JP2948507B2

JP2948507B2 - 真空ラミネート装置及び太陽電池の製造法

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Publication number: JP2948507B2
Application number: JP7204195A
Authority: JP
Inventors: 誠紀糸山; 裕二井上; 公俊深江
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-08-10
Filing date: 1995-08-10
Publication date: 1999-09-13
Anticipated expiration: 2015-08-10
Also published as: JPH0951113A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、真空ラミネート装置及
び太陽電池モジュールの製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、真空ラミネート装置は、半導体関
連、特に太陽電池等の外気に晒して用いられる素子を被
覆する目的で最終的な製造装置として適用される。これ
は、素子を温湿度・外圧等に対し耐久性を向上させるた
めである。

【０００３】真空ラミネート装置を製造装置として最も
好適に適用される太陽電池は、近年需要が急速に拡大し
ている。これは、ポータブル機器における電源用と、ク
リーンエネルギー源としての需要の増大に伴う。例え
ば、地球環境汚染の拡大につれ、環境問題に対する意識
の高まりが世界的な広がりを見せている。中でも、ＣＯ
₂排出に伴う地球の温暖化現象に対する危惧感は深刻で
あり、クリーンなエネルギーへの希求は益々強まってい
る。この様な状況において、太陽電池は、現在のところ
その安全性と扱い易さから、安全なエネルギー源として
期待される主要なものである。これらの要求に対し信頼
性および経済性の高い太陽電池を供給するために、上記
の真空ラミネート装置は重要な役割を果たすこととな
る。

【０００４】なお、太陽電池には様々な型式および形態
の物がある。代表的なものを以下に列挙する。

【０００５】（１）結晶シリコン太陽電池、（２）多結
晶シリコン太陽電池、（３）アモルファスシリコン太陽
電池、（４）銅インジウムセレナイド太陽電池、（５）
化合物半導体太陽電池、この中で、薄膜結晶シリコン太
陽電池、化合物半導体太陽電池及びアモルファスシリコ
ン太陽電池は、比較的低コストであり、しかも大面積化
が可能なため最近では各方面で活発に研究開発が進めら
れている。

【０００６】図７および図８は太陽電池モジュールの材
料構成を示しており、図７は材料積層時の構成、図８は
太陽電池モジュールとして完成した状態での材料構成を
表わしている。これらの図において、５０１は表面被覆
材、５０２は充填材、５０３は太陽電池素子、５０４は
裏面被覆材である。

【０００７】太陽電池モジュールの一作製手順として、
先ず真空装置内に太陽電池モジュールを構成する材料を
配置し積層し、真空引きを行い各材料間の空気を取り除
く。いわゆる、脱気する。次にこの真空引きした状態で
加熱する。加熱により昇温し、充填材が架橋あるいは硬
化するための温度に達し、充填材が十分硬化するまでこ
の温度を所定の時間保持する。その後冷却し真空引きを
停止し大気圧に戻す。この手順により図８に示した構成
の太陽電池が完成する。

【０００８】図９〜図１１は従来の太陽電池モジュール
の製造装置に適用される真空ラミネート装置の構成を説
明するための図である。図９は全体図、図１０は図９の
Ｆ―Ｆ方向の断面構造図、図１１は太陽電池モジュール
を作製する時の断面構造図を示す。これらの図におい
て、６０１は板状の基材、６０２は筒管、６０３はバル
ブ、６０４は真空ポンプ、６０５は脱気孔、６０６は固
定部材、６０７は蓋部材、６０８は太陽電池モジュール
構成材料、６０９は網、６１０は開口部である。

【０００９】太陽電池モジュールの作製方法は、図１１
に示す様に板状の基材６０１と筒管６０２の環状体とに
挟まれた空間に網６０９を敷き、太陽電池モジュール作
製材料６０８と蓋部材６０７とを配置する。つぎに真空
ポンプ６０４を起動し上記の太陽電池モジュール作製用
の各部材、即ち、板材の基板６０１と環状の筒管６０２
と蓋部材６０７とにより形成した空間部を真空引きし
て、空間部の空気と、太陽電池モジュール作製材料（６
１８）間の空気を排出または脱気する。そして真空ポン
プ６０４を作動させたままで、上記の装置を不図示の高
温のオーブンに投入し、太陽電池モジュール中の充填材
が硬化する温度に昇温させ、硬化が終了するまでそのま
ま保持する。充填材の硬化後にオーブンから装置を取り
出し冷却後、真空ポンプ６０４を止めて空間部を大気圧
に戻し、太陽電池モジュールの作製が完了する。

