JP6535089B2 - 太陽電池モジュールの製造装置及び太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、太陽電池モジュールの製造装置、及び太陽電池モジュールの製造方法に関する。

太陽電池モジュールは、一般的に、複数の太陽電池が導線で接続されてなる太陽電池のストリングを２つの保護部材で挟持し、各保護部材の間に封止材を充填した構造を有する。例えば、特許文献１には、封止材に熱架橋性樹脂シートを適用した太陽電池モジュールの製造方法が開示されている。この製造方法は、太陽電池、熱架橋性樹脂シート、及び保護部材を順次重ねた積層体に対し、特定の光を照射して加熱することにより積層体を圧着させる工程を有する。

特開２００８−１１７９２６号公報

ところで、太陽電池、封止材、及び保護部材の積層体に対して光照射を行う場合、積層体に対する光照射強度を高めて生産性を向上させることが求められるが、光照射強度を高くすると光源ユニットの発熱が大きくなるという問題がある。即ち、光源ユニットを効率良く冷却し、積層体に対する高い光照射強度を確保することは重要な課題である。

本開示の一態様である太陽電池モジュールの製造装置は、太陽電池、封止材、及び保護部材を重ね合せて加熱圧着することにより積層体を作製するラミネート装置と、積層体に光照射して積層体の太陽電池を優先的に加熱し、当該太陽電池の温度上昇により封止材を間接的に加熱する光源ユニットとを備え、光源ユニットは、基材と、基材上に複数配置され、最大ピーク波長が１５００ｎｍ以下の光を出力する光源と、光源から出力される光の光路上に配置され、当該光を集光する集光部材と、集光部材から出射する光の光路上に配置された透光板と、基材と透光板との間において透光板の主面に沿った水平方向に冷却風を流す冷却装置とを有する。

本開示の一態様である太陽電池モジュールの製造方法は、上記製造装置を用いた太陽電池モジュールの製造方法であって、太陽電池、封止材、及び保護部材を重ね合せて加熱圧着することにより積層体を作製する第１の工程と、積層体に光を照射して積層体の太陽電池を優先的に加熱し、当該太陽電池の温度上昇により封止材を間接的に加熱する第２の工程とを備える。

本開示の太陽電池モジュールの製造装置によれば、光源ユニットを効率良く冷却でき、積層体に対する高い光照射強度を確保することが可能である。

実施形態の一例である太陽電池モジュールの断面図である。 実施形態の一例である太陽電池モジュールの製造装置を示す図である。 実施形態の一例である光源ユニットの平面図である。 図３中のＡＡ線断面図である。 図３の光源ユニットにおける（Ａ）冷却風の流れと（Ｂ）熱分布を示す図である。 実施形態の一例である光照射部（加熱炉、光源ユニット）を示す図である。 実施形態の他の一例である光源ユニットの平面図である。 図７の光源ユニットにおける（Ａ）冷却風の流れと（Ｂ）熱分布を示す図である。 実施形態の他の一例である光源ユニットにおける（Ａ）冷却風の流れと（Ｂ）熱分布を示す図である。 実施形態の他の一例である光源ユニットにおける（Ａ）冷却風の流れと（Ｂ）熱分布を示す図である。 実施形態の他の一例である光源ユニットにおける（Ａ）冷却風の流れと（Ｂ）熱分布を示す図である。 参考例として示す光源ユニットの断面図である。

本開示の太陽電池モジュールの製造装置は、積層体に光照射して積層体の太陽電池を優先的に加熱し、当該太陽電池の温度上昇により封止材を間接的に加熱する光源ユニットを備える。太陽電池と封止材との接着力が弱い場合、その界面で剥がれが発生し、外観不良や絶縁低下等の問題を引き起こす可能性があるため、本開示の太陽電池モジュールの製造工程では、太陽電池と封止材との接着力を向上させるべく光照射工程を設けている。なお、封止材の全体を加熱して封止材の温度が高くなり過ぎると、封止材中の揮発成分により気泡が発生し、外観不良、絶縁低下等が顕著に現れる場合がある。本発明者らは、封止材よりも太陽電池を優先的に加熱することにより、封止材中で気泡が発生することなく、太陽電池と封止材との接着力が向上することを見出したのである。

本開示の太陽電池モジュールの製造装置では、光源ユニットに搭載された冷却装置が効率良くユニットを冷却する。このため、例えば光源の出力を上げることができ、また単位面積当たりに配置される光源の個数（面密度）を多くすることができる。つまり、本開示の太陽電池モジュールの製造装置によれば、光源ユニットが過熱状態になることを防止しながら、積層体に対して高強度の光照射を行うことができる。これにより、例えば高強度の光照射を連続して行うことが可能となり、太陽電池モジュールの生産性が向上する。

本明細書において、「略＊＊」との記載は、略同数を例に挙げて説明すると、同数はもとより実質的に同数と認められる場合を含む意図である。

以下、図面を参照しながら、実施形態の一例について詳細に説明する。
実施形態において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された構成要素の寸法比率などは、現物と異なる場合がある。具体的な寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。

