JP3759257B2 - ラミネート方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に太陽電池パネルなどの薄板形状の被ラミネート体を製造するために適したラミネート方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ソーラーエネルギを活用すべく、太陽電池について種々の開発がなされている。また、太陽電池の形態も、単結晶シリコンや多結晶シリコンを用いた結晶型の太陽電池の他、アモルファスシリコン（非結晶シリコン）を用いたアモルファス型の太陽電池など、様々なものが案出されている。しかしながら、これら結晶型とアモルファス型の何れの場合もシリコン自体は化学的変化を起こしやすく、また物理的な衝撃にも弱いので、一般には、シリコンを透明のビニールフィルムや強化ガラス、耐熱ガラスなどでラミネートした太陽電池パネルが利用されている。また、最近では建材用などに利用される、外壁材や屋根材と太陽電池パネルを一体化させた、一体型モジュールなども製造されるようになってきている。そのような一体型モジュールをラミネートする場合には、ビニールフィルムやガラスなどの他に適当な保護材なども併用されている。
【０００３】
従来、かような太陽電池パネルなどを製造するためのラミネート装置として、ダイアフラムによって仕切られた上チャンバと下チャンバからなるチャンバ部を備えた、いわゆる二重真空方式のラミネート装置が公知になっている。そして、かかる二重真空方式のラミネート装置に関し、本願出願人は実用新案登録第３０１７２３１号の「ラミネート装置」を開示している。このラミネート装置は、下方に向かって膨張自在なダイアフラムを備えた上チャンバと、ヒータ盤を備えた上チャンバによって構成されている。そして、下チャンバに設けられたヒータ盤に被ラミネート体を載置した状態で上チャンバと下チャンバを減圧し、被ラミネート体を加熱して、上チャンバに大気を導入することにより被ラミネート体をヒータ盤の上面とダイアフラムとの間で挟圧してラミネートする構成になっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のようなラミネート装置において太陽電池パネルを製造する場合、ヒータ盤の上で太陽電池パネルを加熱する際にラミネート材としてのガラス板が反ってしまうことがある。これは、ヒータ盤の上で太陽電池パネルを加熱した際に、ガラス板内部での温度伝導が速やかに行われずにガラス板内部に大きな温度勾配が発生することに起因している。特に大型の太陽電池パネルを製造するような場合は、ガラス板の上面と下面での温度差が激しくなり、大きく反ってしまう可能性が高い。
【０００５】
そして、このようにガラス板が反った状態でそのままダイアフラムで挟圧してラミネートしようとすると、その圧力でセル材などを破損してしまう心配が生じる。特に太陽電池パネルなどの薄板形状の被ラミネート体は、端の部分において破損を生じやすい。また、このように反りを生じた状態では、太陽電池パネル全体が均一にヒータ盤の上面に接触できなくなるので、部分的な加熱しかできず、加熱の均一性が損なわれ、ラミネート不良といった問題を引き起こす。
【０００６】
従って本発明は、太陽電池パネルなどの薄板形状の被ラミネート体において反りをできるだけ発生させることなく、破損のないラミネートを行うことができる手段を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明にあっては、下方に向かって膨張自在なダイアフラムを備える上チャンバと、ヒータ盤を備える下チャンバとを開閉自在に構成したラミネート部に被ラミネート体としての太陽電池パネルを搬入してラミネート処理を行うラミネート方法において、前記ラミネート部に搬入する前に、被ラミネート体としての太陽電池パネルを、太陽電池パネル内部の充填材が溶けない温度まで予熱し、その後、予熱した太陽電池パネルを前記ラミネート部に搬入し、前記ラミネート部において、真空引きした後、太陽電池パネル内部の充填材の化学反応が促進される温度に加熱することを特徴とする。
【０００８】
