WO2011136132A1 - ラミネート装置用熱板およびその熱板を用いたラミネート装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a hot plate used in a laminating apparatus in which a workpiece such as a solar cell module is disposed on a hot plate, and the workpiece heated by the hot plate is sandwiched between a hot plate and a pressing member and laminated.
- the present invention relates to a laminating apparatus using a hot plate.
- the laminating apparatus has an upper case having a diaphragm that is expandable downward, and a lower case having a hot plate.
- the laminating apparatus evacuates the space formed by the upper case and the lower case, arranges the solar cell module on the hot plate, and then heats the constituent members, and then converts the atmospheric pressure inside the upper case. Is introduced.
- Patent Document 1 a plurality of heaters are provided in a hot plate for a laminating apparatus, the hot plate is divided into a plurality of heating regions, and a temperature sensor is provided in a part or all of the heating regions.
- a technique for individually controlling the heater has been proposed. JP 2008-47766 A
- the conventional laminating apparatus is set so that the upper surface of the hot plate is divided into a plurality of heating regions, and a uniform temperature is obtained in any heating region.
- the space formed by the upper case and the lower case is already heated by the hot plate. Therefore, when the solar cell module is transported to the space, the peripheral portion of the solar cell module is separated from the hot plate due to the temperature difference between the upper and lower surfaces of the cover glass, which is a constituent member of the solar cell module. It will warp in a manner. In the solar cell module warped in this way, only the inner portion (center portion) of the solar cell module is grounded on the hot plate, and then the peripheral portion comes into contact with the inner portion with a delay due to the pressing of the diaphragm.
- the time for cross-linking the sealing material when laminating the solar cell module is less in the peripheral portion than in the central portion of the solar cell module.
- the pressure from the diaphragm is expected to be stronger than the center due to warpage. Therefore, it is not known whether the crosslink density of the sealing material after lamination is uniform in place. If the cross-linking density of the solar cell module is smaller in the peripheral part than in the central part, it means that the bonding ability between the laminated sealing material and the transparent substrate (cover glass) or the back material is inferior. In such a solar cell module, peeling occurs in a part of the peripheral portion where the adhesive ability is weak, allowing water to enter the inside of the solar cell module, and the lifetime as the solar cell module is short.
- the laminating apparatus described in Patent Document 1 is provided with a plurality of heaters and temperature sensors in the hot plate.
- the temperature of the hot plate is made uniform or the temperature distribution of the hot plate is intentionally limited. In order to set it high, it is necessary to divide the heater finely and provide and control a plurality of temperature sensors, which complicates the structure of the hot plate.
- the hot plate itself is composed of a single plate. Therefore, it is difficult to increase the heating temperature only in a certain region.
- the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a hot plate capable of uniforming the cross-linking density in a laminated workpiece and a laminating apparatus using the hot plate.
- a hot plate for a laminating apparatus for achieving the above object has an upper chamber and a lower chamber partitioned by a pressing member, and a workpiece is placed on the hot plate provided in the lower chamber.
- Heat used in a laminating apparatus for laminating the workpiece which is placed and heated by the hot plate, by laminating the lower chamber in a vacuum by introducing the atmosphere into the upper chamber and sandwiching it between the hot plate and the pressing member
- the heating plate is a heating region obtained by dividing the heating region of the heating plate into a substantially concentric shape from the center to the periphery of the workpiece, and one or more heaters are provided in each heating region. And the temperature of the heating region is individually controlled.
- the heating plate for a laminating apparatus is characterized in that, in the first aspect, the heating area is thermally shielded.
- a heat plate for a laminating apparatus is characterized in that, in the second aspect of the invention, the heat shield is disposed between the adjacent heating regions to thermally shield the heating regions. .
- the heat plate for a laminating apparatus is characterized in that, in the second aspect of the invention, an air layer is provided between adjacent heating regions to thermally shield each heating region.
- a heat plate for a laminating apparatus is the heat plate according to any one of the first to fourth aspects, wherein the heat plate corresponding to each of the heating regions is connected via a mounting plate for mounting a workpiece. It is characterized by being.
- a hot plate for a laminating apparatus is the thermal plate according to any one of the first to fourth aspects, wherein the hot plate corresponding to each of the heating regions is connected via a single back plate. It is a feature.
- a heat plate for a laminating apparatus according to a seventh aspect of the present invention is characterized in that, in any one of the first to sixth aspects, a substantially concentric heater is embedded in each heating region.
- a hot plate for a laminating apparatus according to any one of the first to seventh aspects, wherein the hot plate has one or more heaters and heat pipes embedded in each heating region.
- a laminating apparatus according to a ninth aspect is characterized in that the hot plate for a laminating apparatus according to any one of the first to eighth aspects is used.
- a laminating method according to a tenth aspect of the invention is characterized in that a solar cell module is laminated by a laminating apparatus using the hot plate for a laminating apparatus according to any of the first to eighth aspects.
- the heating plate is a heating region obtained by dividing the heating region of the heating plate into a substantially concentric shape from the center to the periphery of the workpiece, and the temperature of the heating region is individually controlled. Even if the substrate is warped or there is a difference in the heating time in the laminating process between the central part and the peripheral part of the work piece, the amount of heat supplied to each part of the work piece is the same.
- the crosslink density becomes uniform. As a result, it is possible to manufacture a solar cell module in which the crosslink density of the sealing material is uniform between the central portion and the peripheral portion of the solar cell module.
- the effect of the first invention can be remarkably exhibited.
- the heat shielding material is disposed between the adjacent heating regions, it is possible to easily shield the heating regions from each other.
- the air layer is disposed between the adjacent heating regions, it is possible to easily shield the heating regions from each other.
- the hot plates corresponding to the respective heating regions are connected via the placing plate for placing the workpiece, the hot plates in the respective heating regions can be easily integrated.
- the heat plate corresponding to each heating region is connected via a single back plate, the heat plate of each heating region can be easily integrated and the first invention The effect of can be remarkably expressed.
- the configuration of the hot plate can be simplified.
- the hot plate since the hot plate is characterized in that one or more heaters and heat pipes are embedded in each heating area, it becomes easier to uniformly control the temperature of each heating area. .
- the laminating apparatus of the ninth invention uses the hot plate of the first to eighth inventions.
- the hot plate employs a configuration in which the peripheral portion and the central portion of the workpiece are divided into concentric heating regions, so that the cross-linking density of the peripheral portion and the central portion of the workpiece can be made uniform.
- the temperature distribution can be provided on the hot plate. Therefore, even if the transparent substrate, which is a constituent member of the solar cell module, is warped, the amount of heat received by the central portion and the peripheral portion during lamination can be controlled so that the crosslink density is uniform. Thereby, a workpiece (solar cell module) having a uniform crosslink density can be obtained.
- the laminating apparatus for laminating the workpiece uses the hot plate of the first to eighth inventions. Therefore, the same effect as in the ninth invention is manifested.
- FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a solar cell module that is a workpiece.
- FIG. 2 is a diagram showing the overall configuration of a laminating apparatus on which the hot plate of the present invention is placed.
- FIG. 3 is a side sectional view of the laminating portion of the laminating apparatus.
- FIG. 4 is a cross-sectional side view of the laminating unit during laminating by the laminating apparatus.
- FIG. 5 is an explanatory diagram of the configuration of the hot plate of the first embodiment.
- FIG. 6 is an explanatory diagram of the configuration of the hot plate of the second embodiment.
- FIG. 7 is an explanatory diagram of a configuration of a hot plate of the third embodiment.
- FIG. 8 is an explanatory diagram of the configuration of the hot plate of the fourth embodiment.
- FIG. 9 is an explanatory diagram of a hot plate of Example 5.
- FIG. 10 is an explanatory diagram of a situation where a cover glass for evaluation is installed on the hot plate of Example 5.
- FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a solar cell module using a crystal cell as a workpiece 10.
- the solar cell module 10 has a string 15 and a string 15 connected in parallel between a transparent cover glass 11 (transparent substrate) and a back material 12 via sealing materials 13 and 14 in parallel. It has a configuration in which a matrix is sandwiched.
- a material such as polyethylene resin is used for the back material 12.
- EVA ethylene vinyl acetate
- PVB polyvinyl butyral
- the string 15 has a configuration in which solar cells 18 as crystal cells are connected between electrodes 16 and 17 via lead wires 19.
- a solar cell module generally called a thin film type can be targeted.
- a power generation element composed of a transparent electrode, a semiconductor, and a back electrode is deposited on a transparent cover glass in advance.
- the cover glass is disposed downward, and the sealing material is placed on the power generating element on the cover glass. Furthermore, it has the structure which covered the back material on the sealing material.
- FIG. 2 is a diagram illustrating an overall configuration of the laminating apparatus 100 according to the present embodiment.
- the laminating apparatus 100 includes an upper case 110, a lower case 120, and a conveyance belt 130 for conveying the workpiece 10.
- the conveyor belt 130 conveys the workpiece 10 between the upper case 110 and the lower case 120.
- the laminating apparatus 100 is provided with a carry-in conveyor 200 for conveying the workpiece 10 before laminating to the laminating apparatus 100. Further, the laminating apparatus 100 is provided with a carry-out conveyor 300 for carrying out the workpiece 10 after lamination from the laminating apparatus 100.
- the carry-in conveyor 200 and the carry-out conveyor 300 are connected in series.
