(57)【要約】【課題】太陽電池モジュールの製造における積層ホイルの切り出しおよび重ね合わせのための製造ラインを提供する。【解決手段】積層ホイル（２）を切り出すための切り出しユニット（２００）を備えており、少なくとも１つのカッター（１４）による切り出し時に積層ホイル（２）を切り出し位置（ＺＰ）に保持するための切り出しユニット保持装置を備えており、さらに切り出し後の積層ホイル（２）を重ね位置（ＡＰ）において重ねユニット保持装置によってキャリアプレート（１）上に重ねるための重ねユニット（９００）を備える太陽電池モジュール（４８）の積層のための装置（１００）であって、ホイル繰り出し機（６）から一片の積層ホイル（２）を切断するための切断ユニット（３００）、および積層ホイル（２）を切断テーブル（７００）上の切り出し位置（ＺＰ）へと引き出すための引き出しユニット（５００）を備える装置（１００）に関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層ホイル（２）を切り出すための切り出しユニット（２００）を備えており、少なくとも１つのカッター（１４、２３）による切り出し時に積層ホイル（２）を切り出し位置（ＺＰ）に保持するための切断テーブル（７００）を備えており、さらに重ねユニット（９００）を備える太陽電池モジュール（４８）の積層のための装置（１００）であって、重ねユニット（９００）が、切り出し時に積層ホイル（２）を切断テーブル（７００）上の切り出し位置（ＺＰ）に保持するための把持具を備えており、重ねユニット（９００）が、切り出し後の積層ホイル（２）と一緒に重ね位置（ＡＰ）まで移動し、切り出し後の積層ホイル（２）を重ね位置（ＡＰ）にあるキャリアプレート（１）へと重ねるように設計されていることを特徴とする、装置（１００）。
【請求項２】
重ねユニット（９００）が、案内レール（１０ａ、１０ｂ）上で切り出し位置（ＺＰ）と重ね位置（ＡＰ）との間を移動することができる真空把持具（８００）を有することを特徴とする、請求項１に記載の装置（１００）。
【請求項３】
真空把持具（８００）の重ね面に、重ね面の外形を囲むフレームであって、その外寸が切断テーブル（７００）の重ね面の外寸とほぼ同一であるフレームが配置され、切り出しユニット（２００）によって、切断テーブル（７００）の切断テーブル縁に沿って、自由な切断が実行可能であることを特徴とする、請求項２に記載の装置（１００）。
【請求項４】
切り出しユニット（２００）が、一片の積層ホイル（２）を同時に切断する４つの切断ヘッド（１４ａ−１４ｄ）を備えることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置（１００）。
【請求項５】
切断ヘッド（１４ａ−１４ｄ）の切断の動きを、好ましくはプログラムによって制御することができ、切断ヘッド（１４ａ−１４ｄ）へと待機位置を割り当てることができることを特徴とする、請求項４に記載の装置（１００）。
【請求項６】
少なくとも１つの切断ヘッド（１４ａ−１４ｄ）のカッター（２３）またはレーザヘッドを、スピンドル（４１）によって変位させることができることを特徴とする、請求項４または５に記載の装置（１００）。
【請求項７】
切り出しユニット（２００）が、さらなるカッター（２３）、または少なくとも１つのレーザヘッド、あるいは型押し器具を含んでおり、さらなるカッター（２３）、または少なくとも１つのレーザヘッド、あるいは型押し器具によって、切り出された一片の積層ホイル（２）の角を丸めることができ、あるいは一片の積層ホイル（２）に穴または凹所を形成または型押しできることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置（１００）。
【請求項８】
切断ユニット（３００）上の積層ホイル（２）の受け取り位置から切断テーブル（７００）上の切り出し位置（ＺＰ）まで直線案内レール（１０ｃ、１０ｄ）にて移動することができる引き出しユニット（５００）が設けられていることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の装置（１００）。
【請求項９】
切断テーブル（７００）が、好ましくは多孔質材料からなる吸引カップ（４０）を有することを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の装置（１００）。
【請求項１０】
切り出しユニット（２００）の切断ヘッド（１４ａ−１４ｄ）または切断ヘッド（１４ａ−１４ｄ）のガイド（１０ｆ−１０ｉ）が、切断テーブル（７００）の側壁に一体化されていることを特徴とする、請求項４から９のいずれか一項に記載の装置（１００）。
