JP7337194B2 - 太陽電池パネル製造装置及び太陽電池パネル製造方法 - Google Patents

太陽電池パネル製造装置及び太陽電池パネル製造方法 Download PDF

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Description

本開示は、太陽電池パネル製造装置及び太陽電池パネル製造方法に関する。
複数の太陽電池セルをハニカムパネルに接着して構成された太陽電池パネルが知られている。例えば、特許文献１は、クッションを介して太陽電池を加圧して、太陽電池とハニカムパネルとの間に配置された接着剤を広げることにより、複数の太陽電池をハニカムパネルに接着する接着方法と、その接着方法を用いて製造された太陽電池パネルとを開示している。
特開２００２－２１１４９８号公報 特開平９－１８１３４２号公報
特許文献１の接着方法では、接着剤全体が硬化するまで、加圧を継続しなければならない。したがって、太陽電池パネルを量産する場合、太陽電池パネルの製造効率が低下する。
一方、特許文献２は、太陽電池セルとカバーガラスとを接着する方法を開示している。特許文献２の接着方法は、位置決めピンによって位置決めされたカバーガラスを加圧すると共に、カバーガラスの表面を部分的に加熱して、太陽電池セルとカバーガラスとの間の接着剤を部分的に硬化させる。そして、部分的に硬化した接着剤により接着された太陽電池セルとカバーガラスとをオーブンに入れて、残りの接着剤を硬化させている。特許文献２の接着方法を複数の太陽電池セルとハニカムパネルとの接着に適用した場合、ハニカムパネルに位置決めピンを設けなければならない。したがって、複数の太陽電池セルとハニカムパネルとの部分的な接着に時間が掛かり、太陽電池パネルの製造効率が低下する。
本開示は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、製造効率が高い太陽電池パネル製造装置及び太陽電池パネル製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本開示にかかる太陽電池パネル製造装置は、ステージと、加圧プレートと、ヘッドと、硬化部と、を備える。ステージには、基板が載置される。加圧プレートは、基板に対する太陽電池セルの位置を保持し、基板の接着剤の上の予め設定された位置に配置された太陽電池セルを介して、接着剤に圧力を加えて接着剤を広げ、接着剤が加圧された状態を維持して、基板に対する太陽電池セルの位置を保持する。ヘッドは、加圧プレートが設けられ、太陽電池セルを基板の上の予め設定された位置に配置し、太陽電池セルを移動させる。硬化部は、基板と太陽電池セルとの間の接着剤が加圧プレートにより加圧され、太陽電池セルが加圧プレートにより基板に対する位置を保持された状態において、基板と太陽電池セルとの間に広げられた接着剤の一部のみを、基板に対する太陽電池セルの位置を保持する強度に硬化させる。硬化部は、その一部が加圧プレートの開口部の内に位置し、ヘッドは、硬化部を加圧プレートが接着剤に圧力を加える方向に沿って移動可能に支持する支持部を有する。加圧プレートが太陽電池セルを保持した状態において、硬化部は、加圧プレートに対して相対的に移動することにより、太陽電池セルに当接した状態を維持する。
本開示によれば、加圧プレートが接着剤を広げ、硬化部が広げられた接着剤の一部のみを硬化させるので、製造効率を高くできる。
実施の形態１に係る太陽電池パネルを示す斜視図 図１に示す太陽電池パネルをII－II線で矢視した断面図 実施の形態１に係る太陽電池パネル製造装置を示す図 実施の形態１に係る太陽電池パネル製造装置のヘッドの斜視図 実施の形態１に係る太陽電池パネル製造装置の制御部のブロック図 実施の形態１に係る太陽電池パネル製造方法のフローチャート 実施の形態１に係る太陽電池パネル製造方法の第１工程を説明するための図 実施の形態１に係る太陽電池パネル製造方法の第２工程を説明するための図 実施の形態１に係る太陽電池パネル製造方法の第３工程を説明するための図 実施の形態１に係る太陽電池パネル製造方法の第４工程を説明するための図 実施の形態１に係る太陽電池パネル製造方法の第５工程を説明するための図 実施の形態１に係る太陽電池パネル製造方法の第６工程を説明するための図 実施の形態２に係る太陽電池パネル製造装置のヘッドの斜視図 実施の形態２に係る太陽電池パネル製造装置のヘッドの斜視図 実施の形態３に係る太陽電池パネル製造方法の第４工程を説明するための図 実施の形態３に係る太陽電池パネル製造方法の第４工程で、接着剤の層の硬化部分を説明するための図 実施の形態３に係る太陽電池パネル製造方法の第４工程で、接着剤の層の硬化部分を説明するための図 実施の形態４に係る太陽電池パネル製造装置のヘッドの斜視図 実施の形態５に係る太陽電池パネル製造装置のヘッドの斜視図 実施の形態５に係る加圧プレートを説明するための図 実施の形態６に係る太陽電池パネル製造装置を説明するための図 実施の形態７に係る太陽電池パネルの接着剤を説明するための図 変形例に係る基板と接着剤を説明するための図
以下、本開示の実施の形態に係る太陽電池パネル製造装置と太陽電池パネル製造方法と太陽電池パネルについて、図面を参照して説明する。
（実施の形態１）