- the workpiece 10 is transferred from the carry-in conveyor 200 to the conveyance belt 130 and from the conveyance belt 130 to the carry-out conveyor 300.
- the laminating apparatus 100 is provided with a lifting device (not shown) composed of a cylinder, a piston rod, and the like. The lifting device can lift and lower the upper case 110 with respect to the lower case 120 while maintaining the horizontal state.
- FIG. 3 is a side sectional view of a laminating unit 101 that laminates the workpiece 10 in the laminating apparatus 100.
- FIG. 4 is a cross-sectional side view of the laminating unit 101 during laminating.
- the upper case 110 is formed with a space opened downward. In this space, a diaphragm 112 (pressing member) is provided so as to partition the space horizontally.
- the diaphragm 112 is formed of heat-resistant rubber such as silicone rubber.
- the diaphragm 112 functions as a pressing member that presses the workpiece 10 and performs lamination.
- a space (upper chamber 113) partitioned by a diaphragm 112 is formed in the upper case 110.
- An intake / exhaust port 114 communicating with the upper chamber 113 is provided on the upper surface of the upper case 110.
- the inside of the upper chamber 113 can be evacuated and the atmosphere can be introduced into the upper chamber 113 via the intake / exhaust port 114.
- a space (lower chamber 121) opened upward is formed in this space.
- a hot plate 122 panel-shaped heater
- the hot plate 122 is supported by a support member erected on the bottom surface of the lower case 120 so as to maintain a horizontal state. In this case, the hot plate 122 is supported so that the surface thereof is almost the same height as the opening surface of the lower chamber 121.
- An intake / exhaust port 123 communicating with the lower chamber 121 is provided on the lower surface of the lower case 120. In the lower chamber 121, the inside of the lower chamber 121 can be evacuated and the atmosphere can be introduced into the lower chamber 121 through the intake / exhaust port 123.
- a conveyor belt 130 is movably provided between the upper case 110 and the lower case 120 and above the heat plate 122. The conveyor belt 130 receives the workpiece 10 before lamination from the carry-in conveyor 200 of FIG.
- the conveyance belt 130 delivers the workpiece 10 after lamination to the carry-out conveyor 300 in FIG.
- a release sheet 140 is provided between the upper case 110 and the lower case 120 and above the conveyor belt 130.
- the release sheet 140 prevents the sealing materials 13 and 14 from adhering to the diaphragm 112 when the sealing materials 13 and 14 (see FIG. 1) of the workpiece 10 are melted.
- the workpiece 10 is held at a position away from the hot plate 122 by raising a lift pin (not shown) which is arranged in the lower chamber 121 and the hot plate 122 and can move up and down. Also good.
- the lifting device lowers the upper case 110.
- the internal space between the upper case 110 and the lower case 120 is sealed as shown in FIG. That is, the upper chamber 113 and the lower chamber 121 can be kept sealed inside the upper case 110 and the lower case 120, respectively.
- the laminating apparatus 100 evacuates the upper chamber 113 through the intake / exhaust port 114 of the upper case 110.
- the laminating apparatus 100 evacuates the lower chamber 121 through the intake / exhaust port 123 of the lower case 120 (vacuum process). Due to the evacuation of the lower chamber 121, the bubbles contained in the workpiece 10 are sent out of the workpiece 10.
- the lift pin is lowered to heat the workpiece 10 from approximately the second half of the vacuum process. Place on the plate 122. Since the workpiece 10 is heated by the hot plate 122 heated by temperature control of a temperature control device described later, the sealing materials 13 and 14 included in the workpiece 10 are also heated.
- the laminating apparatus 100 introduces air into the upper chamber 113 through the intake / exhaust port 114 of the upper case 110 while maintaining the vacuum state of the lower chamber 121.
- a pressure difference is generated between the upper chamber 113 and the lower chamber 121, so that the diaphragm 112 expands.
- the diaphragm 112 is pushed downward as shown in FIG. 4 (pressurizing step).
- the workpiece 10 is sandwiched between the diaphragm 112 extruded downward and the hot plate 122, and the constituent members are bonded to each other by the sealing materials 13 and 14 melted by heating.
- the release sheet 140 prevents the sealing materials 13 and 14 from adhering to the workpiece 10 to be laminated next from the diaphragm 112. Further, when the protruding sealing materials 13 and 14 adhere to the conveying belt 130, the adhering sealing materials 13 and 14 are removed by a cleaning mechanism (not shown).
- the laminating apparatus 100 introduces air into the lower chamber 121 through the intake / exhaust port 123 of the lower case 120. At this time, the lifting device raises the upper case 110. By raising the upper case 110, the conveyor belt 130 can be moved as shown in FIG. The conveyor belt 130 delivers the workpiece 10 after lamination to the carry-out conveyor 300. Next, the configuration of the hot plate 122 of the laminating apparatus 100 according to this embodiment will be described.
- FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of the hot plate 122 according to the first embodiment.
- the hot plate 122 in FIGS. 3 and 4 is the hot plate 20.
- FIG. 5A is a plan view of the hot plate 20 and shows a heater embedded state.
- FIG. 5B is a front view of the hot platen 20.
- the hot plate 20 has a size that fits in the lower case 120 of FIG. Moreover, it is formed in a size larger than the solar cell module 10 which is a workpiece shown by a two-dot chain line in FIG.
- the dimensions of the hot plate 20 of the present embodiment are, for example, a width Wh of about 1500 mm and a depth Dh of about 1200 mm.
- the solar cell module 10 heated by the hot plate 20 has a depth d of about 1100 mm and a width W of about 1400 mm, and is rectangular in plan view.
- the size of the hot plate 20 is a reference example and is not limited to this dimension.
- the workpiece 10 is placed on the hot plate 20.
- the hot plate bodies 201 to 204 are formed in a panel shape on which the workpiece 10 can be placed using aluminum or an aluminum alloy.
- the material can be an iron-based material such as stainless steel.
- the hot plate 20 is divided into heating regions 1 to 4 in a substantially concentric elliptical shape from the center to the periphery.
- each of the heating regions 1 to 4 four linear heaters H are embedded in the hot plate.
- Fig.5 (a) has shown the arrangement
- a sheath heater or the like can be used as the heater.
- a sheath heater and a heat pipe can be used in combination.
- one or more temperature sensors are provided in each heating region, and the temperature of each heating region can be confirmed and controlled by a temperature control device.
- the number of heating regions is not limited to the four heating regions of the present embodiment, and can be increased or decreased depending on the size of the solar cell module to be laminated. Further, the number of heaters embedded in each heating region is not limited to this embodiment. The number of heaters can be changed according to the characteristics of the workpiece.
- the heating area 1 to the heating area 4 are not shown in the figure, if they are connected to each other, the temperature difference of the hot plate is eliminated due to heat conduction even if a temperature difference is provided by dividing the section into heating areas. End up. Therefore, a heat shield means is provided between the heating regions. Insulation of each heating region can be realized by, for example, using each heating region as a separate hot plate and providing a gap (air layer) between the heating regions. Other heat shield means will be described in another embodiment.
- the hot plate having the configuration of Example 1 the transparent substrate of the solar cell module that is the workpiece is warped, and the heating time in the laminating process at the central portion and the peripheral portion of the workpiece is thereby reduced. Even if there is a difference, the amount of heat supplied to each part of the workpiece is the same, so the crosslink density of the workpiece is uniform. Therefore, a solar cell module excellent in long-term durability can be manufactured.
- the hot plate 30 of the second embodiment will be described with reference to FIG. Further, the description of the same contents as those in the first embodiment is omitted.
- the hot plate 30 is divided into heating regions 1 to 4 in a substantially concentric elliptical shape from the center to the periphery. Each heating region is a hot plate main body 301-304. Further, in the heating area 1 to the heating area 4, a substantially concentric heater is embedded in the hot plate.
- FIG. 6 shows the arrangement of the heaters inside the hot plate.
- a sheath heater or the like can be used. Moreover, a sheath heater and a heat pipe can be used in combination.
- one or more temperature sensors are provided in each heating region, and the temperature of each heating region can be confirmed and controlled by a temperature control device. Thereby, the effect similar to the hot plate of the structure of Example 1 can be expressed.
- FIG. 7A is a front view of the hot plate 40 showing the embedded state of the heater H
- FIG. 7B is a cross-sectional view of the hot plate 40 taken along the line CC.
- the heating plate 40 is divided into heating regions 1 to 4 in a substantially concentric elliptical shape from the center to the periphery.
- the hot plate bodies 401 to 404 in the heating region 1 to the heating region 4 are fixed on the mounting plate 405 via a heat shield sheet 406.
- a heat shield layer 407 is provided between the heating regions.
- the heat shield sheet 406 and the heat shield layer 407 a Teflon sheet, glass wool or rock wool formed into a sheet shape, or the like can be used. Further, the heat shield layer 407 may have a structure in which an air layer is provided as a gap as described in the first embodiment. In each heating region (hot plate main body), four linear heaters are embedded in the hot plate. A sheath heater or the like can be used as the heater. Moreover, a sheath heater and a heat pipe can be used in combination. Although not shown, one or more temperature sensors are provided in each heating region, and the temperature of each heating region can be confirmed and controlled by a temperature control device. Thereby, the effect similar to the hot plate of the structure of Example 1 can be expressed. Furthermore, when attaching a hot plate to the lower case 120 of FIG. 3 or FIG. 4 of a laminating apparatus, the attachment can be made easy.
