JPH0951111A - 真空ラミネート装置 - Google Patents

真空ラミネート装置

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JPH0951111A
JPH0951111A JP7204193A JP20419395A JPH0951111A JP H0951111 A JPH0951111 A JP H0951111A JP 7204193 A JP7204193 A JP 7204193A JP 20419395 A JP20419395 A JP 20419395A JP H0951111 A JPH0951111 A JP H0951111A
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annular body
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cell module
laminating apparatus
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誠紀 糸山
Yuji Inoue
裕二 井上
Kimitoshi Fukae
公俊 深江
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 生産性の高い太陽電池モジュールの製造装置
として適用される真空ラミネート装置を得る。 【解決手段】 筒管102が環状体とされこの環状体の
内周側の壁に複数の脱気孔が形成される。この環状体は
板状の基材101上へ据付け固定される。環状体を蓋部
材が覆い空間部を構成する。この空間部を構成する筒管
102の内側に沿い緩衝材111が設置される。空間部
をラミネート処理のために真空引きする際、蓋部材が環
状体および基材101へ吸引されるが、この緩衝材11
1の介在のために蓋部材の急峻な角度構成が緩慢化され
る。蓋部材の極端な鋭角での折曲げ部の発生を防止する
ことにより、亀裂の発生が抑制され、真空引きが確実に
行え、生産性を向上させることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、真空ラミネート装置に
係わり、特に、太陽電池モジュールの製造装置に適用さ
れる真空ラミネート装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、真空ラミネート装置は、半導体関
連、特に太陽電池等の外気に晒して用いられる素子を被
覆する目的で最終的な製造装置として適用される。これ
は、素子を温湿度・外圧等に対し耐久性を向上させるた
めである。
【0003】真空ラミネート装置を製造装置として最も
好適に適用される太陽電池は、近年需要が急速に拡大し
ている。これは、ポータブル機器における電源用と、ク
リーンエネルギー源としての需要の増大に伴う。例え
ば、地球環境汚染の拡大につれ、環境問題に対する意識
の高まりが世界的な広がりを見せている。中でも、CO
2排出に伴う地球の温暖化現象に対する危惧感は深刻で
あり、クリーンなエネルギーへの希求は益々強まってい
る。この様な状況において、太陽電池は、現在のところ
その安全性と扱い易さから、安全なエネルギー源として
期待される主要なものである。これらの要求に対し信頼
性および経済性の高い太陽電池を供給するために、上記
の真空ラミネート装置は重要な役割を果たすこととな
る。
【0004】なお、太陽電池には様々な型式および形態
の物がある。代表的なものを以下に列挙する。
【0005】(1)結晶シリコン太陽電池、(2)多結
晶シリコン太陽電池、(3)アモルファスシリコン太陽
電池、(4)銅インジウムセレナイド太陽電池、(5)
化合物半導体太陽電池、この中で、薄膜結晶シリコン太
陽電池、化合物半導体太陽電池及びアモルファスシリコ
ン太陽電池は、比較的低コストであり、しかも大面積化
が可能なため最近では各方面で活発に研究開発が進めら
れている。
【0006】図10および図11は太陽電池モジュール
の材料構成を示しており、図10は材料積層時の構成、
図11は太陽電池モジュールとして完成した状態での材