まず、図１、図２を参照して、本実施の形態に係る太陽電池パネル製造装置２００と太陽電池パネル製造方法によって製造される、太陽電池パネル１００を説明する。太陽電池パネル１００は、図１に示すように、基板２０と、基板２０の上に配列され、基板２０に接着された複数の太陽電池セル１０と、太陽電池セル１０を相互に接続する配線１１を備える。太陽電池パネル１００は、例えば、人工衛星に搭載される。太陽電池パネル１００は、炭素繊維複合材料を用いたフレーム又はパネル、伸展する補強部材、アルミ製の筐体等に組み合わされて、人工衛星に搭載してもよい。
太陽電池セル１０は、例えば、単結晶シリコン系の太陽電池セルである。太陽電池セル１０は、図２にII－II線断面図で示すように、接着剤３０により基板２０の一主面２２に接着されている。太陽電池セル１０の受光面は、カバーガラスにより覆われてもよい。
配線１１は、複数の太陽電池セル１０と電極とを適宜接続する。
基板２０は、柔軟で巻き取り可能なシート、ハニカムパネル等から形成される。ハニカムパネルは、例えば、アルミニウム製のハニカムコアとハニカムコアの両面に設けられた炭素繊維複合材料製の板とを備える。柔軟で巻き取り可能なシートは、例えば、ポリイミド製のシートである。
接着剤３０は、例えば、硬化温度以上に加熱されることにより硬化する熱硬化型接着剤である。接着剤３０は、太陽電池セル１０と基板２０との間に薄膜状に広がって、両者を接着する。
次に、図３～図１２を参照して、上記構成を有する太陽電池パネル１００を製造する太陽電池パネル製造装置２００と太陽電池パネル１００の製造方法を説明する。
太陽電池パネル製造装置２００は、図３に示すように、基板２０を載置するステージ２１０と、後述するヘッド３００を移動させる搬送機構２２０と、荷重計２３０と、搬送機構２２０とヘッド３００とを連結する連結部２４０と、を備える。太陽電池パネル製造装置２００は、さらに、基板２０に塗布された接着剤３０の上に太陽電池セル１０を配置し接着剤３０に圧力を加えて接着剤３０を広げるヘッド３００と、広げられた接着剤３０の一部のみを硬化させる加熱部３５０と、各部を制御する制御部４００とを備える。
なお、理解を容易にするために、図３の上方向を＋Ｚ方向、下方向、すなわち鉛直方向を－Ｚ方向とし、左方向と右方向を－Ｘ方向と＋Ｘ方向とし、紙面奥方向と紙面手前方向を－Ｙ方向と＋Ｙ方向として説明する。
ステージ２１０は、金属製の平板である。太陽電池パネル１００の基板２０がステージ２１０の面２１０ａに載置される。基板２０は、図示しない治具によりステージ２１０の面２１０ａに固定されている。基板２０の主面２２の、太陽電池セル１０の配置予定位置に接着剤３０が塗布されている。なお、ステージ２１０の基板２０を載置される面２１０ａは、樹脂から形成されてもよい。基板２０が薄いポリイミド製のシートである場合、面２１０ａは金属よりも熱伝導率が低い樹脂から形成されることが、好ましい。
搬送機構２２０は、ヘッド３００を±Ｘ方向と±Ｙ方向と±Ｚ方向のそれぞれに移動させる。搬送機構２２０は、互いに直交する、Ｘ方向駆動部２２２とＹ方向駆動部２２４とＺ方向駆動部２２６とを備える。Ｚ方向駆動部２２６とヘッド３００が、連結部２４０により連結されている。
Ｘ方向駆動部２２２は、Ｙ方向駆動部２２４に設けられ、ヘッド３００を±Ｘ方向のそれぞれに移動させる。Ｙ方向駆動部２２４は、ステージ２１０の面２１０ａに設けられ、Ｘ方向駆動部２２２を±Ｙ方向のそれぞれに移動させることにより、ヘッド３００を±Ｙ方向のそれぞれに移動させる。Ｚ方向駆動部２２６は、Ｘ方向駆動部２２２に設けられ、ヘッド３００を±Ｚ方向のそれぞれに移動させる。Ｘ方向駆動部２２２とＹ方向駆動部２２４とＺ方向駆動部２２６は、それぞれ、図示しないモータ、ボールネジ、スライダ等を備えている。
荷重計２３０は、Ｚ方向駆動部２２６と連結部２４０との間に設けられる。荷重計２３０は、接着剤３０に加えられる圧力を測定する。荷重計２３０は、例えば圧縮型のロードセルを備える。
連結部２４０は、例えば、金属板を含み、荷重計２３０を介してＺ方向駆動部２２６の端部とヘッド３００とを連結する。
ヘッド３００は、太陽電池セル１０を吸着する機能と太陽電池セル１０を加圧する機能とを備える。ヘッド３００は、図４に示すように、太陽電池セル１０を吸着する吸着部３１０と、吸着している太陽電池セル１０を介して接着剤３０に圧力を加える加圧プレート３２０と、支持部３３０と、を備える。
吸着部３１０は、加圧プレート３２０を介して太陽電池セル１０を吸着する。吸着部３１０は、例えば、吸着プレート３１１と真空配管３１２を備える。
吸着プレート３１１は、板状に形成されている。吸着プレート３１１の一端部は下面に開口している。吸着プレート３１１の他端部には、複数の吸気路が形成されている。吸気路は、真空配管３１２に接続されている。真空配管３１２は、図示しないバルブを介して真空ポンプに接続されている。吸着部３１０は、真空配管３１２と吸気路を介して吸着プレート３１１の下面から吸気することにより、太陽電池セル１０を吸着する。