- FIG. 8A is a front view of the hot plate 50 showing the embedded state of the heater H
- FIG. 8B is a cross-sectional view of the hot plate 50 taken along the line CC. Further, the description of the same contents as those in Embodiment 3 is omitted.
- the heating plate 50 is divided into heating regions 1 to 4 in a substantially concentric rectangular shape from the center to the periphery.
- the hot plate bodies 401 to 404 in the heating region 1 to the heating region 4 four linear heaters H are embedded in the hot plate. Thereby, the effect similar to the hot plate of the structure of Example 3 can be expressed.
- the hot plate used in the present embodiment has a heating region having a substantially concentric rectangular shape and three sections. Each heating area is shielded by a heat shield.
- This hot plate was placed in the laminating apparatus shown in FIG. 2 as shown in FIGS.
- the laminating apparatus is provided with a lift pin function in the hot plate. Since the laminating apparatus provided with the function of the lift pin is used, when the cover glass is carried on the hot plate, the lift pin is raised. Accordingly, the cover glass is not immediately placed on the hot plate. In the vacuuming process, the lift pin is lowered after a certain time has elapsed, and the cover glass is placed on the hot plate, so that the cover glass is less warped.
- Comparative Example 1 was the same as Example 5 except that the temperature setting of the hot platen 60 was all made uniform at 150 ° C. It is assumed that all the set temperatures of the heating region 1 to the heating region 3 are made uniform while the cover glass placed on the hot plate 60 is warped. Lamination was performed under the conditions shown in Table 3 and Table 4, and the crosslink density at the same location as in Example 5 was measured. The results are shown in Tables 3 and 4.
- Example 6 was the same as Example 5 except that the laminating apparatus used had no lift pin function. Lamination was performed under the conditions shown in Table 5 and Table 6, and the crosslink density at the same location as in Example 5 was measured. The results are shown in Tables 5 and 6.
- Comparative Example 2 Comparative Example 2 was the same as Example 6 except that the temperature setting of the hot platen 60 was all made uniform at 150 ° C. It is assumed that all the set temperatures of the heating region 1 to the heating region 3 are made uniform while the cover glass placed on the hot plate 60 is warped. Lamination was performed under the conditions shown in Table 7 and Table 8, and the crosslink density at the same location as in Example 6 was measured. The results are shown in Table 7 and Table 8.
- the crosslink density in the periphery is high due to the warp of the glass, and the crosslink density is small and the variation is large in a place where heat transfer is poor.
- the crosslink density was about twice as large as after 10 minutes, and was uniform overall, but in the comparative example shown in Table 4, the central portion The crosslink density of the film became extremely high, the overall variation became larger, and the quality became non-uniform.
- the cross-linking density in the surroundings becomes high due to the warp of the glass at the initial stage after 10 minutes of elapsed time, and the cross-linking density in the central heating region 1 becomes extremely after 30 minutes. It turns out that it becomes high.
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Abstract
本発明は、ラミネート加工した被加工物内の架橋密度を均一にできる熱板およびその熱板を使用したラミネート装置を提供することを目的とする。 本発明のラミネート装置用の熱板は、押圧部材により仕切られた上チャンバと下チャンバとを有し、その下チャンバに設けられた熱板上に被加工物を載置し、前記熱板により加熱した前記被加工物を、前記下チャンバを真空とし前記上チャンバに大気を導入し前記熱板と前記押圧部材とで挟圧してラミネートするラミネート装置に使用する熱板を、前記熱板の加熱領域を、被加工物の中央から周辺に向かって略同心形状に分割した各加熱領域とし、各加熱領域に一つ以上のヒーターを設け、前記加熱領域を個別に温度制御する構成とした。
Description
本発明は、熱板上に太陽電池モジュール等の被加工物を配置し、熱板により加熱した被加工物を熱板と押圧部材とで挟圧してラミネートするラミネート装置に使用する熱板およびその熱板を用いたラミネート装置に関するものである。
従来から、太陽電池モジュールを製造する場合、ラミネート装置が使用されている(特許文献1)。ラミネート装置は、下方向に向けて膨張自在なダイヤフラムを有する上ケースと、熱板を有する下ケースとを有している。太陽電池モジュールをラミネートする際、まず、構成部材を重ね合わせた太陽電池モジュールを、上ケースと下ケースとで形成される空間に搬送する。次に、ラミネート装置は、上ケースと下ケースとで形成される空間を真空状態にし、熱板上に太陽電池モジュールを配置した後、構成部材を加熱した状態で、上ケースの内部に大気圧を導入する。このようにすることで、太陽電池モジュールは、ダイヤフラムと熱板とで挟圧されて、ラミネートされ、太陽電池モジュールの各構成部材が溶融された封止材により接着される。
また特許文献1には、ラミネート装置用の熱板内に複数のヒーターを設け、その熱板を複数の加熱領域に分けてその加熱領域の一部又は全てに温度センサーを設けその測定結果により、ヒーターを個別で制御する技術が提案されている。
特開2008−47766号公報
また特許文献1には、ラミネート装置用の熱板内に複数のヒーターを設け、その熱板を複数の加熱領域に分けてその加熱領域の一部又は全てに温度センサーを設けその測定結果により、ヒーターを個別で制御する技術が提案されている。
