JP2013239484A - 太陽電池モジュールの製造方法および太陽電池モジュール製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガラス基板と充填材の間に異物の混入がない太陽電池モジュールを得ること。
【解決手段】基板としてのガラス基板１に充填材としての樹脂シート２を積層する工程において、まずガラス基板１の積層される面（充填材側面）１ｂを下向きにした状態で異物の除去を行なう。この工程ではガラス基板１より下側に吸気口２００を設け、除去した異物が舞い上がらないよう吸い込み、空気の流れが常に下向きになるようにする。ガラス基板１に積層する樹脂シート２は、積層する前に立てた状態にし、樹脂シート２の両面に付着した異物を除去する。ガラス基板１の異物除去工程と同様に樹脂シート２より下側に吸気口２００を設け、除去した異物が舞い上がらないよう吸い込む。このようにして、ガラス基板１と樹脂シート２とを立てた状態で積層し、ガラス基板１と樹脂シート２との間に異物が混入しないようにする。
【選択図】 図３−２

Description

本発明は、太陽電池モジュールの製造方法および太陽電池モジュール製造装置に関する。

従来、ガラスを平置きし、その上に充填材（樹脂封止用の樹脂シート）、連結した太陽電池セル（アレイ）、さらに充填材、そして最後にバックシートを順次積層し、充填材を硬化させて樹脂封止する太陽電池モジュールの製造技術が提案されている。樹脂封止工程中における異物の混入は変換効率の低下を招くだけでなく、劣化の原因となるため、異物の混入を防止すべく種々のクリーニング方法が提案されている（例えば特許文献１）。この製造工程では、ガラスを平置きした後、エアーを吹きかけてガラス面上の異物を除去し、充填材を積層するようにして、ガラスと充填材の間に異物が混入しないようにし、太陽電池モジュールが製造される。

特開２００４−２３８１９６号公報

しかしながら、従来の太陽電池モジュールの製造方法では、ガラスを平置きした後、エアーを吹きかけてガラス上の異物を除去しているため、エアーで吹いた後の異物が舞い上がり、再びガラス上に載ってしまうことがある。また、ガラスを平置きした状態で次に充填材を積層するため、充填材をガラス上に持ってくるときにも異物が混入する恐れがある。積層する充填材のガラス面側に異物が付着している場合にもガラスと充填材の間に異物が混入することになる。このように特許文献１など従来の方法ではガラスと充填材の間に異物が混入するのを防ぐには不十分であり、従来の太陽電池モジュールを製造する過程において、ガラスと充填材の間に異物が混入し、太陽電池モジュールの光電変換効率低下の原因となっている。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光電変換効率の向上を図るとともに信頼性の高い太陽電池モジュール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、基板、太陽電池セル、充填材を積層して、加熱硬化させ封止を行う方法であって、前記基板上に前記充填材を積層する工程と、前記充填材を加熱し硬化させる加熱工程とを含む太陽電池モジュールの製造方法であって、前記積層する工程が、前記基板を立てた状態で、前記基板の下方に吸気を行ないながら前記充填材を前記基板上に積層する工程であることを特徴とする。

本発明によれば、基板上に充填材を積層するに際し、基板を立てた状態で、前記基板の下方に吸気を行ないながら樹脂シートを前記基板上に積層するようにしているため、除去した異物が舞い上がらないよう吸い込むことができる。したがって、効率よく異物混入を低減することができるため、光電変換効率が高く信頼性の高い、太陽電池モジュールを得ることができる。