図１は、実施形態の一例である太陽電池モジュール１０の断面図である。
太陽電池モジュール１０は、複数の太陽電池１１と、太陽電池１１の受光面側に設けられた第１保護部材１２と、太陽電池１１の裏面側に設けられた第２保護部材１３とを備える。複数の太陽電池１１は、第１保護部材１２及び第２保護部材１３により挟持され、各保護部材の間に充填された封止材１４により封止されている。太陽電池モジュール１０は、例えば隣り合う太陽電池１１同士が導線１５で接続されてなるストリングを複数有する。ストリングとは、列状に配置された複数の太陽電池１１が導線１５によって直列接続されたものである。

太陽電池モジュール１０及び太陽電池１１の「受光面」とは太陽光が主に入射（５０％超過〜１００％）する面を意味し、「裏面」とは受光面と反対側の面を意味する。受光面、裏面の用語は、保護部材等の太陽電池１１以外の構成要素についても使用する。

太陽電池１１は、太陽光を受光することでキャリアを生成する光電変換部を備える。光電変換部には、受光面上に受光面電極が、裏面上に裏面電極がそれぞれ形成される（いずれも図示せず）。裏面電極は、受光面電極よりも大面積に形成されることが好適である。但し、太陽電池１１の構造は特に限定されず、例えば光電変換部の裏面上のみに電極が形成された構造であってもよい。

光電変換部は、例えば結晶系シリコン（ｃ‐Ｓｉ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、インジウム燐（ＩｎＰ）等の半導体基板と、基板上に形成された非晶質半導体層と、非晶質半導体層上に形成された透明導電層とを有する。具体例としては、ｎ型単結晶シリコン基板の受光面上にｉ型非晶質シリコン層、ｐ型非晶質シリコン層、及び透明導電層を順に形成し、裏面上にｉ型非晶質シリコン層、ｎ型非晶質シリコン層、及び透明導電層を順に形成した構造が挙げられる。透明導電層は、酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の金属酸化物に、錫（Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）等をドープした透明導電性酸化物から構成されることが好ましい。

電極は、例えば複数のフィンガー部と、複数のバスバー部とからなる。フィンガー部は、透明導電層上の広範囲に形成される細線状の電極であり、バスバー部は、フィンガー部からキャリアを収集する電極であり、導線１５は各バスバー部上にそれぞれ取り付けられる。導線１５は、隣り合う太陽電池１１の間で太陽電池モジュール１０の厚み方向に曲がり、一方の太陽電池１１の受光面と他方の太陽電池１１の裏面とに接着剤等を用いてそれぞれ取り付けられる。

第１保護部材１２には、例えばガラス板、樹脂シート等の透光性を有する部材を用いることができる。これらのうち、耐火性、耐久性等の観点から、ガラス板を用いることが好ましい。ガラス板の厚みは特に限定されないが、好ましくは２ｍｍ〜６ｍｍ程度である。第２保護部材１３には、第１保護部材１２と同じ透明な部材を用いてもよいし、不透明な部材を用いてもよい。第２保護部材１３には、例えば樹脂シートが好適に用いられる。水分透過性を低くする等の観点から、樹脂シートにはアルミニウム等の金属層、シリカ等の無機化合物層が形成されていてもよい。樹脂シートの厚みは特に限定されないが、好ましくは１００μｍ〜３００μｍ程度である。

封止材１４は、太陽電池１１と第１保護部材１２との間に設けられた封止材１４ａ（第１封止材）、及び太陽電池１１と第２保護部材１３との間に設けられた封止材１４ｂ（第２封止材）から構成されることが好ましい。詳しくは後述するように、太陽電池モジュール１０は、シート状の封止材１４ａ，１４ｂ（以下、「封止材シート１４ａ，１４ｂ」という場合がある）を用いたラミネート工程を経て製造される。封止材１４ａ，１４ｂの厚みは特に限定されないが、好ましくは１００μｍ〜１０００μｍ程度である。

封止材１４の構成材料は、ラミネート工程に適用可能な樹脂を主成分（５０重量％超過）とし、好ましくは当該樹脂を８０重量％以上、より好ましくは９０重量％以上含む。封止材１４には、樹脂の他に、酸化防止剤、紫外線吸収剤、封止材１４ｂには酸化チタン等の顔料など、各種添加剤が含まれていてもよい。封止材１４は、少なくともカップリング剤を含有することが好ましい。

封止材１４の主成分として好適な樹脂は、炭素数２〜２０のαオレフィンから選ばれる少なくとも１種を重合して得られるオレフィン系樹脂（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンとその他のαオレフィンとのランダム又はブロック共重合体など）、エステル系樹脂（例えば、ポリオールとポリカルボン酸又はその酸無水物・低級アルキルエステルとの重縮合物など）、ウレタン系樹脂（例えば、ポリイソシアネートと活性水素基含有化合物（ジオール、ポリオールリオール、ジカルボン酸、ポリカルボン酸、ポリアミン、ポリチオール等）との重付加物など）、エポキシ系樹脂（例えば、ポリエポキシドの開環重合物、ポリエポキシドと上記活性水素基含有化合物との重付加物など）、αオレフィンとカルボン酸ビニル、アクリル酸エステル、又はその他ビニルモノマーとの共重合体などが例示できる。

