WO2014002229A1 - 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
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Definitions
- the present invention relates to a solar cell module manufacturing method and manufacturing apparatus.
- a plurality of solar cells are two-dimensionally arranged to form a solar cell module, and light is received in a large area to increase generated power.
- Patent Document 1 as a method for manufacturing a solar cell module, a solar cell is arranged on a mounting table, a resin adhesive is arranged on a connection electrode formed on the light receiving surface side of the solar cell, In addition, it is described that a wiring material is arranged and the wiring material is crimped to the connection electrode by using a crimping apparatus.
- the crimping apparatus includes a crimping head and a heating unit provided inside the crimping head.
- the heating unit is composed of a molybdenum wire or the like, and heats the crimping head by energization. The heating unit heats the pressure-bonding head to a temperature higher than the temperature at which the resin adhesive disposed between the connection electrode and the wiring member is cured.
- the adhesive strength improves if the adhesive protrudes from the side surface of the wiring material on the surface of the solar cell to form a fillet.
- the protruding adhesive may be attached to the crimping jig as it is. As a result, there are concerns about contamination of the crimping jig and sticking between the solar cell and the crimping jig.
- a sheet material is disposed between a wiring material and a crimping jig, a sticking prevention jig is disposed between the solar cell and the sheet material, and the sheet is formed by the crimping jig.
- a wiring material is pressed onto the connection electrode of the solar cell from above the material via an adhesive, and the wiring material is connected to the connection electrode.
- the manufacturing apparatus of the solar cell module arranges the sheet arrangement mechanism for arranging the sheet material between the wiring material and the crimping jig, and the sticking prevention jig between the solar cell and the sheet material.
- a sticking prevention mechanism and a crimping portion that presses the wiring material onto the connection electrode of the solar cell via an adhesive from above the sheet material by a crimping jig and connects the wiring material to the connection electrode.
- the sheet material is disposed between the wiring material and the crimping jig, contamination of the crimping jig or the like by the adhesive is prevented. Moreover, since the sticking prevention jig is disposed between the solar cell and the sheet material, the sticking of the pressure bonding jig to the solar cell is prevented, and the sticking of the sheet material is also prevented.
- FIG. 3 it is a figure which shows the initial state of a crimping
- FIG. 1 is a diagram showing a solar cell module manufacturing apparatus 10. Below, the manufacturing apparatus 10 of a solar cell module is described as the manufacturing apparatus 10 only.
- the manufacturing apparatus 10 is an apparatus for manufacturing a solar cell module by connecting a plurality of solar cells to each other.
- FIG. 2 is a three-side view showing the solar cell module 20.
- 2A is a plan view
- FIGS. 2B and 2C are side views as seen from different directions.
- the solar cell module 20 is configured by connecting a plurality of solar cells 21 to each other.
- FIG. 2 two solar cells 21 and 22 connected to each other in the solar cell module 20 are shown. Since the contents of the solar cells 21 and 22 are the same, the solar cell 21 will be described below.
- the solar cell 21 includes a photoelectric conversion unit 23 that generates a pair of hole and electron photogenerated carriers by receiving light such as sunlight.
- the solar cell 21 has, as main surfaces, a light receiving surface that is a surface on which light enters from the outside of the solar cell 21 and a back surface that is a surface opposite to the light receiving surface, but in the plan view of FIG. The light receiving surface is shown.
- the photoelectric conversion unit 23 includes a substrate of a semiconductor material such as crystalline silicon (c-Si), gallium arsenide (GaAs), indium phosphide (InP), for example.
- the structure of the photoelectric conversion unit 23 is a pn junction in a broad sense.
- a heterojunction of an n-type single crystal silicon substrate and amorphous silicon can be used.
- a transparent conductive film (TCO) composed of a conductive oxide is laminated, and an i-type amorphous silicon layer and an n-type amorphous silicon layer doped with phosphorus (P) or the like on the back side of the substrate, A transparent conductive film can be laminated.
- the photoelectric conversion unit 23 may have a structure other than this as long as it has a function of converting light such as sunlight into electricity.
- a structure including a p-type polycrystalline silicon substrate, an n-type diffusion layer formed on the light-receiving surface side, and an aluminum metal film formed on the back surface side may be used.
- connection electrode 24 for connection to a wiring material to be described later.
- the connection electrode 24 is a part of a light-receiving surface electrode that collects photogenerated carriers in the solar cell 21.
- the light receiving surface electrode includes a plurality of finger electrodes arranged in parallel to each other and a bus bar electrode arranged to intersect the finger electrodes.
- the finger electrode collects electricity from the entire light receiving surface, but is a thin wire electrode that is thinned so as to reduce the light shielding property.
- a bus bar electrode is used as the connection electrode 24. In FIG. 2, three connection electrodes 24, which are bus bar electrodes, are shown, but of course other numbers may be used.
- the light-receiving surface electrode is formed by screen printing with a desired pattern on a transparent conductive layer, for example, a conductive paste in which a conductive filler such as silver (Ag) is dispersed in a binder resin.
- a conductive filler such as silver (Ag) is dispersed in a binder resin.
- the width is preferably about 1.5 mm to 3 mm, and the thickness is preferably about 20 ⁇ m to 160 ⁇ m.
- a back electrode is provided on the back surface of the solar cell 21.
- the back electrode corresponds to the light receiving surface electrode, and is composed of a finger electrode and a bus bar electrode, and the bus bar electrode serves as a connection electrode on the back surface.
- the solar cell 22 also has a photoelectric conversion unit 25, a connection electrode 26 is provided on the light receiving surface, and a back electrode is provided on the back surface.
- wiring members 27, 28, and 29 are conductive materials for connecting a plurality of solar cells 21 and 22 to each other.
- the wiring material 27 connects between the connection electrode 24 on the light receiving surface of the solar cell 21 and the connection electrode on the back surface of the solar cell 22, and the wiring material 28 is connected to the connection electrode on the back surface of the solar cell 21.
- the connection electrode on the light receiving surface of the solar cell on the left side not shown is connected, and the wiring member 29 is connected to the connection electrode 26 on the light receiving surface of the solar cell 22 on the right side not shown in FIG. The connection is made between the connection electrodes on the back surface of the solar cell.
- the wiring members 27, 28, and 29 are thin plates made of a metal conductive material such as copper. Instead of a thin plate, a stranded wire can be used. As the conductive material, in addition to copper, silver, aluminum, nickel, tin, gold, or an alloy thereof can be used.
- the wiring members 27, 28, 29 are arranged so as to cover the connection electrodes 24, 26 etc. along the arrangement direction of the connection electrodes 24, 26 etc. of the solar cells 21, 22.
- the widths of the wiring members 27, 28, 29 are set to be the same as or slightly thicker than the widths of the connection electrodes 24, 26, etc.
- the adhesive 30 is disposed between the connection electrode 24 and the wiring member 27 on the light receiving surface of the solar cell 21, is cured by pressure heating, and mechanically and between the connection electrode 24 and the wiring member 27. Resin adhesive for electrical connection.
- the adhesive 31 is disposed between the connection electrode on the back surface of the solar cell 21 and the wiring member 28, and the adhesive 32 is provided between the connection electrode 26 on the light receiving surface of the solar cell 22 and the wiring member 29.
- the adhesive 33 is disposed between the connection electrode on the back surface of the solar cell 22 and the wiring member 27.
- thermosetting resin adhesives such as acrylic, highly flexible polyurethane, or epoxy can be used.
- the adhesive 30, 31, 32, 33 may contain conductive particles.
- conductive particles nickel, silver, nickel with gold coating, copper with tin plating, or the like can be used.
- an insulating resin adhesive is used, the wiring members 27, 28, 29 and the connection electrodes 24, 26, etc. are made uneven by making one or both of the mutually facing surfaces uneven. Insulating resin is appropriately removed from the connection electrodes 24, 26 and the like so as to establish electrical connection.
- the adhesive force is formed on the surfaces of the solar cells 21 and 22 and the side surfaces of the wiring members 27, 28, and 29, in addition to the adhesive force between the facing surfaces of the wiring members 27, 28, and 29 and the connection electrodes 24 and 26. There is adhesive force due to the fillet of the adhesive.
- the wiring members 27, 28, 29 are pressed against the surfaces of the solar cells 21, 22 through the adhesives 30, 31, 32, 33, the fillets are applied to the surfaces of the solar cells 21, 22, It is formed along the side surfaces of the wiring members 27, 28, and 29, protruding from between 32 and 33.