【請求項１１】
カメラからのデータ情報を、切断ヘッド（１４ａ−１４ｄ）のプログラマブルな制御部へと入力することができることを特徴とする、請求項５から１０のいずれか一項に記載の装置（１００）。
【請求項１２】
太陽電池モジュール（４８）の積層のための方法であって、
積層ホイル（２）を、切断テーブル（７００）の切断テーブル板（３６）へと吸い付けるステップと、
移動式の真空把持具（８００）によって、積層ホイル（２）を切り出し位置（ＺＰ）に保持するステップと、
積層ホイル（２）の切り出しを行うステップと、
切断テーブル（７００）の切断テーブル板（３６）への吸い付け作用を終了させるステップと、
真空把持具（８００）によって、切り出し後の一片の積層ホイル（２）を切り出し位置（ＺＰ）からキャリアプレート（１）上の重ね位置（ＡＰ）へと運ぶステップと、
真空把持具（８００）を下降させることによって、切り出し後の一片の積層ホイル（２）をキャリアプレート（１）に重ねるステップと、
真空把持具（８００）の吸い付け作用を終了させるステップとを含む、方法。
【請求項１３】
切り出しを行う方法のステップが、４つの切断ヘッド（１４ａ−１４ｄ）による積層ホイル（２）の４つの縁の同時切り出しとして実行されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載した方法のステップに先立って、
ローラシステム（７）によって、ホイル繰り出し機（６）から重ね面（８）へと積層ホイル（２）を繰り出すステップと、
切断ユニット（３００）の保持装置（４００）によって、積層ホイル（２）を重ね面（８）に保持するステップと、
切断ユニット（３００）の切断ヘッド（１４ｅ）によって、積層ホイル（２）を切断するステップと、
引き出しユニット（５００）の把持具（６００）によって、積層ホイル（２）の切断縁を把持するステップと、
切断ユニット（３００）の保持装置（４００）を開くステップと、
引き出しユニット（５００）によって、積層ホイル（２）を、設定可能な中間位置まで切断テーブル（７００）へと引き出すステップと、
切断ユニット（３００）の保持装置（４００）を閉じるステップと、
切断ユニット（３００）の切断ヘッド（１４ｅ）のさらなる切断によって、一片の積層ホイル（２）を切断するステップと、
切断ユニット（３００）の保持装置（４００）を開くステップと、
引き出しユニット（５００）によって、一片の積層ホイル（２）を切断テーブル上の最終位置に位置するまで引き出すステップとが実行されることを特徴とする、請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
積層ホイル（２）の切断縁を把持する方法のステップに先立って、
切断ユニット（３００）の押し上げ具（２４）の上方運動によって、積層ホイル（２）の切断縁を斜めにし、あるいは押し上げるステップと、
切断ユニット（３００）の押し上げ具（２４）を下降させるステップとが実行されることとを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
積層ホイル（２）の切り出しが、切断テーブル（７００）の切断テーブル縁に沿った自由な切断によって行われることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池モジュールのいわゆる積層のための装置、およびこの装置による太陽電池モジュールの積層方法に関する。特に、本発明は、太陽電池モジュールの製造における積層ホイルの切り出しおよび適用、すなわち、重ね合わせのための製造ラインに関する。
【背景技術】
【０００２】
原則的に、光起電または太陽電池モジュールは、例えばガラス製の前側キャリアプレートに、後ろ側から、すなわち光学的な活性面を下にした状態で、個々の太陽電池セルおよびそれらの接続コンタクト（ストリング）や、感光物質でコートされたホイルを、後ろ側カバープレートまたはカバーホイルとともに積層することで製造されている。その直後、または後の作業において、積み重ねられた層が、負圧および加熱によって積層される。
【０００３】
したがって、例えばＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル）、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）、またはアイオノマー（例えば、ナフィオンなどの熱可塑性材料）からなる積層ホイル、ならびにテドラー（ポリフッ化ビニル）からなる後面ホイルが使用される。これらのホイルは、保管用のロールにて供給され、必要な寸法へと切断される。