料構成を表わしている。これらの図において、501は
表面被覆材、502は充填材、503は太陽電池素子、
504は裏面被覆材である。
【0007】太陽電池モジュールの一作製手順として、
先ず真空装置内に太陽電池モジュールを構成する材料を
配置し積層し、真空引きを行い各材料間の空気を取り除
く。いわゆる、脱気する。次にこの真空引きした状態で
加熱する。加熱により昇温し、充填材が架橋あるいは硬
化するための温度に達し、充填材が十分硬化するまでこ
の温度を所定の時間保持する。その後冷却し真空引きを
停止し大気圧に戻す。この手順により図11に示した構
成の太陽電池が完成する。
【0008】図12〜図14は、従来の太陽電池モジュ
ールの製造装置に適用される真空ラミネート装置の構成
を説明するための図である。図12は全体図、図13は
図12のF−F方向の断面構造図、図14は太陽電池モ
ジュールを作製する時の断面構造図を示す。これらの図
において、601は板状の基材、602は筒管、603
はバルブ、604は真空ポンプ、605は脱気孔、60
6は固定部材、607は蓋部材、608は太陽電池モジ
ュール構成材料、609は網、610は開口部である。
【0009】太陽電池モジュールの作製方法は、まず図
14のように板状の基材601と筒管602の環状体と
に挟まれた空間に網609を敷き、太陽電池モジュール
作製材料608と蓋部材607とを配置する。つぎに真
空ポンプ604を起動し上記の太陽電池モジュール作製
用の各部材、即ち、板状の基材601と環状の筒管60
2と蓋部材607とにより形成した空間部を真空引きし
て、空間部の空気と、太陽電池モジュール作製材料(6
08)間の空気を排出または脱気する。そして真空ポン
プ604を作動させたままで、上記の装置を不図示の高
温のオーブンに投入し、太陽電池モジュール中の充填材
が硬化する温度に昇温させ、硬化が終了するまでそのま
ま保持する。充填材の硬化後にオーブンから装置を取り
出し冷却後、真空ポンプ604を止めて空間部を大気圧
に戻し、太陽電池モジュールの作製が完了する。
【0010】上記従来の真空ラミネート装置は、構造が
簡単で軽量なため、太陽電池モジュールの大面積化に伴
い装置の大型化が容易である。また、装置の熱容量が小
さいため太陽電池モジュールを構成する材料の昇降温が
早く、製造上の処理時間を短縮できる等の特徴を有して
いる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
状態で真空引きを実行した場合、蓋部材607の筒管6
02に接する部分が鋭角度に折れ曲がった状態となる。
図15は、従来の真空ラミネート装置を太陽電池モジュ
ールの製造に適用した場合の、上述の関係を表す真空引
き中の端部の詳細図である。上記の鋭角度に折れ曲がっ
た部分は、図15の点線円で示した部位Gである。この
部位Gは、急に立ち上がった状態、即ち極端に折れ曲が
った状態で使用されることになる。このままの状態で使
用し続けると、長期間の度重なる温度ストレスのため鋭
角度の屈曲部分に亀裂が生じ易い。その結果、リークが
発生して太陽電池構成材料間の脱気不良が生じ、太陽電
池モジュール内に気泡が残り外観上不良となる問題を伴
う。
【0012】このように、従来の真空ラミネート装置を
用いると、蓋部材607に亀裂が発生し生産性が不安定
になるという問題を伴う。
【0013】本発明は、生産性の高い太陽電池モジュー
ルの製造装置として適用される真空ラミネート装置を提
供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明の真空ラミネート装置は、筒管が環状体とさ
れこの環状体の内周側の壁に複数の脱気孔を有する環状
体と、環状体が据付け固定された基材と、環状体を覆う
蓋部材とで空間部を構成し、空間部を真空引きする真空
ラミネート装置であり、筒管の内側に沿い設置された緩
衝材を有して構成され、真空引きによる蓋部材の急峻な
角度構成を緩慢化させることを特徴としている。
【0015】また、上記の真空ラミネート装置を太陽電
池モジュールの製作用に用いるとよい。さらに、緩衝材
の断面形状をL字状とするとよい。
