JP2015145108A - ラミネート装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数個の曲面を有する被処理物を裏面シートのシワの発生を抑制しラミネートを行うことができるラミネート装置を提供すること。【解決手段】２つのダイヤフラムの上方の第１のダイヤフラムの加熱手段と被処理物との間に複数個の曲面の曲率に合わせてパンチングの穴の大きさ、数の少なくとも一方、又は、パンチングの穴の大きさおよび数の両方を変えたパンチングシートを配置し、ラミネートを行うことにより、パンチングの穴により裏面シートの余剰分を球状突起で吸収でき、裏面シートにシワが発生を抑制する。【選択図】図１

Description

本発明は、複数個の曲面を有する太陽電池モジュール等のラミネート装置に関するものである。

近年、太陽電池はクリーンなエネルギー源として多くの関心が寄せられており、特に発電効率の高いシリコン太陽電池は、住宅などのハイエンド市場向けの電力用の最有力候補として、様々な設置方法や施工部位が検討されている。

しかしながら、現在提供されている太陽電池モジュールの大半は、その形状が平面タイプであるため、曲面ルーフ用、瓦一体型や建材一体型の住宅用、船舶用等の用途に適用した場合、太陽電池モジュールと取り付け部位とが十分に適合しない状況にあった。

その結果、取り付け部位に空間が生じたり、無駄なスペースが生じたり、さらにはラミネート圧着の際、裏面材にシワが発生し、外観上の美観も損なわれるといった問題が生じていた。

上記課題を解決するための種々の太陽電池モジュールやラミネート装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

図７は、特許文献１に記載された平面タイプの太陽電池モジュールを示す図である。

図７において、（ａ）は太陽電池モジュールの断面図、（ｂ）は太陽電池モジュールの平面図であり、基板１０２上に封止材１０３、太陽電池セル１０５、封止材１０３及び裏面シート１０６の順に積層し、その表面に直径３．５ないし７ｍｍ、高さ０．１６ないし０．４０ｍｍの半球状突起１０７を形成させる網目を有する網目状シートを被せ、真空下で熱処理してモジュール表面に半球状突起を形成させることを特徴とする太陽電池モジュールの製法が示されている。

特許第２８２８３７１号公報

しかしながら、上記従来の太陽電池モジュールの製法では、平面タイプの太陽電池モジュールの作成を目的としているため、複数個の曲面を有する太陽電池モジュールの作製では、裏面シートの余剰分を球状突起で吸収しきれないため、裏面シートにシワが発生してしまうといった課題が発生する。

そこで、本発明では、上記従来の課題に鑑み、複数個の曲面を有する太陽電池モジュール等を容易に裏面シートにシワが発生することを抑制しラミネートを行うことができるラミネート装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本願の第１の発明は、真空容器内を３つの小空間に区分する２つのダイヤフラムと、前記小空間それぞれを真空排気するポンプと、前記小空間それぞれには空間内を真空排気する第１バルブと、空間内を大気圧にする第２バルブと、前記２つのダイヤフラムには被処理物を加熱する加熱手段とを有するラミネート装置において、前記２つのダイヤフラムの上方の第１のダイヤフラムの加熱手段と被処理物との間に複数個の曲面の曲率に合わせてパンチングの穴の大きさまたは数または穴の大きさと数の両方を変えたパンチングシートが配置されることを特徴とする、ラミネート装置を提供する。

このような構成を有するラミネート装置にすることにより、パンチングの穴により作成できる球状突起で裏面シートの余剰分を吸収でき、容易に裏面シートにシワが発生することを抑制しラミネートを行うことができる。

以上のように、本発明のラミネート装置によれば、複数個の曲面を有する太陽電池モジュール等を容易に裏面シートにシワが発生することを抑制しラミネートを行うことができる。その結果、外観上の美観が損なわれるといった問題が減少でき、また、シワからの気泡発生や水浸入による不良の発生も減少できるラミネート装置を実現できる。