加圧プレート３２０は、太陽電池セル１０を太陽電池セル１０の上面から押圧する。また、加圧プレート３２０は、基板２０に対する太陽電池セル１０の位置を保持する。加圧プレート３２０は、吸着プレート３１１の下面に配置された平板を含む。加圧プレート３２０には、吸着プレート３１１の吸気路に連通する吸気路が、形成されている。吸気路は、加圧プレート３２０の下面に開口している。加圧プレート３２０は、うねりを伴う太陽電池セル１０を対象とする際には、形状への倣いのため、弾性を有する材料から形成されることが望ましい。弾性を有する材料は、例えば、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）である。また、薄く割れやすい太陽電池セル１０に対応するため、太陽電池セル１０の形状に対して、加圧プレート３２０の下面に凹凸形状を形成することが望ましい。ただし、はみ出た接着剤３０の加圧プレート３２０への付着を防止するため、加圧プレート３２０を太陽電池セル１０の外形形状よりも小さく形成することが望ましい。なお、加圧プレート３２０に真空吸着用の吸着穴を設けることによって、吸着プレート３１１と加圧プレート３２０を一体に形成してもよい。
支持部３３０は、吸着プレート３１１を連結部２４０に固定する。
加熱部３５０は、接着剤３０の層を部分的に加熱して硬化させる。加熱部３５０は、熱伝導率の高い材料から形成された伝熱部３５１と、発熱するヒータ３５２と、伝熱部３５１の温度を測定する温度センサ３５３と、支持部３５４と、断熱材３５５と、を備える。
伝熱部３５１は、熱伝導率の高い材料から形成される。熱伝導率の高い材料としては、アルミニウムが挙げられる。伝熱部３５１の下端部は、吸着プレート３１１と加圧プレート３２０に形成された開口部内に露出している。伝熱部３５１の下面は、吸着している太陽電池セル１０に当接可能に、平坦に形成されている。
ヒータ３５２は、例えば、セラミックヒータである。ヒータ３５２は、伝熱部３５１に固定される。ヒータ３５２は、通電により発熱する。
温度センサ３５３は、サーミスタ、配線等を含む。温度センサ３５３は、伝熱部３５１に固定される。温度センサ３５３は、伝熱部３５１の温度を測定し、測定された温度を制御部４００にフィードバックする。
支持部３５４は、伝熱部３５１を支持する。また、支持部３５４は、伝熱部３５１をヘッド３００の支持部３３０に固定する。支持部３５４は、伝熱部３５１を、加圧プレート３２０が接着剤３０に圧力を加えるＺ方向に沿って移動可能に支持することが望ましい。これにより、伝熱部３５１が太陽電池セル１０の表面の高さに倣ってＺ方向に相対的に移動して、伝熱部３５１が太陽電池セル１０に当接した状態を維持できる。また、支持部３５４は、伝熱部３５１を、太陽電池セル１０の表面の傾きに倣って傾斜可能に支持することが望ましい。これにより、伝熱部３５１が太陽電池セル１０の表面の傾きに倣って傾き、伝熱部３５１が太陽電池セル１０に当接した状態を維持できる。なお、伝熱部３５１が太陽電池セル１０に当接する力、すなわち加熱部３５０が太陽電池セル１０に当接する力は、加熱部３５０の自重、加熱部３５０に設けられた錘、ヘッド３００の支持部３３０に設けられたバネ等により、制御できる。
断熱材３５５は、伝熱部３５１と支持部３５４との間に配置される。断熱材３５５は、ヒータ３５２の熱がヘッド３００の他の部分に伝わることを抑えつつ、伝熱部３５１を支持部３３０に固定する。断熱材３５５は、例えば、断熱板である。断熱板は、例えば、ガラス繊維を基板として含む。
図３に示す制御部４００は、太陽電池セル１０を基板２０に固定する動作全体を制御する。この制御動作のために、制御部４００は、図５に示すように、プログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）４０１と、プログラムを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）４０２と、ＣＰＵ４０１のワークリアとして機能するＲＡＭ（Ｒａｎｄａｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）４０３と、外部装置と通信する入出力インタフェース４０４と、を備える。
ＣＰＵ４０１は、ＲＯＭ４０２に記憶されている動作プログラムを、ＲＡＭ４０３をワークエリアとして実行して、図６を参照して後述する太陽電池パネル１００の製造方法を実行する。
具体的には、ＣＰＵ４０１は、前述したバルブ、真空ポンプなどを含む吸着駆動部３１３を制御して、ヘッド３００に太陽電池セル１０を吸着させる。また、ＣＰＵ４０１は、前述した搬送機構２２０を制御して、ヘッド３００が太陽電池セル１０を±Ｘ、±Ｙ、±Ｚ方向に搬送する。また、ＣＰＵ４０１は、Ｚ方向駆動部２２６を制御して、ヘッド３００の加圧プレート３２０により、太陽電池セル１０を－Ｚ方向に押圧する。また、ＣＰＵ４０１は、荷重計２３０の測定値に基づいて、太陽電池セル１０に加わる荷重をモニタする。ＣＰＵ４０１は、太陽電池セル１０に加わる荷重が基準レベルを超えると、Ｚ方向駆動部２２６を制御して、ヘッド３００を＋Ｚ方向に移動させる。これにより、過大な荷重が太陽電池セル１０に掛かることを防止できる。また、ＣＰＵ４０１は、ヒータ３５２を制御して伝熱部３５１を目標温度に加熱することにより、基板２０と太陽電池セル１０との間の接着剤３０の層を部分的に加熱して硬化させる。ＣＰＵ４０１は、接着剤３０を昇温して硬化させるため、伝熱部３５１の目標温度を接着剤３０の硬化温度より５℃～１０℃程度高く設定する。一方、加圧プレート３２０の温度は、連続運転しても接着剤３０の粘度上昇を発生させないために、６０℃程度に設定される。また、ＣＰＵ４０１は、温度センサ３５３の測定温度に基づいて、ヒータ３５２の発熱量をフィードバック制御する。また、ＣＰＵ４０１はタイマを内蔵する。
