JP5073102B2 - 光発電モジュールの製造方法及び製造プロセス - Google Patents

Description

本発明は、光発電モジュールの自動製造に関する。

現在のガラス建物の壁面は、構造体の機能要素であるだけでなく、太陽エネルギーを生成する役割を果たすようになってきている。製造される太陽モジュールは、正確に統一された格子や形状を可能とする。半透明な太陽電池だけでなく、透明な領域を含んでいる不透明な太陽電池は、光が注入されると光発電ガラスシステムとなる。ここに、太陽電池は、しばしば、太陽の期待される効果や素晴らしい保護を与える。

そのような光発電システムの製造は、半導体やＩＣの生産において、従来の一義的な操作条件を要求する。従って、光発電設備の生産は、依然として相対的に高額となっている。そのため、大きなバッチで、光発電素子を生産し、コストを削減することが図られる。概観すると、光発電モジュールは、熱を与えて前記ガラス板を接着するフィルムを用いて、ガラス、光発電素子、及びカバーガラスとしてのガラス板から成る基板パネルの接続を有している。

ＤＥ１０ ２００４ ０３０ ４１１ Ａ１は、そのような光発電素子や薄板安全ガラスとしての太陽モジュールを開示している。

この出願の発明の目的では、太陽モジュールが、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）に基づくフィルムを使用する、薄板で安全な板ガラスの特質を有した太陽モジュールを提供することである。

この目的は、安全な薄板のガラスとしての太陽モジュールによって達成され、この薄板は、
ａ）ガラス板、
ｂ）少なくとも、２つのＰＶＢを使用したフィルムの間で整列した１つの太陽電池、
ｃ）裏面のカバー、から成り、少なくともＰＶＢを使用したフィルムの１つは、少なくとも１６Ｎ／ｍｍ^２の引き裂き抵抗を有している。
この文献は、このような要素を、どのように大きなバッチで生産させるかということを目的とするものではない。

本発明に係る装置及び本発明に係る方法は、従って、光発電モジュールの生産を確実にすること、すなわち、自動操作を原則とし、短いサイクルタイムで、全ての側面で信頼でき、コスト効率の良い、対応する部品の結合を目的とする。

この目的は、請求項１に記載された装置によって、及び請求項５に記載された方法によって達成される。

本発明は、後述の図面を参照する文章で詳細に述べる。

図１は、配置ブリッジの斜視図を示す。 図２は、製造ラインでの配置ブリッジを示す。 図３は、フィルム配置の斜視図を示す。 図４は、ガラス配置の斜視図を示す。 図５は、センタリング装置の詳細な図を示す。 図６は、積層テーブル上のフィルム用センタリングの図を示す。 図７は、ガラス板のセンタリングの図を示す。 図８は、輸送フレーム上のフィルム用センタリングの図を示す。

本出願において、光発電モジュールは、いわゆる基板、つまり、太陽光発電で動作するコーティングされたガラス板、その上に置かれるフィルム、及びカバーとなる更なるガラス板（いわゆるボトムガラス）で構成されている。この場合、フィルムはいわゆる溶解フィルムであり、この溶解フィルムは、加熱過程によって２つのガラス板を接続する。これら３つの部品が、本発明に係る装置を用いて接続される。

この過程では、基板パネルは、製造ラインに応じて動き、一方、予定の時間毎にフィルムとかみ合い、そして、一方、順々に更なるガラス板で覆われる。

図１は、この目的のため発展された配置ブリッジの斜視図を示している。これは、本質的に、構台（１）上で支持された主レール支持部（２）から構成される。４つの構台（１）のみが、図１に例示されているが、もし主レール支持部（２）が延長可能なら、更なる構台（１）を追加できる。