本発明の実施形態１に係わるラミネート装置における、（ａ）は準備工程の構成断面図、（ｂ）はラミネート前工程時の構成断面図、（ｃ）はラミネート工程時の構成断面図 被処理物が太陽電池モジュールである場合の構成断面図 本発明の実施の形態１における基板の外観図 本発明の実施の形態１に係わるパンチングシートにおける、（ａ）は面内で穴の大きさを変えた例の平面図、（ｂ）は面内で穴の数を変えた例の平面図 本発明の実施の形態１における球状突起の拡大図 本発明の実施の形態１におけるラミネート方法を示す図 従来の太陽電池モジュールにおける、（ａ）は構成断面図、（ｂ）は平面図

以下に、実施の形態について、図を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
本実施の形態に係るラミネート装置の構成断面図を図１に示す。

図１（ａ）は準備時の構成断面図、（ｂ）はラミネート前工程時の構成断面図、（ｃ）はラミネート工程時の構成断面図である。また、被処理物が太陽電池モジュールである場合の構成断面図を図２に示す。

図１において、ラミネート装置は上部材１、中間部材２および下部材３で真空容器を構成している。また、第１のダイヤフラム４は、上部材１と中間部材２はそれぞれの開口部に配されたパッキン（図示せず）を介して設けられ、第２のダイヤフラム５についても、中間部材２と下部材３はそれぞれの開口部に配されたパッキン（図示せず）を介して設けられる構成である。第１のダイヤフラム４および第２のダイヤフラム５は、シリコンゴム等の伸縮性と耐熱性がある素材を用いる。

上部材１および第１のダイヤフラム４とで上部小空間６が構成され、第１のダイヤフラム４、中間部材２および第２のダイヤフラム５とで中間部小空間７が構成され、第２のダイヤフラム５および下部材３とで下部小空間８が構成されている。

上部材１には上部真空排気バルブ９が配管を介して接続され、上部真空排気バルブ９は配管を介して真空ポンプ１２に接続されており、真空ポンプ１２を作動させた状態で上部真空排気バルブ９を開くことにより、上部小空間６を真空排気することができる。また、上部材１には上部大気開放バルブ１３が配管を介して接続されおり、上部大気開放バルブ１３を開くことにより、上部小空間６を大気開放することができる。

中間部材２には中間部真空排気バルブ１０が配管を介して接続され、中間部真空排気バルブ１０は配管を介して真空ポンプ１２に接続されており、真空ポンプ１２を作動させた状態で中間部真空排気バルブ１０を開くことにより、中間部小空間７を真空排気することができる。また、中間部材２には中間部大気開放バルブ１４が配管を介して接続されおり、中間部大気開放バルブ１４を開くことにより、中間部小空間７を大気開放することができる。

下部材３には下部真空排気バルブ１１が配管を介して接続され、下部真空排気バルブ１１は配管を介して真空ポンプ１２に接続されており、真空ポンプ１２を作動させた状態で下部真空排気バルブ１１を開くことにより、下部小空間８を真空排気することができる。また、下部材３には下部大気開放バルブ１５が配管を介して接続されおり、下部大気開放バルブ１５を開くことにより、下部小空間８を大気開放することができる。

第２のダイヤフラム５の上には加熱手段として、第１のシート状ヒータ１６が配置され、被処理物１７を下面から加熱することができる。

また、第１のダイヤフラム４の下には加熱手段として、第２のシート状ヒータ１８が配置され、第２のシート状ヒータ１８の下に配置されたパンチングシート１９を介して、被処理物１７を上面から加熱することができる。

また、第２のシート状ヒータ１８の下に配置されたパンチングシート１９により、被処理物１７に球状の突起を作成することができる。

第１のシート状ヒータ１６および第２のシート状ヒータ１８は、シリコンラバーヒータ等の屈曲性や弾性を持つヒータを用いる。

パンチングシート１９は、シリコンゴム等の伸縮性と耐熱性がある素材を用いる。

被処理物１７は、図２に示すように、太陽電池セル２１は複数個からなり、これらの太陽電池セル２１は、隣接する一方の太陽電池セル２１の受光面電極（図示せず）と、他方の太陽電池セル２１の裏面電極（図示せず）とが接続体２２により電気的に接続されることで、互いに電気的に直列に接続されている。