【0016】
【作用】したがって、本発明の真空ラミネート装置によ
れば、筒管の内側に沿い緩衝材を設置し、筒管を環状体
とし環状体の内周側の壁に複数の脱気孔を有する環状体
と、基材と、環状体を覆う蓋部材とで構成される空間部
を真空引きする。この真空引きにおいて、緩衝材の存在
により、蓋部材の急峻な角度構成が緩慢化される。よっ
て、蓋部材の極端な鋭角での折曲げ部が生じ難い。
【0017】
【実施例】次に添付図面を参照して本発明による真空ラ
ミネート装置の実施例を詳細に説明する。図1〜図3を
参照すると本発明の真空ラミネート装置の実施例が示さ
れている。これらの図の図1は実施例の真空ラミネート
装置の上斜視図である。また図2は図1のA−A断面図
である。図3は、図2の部分拡大図である。
【0018】図1〜図4において、101は板状の基
材、102は筒管、103はバルブ、104は真空ポン
プ、105は脱気孔、106は固定部材、107は蓋部
材、108は太陽電池モジュール構成材料、109は
網、110は開口部、111は緩衝材である。
【0019】これらの構成部品の板状の基材101は、
真空ラミネート装置の底部を構成する部材である。本適
用例の太陽電池モジュールの製造装置に使用される板状
の基材101には、耐熱性、剛性、軽量性、表面接着性
等の特性が要求される。本部材に用いられる材料は、主
に鉄やアルミニウム等の金属である。軽量化を図るため
には薄くしなければならないが、過度に薄くすると剛性
がとれなくなる。好適には略1.5〜2.0mm厚さの
鉄板を使用する。また、場合によっては筒管をシーラン
ト材等により接着することがある。故に、接着性を向上
するために好ましくは表面をリン酸塩等の化学処理す
る。
【0020】筒管102は、真空引きを行う管であり、
環状に構成された環状体である。また、網109と蓋部
材107とにより真空引きをするための空間部を構成す
る。この筒管102に要求される特性は、耐熱性、剛
性、軽量性等が挙げられる。材料としては主にステンレ
スが使用される。筒管102の内周側の側面部に設けら
れる真空引きのための脱気孔105は、真空ラミネート
装置を組み上げる前に開けられていることが望ましい。
また、場合によっては筒管102を板状の基材101の
上に接着することがある。この場合筒管102は、接着
前に脱脂処理されていることが好ましい。大きさは、環
状体の外枠が板状の基材101内に収まるものを使用す
る。真空引きを行う真空ポンプ104を接続するための
開口部110とバルブ103が設けられる。
【0021】脱気孔105は、真空引き時の脱気用の孔
として使用され、筒管102の真空引きする空間側、つ
まり環状体の内側に設けられる。筒管102の真空引き
する空間側全域、即ち、略四辺形に構成された環状体の
4辺に、好ましくは等間隔に、板状の基材101上に固
定される前に設けられる。
【0022】固定部材106は、筒管102の固定に際
し、筒管102と板状の基材101間に隙間が生じない
ように固定するための部材である。本装置は、太陽電池
モジュールの製造工程において真空状態を維持しつつ高
温に晒されるため、固定部材106にそれなりの耐熱性
が要求される。固定方法としては、溶接による固定の
他、筒管102と板状の基材101との隙間を埋めるよ
うにしてシーラントにより固定する方法もある。例え
ば、RTV硬化型シリコンシーラントが使用できる。
【0023】蓋部材107は、筒管と板状の基材とによ
り真空引きするための空間部を造る目的で使用される。
また真空引きした状態で、太陽電池モジュールの構成材
料108を押さえつけて、構成材料間の脱気を促す目的
で使用される。蓋部材107は、環状体の外枠よりも十
分に大きいものを使用する。蓋部材107に要求される
特性は、耐熱性、柔軟性、軽量および真空引きした時の
気密性等である。使用材料は主にシリコン樹脂であり、
形状はシート状である。
【0024】網109は、製造時に真空引きして太陽電
池モジュールの構成材料108間の脱気を行う際の、空
気の流れを確保するために使用される。即ち、真空引き
する空間部の板状の基材101と蓋部材107の間に位
置し、板状の基材101と蓋部材107が接触して空気