【０００４】
結晶シリコンが主として使用される厚膜太陽電池モジュールの製造時には、積層後に突き出しているホイルを単純に切除することができるため、必要とされる重ね合わせおよび切断の精度は低い。結果として、従来のホイル切断機の精度の要件も低い。
【０００５】
しかしながら、精度の要件は、非晶質シリコンまたはテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）または二セレン化銅インジウム（ＣＩＳ）が使用される薄膜太陽電池モジュールの製造については、大幅に高くなる。特に、薄膜太陽電池モジュールにおいては、湿気の進入およびその結果生じる腐食が、モジュールの寿命を大きく縮める可能性があるほか、電流が流れる部品が望ましくなく電気的につながることで、効率が損なわれる可能性もあるため、恒久的なカプセル化が特段の重要性を有する。水分の進入に対する保護として、例えば前側のキャリアプレートまたはガラス板と後ろ側の積層またはカバープレート（多くの場合、もう１枚のガラス板である）とが、例えばブチルによる縁部シールによって封止される。したがって、シールの確実性および長期安定性が損なわれる結果とならないよう、積層ホイルを、積層の完了時に気泡が存在せず、かつ積層ホイルがシール片上に位置することがないように、シール片の間に完璧に適合するように重ねなければならない。
【０００６】
適用法（テープまたはホットメルト）に応じ、シール片またはブチルテープの適用は、非常に不正確（最大で＋／−３ｍｍ）であり、ガラス製のキャリアプレートも、最大で＋／−１ｍｍの公差を有する。積層ホイルの切断およびブチルフレームへの重ね合わせは、それぞれ＋／−１ｍｍの公差を伴い、したがって全体としての不正確さは、＋／−６ｍｍとなる。
【０００７】
素材および厚さに応じて、積層ホイルは、積層作業の際に、その特有の流れ長さおよび表面拡大性によって、公差を補償することができ、意図的にすき間を残すことさえ可能である。しかしながら、これらの材料特性は限定的であり、積層ホイルが薄いほど限定的になる。しかしながら、材料の節約および資源の保護の観点から、可能な限り薄い積層ホイルを使用することが望ましい。したがって、切断および重ね合わせの精度が、さらに重要性を有するようになる。
【０００８】
厚膜太陽電池モジュール（結晶セグメント）のホイルの切り出しに使用されている従来のホイルカッターは、薄膜太陽電池モジュールの製造に使用するためには、精度が低すぎる。例えば自動車業界において積層ガラス窓の製作に使用されているホイルカッターなど、他の技術分野からの従来のホイルカッターも、やはり精度が低すぎる。該当する例が、ＥＰ３１９２５１から知られている。この文献は、ガラスの積層のための装置および方法を記載している。特に、積層によって一体に接合される２枚のガラスシートの間の中間層の配置に関係している。ＥＰ０３１９２５１は、中間層を配置するための帯電による作業を提案している。繊細な太陽電池モジュールの製造において、このような方法は問題外である。太陽電池モジュールの製造においては、帯電の回避が意識される。
【０００９】
ＵＳ２００６／０２１９３６４が、キャリアフィルムによる未焼成セラミック圧粉体（ｇｒｅｅｎ  ｃｏｍｐａｃｔ）の供給、成形のための未焼成セラミック圧粉体の切り出し、およびその後の切り出し後の未焼成圧粉体の積層に関係している。太陽電池モジュールは、キャリアフィルムによって供給および切り出しされるのではないため、この方法は、太陽電池モジュールの積層に転用することが不可能である。代案として、振動する刃によってより高い切断精度を実現するいわゆるプロッタが使用される。しかしながら、切り出し後の積層ホイルのキャリアプレートへの重ね合わせの精度は、依然として低いままで変わらない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】欧州特許第３１９２５１号明細書
【特許文献２】欧州特許第０３１９２５１号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００６／０２１９３６４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