【００１０】上記従来の真空ラミネート装置は、構造が
簡単で軽量なため、太陽電池モジュールの大面積化に伴
い装置の大型化が容易である。また、装置の熱容量が小
さいため太陽電池モジュールを構成する材料の昇降温が
早く、製造上の処理時間を短縮できる等の特徴を有して
いる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
構成において、網６０９は、筒管６０２が固定された板
状の基材６０１上に配置されている。この場合、網６０
９は筒管６０２の内側寸法よりも小さいものを使用して
いるために、網６０９が筒管６０２の片側に寄ってしま
うと、その反対側においては網６０９の端部と筒管６０
２との間に大きな隙間が開いてしまう。図１２はこのと
きの状態を説明するための図であるが、網６０９も端部
と筒管６０２との間に隙間が開いたとき、太陽電池モジ
ュールの作製時に真空引きすると、蓋部材６０７が板状
の基材６０１と直接接触してしまい、真空引きの空気の
流れを遮断する。この状態で真空引きを実行した場合、
蓋部材６０７が筒管６０２に吸引され、結果的に蓋用部
材６０７が板状の基材６０１と直接接触してしまい、真
空引きの空気の流れを遮断する場合があった。その結
果、太陽電池モジュールの構成材料間の脱気がうまくい
かないために、太陽電池モジュールに気泡が残ってしま
い外観上不良となっていた。このような問題は、太陽電
池モジュールの大面積化に伴って装置を大型化すれば、
環状の管の内寸や網の外寸の精度誤差が大きくなるため
に、顕著に発生する傾向にある。

【００１２】本発明は、生産性の高い太陽電池モジュー
ルの製造法及び真空ラミネート装置を提供することを目
的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、筒管が環状体
とされ該環状体の内周側の壁に複数の脱気孔を有する環
状体と、該環状体が据付け固定された基材と、前記環状
体を覆う蓋部材とで空間部を形成し、該空間部を真空引
きする真空ラミネート装置において、前記環状体の内側
であって前記筒管の底部に至る前記基材上に網を有する
ことを特徴とする。

【００１４】また、本発明は、筒管が環状体とされ該環
状体の内周側の壁に複数の脱気孔を有する環状体と、該
環状体が据付け固定された基材と、前記環状体を覆う蓋
部材とで空間部を形成し、該空間部を真空引きする真空
ラミネート工程を有する太陽電池の製造法において、前
記環状体の内側であって前記筒管の底部に至る前記基材
上に網を有することを特徴とする。

【００１５】

【作用】したがって、本発明の真空ラミネート装置によ
れば、環状体の内側であって筒管の底部に至る基材上に
網を有している。よって、筒管が環状体とされた内周側
の壁に複数の脱気孔を有し、この環状体が網を介して基
材に据付け固定され、環状体を覆う蓋部材とで空間部を
形成する。この空間部を上記の脱気孔を用いて真空引き
する。この真空引きにより蓋部材が基材および環状体へ
吸引され、蓋部材と基材とは吸着しようとするが、蓋部
材と基材との間の全面に網が配置されているため、蓋部
材と基材との間に通気の空間が確保される。

【００１６】

【実施例】次に添付図面を参照して本発明による真空ラ
ミネート装置の実施例を詳細に説明する。図１〜図３を
参照すると本発明の真空ラミネート装置の実施例が示さ
れている。これらの図の図１は実施例の真空ラミネート
装置の上斜視図である。また図２は図１のＡ−Ａ断面図
である。図３は、図２の部分拡大図である。

【００１７】図１〜図３において、１０１は板状の基
材、１０２は筒管、１０３はバルブ、１０４は真空ポン
プ、１０５は脱気孔、１０６は固定部材、１０７は蓋部
材、１０８は太陽電池モジュール構成材料、１０９は
網、１１０は開口部である。