また、これら複数個の太陽電池セル２１の受光面側には、ＥＶＡ等の封止材２３を介して反射防止膜が形成された強化ガラスや、反射防止膜およびガスバリア層が形成されたポリカーボネイト等からなる基板２４が配置され、裏面側には同じくＥＶＡ等の封止材２３を介して、アルミニウム箔等の上にテドラー等の樹脂が積層されてなる裏面シート２５が配されている。

図３は基板２４の外観図の一例である。このような形状の基板２４を用い、パンチングシート１９を配置せずにラミネートを行った場合、裏面シート２５に基板２４の周辺部で一辺につき一辺の長さの約１％分の余剰分が生じ、シワの発生の原因となっていた。

このため、裏面シート２５に球状突起２６を作成し、裏面シート２５の余剰分を吸収し、シワの発生を抑制するため、パンチングシート１９を配置した。

図４は図３の基板２４を用いた場合のパンチングシート１９であり、（ａ）はパンチングシート１９の面内で基板２４の曲率に合わせて穴の大きさを変えた例であり、（ｂ）はパンチングシート１９の面内で基板２４の曲率に合わせて穴の数を変えた例である。

パンチングシート１９の穴１つあたりで吸収できる裏面シート２５の余剰分は図５で示す球状突起２６の弧長Ｌとパンチングシート１９の穴径ｄの差分となる。ｈはパンチングシート１９の厚さとなる。

一般に、
Ｌ＝ｒθ
ｄ＝２ｒｓｉｎ（θ／２）
ｈ＝ｒ（１−ｃｏｓ（θ／２））
であることが知られており、これらの式から差分Ｌ−ｄを計算することができる。

従って、この計算を元に裏面シート２５の余剰分を吸収できるようにパンチングシート１９の面内に穴の大きさまたは数または大きさと数を変えて配置ができる。

次に上述のラミネート装置を用い、被処理物１７が曲面を有する太陽電池モジュールである場合のラミネート方法について、図６に示すフローチャートを用いて説明する。

まず準備工程として、中間部材２と下部材３を分離し、第２のダイヤフラム５上の第１のシート状ヒータ１６の上に被処理物１７を設置する（ステップＳ１）。このとき被処理物１７の自重により曲面を有する被処理物１７は第１のシート状ヒータ１６に密着するため、加熱時に被処理物１７を均一に加熱することができる。

次にラミネート前工程として、中間部材２と下部材３を密着させる（ステップＳ２）。このとき、被処理物１７の上にパンチングシート１９、更にパンチングシート１９の上に第２のシート状ヒータ１８が設置される。

この後、上部大気開放バルブ１３、中間部大気開放バルブ１４および下部大気開放バルブ１５を閉じ、真空ポンプ１２を運転した後、上部真空排気バルブ９、中間部真空排気バルブ１０および下部真空排気バルブ１１を開き（ステップＳ３）、上部小空間６、中間部小空間７および下部小空間８を真空状態にする。

このとき上部小空間６、中間部小空間７および下部小空間８を真空計（図示せず）により真空度を測定し、真空引きの過程で同じ真空度になるように調整しながら真空引きを行うことが望ましい。

このように被処理物１７を加熱する前に、太陽電池セル２１、接続体２２、封止材２３、基板２４および裏面シート２５間を真空状態にすることにより、ラミネート後の気泡の発生を抑制することができる。

上部小空間６、中間部小空間７、下部小空間８が真空状態になった後（ステップＳ４）、第１のシート状ヒータ１６およびパンチングシート１９を介して第２のシート状ヒータ１８により、被処理物１７を封止材２３が軟化する温度まで加熱する（ステップＳ５、ステップＳ６）。

封止材２３を軟化した状態とすることで柔軟性が大きくなり、後述するラミネート工程での加圧時に基板２４の曲面に太陽電池セル２１が沿う際に太陽電池セル２１に割れが発生するのを抑制することができる。