これらのうち、特に好ましくはオレフィン系樹脂（特に、エチレンを含む重合体）、及びαオレフィンとカルボン酸ビニルとの共重合体である。αオレフィンとカルボン酸ビニルとの共重合体としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）が特に好ましい。ＥＶＡを用いる場合には、ベンゾイルペルオキシド、ジクミルペルオキシド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）ヘキサン等の有機過酸化物を架橋剤として用いることが好ましい。

封止材１４ａ，１４ｂは、同じ材料から構成されてもよく、温度サイクル耐性、高温高湿耐性の両立等の観点から、互いに異なる材料で構成されてもよい。封止材１４ａ，１４ｂの構成材料及びその組み合わせの一例としては、封止材１４ａに架橋密度の高い樹脂を用い、封止材１４ｂに架橋密度の低い樹脂又は非架橋性の樹脂を用いることが挙げられる。樹脂の架橋密度はゲル分率により評価できる。ゲル分率が高いほど樹脂の架橋密度が高い傾向にある。

上記カップリング剤は、少なくとも封止材１４ａに含有され、好ましくは封止材１４ｂにも含有される。カップリング剤を用いることにより、太陽電池１１と封止材１４との接着力が向上し、界面剥離を抑制し易くなる。カップリング剤としては、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、及びアルミネート系カップリング剤等が挙げられる。これらのうち、シランカップリング剤が特に好ましい。シランカップリング剤としては、ビニルトリエトキシキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。

以下、図２〜図６を用いて、実施形態の一例である太陽電池モジュールの製造装置２０について詳細に説明する。

図２は、太陽電池モジュールの製造装置２０の要部を示す図である。
太陽電池モジュールの製造装置２０は、ラミネート装置３０と、光源ユニット４０とを備える。ラミネート装置３０は、太陽電池１１、封止材１４、第１保護部材１２、及び第２保護部材１３を重ね合せて加熱圧着することにより積層体１６を作製する装置である。光源ユニット４０は、積層体１６に光照射して積層体１６の太陽電池１１を優先的に加熱し、当該太陽電池１１の温度上昇により封止材１４を間接的に加熱する装置である。太陽電池モジュールの製造装置２０は、さらに積層体１６の搬送手段であるベルトコンベア２１と、積層体１６の全体を加熱する加熱炉２３とを備える。

本実施形態では、ラミネート装置３０から搬出された積層体１６を加熱炉２３へ搬入し、加熱炉２３内の積層体１６に対して光照射を行う。即ち、積層体１６の全体を加熱する熱処理工程中に光照射工程を実施する。詳しくは後述するが、光源ユニット４０は、加熱炉２３の外部に設けられることが好適であり、加熱炉２３に設置された透光性部材２５を通して光照射を行う。なお、熱処理工程と光照射工程を別々に実施してもよい。熱処理工程及び光照射工程をそれぞれ複数回行うことも可能である。

ベルトコンベア２１は、積層体１６が載せられるバーが無端状のベルトの長手方向に沿って所定間隔で複数配置された搬送装置である。ベルトコンベア２１は、例えばラミネート装置３０で作製された積層体１６をラミネート装置３０から搬出し、加熱炉２３内に搬送し、光源ユニット４０による光照射位置である光照射部２２に搬送する。積層体１６を搬送する搬送装置は、ベルトコンベア２１に限定されず、例えば搬送ローラーが複数配置されたローラーコンベアであってもよい。

加熱炉２３では、例えば封止材１４を構成する樹脂の架橋反応を促進して架橋密度を高めるために熱処理工程（キュア工程）が行われる。加熱炉２３は、積層体１６を搬入でき加熱処理可能なものであれば特に限定されず、例えば抵抗加熱炉、熱風循環式加熱炉等を用いることができる。加熱炉２３内の雰囲気温度は、１００℃〜１８０℃程度が好ましく、１２０℃〜１７０℃程度（例えば、１６０℃程度）がより好ましい。

ラミネート装置３０は、ヒーター３１と、２室に分離された真空室（上部真空室３２及び下部真空室３３）とを有する。真空室は、伸縮性を有するラバー３４により仕切られている。ラミネート装置３０は、ヒーター３１上に積層配置された太陽電池１１のストリング、封止材シート１４ａ，１４ｂ等を加熱圧着して積層体１６を形成する。なお、ラミネート装置３０の構造は図２に例示するものに限定されない。

図３は、光源ユニット４０の平面図である。図４は、図３中のＡＡ線断面図である。
光源ユニット４０は、基材４１と、基材４１上に複数配置された光源４２と、光源４２から出力される光の光路上に配置された集光部材４３と、集光部材４３から出射する光の光路上に配置された透光板４４とを有する。基材４１と透光板４４が対向配置され、これらの間に光源４２及び集光部材４３が挟まれた構造を有する。光源ユニット４０は、さらに基材４１と透光板４４との間において透光板４４の主面４４ａに沿った水平方向に冷却風を流す冷却装置４５を有する。冷却装置４５は、集光部材４３等の光源ユニット４０の構成部材を冷却して、集光部材４３等が過熱状態になることを防止する。