【００１８】これらの構成部品の板状の基材１０１は、
真空ラミネート装置の底部を構成する部材である。本適
用例の太陽電池モジュールの製造装置に使用される板状
の基材１０１には、耐熱性、剛性、軽量性、表面接着性
等の特性が要求される。本部材に用いられる材料は、主
に鉄やアルミニウム等の金属である。軽量化を図るため
には薄くしなければならないが、過度に薄くすると剛性
がとれなくなる。好適には略１．５〜２．０ｍｍ厚さの
鉄板を使用する。また、場合によっては筒管をシーラン
ト材等により接着することがある。故に、接着性を向上
するために好ましくは表面をリン酸塩等により化学処理
する。

【００１９】筒管１０２は、真空引きを行う管であり、
環状に構成された環状体である。また、網１０９と蓋部
材１０７とにより真空引きをするための空間部を構成す
る。この筒管１０２に要求される特性は、耐熱性、剛
性、軽量性等が挙げられる。材料としては主にステンレ
スが使用される。筒管１０２の内周側の側面部に設けら
れる真空引きのための脱気孔１０５は、真空ラミネート
装置を組み上げる前に開けられていることが望ましい。
また、場合によっては筒管１０２を板状の基材１０１の
上に接着することがある。この場合筒管１０２は、接着
前に脱脂処理されていることが好ましい。大きさは、環
状体の外枠が板状の基材１０１内に収まるものを使用す
る。真空引きを行う真空ポンプ１０４を接続するための
開口部１１０とバルブ１０３が設けられる。

【００２０】脱気孔１０５は、真空引き時の脱気の孔と
して使用され、筒管１０２の真空引きする空間側、つま
り環状体の内側に設けられる。筒管１０２の真空引きす
る空間側全域、即ち、略四辺形に構成された環状体の４
辺に、好ましくは等間隔に、板状の基材１０１上に固定
される前に設けられる。

【００２１】固定部材１０６は、筒管１０２の固定に際
し、筒管１０２と板状の基材１０１間に隙間が生じない
ように固定するための部材である。本装置は、太陽電池
モジュールの製造工程において真空状態を維持しつつ高
温に晒されるため、固定部材１０６にそれなりの耐熱性
が要求される。固定方法としては、溶接による固定の
他、筒管１０２と板状の基材１０１の隙間を埋めるよう
にしてシーラントにより固定する方法もある。例えば、
ＲＴＶ硬化型シリコンシーラントが使用できる。

【００２２】蓋部材１０７は、筒管と板状の基材とによ
り真空引きするための空間部を造る目的で使用される。
また真空引きした状態で、太陽電池モジュールの構成材
料１０８を押さえつけて、構成材料間の脱気を促す目的
で使用される。蓋部材１０７は、環状体の外枠よりも十
分に大きいものを使用する。蓋部材１０７に要求される
特性は、耐熱性、柔軟性、軽量および真空引きした時の
気密性等である。使用材料は主にシリコン樹脂であり、
形状はシート状である。

【００２３】網１０９は、製造時に真空引きして太陽電
池モジュールの構成材料１０８間の脱気を行う際の、空
気の流れを確保するために使用される。即ち、真空引き
する空間部の板状の基材１０１と蓋部材１０７の間に位
置し、板状の基材１０１と蓋部材１０７が接触して空気
の流れを遮断するのを防ぐために使用する。サイズは、
例えば、筒管１０２により形成される環状体の外寸法と
同じ形状および大きさのものを使用する。この寸法は、
小さすぎれば網を環状の管と板状の基材で挟むことがで
きなくなり、大きすぎれば網を環状の管と板状の基材を
固定することが難しくなる。網に要求される特性は、耐
熱性、柔軟性、軽量性等である。材料は、ステンレスや
アルミニウム等の金網、ポリエステル等の耐熱性樹脂繊
維を網状にしたものを使用する。この網の設置により蓋
部材１０７が板状基材上に直接接触することが完全に防
止される。