さらに、これらのシステムは、切断マットによって機能する。このようなシステムは、１週間に７日かつ１日に２４時間の稼働にて、およそ３０秒ごと、またはさらに高い速度でホイルの切り出しを行うため、切断マットが、激しい使用および常に同一の形状により、きわめて短時間のうちに破壊されてしまう。結果として、切断マットの使用は、きわめて高いコストおよび機械の不稼働時間につながる。切り出しされる積層ホイルを常に数ミリメートルだけ移動させるという代案は、切断マットをより上手く利用するが、結果的に積層ホイルの切り出しがより大きくなるという理由で、やはりかなりのコストにつながる。
【００１２】
本発明の目的は、より高い精度を達成することができ、例えば特に切断マットを使用しないことで切断が全体的に最適化され、材料の消費および摩耗の発生が少なく、したがってコストが削減される装置、ならびにこの装置を利用する該当の方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
目的に対する解決策は、第１には、切断作業時の積層ホイルの保持装置を重ね合わせ作業の際の切り出し済みの積層ホイルの把持具へと受け渡すことによって生じる精度の低下を取り除くことからなる。本発明による装置または本発明による方法は、重ね合わせのための把持具が、切断時の積層ホイルの保持を引き受けることで、切り出しのための保持装置が不要になることを予見する。これは、積層ホイルを切り出しプロセスから重ね合わせプロセスへと受け渡すことによって生じる精度低下の原因も解消する。
【００１４】
さらに、本発明による装置または本発明による方法は、切断マットをもはや必要としない切断作業を予見する。この目的のために、引き出しユニットによってストックロールから所定のサイズの積層ホイルを引き出して切断し、切断テーブル上の正確な位置に配置する全体装置の部分装置が予見される。この位置の正確な配置ならびに切断テーブルの寸法は、あらかじめ切断された積層ホイルが、きわめてわずかな切断テーブルの縁からのはみ出しにて配置されるような方法で選択される。積層ホイルの固有の構造強度および積層ホイルの切断テーブルへの固定（例えば、真空での吸い付けによる）により、切断マットの対向圧力を必要とせずに行うことができる「空中」での自由な切断が、切断テーブルの縁に沿って可能になる。これにより、高コストな切断マットの使用が不要になり、今や比較的柔らかい積層ホイルだけが切断され、可能な限り硬い切断マットに触れることがもはやないため、切断刃の摩耗が目に見えて少なくなる。さらに、位置の精度および切断テーブル上の積層ホイルのわずかなはみ出しが、切れ端の材料の節約が生じることを保証する。
【００１５】
本発明によれば、ホイルを保持する把持具、好ましくは、真空把持具が、切断テーブルの支持面と同一の外寸を有する自身の支持面の外形を囲むフレームを有することで、切断テーブル上での積層ホイルの切断作業が、さらに改善される。これにより、切り出しされる一片の積層ホイルが、例えば把持具の吸引カップによって保持されるだけでなく、さらにこのフレームによっても把持され、あるいは４つのすべての外角の領域において上方から切断テーブルの重ね面へと押し付けられる。
【００１６】
切断作業のさらなる最適化が、４つのすべての縁を同時に処理する４つの切断刃という本発明による構成によってもたらされる。この目的のため、４つの切断ヘッドが、フレームの各レールに１つずつ配置される。非動作時、４つの切断ヘッドは、好ましくは待機位置に置かれ、動作時に、それぞれ自身の駆動部によってそれぞれの案内レールに沿って移動する。切断作業の完了時に、切断ヘッドは、例えば方向反転用の終端スイッチまたはセンサによって制御され、それぞれの待機位置へと戻る。
【００１７】
この方法で、４つの別個独立の切断作業で構成される切断作業の全体の最適化が、その速度およびその精度に関して実現される。
【００１８】
切断ヘッドは、それらの切断の動きを、好ましくはプログラマブルな制御部によって同時に実行する。しかしながら、第１の切断ヘッドの出発が、第２の切断ヘッドの出発を起動し、次いでこの出発が、第３の切断ヘッドの出発を起動し、次いでこの出発が、第４の切断ヘッドの出発を起動する回路も、実現可能である。
【００１９】
さらに、切断ヘッドには、切断刃を変位させるために、好ましくは手動で動かすことができるスピンドルが設けられ、または好ましくは電気式の駆動部が設けられる。
【００２０】
切断刃は、好ましくは、回転する円形の切断ディスクとして具現化される。しかしながら、平行移動する刃、固定の刃、または振動する刃も、またはレーザも、使用することが可能である。
【００２１】