基材４１は、光源４２が配置される部材である。本実施形態では、基材４１の平坦な主面４１ａ上に複数の光源４２が配置され、光源４２のアレイが形成されている。基材４１は、板状の部材であって、主面４１ａは平面視略長方形状を有する。基材４１は、冷却水（クーラント）の流通路を有し、冷却水を用いて冷却されることが好適である。基材４１は、熱伝導性の高い金属材料で構成されることが好ましく、基材４１に接触配置される光源４２は主に基材４１内に導入される冷却水により冷却される。基材４１上には、例えばリード線、コネクタ等も配置され、これらも冷却水により冷却される。なお、基材４１の形状は平面視略長方形状に限定されず、例えば平面視略正方形状であってもよい。

光源４２は、基材４１の主面４１ａ上に不規則に配置されてもよいが、好ましくは基材４１の第１方向α及び第２方向βに沿って整列配置される。本明細書において、第１方向とは基材４１の主面４１ａに沿った一の方向を意味し、第２方向とは第１方向に直交する主面４１ａに沿った方向を意味する。以下では、第１方向αを「長辺方向α」、第２方向βを「短辺方向β」とし、基材４１以外の構成要素についても長辺方向α、短辺方向βの用語を使用する場合がある。

光源４２は、基材４１の主面４１ａ上において短辺方向βよりも長辺方向αに沿って多く配置されている。図３に示す例では、隣り合う光源４２同士の間隔は両方向とも略等間隔である。光源４２を略等間隔に配置することで、積層体１６に対する均一な光照射が可能となる。光源４２は、後述する送風ダクト４６が設けられる部分を除き、主面４１ａの全体に規則的にかつ高密度で配置されている。光源４２のアレイの平面視形状は、主面４１ａの形状に対応して平面視略長方形状を有する。積層体１６は、一般的に平面視略長方形状であるから、かかる形状のアレイを用いることで、効率の良い光照射が可能となる。

光源４２は、最大ピーク波長が１５００ｎｍ以下の光（以下、「特定光」という場合がある）を出力する。特定光の最大ピーク波長は、太陽電池１１の選択的な加熱と封止材１４等の劣化防止の観点から、４００ｎｍ〜１５００ｎｍ程度が好ましく、４００ｎｍ〜１２００ｎｍ程度がより好ましい。最大ピーク波長が当該範囲にある光は、太陽電池１１に吸収され易く、かつ封止材１４を透過し易いため、太陽電池１１の温度を優先的に上昇させることができる。

光源４２には、好ましくは出力される特定光のうち波長１５００ｎｍ以上の光の強度（放射強度）が、最大ピーク（最大放射強度）の１％以下、より好ましくは最大ピークの０．５％以下である装置を用いる。光源４２から出力される特定光は、さらに波長１２００ｎｍ以下の光の割合が９９％以上であることが特に好ましい。波長１２００ｎｍを超える光、特に１５００ｎｍを超える光は封止材１４（特にオレフィン系樹脂）に吸収され易いため、積層体１６に照射される特定光は、波長１２００ｎｍ以下の光の割合が多いことが好適である。

光源４２は、上記特定光を照射可能な装置であれば、例えばキセノンランプ、ハロゲンランプ等であってもよいが、好ましくはＬＥＤである。光源４２には、例えば出力される特定光のうち波長１５００ｎｍ以上の光の放射強度が、最大放射強度の１％以下、より好ましくは０．５％以下であるであるＬＥＤが用いられる。好適なＬＥＤとしては、ＣＯＢ（Ｃｈｉｐ ｏｎ Ｂｏａｒｄ）構造のＬＥＤが例示できる。

光源ユニット４０では、高出力で連続照射が可能な光源４２（ＬＥＤ）を基材４１上に高密度で配置することが好ましい。これにより、積層体１６に対する高い光照射強度を確保することができる。一方、高密度で配置されたＬＥＤを高出力で連続使用すると、ＬＥＤの発熱が大きくなる。本実施形態では、ＬＥＤ自体は冷却水により冷却されるが、例えば集光部材４３、透光板４４は基材４１上に直接配置されておらずＬＥＤの発熱量が大きくなると高温に曝されるため、これらを冷却装置４５により冷却する必要がある。

集光部材４３は、入射した特定光を積層体１６に集光する機能を有する。光源４２から出力される特定光を集光部材４３に多く入射させるため、例えば基材４１上に設置される図示しない支持部材を用いて光源４２の近傍に集光部材４３を配置することが好ましい。但し、集光部材４３を光源４２に近接配置すると、集光部材４３は高温になり易い。集光部材４３は、表面に光反射率の高い金属を有する反射板とすることができ、円錐形状の集光部材４３の内側の表面にて特定光を反射させ、集光させる。なお、集光部材４３には、例えばガラス製、樹脂製のレンズを用いてもよい。

集光部材４３は、幾つかの光源４２単位で設けてもよいが、好ましくは光源４２毎にそれぞれ設けられる。即ち、各光源４２から出力される特定光の光路上にそれぞれ集光部材４３が設けられ、光源４２のアレイ形状に対応する集光部材４３のアレイが形成される。集光部材４３は、光源４２の場合と同様に、隣り合う集光部材４３同士の間隔を長辺方向α、短辺方向βとも略等間隔とし、両方向に沿って整列配置される。

