JP6709996B2 - 太陽電池モジュールの製造方法、及び太陽電池モジュールの製造装置 - Google Patents

Description

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

特許文献１には、太陽電池セル、封止材を構成する樹脂シート、及び保護部材を順次重ね合わせて加熱圧着した積層体を形成して、太陽電池モジュールを製造することが開示されている。さらに、特許文献１には、当該積層体に対して、波長１．２μｍ〜１２μｍの間で最大分光放射輝度を示し、かつ波長１．１μｍでの分光放射輝度が最大分光放射輝度の３０％以下となる光を照射して、当該積層体を加熱することが記載されている。

特開２００８−１１７９２６号公報

太陽電池セル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、絶縁低下等の問題を引き起こす可能性がある。かかる接着力を強くするために、封止材をより高温で加熱することが考えられるが、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、絶縁低下がより顕著に現れる場合がある。

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、太陽電池セル、封止材、及び保護部材を重ね合わせて加熱圧着することにより積層体を作製する工程と、前記積層体の全体を加熱し、加熱が終了した後に所定の温度に冷却する熱処理工程と、前記積層体を構成する前記太陽電池セル及び前記封止材の温度が少なくとも前記熱処理工程における各々の最高到達温度を超えないように、ＬＥＤを用いて最大ピーク波長が４００ｎｍ〜１２００ｎｍ以下の光を前記積層体の前記太陽電池セルに照射して、当該セルの温度上昇により前記封止材を加熱する光照射工程とを備える。

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、太陽電池セル、封止材、及び保護部材を重ね合わ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、前記積層体の全体を加熱する加熱炉と、前記加熱炉で熱処理された前記積層体を冷却する冷却装置と、最大ピーク波長が４００ｎｍ〜１２００ｎｍ以下の光を、前記冷却装置で冷却された前記積層体の前記太陽電池セルに照射するＬＥＤと、前記積層体を搬送する搬送手段とを備える。

本開示の一態様によれば、太陽電池セルと封止材との接着力が強い太陽電池モジュールを提供することができる。本開示の一態様である太陽電池モジュールは、例えば良好な外観、及び優れた絶縁性を有する。

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工程を示す図である。 図２の熱処理工程におけるヒートパターンの一例、及び当該ヒートパターンが適用された場合の太陽電池セルの温度を例示する図である。 図２の製造工程における太陽電池セルの温度を示す図である。 図２の製造工程における封止材の温度を示す図である。 図２の光照射工程における光照射パターンの一例を示す図である。 光照射工程の他の一例を示す図である。 実施形態の一例である太陽電池モジュールの製造装置（ラミネート装置は省略）を示す図である。 光照射ゾーンの他の一例を示す図である。 図９の光照射ゾーンに適用される加熱炉を示す図である。 光照射ゾーンの他の一例を示す図である。 光照射ゾーンの他の一例を示す図である。 光照射ゾーンの他の一例を示す図である。

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、複数の太陽電池セル１１と、太陽電池セル１１の受光面側に設けられた第１保護部材１２と、太陽電池セル１１の裏面側に設けられた第２保護部材１３とを備える。複数の太陽電池セル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セル１１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セル１１が導線１５によって直列接続されたものである。

ここで、太陽電池モジュール１０及び太陽電池セル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、保護部材等の他の構成要素についても使用する。

太陽電池セル１１は、太陽光を受光して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。太陽電池セル１１の構造は特に限定されず、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、半導体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。ｎ型単結晶シリコン基板とｐ型非晶質シリコン層との間には、ｉ型非晶質シリコン層のようなパッシベーション層を設けてもよい。ｎ型単結晶シリコン基板とｎ型非晶質シリコン層との間にも同様に、パッシベーション層を設けてもよい。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、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、透明導電層上に形成される細線状の電極であり、バスバー部は、透明導電層上に形成され、フィンガー部からキャリアを収集する電極である。本実施形態では、光電変換部の各面上に３本のバスバー部が設けられ、導線１５は各バスバー部上にそれぞれ取り付けられている。導線１５は、一方の太陽電池セル１１の受光面と他方の太陽電池セル１１の裏面とにそれぞれ接続される。