フィルム輸送フレーム（３）は、本図の配置ブリッジの左側上部に示され、ガラス輸送フレーム（４）は右側に示される。

図２は、上側に断面の形状、下側に平面視の形状で、製造ライン１（５）及び製造ライン２（６）に連結される配置ブリッジを示す。本図において、２つの形状の中心領域は、この領域で、更なる製造ラインを挿入できるという選択肢を示している。フィルム供給用の積層テーブル（８）は、左側に示され、一方、ガラス板供給用のコンベヤベルト（７）は、右側に示される。要求される基板、光発電の作用を有するコーティングがなされたガラス板が、各製造ライン（５，６）上に運ばれる。光発電モジュールを結合する過程は、第一に、基板にフィルムを適合する過程、それからガラス板、いわゆるボトム枠など、それらを正確な位置に適合する過程から成る。

図３は、フィルム配置の斜視図を示す。この領域に挿入された２つの構台（図１も参照）は、２つの主レール支持部（２）を有し、フィルム輸送ユニットのための全ての装置を支持しているように見え、ここで２つの主レール支持部（２）の１つを、より詳細に示している。フィルム輸送フレーム（３）は、２つの主レール支持部（２）の下にぶらさげられ、垂直の持ち上げ動作のため、フィルムが取り入れられた後、それからこの高さレベルで、製造ライン１，２上で待機している基板パネルの領域に動かされるため、駆動部（１２）によって２つの主レール支持部（２）に接近するように動く。この動作用の駆動は、サーボ駆動部（１０）により確実にされ、このサーボ駆動部（１０）は、２つのセンタリング駆動部（１１）に従って動作する。センサ（１０）は、積層テーブル（８）上でフィルムを検出するために使用される。真空ポンプ（１５）は、フィルム又はガラス板を吸引する過程のため備えられる。

図３は、主レール支持部（２）中のセンタリングピン用のセンタリング開口部（１３）の１つを示し、この場合、製造ライン（１）用に、センタリング開口部（１３）は対で並べられる。これらのセンタリング開口部（１３）は、フィルム輸送フレーム（３）の正確な固定用に使用され、フィルム輸送フレーム（３）のセンタリングピンが、このセンタリング開口部（１３）内に固定される時、フィルムが正確に、その下方に位置する基板上に降ろされることを確実にする。フィルム輸送フレーム（３）の両側上部に固定されるセンタリング装置（１１）は、主レール支持部（２）中の適切な位置に動かす過程、及びセンタリングピン（２４）（図５も参照）を下げるために使用される。ブリッジの全ての縦の範囲の上を走るチャンネル（９）は、全ての供給ライン及び制御ラインを保持する。

図４は、フィルム供給装置に対応する装置を示し、この装置は、ガラス輸送フレーム（４）によってガラス板を供給するために用いられる。符号（１９）が付けられたセンタリング開口部の位置は、背面の主レール支持部（２）中にのみ示されたガラス輸送フレーム（４）用である。フィルム輸送ユニット用のセンタリング装置（１１）に対応するガラス輸送ユニット用のセンタリングユニットには、符号（１８）が付けられる。２つのセンタリングユニット（１８）を駆動するサーボ駆動部（１７）は、製造ラインに対応する全てのガラス輸送ユニットの動きを確実にする。吸引器具（１６）は、各ガラス板を引き上げ、強固に保持するために使用される。

図５は、固定装置の詳細な図を示す。主レール支持部（２）は、本図の下側部分に示され、センタリングピン（２４）を保持するため対応した開口部を有する。スライドローラ（２３）は、センタリングピン（２４）を案内するため、センタリングピン（２４）の両側に配置される。センタリングピン（２４）は、直線運動シリンダ（２５）を介して保持され、引き下げられる。センタリングユニットは、ドライブシャフト（２１）を介して駆動され、このドライブシャフト（２１）は、ガイドローラ（２１）を通る歯付ベルト（２２）を動かす。

このデザイン測定は、考慮された全ての４つのセンタリング装置（１１，１８）で使用され、オメガ駆動部と称され、というのも歯付ベルトが案内される形状だからである。

図６は、積層テーブル（８）上に適用されるフィルムのセンタリングを示す。この場合、主な要素は、図示されているフィルム用センタリング（２６）である。少なくとも２つのフィルム用センタリング（２６）が、フィルムをセンタリングするため、その都度、必要とされる。それらの数は、この場合、その上に置いてあるフィルムのサイズによって第一に決定される。フィルムは、人手によってその上に置かれ、若しくは適切にデザインされたロボットによってマガジンから取り出される。