図１−１は、本発明にかかる太陽電池モジュールの製造方法および製造装置の実施の形態１の基板としてのガラス基板のクリーニング工程を示す工程断面図である。 図１−２は、本発明にかかる太陽電池モジュールの製造方法および製造装置の実施の形態１の基板としてのガラス基板のクリーニング工程を示す工程断面図である。 図１−３は、本発明にかかる太陽電池モジュールの製造方法および製造装置の実施の形態１の基板としてのガラス基板のクリーニング工程（ガラス基板の積層面を下向きにして、異物除去を行なう工程）を示す工程断面図である。 図２−１は、本発明にかかる太陽電池モジュールの製造方法および製造装置の実施の形態１の充填材としての樹脂シートのクリーニング工程を示す工程断面図である。 図２−２は、本発明にかかる太陽電池モジュールの製造方法および製造装置の実施の形態１の充填材としての樹脂シートのクリーニング工程を示す工程断面図である（樹脂シートを立てた状態で両面の異物除去を行なう工程）。 図３−１は、本発明にかかる太陽電池モジュールの製造方法および製造装置の実施の形態１のガラス基板と樹脂シートの積層工程を示す工程断面図である。 図３−２は、本発明にかかる太陽電池モジュールの製造方法および製造装置の実施の形態１のガラス基板と樹脂シートの積層工程（ガラス基板と樹脂シートとを立てた状態で積層している図）を示す工程断面図である。 図４は、本発明にかかる太陽電池モジュールの製造方法で積層されたガラス基板と樹脂シートの積層体を示す断面図である。 図５−１は、本発明にかかる太陽電池モジュールの製造方法および製造装置の実施の形態１のガラス基板と樹脂シートの積層工程後の製造工程を示す工程断面図である。 図５−２は、本発明にかかる太陽電池モジュールの製造方法および製造装置の実施の形態１のガラス基板と樹脂シートの積層工程後の製造工程を示す工程断面図である。 図５−３は、本発明にかかる太陽電池モジュールの製造方法および製造装置の実施の形態１のガラス基板と樹脂シートの積層工程後の製造工程を示す工程断面図である。 図５−４は、本発明にかかる太陽電池モジュールの製造方法および製造装置の実施の形態１のガラス基板と樹脂シートの積層工程後の製造工程を示す工程断面図である。 図６は、本発明にかかる太陽電池モジュールの製造方法および製造装置の実施の形態２の基板としてのガラス基板のクリーニング工程を示す工程断面図である。 図７は、本発明にかかる太陽電池モジュールの製造方法および製造装置の実施の形態２の充填材としての樹脂シートのクリーニング工程を示す工程断面図である。 図８（ａ）〜（ｆ）は、従来例の太陽電池モジュールの製造工程図である。 図９−１は、従来例の太陽電池モジュールの製造方法においてガラス上をエアーで吹いたときの異物の舞い方のイメージを示す説明図である。 図９−２は、従来例の太陽電池モジュールの製造方法において異物がガラスと充填材の間に混入している状態を示す説明図である。

以下に、本発明にかかる太陽電池モジュールの製造方法および製造装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明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場合がある。各図面間においても同様である。また、平面図あるいは斜視図であっても、図面を見易くするためにハッチングを付す場合がある。

実施の形態１．
図１−１〜図１−３は、本発明にかかる太陽電池モジュールの製造方法および製造装置の実施の形態１の基板としてのガラス基板のクリーニング工程を示す工程断面図である。図２−１〜図２−２は、本発明にかかる太陽電池モジュールの製造方法および製造装置の実施の形態１の充填材としての樹脂シートのクリーニング工程を示す工程断面図である。図３−１〜図３−２は、本発明にかかる太陽電池モジュールの製造方法および製造装置の実施の形態１のガラス基板と樹脂シートの積層工程を示す工程断面図である。図４は本発明にかかる太陽電池モジュールの製造方法で積層されたガラス基板と樹脂シートの積層体を示す断面図、図５−１〜図５−４は、本発明にかかる太陽電池モジュールの製造方法および製造装置の実施の形態１のガラス基板と樹脂シートの積層工程後の製造工程を示す工程断面図である。