次に、図６～図１２を参照して、太陽電池パネル製造装置２００を用いた太陽電池パネル１００の製造方法を説明する。
太陽電池パネル１００の製造方法は、図６のフローチャートに示す手順に沿って実行される。
まず、図７に示すように、基板２０の主面２２上に、デスペンサ、刷子等の塗布部４０により、接着剤３０を塗布する（第１工程：ステップＳ１）。接着剤３０の塗布パターンは、後述する第３工程で加圧した際に気泡の巻き込みを防止するために、点塗布、放射状の線塗布等とすることが望ましい。ここでは、制御された量の接着剤３０が制御された位置に塗布される。
次に、ステージ２１０の面２１０ａに接着剤３０が塗布された基板２０を配置し、固定する。基板２０を面２１０ａに配置する場合、接着剤３０が塗布された基板２０を上下反転しないことが好ましい。これにより、接着剤３０が垂れて、接着剤３０の塗布パターンが崩れることを防止できる。
次に、ＣＰＵ４０１は、吸着駆動部３１３を制御して、図８に示すように、ヘッド３００で太陽電池セル１０を吸着する。そして、ＣＰＵ４０１は、搬送機構２２０を制御して、吸着している太陽電池セル１０を搬送機構２２０に搬送させて、基板２０の太陽電池セル１０の配置予定位置の直上部に配置する（第２工程：搬送工程：ステップＳ２）。基板２０に対する太陽電池セル１０の位置は、パターン認識技術によってヘッド３００の位置をステージ２１０に対して制御することにより、決定してもよい。
次に、ＣＰＵ４０１は、Ｚ方向駆動部２２６を制御して、図９に示すように、ヘッド３００を下降させることにより、接着剤３０を太陽電池セル１０と基板２０の間で押し広げて、接着剤３０を層状にする（第３工程：加圧工程：ステップＳ３）。このとき、荷重計２３０の測定値をフィードバックすることにより、ヘッド３００の加圧力を制御して、設定時間が経過するまで加圧力の制御を続ける。加圧力の目標値は接着剤３０が十分に広がる力をあらかじめ検証した上で設定する。また、接着剤３０が十分に広がるまでの設定時間はあらかじめ検証して決定する。このとき、荷重計２３０の測定値が基準値を超えた場合、ＣＰＵ４０１は、Ｚ方向駆動部２２６を制御して、ヘッド３００を上昇させ、太陽電池セル１０に過大な荷重が掛かることを防止する。
次に、図１０に示すように、基板２０に対する太陽電池セル１０の位置を保持し、接着剤３０を加圧した状態を維持して、広げられた接着剤３０を部分的に硬化する（第４工程：硬化工程：ステップＳ４）。詳しくは、ＣＰＵ４０１は、通電により、ヒータ３５２を発熱させる。ヒータ３５２が発した熱は、伝熱部３５１と太陽電池セル１０を介して接着剤３０に伝わる。そして、ヒータ３５２が発した熱は、層状の接着剤３０の一部の温度を上昇させる。なお、ステージ２１０の面２１０ａを、熱伝導率が低い樹脂から形成することにより、熱がステージ２１０に拡散することを抑制して、接着剤３０の温度上昇を速めることができる。
また、ＣＰＵ４０１は、伝熱部３５１の温度を温度センサ３５３でモニタする。ＣＰＵ４０１は、伝熱部３５１の温度を接着剤３０の硬化温度に上昇させた後、硬化が進行するまで温度を保持する。伝熱部３５１の目標温度は使用する接着剤３０によって異なるが、例えば１２０℃を３分程度保持する。この段階では、接着剤３０は部分的に硬化した硬化部分３０Ａと未硬化部分３０Ｂとを有している。硬化部分３０Ａのみ硬化した接着剤３０は、基板２０を搬送しても、基板２０に対する太陽電池セル１０の位置を保持する強度を有している。
次に、ＣＰＵ４０１は、図１１に示すように、吸着駆動部３１３を制御して、ヘッド３００の吸着を解除する。そして、ＣＰＵ４０１は、搬送機構２２０を制御して、ヘッド３００をステージ２１０から退避させる（第５工程：ステップＳ５）。ヘッド３００が退避した後も、太陽電池セル１０の基板２０に対する位置と太陽電池セル１０と基板２０との間隔は、接着剤３０の硬化部分３０Ａによって維持される。
ＣＰＵ４０１は、ヘッド３００の退避後、基板２０上への指定枚数の太陽電池セル１０の配置が完了したか否かを判別する（ステップＳ６）。指定枚数の太陽電池セル１０の配置が完了していなければ（ステップＳ６：Ｎｏ）、次の太陽電池セル１０を搬送する第２工程に戻る。なお、指定枚数は、１枚の基板２０に配置される太陽電池セル１０の枚数によって、あらかじめ決定される値である。
指定枚数の太陽電池セル１０の配置が完了したと判別すると（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、接着剤３０の未硬化部分３０Ｂを硬化させる全体硬化工程（第６工程：接着剤３０の残りを硬化させる工程：ステップＳ７）を行う。第６工程では、指定枚数の太陽電池セル１０が配置された基板２０上の未硬化部分３０Ｂを、室温で硬化させる。また、図１２に示すように、赤外線ヒータ２５０、温風循環の恒温槽等の加熱装置を用いて基板２０全体を加熱することにより、未硬化部分３０Ｂを硬化させてもよい。
次に、隣り合う太陽電池セル１０同士を導線もしくはバスバーで配線することにより、図１に示す太陽電池パネル１００が完成する。
以上説明したように、本実施の形態では、太陽電池セル１０を適切な圧力で押圧して、接着剤３０を押し広げることができる。また、接着剤３０が塗布された基板２０を上下反転しないので、接着剤３０の塗布パターンの崩れを抑えて、気泡が接着剤３０内に生じることを抑制できる。