の流れを遮断するのを防ぐために使用する。サイズは、
筒管102より形成される環状体の内寸法と同じ形状お
よび大きさのものを使用する。要求される特性は、耐熱
性、柔軟性、軽量性等である。材料は、ステンレスやア
ルミニウム等の金網、ポリエステル等の耐熱性樹脂繊維
を網状にしたものを使用する。
【0025】緩衝材111は、筒管102と蓋部材10
7との接触部を緩やかな造形とする当て部材である。本
緩衝材111は、筒管102の環状体の内側に接するよ
うに配置され、蓋部材107が筒管102に接する部分
で極端な鋭角に折れ曲がるのを防止するために使用され
る。緩衝材111に要求される特性として耐熱性、軽量
性等がある。
【0026】図16〜図19は、緩衝材111の例を示
している。図16、図17は、板状のものをL字状に折
り曲げ加工したものであり、これを筒管102に沿って
配置することで蓋部材107が鋭角度に立ち上がるのを
防いでいる。また、図18、図19は、網を折り曲げて
加工して厚みをもたせたものであり、これを筒管102
に沿って配置することで蓋部材107が鋭角度に立ち上
がるのを防いでいる。図18、図19のように、網で折
り曲げ加工して作製した緩衝材の場合、脱気の為の空気
の流路を十分に確保することができ、コンダクタンスが
極端に小さくならないという利点をも有している。な
お、図16、図18の緩衝材の厚さおよび形状は、筒管
の径に対して蓋部材が緩やかに立ち上がるように加工さ
れていることが望ましい。
【0027】上記の部材で構成される真空ラミネート装
置の作製方法は、まず筒管102を、板状の基材101
上に、環状体(環状体の外枠)がはみ出さないように置
く。次に、筒管102と板状基材101の隙間を埋める
ように外側(真空引きする空間とは反対側)より固定部
材106を流し込む。ここで板状の基材101は900
×1500mmのサイズの耐候性鋼板(例えば、商標
「ボンデ鋼板」;新日本製鉄社製、表面リン酸塩処理
済、1.6t)、筒管102は環状体の外寸が800×
1400mmのサイズのステンレス管(ステンレス31
6BA、管径は1/2ンチ)、脱気孔105は孔径は3
mmで間隔は50mmピッチで4辺に設けてあるもの、
そして固定部材はRTVシリコン系シーラント(商標
「KE347」;信越シリコーン社製)を使用した。そ
して室内雰囲気に24時間放置して、RTVシリコン系
シーラントを硬化させて、筒管102を板状の基材10
1上に固定した。
【0028】次に、緩衝材111を、重さ0.8tの鋼
板(商品名;タイマカラーGL;大同鋼板社製)を折り
曲げ加工(断面L字状)し、帯状の部材とした。この部
材を750mm長さを2本、1350mm長さを2本準
備し、筒管の内側(真空引きする側)に沿うようにして
配置した。
【0029】上記の構成による真空ラミネート装置で
は、板状の管101と筒管102と蓋部材107とで形
成される空間部を真空吸引した場合、筒管102に接す
る部分で緩衝材111が蓋部材107を持ち上げ、蓋部
材107が緩やかに筒管102に接するようにすること
ができる。
【0030】(適用例1)図4〜図7は、上記実施例の
真空ラミネート装置を太陽電池モジュールの製造装置へ
適用した場合の構成例を示す図である。これらの図にお
いて、図4は真空ラミネート装置の斜視図、図5は図4
のB−B断面図、図6は図4のC−D断面図、図7は図
4のC−D−E断面図である。
【0031】本適用例の太陽電池モジュール製造装置に
おいて、板状の基材101、筒管102、バルブ10
3、真空ポンプ104、脱気孔105、固定部材10
6、蓋部材107、網109、開口部110、緩衝材1
11の各部は、上記の真空ラミネート装置と同様であ
り、重複する説明を回避する。その他の部材において、
208は太陽電池モジュールを構成する太陽電池モジュ
ール構成材料であり、210は太陽電池モジュール構成
材208の周囲へ充填される充填材の漏れ出しを防止す
るための充填材流れ防止材である。
【0032】実施例のラミネート装置を用いて太陽電池
モジュールを作成する手順を以下に説明する。ラミネー
ト装置の真空引きする空間部に充填材流れ防止材210
を置き、その上に太陽電池モジュール構成材料208を