ここで、従来のラミネート装置は、熱板の上面を複数の加熱領域に分割して、何れの加熱領域でも均一の温度になるように設定されている。しかしながら、上ケースと下ケースとで形成される空間は、熱板によりすでに加熱されている。したがって、太陽電池モジュールが、その空間に搬送されると、太陽電池モジュールの構成部材であるカバーガラスの上下面の温度差等の影響により、太陽電池モジュールの周縁部が熱板から離間するような態様で反ってしまう。このように反った太陽電池モジュールでは、太陽電池モジュールの内側部(中央部)のみが熱板上に接地し、その後、周縁部がダイヤフラムの押圧によって内側部に遅れて接触する。
このような状況では、太陽電池モジュールをラミネート加工する際に封止材を架橋する時間は、太陽電池モジュールの中央部に比べ周辺部は少ない。一方、反りのためダイヤフラムからの圧力は中心よりも強いことが予想される。よって、ラミネート加工後の封止材の架橋密度は、場所的に均一になっているか分からない。もし、太陽電池モジュールの架橋密度が中央部に比べ周辺部が小さければ、ラミネート加工後の封止材と透明基板(カバーガラス)や裏面材との接着能力が劣ることを意味している。このような太陽電池モジュールは、接着能力が弱い周辺部の一部に剥離が発生し太陽電池モジュールの内部へ水の侵入を許すことになり、太陽電池モジュールとしての寿命は短い。太陽電池モジュールを長寿命とするためには、ラミネート加工により太陽電池全面に亘り架橋密度を均一とし、太陽電池モジュール周辺の封止材の接着能力を中央部と同等程度とする必要がある。
また特許文献1に記載のラミネート装置は、熱板内に複数のヒーターと温度センサーが設けられているが、熱板の温度を均一にする、あるいは熱板の温度分布を意図的にある領域のみ高目に設定するためには、ヒーターを細かく分割し温度センサーを複数個設け制御する必要があり熱板の構造が複雑になる。さらに熱板そのものが1枚の板で構成されている。したがって、ある領域のみ加熱温度を上昇させるというようなことは困難である。
本発明は、上述したような問題点に鑑みてなされたものであり、ラミネート加工した被加工物内の架橋密度を均一にできる熱板およびその熱板を使用したラミネート装置を提供することを目的とする。
このような状況では、太陽電池モジュールをラミネート加工する際に封止材を架橋する時間は、太陽電池モジュールの中央部に比べ周辺部は少ない。一方、反りのためダイヤフラムからの圧力は中心よりも強いことが予想される。よって、ラミネート加工後の封止材の架橋密度は、場所的に均一になっているか分からない。もし、太陽電池モジュールの架橋密度が中央部に比べ周辺部が小さければ、ラミネート加工後の封止材と透明基板(カバーガラス)や裏面材との接着能力が劣ることを意味している。このような太陽電池モジュールは、接着能力が弱い周辺部の一部に剥離が発生し太陽電池モジュールの内部へ水の侵入を許すことになり、太陽電池モジュールとしての寿命は短い。太陽電池モジュールを長寿命とするためには、ラミネート加工により太陽電池全面に亘り架橋密度を均一とし、太陽電池モジュール周辺の封止材の接着能力を中央部と同等程度とする必要がある。
また特許文献1に記載のラミネート装置は、熱板内に複数のヒーターと温度センサーが設けられているが、熱板の温度を均一にする、あるいは熱板の温度分布を意図的にある領域のみ高目に設定するためには、ヒーターを細かく分割し温度センサーを複数個設け制御する必要があり熱板の構造が複雑になる。さらに熱板そのものが1枚の板で構成されている。したがって、ある領域のみ加熱温度を上昇させるというようなことは困難である。
本発明は、上述したような問題点に鑑みてなされたものであり、ラミネート加工した被加工物内の架橋密度を均一にできる熱板およびその熱板を使用したラミネート装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するための第1発明のラミネート装置用の熱板は、押圧部材により仕切られた上チャンバと下チャンバとを有し、その下チャンバに設けられた熱板上に被加工物を載置し、前記熱板により加熱した前記被加工物を、前記下チャンバを真空とし前記上チャンバに大気を導入し前記熱板と前記押圧部材とで挟圧してラミネートするラミネート装置に使用する熱板であって、前記熱板は、前記熱板の加熱領域を、被加工物の中央から周辺に向かって略同心形状に分割した各加熱領域とし、各前記加熱領域に一つ以上のヒーターを設け、前記加熱領域を個別に温度制御することを特徴している。
第2発明のラミネート装置用の熱板は、第1発明において、前記加熱領域は、それぞれの加熱領域が熱的に遮蔽されていることを特徴としている。
第3発明のラミネート装置用の熱板は、第2発明において、隣接する各加熱領域の間に遮熱材を配置することにより、前記各加熱領域の熱的な遮蔽を行うことを特徴としている。
第4発明のラミネート装置用の熱板は、第2発明において、隣接する各加熱領域の間に空気層を設けることにより、前記各加熱領域の熱的な遮蔽を行うことを特徴としている。
第5発明のラミネート装置用の熱板は、第1から第4発明のいずれかにおいて、前記各加熱領域に対応する熱板を被加工物を載置する載置板を介して接続して構成されていることを特徴としている。
第6発明のラミネート装置用の熱板は、第1から第4発明のいずれかにおいて、前記各加熱領域に対応する熱板を一枚の裏板を介して接続して構成されていることを特徴としている。
第7発明のラミネート装置用の熱板は、第1から第6発明のいずれかにおいて、前記各加熱領域に略同心形状のヒーターを埋設したことを特徴としている。
第8発明のラミネート装置用の熱板は、第1から第7発明のいずれかにおいて、前記熱板は、前記各加熱領域に一つ以上のヒーター及びヒートパイプを埋設したことを特徴としている。
第9発明のラミネート装置は、第1から第8発明のいずれかに記載のラミネート装置用の熱板を使用したことを特徴としている。
第10発明のラミネート方法は、第1から第8発明のいずれかに記載のラミネート装置用の熱板を使用したラミネート装置により太陽電池モジュールのラミネート加工を行なうことを特徴としている。
第2発明のラミネート装置用の熱板は、第1発明において、前記加熱領域は、それぞれの加熱領域が熱的に遮蔽されていることを特徴としている。
第3発明のラミネート装置用の熱板は、第2発明において、隣接する各加熱領域の間に遮熱材を配置することにより、前記各加熱領域の熱的な遮蔽を行うことを特徴としている。
第4発明のラミネート装置用の熱板は、第2発明において、隣接する各加熱領域の間に空気層を設けることにより、前記各加熱領域の熱的な遮蔽を行うことを特徴としている。
第5発明のラミネート装置用の熱板は、第1から第4発明のいずれかにおいて、前記各加熱領域に対応する熱板を被加工物を載置する載置板を介して接続して構成されていることを特徴としている。
第6発明のラミネート装置用の熱板は、第1から第4発明のいずれかにおいて、前記各加熱領域に対応する熱板を一枚の裏板を介して接続して構成されていることを特徴としている。
第7発明のラミネート装置用の熱板は、第1から第6発明のいずれかにおいて、前記各加熱領域に略同心形状のヒーターを埋設したことを特徴としている。
第8発明のラミネート装置用の熱板は、第1から第7発明のいずれかにおいて、前記熱板は、前記各加熱領域に一つ以上のヒーター及びヒートパイプを埋設したことを特徴としている。
第9発明のラミネート装置は、第1から第8発明のいずれかに記載のラミネート装置用の熱板を使用したことを特徴としている。
第10発明のラミネート方法は、第1から第8発明のいずれかに記載のラミネート装置用の熱板を使用したラミネート装置により太陽電池モジュールのラミネート加工を行なうことを特徴としている。
第1の発明によれば、以下の効果が発現する。前記熱板は、前記熱板の加熱領域を、被加工物の中央から周辺に向かって略同心形状に分割した各加熱領域とし、前記加熱領域を個別に温度制御するので、被加工物の透明基板に反りがあったり、被加工物の中央部と周辺部とでラミネート加工における加熱時間に差があっても、被加工物の各部分に供給される熱量は同じになるので、被加工物の架橋密度は均一になる。
その結果、太陽電池モジュールの中央部と周辺部とで封止材の架橋密度が均一な太陽電池モジュールを製造することができる。
第2の発明によれば、前記各加熱領域は、熱的に遮蔽されているので、第1発明の効果を顕著に発現させることができる。
第3発明によれば、隣接する各加熱領域の間に遮熱材を配置しているので、前記各加熱領域の熱的な遮蔽を容易に行なうことができる。
第4発明によれば、隣接する各加熱領域の間に空気層を配置しているので、前記各加熱領域の熱的な遮蔽を容易に行なうことができる。
第5発明によれば、前記各加熱領域に対応する熱板を被加工物を載置する載置板を介して接続しているので、各加熱領域の熱板を容易に一体化できる。
第6発明によれば、前記各加熱領域に対応する熱板を一枚の裏板を介して接続して構成されているので、各加熱領域の熱板を容易に一体化できるとともに第1発明の効果を顕著に発現させることができる。
第7発明によれば、前記各加熱領域に略同心形状のヒーターを埋設しているので、熱板の構成を簡単にすることができる。
第8発明によれば、前記熱板は、前記各加熱領域に一つ以上のヒーターおよびヒートパイプを埋設したことを特徴としているので各加熱領域の温度を均一に制御することが更に容易になる。
第9発明のラミネート装置は、第1発明から第8発明の熱板を使用している。前記熱板は、前記被加工物の周縁部と中央部を同心形状の加熱領域に分割した構成を採用しているので、前記被加工物の周縁部と中央部をその架橋密度を均一にできるよう熱板に温度分布を設けることができる。したがって太陽電池モジュールの構成部材である透明基板に反りがあっても、ラミネート加工時にその中央部と周辺部とが受ける熱量を、架橋密度が均一になるように制御できる。これにより架橋密度が均一な被加工物(太陽電池モジュール)を得ることができる。
第10発明のラミネート方法は、前記被加工物をラミネート加工するラミネート装置は第1発明から第8発明の熱板を使用している。したがって第9発明と同様の効果が発現する。
その結果、太陽電池モジュールの中央部と周辺部とで封止材の架橋密度が均一な太陽電池モジュールを製造することができる。
第2の発明によれば、前記各加熱領域は、熱的に遮蔽されているので、第1発明の効果を顕著に発現させることができる。
第3発明によれば、隣接する各加熱領域の間に遮熱材を配置しているので、前記各加熱領域の熱的な遮蔽を容易に行なうことができる。
第4発明によれば、隣接する各加熱領域の間に空気層を配置しているので、前記各加熱領域の熱的な遮蔽を容易に行なうことができる。
第5発明によれば、前記各加熱領域に対応する熱板を被加工物を載置する載置板を介して接続しているので、各加熱領域の熱板を容易に一体化できる。
第6発明によれば、前記各加熱領域に対応する熱板を一枚の裏板を介して接続して構成されているので、各加熱領域の熱板を容易に一体化できるとともに第1発明の効果を顕著に発現させることができる。