【００２４】図１３〜１５は、網１０９の具体例を表し
ている。図１３は平織りタイプ、図１４は綾織りタイ
プ、図１５は平畳織りタイプである。網は、板状の基材
と蓋用部材で挟まれて、真空引き時に圧力がかけられて
も、押しつぶれたりせずに、空気の流れを十分に確保で
きるものであることが望ましい。また、形状はシート状
で、表面凹凸は小さいものであり、ラミネート後の太陽
電池モジュールの形状に影響を与えないものであること
が望ましい。

【００２５】上記の部材で構成される真空ラミネート装
置の作製方法は、まず網１０９を板状の基材１０１に置
き、次に、その上から筒管１０２を環状体（環状体の外
枠）がはみ出さないように置く。次に、筒管１０２と板
状基材１０１の隙間を埋めるように外側（真空引きする
空間とは反対側）より固定部材１０６を流し込む。ここ
で、網１０９は、８００×１４００ｍｍサイズで平織り
タイプのもの（ＳＵＳ金網；線径０．４ｍｍ、２０×２
０メッシュ、トリクレン処理済；太陽金網製）、板状の
基材１０１は９００×１５００ｍｍのサイズの耐候性鋼
板（例えば、商標「ボンデ鋼板」；新日本製鉄社製、表
面リン酸塩処理済、１．６ｔ）、筒管１０２は環状体の
外寸が８００×１４００ｍｍのサイズのステンレス管
（ステンレス３１６ＢＡ、管径は１／２インチ）、脱気
孔１０５は孔径は３ｍｍで間隔は５０ｍｍピッチで４辺
に設けてあるもの、そして固定部材はＲＴＶシリコン系
シーラント（商標「ＫＥ３４７」；信越シリコーン社
製）を使用した。そして室内雰囲気に２４時間放置し
て、ＲＴＶシリコン系シーラントを硬化させて、網１０
９、筒管１０２を板状の基材１０１上に固定した。

【００２６】上記の構成による真空ラミネート装置で
は、蓋部材１０７が直接板状の基材１０１に接触せず網
１０９が脱気のための通気空間部を形成するため、真空
引きを確実に行うことができる。

【００２７】（適用例１）図４は、上記実施例の真空ラ
ミネート装置を太陽電池モジュールの製造装置へ適用し
た場合の構成例を示す図である。この図４は上述の図２
および図３と同様に、図１の真空ラミネート装置におけ
るＡ−Ａ方向の断面図である。

【００２８】本適用例の太陽電池モジュール製造装置に
おいて、板状の基材１０１、筒管１０２、バルブ１０
３、真空ポンプ１０４、脱気孔１０５、固定部材１０
６、蓋部材１０７、網１０９、開口部１１０の各部は、
上記の真空ラミネート装置と同様であり、重複する説明
を回避する。その他の部材の２０８は太陽電池モジュー
ルを構成する太陽電池モジュール構成材料であり、２１
０は太陽電池モジュール構成材２０８の周囲へ充填され
る充填材の漏れ出しを防止するための充填材流れ防止材
である。本適用例では、これらの部品をラミネート処理
する。

【００２９】実施例のラミネート装置を用いて太陽電池
モジュールを作成する手順を以下に説明する。ラミネー
ト装置の真空引きする空間部に充填材流れ防止材２１０
を置き、その上に太陽電池モジュール構成材料２０８を
配置し、さらにその上に充填材流れ防止材２１０を置
く。これらの配置後、筒管１０２の環状体全体を覆うよ
うに蓋部材１０７をかぶせる。

【００３０】ここにおいて、充填材流れ防止材２１０と
してＰＴＦＥフィルム（旭ガラス社製）を使用した。ま
た蓋部材１０７として１０００×１６００ｍｍサイズの
シリコンラバー（厚さ；２ｔ，硬度；５０、シリコン樹
脂汎用タイプ、タイガースポリマー製）を使用した。