透光板４４は、例えば集光部材４３等の保護部材として機能し、全ての集光部材４３を覆って設けられる。透光板４４は特定光を透過する薄板であって、基材４１の主面４１ａと対向配置される。図４に示す例では、基材４１の主面４１ａと透光板４４の主面４４ａとが略平行である。透光板４４は、特定光の透過率が高く、耐熱性に優れる材料から構成されることが好ましい。透光板４４は、例えば平面視略長方形状のガラス板（カバーガラス）である。

冷却装置４５は、上記のように基材４１と透光板４４との間において透光板４４の主面４４ａ（基材４１の主面４１ａ）に沿った水平方向に冷却風を流し、主に基材４１上に直接配置されていない部材を空冷する。冷却風を水平方向に流すことで、風がぶつかり合わないため乱流が発生し難く、スムーズな風の流れを作ることができ、安定した冷却性能が得られる。冷却風は光源４２にも当たるが、光源４２は基材４１内を流通する冷却水により冷却されるため、冷却装置４５は主に基材４１に接触配置されない構成要素である集光部材４３、透光板４４等を冷却し、これらの温度上昇を抑制する。

冷却装置４５は、短辺方向βに冷却風を流すように構成されることが好適である。即ち、冷却装置４５は、光源４２の列を構成する光源４２の数が少ない方向に冷却風を流すことが好ましい。本実施形態では、基材４１と透光板４４との間に、短辺方向βに冷却風を流すための送風ダクト４６が設けられている。送風ダクト４６は、短辺方向両側に冷却風を吹き出すダクトであって、基材４１の短辺方向中央部において長辺方向αに沿って設けられている。短辺方向βにおいて送風ダクト４６と対向する位置に排気口４８が設けられる。排気口４８は、基材４１の短辺方向両端部において長辺方向αに沿って設けられている。冷却装置４５は、例えば光源ユニット４０の短辺方向両端部に長辺方向αに沿って排気ダクト（図示せず）を有することが好ましい。排気ダクトは、冷却風を吸引するダクトであって、排気口４８の位置に排気ダクトを設けることで水平方向に沿って冷却風が流れ易くなる。

送風ダクト４６の短辺方向両側に向いた側面には、冷却風の吹き出し口である送風口４７が形成されている。送風口４７から吹き出し、基材４１と透光板４４の間を流れる冷却風は、集光部材４３等を冷却しながら集光部材４３等の隙間を通って短辺方向βに流れ、基材４１の短辺方向両端部において排気口４８から排気される。このとき、長辺方向両端部からの冷却風の排気量が排気口４８からの冷却風の排気量より十分小さくすることが好ましく、例えば、冷却風が基材４１の長辺方向両端部から排気されないようにする。送風ダクト４６を短辺方向中央部に配置することで、例えば長辺方向一端部から他端部に向かって冷却風を流す場合と比較して、基材４１と透光板４４との間を流れる冷却風の風路長が短くなり冷却効率が向上する。この場合、当該風路長は基材４１の短辺方向長さの約１／２となる。

送風ダクト４６は、基材４１の長辺方向一端部から他端部に亘って、即ち長辺方向αの略全長に亘って設けられることが好ましく、ダクトの側面には長辺方向αに沿って送風口４７が形成される。このとき、排気口４８も、基材４１の長辺方向一端部から他端部に亘って、即ち長辺方向αの略全長に亘って設けられることが好ましい。図３に示す例では、例えば送風ダクト４６の長手方向一端側から、ファン（図示せず）により冷却風がダクト内に導入されるが、冷却風は送風ダクト４６の長手方向両端から導入されてもよい。送風口４７は、長手方向に沿って形成された複数の開口であることが好ましく、送風ダクト４６の開口面積は、例えば長辺方向αに沿って一定であってもよく、長手方向一端側に近づくほど小さくしてもよい。送風ダクト４６の幅は、必要な風量を確保できる範囲で細いことが好ましい。

基材４１上において送風ダクト４６の短辺方向両側には、光源４２がそれぞれ略同数ずつ配置されている。換言すると、送風ダクト４６は光源４２のアレイのちょうど中央を横切って設けられている。送風ダクト４６の短辺方向両側に配置される光源４２を略同数とし、送風ダクト４６から短辺方向両側に吹き出す風量を略同じにすることで、均一で安定した冷却性能が得られる。

図５は、（Ａ）冷却風の流れと（Ｂ）熱分布を示す図である。
図５（Ａ）に示すように、送風ダクト４６から吹き出した冷却風は、基材４１と透光板４４の間を短辺方向βに沿って流れ、基材４１の短辺方向両端部において基材４１と透光板４４の間から排気される。図５（Ｂ）に示す熱分布は、２０〜４５℃の冷却風を風速０．５〜５．０ｍ／秒で流したときの条件で、基材４１と透光板４４の間における温度をシミュレーションした結果であって、温度が高い領域ほど単位面積当たりのドット数を多くしている（図８〜図１１についても同様）。本実施形態では、短辺方向中央部に配置された送風ダクト４６から吹き出した冷却風が集光部材４３等を冷却しながら短辺方向両端部に流れるため、中央部に比べて下流側である両端部で冷却風の温度が上昇し、これにより両端部で温度が高くなっている。但し、上述のように冷却風の風路長は短いため、基材４１の短辺方向両端部においても温度上昇の程度は小さい。また、熱分布は長辺方向αに沿って一様である。