第7発明によれば、前記各加熱領域に略同心形状のヒーターを埋設しているので、熱板の構成を簡単にすることができる。
第8発明によれば、前記熱板は、前記各加熱領域に一つ以上のヒーターおよびヒートパイプを埋設したことを特徴としているので各加熱領域の温度を均一に制御することが更に容易になる。
第9発明のラミネート装置は、第1発明から第8発明の熱板を使用している。前記熱板は、前記被加工物の周縁部と中央部を同心形状の加熱領域に分割した構成を採用しているので、前記被加工物の周縁部と中央部をその架橋密度を均一にできるよう熱板に温度分布を設けることができる。したがって太陽電池モジュールの構成部材である透明基板に反りがあっても、ラミネート加工時にその中央部と周辺部とが受ける熱量を、架橋密度が均一になるように制御できる。これにより架橋密度が均一な被加工物(太陽電池モジュール)を得ることができる。
第10発明のラミネート方法は、前記被加工物をラミネート加工するラミネート装置は第1発明から第8発明の熱板を使用している。したがって第9発明と同様の効果が発現する。
図1は、被加工物である太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。
図2は、本発明の熱板を載置したラミネート装置の全体の構成を示す図である。
図3は、ラミネート装置のラミネート部の側断面図である。
図4は、ラミネート装置のラミネート加工時におけるラミネート部の側断面図である。
図5は、実施例1の熱板の構成の説明図である。
図6は、実施例2の熱板の構成の説明図である。
図7は、実施例3の熱板の構成の説明図である。
図8は、実施例4の熱板の構成の説明図である。
図9は、実施例5の熱板の説明図である。
図10は、実施例5の熱板に評価用のカバーガラスを設置した状況の説明図である。
図2は、本発明の熱板を載置したラミネート装置の全体の構成を示す図である。
図3は、ラミネート装置のラミネート部の側断面図である。
図4は、ラミネート装置のラミネート加工時におけるラミネート部の側断面図である。
図5は、実施例1の熱板の構成の説明図である。
図6は、実施例2の熱板の構成の説明図である。
図7は、実施例3の熱板の構成の説明図である。
図8は、実施例4の熱板の構成の説明図である。
図9は、実施例5の熱板の説明図である。
図10は、実施例5の熱板に評価用のカバーガラスを設置した状況の説明図である。
10 被加工物(太陽電池モジュール)
11 カバーガラス
13、14 封止材
100 ラミネート装置
101 ラミネート部
110 上ケース
112 ダイヤフラム
113 上チャンバ
120 下ケース
121 下チャンバ
122 熱板
20~60 熱板
201~204 熱板本体
301~304 熱板本体
401~404 熱板本体
501~504 熱板本体
405、505 取付板
406、506 遮熱シート
407、507 遮熱材
H ヒーター
11 カバーガラス
13、14 封止材
100 ラミネート装置
101 ラミネート部
110 上ケース
112 ダイヤフラム
113 上チャンバ
120 下ケース
121 下チャンバ
122 熱板
20~60 熱板
201~204 熱板本体
301~304 熱板本体
401~404 熱板本体
501~504 熱板本体
405、505 取付板
406、506 遮熱シート
407、507 遮熱材
H ヒーター
以下、図面を参照して本実施形態に係るラミネート装置について説明する。
ここでは、まず、ラミネート装置でラミネートされる被加工物10について説明する。
図1は、被加工物10として結晶系セルを使用した太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。太陽電池モジュール10は、図示のように、透明なカバーガラス11(透明基板)と裏面材12との間に、封止材13、14を介してストリング15およびストリング15を複数列並列に接続したマトリックス状のものを挟み込んだ構成を有する。裏面材12にはポリエチレン樹脂等の材料が使用される。また、封止材13、14にはEVA(エチレンビニルアセテート)樹脂や、PVB(ポリビニルブチラール)樹脂等が使用される。ストリング15は、電極16、17の間に結晶系セルとしての太陽電池セル18をリード線19を介して接続した構成である。
また、被加工物10としては、上述した太陽電池モジュールだけではなく、一般に薄膜式と呼ばれる太陽電池モジュールを対象とすることもできる。この薄膜式太陽電池モジュールの代表的な構造例では、透明なカバーガラスに、予め、透明電極、半導体、裏面電極からなる発電素子が蒸着してある。このような薄膜式太陽電池モジュールは、カバーガラスを下向きに配置し、カバーガラス上の発電素子の上に封止材を被せる。更に、封止材の上に裏面材を被せた構造になっている。このような状態で真空加熱ラミネートすることにより薄膜式太陽電池モジュールの構成部材が接着される。すなわち、薄膜式太陽電池モジュールは、上述した太陽電池モジュールの結晶系セルが蒸着された発電素子に変わるだけである。薄膜式太陽電池モジュールの基本的な封止構造は上述した太陽電池モジュールと同じである。
図2は、本実施形態に係るラミネート装置100の全体の構成を示す図である。ラミネート装置100は、上ケース110と、下ケース120と、被加工物10を搬送するための搬送ベルト130とを有する。搬送ベルト130は、被加工物10を上ケース110と下ケース120との間に搬送する。ラミネート装置100には、ラミネート前の被加工物10をラミネート装置100に搬送するための搬入コンベア200が設けられている。また、ラミネート装置100には、ラミネート後の被加工物10をラミネート装置100から搬出するための搬出コンベア300が設けられている。搬入コンベア200と搬出コンベア300とは、連設されている。被加工物10は、搬入コンベア200から搬送ベルト130に受け渡され、搬送ベルト130から搬出コンベア300に受け渡される。
ラミネート装置100には、シリンダ及びピストンロッド等で構成される図示しない昇降装置が設けられている。昇降装置は、上ケース110を水平状態に維持したまま下ケース120に対して昇降させることができる。昇降装置が上ケース110を下降させることで、上ケース110と下ケース120との内部空間を密閉させることができる。
次に、本施形態に係るラミネート装置100のラミネート部101の構成についてより具体的に説明する。図3は、ラミネート装置100において被加工物10をラミネートするラミネート部101の側断面図である。図4は、ラミネート加工時におけるラミネート部101の側断面図である。
上ケース110には、下方向に開口された空間が形成されている。この空間には、空間を水平に仕切るようにダイヤフラム112(押圧部材)が設けられている。ダイヤフラム112は、シリコーン系のゴム等の耐熱性のあるゴムにより成形されている。後述するように、ダイヤフラム112は、被加工物10を押圧する押圧部材として機能し、ラミネートを行う。上ケース110内には、ダイヤフラム112によって仕切られた空間(上チャンバ113)が形成される。
また、上ケース110の上面には、上チャンバ113と連通する吸排気口114が設けられている。上チャンバ113では、吸排気口114を介して、上チャンバ113内を真空引きして真空状態にしたり、上チャンバ113内に大気を導入したりすることができる。
下ケース120には、上方向に開口された空間(下チャンバ121)が形成されている。この空間には、熱板122(パネル状のヒーター)が設けられている。熱板122は、下ケース120の底面に立設された支持部材によって、水平状態を保つように支持されている。この場合に、熱板122は、その表面が下チャンバ121の開口面とほぼ同一の高さになるように支持される。
また、下ケース120の下面には、下チャンバ121と連通する吸排気口123が設けられている。下チャンバ121では、吸排気口123を介して、下チャンバ121内を真空引きして真空状態にしたり、下チャンバ121内に大気を導入したりすることができる。
上ケース110と下ケース120との間であって、熱板122の上方には、搬送ベルト130が移動自在に設けられている。搬送ベルト130は、図2の搬入コンベア200からラミネート前の被加工物10を受け取ってラミネート部101の中央位置、すなわち熱板122の中央部に正確に搬送する。また、搬送ベルト130は、ラミネート後の被加工物10を図2の搬出コンベア300に受け渡す。
また、上ケース110と下ケース120との間であって、搬送ベルト130の上方には、剥離シート140が設けられている。剥離シート140は、被加工物10の封止材13、14(図1参照)が溶融したときに、封止材13、14がダイヤフラム112に付着するのを防止する。
次に、本実施形態に係るラミネート装置100によるラミネート工程についてより具体的に説明する。まず、図3に示すように、搬送ベルト130は、被加工物10をラミネート部101の中央位置に搬送する。なお、このとき、下チャンバ121や熱板122に配設された上下動可能な図示しないリフトピン等を上昇させることで、被加工物10を熱板122上から離間した位置に保持しておいてもよい。
次に、昇降装置は、上ケース110を下降させる。上ケース110を下降させることにより、図4に示すように、上ケース110と下ケース120との内部空間は、密閉される。すなわち、上ケース110と下ケース120との内部にて上チャンバ113及び下チャンバ121は、それぞれ密閉状態に保つことができる。
次に、ラミネート装置100は、上ケース110の吸排気口114を介して、上チャンバ113内の真空引きを行う。同様に、ラミネート装置100は、下ケース120の吸排気口123を介して、下チャンバ121内の真空引きを行う(真空工程)。下チャンバ121の真空引きにより、被加工物10内に含まれている気泡は、被加工物10外に送出される。なお、上下動可能な図示しないリフトピンにより被加工物10を、熱板122上から離間した位置に保持していた場合は、真空工程の略後半から、リフトピンを下降して被加工物10を熱板122上に載置する。
被加工物10は、後述する温度制御装置の温度制御により加熱された熱板122によって加熱されるので、被加工物10の内部に含まれる封止材13、14も加熱される。
次に、ラミネート装置100は、下チャンバ121の真空状態を保ったまま、上ケース110の吸排気口114を介して、上チャンバ113に大気を導入する。これにより、上チャンバ113と下チャンバ121との間に気圧差が生じることで、ダイヤフラム112が膨張する。従って、ダイヤフラム112は、図4に示すように下方に押し出される(加圧工程)。被加工物10は、下方に押し出されたダイヤフラム112と、熱板122とで挟圧され、加熱により溶融された封止材13、14によって各構成部材が接着される。