本発明にあっては、ラミネート部に搬入する前に予熱ヒータによって被ラミネート体が予熱されているので、ヒータ盤上に載置した際に発生する内部の温度勾配が、通常の常温の状態で被ラミネート体をヒータ盤上に載置した場合に生ずる温度勾配に比べて相当に小さくなる。従って本発明によれば、温度差に起因する被ラミネート体の反りの発生を少なくでき、ラミネートを行う際にダイアフラムの圧力で被ラミネート体を破損してしまう心配がない。また、反りを小さく押さえることによって、被ラミネート体全体が均一にヒータ盤の上面に接触するので、均一な加熱ができるようになる。
【０００９】
本発明において、前記ラミネート部の側方に、ラミネート部に搬入する前の被ラミネート体が供給される供給部を配置し、該供給部に供給された被ラミネート体を前記予熱ヒータで予熱する構成としても良い。また、前記下チャンバに、前記搬入手段によってラミネート部に搬入された被ラミネート体をヒータ盤の上面から離した状態で受け取り、該被ラミネート体をヒータ盤上に載置させることが可能な支持手段を設けても良い。このような支持手段を設けておけば、支持手段によって被ラミネート体をヒータ盤の上面から離した状態で真空雰囲気として被ラミネート体内部に残留している空気を充分に除去してから、ラミネート処理を行うことができる。これにより、内部に気泡のない、性状の優れた被ラミネート体を得ることができるようになる。
【００１０】
例えば、被ラミネート体がシリコンを透明のビニールフィルムやガラスなどでラミネートした太陽電池パネルなどである場合は、赤外線ヒータやランプヒータを用いて予熱を行うことにより、ガラスなどを透過させて内部から暖めることができる。このように被ラミネート体を内部から暖めることによって、被ラミネート体全体を容易に均一に予熱できるようになる。
【００１１】
そして本発明は、例えば太陽電池パネルなどの薄型の被ラミネート体の製造に特に好適である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、被ラミネート体の一例としての太陽電池パネルＰをラミネート処理するのに好適なラミネート装置１に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態にかかるラミネート装置１の正面図、図２はラミネート装置１の平面図である。
【００１３】
図１、２に示されるように、このラミネート装置１は、ラミネート部２の両側方に、ラミネート処理を行う前の太陽電池パネルＰが供給される供給部３と、ラミネート部２において既にラミネート処理を行った太陽電池パネルＰを搬出する搬出部４が対向して配置されている。図示の例では、右側方に供給部３が配置され、左側方に搬出部４が配置されている。また供給部３には、太陽電池パネルＰをラミネート部２に搬入する搬入手段５が設けられており、搬出部４には、ラミネート部２から被ラミネート体Ｐを搬出する搬出手段６が設けられている。
【００１４】
ラミネート部２は、上ケース１０の内部下方に設けられた上チャンバ１１と、下ケース１２の内部上方に設けられた下チャンバ１３によって構成されている。下ケース１２は、床面上をキャスタ１５を介して走行可能な基台１６の四隅に立設された支柱１７にブラケット１８を介して取り付けられており、この下ケース１２の高さは変わらないように支持されている。一方、上ケース１０は、支柱１７に沿って移動自在なガイド部２０と、このガイド部２０を支持するブラケット２１を介して取り付けられており、上ケース１０は、下ケース１２と平行な姿勢を保ちながら下ケース１２の上方において昇降移動できる構成になっている。
【００１５】
また、下ケース１２に固定されたブラケット１８の上面にはシリンダ２２が装着されており、このシリンダ２２のピストンロッド２３の先端が上ケース１０に固定されたブラケット２１下面に接続されている。従って、シリンダ２２の稼働でピストンロッド２３が伸張すると、下ケース１２の上面から離れるように上ケース１０が上昇し、これにより、上ケース１０内部下方の上チャンバ１１と下ケース１２内部上方の下チャンバ１３で構成されるラミネート部２が開放状態となる。一方、シリンダ２２の稼働でピストンロッド２３が短縮すると、下ケース１２の上面に密着するように上ケース１０が下降し、これにより、上ケース１０内部下方の上チャンバ１１と下ケース１２内部上方の下チャンバ１３で構成されるラミネート部２が密閉状態となる。