なお、図１２に示すように、光源４２の間から基材４１に対して垂直方向に冷却風を吹き出す冷却方式も考えられる。図１２に例示する光源ユニット１００では、基材４１を厚み方向に貫通した冷却風の吹き出し口１０１が複数設けられている。この場合、例えば基材４１の全周囲において基材４１と透光板４４の間から冷却風が排気されるが、吹き出し後の冷却風の流れが一様ではなく乱流が発生し、局所的に高温になる領域が生じる場合がある。つまり、乱流の発生を抑制しスムーズな冷却風の流れを作るためには、水平方向に冷却風を流すことが好適である。

図６は、光照射部２２（加熱炉２３及び光源ユニット４０）を示す図である。
光源ユニット４０は、上記のように加熱炉２３内の積層体１６に特定光を照射する。このため、加熱炉２３の壁部２４の少なくとも一部には、特定光を透過する透光性部材２５が取り付けられている。光源ユニット４０は、加熱炉２３の外部に設けられ、透光性部材２５を通して加熱炉２３内の積層体１６に特定光を照射する。本実施形態では、加熱炉２３の底部を構成する壁部２４の一部に、積層体１６よりも大面積に透光性部材２５が設けられている。光源ユニット４０は、透光性部材２５との間に隙間をあけて透光性部材２５の下方に設けられている。透光性部材２５を介して加熱炉２３内に入射した特定光は、ベルトコンベア２１のバーの間を通って積層体１６に照射される。

透光性部材２５は、１枚のガラス板、又は３枚以上のガラス板を用いて構成されてもよいが、断熱性及び特定光の照射効率等を考慮して、好ましくは２枚のガラス板２６，２７を積層して構成される。ガラス板２６，２７は、互いに隙間２８をあけて対向配置されており、隙間２８には空気若しくは不活性ガスが充填されている、又は隙間２８は真空状態である。不活性ガスとしては、アルゴン等が例示できる。隙間２８を形成して、空気若しくは不活性ガスを充填する又は真空状態とすることにより断熱性能が向上するため、加熱炉２３に近接配置される光源ユニット４０が加熱炉２３の熱の影響で高温になることを防止できる。

ガラス板２６，２７の厚みは、例えば１ｍｍ〜１０ｍｍであり、ガラス板２６，２７間の距離は、例えば５ｍｍ〜２０ｍｍである。ガラス板２６，２７には、透光板４４と同様に、特定光の透過率が高いガラスが使用されることが好ましい。ガラス板２６，２７の光源ユニット４０側の面には、熱輻射を抑制するために、酸化スズ、銀等のＬｏｗ−Ｅ膜がコーティングされていてもよい。

図６に示す例では、加熱炉２３の底部側に光源ユニット４０が設けられ、底部側から積層体１６に対して光照射が行われるが、光源ユニット４０を加熱炉２３の天部側に設けて、天部側から積層体１６に対して光照射を行ってもよい。特定光は、積層体１６の受光面側、裏面側のいずれに照射してもよく、両面から照射してもよいが、例えば裏面側から光が入射し難い積層体１６の場合は、受光面側（第１保護部材１２側）から特定光を照射する。

ここで、図７〜図１１に実施形態の他の一例である光源ユニットを示す。

図７に例示する光源ユニット５０では、送風ダクト４６の代わりに排気ダクト５１が設けられている。排気ダクト５１は、冷却風を吸引するダクトであって、送風ダクト４６と同様に、基材４１の短辺方向中央部において長辺方向αに沿って設けられている。排気ダクト５１は、主に基材４１の短辺方向両側の通風口５２から冷却風を吸引し、基材４１と透光板４４との間において主面４１ａ，４４ａに沿った水平方向に冷却風を発生させる。排気ダクト５１の幅は、必要な風量を確保できる範囲で細いことが好ましい。光源ユニット５０では、光源ユニット４０の場合と同様に、基材４１上において排気ダクト５１の短辺方向両側に光源４２がそれぞれ略同数ずつ配置されている。

図８に示すように、排気ダクト５１により基材４１の短辺方向両側から基材４１と透光板４４の間に導入された冷却風は、基材４１と透光板４４の間を短辺方向βに沿って流れ、短辺方向中央部において排気ダクト５１に吸い込まれる。光源ユニット５０では、冷却風の流れが光源ユニット４０の場合と逆であるから、基材４１の短辺方向両端部に比べて下流側である短辺方向中央部で冷却風の温度が上昇し、これにより短辺方向中央部で温度が高くなっている。但し、上述のように冷却風の風路長は短いため、短辺方向中央部においても温度上昇の程度は小さい。また、熱分布は長辺方向αに沿って一様である。