このとき、封止材13、14がカバーガラス11と裏面材12との間からはみ出てしまうことがあるものの、はみ出した封止材13、14は剥離シート140に付着する。このように剥離シート140を介在させることにより、はみ出した封止材13、14がダイヤフラム112に付着するのを防止する。従って、剥離シート140は、ダイヤフラム112から次にラミネートする被加工物10に封止材13、14が付着するのを防止する。また、はみ出した封止材13、14が、搬送ベルト130上に付着した場合は、付着した封止材13、14は、図示しないクリーニング機構により除去される。
このようにラミネート工程が終了した後、ラミネート装置100は、下ケース120の吸排気口123を介して、下チャンバ121に大気を導入する。このとき、昇降装置は、上ケース110を上昇させる。上ケース110を上昇させることにより、図3に示すように、搬送ベルト130を移動させることができるようになる。搬送ベルト130は、ラミネート後の被加工物10を搬出コンベア300に受け渡す。
次に、本実施形態に係るラミネート装置100の熱板122の構成について説明する。
ここでは、まず、ラミネート装置でラミネートされる被加工物10について説明する。
図1は、被加工物10として結晶系セルを使用した太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。太陽電池モジュール10は、図示のように、透明なカバーガラス11(透明基板)と裏面材12との間に、封止材13、14を介してストリング15およびストリング15を複数列並列に接続したマトリックス状のものを挟み込んだ構成を有する。裏面材12にはポリエチレン樹脂等の材料が使用される。また、封止材13、14にはEVA(エチレンビニルアセテート)樹脂や、PVB(ポリビニルブチラール)樹脂等が使用される。ストリング15は、電極16、17の間に結晶系セルとしての太陽電池セル18をリード線19を介して接続した構成である。
また、被加工物10としては、上述した太陽電池モジュールだけではなく、一般に薄膜式と呼ばれる太陽電池モジュールを対象とすることもできる。この薄膜式太陽電池モジュールの代表的な構造例では、透明なカバーガラスに、予め、透明電極、半導体、裏面電極からなる発電素子が蒸着してある。このような薄膜式太陽電池モジュールは、カバーガラスを下向きに配置し、カバーガラス上の発電素子の上に封止材を被せる。更に、封止材の上に裏面材を被せた構造になっている。このような状態で真空加熱ラミネートすることにより薄膜式太陽電池モジュールの構成部材が接着される。すなわち、薄膜式太陽電池モジュールは、上述した太陽電池モジュールの結晶系セルが蒸着された発電素子に変わるだけである。薄膜式太陽電池モジュールの基本的な封止構造は上述した太陽電池モジュールと同じである。
図2は、本実施形態に係るラミネート装置100の全体の構成を示す図である。ラミネート装置100は、上ケース110と、下ケース120と、被加工物10を搬送するための搬送ベルト130とを有する。搬送ベルト130は、被加工物10を上ケース110と下ケース120との間に搬送する。ラミネート装置100には、ラミネート前の被加工物10をラミネート装置100に搬送するための搬入コンベア200が設けられている。また、ラミネート装置100には、ラミネート後の被加工物10をラミネート装置100から搬出するための搬出コンベア300が設けられている。搬入コンベア200と搬出コンベア300とは、連設されている。被加工物10は、搬入コンベア200から搬送ベルト130に受け渡され、搬送ベルト130から搬出コンベア300に受け渡される。
ラミネート装置100には、シリンダ及びピストンロッド等で構成される図示しない昇降装置が設けられている。昇降装置は、上ケース110を水平状態に維持したまま下ケース120に対して昇降させることができる。昇降装置が上ケース110を下降させることで、上ケース110と下ケース120との内部空間を密閉させることができる。
次に、本施形態に係るラミネート装置100のラミネート部101の構成についてより具体的に説明する。図3は、ラミネート装置100において被加工物10をラミネートするラミネート部101の側断面図である。図4は、ラミネート加工時におけるラミネート部101の側断面図である。
上ケース110には、下方向に開口された空間が形成されている。この空間には、空間を水平に仕切るようにダイヤフラム112(押圧部材)が設けられている。ダイヤフラム112は、シリコーン系のゴム等の耐熱性のあるゴムにより成形されている。後述するように、ダイヤフラム112は、被加工物10を押圧する押圧部材として機能し、ラミネートを行う。上ケース110内には、ダイヤフラム112によって仕切られた空間(上チャンバ113)が形成される。
また、上ケース110の上面には、上チャンバ113と連通する吸排気口114が設けられている。上チャンバ113では、吸排気口114を介して、上チャンバ113内を真空引きして真空状態にしたり、上チャンバ113内に大気を導入したりすることができる。
下ケース120には、上方向に開口された空間(下チャンバ121)が形成されている。この空間には、熱板122(パネル状のヒーター)が設けられている。熱板122は、下ケース120の底面に立設された支持部材によって、水平状態を保つように支持されている。この場合に、熱板122は、その表面が下チャンバ121の開口面とほぼ同一の高さになるように支持される。
また、下ケース120の下面には、下チャンバ121と連通する吸排気口123が設けられている。下チャンバ121では、吸排気口123を介して、下チャンバ121内を真空引きして真空状態にしたり、下チャンバ121内に大気を導入したりすることができる。
上ケース110と下ケース120との間であって、熱板122の上方には、搬送ベルト130が移動自在に設けられている。搬送ベルト130は、図2の搬入コンベア200からラミネート前の被加工物10を受け取ってラミネート部101の中央位置、すなわち熱板122の中央部に正確に搬送する。また、搬送ベルト130は、ラミネート後の被加工物10を図2の搬出コンベア300に受け渡す。
また、上ケース110と下ケース120との間であって、搬送ベルト130の上方には、剥離シート140が設けられている。剥離シート140は、被加工物10の封止材13、14(図1参照)が溶融したときに、封止材13、14がダイヤフラム112に付着するのを防止する。
次に、本実施形態に係るラミネート装置100によるラミネート工程についてより具体的に説明する。まず、図3に示すように、搬送ベルト130は、被加工物10をラミネート部101の中央位置に搬送する。なお、このとき、下チャンバ121や熱板122に配設された上下動可能な図示しないリフトピン等を上昇させることで、被加工物10を熱板122上から離間した位置に保持しておいてもよい。
次に、昇降装置は、上ケース110を下降させる。上ケース110を下降させることにより、図4に示すように、上ケース110と下ケース120との内部空間は、密閉される。すなわち、上ケース110と下ケース120との内部にて上チャンバ113及び下チャンバ121は、それぞれ密閉状態に保つことができる。
次に、ラミネート装置100は、上ケース110の吸排気口114を介して、上チャンバ113内の真空引きを行う。同様に、ラミネート装置100は、下ケース120の吸排気口123を介して、下チャンバ121内の真空引きを行う(真空工程)。下チャンバ121の真空引きにより、被加工物10内に含まれている気泡は、被加工物10外に送出される。なお、上下動可能な図示しないリフトピンにより被加工物10を、熱板122上から離間した位置に保持していた場合は、真空工程の略後半から、リフトピンを下降して被加工物10を熱板122上に載置する。
被加工物10は、後述する温度制御装置の温度制御により加熱された熱板122によって加熱されるので、被加工物10の内部に含まれる封止材13、14も加熱される。
次に、ラミネート装置100は、下チャンバ121の真空状態を保ったまま、上ケース110の吸排気口114を介して、上チャンバ113に大気を導入する。これにより、上チャンバ113と下チャンバ121との間に気圧差が生じることで、ダイヤフラム112が膨張する。従って、ダイヤフラム112は、図4に示すように下方に押し出される(加圧工程)。被加工物10は、下方に押し出されたダイヤフラム112と、熱板122とで挟圧され、加熱により溶融された封止材13、14によって各構成部材が接着される。
このとき、封止材13、14がカバーガラス11と裏面材12との間からはみ出てしまうことがあるものの、はみ出した封止材13、14は剥離シート140に付着する。このように剥離シート140を介在させることにより、はみ出した封止材13、14がダイヤフラム112に付着するのを防止する。従って、剥離シート140は、ダイヤフラム112から次にラミネートする被加工物10に封止材13、14が付着するのを防止する。また、はみ出した封止材13、14が、搬送ベルト130上に付着した場合は、付着した封止材13、14は、図示しないクリーニング機構により除去される。
このようにラミネート工程が終了した後、ラミネート装置100は、下ケース120の吸排気口123を介して、下チャンバ121に大気を導入する。このとき、昇降装置は、上ケース110を上昇させる。上ケース110を上昇させることにより、図3に示すように、搬送ベルト130を移動させることができるようになる。搬送ベルト130は、ラミネート後の被加工物10を搬出コンベア300に受け渡す。
次に、本実施形態に係るラミネート装置100の熱板122の構成について説明する。
図5は、第1の実施例1の熱板122の構成を示す図である。図5において図3および図4の熱板122は、熱板20としている。図5(a)は、熱板20の平面図でありヒーターの埋設状態を示した図面である。図5(b)は熱板20の正面図である。
熱板20は、全体の大きさが図3の下ケース120内に収まるサイズである。また図5(a)の2点鎖線で示す被加工物である太陽電池モジュール10よりも大きいサイズで形成される。ここで、本実施形態の熱板20の寸法は、例えば幅Whが約1500mm、奥行きDhが約1200mmである。また、この熱板20により加熱される太陽電池モジュール10の寸法は、奥行きdが約1100mm、幅Wが約1400mmであり、平面視で長方形状である。尚上記の熱板20のサイズは、参考例であり、この寸法に限定されるものではない。