- the fillet 35 of the formed adhesive 31 is shown.
- connection electrodes 24 and 26 of the solar cells 21 and 22 and the wiring members 27, 28 and 29 are connected using the adhesives 30, 31, 32 and 33, the connection electrodes are connected by the fillets 34 and 35.
- the adhesive strength between the wiring members 24, 26 and the wiring members 27, 28, 29 increases.
- the fillets 34 and 35 are formed by the adhesives 30, 31, 32 and 33 protruding from the side surfaces of the wiring members 27, 28 and 29.
- the manufacturing apparatus 10 includes a transport unit 38 and a crimping unit 39.
- the transport unit 38 is a conveyor device, and includes a housing unit 40 having an adsorption mechanism therein, two transport belts 41 and 42, and a transport drive device (not shown).
- the conveyor belts 41 and 42 are driven by the conveyor drive device and move in the direction of the white arrow shown in FIG.
- FIG. 1 shows three directions XYZ orthogonal to each other.
- the Y direction is the transport direction
- the X direction is the width direction of the transport belts 41 and 42
- the Z direction is the vertical direction along the gravity direction.
- the plurality of suction holes 43 provided in the transport belts 41 and 42 are for sucking objects to be placed on the transport belts 41 and 42 in cooperation with the suction mechanism of the housing unit 40. .
- a decompression device is used as the adsorption mechanism. As a result, the object is attracted to and held by the conveyor belts 41 and 42 through the suction holes 43, and the object moves with the movement of the conveyor belts 41 and 42, and is conveyed to a target location such as the crimping portion 39.
- FIG. 1 shows a solar cell module 44 that is not a component of the manufacturing apparatus 10 but is temporarily fixed.
- the solar cell module 44 in the temporarily fixed state is different from the solar cell module 20 described in FIG. 2 in that the connection electrodes 24, 26 of the solar cells 21, 22 and the wiring members 27, 28, 29 are adhesives 30, 31, It is in a state where it is simply fixed temporarily through 32 and 33.
- the temporarily fixed state means, for example, that the adhesive 30 is applied on the connection electrode 24 or the back surface of the wiring material 27 on the light receiving surface of the solar cell 21 so that the connection electrode 24 and the wiring material 27 are aligned. This is a state where pressure heating is not performed yet.
- the back surfaces of the solar cells 21 and 22 are arranged on the transport surfaces of the transport belts 41 and 42. In other words, the light receiving surfaces of the solar cells 21 and 22 do not contact the conveyor belts 41 and 42 at all.
- the solar cell module 44 in the temporarily fixed state is disposed on the back surfaces of the solar cells 21 and 22 so that the conveyor belts 41 and 42 are positioned in two gaps between the three wiring members. Two gaps are gaps in the X direction between adjacent wiring members in the three wiring members. That is, the conveyor belt 41, the gap in the X direction between the wiring members 28 adjacent to each other on the back surface of the solar cell 21, and the gap in the X direction of the wiring material 27 disposed adjacent to each other on the back surface of the solar cell 22. 42 comes. In this way, the conveyor belts 41 and 42 avoid the place where the wiring members 27 and 28 are disposed, attract and hold the back surfaces of the photoelectric conversion units 23 and 25 of the solar cells 21 and 22, and are temporarily fixed.
- the solar cell module 44 is conveyed.
- the crimping unit 39 is a device that performs a crimping process on the temporarily fixed solar cell module 44 that has been transported to obtain a completely fixed solar cell module 20.
- the pressure-bonding process is performed in units of one solar cell constituting the temporarily fixed solar cell module 44 and a wiring member disposed thereon.
- FIG. 1 shows a state in which a portion of one solar cell 21 constituting the temporarily fixed solar cell module 44 has been conveyed to the crimping portion 39. Therefore, for each of the light receiving surface side and the back surface side of the solar cell 21 constituting the temporarily fixed solar cell module 44, the wiring members 27 and 28 are pressed against the connection electrodes via the adhesives 30 and 31, and pressure heating is performed. By doing so, the crimping process is performed.
- the crimping part 39 is arranged in a crimping process zone in the manufacturing apparatus 10.
- the crimping process zone is an area in the manufacturing apparatus 10 where the conveyor belts 41 and 42 are disposed but the housing unit 40 is not disposed.
- the crimping part 39 is arranged instead of the casing part 40 being arranged.
- the crimping portion 39 includes a lower-side back-side crimping portion 46 and an upper-side light-receiving surface-side crimping portion 47 along the Z direction with the conveyor belts 41 and 42 interposed therebetween.
- the distance between the back surface side crimping portion 46 and the light receiving surface side crimping portion 47 is illustrated to be larger than the actual distance so that the respective configurations can be easily understood.
- the back side crimping portion 46 includes a back side crimping jig 48 and a release sheet arrangement mechanism 49.
- the back side crimping jig 48 includes three crimping tools 50, 51, 52 corresponding to the three wiring members 28 arranged on the back side of the solar cell module 44 in the crimping part 39. These three crimping tools 50, 51, and 52 each have a built-in heater and move up and down in the Z direction as a unit. The heater temperature control and the integrated vertical movement control are performed by a control unit (not shown).
- the release sheet arrangement mechanism 49 is a mechanism that arranges a release sheet 53, which is a sheet having good release properties with respect to the adhesive 31, between the back surface side pressing jig 48 and the solar cell module 44.
- the release sheet 53 has a width that completely covers the tips of the three crimping tools 50, 51, 52.
- an appropriate plastic sheet can be used as the release sheet 53.
- a Teflon (registered trademark) sheet can be used.
- the release sheet arrangement mechanism 49 is arranged on the side of the back surface side crimping jig 48, and two sheets are wound and fed out while arranging the release sheet 53 so as to cover the front ends of the three crimping tools 50, 51, 52.
- a moving mechanism for moving the roll and the two sheet rolls up and down in the Z direction is included. Control of winding and unwinding of the release sheet 53 and control of the moving mechanism are performed by a control unit (not shown).
- the light-receiving surface side crimping portion 47 includes a light-receiving surface-side crimping jig 54, a composite sheet arrangement mechanism 55, and a sticking prevention mechanism 56.
- the light receiving surface side crimping jig 54 includes three crimping tools 57, 58, 59 corresponding to the three wiring members 27 arranged on the light receiving surface side of the solar cell module 44 in the crimping part 39.
- the three crimping tools 57, 58, and 59 are disposed so as to face the crimping tools 50, 51, and 52 on the back side.
- These three crimping tools 57, 58, and 59 have the same configuration as the crimping tools 50, 51, and 52 on the back surface side, each has a built-in heater, and move up and down in the Z direction as a unit.
- the heater temperature control and the integrated vertical movement control are performed by a control unit (not shown) as in the case of the back surface side crimping jig 48.
- the composite sheet arrangement mechanism 55 is a sheet material arrangement mechanism on the light receiving surface side.
- the composite sheet arrangement mechanism 55 has a mechanism similar to the release sheet arrangement mechanism 49 on the back side.
- the composite sheet arrangement mechanism 55 may use a composite sheet 60 (see FIG. 4) that is a sheet material in which a release sheet and an elastic sheet are laminated.
- the elastic sheet is a cushion material that is used to alleviate the impact in the crimping process.
- a plastic sheet having good cushioning properties, plastic rubber, or the like can be used.
- a silicon resin sheet or silicon rubber can be used.
- the release sheet constituting the composite sheet 60 can be the same as the release sheet 53 used for the back surface side crimping portion 46.
- the composite sheet 60 is arranged so that the elastic sheet side faces the tip side of the three crimping tools 57, 58, 59.
- the composite sheet has a width that completely covers the tips of the three crimping tools 57, 58, 59.
- the composite sheet arrangement mechanism 55 is the same mechanism as the release sheet arrangement mechanism 49.
- the composite sheet arrangement mechanism is arranged on the side of the light-receiving surface side crimping jig 54, and two sheet rolls that roll out while arranging the composite sheet 60 so as to cover the tips of the three crimping tools 57, 58, and 59, A moving mechanism for moving the two sheet rolls up and down in the Z direction as a unit is included.
- the control of the winding and feeding of the composite sheet 60 and the control of the moving mechanism are performed by a control unit (not shown).
- the sticking prevention mechanism 56 of the solar cell module 20 in which the adhesive 30 is cured is a mechanism for preventing the composite sheet 60 from sticking to the light receiving surface side.