【００３１】上記の各部材の配置完了後、真空ポンプ１
０４を起動し空間部を真空引きして、太陽電池モジュー
ル構成材料２０８の間にある空気を排出・脱気する。真
空ポンプ１０４で脱気している状態で、真空ラミネート
装置を不図示の高温のオーブンへ投入し、太陽電池モジ
ュールを構成している材料中の充填材が硬化する温度
（略１５０℃）にまで昇温し、硬化が終了するまで３０
分間保持した。その後オーブンから装置を取り出して冷
却させ、真空ポンプ１０４を止めて空間部を大気圧に戻
す。この手順により太陽電池モジュールを作製した。

【００３２】次に太陽電池モジュールの構成材料につい
て説明する。図５は本適用例で使用した太陽電池モジュ
ールの構成材料を示す図である。図５において３０１は
表面被覆材、３０２は充填材、３０３は太陽電池素子、
３０４は裏面被覆材である。表面被覆材３０１は５００
×１４００ｍｍの大きさのフッ素樹脂フィルム（商標
「無延伸テフゼル」；デュポン社製、厚さ；５０μ
ｍ）、充填材３０２は５００×１４００ｍｍの大きさの
ＥＶＡ（商標「耐候性グレード」；ハイシート工業社
製、厚さ；４６０μｍ）裏面被覆材３０４は５００×１
４００ｍｍの大きさの耐候性塗装鋼板（商標「タイマカ
ラーＧＬ」；大同鋼板社製、０．４ｔ）を使用した。以
下に太陽電池素子３０３の作製方法を説明する。

【００３３】図６は太陽電池素子の概略構成図である。
図６において４０１はステンレス基板、４０２は裏面反
射層、４０３は半導体光活性層、４０４は透明導電層、
４０５は集電電極である。洗浄したステンレス基板４０
１上に、スパッタ法で裏面反射層４０２としてＡｌ層
（膜厚５００ｎｍ）とＺｎＯ層（膜厚５００ｎｍ）を順
次形成する。ついで、プラズマＣＶＤ法により、ＳｉＨ
₄とＰＨ₃とＨ₂の混合ガスからｎ型ａ−Ｓｉ層を、Ｓｉ
Ｈ₄とＨ₂の混合ガスからｉ型ａ−Ｓｉ層を、ＳｉＨ₄と
ＢＦ₃とＨ₂の混合ガスからｐ型微結晶μｃ−Ｓｉ層を形
成し、ｎ層膜厚１５ｎｍ／ｉ層膜厚４００ｎｍ／ｐ層膜
厚１０ｎｍ／ｎ層膜厚１０ｎｍ／ｉ層膜厚８０ｎｍ／ｐ
層膜厚１０ｎｍの層構成のタンデム型ａ−Ｓｉ系半導体
光活性層４０３を形成した。

【００３４】次に、透明導電層４０４として、Ｉｎ₂Ｏ₃
薄膜（膜厚７０ｎｍ）を、Ｏ₂雰囲気下でＩｎを抵抗加
熱法で蒸着する事によって形成した。この上に、集電電
極４０５を、銀ペーストをスクリーン印刷機によりパタ
ーン印刷し、乾燥を行うことにより形成した。

【００３５】以上の手順により、本実施例の真空ラミネ
ート装置および上記の太陽電池素子を用いて、５００×
１４００ｍｍの大きさの太陽電池モジュールを作製し
た。

【００３６】（変化例）本変化例は、上記の適用例にお
いて板状の基材１０１、筒管１０２、網１０９、蓋部材
１０７のサイズを大きくしたものである。板状の基材１
０１は１２００×５７００ｍｍ、筒管１０２は環状体の
外寸が１１５０×５６５０ｍｍ、網１０９は外寸が１１
５０×５６５０ｍｍ、蓋部材１０７は１３００×５８０
０ｍｍのものを使用し、環状体の筒管１０２は管径を３
／４インチとし、脱気孔１０５は直径が３ｍｍで間隔は
５０ｍｍピッチで設けた。また太陽電池構成材料の大き
さは、表面被覆材、充填材、裏面被覆材は８００×５４
００ｍｍのものを使用した。以上の変更点以外は、上記
の適用例と同様にして行い、８００×５４００ｍｍの大
面積太陽電池モジュールを作製した。