第１保護部材１２には、例えばガラス基板、樹脂基板、樹脂フィルム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、ガラス基板を用いることが好ましい。ガラス基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、例えば樹脂フィルム（樹脂シート）が適用される。水分透過性を低くする等の観点から、樹脂フィルムには、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。樹脂フィルム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、太陽電池セル１１と第１保護部材１２との間に設けられた第１封止材１４ａ（以下、「封止材１４ａ」とする）と、太陽電池セル１１と第２保護部材１３との間に設けられた第２封止材１４ｂ（以下、「封止材１４ｂ」とする）とを含むことが好適である。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を用いて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、波長変換物質、色材などの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いが、温度サイクル耐性及び高温高湿耐性の両立等を考慮して、互いに異なる材料で構成してもよい。封止材１４ａ，１４ｂを異なる材料で構成する場合の組み合わせとしては、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、太陽電池セル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、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を参照しながら、また図３〜図７を適宜参照しながら、上記構成を備えた太陽電池モジュール１０の製造工程の一例について詳説する。

図２（ａ）に例示するように、太陽電池モジュール１０の製造工程は、積層体１６を作製する工程（以下、「ラミネート工程」という）を備える。図２（ｂ）〜（ｄ）に例示するように、太陽電池モジュール１０の製造工程は、さらに熱処理工程及び光照射工程を備える。太陽電池モジュール１０の製造工程は、ラミネート工程、熱処理工程、及び光照射工程を、この順番で有することが好適である。熱処理工程は、積層体１６を加熱する加熱工程と、加熱された積層体１６を冷却する冷却工程とを備える。即ち、加熱工程で上昇した積層体１６の温度を冷却工程によって下げてから光照射工程が実行される。光照射工程では太陽電池セル１１及び封止材１４の温度が上昇するが、光照射前に積層体１６を冷却することで、これらの温度が高くなり過ぎることを防止し、太陽電池モジュール１０の性能劣化（例えば、外観不良、絶縁低下等）を抑制する。冷却工程は、太陽電池セル１１及び封止材１４を含む積層体１６の全体を所定の温度まで冷却し、光照射工程において太陽電池セル１１及び封止材１４の温度が熱処理工程における各々の最高到達温度を超えないようにする。詳しくは後述する。

ラミネート工程では、太陽電池セル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（以下、それぞれ「封止材シート１４ａ，１４ｂ」という）を重ね合わせて加熱圧着することにより積層体１６を作製する。なお、太陽電池セル１１のストリングは、従来公知の方法で作製できる。ラミネート工程は、ラミネート装置２０を用いて行われる。ラミネート装置２０は、例えばヒーター２１と、２室に分離された真空室（上部真空室２２及び下部真空室２３）とを備える。真空室は、伸縮性を有するラバー２４により仕切られている。

ラミネート工程では、第１保護部材１２、封止材シート１４ａ、太陽電池セル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２１上に重ね合わせて載置される。続いて、上部真空室２２及び下部真空室２３を排気しながら、重ね合わせた部材をヒーター２１で加熱する。次に、上部真空室２２の排気を停止して大気を導入することで、ラバー２４がヒーター２１側に伸びて重ね合わせた部材を押えつける。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、また樹脂が架橋性である場合は当該加熱により架橋反応が進行して、積層体１６が一体化する。

加熱工程は、ラミネート工程で作製された積層体１６の全体を加熱する工程であって、太陽電池セル１１と封止材１４との密着性を高めるため、また封止材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行われる。加熱工程は、加熱炉３０を用いて行うことが好適である。加熱炉３０としては、積層体１６を搬入可能なものであれば特に限定されず、例えば抵抗加熱炉を用いることができる。加熱炉３０内の温度、即ち加熱工程における加熱温度は、１４５℃〜１８０℃が好ましく、１５０℃〜１７０℃がより好ましい。加熱工程の時間は、架橋反応の促進と生産性等を考慮して、５分〜６０分程度が好ましく、１０分〜４５分程度がより好ましい。加熱工程における積層体１６の最高到達温度は、例えば加熱炉３０内の最大温度と同じである。