- the sticking prevention mechanism 56 is disposed between the light receiving surface side of the temporarily fixed solar cell module 44 and the composite sheet 60.
- the sticking prevention mechanism 56 includes two sticking prevention jigs 61 and 62.
- the two sticking prevention jigs 61 and 62 have three wires on the light receiving surface side of the temporarily fixed solar cell module 44 in the same manner as the conveyor belts 41 and 42 on the back surface side of the temporarily fixed solar cell module 44. It arrange
- the two gaps are gaps in the X direction between the adjacent wiring members in the three wiring members 27. That is, the two sticking prevention jigs 61 and 62 are arranged so as to avoid a place where the wiring member 27 is arranged.
- the sticking prevention jigs 61 and 62 are inserted into the temporarily fixed solar cell module 44 and the composite sheet 60, and the end of the composite sheet 60 is integrated with each of the insert parts 63 and 64. It has the movement operation parts 65 and 66 which protrude outside from a part.
- the two moving operation parts 65 and 66 move up and down in the Z direction as a unit, and thereby the two insertion parts 63 and 64 also move up and down in the Z direction as a unit.
- the vertical movement is controlled by a control unit (not shown).
- the three crimping tools 57, 58, 59 on the light receiving surface side, the composite sheet arrangement mechanism 55, and the sticking prevention jigs 61, 62 move downward along the Z direction. Further, the crimping tools 50, 51, 52 and the release sheet arrangement mechanism 49 on the back side move upward as a unit along the Z direction.
- the wiring members 27 and 28 can be sandwiched while being pressed against the connection electrode of the solar cell 21 via the adhesives 30 and 31. At this time, by performing pressure heating under a predetermined condition, the adhesives 30 and 31 can be sufficiently cured, and the wiring members 27 and 28 can be connected to the connection electrodes of the solar cell 21.
- the composite sheet 60 is disposed between the light receiving surface side and the light receiving surface side crimping jig 54. Therefore, the light receiving surface side crimping jig 54 is not contaminated by the adhesive 30.
- the release sheet 53 is formed between the back surface side of the solar cell module 44 and the back surface side crimping jig 48. Since it is arranged, the back surface side crimping jig 48 is not contaminated by the adhesive 31.
- the conveyor belts 41 and 42 are arranged between the back surface side of the solar cell module 44 and the release sheet 53, and even if the adhesive 31 protruding from the wiring material 28 is cured, the back surface of the solar cell module 20. And the release sheet 53 is prevented from sticking. That is, at the time of pressurization, the release sheet 53 is separated from the solar cell module 44 by the conveyor belts 41 and 42, and the cured adhesive 31 prevents the back surface of the solar cell module 20 from sticking to the release sheet 53.
- sticking prevention jigs 61 and 62 are disposed between the light receiving side of the solar cell module 44 and the composite sheet 60, and even if the adhesive 30 protruding from the wiring material 27 is cured, The light receiving surface and the composite sheet 60 are prevented from sticking. That is, during pressing, the composite sheet 60 is separated from the solar cell module 44 by the sticking prevention jigs 61 and 62, and the cured adhesive 30 prevents the light receiving surface of the solar cell module 20 and the composite sheet 60 from sticking. Is done.
- FIG. 3 is a flowchart showing the procedure of the method for manufacturing the solar cell module.
- 4 to 8 are diagrams illustrating how the manufacturing apparatus 10 operates as the procedure of FIG. 3 proceeds.
- (b) is a view of the crimping portion 39 viewed on a plane parallel to the XZ plane.
- FIG. 4A is a view of the pressure bonding portion in the cross section indicated by the AA line in FIG. 4B, which is a plane parallel to the YZ plane.
- the directions of XYZ have been described with reference to FIG.
- the solar cells 21 and 22 are formed (S10). As described with reference to FIG. 2, the solar cells 21 and 22 are obtained by arranging the connection electrodes 24 and 26 in the photoelectric conversion units 23 and 25.
- the wiring members 27, 28, 29 are temporarily fixed to the solar cells 21, 22 (S11).
- Temporary fixing is performed by interposing adhesives 30, 31, 32, 33 between the connection electrodes 24, 26 of the solar cells 21, 22 and the wiring members 27, 28, 29.
- the adhesives 30, 31, 32, and 33 are not sufficiently cured, and are temporarily fixed.
- the temporary fixing uses the viscosity of the adhesives 30, 31, 32, 33, and may use an appropriate temporary fixing material depending on the case, and the adhesive 30, 30, 32, 33 is in a semi-cured state. May be performed.
- the temporarily fixed solar cell module 44 is formed.
- the temporarily fixed solar cell module 44 is conveyed to the crimping part 39 of the manufacturing apparatus 10 (S12). This process is performed by mounting the temporarily fixed solar cell module 44 facing the back surface side of the solar cell module 44 in the temporarily fixed state and driving the transport belts 41 and 42 to move.
- the solar cell module 44 in the temporarily fixed state is sucked and held in the suction holes 43 provided in the transport belts 41 and 42 and is transported along with the movement of the transport belts 41 and 42.
- the temporarily fixed solar cell module 44 arrives at the crimping part 39, the movement drive of the conveyor belts 41 and 42 stops. As a result, the solar cell 21 constituting the temporarily fixed solar cell module 44 and the wiring members 27 and 28 temporarily fixed thereto are positioned on the crimping portion 39.
- the release sheet 53 is arrange
- FIG. 4 is a diagram showing a state in which the temporarily fixed solar cell module 44 has been conveyed to the crimping portion 39.
- the back surface side pressure bonding portion 46 and the light receiving surface side pressure bonding portion 47 constituting the pressure bonding portion 39 are in an initial state.
- the initial state of the back surface side crimping portion 46 is a state in which the back surface side crimping jig 48 and the release sheet arrangement mechanism 49 are respectively in a predetermined lower retreat position along the Z direction.
- the initial state of the light-receiving surface side crimping portion 47 is a state in which the light-receiving surface-side crimping jig 54, the composite sheet placement mechanism 55, and the sticking prevention mechanism 56 are respectively in a predetermined upper retracted position along the Z direction. is there.
- the release sheet arrangement mechanism 49 is retracted sufficiently downward so that the release sheet 53 does not come into contact with the wiring material 28 on the back surface side of the temporarily fixed solar cell module 44.
- the back side crimping jig 48 is retracted sufficiently downward so that the crimping tools 50, 51, 52 do not contact the sheet 53. In this manner, the release sheet 53 is disposed on the back surface side of the temporarily fixed solar cell module 44.
- the sticking prevention mechanism 56 is retracted sufficiently upward so that the sticking prevention jigs 61 and 62 do not contact the light receiving surface of the solar cell 21 of the solar cell module 44 in the temporarily fixed state.
- the composite sheet placement mechanism 55 is retracted sufficiently upward so that the composite sheet 60 does not contact the sticking prevention jigs 61, 62, and the light receiving surface is sufficiently upward so that the crimping tools 57, 58, 59 do not contact the composite sheet 60.
- the side crimping jig 54 is retracted. In this way, the sticking prevention jigs 61 and 62 and the composite sheet 60 which is a sheet material are arranged on the light receiving surface side of the solar cell module 44 in the temporarily fixed state.
- the composite sheet 60 is a sheet material in which a release sheet 67 and an elastic sheet 68 are laminated.
- the elastic sheet 68 side faces the tip side of the crimping tools 57, 58, 59, and the release sheet 67 and the wiring material 27 on the light receiving surface side of the solar cell module 44 in the temporarily fixed state and the sticking prevention jig 61. , 62 face each other.
- a sheet material composed only of the release sheet 67 may be used instead of the composite sheet 60.
- the crimping process is performed at the crimping part 39.
- the crimping process is performed according to the following procedure.
- the release sheet arrangement mechanism 49 is moved upward so that the front side of the release sheet 53 contacts the wiring member 28 on the back surface side of the temporarily fixed solar cell module 44. Then, the back side crimping jig 48 is moved upward so that the tips of the crimping tools 50, 51, 52 are in contact with the back side of the release sheet 53.
- the sticking prevention mechanism 56 is moved downward so that the sticking prevention jigs 61 and 62 are brought close to the light receiving surface of the solar cell 21 of the temporarily fixed solar cell module 44.
- positioning mechanism 55 is moved below so that the surface side of the composite sheet 60 may contact the sticking prevention jigs 61 and 62 and the wiring member 27 of the solar cell module 44 in the temporarily fixed state.