図７は、ガラス板のセンタリングを示す。

ガラス板は、ドライブ（３２）によって駆動されるコンベヤベルト（３１）によって、ガラス板供給用のコンベヤベルト（７）を介して、この中心領域を通過する。この場合、ガラス板は、ドライブ（３０）を介して、センタリング装置（２９）によってセンタリングされる。図中のセンタリング装置（２９）の数は、ガラス板の非常に多数のフォーマットに対応するものである。別々に図示されていない装置は、また、ガラス板の不良品の特定のため、この領域に配置される。当業者であれば、これは光学検波器に基づき動作する、と予測でき、また、ガラス板は、ガラス不良の場合には、自動的に隔離されると言うことは自明となる。スペース上の理由により、この追加的な装置は、配置ブリッジの中央位置に組み込まれる。

図８は、輸送フレーム（３）上のフィルム用センタリングを示す。

この場合、図の上側部分は、前述した主レール支持部（２）、構台に装着されるセンタリング装置（１１）を示す。

２つのセンサ（１４）は、フィルムの存在を検出するため使用される。フィルムは、センタリング（２７）によって、輸送フレーム（３）上でセンタリングされ、図中のフィルム輸送フレーム（３）の全てのマトリクス状の吸引開口部（２８）を有し、各フィルムのフォーマットに応じて駆動される。

本発明に係る装置は、同時に複数の製造ラインで、光発電素子を生産することを可能とするのみでなく、効率的な制御、生産過程の全てのコンポーネントの、素早く正確な配置を可能にし、さらに少なくとも２つの配置ブリッジＡ及びＢの同時の操作を確実にする。

というのも、本発明に係る装置は、異なるフォーマットの光発電素子の過程を許容し、図中に詳細に示していないが、多数のセンサが、これら異なるフォーマットの検出するため、また搭載部に適切な調整を設けるため要求される。

特別なコンピュータプログラムが、高いサイクル率で、光発電素子を生産する操作を妨害することがないために必要とされ、同時に様々な生産用のプログラムも必要とされる。

高いサイクル率は、歯ベルト駆動部が再度有利に使用されるため、高い動作スピードを要求する。しかしながら、歯ベルト駆動部は、これは本発明に係るセンタリング測定によって減少されるが、相対的に高い位置の許容値を有している。

高い動作スピードのため別の可能性は、システムに基づいて、高い位置正確性を有する直線的な駆動部を使用することである。しかしながら、これらは、より大きな費用を結果的にもたらす。

（１）構台（ベースフレーム）
（２）主レール支持部
（３）フィルム輸送フレーム
（４）ガラス輸送フレーム
（５）製造ライン１
（６）製造ライン２
（７）ガラス板供給用コンベヤベルト
（８）フィルム供給用積層テーブル
（９）供給及び制御ラインチャンネル
（１０）フィルム輸送装置のためのサーボ駆動部
（１１）オメガ駆動部及びフィルム輸送ユニット用センタリング装置
（１２）垂直引き上げ動作用駆動部
（１３）センタリンクピン（ライン１）用センタリング開口部
（１４）フィルム検出用センサ
（１５）真空ポンプ
（１６）真空吸引機
（１７）ガラス輸送駆動部用サーボ駆動部
（１８）オメガ駆動部及びガラス輸送ユニット用センタリング装置
（１９）センタリングピン（ライン２）用センタリング開口部
（２０）駆動部（歯付ベルト）
（２１）オメガ駆動部用ガイドローラ
（２２）歯付ベルト
（２３）センタリングピン用のスライドローラ
（２４）センタリングピン
（２５）センタリングピン用の直線運動シリンダ
（２６）積層テーブル上のフィルム用センタリング
（２７）吸引フレーム上のフィルム用センタリング
（２８）フィルム輸送フレーム用の吸引開口部
（２９）ガラス板用センタリング装置
（３０）センタリング装置用の駆動部
（３１）コンベヤベルト
（３２）コンベヤベルト用駆動部
（Ａ）配置ブリッジ
（Ｂ）配置ブリッジ