図３（ａ）に例示するように、熱処理工程では、経時的に加熱温度を低くしてもよい。即ち、加熱炉３０内の温度を次第に又は段階的に低くすることで、図３（ｂ）に示すように、積層体１６の温度を経時的に下げることができる。例えば、積層体１６の搬送経路に沿って加熱炉３０が設置される場合に、上流側を高温（例えば、１７０℃）に設定し、下流側を低温（例えば、１３０℃）に設定することができる。このようなヒートパターンを適用すれば、積層体１６の温度が経時的に下がるため、後の光照射工程における太陽電池セル１１及び封止材１４の過熱防止に寄与する。

冷却工程は、光照射工程の前に、加熱工程で加熱された積層体１６を冷却する工程である。冷却工程では、加熱炉３０から取り出した積層体１６を室温雰囲気に置き、自然放冷により積層体１６を冷却してもよいが、生産性等の観点から冷却装置３５を用いて積層体１６を積極的に冷却することが好適である。冷却装置３５は、積層体１６に接触して冷却する接触式の冷却機構を有してもよいが、好ましくは非接触式の空冷機構を有する。好適な冷却装置３５としては、送風機が例示できる。

冷却工程は、上記のように、所定の温度まで冷却して、後の光照射工程において太陽電池セル１１及び封止材１４の温度が加熱工程における各々の最高到達温度を超えないようにする。具体的には、積層体１６を構成する太陽電池セル１１及び封止材１４の温度が１４０℃以下になるまで積層体１６を冷却することが好適である。冷却工程では、光照射工程における過熱防止及び生産性等の観点から、例えば封止材１４の温度を５０℃〜１４０℃の範囲まで下げ、特に好ましくは６０℃〜１３０℃の範囲まで下げる。なお、太陽電池セル１１及び封止材１４が１４０℃以下に冷却された場合、積層体１６の表面を構成する各保護部材の温度は１４０℃以下である。

図４（ａ）は、加熱工程Ｓ１、冷却工程Ｓ２、及び光照射工程Ｓ３における太陽電池セル１１の温度（セル温度）を示している。図４（ｂ）には、比較として冷却工程Ｓ２を有さない場合のセル温度を示している。図４（ａ）に示すように、後述の光照射工程Ｓ３により太陽電池セル１１の温度は上昇するが、冷却工程Ｓ２を設けて加熱工程Ｓ１により上昇したセル温度を下げることで、光照射工程Ｓ３における太陽電池セル１１の過剰な温度上昇を防止できる。つまり、冷却工程Ｓ２は、光照射工程Ｓ３におけるセル温度の上昇を考慮して冷却条件を設定し、光照射工程Ｓ３は、セル温度が加熱工程Ｓ１におけるセルの最高到達温度に達する前に終了する。一方、図４（ｂ）に示すように、冷却工程Ｓ２を有さない場合、光照射工程Ｓ３におけるセル温度は加熱工程Ｓ１におけるセルの最高到達温度を超えてしまう場合がある。

図５は、図４のセル温度に代えて、各工程における封止材１４の温度（封止材温度）を示す。詳しくは後述するように、光照射工程Ｓ３では太陽電池セル１１から伝わる熱により封止材１４が加熱されるため、光照射工程Ｓ３における封止材１４の温度上昇の程度は太陽電池セル１１よりも小さい。しかし、図５（ｂ）に示すように、冷却工程Ｓ２を有さない場合、例えば光照射工程Ｓ３における封止材温度は加熱工程Ｓ１における封止材１４の最高到達温度を超えてしまう。図５（ａ）に示すように、冷却工程Ｓ２を設けることで、光照射工程Ｓ３における封止材１４の過剰な温度上昇を防止できる。

光照射工程は、最大ピーク波長が１５００ｎｍ以下の光（以下、「特定光」という）を積層体１６の太陽電池セル１１に照射して、セルの温度上昇により封止材１４を加熱する工程である。即ち、光照射工程は、太陽電池セル１１が特定光を吸収し、当該セルの温度上昇により封止材１４を間接的に加熱する。

