JP5033840B2 - 太陽電池パネルを製造するためのラミネート方法及び装置 - Google Patents
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Description
本発明の太陽電池パネル用のラミネート方法は、基本的には、次のように構成される。
i)太陽電池パネルの構成要素となる表面側及び裏面側の保護部材と、それらの保護部材間に介在する封止接着樹脂(充填剤)とを、この封止接着樹脂を加熱溶融、架橋させることにより一体に積層化させる太陽電池パネルのラミネート方法において、
(イ)前記保護部材の一方(例えば太陽電池パネルの裏面側の保護部材)を下側にしてその上に封止接着樹脂(例えば架橋剤を含むEVA樹脂)を載置し、前記保護部材の他方(例えば太陽電池パネルの表面側の保護部材)を上側にして封止接着樹脂の上方に封止接着樹脂から離すように保持してこの上側の保護部材と前記封止接着樹脂との間に間隙を維持し、この状態及び真空環境で、少なくとも、下側の保護部材を介して前記封止接着樹脂に融点以上の熱を与えて溶融させ、溶融時に前記封止接着樹脂から発生するガスを、前記間隙を通して放出させる工程と、
(ロ)このガス放出の後に溶融状態にある前記封止接着樹脂に前記上側の保護部材を密着させ且つこの上側の保護部材の上からの保持を解除する工程と、を有することを特徴とする太陽電池パネルのラミネート方法。
(*1)ボイルの法則 : P1V1=P2V2 (P1:大気圧,V1:大気圧での体積,P2: 真空圧,V2:真空環境下での体積)
上記(i)のラミネート方法には、次のような構成要件を含むようにしてもよい。
(ii)一つは、溶融状態にある前記封止接着樹脂に前記上側の保護部材を密着させる前記工程(ロ)では、前記上側の保護部材(例えば表面側保護部材)を、充填剤の架橋温度まで加熱してから前記封止接着樹脂に密着させてラミネートする。
(iii)前記(ロ)の工程後に、(ハ)前記封止接着樹脂に前記上下の保護部材を密着させた状態で、双方の保護部材から前記封止接着樹脂をその架橋温度(一方の保護部材は、封止接着樹脂の溶融温度であってもよい)にて加熱する。例えば、封止接着樹脂がEVA樹脂である場合には、架橋剤が含有されるが、架橋温度は100℃以上であり、例えば130〜150℃の範囲で架橋反応を進行させる。ちなみにEVA樹脂の融点は、約80℃である。
(iv)前記(ロ)の工程にて溶融状態にある前記封止接着樹脂に前記上側の保護部材を密着させると同時に、前記真空環境を破壊して大気開放する。
(v)前記(イ)の工程では、前記保護部材の他方を静電チャックで吸着して封止接着樹脂の上方に封止接着樹脂から離れるように保持し、
前記(ロ)の工程にて溶融状態にある前記封止接着樹脂に前記上側の保護部材を密着させる場合には、前記封止接着樹脂付きの前記下側の保護部材を、昇降機構を介して上昇させ且つ前記静電チャックによる前記上側の保護部材の保持を解除して行う。
[ラミネート装置について]
(vi)本願発明は、基本的には、太陽電池パネルの構成要素となる表面側及び裏面側の保護部材と、それらの保護部材間に介在する封止接着樹脂とを、この封止接着樹脂を加熱溶融、架橋させることにより一体に積層化させる太陽電池パネルのラミネート装置において、
真空ポンプを介して減圧により真空環境を生成することができるチャンバと、
太陽電池パネルの構成要素を前記チャンバ内で載置するための下側支持部材と、
前記下側支持部材に設けられたヒータと、
前記下側支持部材に対向する上側に配置され、前記太陽電池パネルの構成部品の前記保護部材うち最上層に位置する保護部材をもう一方の保護部材及びその上に配置される封止接着樹脂から離して保持し得るチャック機構と、
前記チャック機構に設けられたヒータと、
前記下側支持部材及び前記チャック機構を前記チャンバ内で相対的に昇降させる昇降機構と、
前記(i)から(v)のいずれかの工程を実行するために前記真空ポンプ、前記チャック機構、ヒータ及び前記昇降機構を制御する制御装置と、を備えることを特徴とする。
(vii)前記チャック機構は、真空環境下においても保持対象の前記保護部材を吸着することが可能なクーロン力を利用した静電チャックにより構成される。
(Viii)前記ヒータなどの発熱体を、複数枚に分割すれば、断線、破損、劣化などによる、発熱体のメンテナンスを容易にする。また、ヒータなどの発熱体を、複数枚に分割すれば、加熱時の発熱体の寸法変化による、締結部分への影響を軽減させることができる。
(ix)前記静電チャックを複数に分割すれば、断線、破損、劣化などによる、吸着機構のメンテナンスを容易にする。