- the light receiving surface side crimping jig 54 is moved downward so that the tips of the crimping tools 57, 58, 59 are in contact with the back side of the composite sheet 60.
- the movement controls are performed by a control unit (not shown).
- the movement control in the back surface side crimping portion 46 and the movement control in the light receiving surface side crimping portion 47 may be sequentially performed separately, or may be performed so that one is synchronized with the other.
- the crimping tools 57, 58, and 59 are moved in the direction of pressing the crimping tools 50, 51, and 52.
- the wiring material 28 on the back surface side is pressed against the connection electrode on the back surface side of the solar cell 21 through the adhesive 31, and the wiring material 27 on the light receiving surface side is pressed through the adhesive 30 to the light receiving surface of the solar cell 21. It is pressed against the connection electrode 24 on the side.
- the pressing pressure is controlled by the amount of movement of the crimping tools 57, 58, 59 with respect to the crimping tools 50, 51, 52.
- the heater 69 built in the crimping tools 50, 51, 52 and the heater 70 built in the crimping tools 57, 58, 59 are energized.
- the temperatures of the crimping tools 50, 51, 52 and the crimping tools 57, 58, 59 rise.
- the energization amount is controlled so that the temperature becomes a predetermined value.
- the heaters 69 and 70 may continue to be energized under a predetermined temperature control.
- the solar cell module 44 in the temporarily fixed state is pressurized and heated under a predetermined pressure and heating temperature (S15).
- the pressure heating is performed via the release sheet 53 on the back surface side of the temporarily fixed solar cell module 44 and is performed via the composite sheet 60 on the light receiving surface side. Since the composite sheet 60 includes the elastic sheet 68, even if there is an impact during pressurization, the impact can be reduced with respect to the temporarily fixed solar cell module 44.
- the adhesives 30 and 31 protrude from the wiring members 27 and 28, and fillets 34 and 35 are formed on the side surfaces of the wiring members 27 and 28.
- the release sheet 53 has a size that completely covers the tips of the three crimping tools 50, 51, 52, and the composite sheet 60 also has a size that completely covers the tips of the three crimping tools 57, 58, 59.
- the adhesives 30 and 31 protrude from the wiring members 27 and 28 to form the fillets 34 and 35, these are the back side crimping tools 50, 51 and 52 or the light receiving side crimping tools 57, 58 and 59. It will not adhere to. In this way, contamination of the back surface side crimping tools 50, 51, 52 and the light receiving surface side crimping tools 57, 58, 59 by the adhesives 30, 31 is prevented.
- the position of the release sheet 53 is left as it is by moving the back side crimping jig 48, and the back side crimping tools 50, 51, 52 are positioned downward. Moving. Further, in the light receiving surface side crimping portion 47, by retracting the light receiving surface side crimping jig 54, the position of the sticking prevention jigs 61 and 62 and the position of the composite sheet 60 are left as they are, and the light receiving surface side crimping tools 57 and 58 are disposed. , 59 move upward.
- the release sheet 53 moves downward by the retraction of the release sheet arrangement mechanism 49, and the composite sheet 60 moves upward by the retraction of the composite sheet arrangement mechanism 55.
- the release sheet 53 does not come into contact with the back surface of the solar cell 21 due to the presence of the conveyor belts 41 and 42, and the release sheet 53 has a good release property with respect to the adhesive 31.
- the adhesive 31 hardly adheres to the release sheet 53.
- the composite sheet 60 does not come into contact with the light-receiving surface of the solar cell 21 due to the presence of the sticking prevention jigs 61 and 62, and the release sheet 67 constituting the composite sheet 60 has good release properties with respect to the adhesive 30. Therefore, the adhesive 30 hardly adheres to the composite sheet 60. Therefore, in most cases, these retreats are performed smoothly.