光照射工程は、積層体１６を構成する太陽電池セル１１及び封止材１４の温度が少なくとも加熱工程における各々の最高到達温度を超えないように実行される。本実施形態では、冷却工程により加熱工程で上昇した積層体１６の温度が下がっているため、光照射工程で太陽電池セル１１及び封止材１４の温度が上昇しても、加熱工程における最高到達温度には達しない。光照射工程は、室温雰囲気で行われてもよく、加熱工程における加熱温度よりも低い温度に設定された加熱炉内で行われてもよい。当該加熱炉内の最大温度は、１１０℃以下であることが好ましい。

光照射工程では、特定光を吸収した太陽電池セル１１の熱が封止材１４に伝わり、太陽電池セル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。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、太陽電池セル１１と封止材１４との接着力を向上させることができる。そして、冷却工程を設けることにより光照射工程における太陽電池セル１１及び封止材１４の過剰な温度上昇が防止される。

光照射工程には、特定光を照射可能な光源が用いられる。特定光の最大ピーク波長は、太陽電池セル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、太陽電池セル１１に吸収され易く、かつ封止材１４を透過し易いため、太陽電池セル１１のみを選択的に加熱することができる。

光照射工程では、好ましくは１５００ｎｍ以上の光の照射強度が最大ピークの１％以下、より好ましくは最大ピークの０．５％以下である光源を用いて光照射を行う。さらに、当該光源から出力される光（特定光）は、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、特に１５００ｎｍを超える光は封止材１４（オレフィン系樹脂）に吸収され易い。このため、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く、波長１２００ｎｍ、特に１５００ｎｍを超える光の割合が少ないことが好適である。

光照射工程で用いられる光源４０は、上記特定光を照射可能なものであれば特に限定されず、例えばキセノンランプ、ハロゲンランプ、又はＬＥＤ等を用いることができる。図２等では光源４０を電球形で図示しているが、上記のように図面は模式的に記載されたものであり、当該記載は光源の形状を限定するものではない。後述の図８に示すように、ＬＥＤ基板をそのまま光源に用いてもよい。

光照射工程により、太陽電池セル１１及びセルと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５℃〜１２０℃程度、好ましくは３０℃〜８０℃程度高くなる。但し、光照射工程における太陽電池セル１１及び封止材１４の最高到達温度は、加熱工程時における最高到達温度よりも低くする必要があり、好ましくは９０℃〜１７０℃、より好ましくは１２０℃〜１６０℃である。光照射工程における太陽電池セル１１等の最高到達温度は、例えば冷却工程で積層体１６の温度を下げるほど低く抑えることができる。

特定光は、積層体１６の両側から照射してもよいが、生産性等の観点から、好ましくは積層体１６の片側から照射する。例えば、第２保護部材１３に金属層が設けられている場合、また封止材１４ｂが酸化チタン等の色材を含む場合は、第１保護部材１２側から特定光を照射する。

図６に例示するように、特定光の照射量（以下、「光量」という）は経時的に増加させてもよい。例えば、複数の光源を積層体１６の搬送経路に沿って配置し、上流側から下流側に向かってその出力を高くすることで光量を段階的に増加させることができる。或いは、１つの光源を用いて、その出力を次第に又は段階的に上昇させてもよい。また、光源の数、処理時間等を変更して光量を調整してもよい。

図７に例示するように、第１保護部材１２上に高熱伝導性部材４１を配置した状態で、第１保護部材１２側から積層体１６に対して特定光を照射してもよい。高熱伝導性部材４１は、複数の太陽電池セル１１上に亘って当該各セルの一部を覆うように第１保護部材１２上に配置される。即ち、図７に示す例では、積層体１６の厚み方向に、太陽電池セル１１と高熱伝導性部材４１とが重なっている。