【００１６】
図３に示すように、上ケース１０の内部を水平に仕切るようにしてダイアフラム３０が装着されており、このダイアフラム３０と上ケース１０の内壁面で囲まれた空間が上チャンバ１１を構成している。ダイアフラム３０は、例えばバイトン（フッ素ゴム）などの耐熱ゴムなどで構成されている。また、上ケース１０の側面には上チャンバ１１に連通するようにして吸排気口３１が設けられており、この吸排気口３１を介して上チャンバ１１内を真空引きし、また、吸排気口３１を介して上チャンバ１１内に大気圧を導入できるように構成されている。
【００１７】
下ケース１２の内部上方に設けられた下チャンバ１３にはヒータ盤３５が配置されている。このヒータ盤３５は、例えばアルミ製のシーズヒータ盤で構成される。また、ヒータ盤３５は温度制御を正確に行うための水冷パイプなどを備えていても良い。このヒータ盤３５を貫通するようにして多数のピン３６が設けられており、図示しない昇降機構の稼働によってこのピン３６は図３中実線３６で示されるようにピン３６の上端がヒータ盤３５の上面とほぼ同じ高さとなる位置に下降した状態と、図３中一点鎖線３６’で示されるようにピン３６の上端がヒータ盤３５の上面から上方に突出した位置に上昇した状態になるように構成されている。昇降機構には、例えばエアーシリンダ、ボールナット、ラックアンドピニオン、エアーチューブなどの公知の昇降手段が適宜用いられる。
【００１８】
また、下ケース１２の側面には下チャンバ１３に連通するようにして吸排気口３７が設けられており、この吸排気口３７を介して下チャンバ１３内を真空引きし、また、この吸排気口３７を介して下チャンバ１３内に大気圧を導入できるように構成されている。
【００１９】
次に、図示の例ではラミネート部２右側方の供給部３に設けられている搬入手段５は、ラミネート装置１の下部において基台１６もしくは支柱１７によって水平に取り付けられたガイドレール４０上を走行する走行部４１と、この走行部４１に立設された支柱４２に支持されたテーブル４３を備えている。このテーブル４３には、図示しないロボット等の手段により、被ラミネート体としての太陽電池パネルＰが供給部３において所定の位置に位置決めされて供給されるようになっている。そして、走行部４１の走行によって、上テーブル４３上に供給された太陽電池パネルＰをラミネート部２に搬入する。また図２に示されるように、テーブル４３には数条の切欠き部４５が形成されている。ここで、図２において一点鎖線４３’は、走行部４１の走行によって太陽電池パネルＰをラミネート部２に搬入した時のテーブル４３の位置を示しており、このように、搬入手段５によって太陽電池パネルＰをラミネート部２に搬入した際には、切欠き部４５が下チャンバ１３のピン３６の丁度真上位置に来ることによって、テーブル４３が下チャンバ１３のピン３６の昇降動作を妨げないように考慮されている。
【００２０】
また、ラミネート部２左側方の搬出部４に設けられている搬出手段６も同様に、ガイドレール４０上を走行する走行部５０と、この走行部５０に立設された支柱５１に支持されたテーブル５２を備えている。そして、走行部５０の走行によって、このテーブル５２がラミネート部２に進入して、後述するようにラミネート部２において製造された太陽電池パネルＰを受け取り、受け取り後、再び走行部５０の走行によってテーブル５２上に受け取った太陽電池パネルＰをラミネート部２左側方の搬出部４にそれぞれ搬出する。こうして搬出部４に搬出された太陽電池パネルＰは、図示しないロボット等の手段により、テーブル５２上から取り去られるように構成されている。また、この搬出手段６のテーブル５２にも同様に、数条の切欠き部５３が形成され、走行部５０の走行によってテーブル５２がラミネート部２に進入した際には、切欠き部５３が下チャンバ１３のピン３６の丁度真上位置に来ることによって、ピン３６の昇降動作を妨げないように考慮されている。