(x)前記制御装置は、前記チャック機構により保持された前記保護部材を溶融状態にある封止接着樹脂の一面に密着させるための前記昇降機構の移動量を、数値管理によりデジタル制御するようにしてもよい。このようにすれば、上側の保護部材を封止接着樹脂に密着させる時に、上側および下側の保護部材にかかるストレスを抑制できる。
(xi)前記昇降機構は、水平動作を垂直動作に変換するカム機構よりなる。
(xii)前記昇降機構は、その昇降動作を案内するガイドロッドを備え、前記太陽電池パネルの構成部品を支持する前記支持部材が水平の直交2軸方向に向けて形成されたV溝を有し、前記ガイドの上端は、前記支持部材を前記V溝のみで受けるようにしてもよい。
[実施例の効果]
本実施例によれば、次のような効果を奏する。
(1)太陽電池パネルの製造過程において、ラミネートするために封止接着樹脂を加熱して溶融させるときに、封止接着樹脂と太陽電池パネルの上側保護部材との間に間隙を設けてあるため、封止接着樹脂が加熱されることによって発生する、ガスなどの気体が、その間隙を流路として、真空発生器により吸引される。このことにより、気泡の原因となるガスなどの気体が、密着前に排気されるため、気泡の要因がなくなり、即ち、残存気泡を発生させることがない。残存気泡などの不良抑制は、生産性の向上に効果的であるとともに、製品の性能、寿命に好影響を与える。
(2)チャンバ内の真空圧を10Pa程度の真空環境としているため、たとえ、密着時に小さな気泡を巻き込んだとしても、ボイルの法則から、大気圧での体積は、真空環境下での1万分の1程度に圧縮されることから、残存気泡を発生させることがない。残存気泡などの不良抑制は、生産性の向上に効果的であるとともに、製品の性能、寿命に好影響を与える。
(3)太陽電池パネルを積層した状態での架橋工程では、残存気泡が発生しないため、ダイヤフラム方式を採用した一般的なラミネート装置のように、気泡を消散させるための、実質的な加圧時間が不要となるため、ダイヤフラム方式を採用したラミネート装置と比較して、ラミネート工程にかかる時間を短縮することができる。時間短縮は、生産性の向上に効果的である。さらには、同じ生産量で比較すると、装置の設置面積、あるいは、装置の設置高さにおいて、小型化することができるため、工場体積当たりの生産性が向上するとともに、保全性が向上する。
(4)ダイヤフラム方式を採用した一般的なラミネート装置のように、ラバーシートにて挟圧することがないので、ラミネートするときにストレスがかかる要因がなくなることから、ストレスを抑制することができる。製品へのストレス軽減による歩留まり向上は、生産性の向上に効果的であるとともに、内在するストレスによる、製品の性能、寿命への悪影響を回避することができる。
(5)表面保護部材と、封止接着樹脂および裏面保護部材を密着させるための、昇降機構の移動量を、数値管理によりデジタル制御できるようになっているため、ラミネートにおける、充填剤の厚みを均一化することが可能になる。充填剤の厚みの均一化は、内在するストレスによる、製品の性能、寿命への悪影響を回避することができる。
(6)ダイヤフラム方式のラミネート装置のように、膨張、収縮ならびに冷熱を繰り返す、ラバーシートを使用していないため、劣化による交換などを必要としない。定期交換する消耗品がないため、交換時間が不要となり、生産性が向上するとともに、保全性が向上する。
Claims (16)
- 太陽電池パネルの構成要素となる表面側及び裏面側の保護部材と、それらの保護部材間に介在する封止接着樹脂とを、この封止接着樹脂を加熱溶融、架橋させることにより一体に積層化させる太陽電池パネルのラミネート方法において、
(イ)前記保護部材の一方を下側にしてその上に封止接着樹脂を載置し、前記保護部材の他方を上側にして封止接着樹脂の上方に封止接着樹脂から離すように保持してこの上側の保護部材と前記封止接着樹脂との間に間隙を維持し、この状態及び真空環境で、少なくとも、下側の保護部材を介して前記封止接着樹脂に融点以上の熱を与えて溶融させ、溶融時に前記封止接着樹脂から発生するガスを、前記間隙を通して放出させる工程と、
(ロ)このガス放出の後に溶融状態にある前記封止接着樹脂に前記上側の保護部材を密着させ且つこの上側の保護部材の上からの保持を解除する工程と、を有することを特徴とする太陽電池パネルのラミネート方法。 - 請求項1記載のラミネート方法において、溶融状態にある前記封止接着樹脂に前記上側の保護部材を密着させる前記工程(ロ)では、前記上側の保護部材を、前記封止接着樹脂の架橋温度まで加熱してから前記封止接着樹脂に密着させてラミネートする太陽電池パネルのラミネート方法。
- 請求項1又は2記載のラミネート方法において、前記下側の保護部材が太陽電池パネルの裏面側の保護部材で、前記上側の保護部材が表面側の保護部材である太陽電池パネルのラミネート方法。