本実施の形態１では、基板としてのガラス基板１、太陽電池セル３、充填材としての樹脂シート２（、４）を積層して、加熱硬化させ封止を行う太陽電池モジュールの製造方法において、基板上に前記充填材を積層する積層工程における異物の混入防止を行うものである。この方法では、積層工程が、ガラス基板１を立てた状態で、ガラス基板１の下方に吸気を行ないながら樹脂シート２をガラス基板１上に積層する工程であることを特徴とする。

樹脂シート２（、４）としては、例えばエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等の透光性を有する熱硬化性樹脂が用いられる。

この方法では、異物がガラス基板１と充填材である樹脂シート２の間に混入しないようにするため、図１−１から図５−４の工程を実施する。図１−１〜図１−３はガラス基板１の異物除去工程を装置とともに示す図である。搬送コンベア１００によって搬送されてきたガラス基板１（図１−１）を移載機２０１によって真空吸引し、ガラス基板１の積層される面（積層面）１ｂを下向きにして持ち上げるように移載する（図１−２）。この状態でエアーノズル２０２によってガラス基板１の積層面１ｂ全面にエアーを吹きかけ、吸気口２００から吸気を行いながら、ガラス基板１の積層される面１ｂの異物を除去する。ここでガラス基板１は外側となる面１ａと、これに対向する、充填材側の面である積層される面１ｂとを有する。

ここでエアーノズル２０２は、ガラス基板１全面にエアーを吹きかけることができればよく、形状、噴出し口の形状、噴出し口の数はこだわらない。また、ガラス基板１全面にエアーを吹きかけるために、エアーノズル２０２を移動しながらクリーニングを行うようにしてもよいし、ガラス基板１を移動してもどちらでもよい。エアーの噴出し量、エアーの噴出し圧、噴出したエアーの形状も異物が除去できればよく、限定されるものではない。図１−３のように下側には吸気口２００が設置され、異物が下に吸い込まれるようになり吹き飛んだ異物が再度ガラス基板１の積層面１ｂに行かないようにする。

また、充填材である樹脂シート２についても積層に先立ち異物除去を行う。図２−１から２−２は樹脂シート２の異物除去工程を装置とともに示す図であり、まず図２−１のように移載機のアーム２０３で樹脂シート２を把持し、図２−２のように樹脂シート２を立てた状態にする。移載機のアーム２０３は、樹脂シート２を移載し、立てた状態で保持し、樹脂シート２の周囲を保持するものであれば形状、方法等特に限定しない。樹脂シート２を立てた状態でエアーノズル２０２によって樹脂シート２の両面全面にエアーで吹きかけ、異物を除去する。エアーノズル２０２は樹脂シート２の両面に設置されているのがのぞましいが、片側に設置されていて樹脂シート２を回転させるか、エアーノズル２０２自体が移動し、もう片側にエアーを吹きかけるかはどちらでもよい。また同様に、樹脂シート２の全面にエアーを吹きかけ異物を除去するため、樹脂シート２を移動するようにしても、エアーノズル２０２を移動するようにしてもどちらでもよい。また、エアーノズル２０２は、樹脂シート２全面にエアーを吹きかけることができれば形状、噴出し口の形状、噴出し口の数はこだわらない。エアーの噴出し量、エアーの噴出し圧、噴出したエアーの形状も異物が除去できれば限定しない。図２−２に示すように下側には吸気口２００が設置され、異物が下に吸い込まれるようになり吹き飛んだ異物が再度樹脂シート２に付着しないようにする。