- the surface of the solar cell 21 and the release sheet 53 or the composite sheet 60 may stick to each other due to the cured adhesives 30 and 31, and the release sheet 53 or the composite sheet 60 may not be sufficiently retracted. Since the transport belts 41 and 42 are driven and moved later on the back surface side, the back surface side of the solar cell 21 and the release sheet 53 are separated at that time. On the other hand, when the light receiving surface side of the solar cell 21 and the composite sheet 60 are adhered by the adhesive 30, the adhesion can be eliminated by the action of the adhesion preventing jigs 61 and 62.
- FIG. 7 is a diagram showing an example in which a part of the composite sheet 60 is stuck to the wiring member 27 by the adhesive 30 cured in the sticking portion 71 although the composite sheet arrangement mechanism 55 has been retracted upward.
- the sticking prevention jigs 61 and 62 are moved upward by the retraction of the sticking prevention mechanism 56 (S17).
- the composite sheet 60 is mechanically peeled off from the light receiving surface of the solar cell 21. This is shown in FIG.
- the composite sheet 60 is forcibly moved upward by the upward movement of the sticking prevention jigs 61 and 62, and sticking of the composite sheet 60 to the surface of the solar cell 21 by the adhesive 30 is eliminated.
- the crimping process for one solar cell of the solar cell module 20 in which the adhesives 30, 31 are sufficiently cured is completed. Since there is a possibility that the adhesives 30 and 31 are attached by the crimping process, the release sheet 53 and the composite sheet 60 are appropriately wound and a new surface is drawn out. Thereafter, the conveyor belts 41 and 42 are moved and driven by a distance corresponding to one solar cell, and the completely fixed solar cell module 20 is carried out from the crimping portion 39. At the same time, the portion of the solar cell 22 next to the temporarily fixed solar cell module 44 is conveyed to the crimping portion 39. The state of the crimping part 39 at this time is the state described in FIG. By repeating this, the solar cell module 20 is completed as shown in FIG. 3 (S18).
- the solar cell module manufacturing method and solar cell module manufacturing apparatus according to the present invention are used for a solar cell module in which a plurality of solar cells are connected.
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Abstract
太陽電池モジュールの製造装置(10)は、搬送部(38)と、圧着部(39)とを備える。圧着部(39)は、搬送ベルト(41),(42)を挟んで、Z方向に沿って下方側の裏面側圧着部(46)と上方側の受光面側圧着部(47)を含む。裏面側圧着部(46)は、裏面側圧着治具(48)と、離形シート配置機構(49)を含む。受光面側圧着部(47)は、受光面側圧着治具(54)と、複合シート配置機構(55)と、張り付き防止機構(56)を含む。これらは、制御部の制御によって、Z方向に沿って上下に移動し、太陽電池(21)の接続用電極に接着剤(30)等を介して配線材(27),(28)を押し付け、加圧加熱する圧着処理を行う。
Description
本発明は、太陽電池モジュールの製造方法及び製造装置に関する。
複数の太陽電池を例えば二次元的に配置して太陽電池モジュールとし、大面積で受光して発電電力を大きくすることが行われる。
特許文献1には、太陽電池モジュールの製造方法として、太陽電池を載置台に配置し、太陽電池の受光面側に形成された接続用電極上に樹脂接着剤を配置し、樹脂接着剤の上に、配線材を配置して、圧着装置を用いて配線材を接続用電極に圧着することが述べられている。ここで、圧着装置には、圧着ヘッドと、圧着ヘッドの内部に設けられた加熱部が備えられ、加熱部は、モリブデン線等で構成されており、通電によって圧着ヘッドを加熱する。加熱部は、接続用電極と配線材との間に配置される樹脂接着剤が硬化される温度以上に圧着ヘッドを加熱する。
太陽電池に対し接着剤を介して配線材を接続する場合、太陽電池の表面において配線材の側面に接着剤がはみ出てフィレットを形成するようにすると接着強度が向上する。その反面、そのままでは、はみ出た接着剤が圧着治具に付着することが生じ得る。これによって、圧着治具の汚染、太陽電池と圧着治具との間の張り付きが懸念される。
本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法は、配線材と圧着治具との間にシート材を配置し、太陽電池とシート材との間に張り付き防止治具を配置し、圧着治具によってシート材の上から太陽電池の接続用電極に接着剤を介して配線材を押し付けて、接続用電極に配線材を接続する。
また、本発明に係る太陽電池モジュールの製造装置は、配線材と圧着治具との間にシート材を配置するシート配置機構と、太陽電池とシート材との間に張り付き防止治具を配置する張り付き防止機構と、圧着治具によってシート材の上から太陽電池の接続用電極に接着剤を介して配線材を押し付けて、接続用電極に配線材を接続する圧着部と、を備える。
配線材と圧着治具の間にシート材を配置するので、接着剤による圧着治具等の汚染が防止される。また、太陽電池とシート材との間に張り付き防止治具を配置するので、太陽電池に対する圧着治具の張り付きは勿論、シート材の張り付きも防止される。
以下に図面を用いて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。
図1は、太陽電池モジュールの製造装置10を示す図である。以下では太陽電池モジュールの製造装置10を、単に製造装置10として述べる。製造装置10は、複数の太陽電池を互いに接続して太陽電池モジュールを製造する装置である。
そこで、製造装置10の構成を述べる前に、製造装置10によって製造される太陽電池モジュール20について図2を用いて説明する。
図2は、太陽電池モジュール20を示す三面図である。図2(a)は平面図、図2(b)と(c)は、異なる方向からみた側面図である。太陽電池モジュール20は、複数の太陽電池21を互いに接続して構成される。図2では、太陽電池モジュール20の中で互いに接続された2つの太陽電池21,22が示されている。太陽電池21,22の内容は同じものであるので、以下では太陽電池21について説明する。
太陽電池21は、太陽光等の光を受光することで一対の正孔および電子の光生成キャリアを生成する光電変換部23を備える。太陽電池21は、主面として、太陽電池21の外部から光が入射する面である受光面と、受光面と反対側の面である裏面とを有するが、図2(a)の平面図では受光面が示されている。
光電変換部23は、例えば、結晶性シリコン(c-Si)、ガリウム砒素(GaAs)、インジウム燐(InP)等の半導体材料の基板を有する。光電変換部23の構造は、広義のpn接合である。例えば、n型単結晶シリコン基板と非晶質シリコンのヘテロ接合を用いることができる。この場合、受光面側の基板上に、i型非晶質シリコン層と、ボロン(B)等がドープされたp型非晶質シリコン層と、酸化インジウム(In2O3)の透光性導電酸化物で構成される透明導電膜(TCO)を積層し、基板の裏面側に、i型非晶質シリコン層と、燐(P)等がドープされたn型非晶質シリコン層と、透明導電膜を積層する構造とできる。
光電変換部23は、太陽光等の光を電気に変換する機能を有すれば、これ以外の構造であってもよい。例えば、p型多結晶シリコン基板と、その受光面側に形成されたn型拡散層と、その裏面側に形成されたアルミニウム金属膜とを備える構造であってもよい。
太陽電池21の受光面には、後述する配線材と接続するための接続用電極24が設けられる。接続用電極24は、太陽電池21において光生成キャリアを集電する受光面電極の一部である。受光面電極は、互いに平行に配置された複数のフィンガ電極と、フィンガ電極に交差して配置されるバスバー電極とで構成される。フィンガ電極は、受光面の全体から集電するが、遮光性を少なくするように、細線化した細線電極である。バスバー電極が接続用電極24として用いられる。図2においてバスバー電極である接続用電極24は3本示されているが、勿論これ以外の本数であってもよい。