配置し、さらにその上に充填材流れ防止材210を置
く。緩衝材111を筒管102の内側の全体に沿うよう
にして配置する。この時、緩衝材210は筒管102に
接するように配置するとよい。これらの配置後、筒管1
02の環状体全体を覆うように蓋部材107をかぶせ
る。
【0033】ここにおいて、充填材流れ防止材210と
してPTFEフィルム(旭ガラス社製)を使用した。ま
た蓋部材107として1000×1600mmサイズの
シリコンラバー(厚さ;2t、硬度;50、シリコン樹
脂汎用タイプ、タイガースポリマー製)を使用した。
【0034】上記の各部材の配置完了後、真空ポンプ1
04を起動し空間部を真空引きして、太陽電池モジュー
ル構成材料208の間にある空気を排出・脱気する。真
空ポンプ104で脱気している状態で、真空ラミネート
装置を不図示の高温のオーブンへ投入し、太陽電池モジ
ュールを構成している材料中の充填材が硬化する温度
(略150℃)にまで昇温し、硬化が終了するまで30
分間保持した。その後オーブンから装置を取り出して冷
却させ、真空ポンプ104を止めて空間部を大気圧に戻
す。この手順により太陽電池モジュールを作製した。
【0035】次に太陽電池モジュールの構成材料につい
て説明する。図8は本適用例で使用した太陽電池モジュ
ールの構成材料を示す図である。図8において301は
表面被覆材、302は充填材、303は太陽電池素子、
304は裏面被覆材である。表面被覆材301は500
×1400mmの大きさのフッ素樹脂フィルム(商標
「無延伸テフゼル」;デュポン社製、厚さ;50μ
m)、充填材302は500×1400mmの大きさの
EVA(商標「耐候性グレード」;ハイシート工業社
製、厚さ;460μm)裏面被覆材304は500×1
400mmの大きさの耐候性塗装鋼板(商標「タイマカ
ラーGL」;大同鋼板社製、0.4t)を使用した。以
下に太陽電池素子303の作製方法を説明する。
【0036】図9は太陽電池素子の概略構成図である。
図9において401はステンレス基板、402は裏面反
射層、403は半導体光活性層、404は透明導電層、
405は集電電極である。洗浄したステンレス基板40
1上に、スパッタ法で裏面反射層402としてAl層
(膜厚500nm)とZnO層(膜厚500nm)を順
次形成する。ついで、プラズマCVD法により、SiH
4とPH3とH2の混合ガスからn型a−Si層を、Si
4とH2の混合ガスからi型a−Si層を、SiH4
BF3とH2の混合ガスからp型微結晶μc−Si層を形
成し、n層膜厚15nm/i層膜厚400nm/p層膜
厚10nm/n層膜厚10nm/i層膜厚80nm/p
層膜厚10nmの層構成のタンデム型a−Si系半導体
光活性層403を形成した。
【0037】次に、透明導電層404として、In23
薄膜(膜厚70nm)を、O2雰囲気下でInを抵抗加
熱法で蒸着する事によって形成した。この上に、集電電
極405を、銀ペーストをスクリーン印刷機によりパタ
ーン印刷し、乾燥を行うことにより形成した。
【0038】以上の手順により、本実施例の真空ラミネ
ート装置および上記の太陽電池素子を用いて、500×
1400mmの大きさの太陽電池モジュールを作製し
た。
【0039】(変化例)本変化例は、上記の適用例にお
いて板状の基材101、筒管102、網109、緩衝材
111、蓋部材107のサイズを大きくしたものであ
る。板状の基材101は1200×5700mm、筒管
102は環状体の外寸が1150×5650mm、網1
09は外寸が1150×5650mm、緩衝材111は
筒管102の内寸に合う長さのもの、蓋部材107は1
300×5800mmのものを使用し、環状体の筒管1
02は管径を3/4インチとし、脱気孔105は直径が
3mmで間隔は50mmピッチで設けた。また太陽電池
構成材料の大きさは、表面被覆材、充填材、裏面被覆材
は800×5400mmのものを使用した。以上の変更
点以外は、上記の適用例と同様にして行い、800×5
400mmの大面積太陽電池モジュールを作製した。
【0040】上記により製作された太陽電池は、緩衝材
111により蓋部材107が極端に折り曲げられること