【００２１】
次に、以上のように構成されたラミネート装置１において、供給部３の上方には、図１に示すように、太陽電池パネルＰを予熱するための予熱ヒータ５５が設けられている。そして、供給部３において搬入手段５のテーブル４３上に供給された太陽電池パネルＰを、この予熱ヒータ５５によって暖めることにより、ラミネート部２に搬入する前に太陽電池パネルＰを予熱できるように構成されている。図示の例では、予熱ヒータ５５には赤外線ヒータが用いられている。なお、図１では予熱ヒータ５５を一つのみ示したが、太陽電池パネルＰ全体を短時間で均一に予熱できるように、供給部３の上方に複数の予熱ヒータ５５を設置しても良い。
【００２２】
次に、図４、５は、本発明のラミネート装置１によって好適に製造される被ラミネート体の一例としての、太陽電池パネルＰを示す平面図と、側面図である。太陽電池パネルＰは、図示の例では下側に配置された透明なカバーガラス６０と上側に配置された保護材６１の間に、充填材６２、６３を介してストリング６４をサンドイッチした構成を有する。保護材６１は例えばＰＥ樹脂などの透明な材料が使用される。充填材６２、６３には例えばＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）樹脂などが使用される。ストリング６４は、電極６５、６６の間に、太陽電池セル６７をリード線６８を介して接続した構成を有する。
【００２３】
以上のように構成された被ラミネート体としての太陽電池パネルＰは、本発明の実施の形態にかかるラミネート装置１により、次に説明する工程に従って製造される。
【００２４】
先ず最初に、ラミネート装置１の供給部３に位置している搬入手段５のテーブル４３に、図示しないロボット等の手段によって太陽電池パネルＰが位置決めされて供給される。このラミネート装置１の供給部３への供給に際しては、太陽電池パネルＰの上面側に、図５で示した透明な保護材６１が来るような姿勢にされる。そして、こうしてラミネート装置１の供給部３において保護材６１を上側にして供給された太陽電池パネルＰの上方から予熱ヒータ５５によって赤外線が照射される。これにより、供給部３において太陽電池パネルＰが暖められ、適当な温度にまで予熱される。
【００２５】
この場合、予熱ヒータ５５から照射された赤外線が透明な保護材６１を透過し、太陽電池パネルＰ内部の充填材６２、６３およびストリング６４から順次昇温していく。このように太陽電池パネルＰの内部から暖めていくことによって、太陽電池パネルＰ全体を容易に短時間で均一に予熱できるようになる。
【００２６】
なお、このように供給部３において太陽電池パネルＰを予熱する場合は、真空引きする前の大気圧下での予熱となるため、太陽電池パネルＰ内部の充填材６２、６３が溶けない程度の温度までしか予熱してはならない。もし、このような大気圧下において太陽電池パネルＰをあまり高温度まで加熱してしまうと、太陽電池パネルＰの内部の空気が十分に除去される前に充填材６２、６３としての樹脂が溶け始めることにより、太陽電池パネルＰ内部に気泡が残ってしまう可能性が高い。そして、太陽電池パネルＰの内部に残った気泡は、太陽電池の使用時において、起電力や外気温などの温度上昇の影響によって膨張し、太陽電池パネルＰの劣化、寿命の短命化といった問題を引き起こしてしまう。従って、供給部３において予熱ヒータ５５で赤外線を照射して太陽電池パネルＰを予熱する場合、例えば充填材６２、６３にＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）樹脂を使用しているのであれば、約５０℃程度まで予熱するのが良い。
【００２７】
次に、以上のようにして供給部３において予め適当な温度にまで予熱した太陽電池パネルＰを、搬入手段５を用いてラミネート部２に搬入する。ラミネート部２に太陽電池パネルＰを挿入するに際しては、図６に示すように、上ケース５を持ち上げることによって、ラミネート部２を開放状態にする。上ケース５を持ち上げる動作は、図１、２で説明したシリンダ３０の伸張稼働によって行われる。また、図示しない昇降機構の稼働により、下ケース１２内部の下チャンバ１３に設けられたピン３６を下降させる。