図5(b)に示すように熱板20上に被加工物10が載置されている。
図5において、熱板本体201~204は、アルミニウム又はアルミニウム合金等により、被加工物10を載置できるようなパネル状に形成されている。尚材質は、ステンレス等の鉄系材料を使用することができる。
図5(a)に示すように、熱板20は、その中心部から周辺部に略同心楕円形状に加熱領域1~加熱領域4に区画分けをしている。更に加熱領域1~加熱領域4には、それぞれ4個の直線形状のヒーターHが熱板内部に埋設されている。図5(a)は、熱板内部のヒーターの配設状態を示している。ヒーターとしては、シースヒーター等を使用することができる。またシースヒーターとヒートパイプを併用することもできる。また図示はしていないが、各加熱領域には、温度センサーを一つ以上設け、各加熱領域の温度を確認し温度制御装置により制御することができる。
尚加熱領域の数量は、本実施例の4つ加熱領域に限定されるものではなく、ラミネート加工する太陽電池モジュールの寸法により増減させることができる。
また各加熱領域に埋設されるヒーターの数量も本実施例に限定されることはない。被加工物の特性等によりヒーターの数量を変更することができる。
上記の加熱領域1~加熱領域4は、図示してはいないが、相互に接続されていると、加熱領域という区画に分けて、温度差を設けても熱伝導で熱板の温度差は無くなってしまう。したがって各加熱領域の間には、遮熱手段を設けている。各加熱領域の遮熱は、例えば、各加熱領域を個別の熱板とし、各加熱領域の間に隙間(空気層)を設けることで実現することができる。またその他の遮熱手段については、別例の実施例で説明する。
実施例1の構成の熱板を使用することにより、被加工物である太陽電池モジュールの透明基板に反りがあったり、それによる被加工物の中央部と周辺部とでラミネート加工における加熱時間に差があっても、被加工物の各部分に供給される熱量は同じになるので、被加工物の架橋密度は均一になる。したがって長期の耐久性に優れた太陽電池モジュールを製造することができる。
熱板20は、全体の大きさが図3の下ケース120内に収まるサイズである。また図5(a)の2点鎖線で示す被加工物である太陽電池モジュール10よりも大きいサイズで形成される。ここで、本実施形態の熱板20の寸法は、例えば幅Whが約1500mm、奥行きDhが約1200mmである。また、この熱板20により加熱される太陽電池モジュール10の寸法は、奥行きdが約1100mm、幅Wが約1400mmであり、平面視で長方形状である。尚上記の熱板20のサイズは、参考例であり、この寸法に限定されるものではない。
図5(b)に示すように熱板20上に被加工物10が載置されている。
図5において、熱板本体201~204は、アルミニウム又はアルミニウム合金等により、被加工物10を載置できるようなパネル状に形成されている。尚材質は、ステンレス等の鉄系材料を使用することができる。
図5(a)に示すように、熱板20は、その中心部から周辺部に略同心楕円形状に加熱領域1~加熱領域4に区画分けをしている。更に加熱領域1~加熱領域4には、それぞれ4個の直線形状のヒーターHが熱板内部に埋設されている。図5(a)は、熱板内部のヒーターの配設状態を示している。ヒーターとしては、シースヒーター等を使用することができる。またシースヒーターとヒートパイプを併用することもできる。また図示はしていないが、各加熱領域には、温度センサーを一つ以上設け、各加熱領域の温度を確認し温度制御装置により制御することができる。
尚加熱領域の数量は、本実施例の4つ加熱領域に限定されるものではなく、ラミネート加工する太陽電池モジュールの寸法により増減させることができる。
また各加熱領域に埋設されるヒーターの数量も本実施例に限定されることはない。被加工物の特性等によりヒーターの数量を変更することができる。
上記の加熱領域1~加熱領域4は、図示してはいないが、相互に接続されていると、加熱領域という区画に分けて、温度差を設けても熱伝導で熱板の温度差は無くなってしまう。したがって各加熱領域の間には、遮熱手段を設けている。各加熱領域の遮熱は、例えば、各加熱領域を個別の熱板とし、各加熱領域の間に隙間(空気層)を設けることで実現することができる。またその他の遮熱手段については、別例の実施例で説明する。
実施例1の構成の熱板を使用することにより、被加工物である太陽電池モジュールの透明基板に反りがあったり、それによる被加工物の中央部と周辺部とでラミネート加工における加熱時間に差があっても、被加工物の各部分に供給される熱量は同じになるので、被加工物の架橋密度は均一になる。したがって長期の耐久性に優れた太陽電池モジュールを製造することができる。
第2の実施例の熱板30の構成を図6により説明する。また実施例1と同じ内容については、説明は省略する。
図6に示すように、熱板30は、その中心部から周辺部に略同心楕円形状に加熱領域1~加熱領域4に区画分けをしている。各加熱領域は、熱板本体301~304となっている。更に加熱領域1~加熱領域4には、略同心形状のヒーターが熱板内部に埋設されている。図6は、熱板内部のヒーターの配設状態を示している。ヒーターHとしては、シースヒーター等を使用することができる。またシースヒーターとヒートパイプを併用することもできる。また図示はしていないが、各加熱領域には、温度センサーを一つ以上設け、各加熱領域の温度を確認し温度制御装置により制御することができる。
これにより実施例1の構成の熱板と同様の効果を発現することができる。
図6に示すように、熱板30は、その中心部から周辺部に略同心楕円形状に加熱領域1~加熱領域4に区画分けをしている。各加熱領域は、熱板本体301~304となっている。更に加熱領域1~加熱領域4には、略同心形状のヒーターが熱板内部に埋設されている。図6は、熱板内部のヒーターの配設状態を示している。ヒーターHとしては、シースヒーター等を使用することができる。またシースヒーターとヒートパイプを併用することもできる。また図示はしていないが、各加熱領域には、温度センサーを一つ以上設け、各加熱領域の温度を確認し温度制御装置により制御することができる。
これにより実施例1の構成の熱板と同様の効果を発現することができる。
第3の実施例の熱板40の構成を図7により説明する。図7(a)は、熱板40の正面図でヒーターHの埋設状態を示した図面であり、図7(b)は、熱板40のC—C断面矢視図である。
図7(a)に示すように、熱板40は、その中心部から周辺部に略同心楕円形状に加熱領域1~加熱領域4に区画分けをしている。加熱領域1~加熱領域4の熱板本体401~404は、取付板405の上に遮熱シート406を介して固定されている。また各加熱領域の間に遮熱層407が設けられている。遮熱シート406および遮熱層407としては、テフロンシート、グラスウールやロックウールをシート状に成形したものなどを使用することができる。また遮熱層407は、実施例1で説明したように隙間として空気層を設ける構成としても良い。また各加熱領域(熱板本体)には、それぞれ4個の直線形状のヒーターが熱板内部に埋設されている。ヒーターとしては、シースヒーター等を使用することができる。またシースヒーターとヒ−トパイプを併用することもできる。また図示はしていないが、各加熱領域には、温度センサーを一つ以上設け、各加熱領域の温度を確認し温度制御装置により制御することができる。
これにより実施例1の構成の熱板と同様の効果を発現することができる。さらに熱板をラミネート装置の図3または図4の下ケース120に取り付ける際にその取り付けを容易にすることができる。
図7(a)に示すように、熱板40は、その中心部から周辺部に略同心楕円形状に加熱領域1~加熱領域4に区画分けをしている。加熱領域1~加熱領域4の熱板本体401~404は、取付板405の上に遮熱シート406を介して固定されている。また各加熱領域の間に遮熱層407が設けられている。遮熱シート406および遮熱層407としては、テフロンシート、グラスウールやロックウールをシート状に成形したものなどを使用することができる。また遮熱層407は、実施例1で説明したように隙間として空気層を設ける構成としても良い。また各加熱領域(熱板本体)には、それぞれ4個の直線形状のヒーターが熱板内部に埋設されている。ヒーターとしては、シースヒーター等を使用することができる。またシースヒーターとヒ−トパイプを併用することもできる。また図示はしていないが、各加熱領域には、温度センサーを一つ以上設け、各加熱領域の温度を確認し温度制御装置により制御することができる。
これにより実施例1の構成の熱板と同様の効果を発現することができる。さらに熱板をラミネート装置の図3または図4の下ケース120に取り付ける際にその取り付けを容易にすることができる。
第4の実施例の熱板50の構成を図8により説明する。図8(a)は、熱板50の正面図でヒーターHの埋設状態を示した図面であり、図8(b)は、熱板50のC—C断面矢視図である。また実施例3と同じ内容については、説明は省略する。
図8(a)に示すように、熱板50は、その中心部から周辺部に略同心矩形状に加熱領域1~加熱領域4に区画分けをしている。加熱領域1~加熱領域4の熱板本体401~404は、それぞれ4個の直線形状のヒーターHが熱板内部に埋設されている。
これにより実施例3の構成の熱板と同様の効果を発現することができる。
図8(a)に示すように、熱板50は、その中心部から周辺部に略同心矩形状に加熱領域1~加熱領域4に区画分けをしている。加熱領域1~加熱領域4の熱板本体401~404は、それぞれ4個の直線形状のヒーターHが熱板内部に埋設されている。
これにより実施例3の構成の熱板と同様の効果を発現することができる。
本構成の熱板を用いて性能を評価するために以下のように評価試験を行った。
<1>架橋密度シート組成及び成形方法
EPDM系ゴム(三井化学社製 EPT4010)100質量部にカーボンブラック50質量部、オイル50質量部、ステアリン酸1質量部、亜鉛華1号5質量部をニーダー50Lで15分混練し、コンパウンドを得た。温度が90℃以下になってから、イオウ 0.5質量部、チウラム系加硫促進剤(大内新興化学工業製 ノクセラーTT)1質量部、同じくチウラム系加硫促進剤(大内新興化学工業製 ノクセラーTRA)1.5質量部を配合したゴムコンパウンドを作成し、60cm×70cmの大きさで1mm厚シートを作成し、幅1mmである直線状の溝を1cm当り4本作成した。このように作成した架橋密度測定シートから約10mm角程度の架橋密度測定用サンプルを切り出し所定数量を用意した。
<2>熱板の構成