- 請求項1ないし3のいずれか1項記載のラミネート方法において、前記封止接着樹脂に融点以上の熱を与えて溶融させる工程では、前記下側の保護部材を加熱して該部材を介して前記封止接着樹脂に直接熱を与えるのに加えて、前記封止接着樹脂から離してある前記上側の保護部材も加熱して、この上側の保護部材からの放射熱によって、前記接着封止接着樹脂を上方からも間接的に補助加熱する太陽電池パネルのラミネート方法。
- 請求項1ないし4のいずれか1項記載のラミネート方法において、前記(ロ)の工程後に、
(ハ)前記封止接着樹脂に前記上下の保護部材を密着させた状態で、双方の保護部材から前記封止接着樹脂をその架橋温度にて加熱して、ラミネートする工程を有する太陽電池パネルのラミネート方法。 - 請求項1ないし5のいずれか1項記載のラミネート方法において、
前記(ロ)の工程にて溶融状態にある前記封止接着樹脂に前記上側の保護部材を密着させると同時に、前記真空環境を破壊して大気開放する太陽電池パネルのラミネート方法。 - 前記請求項1ないし6のいずれか1項記載のラミネート方法において、
前記(イ)の工程では、前記保護部材の他方を静電チャックで吸着して封止接着樹脂の上方に封止接着樹脂から離れるように保持し、
前記(ロ)の工程にて溶融状態にある前記封止接着樹脂に前記上側の保護部材を密着させる場合には、前記封止接着樹脂付きの前記下側の保護部材を、昇降機構を介して上昇させ且つ前記静電チャックによる前記上側の保護部材の保持を解除して行う太陽電池パネルのラミネート方法。 - 前記請求項1ないし7のいずれか1項記載のラミネート方法において、
前記表面側保護部材が一面にCIGS系の薄膜を形成したセルガラス基板であり、前記裏面側保護部材が強化ガラスである太陽電池パネルのラミネート方法。 - 前記請求項1ないし7のいずれか1項記載のラミネート方法において、
前記表面側保護部材が一面にアモルファスの薄膜を形成したセルガラス基板であり、前記裏面側保護部材が難燃性の樹脂シートからなるバックシートである太陽電池パネルのラミネート方法。 - 太陽電池パネルの構成要素となる表面側及び裏面側の保護部材と、それらの保護部材間に介在する封止接着樹脂とを、この封止接着樹脂を加熱溶融、架橋させることにより一体に積層化させる太陽電池パネルのラミネート装置において、
真空ポンプを介して減圧により真空環境を生成することができるチャンバと、
太陽電池パネルの構成要素を前記チャンバ内で載置するための下側支持部材と、
前記下側支持部材に設けられたヒータと、
前記下側支持部材に対向する上側に配置され、前記太陽電池パネルの構成部品の前記保護部材のうち最上層に位置する保護部材をもう一方の保護部材及びその上に配置される封止接着樹脂から離して保持し得るチャック機構と、
前記チャック機構に設けられたヒータと、
前記下側支持部材及び前記チャック機構を前記チャンバ内で相対的に昇降させる昇降機構と、
請求項1から7のいずれか1項に記載の工程を実行するために前記真空ポンプ、前記チャック機構、ヒータ及び前記昇降機構を制御する制御装置と、を備えることを特徴とする太陽電池パネル製造用のラミネート装置。 - 請求項10に記載の太陽電池パネル製造用のラミネート装置において、
前記チャック機構は、真空環境下においても保持対象の前記保護部材を吸着することが可能なクーロン力を利用した静電チャックである太陽電池パネル製造用のラミネート装置。 - 請求項10又は11に記載の太陽電池パネル製造用のラミネート装置において、
前記ヒータなどの発熱体を、複数枚に分割してなる太陽電池パネル製造用のラミネート装置。 - 請求項10ないし12のいずれか1項記載の太陽電池パネル製造用のラミネート装置において、
前記静電チャックを複数に分割してなる太陽電池パネル製造用のラミネート装置。 - 請求項10ないし13のいずれか1項記載の太陽電池パネル製造用のラミネート装置において、
前記制御装置は、前記チャック機構により保持された前記保護部材を溶融状態にある封止接着樹脂の一面に密着させるための前記昇降機構の移動量を、数値管理によりデジタル制御する太陽電池パネル製造用のラミネート装置。 - 請求項10ないし14のいずれか1項記載の太陽電池パネル製造用のラミネート装置において、
前記昇降機構は、水平動作を垂直動作に変換するカム機構よりなる太陽電池パネル製造用のラミネート装置。 - 請求項10ないし15のいずれか1項記載の太陽電池パネル製造用のラミネート装置において、
前記昇降機構は、その昇降動作を案内するガイドロッドを備え、前記太陽電池パネルの構成部品を支持する前記支持部材が水平の直交2軸方向に向けて形成されたV溝を有し、前記ガイドロッドの上端は、前記支持部材を前記V溝のみで受けるようにした太陽電池パネル製造用のラミネート装置。
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