受光面電極は、例えば、バインダ樹脂中に銀(Ag)等の導電性フィラーが分散された導電性ペーストを透明導電層の上に所望のパターンでスクリーン印刷法により形成される。接続用電極24であるバスバー電極の寸法の例を挙げると、幅としては1.5mmから3mm程度が好ましく、厚さは20μmから160μm程度が好ましい。
太陽電池21の裏面には裏面電極が設けられる。裏面電極は受光面電極に対応するもので、フィンガ電極とバスバー電極で構成され、バスバー電極が裏面における接続用電極となる。太陽電池22も太陽電池21と同様に、光電変換部25を有し、受光面に接続用電極26が設けられ、裏面には裏面電極が設けられる。
図2において、配線材27,28,29は、複数の太陽電池21,22を互いに接続するための導電材である。ここでは、配線材27が太陽電池21の受光面の接続用電極24と太陽電池22の裏面の接続用電極の間を接続し、配線材28が太陽電池21の裏面の接続用電極と図2では図示されていない左隣の太陽電池の受光面の接続用電極との間を接続し、配線材29が太陽電池22の受光面の接続用電極26と図2では図示されていない右隣の太陽電池の裏面の接続用電極との間を接続する。
配線材27,28,29としては、銅等の金属導電性材料で構成される薄板である。薄板に代えて撚り線状のものを用いることもできる。導電性材料としては、銅の他に、銀、アルミニウム、ニッケル、錫、金、あるいはこれらの合金を用いることができる。配線材27,28,29は、太陽電池21,22の接続用電極24,26等の配置方向に沿って、接続用電極24,26等を覆うように配置される。配線材27,28,29の幅は、接続用電極24,26等の幅と同じか、やや太めに設定される。
接着剤30は、太陽電池21の受光面の接続用電極24と配線材27の間に配置され、加圧加熱によって硬化して、接続用電極24と配線材27との間を機械的にかつ電気的に接続する樹脂接着剤である。同様に、接着剤31は、太陽電池21の裏面の接続用電極と配線材28との間に配置され、接着剤32は、太陽電池22の受光面の接続用電極26と配線材29との間に配置され、接着剤33は、太陽電池22の裏面の接続用電極と配線材27との間に配置される。
接着剤30,31,32,33は、アクリル系、柔軟性の高いポリウレタン系、あるいはエポキシ系等の熱硬化性の樹脂接着剤を用いることができる。
接着剤30,31,32,33には、導電性粒子が含まれていてもよい。導電性粒子としては、ニッケル、銀、金コート付ニッケル、錫メッキ付銅等を用いることができる。絶縁性の樹脂接着剤を用いるときは、配線材27,28,29または接続用電極24,26等の互いに対向する面のいずれか一方または双方を凹凸化して、配線材27,28,29と接続用電極24,26等との間から絶縁性の樹脂を適当に排除して電気的接続を取るようにする。
接着力は、配線材27,28,29と接続用電極24,26等の向かい合う面の間の接着力の他に、太陽電池21,22の表面と配線材27,28,29の側面に形成される接着剤のフィレットによる接着力がある。フィレットは、太陽電池21,22の表面に接着剤30,31,32,33を介して配線材27,28,29が押し付けられるときに、太陽電池21,22の表面に接着剤30,31,32,33の間からはみだして、配線材27,28,29の側面に沿って形成されたものである。図2(c)には、太陽電池21の受光面と配線材27の側面との間に形成された接着剤30のフィレット34と、太陽電池21の裏面と配線材28の側面との間に形成された接着剤31のフィレット35が示されている。
このように、接着剤30,31,32,33を用いて太陽電池21,22の接続用電極24,26と配線材27,28,29とを接続する場合、フィレット34,35によって接続用電極24,26と配線材27,28,29との接着力が高まる。しかし、フィレット34,35は、接着剤30,31,32,33が配線材27,28,29の側面にはみ出してきたものであるので、配線材27,28,29を太陽電池21,22に押し付けて加圧加熱する圧着治具に付着する恐れがある。これによって、圧着治具の汚染、太陽電池表面と圧着治具との間の張り付きが懸念される。
再び図1に戻り、製造装置10は、搬送部38と、圧着部39とを備える。搬送部38は、コンベヤ装置であって、内部に吸着機構を有する筐体部40と、2本の搬送ベルト41,42と、図示されていない搬送駆動装置を含む。搬送ベルト41,42は、搬送駆動装置によって駆動され、図1で示す白抜き矢印の方向に移動する。図1に互いに直交するXYZの3方向を示したが、Y方向が搬送方向で、X方向は搬送ベルト41,42の幅方向、Z方向が重力方向に沿った上下方向である。
搬送ベルト41,42に設けられる複数の吸着穴43は、筐体部40の吸着機構と協働して、搬送ベルト41,42の上に載置される対象物を吸着するためのものである。吸着機構としては、減圧装置が用いられる。これによって、吸着穴43を介して対象物が搬送ベルト41,42側に引き寄せられて保持され、搬送ベルト41,42の移動と共に対象物が移動し、圧着部39等の目的の箇所に搬送される。
図1には、製造装置10の構成要素ではないが、仮固定状態の太陽電池モジュール44が示されている。仮固定状態の太陽電池モジュール44は、図2で説明した太陽電池モジュール20と異なり、太陽電池21,22の接続用電極24,26と配線材27,28,29とが接着剤30,31,32,33を介して、単に仮固定された状態のものである。仮固定された状態とは、例えば、太陽電池21の受光面において、接続用電極24の上、または配線材27の裏面に、接着剤30が塗布され、接続用電極24と配線材27が合せられたままの状態で、まだ加圧加熱が行われていない状態である。
仮固定状態の太陽電池モジュール44は、太陽電池21,22の裏面側が搬送ベルト41,42の搬送面に配置される。換言すれば、太陽電池21,22の受光面は搬送ベルト41,42に全く接触しない。仮固定状態の太陽電池モジュール44は、太陽電池21,22のそれぞれの裏面において、3本の配線材の間の2つの隙間に搬送ベルト41,42が位置するように配置される。2つの隙間は、3本の配線材において、隣接する配線材の間のX方向の隙間である。すなわち、太陽電池21の裏面において互いに隣接する配線材28の間のX方向の隙間と、太陽電池22の裏面において互いに隣接して配置される配線材27のX方向の隙間に、搬送ベルト41,42が来る。このように、搬送ベルト41,42は、配線材27,28が配置される箇所を避けて、太陽電池21,22の光電変換部23,25の裏面を吸着して保持し、仮固定状態の太陽電池モジュール44を搬送する。
圧着部39は、搬送されてきた仮固定状態の太陽電池モジュール44について圧着処理を行って、完全固定状態の太陽電池モジュール20とする装置である。圧着処理は、仮固定状態の太陽電池モジュール44を構成する1つの太陽電池とこれに配置される配線材を単位として行われる。図1では、仮固定状態の太陽電池モジュール44を構成する1つの太陽電池21の部分が圧着部39に搬送されてきた状態が示されている。そこで、仮固定状態の太陽電池モジュール44を構成する太陽電池21の受光面側と裏面側のそれぞれについて、接続用電極に接着剤30,31を介して配線材27,28を押し付け、加圧加熱することで、圧着処理が行われる。
圧着部39は、製造装置10における圧着工程ゾーンに配置される。圧着工程ゾーンは、製造装置10において、搬送ベルト41,42が配置されるが、筐体部40が配置されない領域である。圧着工程ゾーンでは、筐体部40が配置されない代りに、圧着部39が配置されることになる。
圧着部39は、搬送ベルト41,42を挟んで、Z方向に沿って下方側の裏面側圧着部46と上方側の受光面側圧着部47を含む。図1では、それぞれの構成が分かりやすいように、裏面側圧着部46と受光面側圧着部47の間隔を実際よりも大きく離して図示してある。
裏面側圧着部46は、裏面側圧着治具48と、離形シート配置機構49を含む。
裏面側圧着治具48は、圧着部39における太陽電池モジュール44の裏面側に配置される3本の配線材28のそれぞれに対応して、3つの圧着ツール50,51,52を含む。これら3つの圧着ツール50,51,52はそれぞれヒータを内蔵し、一体としてZ方向に上下する。ヒータの温度制御、一体としての上下移動制御は、図示されていない制御部によって行われる。
離形シート配置機構49は、接着剤31に対して離形性のよいシートである離形シート53を裏面側圧着治具48と太陽電池モジュール44との間に配置する機構である。離形シート53は、3つの圧着ツール50,51,52の先端部を完全に覆う広さを有する。離形シート53としては適当なプラスチックシートを用いることができる。例えばテフロン(登録商標)のシートを用いることができる。離形シート配置機構49は、裏面側圧着治具48の脇に配置され、3つの圧着ツール50,51,52の先端部を覆うように離形シート53を配置しながら巻き取り繰り出す2つのシートロールと、2つのシートロールを一体としてZ方向に上下移動するための移動機構を含む。離形シート53の巻取り繰り出しの制御、移動機構の制御は、図示されていない制御部によって行われる。
受光面側圧着部47は、受光面側圧着治具54と、複合シート配置機構55と、張り付き防止機構56を含む。
受光面側圧着治具54は、圧着部39における太陽電池モジュール44の受光面側に配置される3本の配線材27のそれぞれに対応して、3つの圧着ツール57,58,59を含む。3つの圧着ツール57,58,59は、裏面側の圧着ツール50,51,52のそれぞれに対向するように配置される。これら3つの圧着ツール57,58,59は、裏面側の圧着ツール50,51,52と同じ構成を有し、それぞれヒータを内蔵し、一体としてZ方向に上下する。ヒータの温度制御、一体としての上下移動制御は、裏面側圧着治具48の場合と同様に、図示されていない制御部によって行われる。
複合シート配置機構55は、受光面側におけるシート材配置機構である。複合シート配置機構55は、裏面側における離形シート配置機構49に似た機構を有する。複合シート配置機構55は、離形シート53の代わりに、離形シートと弾性体シートとを積層したシート材である複合シート60(図4参照)を用いてもよい。弾性体シートは、圧着工程における衝撃を緩和するために用いられるクッション材である。弾性体シートは、クッション性のよいプラスチックシート、プラスチックゴム等を用いることができる。例えば、シリコン樹脂のシート、シリコンゴムを用いることができる。複合シート60を構成する離形シートは、裏面側圧着部46に用いられる離形シート53と同じものを用いることができる。複合シート60は、弾性体シート側を3つの圧着ツール57,58,59の先端側に向かい合うように配置される。複合シートは、3つの圧着ツール57,58,59の先端部を完全に覆う広さを有する。