高熱伝導性部材４１は、保護部材及び封止材１４よりも熱伝導性の高い部材であって、光照射により上昇する各太陽電池セル１１の温度の分布を小さくする役割を果たす。つまり、光照射により温度が上昇した高熱伝導性部材４１から保護部材等を介して複数の太陽電池セル１１に熱が伝達される。これにより、各太陽電池セル１１に入射する光量に差がある場合でも、各太陽電池セル１１の温度分布を小さくすることができ、各太陽電池セル１１と封止材１４との接着強度の均一化を図ることができる。

高熱伝導性部材４１には、金属プレート、金属バー、金属ワイヤー、金属メッシュ等を用いることができる。高熱伝導性部材４１は、例えば太陽電池セル１１同士の間隙の幅よりもやや長い幅と、太陽電池セル１１の複数個分の長さとを有し、隣り合う太陽電池セル１１の間隙上に設けることができる。この場合、太陽電池セル１１に入射する光量の減少を抑制しながら、各太陽電池セル１１の均熱化を図ることができる。高熱伝導性部材４１は、全ての太陽電池セル１１の一部を覆って配置されてもよく、太陽電池セル１１に入射する光量の差が大きな部分のみに配置されてもよい。後述する搬送手段の支持部を高熱伝導性部材４１として利用することもできる。

上記工程の終了後、必要により、積層体１６のトリミング工程、フレーム、端子ボックスの取り付け工程等を経て、太陽電池モジュール１０が製造される。

以上のように、上記製造工程によれば、封止材１４全体の温度が過剰な温度上昇を防止しながら、太陽電池セル１１と封止材１４との接着力を向上させることができる。したがって、上記製造工程によれば、太陽電池セル１１と封止材１４との界面における剥離、又は太陽電池セル１１及び封止材１４の過熱に起因する外観不良、絶縁低下の発生を抑制し、信頼性の高い太陽電池モジュール１０を提供することができる。上記製造工程は、封止材１４がカップリング剤を含有する場合に、太陽電池セル１１の表面とカップリング剤との反応を大幅に促進できるため、特に好適である。

以下、図８〜図１３を参照しながら、実施形態の一例である太陽電池モジュールの製造装置５０（以下、「製造装置５０」とする）について詳説する。

図８は、製造装置５０を示す図である。
製造装置５０は、ラミネート装置２０（図２参照）と、加熱炉３０と、冷却装置３５と、光源４０と、積層体１６を搬送する搬送手段とを備える。ラミネート装置２０は、太陽電池セル１１、封止材１４、及び保護部材を順に重ねて加熱圧着することにより積層体１６を作製する。好適な搬送手段は、積層体１６を連続搬送可能なコンベアであって、本実施形態ではベルトコンベア５１を用いる。

ベルトコンベア５１は、積層体１６が載せられる支持部５３を有する。各支持部５３は、例えば無端状のベルト５２の長手方向に所定間隔で複数配置された金属バー又は金属プレートであって、各支持部５３の端部同士が連結されてベルト５２が構成されている。ベルトコンベア５１は、ラミネート装置２０で作製された積層体１６を加熱炉３０内（加熱ゾーンＺ１）に搬送し、続いて冷却装置３５が設置された冷却ゾーンＺ２、及び光源４０が設置された光照射ゾーンＺ３に順次搬送する。即ち、ベルトコンベア５１の上流側から加熱炉３０、冷却装置３５、光源４０が順に配置されている。図８に示す例では、光照射ゾーンＺ３に加熱炉が設置されておらず、光照射工程は室温雰囲気で行われる。

第１保護部材１２がガラス基板であり、第２保護部材１３が樹脂フィルムである場合、積層体１６は、ガラス基板を支持部５３側に向けてベルトコンベア５１に載せられることが好適である。ガラス基板は、樹脂フィルムに比べて加熱により変形し難いため、このように配置することが好ましい。樹脂フィルムが特定光を透過する場合は、ガラス基板側、樹脂フィルム側の両方から特定光が入射可能（両面入射可能）である。各保護部材がガラス基板である場合も両面入射が可能である。樹脂フィルムが特定光を透過し難い又は透過しない場合は、ガラス基板側から光照射を行う。