本実施例において使用する熱板は、図9に示すように加熱領域を略同心矩形状とし3区画設けている。各加熱領域は、遮熱材により遮熱されている。この熱板を図2のラミネート装置に図3および図4に示すように配置した。尚本実施例では、熱板内にリフトピン機能が設けられたラミネート装置としている。リフトピンの機能が付与されたラミネート装置を使用しているので、カバーガラスが熱板上に搬入された時には、リフトピンは上昇している。したがってカバーガラスは、直ぐには熱板上に載置されない、真空引きの工程において一定時間経過後にリフトピンが下降しカバーガラスが熱板上に載置されるのでカバーガラスの反りは少ない。
<3>ラミネート処理
太陽電池モジュールに使用するカバーガラスを図9の熱板60上に載置した時に、加熱領域1から加熱領域3に相当する箇所に<1>で作成した架橋密度測定用シートを図10に示すようにA~Iの位置に貼り付けする。このようなカバーガラスを、図6のように、ラミネート装置の本実施例の熱板60上に載置する。その後、表1および表2に示す条件にてラミネート処理を行った。
<4>架橋密度測定
ラミネート処理後のカバーガラス11上に配置した小片シートから架橋密度測定用のサンプルを切出し、溶剤膨潤法(Flory−Rehner法)によりJIS K6258に準拠し、架橋密度を測定した。その結果を表1および表2に示す。
[比較例1]
比較例1は、熱板60の温度設定を全て150℃と均一とした以外は実施例5と同じとした。熱板60上に載置するカバーガラスに反りが有る状態で加熱領域1から加熱領域3の設定温度を全て均一にした状態を想定している。表3および表4に示す条件にてラミネート処理を行い、実施例5と同一場所の架橋密度測定した。その結果を表3および表4に示す。
<1>架橋密度シート組成及び成形方法
EPDM系ゴム(三井化学社製 EPT4010)100質量部にカーボンブラック50質量部、オイル50質量部、ステアリン酸1質量部、亜鉛華1号5質量部をニーダー50Lで15分混練し、コンパウンドを得た。温度が90℃以下になってから、イオウ 0.5質量部、チウラム系加硫促進剤(大内新興化学工業製 ノクセラーTT)1質量部、同じくチウラム系加硫促進剤(大内新興化学工業製 ノクセラーTRA)1.5質量部を配合したゴムコンパウンドを作成し、60cm×70cmの大きさで1mm厚シートを作成し、幅1mmである直線状の溝を1cm当り4本作成した。このように作成した架橋密度測定シートから約10mm角程度の架橋密度測定用サンプルを切り出し所定数量を用意した。
<2>熱板の構成
本実施例において使用する熱板は、図9に示すように加熱領域を略同心矩形状とし3区画設けている。各加熱領域は、遮熱材により遮熱されている。この熱板を図2のラミネート装置に図3および図4に示すように配置した。尚本実施例では、熱板内にリフトピン機能が設けられたラミネート装置としている。リフトピンの機能が付与されたラミネート装置を使用しているので、カバーガラスが熱板上に搬入された時には、リフトピンは上昇している。したがってカバーガラスは、直ぐには熱板上に載置されない、真空引きの工程において一定時間経過後にリフトピンが下降しカバーガラスが熱板上に載置されるのでカバーガラスの反りは少ない。
<3>ラミネート処理
太陽電池モジュールに使用するカバーガラスを図9の熱板60上に載置した時に、加熱領域1から加熱領域3に相当する箇所に<1>で作成した架橋密度測定用シートを図10に示すようにA~Iの位置に貼り付けする。このようなカバーガラスを、図6のように、ラミネート装置の本実施例の熱板60上に載置する。その後、表1および表2に示す条件にてラミネート処理を行った。
<4>架橋密度測定
ラミネート処理後のカバーガラス11上に配置した小片シートから架橋密度測定用のサンプルを切出し、溶剤膨潤法(Flory−Rehner法)によりJIS K6258に準拠し、架橋密度を測定した。その結果を表1および表2に示す。
[比較例1]
比較例1は、熱板60の温度設定を全て150℃と均一とした以外は実施例5と同じとした。熱板60上に載置するカバーガラスに反りが有る状態で加熱領域1から加熱領域3の設定温度を全て均一にした状態を想定している。表3および表4に示す条件にてラミネート処理を行い、実施例5と同一場所の架橋密度測定した。その結果を表3および表4に示す。
実施例6は、使用するラミネート装置がリフトピン機能無しとした以外は、実施例5と同じとした。表5および表6に示す条件にてラミネート処理を行い、実施例5と同一場所の架橋密度測定した。その結果を表5および表6に示す。
[比較例2]
比較例2は、熱板60の温度設定を全て150℃と均一とした以外は実施例6と同じとした。熱板60上に載置するカバーガラスに反りが有る状態で加熱領域1から加熱領域3の設定温度を全て均一にした状態を想定している。表7および表8に示す条件にてラミネート処理を行い、実施例6と同一場所の架橋密度測定した。その結果を表7および表8に示す。
実施例については表1に示すように、制御領域単位で設定温度を調整すると、高温加圧10分経過後でほぼ架橋密度が7付近であり、比較例では表3に示すように、同一温度で設定されているため、ガラスの反りにより周辺の架橋密度が高くなっており、伝熱が悪い所は、架橋密度が小さく、バラツキが大きいことも分かる。
また、30分経過後では表2に示す実施例のとおり、10分経過後より架橋密度が2倍程度に大きくなり、全体的に均一であったが、表4に示される比較例では中央部の架橋密度が極端に高くなり、全体のバラツキがより大きくなり、品質が不均一になった。
実施例6の表5、6の結果ではリフトピンが無いため、表1の結果に比べガラスの反りが大きくなり、周辺部の架橋密度が大きくなっていたが、全体の均一性は維持できていた。リフトピンが無い比較例2では、表7,8に示すようにリフトピンを使用した比較例1に比べ中心部や周辺部で極端に架橋密度が大きくなり、全体のバラツキがかなり大きくなった。
これらの結果より、実施例については制御領域単位で設定温度を調整することで経過時間によらず、全体的に架橋密度を均一にすることが可能となった。比較例では全体の温度制御が同じ温度のため、経過時間10分後の初期ではガラスの反りにより周囲の架橋密度が高くなり、30分経過後は中央の加熱領域1での架橋密度が極端に高くなることが分かる。
[比較例2]
比較例2は、熱板60の温度設定を全て150℃と均一とした以外は実施例6と同じとした。熱板60上に載置するカバーガラスに反りが有る状態で加熱領域1から加熱領域3の設定温度を全て均一にした状態を想定している。表7および表8に示す条件にてラミネート処理を行い、実施例6と同一場所の架橋密度測定した。その結果を表7および表8に示す。
実施例については表1に示すように、制御領域単位で設定温度を調整すると、高温加圧10分経過後でほぼ架橋密度が7付近であり、比較例では表3に示すように、同一温度で設定されているため、ガラスの反りにより周辺の架橋密度が高くなっており、伝熱が悪い所は、架橋密度が小さく、バラツキが大きいことも分かる。
また、30分経過後では表2に示す実施例のとおり、10分経過後より架橋密度が2倍程度に大きくなり、全体的に均一であったが、表4に示される比較例では中央部の架橋密度が極端に高くなり、全体のバラツキがより大きくなり、品質が不均一になった。
実施例6の表5、6の結果ではリフトピンが無いため、表1の結果に比べガラスの反りが大きくなり、周辺部の架橋密度が大きくなっていたが、全体の均一性は維持できていた。リフトピンが無い比較例2では、表7,8に示すようにリフトピンを使用した比較例1に比べ中心部や周辺部で極端に架橋密度が大きくなり、全体のバラツキがかなり大きくなった。
これらの結果より、実施例については制御領域単位で設定温度を調整することで経過時間によらず、全体的に架橋密度を均一にすることが可能となった。比較例では全体の温度制御が同じ温度のため、経過時間10分後の初期ではガラスの反りにより周囲の架橋密度が高くなり、30分経過後は中央の加熱領域1での架橋密度が極端に高くなることが分かる。
Claims (10)
- 押圧部材により仕切られた上チャンバと下チャンバとを有し、その下チャンバに設けられた熱板上に被加工物を載置し、前記熱板により加熱した前記被加工物を、前記下チャンバを真空とし前記上チャンバに大気を導入し前記熱板と前記押圧部材とで挟圧してラミネートするラミネート装置に使用する熱板であって、
前記熱板は、前記熱板の加熱領域を、被加工物の中央から周辺に向かって略同心形状に分割した各加熱領域とし、各前記加熱領域に一つ以上のヒーターを設け、前記加熱領域を個別に温度制御することを特徴とするラミネート装置用の熱板。 - 前記加熱領域は、それぞれの前記加熱領域が熱的に遮蔽されていることを特徴とする請求項1に記載のラミネート装置用の熱板。
- 隣接する各加熱領域の間に遮熱材を配置することにより、前記各加熱領域の熱的な遮蔽を行うことを特徴とする請求項2に記載のラミネート装置用の熱板。
- 隣接する各加熱領域の間に空気層を設けることにより、前記各加熱領域の熱的な遮蔽を行うことを特徴とする請求項2に記載のラミネート装置用の熱板。
- 前記熱板は、前記各加熱領域に対応する熱板を被加工物を載置する載置板を介して接続して構成されていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載のラミネート装置用の熱板。
- 前記熱板は、前記各加熱領域に対応する熱板を一枚の裏板を介して接続して構成されていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載のラミネート装置用の熱板。
- 前記熱板は、前記各加熱領域に加熱領域の略同心形状のヒーターを埋設したことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載のラミネート装置用の熱板。
- 前記熱板は、前記各加熱領域に一つ以上のヒーターおよびヒートパイプを埋設したことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載のラミネート装置用の熱板。
- 請求項1から請求項8のいずれかに記載のラミネート装置用の熱板を使用したラミネート装置。
- 請求項1から請求項8のいずれかに記載のラミネート装置用の熱板を使用したラミネート装置による太陽電池モジュールの製造方法。
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JP2005303014A (ja) * | 2004-04-12 | 2005-10-27 | Ngk Insulators Ltd | 基板加熱装置 |
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