このようにして、異物除去工程を終えたガラス基板１および樹脂シート２を積層する。図３−１は図１−３で示した異物除去工程を終えたガラス基板１を立てた状態にした図である。図３−２に示すように、立てた状態のガラス基板１に図２−２で異物除去した樹脂シート２をそれぞれ立てた状態のまま積層する。立てた状態のまま積層することで異物がガラス基板１上、樹脂シート２上にない状態、再度付着しない状態で積層できるため、ガラス基板１と樹脂シート２の間に異物は混入しない。図３−１、図３−２に示すように、ガラス基板１の下方に吸気口２００を設置しているので、積層時も異物が舞うことはない。樹脂シート２はガラス基板１よりも大きいため、立てた状態での積層も可能であり、移載機のアーム２０３で把持された樹脂シート２の部分はガラス基板１よりはみ出している部分であるので、樹脂シート２の汚れ等は問題とならない。ガラス基板１よりはみ出た樹脂シート２は後工程でガラス基板１よりはみ出たバックシート５、ガラス基板１よりはみ出た太陽電池セル（アレイ）３の上に積層する充填材としての樹脂シート４と一緒にトリミングカットされて取り除かれる。図４は図３−２で積層されたガラス基板１と樹脂シート２との積層体を、樹脂シート２を上の状態にして置いた状態を示す図である。この後は、通例の製造方法と同様に積層を行なう。

以上のように本実施の形態の方法によれば、ガラス基板１と充填材である樹脂シート２の間に異物が混入することはない。

続いて、図５−１〜図５−４に示すように太陽電池セル３の搭載および裏面側の充填材としての樹脂シート４の積層、バックシート５の積層を行うための通例の積層工程を実施する。

まず、図５−１に示すように、上記工程で異物の混入なしに積層されたガラス基板１と樹脂シート２の積層体を搬送コンベア１００上に平置きにする。

そして、図５−２に示すように、太陽電池セル３のアレイを積層する。そして、太陽電池セル３に対し接続用の導電材３３によって相互の電気的接続および出力タブ取り付け等の作業実施を行う。

この後、図５−３に示すように、充填材としての樹脂シート４を積層する。この樹脂シート４は先に積層した樹脂シート２と同一の樹脂材料で構成するのがのぞましい。後続の加熱硬化工程において、樹脂シート２および４は、熱圧着により、太陽電池セル３とともに一体化する。

最後に、図５−４に示すように、防湿のためのバックシート５を積層する。このようにして積層された積層体は後続工程において、ラミネーターで熱圧着によりラミネートされ太陽電池モジュールが完成する。

以上説明してきたように、本実施の形態にかかる太陽電池モジュールの製造方法は、ガラス基板１に樹脂シート２を積層する工程において、まずガラス基板１の積層面（充填材側面）１ｂを下向けにした状態でエアーを吹き付けることで異物除去を行なう。この工程ではガラス基板１より下側に吸気口２００を設け、除去した異物が舞い上がらないよう吸い込み、空気の流れが常に下側になるようにする。ガラス基板１に積層する樹脂シート２は、積層する前に立てた状態にし、樹脂シート２の両面側からエアーを吹き付けることにより樹脂シート２に付着した異物を除去する。そしてさらに樹脂シート２より下側に吸気口２００を設け、除去した異物が舞い上がらないよう吸い込む。この状態で、ガラス基板１も立てた状態にし、ガラス基板１と樹脂シート２を立てた状態で積層する。その間も吸気口２００により空気の流れが常に下側になるようにする。

つまり、本実施の形態１の太陽電池モジュールの製造方法では、ガラス基板１と樹脂シート２を立てた状態で積層することと、積層するまでの間、吸気口２００により空気の流れを常に下側にすることで、ガラス基板１と樹脂シート２の間に異物が混入しないようにする。

これに対し、従来の方法では、ガラス基板１を搬送コンベア１００上に平置きにし、平置きのままクリーニングをし、積層していた。比較のために従来例の積層工程図を図８（ａ）〜（ｆ）に示す。従来の積層工程においては、図８（ａ）に示すようにガラス基板１を搬送コンベア１００上に平置きにし、図８（ｂ）に示すようにエアーノズル１０１によりエアーを吹きかけガラス基板１上の異物を除去している。そして図８（ｃ）に示すようにその上に平置きの状態で樹脂シート２を積層している。この後の工程、図８（ｄ）〜図８（ｆ）は本実施の形態１の方法と同様に、ガラス基板１と樹脂シート２との積層体の上に太陽電池セル３を積層する、そして、図８（ｅ）に示すように太陽電池セル３のアレイに出力タブ取り付け等の作業実施後、図８（ｆ）に示すように、充填材４を積層、最後に防湿のためのバックシート５を積層していた。