加熱炉３０は、積層体１６の全体を加熱する。加熱炉３０は、抵抗加熱炉を含んで構成することができる。加熱炉３０は、１４５℃〜１８０℃の温度範囲で積層体１６を加熱することが好ましい。加熱炉３０内の温度は、１２０℃〜１８０℃が好ましく、１５０℃〜１７０℃がより好ましい。図８に示す例では、加熱炉３０がコンベアに沿って、即ち積層体１６の搬送経路に沿って配置されている。加熱炉３０は、コンベアの下流側ほど加熱温度を低く設定してもよい。例えば、コンベアの上流側を１７０℃に設定し、下流側を１５０℃に設定してもよい。積層体１６が加熱炉３０内を通過する時間は、５分〜６０分程度が好ましく、１０分〜４５分程度がより好ましい。加熱ゾーンＺ１から搬出された積層体１６（太陽電池セル１１及び封止材１４）の温度は、例えば１４５℃〜１８０℃である。

冷却装置３５は、加熱炉３０で加熱された積層体１６を冷却する。冷却装置３５は、送風機を含んで構成することが好適である。図８に示す例では、積層体１６の搬送経路に沿って複数の送風機が設置されている。冷却装置３５は、例えばベルト５２のキャリア部５２ａとリターン部５２ｂとの間に配置することができる。ここで、キャリア部５２ａとは、積層体１６を載せて搬送する部分であり、リターン部５２ｂとは、キャリア部５２ａの裏側に回り込む部分である。冷却装置３５は、積層体１６を構成する太陽電池セル１１及び封止材１４の温度が１４０℃以下になるまで積層体１６を冷却することが好適である。冷却ゾーンＺ２から搬出された積層体１６の温度は、例えば５０℃〜１４０℃である。

光源４０は、冷却装置３５で冷却された積層体１６の太陽電池セル１１に、特定光を照射する。光源４０から出力される特定光が積層体１６の太陽電池セル１１に照射されることで、当該セルの温度が上昇し、当該セルの界面近傍における封止材１４が局所的に加熱される。光源４０には、例えばキセノンランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、ＬＥＤ等が用いられる。図８に示す例では、ベルト５２の流れ方向に沿って複数の光源４０が配置されている。各光源４０は、同じものであってもよく、出力等が異なるものであってもよい。例えば、ベルトコンベア５１の下流側に上流側よりも高出力の光源４０を設置して、加熱炉３０で行われる加熱工程から時間が経過するほど積層体１６に対する光量を増加させてもよい。

光源４０は、例えばベルト５２のキャリア部５２ａとリターン部５２ｂとの間に配置され、各支持部５３の間から積層体１６に光を照射する。つまり、ベルトコンベア５１の中において、各支持部５３の間から積層体１６に対して光照射可能な位置に光源４０を設置する。これにより、例えばベルトコンベア５１の下（リターン部５２ｂの下）に光源４０を設置した場合と比べて効率良く光照射を行うことができる。

好適な光源４０の一例はＬＥＤである。光源４０には、好ましくは１５００ｎｍ以上の光の照射強度が最大ピークの１％以下、より好ましくは最大ピークの０．５％以下であるＬＥＤを用いることができる。ＬＥＤから出力される光（特定光）は、１２００ｎｍ以下の光の割合が９９％以上であることが特に好ましい。かかるＬＥＤとしては、ＣＯＢ（Ｃｈｉｐ ｏｎ Ｂｏａｒｄ）構造のＬＥＤが例示できる。ＬＥＤ等の光源４０から出力される光を目的とする照射位置に集光すべく、光源４０と積層体１６の間にレンズ４２を設けてもよい。レンズ４２は、ガラス製、樹脂製、金属製のいずれであってもよい。

図９に例示する製造装置５０ｘでは、光照射ゾーンＺ３ｘに加熱炉３１が設置されている。但し、加熱炉３１内の温度は、加熱ゾーンＺ１の加熱炉３０内の温度よりも低い温度、好ましくは１４０℃以下に設定される。光源４０は、加熱炉３１の外部に配置され、透光性部材３２を通して加熱炉３１内の積層体１６に特定光を照射することが好適である。これにより、光源４０を加熱炉内に設置する場合と比べて、光源４０の寿命を延ばすことができる。