随意により、生じ得る機械の不稼働時間を避けるために、待機位置にある切断刃に、さらなる垂直方向に作用する変位と組み合わせられる研ぎ装置が設けられる。すなわち、動作によって生じ、または研ぎ作業によっても生じる切断ディスクの直径の減少を、センサが過剰に小さくなった直径を切断ヘッドへ信号を送るまで、再調節することができる。
【００２２】
上述のように、積層ホイルは、切断テーブルの吸引作用および後に、切断後の積層ホイルのキャリアプレートへの重ね合わせを実行する把持具によって切断テーブルに保持される。したがって、切断テーブルまたは把持具に、単なる正方形または矩形の形態を超える丸めまたはさらなる切り出しを実行するさらなる切断刃またはレーザまたは型押し装置を一体化させることができる。
【００２３】
特別な接触の変形例を、この目的で設けられる穴または凹所によって提供する太陽電池モジュールが存在する。上述のさらなる切断刃、レーザ、または型押し装置を、随意により、必要とされる穴または凹所を適用するためにも使用することができ、これらの装置を、切断テーブルまたは把持具あるいは両方に配置することが可能である。
【００２４】
さらなる変形例の実施形態によれば、切断ヘッドおよび切断ヘッドを走行させるレールが、切断テーブルの側壁に一体化される。これにより、レールから形成される切断テーブルの上方の切り出しユニットのフレームが不要になり、切断ユニットを前もって移動させる必要なく、あるいは積層ホイルをフレームを通って把持具から持ち上げる必要なく、切り出し済みの積層ホイルへの把持具の自由なアクセスが可能になる。したがって、この変形例の実施形態においては、切断ヘッドについて、切り出し後の積層ホイルの表面の外側の待機位置の必要性が、有利にも基本的になくなる。
【００２５】
最後に述べた変形例の実施形態において、構造の簡潔さという利益において、切断ヘッドが、切り出すべき積層ホイルの下方から直接的に切断ケーブルの側面において切断を行うとき、積層ホイルが切断刃の圧力によって持ち上がることがないように、把持具が、好ましくは、正確に適合する支持面を有し、したがって正確な切断を支援する縁をもたらす型の形態で具現化される。
【００２６】
切断テーブルおよび把持具は、好ましくは、平面が多孔質かつ滑りのない材料で満たされる開口を有するような方法で具現化される。開口の後ろ側には、積層ホイルが多孔性材料からなる吸い付け具へと吸い付けられるよう、好ましくは真空に引かれる。この目的のために、随意により、伝統的な吸引カップを有する変形例の実施形態も実現可能であり、吸い付け具または吸引カップが省略され、切断テーブルおよび把持具の表面全体が吸引ベルを形成する実施形態も実現可能である。ここで、吸引ベルのサイズまたは吸引力が、積層ホイルに過剰な湾曲を生じさせることがないように、注意が払われなければならない。ここに開示された積層ホイルの保持の変形例は、吸引カップまたは吸い付け具または吸引ベルのいずれによるかにかかわらず、切断テーブルにおいてだけではなく、（真空）把持具においても実現可能である。
【００２７】
さらに、本発明による装置は、切断ユニットに組み合わせられた引き出しユニットを有する。これらの２つのユニットが、ストックロールから適切な後に切り出しが行われる一片の積層ホイルを把持し、切断し、切断テーブルへと引き出すように機能する。
【００２８】
切断ユニットは、切り出しユニットと同様に、レール上をＹ方向に駆動することができる好ましくは電動の切断ヘッドを有する。Ｙ方向は、ストックロールからの積層ホイルの繰り出しの方向に垂直である。この切断ユニットの切断ヘッドも、カッターとして、回転切断ディスク、固定刃または振動刃、あるいはレーザを有する。さらに、切断ユニットは、好ましくは積層ホイルの前進が行われるローラ装置を有する。
【００２９】
さらに、切断ユニットは、本発明によれば２つの目的を果たす把持レールを有する。第１に、把持レールは、好ましくは空気圧で駆動されるレバーによって、綺麗な切断のために積層ホイルを把持および保持する。しかしながら、第２に、切断ユニットは、好ましくはやはり空気圧によって斜めの端面を有する押し上げ具で積層ホイルの切断縁を下方から押し上げることで、切断の完了時に積層ホイルの切断縁を上方へと斜めにし、あるいは単に持ち上げる。押し上げ具の斜めの端面は、５から４５度の角度に傾けることが可能であるが、好ましくは３０度の角度を有しており、予備的に切断された一片の積層ホイルを、斜め化の完了時または押し上げの完了時に、引き出しユニットの把持具によって最適に運ぶことが可能である。
【００３０】