図８（ａ）に示す従来例の方法ではガラス基板１を搬送コンベア１００上に平置きに置くため、ガラス基板１上に異物が載りやすい状態になっている。そのため、図８（ｂ）に示すようにエアーノズル１０１によりエアーを吹きかけガラス基板１上の異物を除去している。しかし、図９−１に示すようにガラス基板１上をエアーノズル１０１によりエアーを吹きかけても、異物８は舞い上がり再びガラス基板１上に載る可能性がある。そうした状態で図８（ｃ）のように樹脂シート２を積層すると、図９−２のように異物８がガラス基板１と樹脂シート２の間に混入した状態になる。また樹脂シート２のガラス基板１の面側に異物８が付着している場合も同様である。

これらの比較からも明らかなように、本実施の形態１の太陽電池モジュールの製造方法によれば、ガラス基板１と樹脂シート２を立てた状態で積層することと、積層するまでの間、吸気口２００により空気の流れを常に下側にすることで、ガラス基板１と樹脂シート２の間に異物が混入しないようにする。

このようにして、ガラス基板１を積層面１ｂ（充填材側面）が下向きになるようにしてエアー等を吹きかけ異物を除去することで、ガラス基板１に異物が残らないようにし、さらに吸気口２００を設け異物が舞わないようにしたことで、再度ガラス基板１の積層面１ｂ（充填材側面）に異物が付着することを防ぐことができる。

また、樹脂シート２を立てた状態で両面にエアー等を吹きかけ異物を除去することで、樹脂シート２に異物が残らないようにし、さらに吸気口２００を設け異物が舞わないようにしたことで、再度樹脂シート２に異物が付着することを防ぐことができる。

そして、ガラス基板１と樹脂シート２とを立てた状態で積層することで、ガラス基板１上、樹脂シート２上に異物が載らないようにする。そして、さらに製造装置に吸気口２００を設け異物が舞わないようにしたことで、ガラス基板１と樹脂シート２との間に異物が混入することを防ぐことができ、太陽電池モジュールの外観上の不具合を防ぐことができる。また、光電変換効率も増大し、異物による劣化も回避することができ、信頼性が向上する。

実施の形態２．
図６は、本発明にかかる太陽電池モジュールの製造方法および製造装置の実施の形態２のガラス基板のクリーニング工程を示す断面図である。図７は、本発明にかかる太陽電池モジュールの製造方法および製造装置の実施の形態１の充填材としての樹脂シートのクリーニング工程を示す断面図である。図６は、前記実施の形態１における図１−３の工程に相当し、図７は前記実施の形態１における図２−２の工程に相当する。他の工程については前記実施の形態１と同様であるためここでは説明を省略するが、同一部位には同一符号を付した。

図６、図７を用いて本発明の実施の形態２による太陽電池モジュールの製造方法を装置と共に説明する。本実施の形態では、静電気除去装置により異物除去を行うことを特徴とする。図６は実施の形態１の図１−３のエアーノズル２０２の代わりに、静電気除去装置３０２によりガラス基板１を静電気除去することで、静電気によりガラス基板１に付着している異物８を除去する工程図である。図７は実施の形態１の図２−２のエアーノズル２０２の代わりに、静電気除去装置４０２により充填材としての樹脂シート２に対し静電気除去を行うことで、静電気により樹脂シート２に付着している異物８を除去する工程図である。図６、図７のいずれにおいても吸気口２００により、静電気除去で付着していた異物８は下方向に吸い込まれる。ガラス基板１、樹脂シート２の静電気を除去できれば、静電気除去装置３０２、静電気除去装置４０２の数、大きさ、能力、可動の要否は特に指定しない。また、ガラス基板１、樹脂シート２自体を移動させ、静電気除去装置３０２、静電気除去装置４０２により静電気を除去するようにしてもよい。