図９〜図１１に例示する光源ユニット６０，６１，６２は、水平方向に沿って冷却風が流れるように構成されているが、基材４１と透光板４４の間において光源４２のアレイを横切るようにダクトが配置されていない点で、光源ユニット４０，５０と異なる。この場合、基材４１上に配置可能な光源４２の数が増加するという利点がある。一方、図９に例示する光源ユニット６０は、基材４１の短辺方向一端側から他端側に冷却風を流すように構成されており、図１０に例示する光源ユニット６１は、基材４１の長辺方向一端側から他端側に冷却風を流すように構成されている。ゆえに、いずれの場合も、光源ユニット４０，５０の場合と比べて基材４１と透光板４４の間を流れる冷却風の風路長が長くなり、下流側において温度上昇が大きくなる。図１１に例示する光源ユニット６２は、基材４１の短辺方向両側から冷却風を導入し、長辺方向両側から冷却風を排出するように構成されている。この場合は、光源ユニット６０，６１に比べると上記風路長が短くなるため、温度上昇が大きくなる範囲は狭いが、光源ユニット４０，５０に比べると基材４１の長辺方向両端部の温度が高温になる。

以下、太陽電池モジュールの製造装置２０を用いた太陽電池モジュール１０の製造方法について詳説する。

太陽電池モジュール１０の製造工程は、太陽電池１１のストリング、第１保護部材１２、第２保護部材１３、及びシート状の封止材１４ａ，１４ｂを重ね合せて加熱圧着（ラミネート）することにより積層体１６を作製する第１の工程を備える。第１の工程は、ラミネート工程と呼ばれる。太陽電池１１のストリングは、従来公知の方法で作製できる。太陽電池モジュール１０の製造工程は、第１の工程で作製された積層体１６に特定光を照射して積層体１６の太陽電池１１を優先的に加熱し、当該太陽電池１１の温度上昇により封止材１４を間接的に加熱する第２の工程を備える。

第１の工程は、ラミネート装置３０を用いて行われる。第１の工程では、第１保護部材１２、封止材シート１４ａ、太陽電池１１、封止材シート１４ｂ、及び第２保護部材１３が、この順番でヒーター３１上に積層配置される。続いて、上部真空室３２及び下部真空室３３を排気しながら、重ね合わせた各部材をヒーター３１で加熱する。次に、上部真空室３２の排気を停止して大気を導入することで、ラバー３４がヒーター３１側に伸びて積層物を押圧する。この状態で１５０℃程度に加熱することにより、封止材シート１４ａ，１４ｂを構成する樹脂を軟化（溶融）させる。また、当該樹脂が架橋性である場合は加熱により架橋反応が進行する。

太陽電池モジュール１０の製造工程は、第１の工程で作製された積層体１６の全体を加熱する熱処理工程を備えることが好適である。熱処理工程は、加熱炉２３を用いて行われる。本実施形態では、熱処理工程中に第２の工程（光照射工程）が行われる。即ち、第１の工程で作製された積層体１６は加熱炉２３に搬入され、加熱炉２３内で熱処理工程と光照射工程が同時に行われる。熱処理工程は、上記のように封止材１４を構成する樹脂の架橋反応を促進して架橋密度を高めるための工程であり、例えば加熱炉２３内の雰囲気温度は１００℃〜１８０℃、処理時間は５分〜６０分である。

第２の工程では、積層体１６に光照射して太陽電池１１を優先的に加熱する光照射アニール工程である。太陽電池１１を優先的に加熱するとは、積層体１６において太陽電池１１の温度が他の部材よりも優先的に上昇するように加熱することを意味する。第２の工程では、太陽電池１１を優先的に加熱することで、太陽電池１１の温度上昇により封止材１４を間接的に加熱する。第２の工程では、加熱された太陽電池１１の熱が封止材１４に伝わり、例えば太陽電池１１との界面近傍における封止材１４が局所的に加熱される。つまり、第２の工程は、太陽電池１１のみを選択的に加熱し、封止材１４の温度を直接上昇させない又は直接上昇させる程度が小さい。かかる局所的な封止材１４の加熱により、封止材１４中の気泡の発生を防止しながら、太陽電池１１と封止材１４との接着力を向上させることができる。本工程は、封止材１４がカップリング剤を含有する場合において特に好適である。

第２の工程では、光源ユニット４０により最大ピーク波長が１５００ｎｍ以下の特定光を積層体１６に照射する。積層体１６は、加熱炉２３により全体的に加熱されるが、特定光の照射により太陽電池１１及びその界面近傍における封止材１４の温度は積層体１６の他の部分の温度よりも、例えば２℃〜７０℃程度高くなる。但し、太陽電池１１との界面近傍における封止材１４の温度は、２００℃以下であることが好ましい。太陽電池１１の加熱温度は、光源４２の出力、光照射時間等を変化させることにより調整できる。光照射時間は、例えば１〜３０分間である。

第２の工程では、光照射部２２に積層体１６が連続的に搬送され、光源ユニット４０は冷却風により少なくとも集光部材４３及び透光板４４を冷却しながら特定光を連続照射することが好適である。即ち、光源４２は積層体１６を処理する度に消灯されない。そして、冷却装置４５は光源４２が点灯している間、連続的に冷却風を供給することが好ましい。冷却装置４５が集光部材４３等を冷却することで、集光部材４３等の温度上昇が抑制され、特定光の連続照射が可能となる。光源４２は、主に基材４１に供給される冷却水により冷却される。なお、第２の工程中に、他の工程の都合で積層体１６の連続的な搬送が一時的に停止する場合がある。このような場合、搬送が一時的に停止する期間には光源４２を消灯し、搬送が再開されたときに光源４２を再び点灯することが好ましい。