なく、緩やかに筒管102に接することができる。よっ
て、蓋部材に亀裂が生じ難くなり製品の生産性と信頼性
を向上させる。
【0041】尚、上述の実施例は本発明の好適な実施の
一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の
要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能であ
る。
【0042】
【発明の効果】以上の説明より明かなように、本発明の
真空ラミネート装置は、筒管の内側に沿い緩衝材を設置
し、筒管を環状体とし環状体の内周側の壁に複数の脱気
孔を有する環状体と、基材と、環状体を覆う蓋部材とで
構成される空間部を真空引きする。この真空引きにおい
て、基材と蓋部材は相互に吸引されるが、緩衝材の存在
により蓋部材の急峻な角度構成が緩慢化される。蓋部材
の極端な鋭角での折曲げ部の発生を防止することによ
り、亀裂の発生が抑制され、真空引きが確実に行え、生
産性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の真空ラミネート装置の実施例を示す外
観斜視図である。
【図2】図1のA−A断面図である。
【図3】図1を使用し、ラミネートを行うときのA−A
断面図である。
【図4】図1の真空ラミネート装置を太陽電池モジュー
ル製造装置に適用した場合の外観斜視図である。
【図5】図4のB−B断面図である。
【図6】図4のC−D断面斜視図である。
【図7】図4のC−D−E断面斜視図である。
【図8】適用例で使用した太陽電池モジュールの構成材
料を説明するための図であり、太陽電池モジュールの断
面図である。
【図9】図8で用いた太陽電池モジュールの太陽電池素
子の構成を示す断面図である。
【図10】従来の太陽電池モジュールの材料積層時の構
成例を示す概念図である。
【図11】図10により構成された太陽電池モジュール
の完成状態での材料構成を表わした断面図である。
【図12】従来例の太陽電池モジュール製造装置の外観
斜視図である。
【図13】図12のF−F断面図である。
【図14】図12の太陽電池モジュール製造中のF−F
断面概念図である。
【図15】図14の部分拡大図である。
【図16】緩衝材の例を表す図である。
【図17】図16の緩衝材を用いて真空引きを行った時
の断面図を表す図である。
【図18】緩衝材の例を表す図である。
【図19】図18の緩衝材を用いて真空引きを行った時
の断面図を表す図である。
【符号の説明】
101、601 板状の基材、 102、602 筒管、 103、603 バルブ、 104、604 真空ポンプ、 105、605 脱気孔、 106、606 固定部材、 107、607 蓋部材、 108、208、608 太陽電池モジュール構成材
料、 109、609 網、 110、610 開口部、 111 緩衝材、 210 充填材流れ防止材、 301、501 表面被覆材、 302、502 充填材、 303、503 太陽電子素子、 304、504 裏面被覆材、 401 ステンレス基板、 402 裏面反射層、 403 半導体光活性層、 404 透明導体層、 405 集電電極。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 筒管が環状体とされ該環状体の内周側の
    壁に複数の脱気孔を有する環状体と、該環状体が据付け
    固定された基材と、前記環状体を覆う蓋部材とで空間部
    を構成し、該空間部を真空引きする真空ラミネート装置
    において、 前記筒管の内側に沿い設置された緩衝材を有して構成さ
    れ、前記真空引きによる前記蓋部材の急峻な角度構成を
    緩慢化させることを特徴とする真空ラミネート装置。
  2. 【請求項2】 前記真空ラミネート装置を太陽電池モジ
    ュールの製作用に用いることを特徴とする請求項1記載
    の真空ラミネート装置。
  3. 【請求項3】 前記緩衝材の断面形状がL字状であるこ
    とを特徴とする請求項1または2記載の真空ラミネート
    装置。
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