図１０で例示するように、加熱炉３１の壁部の少なくとも一部は、特定光を透過する透光性部材３２で構成されている。透光性部材３２には、例えば特定光を透過するガラス、樹脂シート等が用いられる。効率的な光照射を可能とすべく、光源４０から出力された特定光のガラスに対する入射角θが６０°以下である割合が高いことが好ましく、具体的には全出力光の５０％以上であることが好ましい。

図１１に示す例では、ベルトコンベア５１の支持部５３が、積層体１６の端部に位置するように設けられている。また、支持部５３は、積層体１６の太陽電池セル１１同士の間隙に位置するように設けられている。ゆえに、積層体１６の厚み方向に、太陽電池セル１１と支持部５３とが略重なっていない。つまり、図１１に示す例では、支持部５３が太陽電池セル１１同士の間隙に対応する間隔で配置され、かつ支持部５３が当該間隙に位置するように積層体１６がベルトコンベア５１に載せられる。搬送性等に問題がなければ、積層体１６の端部、又は太陽電池セル１１同士の間隙のいずれかに合わせて、支持部５３を設けてもよい。これにより、支持部５３による遮光ロスを低減乃至無くすことができる。

図１２に示す例では、搬送手段として、積層体１６が載せられる支持部である搬送ローラー５５が複数配置されたローラーコンベア５４が適用されている。光源４０は、ローラーコンベア５４の裏側、即ち搬送ローラー５５の下に配置され、各搬送ローラー５５の間から積層体１６に特定光を照射する。ローラーコンベア５４では、各搬送ローラー５５の位置は固定されており、例えば搬送ローラー５５の一部が回転駆動して積層体１６を搬送する。ゆえに、積層体１６において搬送ローラー５５により遮光される部分は変化するため、積層体１６の各太陽電池セル１１に対してまんべんなく特定光を照射することができる。

図１３に示す例では、第２保護部材１３（樹脂フィルム）を支持部５３側に向けた状態で積層体１６を搬送する。即ち、ベルトコンベア５１は、第１保護部材１２（ガラス基板）が上を向いた状態で積層体１６を搬送する。この場合も、ガラス基板側から積層体１６に光照射を行うことが好ましく、光源４０は、例えばベルトコンベア５１の上方に配置される。

搬送手段の支持部を透光性部材、例えば特定光を透過するガラス又は樹脂で構成することもできる。支持部が金属製である場合は、これを上記高熱伝導性部材として利用することもできる。

上記実施形態では、冷却ゾーンＺ２に冷却装置３５を設置しているが、冷却装置３５を設置しない形態とすることも可能である。この場合、積層体１６は冷却ゾーンＺ２で自然放冷される。また、加熱ゾーンＺ１で経時的に加熱温度を低くして積層体１６の温度を下げ、続けて太陽電池セル１１及び封止材１４の温度が加熱工程における各々の最高到達温度を超えないように光照射工程を実行することも可能である。但し、生産性等の観点から、光照射前に、積層体１６の温度を迅速に下げることが可能な冷却工程を設けることが好適である。

１０ 太陽電池モジュール、１１ 太陽電池セル、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 ラミネート装置、２１ ヒーター、２２ 上部真空室、２３ 下部真空室、２４ ラバー、３０，３１ 加熱炉、３２ 透光性部材、３５ 冷却装置、４０ 光源、４１ 高熱伝導性部材、４２ レンズ、５０ 太陽電池モジュールの製造装置、５１ ベルトコンベア、５２ ベルト、５２ａ キャリア部、５２ｂ リターン部、５３ 支持部、５４ ローラーコンベア、５５ 搬送ローラー、Ｚ１ 加熱ゾーン、Ｚ２ 冷却ゾーン、Ｚ３，Ｚ３ｘ 光照射ゾーン

Claims (11)