本実施の形態では、接着剤３０が加圧プレート３２０により加圧され、太陽電池セル１０が加圧プレート３２０により基板２０に対する位置を保持された状態において、加熱部３５０が接着剤３０の一部を硬化させるので、複数の太陽電池セル１０を基板２０に短時間で効率的に位置決めできる。また、加熱部３５０は加圧プレート３２０に比べて小さいので、加熱部３５０の熱容量を小さくでき、加熱部３５０の昇温時間と降温時間とを短くできる。さらに、加熱部３５０の伝熱部３５１が、支持部３５４により、Ｚ方向に沿って移動可能で太陽電池セル１０の表面の傾きに倣って傾斜可能に支持されるので、伝熱部３５１が太陽電池セル１０の表面形状に倣って当接することにより、伝熱部３５１と太陽電池セル１０との間の熱抵抗を小さくでき、接着剤３０の一部を短時間で硬化できる。したがって、太陽電池パネル製造装置２００は、複数の太陽電池セル１０を基板２０に短時間で効率的に接着できる。また、本実施の形態の太陽電池パネル１００の製造方法は、複数の太陽電池セル１０を基板２０に短時間で効率的に接着できる。
本実施の形態では、太陽電池セル１０がヘッド３００により配置されるので、太陽電池セル１０に接触して位置決めをする部材を用いず、太陽電池セル１０を位置決めできる。したがって、太陽電池セル１０の破損を抑制できる。接着剤３０が押し広げられてから加熱部３５０の温度を上げるまで期間を調整することにより、層状の接着剤３０の厚さを制御できる。さらに、加圧プレート３２０が接着剤３０を加圧する力と加熱部３５０が太陽電池セル１０に当接する力とを調整することにより、層状の接着剤３０の厚さを制御できる。
（実施の形態２）
実施の形態１では、伝熱部３５１の下面と加圧プレート３２０の下面は、面一の関係にある。この場合、加圧プレート３２０により太陽電池セル１０を押圧している間に、伝熱部３５１の下面が太陽電池セル１０に接するので、加熱部３５０が接着剤３０を加熱して、接着剤３０の粘度を上昇させる。一方、接着剤３０を加圧する力が同じであっても、接着剤３０の広がり方は、粘度によって変化する。したがって、接着剤３０の粘度は、接着剤３０が広がった後に、上昇することが望ましい。
そこで、図１３と図１４に示すように、太陽電池パネル製造装置２００は、加圧プレート３２０に対して伝熱部３５１を上下に駆動する、アクチュエータ３６１をさらに備えてもよい。アクチュエータ３６１は、例えばエアシリンダー、ソレノイド等である。
太陽電池パネル製造装置２００は、アクチュエータ３６１により、図１３に示すように、伝熱部３５１を上昇させる。また、太陽電池パネル製造装置２００は、図１４に示すように、伝熱部３５１を下降させる。これにより、太陽電池パネル製造装置２００は、太陽電池セル１０を吸着又は加圧した状態を維持しつつ、伝熱部３５１を太陽電池セル１０に当接できる。また、太陽電池パネル製造装置２００は、太陽電池セル１０を吸着又は加圧した状態を維持しつつ、伝熱部３５１を太陽電池セル１０から離間できる。
ＣＰＵ４０１は、太陽電池セル１０を加圧して接着剤３０を押し広げている間、アクチュエータ３６１の動作を制御することにより伝熱部３５１を上昇させて、伝熱部３５１を太陽電池セル１０から離間させる。これにより、ＣＰＵ４０１は、伝熱部３５１から接着剤３０への熱伝導を遮断する。一方、接着剤３０を部分的に硬化する際には、アクチュエータ３６１の動作を制御することにより伝熱部３５１を下降させて、太陽電池セル１０に伝熱部３５１を当接させる。これにより、ＣＰＵ４０１は、熱を、伝熱部３５１から接着剤３０に伝える。
なお、伝熱部３５１を下降させた際に、伝熱部３５１をアクチュエータ３６１から分離することにより、加熱部３５０は、伝熱部３５１が自重により太陽電池セル１０に当接した後、伝熱部３５１が受動的に太陽電池セル１０の面に追従して逃げる、構造となっている。
本実施の形態によれば、太陽電池パネル製造装置２００は、伝熱部３５１を高温状態に維持しつつ、太陽電池セル１０から離間した状態で、太陽電池セル１０を搬送し、接着剤３０を加圧できる。これにより、太陽電池パネル製造装置２００は、伝熱部３５１の熱を太陽電池セル１０に伝えることなく、太陽電池セル１０を搬送し、接着剤３０を広げることができる。また、太陽電池パネル製造装置２００は、接着剤３０を広げた後に、伝熱部３５１を降下させて、太陽電池セル１０を介して、接着剤３０を部分的に加熱できる。ヒータ３５２として一般的なセラミックヒータを用いた場合、例えば、伝熱部３５１の温度が、接着剤３０の粘度が増加しない温度である約８０℃から、接着剤３０が硬化する温度である約１２０℃まで変化するには、数１０秒の時間がかかる。また、伝熱部３５１の温度を、接着剤３０が硬化する温度から接着剤３０の粘度が増加しない温度まで下げる場合にも、１～２分程度の時間がかかる。実施の形態１の太陽電池パネル製造装置２００は、これらの期間において、太陽電池セル１０の搬送をできないおそれがある。しかし、本実施の形態の太陽電池パネル製造装置２００は、伝熱部３５１の温度変化の完了を待つことなく、接着剤３０に与える熱量を変化させることができる。したがって、本実施の形態の太陽電池パネル製造装置２００は、単位時間あたりの製造枚数を更に増加させることができる。
（実施の形態３）