【００３７】上記構成によりラミネート処理を実行する
と、蓋部材１０７と板状の基材との間に設けられた網に
より、通気のための空間部が確保され、真空引きが確実
に行なわれる。よって、製作工程における真空引きのト
ラブルが生じ難くなり製品の生産性と信頼性が向上す
る。

【００３８】尚、上述の実施例は本発明の好適な実施の
一例ではあるがこれ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種々変形実施可能であ
る。例えば、本実施例では真空ラミネート装置を太陽電
池モジュールの製造に適用して説明したが、ラミネート
処理の対象物は太陽電池モジュールに限らない。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明より明かなように、本発明の
真空ラミネート装置は、環状体の内側で筒管の底部に至
る基材上に網を有している。よって、真空引きにより蓋
部材が基材および環状体へ吸引され、蓋部材と基材とは
吸着しようとするが、蓋部材と基材との間の全面に網が
配置されているため、蓋部材と基材との間に通気の空間
が確保される。通気のための空間部の確保により真空引
きが失敗することがなく、生産性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の真空ラミネート装置の実施例を示す外
観斜視図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】図１を使用し、ラミネートを行う時のＡ−Ａ断
面図である。

【図４】図１の真空ラミネート装置を太陽電池モジュー
ル製造装置に適用した場合の部材の配置図であり、図１
のＡ−Ａ方向に相当する断面図である。

【図５】適用例で使用した太陽電池モジュールの構成材
料を説明するための図であり、太陽電池モジュールの断
面図である。

【図６】図４で用いた太陽電池モジュールの太陽電池素
子の構成を示す断面図である。

【図７】従来の太陽電池モジュールの材料積層時の構成
例を示す概念図である。

【図８】図７により構成された太陽電池モジュールの完
成状態での材料構成を表わした断面図である。

【図９】従来例の太陽電池モジュール製造装置の外観斜
視図である。

【図１０】図９のＦ−Ｆ断面図である。

【図１１】図９の太陽電池モジュール製造中のＦ−Ｆ断
面概念図である。

【図１２】図１１の部分拡大図である。

【図１３】網の具体例を表す図である。

【図１４】網の具体例を表す図である。

【図１５】網の具体例を表す図である。

【符号の説明】

１０１、６０１板状の基材、１０２、６０２筒管、１０３、６０３バルブ、１０４、６０４真空ポンプ、１０５、６０５脱気孔、１０６、６０６固定部材、１０７、６０７蓋部材、１０８、２０８、６０８太陽電池モジュール構成材
料、１０９、６０９網、１１０、６１０開口部、２１０充填材流れ防止材、３０１、５０１表面被覆材、３０２、５０２充填材、３０３、５０３太陽電池素子、３０４、５０４裏面被覆材、４０１ステンレス基板、４０２裏面反射層、４０３半導体光活性層、４０４透明導電層、４０５集電電極。

フロントページの続き (56)参考文献特開平５−200880（ＪＰ，Ａ) 特開平５−293895（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−56369（ＪＰ，Ａ) 特開平６−85307（ＪＰ，Ａ) 実開昭63−82538（ＪＰ，Ｕ) 実開平２−133336（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01L 31/04 - 31/042 B29C 63/00 - 63/48

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】筒管が環状体とされ該環状体の内周側の
壁に複数の脱気孔を有する環状体と、該環状体が据付け
固定された基材と、前記環状体を覆う蓋部材とで空間部
を形成し、該空間部を真空引きする真空ラミネート装置
において、前記環状体の内側であって前記筒管の底部に
至る前記基材上に網を有することを特徴とする真空ラミ
ネート装置。
【請求項２】前記真空ラミネート装置を太陽電池モジ
ュールの製作に用いることを特徴とする請求項１記載の
真空ラミネート装置。
【請求項３】筒管が環状体とされ該環状体の内周側の
壁に複数の脱気孔を有する環状体と、該環状体が据付け
固定された基材と、前記環状体を覆う蓋部材とで空間部
を形成し、該空間部を真空引きする真空ラミネート工程
を有する太陽電池の製造法において、前記環状体の内側
であって前記筒管の底部に至る前記基材上に網を有する
ことを特徴とする太陽電池の製造法。