次にラミネート工程として、上部真空排気バルブ９および下部真空排気バルブ１１を閉じ、この後、上部大気開放バルブ１３および下部大気開放バルブ１５を開け（ステップＳ７）、上部小空間６および下部小空間８を大気圧にする（ステップＳ８）。また、同時に第１のシート状ヒータ１６およびパンチングシート１９を介して第２のシート状ヒータ１８により、被処理物１７を封止材２３が溶融する温度まで加熱する（ステップＳ９）。

上部小空間６および下部小空間８を大気圧にすることにより、第１のダイヤフラム４が第２のシート状ヒータ１８に、第２のシート状ヒータ１８がパンチングシート１９に密着し、さらに、第１のダイヤフラム４および第２のダイヤフラム５が第１のシート状ヒータ１６および第２のシート状ヒータ１８、パンチングシート１９を介して被処理物１７を加圧する。

第２のシート状ヒータ１８、パンチングシート１９を介して被処理物１７を加圧すると、封止材２３が溶融しているため、パンチングシート１９の穴に裏面シート２５を押し出し球状突起２６が作成され、裏面シート２５の余剰分が吸収されることによりシワの発生を抑制することができる。

このとき上部小空間６および下部小空間８を真空計（図示せず）により真空度を測定し、大気導入の過程で同じ真空度になるように調整しながら大気導入を行うことが望ましい。

以上の工程により曲面を有する太陽電池モジュールのラミネートを行うことができる。

本発明のラミネート装置は、複数個の曲面を有する被処理物を裏面シートのシワの発生を抑制し、生産性よくラミネートを行うことができる特徴を有し、外観上の美観が損なわれることを抑制しなければならない太陽電池モジュール等のラミネート等の用途にも適用できる。

１ 上部材
２ 中間部材
３ 下部材
４ 第１のダイヤフラム
５ 第２のダイヤフラム
６ 上部小空間
７ 中間部小空間
８ 下部小空間
９ 上部真空排気バルブ
１０ 中間部真空排気バルブ
１１ 下部真空排気バルブ
１２ 真空ポンプ
１３ 上部大気開放バルブ
１４ 中間部大気開放バルブ
１５ 下部大気開放バルブ
１６ 第１のシート状ヒータ
１７ 被処理物（太陽電池モジュール）
１８ 第２のシート状ヒータ
１９ パンチングシート
２１ 太陽電池セル
２２ 接続体
２３ 封止材
２４ 基板
２５ 裏面シート
２６ 球状突起
１０１ 太陽電池モジュール
１０２ 基板
１０３ 封止材
１０４ 接続体
１０５ 太陽電池セル
１０６ 裏面シート
１０７ 半球状突起

Claims (6)

1. 真空容器内を３つの小空間に区分する第１及び第２のダイヤフラムと、
   前記小空間それぞれを真空排気するポンプと、
   前記２つのダイヤフラムには被処理物を加熱する加熱手段と、を有するラミネート装置において、
   前記２つのダイヤフラムの上方の第１のダイヤフラムの加熱手段と被処理物との間に複数個の曲面の曲率に合わせてパンチングの穴の大きさ、数の少なくとも一方、又は、
   パンチングの穴の大きさおよび数の両方を変えたパンチングシートが配置されること、
   を特徴とするラミネート装置。
2. 前記パンチングシートの中央部の穴の大きさは、前記パンチングシートの外周部の穴の大きさよりも大きい、請求項１記載のラミネート装置。
3. 前記パンチングシートの中央部の穴の数は、前記パンチングシートの外周部の穴の数よりも少ない、請求項１記載のラミネート装置。
4. 前記パンチングシートの中央部には穴が形成されていない、請求項３記載のラミネート装置。
5. 前記パンチングシートの外周部のみに穴が形成されてなる、請求項３記載のラミネート装置。
6. 前記真空容器内を区分する３つの小空間それぞれには空間内を真空排気する第１バルブと、
   空間内を大気圧にする第２バルブと、とが設けられる、請求項１〜５の何れか一項に記載のラミネート装置。

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