わせて、複数のダンサーロールを組み合わせる構成としてもよい。

また、本実施例では、一つの加熱・成形・冷却プレス２３を用いたが、可撓性基板１の搬送速度等に合わせて、複数の加熱・成形・冷却プレス２３を用いる構成としてもよい。

さらに、実施例１−３では、セルカット９を設け、複数の太陽電池セルを１ユニットとして切断しているが、可撓性基板１をセルカット９で切断することなく、封止材フィルム２，３にて覆った状態で、ラミネート処理までの工程を行ってもよい。この場合、セルカット９は、不要になる。

本発明は、可撓性基板上に光電変換層が形成された太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールの製造方法および製造装置に適用できる。

１ 太陽電池セルが形成された可撓性基板
２ 封止材フィルム
３ 封止材フィルム
４ 太陽電池モジュール
５ セル送り出しロール
６ 封止材送り出しロール
７ 封止材送り出しロール
８ セル端部カット用スリッタ
９ セルカット
１０ 端子配置ステーション
１１ 加熱ロール
１２ 加熱ロール
１３ エンボスロール
１４ エンボスロール
１５ 冷却ロール
１６ 冷却ロール
１７ ラミネートエリア
１８ 加熱ロール
１９ 加熱ロール
２０ エンボスロール
２１ エンボスロール
２２ モジュールカット
２３ 加熱・成形・冷却プレス
２４ モジュールカット

Claims (7)

1. 長尺の可撓性基板上に光電変換層が形成された太陽電池セルを有する太陽電池モジュールを製造する太陽電池モジュールの製造方法であって、
   前記太陽電池セルを連続的に搬送し、
   連続的に搬送される長尺の封止材フィルムにより、前記太陽電池セルを両側から挟み、
   前記太陽電池セルおよび封止材フィルムを一体として連続的に搬送し、ラミネート処理を行うことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
2. 前記ラミネート処理を、真空雰囲気中で行う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方法。
3. 前記ラミネート処理後に、表面に凹凸を形成する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方法。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の製造方法により、製造した薄膜太陽電池モジュール。
5. 長尺の可撓性基板上に光電変換層が形成された太陽電池セルを有する太陽電池モジュールを製造する太陽電池モジュールの製造装置であって、
   前記太陽電池セルを連続的に搬送し、
   連続的に搬送される長尺の封止材フィルムにより、前記太陽電池セルを両側から挟み、
   前記太陽電池セルおよび封止材フィルムを一体として連続的に搬送し、ラミネート処理を行うことを特徴とする太陽電池モジュールの製造装置。
6. 前記ラミネート処理を、真空雰囲気中で行う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装置。
7. 前記ラミネート処理後に、表面に凹凸を形成することを特徴とする請求項５または６に記載の太陽電池モジュールの製造装置。

Images