上記の実施の形態では、ヘッド３００に１つの伝熱部３５１を配置したが、ヘッド３００に複数の伝熱部３５１を配置してもよい。例えば、図１５に側面で示すヘッド３００Ａは、２つの伝熱部３５１を備える。この場合、図１６に示すように、接着剤３０の層に２つの硬化部分３０Ａが形成される。なお、ヘッド３００に３つ以上の伝熱部３５１を配置して、図１７に示すように、接着剤３０の層に３カ所以上の硬化部分３０Ａを形成してもよい。太陽電池パネル１００の搬送によって、太陽電池セル１０の位置がずれることを抑制するため、伝熱部３５１は、太陽電池セル１０の長辺付近に設けられてもよい。
（実施の形態４）
実施の形態１～３では、太陽電池セル１０が一枚ずつ基板２０上に配置される例を説明した。複数の太陽電池セル１０の電極が予め接続された太陽電池セル列１２が、基板２０の上に配置されてもよい。本実施の形態のヘッド３００Ｂは、図１８に示すように、ヘッド３００を、太陽電池セル列１２を形成する太陽電池セル１０の数と同じである４つ、連装されている。この場合、基板２０に対する太陽電池セル１０の位置は、パターン認識技術によってヘッド３００Ｂの位置をステージ２１０に対して制御することにより、決定してもよい。
（実施の形態５）
実施の形態１～４では、加圧プレート３２０は１枚のプレートから形成されているが、加圧プレート３２０は複数のプレートから形成されてもよい。
本実施の形態のヘッド３００Ｃは、図１９に示すように、実施の形態１の加圧プレート３２０の代わりに、第１プレート３２１と第２プレート３２２とを有する加圧プレート３２０Ａを備える。加圧プレート３２０Ａは、実施の形態１の加圧プレート３２０と同様に、太陽電池セル１０を太陽電池セル１０の上面から押圧する。また、加圧プレート３２０Ａは、基板２０に対する太陽電池セル１０の位置を保持する。加圧プレート３２０Ａは、太陽電池セル１０の外形形状よりも小さく形成されることが望ましい。
第１プレート３２１は、太陽電池セル１０側に位置して、太陽電池セル１０に接する。第１プレート３２１には、下面に開口した吸気路と加熱部３５０が位置する開口部とが設けられている。第１プレート３２１の剛性は、第２プレート３２２の剛性よりも高いことが望ましい。例えば、第１プレート３２１のヤング率は、第２プレート３２２のヤング率の１００倍以上であることが好ましい。第１プレート３２１は、金属、モノマーキャストナイロン等から形成される。
第２プレート３２２は、太陽電池セル１０と反対側に位置して、吸着プレート３１１と第１プレート３２１との間に配置される。第２プレート３２２には、吸着プレート３１１の吸気路と第１プレート３２１の吸気路に連通する吸気路と加熱部３５０が位置する開口部とが設けられている。第２プレート３２２は、例えば、エチレンプロピレンジエンゴムから形成される。
太陽電池セル１０に接するプレートの剛性が小さいと、太陽電池セル１０が加圧により面外方向に変形して、層状の接着剤３０の厚さが不均一になるおそれがある。本実施の形態では、太陽電池セル１０側に位置する第１プレート３２１の剛性が高いので、太陽電池セル１０の面外方向への変形を抑えて、層状の接着剤３０の厚さを均一にできる。さらに、太陽電池セル１０と反対側に位置する第２プレート３２２の剛性が小さいので、第２プレート３２２が、図２０に示すように、ステージ２１０の面２１０ａと基板２０のうねり、凹凸等を変形して吸収する。したがって、層状の接着剤３０の厚さを更に均一にできる。
（実施の形態６）
実施の形態１～５では、加熱部３５０をヘッド３００に配置したが、加熱部３５０をステージ２１０に設けてもよい。
ヘッド３００Ｄは、図２１に示すように、加熱部３５０を備えない。一方、ステージ２１０の太陽電池セル１０の配置予定位置には、窪み部２１６が形成される。加熱部２１１が窪み部２１６に配置されている。具体的には、窪み部２１６には、伝熱部２１３が断熱材２１２を介して配置されている。伝熱部２１３には、ヒータ２１４と温度センサ２１５が配置されている。伝熱部２１３は、断熱材２１２を介して、太陽電池セル１０又は太陽電池セル列１２ごとに独立している。これにより、隣り合う太陽電池セル１０又は太陽電池セル列１２を貼り付ける際に、貼り付け前の接着剤３０の温度の上昇を抑えることができる。
なお、伝熱部２１３には、受動的に太陽電池セル１０の表面形状に追従する機構及び逃げる機構は、搭載されていない。伝熱部２１３はステージ２１０に固定されている。ステージ２１０の面２１０ａと伝熱部２１３の上面は、凹凸の少ない滑らかな面に形成されている。伝熱部２１３は、接着剤３０の層全体を硬化させるのではなく、昇温箇所の熱容量を下げて伝熱部２１３の昇温速度を速めるために、太陽電池セル１０の中央部に対向する位置にのみに配置されている。
本実施の形態は、基板２０がシート状の場合に特に優れている。シート状の基板２０は、外周を枠で固定されることにより、シワ、たるみ等を抑制された状態で、次の全体の接着材硬化工程まで枠ごと移動される。
本実施の形態によれば、ヘッド３００Ｄの構造が簡易であり、かつ、ヒータ２１４及び温度センサ２１５への配線が動きの少ないステージ２１０内に配置されるため、太陽電池パネル製造装置２００のメンテナンス及び調整作業が容易になる。また、基板２０が薄い場合、基板２０側から接着剤３０を加熱することにより、効率的に接着剤３０を加熱できる。したがって、接着剤３０を加熱する温度を下げることができる。また、ヘッド３００の加圧プレート３２０を弾性体から形成することにより、局所的な荷重が太陽電池セル１０に掛かることを抑制できる。また、挟み込みによる太陽電池セル１０の損傷を抑制できる。