複合シート配置機構55は、離形シート配置機構49と同様の機構である。複合シート配置機構は、受光面側圧着治具54の脇に配置され、3つの圧着ツール57,58,59の先端部を覆うように複合シート60を配置しながら巻き取り繰り出す2つのシートロールと、2つのシートロールを一体としてZ方向に上下移動するための移動機構を含む。複合シート60の巻取り繰り出しの制御、移動機構の制御が図示されていない制御部によって行われることも、離形シート配置機構49と同様である。
張り付き防止機構56は、圧着部39における仮固定状態の太陽電池モジュール44の受光面側において、配線材27からはみ出した接着剤30が硬化したときに、接着剤30が硬化した太陽電池モジュール20の受光面側に複合シート60が張り付くことを防止するための機構である。
張り付き防止機構56は、仮固定状態の太陽電池モジュール44の受光面側と複合シート60との間に配置される。張り付き防止機構56は、2つの張り付き防止治具61,62を含む。2つの張り付き防止治具61,62は、仮固定状態の太陽電池モジュール44の裏面側における搬送ベルト41,42と同様に、仮固定状態の太陽電池モジュール44の受光面側で、3本の配線材27の間の2つの隙間に対応する位置にそれぞれ配置される。2つの隙間は、3本の配線材27において、隣接する配線材の間のX方向の隙間である。すなわち、2つの張り付き防止治具61,62は、配線材27が配置される箇所を避けて配置される。
張り付き防止治具61,62は、仮固定状態の太陽電池モジュール44と複合シート60との間に挿入される挿入部63,64と、挿入部63,64のそれぞれと一体で複合シート60の端部から外部に突き出る移動操作部65,66を有する。2つの移動操作部65,66は、一体としてZ方向に上下移動し、これによって2つの挿入部63,64も一体としてZ方向に上下移動する。上下移動の制御は、図示されていない制御部によって行われる。
受光面側の3つの圧着ツール57,58,59、複合シート配置機構55、張り付き防止治具61,62がZ方向に沿って一体として下方側に移動する。また、裏面側の圧着ツール50,51,52、離形シート配置機構49がZ方向に沿って一体として上方に移動する。これにより、接着剤30,31を介して配線材27,28を太陽電池21の接続用電極に対して押し付けながら挟み込むことができる。このとき、所定の条件の加圧加熱を行うことで、接着剤30,31を十分に硬化させて、配線材27,28を太陽電池21の接続用電極に接続することができる。
ここで、接着時に太陽電池モジュール44の受光面側において接着剤30が配線材27からはみ出したとしても、受光面側と受光面側圧着治具54との間に複合シート60が配置されているので、受光面側圧着治具54が接着剤30によって汚染されることはない。同様に、接着時に太陽電池モジュール44の裏面側において、接着剤31が配線材28からはみ出したとしても、太陽電池モジュール44の裏面側と裏面側圧着治具48との間に離形シート53が配置されているので、裏面側圧着治具48が接着剤31によって汚染されることはない。
また、太陽電池モジュール44の裏面側と離形シート53の間には搬送ベルト41,42が配置されており、配線材28からはみ出した接着剤31が硬化したとしても、太陽電池モジュール20の裏面と離形シート53が張り付くことが防止される。すなわち、加圧時において、搬送ベルト41,42によって離形シート53は太陽電池モジュール44とは離間され、硬化した接着剤31によって太陽電池モジュール20の裏面と離形シート53が張り付くことが防止される。
さらに、太陽電池モジュール44の受光側と複合シート60の間には張り付き防止治具61,62が配置されており、配線材27からはみ出した接着剤30が硬化したとしても、太陽電池モジュール20の受光面と複合シート60が張り付くことが防止される。すなわち、加圧時において、張り付き防止治具61,62によって複合シート60は太陽電池モジュール44とは離間され、硬化した接着剤30によって太陽電池モジュール20の受光面と複合シート60が張り付くことが防止される。
上記構成の製造装置10の動作を図3から図8を用いて詳細に説明する。図3は、太陽電池モジュールの製造方法の手順を示すフローチャートである。図4から図8は、図3の手順の進行に伴い、製造装置10がどのように動作するかを示す図である。図4から図8の各図において、(b)は、XZ平面に平行な面で圧着部39を見た図である。(a)は、YZ平面に平行な面で、図4(b)においてA-A線で示される断面において圧着部を見た図である。なお、XYZの方向は図1で説明した。
太陽電池モジュール20を製造するために、まず太陽電池21,22が形成される(S10)。太陽電池21,22は、図2で説明したように、光電変換部23,25に、接続用電極24,26等を配置したものである。
次に、太陽電池21,22に配線材27,28,29を仮固定する(S11)。仮固定は、太陽電池21,22の接続用電極24,26等と配線材27,28,29の間に接着剤30,31,32,33を介することで行われる。ここでは、接着剤30,31,32,33の十分な硬化は行われず、仮止めの状態である。仮止めは、接着剤30,31,32,33の粘性を利用する他、場合によって適当な仮止め材を用いてもよく、また接着剤30,31,32,33を半硬化状態とする処理を行ってもよい。S11によって、仮固定状態の太陽電池モジュール44が形成される。
次に、仮固定状態の太陽電池モジュール44が製造装置10の圧着部39に搬送される(S12)。この工程は、製造装置10における搬送部38の搬送ベルト41,42に、仮固定状態の太陽電池モジュール44の裏面側を向けて搭載し、搬送ベルト41,42を移動駆動することで行われる。仮固定状態の太陽電池モジュール44は、搬送ベルト41,42に設けられる吸着穴43で吸着保持され、搬送ベルト41,42の移動と共に搬送される。仮固定状態の太陽電池モジュール44が圧着部39に到着すると、搬送ベルト41,42の移動駆動が停止する。これによって、仮固定状態の太陽電池モジュール44を構成する太陽電池21とこれに仮固定されている配線材27,28が、圧着部39に位置決めされる。
そして、圧着部39において、仮固定状態の太陽電池モジュール44の裏面側に対して離形シート53が配置される。また、仮固定状態の太陽電池モジュール44の受光面側に対して張り付き防止治具61,62が配置され(S13)、シート材である複合シート60が配置される(S14)。
図4は、仮固定状態の太陽電池モジュール44が圧着部39に搬送されてきた状態を示す図である。このとき、圧着部39を構成する裏面側圧着部46と受光面側圧着部47がそれぞれ初期状態にある。裏面側圧着部46の初期状態は、裏面側圧着治具48と、離形シート配置機構49が、Z方向に沿ってそれぞれ予め定めた下方の退避位置にある状態である。受光面側圧着部47の初期状態は、受光面側圧着治具54と、複合シート配置機構55と、張り付き防止機構56が、Z方向に沿ってそれぞれ予め定めた上方の退避位置にある状態である。
すなわち、裏面側圧着部46において、仮固定状態の太陽電池モジュール44の裏面側の配線材28に離形シート53が接触しないように離形シート配置機構49が十分下方に退避し、この離形シート53に圧着ツール50,51,52が接触しないように裏面側圧着治具48が十分下方に退避する。このようにして、仮固定状態の太陽電池モジュール44の裏面側に対して、離形シート53が配置される。
また、受光面側圧着部47において、仮固定状態の太陽電池モジュール44の太陽電池21の受光面に張り付き防止治具61,62が接触しないように十分上方に張り付き防止機構56が退避し、この張り付き防止治具61,62に複合シート60が接触しないように十分上方に複合シート配置機構55が退避し、この複合シート60に圧着ツール57,58,59が接触しないように十分上方に受光面側圧着治具54が退避する。このようにして、仮固定状態の太陽電池モジュール44の受光面側に対して、張り付き防止治具61,62とシート材である複合シート60が配置される。
複合シート60は、離形シート67と弾性体シート68とを積層したシート材である。ここで、弾性体シート68の側が圧着ツール57,58,59の先端側に向かいあい、離形シート67が仮固定状態の太陽電池モジュール44の受光面側の配線材27と張り付き防止治具61,62に向かい合う。なお、場合によっては、複合シート60に代えて、離形シート67のみで構成したシート材を用いてもよい。
再び図3に戻り、圧着部39において圧着処理が行われる。圧着処理は次の手順で行われる。
まず、裏面側圧着部46において、仮固定状態の太陽電池モジュール44の裏面側の配線材28に離形シート53の表側が接触するように離形シート配置機構49を上方に移動させる。そして、この離形シート53の裏側に圧着ツール50,51,52の先端部が接触するように、裏面側圧着治具48を上方に移動させる。
また、受光面側圧着部47において、仮固定状態の太陽電池モジュール44の太陽電池21の受光面に張り付き防止治具61,62が接触しない程度に近接させるように張り付き防止機構56を下方に移動させる。そして、この張り付き防止治具61,62と、仮固定状態の太陽電池モジュール44の配線材27に、複合シート60の表側が接触するように、複合シート配置機構55を下方に移動させる。次に、この複合シート60の裏側に圧着ツール57,58,59の先端部が接触するように受光面側圧着治具54を下方に移動させる。
これらの移動制御は、図示されていない制御部によって行われる。裏面側圧着部46における移動制御と受光面側圧着部47における移動制御は別々に順次行ってもよく、一方に他方が同期するように行ってもよい。
次に、圧着ツール50,51,52に対し、圧着ツール57,58,59を押し付ける方向に移動させる。これによって、裏面側の配線材28が接着剤31を介して太陽電池21の裏面側の接続用電極に押し付けられ、受光面側の配線材27が接着剤30を介して太陽電池21の受光面側の接続用電極24に押し付けられる。押し付けの加圧力は、圧着ツール50,51,52に対する圧着ツール57,58,59の移動量等で制御される。