【００２８】
そして、搬入手段５の走行部４１の走行によって、テーブル４３が図中左向きに移動し、テーブル４３上に載置している太陽電池パネルＰをラミネート部２に搬入する（図６において、実線４３、Ｐで示す状態にする）。搬入後、図示しない昇降機構の稼働によって、下ケース１２内部上方の下チャンバ１３に設けられたピン３６が上昇し、ピン３６の上端がヒータ盤３５の上面から上方に突出する。そして、このピン３６の上端で、テーブル４３上に載置されていた太陽電池パネルＰの下面を突き上げることにより、太陽電池パネルＰを、テーブル４３の上面から持ち上げてピン３６の上端で支持した状態にする。なお、テーブル４３には数条の切欠き部４５が設けられているので、ピン３６は、切欠き部４５の中を通ることにより、テーブル４３にぶつかることなく円滑に上昇することができる。こうしてテーブル４３の上面から太陽電池パネルＰを持ち上げた後、搬入手段５の走行部４１が先とは逆の方向に走行し、テーブル４３が図中右向きに移動してラミネート部２から退出することにより、図７に示す状態となる。
【００２９】
次に、図８に示すように、上ケース１０を下げることによって、ラミネート部２を密閉状態にする。上ケース５を下げる動作は、図１、２で説明したシリンダ２２の短縮稼働によって行われる。そして、吸排気口３１、３７を介して上チャンバ１１内と下チャンバ１３内を同時に真空引きする。
【００３０】
こうして、各チャンバ１１、１３内を真空引きする間に、下チャンバ１３内のヒータ盤３５を予め加熱しておく。なお、このようにピン３６の上端で太陽電池パネルＰをヒータ盤３５の上面から持ち上げると共に下チャンバ１３内を減圧した状態でヒータ盤３５の加熱を開始しているので、断熱効果が極めて高く、減圧中に太陽電池パネルＰに熱が伝わる心配が少ない。そして、上チャンバ１１内と下チャンバ１３内を、それぞれ例えば０.７〜１.０Torrにまで真空引きした後、下チャンバ１３の内部において図示しない昇降機構の稼働によりピン３６を下降させる。これにより、ピン３６の上端によって持ち上げて支持されていた太陽電池パネルＰが、下チャンバ１３の内部においてヒータ盤３５の上面に直接接触した状態となり、太陽電池パネルＰが加熱される。この加熱によって、太陽電池パネルＰ内の充填材６２、６３であるＥＶＡ樹脂の化学反応が促進され、架橋が行われるようになる。そして、この状態で、図９に示すように、吸排気口３１を介して上チャンバ１１内に大気圧を導入することにより、ラミネート部２においてダイアフラム３０を下方に膨張させることにより、太陽電池パネルＰを、ヒータ盤３５の上面とダイアフラム３０との間で挟圧する。
【００３１】
こうして、加熱および挟圧することによってラミネート処理を終了し、太陽電池パネルＰを製造した後、吸排気口３７を介して下チャンバ１３内に大気圧を導入する。そして、図示しない昇降機構の稼働によって、下チャンバ１３のピン３６を上昇させて太陽電池パネルＰの下面を突き上げ、図１０に示すように、太陽電池パネルＰをピン３６の上端でそれぞれ支持した状態にする。また、上ケース１０を持ち上げることによって、ラミネート部２を開放状態にする。上ケース１０を持ち上げる動作は、図１、２で説明したシリンダ２２の伸張稼働によって行われる。
【００３２】
次に、搬出手段６の走行部５０の走行によって、テーブル５２が図中右向きに移動し、ラミネート部２に進入する。なお、搬出手段６のテーブル５２には数条の切欠き部５３が設けられているので、テーブル５２は下チャンバ１３のピン３６にぶつかることなく円滑にラミネート部２に進入することができる。
【００３３】
こうして、搬出手段６のテーブル５２がラミネート部２に進入した後、図示しない昇降機構の稼働によって、下ケース１２内部上方の下チャンバ１３に設けられたピン３６が下降し、ピン３６の上端がヒータ盤３５の上面とほぼ同じ高さとなる。これにより、今までピン３６の上端によって支持されていた太陽電池パネルＰが、搬出手段６のテーブル５２の上に受け渡されることとなる。その後、搬出手段６の走行部５０の走行によって、テーブル５２が図中左向きに移動し、ラミネート部２から退出して、図１１に示す状態となる。こうして、搬出手段６のテーブル５２上に載置された状態でラミネート部２の外に搬出された太陽電池パネルＰは、図示しないロボット等の手段により、テーブル５２上から取り去られ、次の工程に搬送される。