（実施の形態７）
本実施の形態では、太陽電池パネル１００の接着剤３０について、詳述する。接着剤３０は、太陽電池セル１０を基板２０に接着している。太陽電池パネル１００の接着剤３０は、層状の硬化した接着剤である。
太陽電池パネル１００の接着剤３０は、図２２に示すように、先に硬化した第１領域３０Ｃと、第１領域３０Ｃが硬化された状態で硬化された第２領域３０Ｄとを有している。第１領域３０Ｃは、実施の形態１における太陽電池パネル１００の製造方法の硬化工程より部分的に硬化した硬化部分３０Ａに相当する。また、第２領域３０Ｄは、実施の形態１における太陽電池パネル１００の製造方法の接着剤３０の残りを硬化させる工程により、未硬化部分３０Ｂを硬化させた部分に相当する。第１領域３０Ｃは、１枚の太陽電池セル１０に対して、１箇所～３箇所あることが好ましい。さらに、太陽電池パネル１００を上面視した場合、第１領域３０Ｃの面積は、太陽電池セル１０が接着剤３０により接着されている領域３０Ｅの面積の２０％以下であることが、望ましい。これにより、接着剤３０の温度が硬化温度にまで達する時間を短くでき、太陽電池パネル１００を効率よく製造できる。また、第１領域３０Ｃ、すなわち硬化部分３０Ａを小さくすることにより、熱膨張による基板２０の寸法変化を最小限にでき、太陽電池セル１０をより正確な位置に配置できる。
（変形例）
上記の実施の形態では、太陽電池セル１０に基準値以上の荷重がかかったときに、ＣＰＵ４０１が、荷重計２３０の測定値に基づいて、ヘッド３００を待避させる。リニアブッシュがヘッド３００を支持することにより、ヘッド３００、３００Ａ～３００Ｄが、太陽電池セル１０の表面に接触した後に、受動的に太陽電池セル１０の面に追従して逃げる、構造であってもよい。
太陽電池パネル製造装置２００に、デスペンサ、刷子等の等の塗布部４０、赤外線ヒータ２５０等を組み込みことにより、図６に示す工程全体を、太陽電池パネル製造装置２００を用いて実施してもよい。
ヘッド３００及び太陽電池セル１０を搬送するために、搬送機構２２０を例示したが、搬送機構２２０は一例である。太陽電池パネル製造装置２００は、例えば、ヘッド３００、３００Ａ～３００ＤをＸ，Ｙ，Ｚ方向に搬送可能な多軸ロボットアームを備えてもよい。
上記の実施の形態では、接着剤３０として、熱硬化型の接着剤を使用している。また、太陽電池パネル製造装置２００は、接着剤３０を硬化するために加熱部２１１、３５０を備えている。接着剤３０として、熱硬化型以外の接着剤を使用してもよい。例えば、接着剤３０として、光硬化型の接着剤を使用してもよい。この場合、太陽電池パネル製造装置２００は、加熱部２１１、３５０に代えて、接着剤の特性に応じて、接着剤３０の層の一部分を硬化する硬化部を備える。なお、加熱部２１１、３５０は硬化部の一例である。
ヘッド３００、３００Ａ～３００Ｄが太陽電池セル１０を保持する手段として吸着を例示したが、ヘッド３００、３００Ａ～３００Ｄは、任意の保持手段により、太陽電池セル１０を保持してもよい。例えば、ヘッド３００、３００Ａ～３００Ｄは、太陽電池セル１０を把持してもよい。
加圧プレート３２０、３２０Ａは、太陽電池セル１０の形状に応じた形状を有することが、好ましい。また、加圧プレート３２０、３２０Ａは、太陽電池セル１０の形状に応じて、交換可能であることが、好ましい。
図５に示す制御部４００、図６に示す太陽電池パネル製造方法等も一例であり、制御部４００、太陽電池パネル製造方法等は、これらに限定されない。
太陽電池パネル１００の基板２０は、透光性を有してもよい。基板２０は、例えば、樹脂製の半透明又は透明シートであってもよい。基板２０が透光性を有することにより、図２３に示すように、接着剤３０の硬化状態、接着剤３０の第１領域３０Ｃの広がり等を、基板２０側から目視により検査でき、太陽電池パネル１００の各製造工程における品質を容易に検査できる。接着剤３０の硬化状態、接着剤３０の第１領域３０Ｃの広がり等の検査は、カメラ、光学センサ等を用いて、行われてもよい。
本開示は、本開示の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、本開示を説明するためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。すなわち、本開示の範囲は、実施の形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の開示の意義の範囲内で施される様々な変形が、本開示の範囲内とみなされる。
本出願は、２０１９年１２月２７日に出願された、日本国特許出願特願２０１９－２３７７７５号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願２０１９－２３７７７５号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。