これに先立ち、あるいは平行して、圧着ツール50,51,52に内蔵されるヒータ69と、圧着ツール57,58,59に内蔵されるヒータ70に通電が行われる。これによって、圧着ツール50,51,52と圧着ツール57,58,59の温度が上昇する。温度が所定値となるように、通電量が制御される。なお、圧着処理が連続的に行われるときは、ヒータ69,70は予め定められた温度制御の下で、通電を継続してよい。
このようにして、仮固定状態の太陽電池モジュール44に対し、予め定めた加圧力、加熱温度の下での加圧加熱が行われる(S15)。加圧加熱は、仮固定状態の太陽電池モジュール44の裏面側では、離形シート53を介して行われ、受光面側では、複合シート60を介して行われる。複合シート60は弾性体シート68を含むので、加圧時に衝撃があっても、仮固定状態の太陽電池モジュール44に対してその衝撃を緩和することができる。この加圧加熱によって、接着剤30,31が配線材27,28からはみ出し、配線材27,28の側面にフィレット34,35が形成される。
離形シート53は、3つの圧着ツール50,51,52の先端部を完全に覆う広さを有し、複合シート60も3つの圧着ツール57,58,59の先端部を完全に覆う広さを有する。したがって、接着剤30,31が配線材27,28からはみだし、フィレット34,35を形成しても、これらが裏面側の圧着ツール50,51,52または受光面側の圧着ツール57,58,59に付着することはない。このようにして、裏面側の圧着ツール50,51,52、受光面側の圧着ツール57,58,59に対する接着剤30,31による汚染が防止される。
再び図3に戻り、裏面側の圧着ツール50,51,52と受光面側の圧着ツール57,58,59による加圧加熱が完了すると、裏面側圧着治具48と受光面側圧着治具54の退避が行われ、次に、離形シート配置機構49と複合シート配置機構55の退避が行われる(S16)。
図6に示すように、裏面側圧着部46において、裏面側圧着治具48の退避によって、離形シート53の位置をそのままにして、裏面側の圧着ツール50,51,52の位置が下方に移動する。また、受光面側圧着部47において、受光面側圧着治具54の退避によって、張り付き防止治具61,62の位置と複合シート60の位置をそのままにして、受光面側の圧着ツール57,58,59の位置が上方に移動する。上記のように、裏面側の圧着ツール50,51,52に対する接着剤31の付着、受光面側の圧着ツール57,58,59に対する接着剤30の付着がないので、これらの退避はスムーズに行われる。
次に、離形シート配置機構49の退避によって、離形シート53が下方に移動し、複合シート配置機構55の退避によって、複合シート60が上方に移動する。S15の加圧加熱の処理において、離形シート53は搬送ベルト41,42の存在によって太陽電池21の裏面に接触することはなく、離形シート53は接着剤31に対する離形性がよいので、離形シート53に接着剤31はほとんど付着しない。同様に、複合シート60は張り付き防止治具61,62の存在によって太陽電池21の受光面に接触することはなく、複合シート60を構成する離形シート67は接着剤30に対する離形性がよいので、複合シート60に接着剤30はほとんど付着しない。したがって、ほとんどの場合、これらの退避もスムーズに行われる。
まれに、硬化した接着剤30,31によって、太陽電池21の表面と離形シート53または複合シート60が張り付いて離形シート53または複合シート60の退避が十分に行われないことがある。裏面側においては、後に搬送ベルト41,42が移動駆動されるので、その際に、太陽電池21の裏面側と離形シート53が分離される。一方、太陽電池21の受光面側と複合シート60とが接着剤30によって張り付いた場合には、張り付き防止治具61,62の作用によって、その張り付きを解消することができる。
図7は、複合シート配置機構55が上方に退避したが、張り付き部71において硬化した接着剤30によって複合シート60の一部が配線材27と張り付いた例を示す図である。
そこで、再び図3に戻ると、次に、張り付き防止機構56の退避によって、張り付き防止治具61,62が上方に移動する(S17)。これによって、複合シート60は、太陽電池21の受光面から機械的に剥がされる。その様子を図8に示す。ここでは、複合シート60が張り付き防止治具61,62の上方移動によって強制的に上方に移動され、接着剤30による複合シート60の太陽電池21の表面との張り付きが解消される。
このようにして、接着剤30,31が十分に硬化した太陽電池モジュール20の1つの太陽電池分の圧着処理が完了する。そして、圧着処理によって接着剤30,31が付着している可能性があるので、離形シート53、複合シート60は、適当に巻取られ、新しい面が繰り出される。その後、搬送ベルト41,42が太陽電池1つ分に対応する距離だけ移動駆動され、圧着部39から完全固定状態の太陽電池モジュール20が搬出される。それと共に、圧着部39には、仮固定状態の太陽電池モジュール44の次の太陽電池22の部分が搬送されてくる。このときの圧着部39の状態は図4で説明した状態となっている。これを繰り返して、図3に示すように、太陽電池モジュール20が出来上がる(S18)。
本発明に係る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は、複数の太陽電池を接続した太陽電池モジュールに利用される。
10 (太陽電池モジュールの)製造装置、20 太陽電池モジュール、21,22 太陽電池、23,25 光電変換部、24,26 接続用電極、27,28,29 配線材、30,31,32,33 接着剤、34,35 フィレット、38 搬送部、39 圧着部、40 筐体部、41,42 搬送ベルト、43 吸着穴、44 仮固定状態の太陽電池モジュール、46 裏面側圧着部、47 受光面側圧着部、48 裏面側圧着治具、49 離形シート配置機構、50,51,52,57,58,59 圧着ツール、53,67 離形シート、54 受光面側圧着治具、55 複合シート配置機構、56 張り付き防止機構、60 複合シート、61,62 張り付き防止治具、63,64 挿入部、65,66 移動操作部、68 弾性体シート、69,70 ヒータ、71 張り付き部。
Claims (10)
- 配線材と圧着治具との間にシート材を配置し、太陽電池と前記シート材との間に張り付き防止治具を配置し、
前記圧着治具によって前記シート材の上から前記太陽電池の接続用電極に接着剤を介して前記配線材を押し付けて、前記接続用電極に前記配線材を接続する、太陽電池モジュールの製造方法。 - 請求項1に記載の太陽電池モジュールの製造方法において、
前記接続用電極に前記配線材を接続後、前記太陽電池から離間する方向に前記圧着治具と前記シート材を退避させ、続いて前記張り付き防止治具を退避させて、前記太陽電池の表面から前記シート材を機械的に剥がす、太陽電池モジュールの製造方法。 - 請求項1または2に記載の太陽電池モジュールの製造方法において、
前記太陽電池の接続用電極に前記接着剤を介して前記配線材を配置した仮固定状態の太陽電池モジュールを、前記圧着治具を有する圧着部に搬送し、
前記圧着部に搬送された前記仮固定状態の太陽電池モジュールの前記配線材と前記圧着治具との間に前記シート材を配置し、
前記圧着部に搬送された前記仮固定状態の太陽電池モジュールと前記シート材との間に前記張り付き防止治具を配置し、
前記搬送された前記仮固定状態の太陽電池モジュールについて、前記圧着治具によって前記シート材の上から前記太陽電池の接続用電極に前記接着剤を介して前記配線材を押し付け、加圧加熱によって前記接着剤を硬化させる、太陽電池モジュールの製造方法。 - 配線材と圧着治具との間にシート材を配置するシート配置機構と、
太陽電池と前記シート材との間に張り付き防止治具を配置する張り付き防止機構と、
前記圧着治具によって前記シート材の上から前記太陽電池の接続用電極に接着剤を介して前記配線材を押し付けて、前記接続用電極に前記配線材を接続する圧着部と、
を備える、太陽電池モジュールの製造装置。 - 請求項4に記載の太陽電池モジュールの製造装置において、
前記接続用電極に前記配線材を接続後、前記太陽電池から離間する方向に前記圧着治具と前記シート材を順次退避させ、続いて前記張り付き防止治具を退避させて、前記太陽電池の表面から前記シート材を機械的に剥がす制御部を備える、太陽電池モジュールの製造装置。 - 請求項4または5に記載の太陽電池モジュールの製造装置において、
前記太陽電池の接続用電極に前記接着剤を介して前記配線材を配置した仮固定状態の太陽電池モジュールを、前記圧着治具を有する前記圧着部に搬送する搬送部を備え、
前記シート配置機構は、前記圧着部において、前記仮固定状態の太陽電池モジュールの前記配線材と前記圧着治具との間に前記シート材を配置し、
前記張り付き防止機構は、前記圧着部において、前記仮固定状態の太陽電池モジュールと前記シート材との間に張り付き防止治具を配置し、
前記圧着部は、前記搬送された前記仮固定状態の太陽電池モジュールについて、前記圧着治具によって前記シート材の上から前記太陽電池の接続用電極に前記接着剤を介して前記配線材を押し付け、加圧加熱によって前記接着剤を硬化させる、太陽電池モジュールの製造装置。 - 請求項6に記載の太陽電池モジュールの製造装置において、
前記張り付き防止治具は、
前記仮固定状態の太陽電池モジュールと前記シート材との間に挿入される挿入部と、前記挿入部と一体で前記シート材の端部から外部に突き出る移動操作部とを有する、太陽電池モジュールの製造装置。 - 請求項4または6に記載の太陽電池モジュールの製造装置において、
前記シート材は、弾性体シート層と離形シート層の積層体である、太陽電池モジュールの製造装置。 - 請求項6に記載の太陽電池モジュールの製造装置において、
前記太陽電池モジュールは、前記太陽電池の受光面側と裏面側にそれぞれ前記配線材が配置され、
前記圧着治具は、前記太陽電池の受光面側の前記配線材に対向する受光面側圧着治具と、前記太陽電池の裏面側の前記配線材に対向する裏面側圧着治具とを有し、
前記シート配置機構と前記張り付き防止機構は、前記太陽電池の受光面側に配置される、太陽電池モジュールの製造装置。 - 請求項9に記載の太陽電池モジュールの製造装置において、
前記搬送部は、前記太陽電池モジュールを構成する太陽電池の裏面側に配置され、
前記仮固定状態の太陽電池モジュールの裏面側の前記配線材と前記裏面側圧着治具との間に離形シートを配置する離形シート配置機構を備える、太陽電池モジュールの製造装置。
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