【００３４】
かくして、以上の工程を繰り返すことにより、性状の良い太陽電池パネル２０を、破損を生じさせずに製造することが可能となる。なお、被ラミネート体の一例として、太陽電池パネルの製造について説明したが、本発明はその他、種々のものについてラミネート処理を施すことができ、特に薄板形状の被ラミネート体の製造に好適である。また本発明は、被ラミネート体の厚みの変化に対応でき、最近、注目されるようになった建材用の外壁材や屋根材と太陽電池パネルを一体化させた、一体型モジュールなどの製造などにも供することが可能である。更に、本発明は、太陽電池パネルに限らず、合わせガラスや装飾ガラスなどの製造にも供することができる。
【００３５】
なお、被ラミネート体を予熱する手段として赤外線ヒータを用いる例を説明したが、赤外線ヒータ以外の適当なヒータを用いて被ラミネート体をラミネート部に搬入する前に予熱しても良い。例えば、予熱手段として遠赤外線ヒータ、ランプヒータ、ハロゲンランプ、赤外線ランプなどを用いても良い。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、温度差に起因する被ラミネート体の反りの発生を少なくできるので、ラミネートを行う際にダイアフラムの圧力で被ラミネート体を破損してしまう心配がない。また、反りを小さく押さえることによって、被ラミネート体全体が均一にヒータ盤の上面に接触するので、均一な加熱ができ、性状の良い製品を提供できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかるラミネート装置の正面図である。
【図２】同ラミネート装置の平面図である。
【図３】ラミネート部の縦断面図である。
【図４】太陽電池パネルの平面図である。
【図５】太陽電池パネルの側面図である。
【図６】予め予熱しておいた被ラミネート体をラミネート部に搬入する状態の説明図である。
【図７】ラミネート部に被ラミネート体を搬入した状態の説明図である。
【図８】ラミネート部の各チャンバ内を真空引きする状態の説明図である。
【図９】被ラミネート体を加熱および挟圧する状態の説明図である。
【図１０】製造後、各ラミネート部を開放させた状態の説明図である。
【図１１】製造した被ラミネート体をラミネート部から取り出す状態の説明図である。
【符号の説明】
Ｐ 太陽電池パネル
１ ラミネート装置
２ ラミネート部
３ 供給部
４ 搬出部
５ 搬入手段
６ 搬出手段
１１ 上チャンバ
１３ 下チャンバ
３０ ダイアフラム
３５ ヒータ盤
３６ ピン

Claims (3)

1. 下方に向かって膨張自在なダイアフラムを備える上チャンバと、ヒータ盤を備える下チャンバとを開閉自在に構成したラミネート部に被ラミネート体としての太陽電池パネルを搬入してラミネート処理を行うラミネート方法において、
   前記ラミネート部に搬入する前に、被ラミネート体としての太陽電池パネルを、太陽電池パネル内部の充填材が溶けない温度まで予熱し、
   その後、予熱した太陽電池パネルを前記ラミネート部に搬入し、
   前記ラミネート部において、真空引きした後、太陽電池パネル内部の充填材の化学反応が促進される温度に加熱することを特徴とするラミネート方法。
2. 前記ラミネート部の側方に、前記ラミネート部に搬入する前の太陽電池パネルが供給される供給部を配置し、該供給部に供給された太陽電池パネルを前記予熱ヒータで太陽電池パネル内部の充填材が溶けない温度まで予熱する請求項１に記載のラミネート方法。
3. 前記ラミネート部に搬入された太陽電池パネルをヒータ盤の上面から離した状態で受け取り、真空引きした後、該太陽電池パネルをヒータ盤上に載置させる請求項１または２に記載のラミネート方法。

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