１０ 太陽電池セル、１１ 配線、１２ 太陽電池セル列、２０ 基板、２２ 主面、３０ 接着剤、３０Ａ 接着剤の硬化部、３０Ｂ 接着剤の未硬化部、３０Ｃ 第１領域、３０Ｄ 第２領域、３０Ｅ 太陽電池セルが接着剤により接着されている領域、４０ 塗布部、１００ 太陽電池パネル、２００ 太陽電池パネル製造装置、２１０ ステージ、２１０ａ 面、２１１ 加熱部、２１２ 断熱材、２１３ 伝熱部、２１４ ヒータ、２１５ 温度センサ、２１６ 窪み部、２２０ 搬送機構、２２２ Ｘ方向駆動部、２２４ Ｙ方向駆動部、２２６ Ｚ方向駆動部、２３０ 荷重計、２４０ 連結部、２５０ 赤外線ヒータ、３００，３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃ，３００Ｄ ヘッド、３１０ 吸着部、３１１ 吸着プレート、３１２ 真空配管、３１３ 吸着駆動部、３２０，３２０Ａ 加圧プレート、３２１ 第１プレート、３２２ 第２プレート、３３０ 支持部、３５０ 加熱部、３５１ 伝熱部、３５２ ヒータ、３５３ 温度センサ、３５４ 支持部、３５５ 断熱材、３６１ アクチュエータ、４００ 制御部、４０１ ＣＰＵ、４０２ ＲＯＭ、４０３ ＲＡＭ、４０４ 入出力インタフェース。

Claims (10)

  1. 基板を載置するステージと、
    前記基板に対する太陽電池セルの位置を保持し、前記基板の接着剤の上の予め設定された位置に配置された前記太陽電池セルを介して、前記接着剤に圧力を加えて前記接着剤を広げ、前記接着剤が加圧された状態を維持して、前記基板に対する前記太陽電池セルの位置を保持する加圧プレートと、
    前記加圧プレートが設けられ、前記太陽電池セルを前記基板の上の予め設定された位置に配置し、前記太陽電池セルを移動させるヘッドと、
    前記基板と前記太陽電池セルとの間の前記接着剤が前記加圧プレートにより加圧され、前記太陽電池セルが前記加圧プレートにより前記基板に対する位置を保持された状態において、前記基板と前記太陽電池セルとの間に広げられた前記接着剤の一部のみを、前記基板に対する前記太陽電池セルの位置を保持する強度に硬化させる硬化部と、を備え、
    前記硬化部は、その一部が前記加圧プレートの開口部の内に位置し、
    前記ヘッドは、前記硬化部を、前記加圧プレートが前記接着剤に圧力を加える方向に沿って移動可能に支持する支持部を有し、
    前記加圧プレートが前記太陽電池セルを保持した状態において、前記硬化部は、前記加圧プレートに対して相対的に移動することにより、前記太陽電池セルに当接した状態を維持する、
    太陽電池パネル製造装置。
  2. 前記硬化部は前記接着剤の一部のみを硬化温度以上に加熱する、
    請求項１に記載の太陽電池パネル製造装置。
  3. 前記ヘッドは、前記硬化部を前記太陽電池セルに接触する位置から退避させる駆動部を有する、
    請求項１又は２に記載の太陽電池パネル製造装置。
  4. 前記駆動部は、前記加圧プレートが前記太陽電池セルを介して前記接着剤を加圧しているときは、前記硬化部を前記太陽電池セルに接しない位置に待避させ、その後、前記接着剤を硬化するときに、前記太陽電池セルに接触する位置に移動させる、
    請求項３に記載の太陽電池パネル製造装置。
  5. 前記ヘッドは、前記太陽電池セルを吸着する吸着部を有する、
    請求項１から４のいずれか１項に記載の太陽電池パネル製造装置。
  6. 前記加圧プレートは、複数のプレートから形成されている、
    請求項１から５のいずれか１項に記載の太陽電池パネル製造装置。
  7. 前記加圧プレートは、太陽電池セル側に位置する第１プレートと、前記太陽電池セルと反対側に位置する第２プレートとを有し、
    前記第１プレートの剛性が、前記第２プレートの剛性よりも高い、
    請求項６に記載の太陽電池パネル製造装置。
  8. 前記ステージの前記基板を載置する面が、樹脂から形成されている、
    請求項１から７のいずれか１項に記載の太陽電池パネル製造装置。
  9. 前記接着剤を前記基板に塗布する塗布部を備える、
    請求項１から８のいずれか１項に記載の太陽電池パネル製造装置。
  10. 加圧プレートによって、基板に対する太陽電池セルの位置を保持し、前記基板の接着剤の上の予め設定された位置に配置された前記太陽電池セルを介して、前記接着剤に圧力を加えることにより、前記接着剤を前記基板と前記太陽電池セルとの間に広げる加圧工程と、
    前記加圧プレートによって、前記接着剤が加圧された状態を維持して、前記基板に対する前記太陽電池セルの位置を保持し、前記接着剤が加圧され、前記太陽電池セルが前記基板に対する位置を保持された状態において、前記接着剤を硬化させる硬化部が、前記加圧プレートが前記接着剤に圧力を加える方向に沿って、前記加圧プレートに対して相対的に移動し、前記太陽電池セルに当接した状態を維持する当接工程と、
    前記加圧プレートによって、前記接着剤が加圧された状態を維持して、前記基板に対する前記太陽電池セルの位置を保持し、前記接着剤が加圧され、前記太陽電池セルが前記基板に対する位置を保持された状態において、前記硬化部によって、広げられた前記接着剤の一部のみを、前記基板に対する前記太陽電池セルの位置を保持する強度に硬化させる硬化工程と、
    前記加圧工程と前記当接工程と前記硬化工程とを複数回繰り返した後、広げられた前記接着剤の残りを硬化させる工程と、を含む、
    太陽電池パネル製造方法。
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