その他の工程については実施の形態１と同様である。以上のように本実施の形態２によれば、静電気除去装置を用いることで、ガラス基板１と樹脂シート２の間に異物が混入しないようにすることができる。

本実施の形態２によれば、静電気除去装置により静電気を除去することで静電気により異物が付着している場合にも効果的に除去することができ、ガラス基板１と樹脂シート２との間に異物が混入することを防ぐことができることで太陽電池モジュールの外観上の不具合を防ぐことができる。

なお、基板として、ガラス基板を用い、対向面側にはバックシートを用いたものについて説明したが、これに限定されることなく、種々の基板を用いたものにも適用可能であり、２枚の基板間に太陽電池セルを挟み込むような構成にも適用可能である。充填材についても適宜変更可能である。

また、前記実施の形態１および２においては、太陽電池モジュールの製造工程および製造装置について説明したが、有機エレクトロルミネッセンス装置、無機エレクトロルミネッセンス装置、ラインセンサなど、種々の電子デバイスの実装にも有効である。

さらにまた、前記実施の形態１および２においては、充填材として樹脂シートを用いたが、樹脂シートに限定されることなく、樹脂板を用いたり、あるいはガラス基板などの基板上に充填材を塗布する場合にも適用可能である。

以上のように、本発明にかかる太陽電池モジュールの製造方法および製造装置は、異物の混入により光電変換効率の低下を生じ易い、シート状の充填材を基板上に積層して構成する太陽電池モジュールに有用であり、特に、ガラス基板とバックシートとの間に太陽電池セルを充填材で封止する封止型の太陽電池モジュールの製造に適している。

１ 基板（ガラス基板）
２ 充填材（樹脂シート）
３ 太陽電池セル（アレイ）
４ （アレイの上に積層する）充填材（樹脂シート）
５ バックシート
８ 異物
３３ 導電材
１００ コンベア
１０１ エアーノズル
２００ 吸気口
２０１ （ガラス）移載機、
２０２ エアーノズル
２０３ （充填材）移載機のアーム
３０２ 静電気除去装置
４０２ 静電気除去装置

Claims (7)

1. 基板、太陽電池セル、充填材を積層して、加熱硬化させ封止を行う方法であって、
   前記基板上に前記充填材を積層する工程と、
   前記充填材を加熱し硬化させる加熱工程とを含み、
   前記積層する工程が、
   前記基板を立てた状態で、前記基板の下方に吸気を行いながら、前記充填材を前記基板上に積層する工程であることを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
2. 前記基板はガラス基板であり、
   前記充填材は樹脂シート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製造方法。
3. 前記積層する工程に先立ち、
   前記ガラス基板を、前記充填材が積層される面を下向きにして、吸気を行いながら、異物除去をする第１の前工程を含むことを特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
4. 前記積層する工程に先立ち、
   前記充填材を立てた状態で吸気を行いながら、前記充填材の両面の異物除去をする第２の前工程を含むことを特徴とする請求項２または３に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
5. 前記積層する工程は、
   静電気除去により異物除去をする工程を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
6. 前記第１および第２の前工程のうちの少なくともひとつの工程は、
   静電気除去により異物除去をする工程を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
7. 基板、太陽電池セル、充填材を積層して、加熱硬化させ樹脂封止を行う装置であって、
   前記基板を立てた状態で、支持する基板支持部と、
   吸気部と、
   前記基板支持部で支持された前記基板上に前記充填材を積層する積層部とを備え、
   前記基板を立てた状態で、前記基板の下方に吸気を行いながら、前記充填材を前記基板上に積層する吸気部とを備えた太陽電池モジュール製造装置。

Images