1. 太陽電池セル、封止材、及び保護部材を重ね合わせて加熱圧着することにより積層体を作製する工程と、
   前記積層体の全体を加熱し、加熱が終了した後に所定の温度に冷却する熱処理工程と、
   前記積層体を構成する前記太陽電池セル及び前記封止材の温度が少なくとも前記熱処理工程における各々の最高到達温度を超えないように、ＬＥＤを用いて最大ピーク波長が４００ｎｍ〜１２００ｎｍ以下の光を前記積層体の前記太陽電池セルに照射して、当該セルの温度上昇により前記封止材を加熱する光照射工程と、
   を備え、
   前記積層体を搬送経路に沿って搬送しているときに上記光を前記積層体に照射し、
   前記搬送経路の少なくとも一部で、前記積層体に照射される前記光の照射量が前記搬送経路の上流側から下流側に向かって次第に又は段階的に増加する太陽電池モジュールの製造方法。
2. 太陽電池セル、封止材、及び保護部材を重ね合わせて加熱圧着することにより積層体を作製する工程と、
   前記積層体の全体を加熱し、加熱が終了した後に所定の温度に冷却する熱処理工程と、
   前記積層体を構成する前記太陽電池セル及び前記封止材の温度が少なくとも前記熱処理工程における各々の最高到達温度を超えないように、ＬＥＤを用いて最大ピーク波長が４００ｎｍ〜１２００ｎｍ以下の光を前記積層体の前記太陽電池セルに照射して、当該セルの温度上昇により前記封止材を加熱する光照射工程と、
   を備え、
   前記保護部材及び前記封止材よりも熱伝導性の高い高熱伝導性部材を前記保護部材上に配置して、前記積層体の厚み方向に前記太陽電池セルと前記高熱伝導性部材とが重なっている状態で、前記保護部材側から前記積層体に対して前記光を照射する太陽電池モジュールの製造方法。
3. 前記熱処理工程は、
   前記積層体の全体を加熱する加熱工程と、
   前記加熱工程で加熱された前記積層体を冷却する冷却工程と、
   を備える、請求項１又は２に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
4. 前記加熱工程は、１４５℃〜１８０℃の温度範囲で前記積層体を加熱し、
   前記冷却工程は、前記積層体を構成する前記太陽電池セル及び前記封止材の温度が１４０℃以下になるまで前記積層体を冷却する、請求項３に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
5. 前記熱処理工程では、経時的に加熱温度を低くする、請求項１又は２に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
6. 前記封止材は、カップリング剤を含有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
7. 太陽電池セル、封止材、及び保護部材を重ね合わ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、
   前記積層体の全体を加熱する加熱炉と、
   前記加熱炉で熱処理された前記積層体を冷却する冷却装置と、
   最大ピーク波長が４００ｎｍ〜１２００ｎｍ以下の光を、前記冷却装置で冷却された前記積層体の前記太陽電池セルに照射するＬＥＤと、
   前記積層体を搬送する搬送手段と、
   を備え、
   前記積層体を搬送経路に沿って搬送しているときに前記光を前記積層体に照射し、
   前記搬送経路の少なくとも一部で、前記積層体に照射される前記光の照射量が前記搬送経路の上流側から下流側に向かって次第に又は段階的に増加する、太陽電池モジュールの製造装置。
8. 前記加熱炉は、１４５℃〜１８０℃の温度範囲で前記積層体を加熱し、
   前記冷却装置は、前記積層体を構成する前記太陽電池セル及び前記封止材の温度が１４０℃以下になるまで前記積層体を冷却する、請求項７に記載の太陽電池モジュールの製造装置。
9. 前記搬送手段は、コンベアであり、
   前記加熱炉は、前記コンベアに沿って配置され、前記コンベアの下流側ほど加熱温度が低く設定される、請求項７又は８に記載の太陽電池モジュールの製造装置。
10. 前記ＬＥＤは、１５００ｎｍ以上の光の照射強度が最大ピークの１％以下、かつ１２００ｎｍ以下の光の割合が９９％以上である光を出力可能なＬＥＤである、請求項７〜９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。
11. 前記光を前記積層体の片側から前記太陽電池セルに照射して、当該セルの温度上昇により前記封止材を加熱する、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方法。

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