Claims (10)

1. 連続して動作する製造プロセスで、光発電素子のコンポーネントを自動的に結合するための装置であって、
   ここで、異なる搭載部品は、特定のシーケンスで相互に作用し、
   ａ）基板を時間毎に運搬するための少なくとも２つの製造ライン（５，６）と、
   ｂ）基板、フィルム及びガラス板を結合するための少なくとも２つの配置ブリッジ（Ａ，Ｂ）と、
   ｃ）フィルム供給用の積層装置（８）及びガラス板供給用のコンベヤベルト（７）と、
   ｄ）前記フィルムのフィルム輸送フレーム（３）上へのセンタリング及び吸引用の装置、及び前記ガラス板のガラス輸送フレーム（４）上へのセンタリング及び吸引用の装置と、
   ｅ）前記各製造ライン（５，６）に関し、前記フィルム輸送フレーム（３）の輸送及び固定用の装置（１０，１１）と、
   ｆ）前記各製造ライン（５，６）に関し、前記ガラス輸送フレーム（４）の輸送及び固定用の装置（１７，１８）と、
   ｇ）前記各輸送フレーム（３，４）から前記フィルム及び前記ガラス板を降下させるための装置と、
   ｈ）対応する前記製造ライン（５，６）上に、結合された光発電素子の更なる輸送用の装置と、を備えることを特徴とする装置。
2. 欠陥が生じた場合に、前記各コンポーネントを分離しなければならない欠陥のあるフィルムやガラス板を検出するための設けられた装置を備える、ことを特徴とする請求項１記載の装置。
3. フィルムやガラス板の異なるフォーマットを検出するための装置が備えられ、そのパラメータは前記製造プロセスの制御のために考慮される、ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の装置。
4. サーボモータ又は直線駆動部が前記駆動部用に使用される、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の装置。
5. 連続的に運転する製造プロセスで、光発電素子のコンポーネントである基板、フィルム及びガラス板を自動的に結合する方法であり、
   ａ）少なくとも２つの製造ラインが基板を時間毎に運搬するために作られ、
   ｂ）少なくとも２つの配置ブリッジ（Ａ，Ｂ）が、前記基板、フィルム及びガラス板の結合のため作られ、
   ｃ）積層装置（８）が、フィルム供給用に供され、コンベヤベルト（７）がガラス板供給用に供され、
   ｄ）前記フィルムは、フィルム輸送フレーム（３）上でセンタリング及び吸引され、前記コンベヤベルト（７）上でセンタリングされる前記ガラス板は、ガラス輸送フレーム（４）上まで吸引され、
   ｅ）前記フィルム及び前記ガラス板は、それらの各輸送フレーム（３，４）と一緒に、対応する前記製造ライン（５，６）に輸送され、そこで固定され、
   ｆ）前記フィルム及びガラス板は、前記各製造ライン（５，６）上の関連する基板又はフィルムまで引き下げられ、
   ｇ）前記結合された光発電素子は、さらに、対応する前記製造ライン（５，６）上に輸送される、ことを特徴とする方法。
6. 欠陥が生じた場合に、前記各コンポーネントを分離しなければならない欠陥のあるフィルムやガラス板を検出する手段を含む、ことを特徴とする請求項５記載の方法。
7. フィルムやガラス板の異なるフォーマットを検出するための装置が備えられ、そのパラメータは前記製造プロセスの制御のために考慮される、ことを特徴とする請求項５又は請求項６記載の方法。
8. サーボモータ又は直線駆動部が前記駆動部用に使用される、ことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載の方法。
9. プログラムをコンピュータによって実行する場合、請求項５乃至８のいずれか一項に記載の方法を実行するためのプログラムコードを有することを特徴とするコンピュータプログラム。
10. プログラムをコンピュータによって実行する場合において、請求項５乃至８のいずれか一項に記載の方法を実行するためのコンピュータプログラムのプログラムコードを記録していることを特徴とするコンピュータ読取可能な記録媒体。

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