上記工程終了後、必要により、積層体１６のトリミング工程や、フレーム、端子ボックスの取り付け工程を経て、太陽電池モジュール１０が得られる。

以上のように、太陽電池モジュールの製造装置２０では、冷却装置４５が効率良く集光部材４３、透光板４４等を冷却するため、高強度の光照射を連続して行うことが可能である。したがって、本装置を用いることにより太陽電池モジュール１０の生産性が向上する。

１０ 太陽電池モジュール、１１ 太陽電池、１２ 第１保護部材、１３ 第２保護部材、１４ 封止材、１４ａ 第１封止材、１４ｂ 第２封止材、１５ 導線、１６ 積層体、２０ 太陽電池モジュールの製造装置、２１ ベルトコンベア、２２ 光照射部、２３ 加熱炉、２４ 壁部、２５ 透光性部材、２６，２７ ガラス板、２８ 隙間、３０ ラミネート装置、３１ ヒーター、３２ 上部真空室、３３ 下部真空室、３４ ラバー、４０，５０，６０，６１，６２ 光源ユニット、４１ 基材、４１ａ，４４ａ 主面、４２ 光源、４３ 集光部材、４４ 透光板、４５ 冷却装置、４６ 送風ダクト、４７ 送風口、４８ 排気口、５１ 排気ダクト

Claims (12)

1. 太陽電池、封止材、及び保護部材を重ね合せて加熱圧着することにより積層体を作製するラミネート装置と、
   前記積層体に光照射して前記積層体の前記太陽電池を優先的に加熱し、当該太陽電池の温度上昇により前記封止材を間接的に加熱する光源ユニットと、
   を備え、
   前記光源ユニットは、
   基材と、
   前記基材上に複数配置され、最大ピーク波長が１５００ｎｍ以下の光を出力する光源と、
   前記光源から出力される前記光の光路上に配置され、当該光を集光する集光部材と、
   前記集光部材から出射する前記光の光路上に配置された透光板と、
   前記基材と前記透光板との間において前記透光板の主面に沿った水平方向に冷却風を流す冷却装置と、
   を有する、太陽電池モジュールの製造装置。
2. 前記光源は、前記基材の第２方向よりも当該第２方向に直交する第１方向に沿って多く配置され、
   前記冷却装置は、前記第２方向に前記冷却風を流すように構成されている、
   請求項１に記載の太陽電池モジュールの製造装置。
3. 前記冷却装置は、前記第２方向に前記冷却風を流すためのダクトを有し、
   前記ダクトは、前記第１方向に沿って設けられている、請求項２に記載の太陽電池モジュールの製造装置。
4. 前記光源は、前記基材上の前記ダクトの前記第２方向両側にそれぞれ略同数ずつ配置されている、請求項３に記載の太陽電池モジュールの製造装置。
5. 前記ダクトは、前記第２方向両側に冷却風を吹き出す送風ダクトである、請求項４に記載の太陽電池モジュールの製造装置。
6. 前記送風ダクトは、冷却風を吹き出す送風口（４７）を有し、
   前記第２方向において前記送風口と対向する位置に排気口を更に備え、
   前記基材の前記第１方向の端部での排気量は、前記排気口での排気量より小さい、請求項５に記載の太陽電池モジュールの製造装置。
7. 前記光源は、前記光のうち波長１５００ｎｍ以上の光の強度が、最大ピークの１％以下のＬＥＤである、請求項１〜６のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールの製造装置。
8. 前記基材は、冷却水の流通路を有し、冷却水を用いて冷却される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールの製造装置。
9. 前記積層体の全体を加熱する加熱炉を備え、
   前記加熱炉の壁部の少なくとも一部には、複数のガラス板を積層して構成された透光性部材が取り付けられており、
   前記光源ユニットは、前記加熱炉の外部に設けられ、前記透光性部材を通して前記加熱炉内の前記積層体に前記光を照射する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールの製造装置。
10. 前記透光性部材を構成する前記各ガラスは、互いに隙間をあけて対向配置されており、
    前記隙間には空気若しくは不活性ガスが充填されているか、又は、前記隙間は真空状態である、請求項９に記載の太陽電池モジュールの製造装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の製造装置を用いた太陽電池モジュールの製造方法であって、
    太陽電池、封止材、及び保護部材を重ね合せて加熱圧着することにより積層体を作製する第１の工程と、
    前記積層体に前記光を照射して前記積層体の前記太陽電池を優先的に加熱し、当該太陽電池の温度上昇により前記封止材を間接的に加熱する第２の工程と、
    を備える太陽電池モジュールの製造方法。
12. 前記第２の工程では、前記光源ユニットによる光照射位置に前記積層体が連続的に搬送され、
    前記光源ユニットは、前記冷却風により少なくとも前記集光部材及び前記透光板を冷却しながら前記光を連続照射する、請求項１１に記載の太陽電池モジュールの製造方法。

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