好ましくは、引き出しユニットのいくつかの把持具がまた、５から４５度、好ましくは３０度の対応する角度で引き出しユニットの梁へと固定される。把持具は、好ましくは空気圧によって駆動され、梁を長手方向に移動させることによってＸ方向の電気駆動部によって同期して移動させることが可能である。好ましくは、把持具を、空気式のキャリッジユニットによって、把持具の角度位置によって形成される平面内で、すなわち自身の長手軸に沿って、移動させることもできる。把持具は、好ましくは空気圧によっても開閉できる把持顎を有する。
【００３１】
この目的のための別の変形例の実施形態は、引き出しユニットの把持具が、切断が行われる前に積層ホイルを直接的にストックロールにおいて把持することを予見する。把持具が、１つ以上のストッパ、終端スイッチ、またはセンサまで、前のホイル片の切断縁の切断テーブルへと積層ホイルを引っ張る。これが、好ましくは設定可能な終端位置に達すると、処理されるべき一片の積層ホイルが、所定の好ましくは設定可能な距離においても、切断テーブル上で切断ヘッドによって切断される。したがって、もはや以前のようにホイル片の前縁が最初に切断されるのではなく、ホイル片の（ストックロールに向かって位置する）後縁が速やかに切断される。したがって、このホイル片が、切断テーブル上に位置し、ストックロールからの繰り出しによって生じ得る張力を失うことができる。その後に、さらに加工されるべき一片の積層ホイルが、前に開示した引き出しユニットによってではなく、（真空）把持具によって切断テーブルへと引き出され、この把持具が、以後の最終的な切り出しの際に積層ホイルを保持し、さらにその後に積層ホイルをキャリアプレートへと重ねる。前に開示した変形例の実施形態に比べ、この変形例の実施形態は、第１には、前に開示した斜めの把持具を有する引き出しユニット、ならびに斜め化および押し上げのプロセスを不要にでき、生じる切れ端も少ないという利点を有する。第２に、さらなる受け渡しの省略がさらに生じ、具体的には引き出しユニットから切断テーブルへの受け渡しが省略される点で、精度低下のさらなる原因が取り除かれる。
【００３２】
この最後に述べた変形例の実施形態において、ストックロールを直接的に把持する引き出し装置の把持具は、好ましくは積層ホイルの表面を傷めることがない真空トングとして具現化される。この方法で、前のホイル片の切断縁それ自体をＸ方向末端での最終的な切断縁として使用でき、この縁においても、それ以上の切れ端が絶対的に生じないことを、実現することができる。切断テーブルは、好ましくは、ストックロールに向かってＸ方向に、新たな（ストックロールの）切断縁の延長可能なストッパに対して変位可能であり、反対側の切断縁を真空トングによって自由に把持できるようにしている。
【００３３】
本明細書に記載される変形例の実施形態を、積層ホイルがあらかじめ切断されて積み重ねられたシートの形態で供給される本発明による装置または製造ラインへと変形することも可能である。これを、前に述べた引き出しユニットが、積層ホイルの積み重ねから一番上のシートを引き出すことで実現でき、あるいは上述のように、重ねユニットの（真空）把持具が、切り出し時の保持機能だけでなく積層ホイルの積み重ねからの一番上のシートの取り出しも実行することで、実現することができる。
【００３４】
本明細書に開示される変形例の実施形態はすべて、切り出しそれ自体ならびに切断プロセスから重ね合わせプロセスへの積層ホイルの受け渡しに起因する誤差の原因を取り除く。したがって、本明細書に記載の変形例の実施形態は、より高い加工精度、より効率的かつ材料を節約する加工、ならびに結果としてのより精密かつ低コストな最終製品として明らかになる利点を呈する。
【００３５】
しかしながら、残りの誤差の原因は、ブチルシールの適用に起因して依然として存在する不正確さである。これらも取り除くために、高分解能のカメラがブチルシールが適用された状態のキャリアプレートの画像を生成する本発明による装置の変形例の実施形態が考えられる。この画像からの情報が、切り出しユニットの制御部へとデジタル的に伝えられ、積層ホイルの切り出しに先立って、カッターを正確に必要に応じて位置させる。したがって、特に、例えばＸおよびＹ方向に制御することができるレーザヘッドで切断を行うカッターが、膨張ギャップを考慮し、あらゆる不正確さの程度のブチルシール枠へと高い精度で適合させることができる積層ホイルを切り出すことができる。
【００３６】
好ましくは、関連の保持装置および把持具の変位可能性のために、本発明による装置は、薄膜太陽電池モジュールおよび厚膜太陽電池モジュールの積層に適している。
【００３７】
本発明による装置のさらなる実施形態または有利な実施形態が、従属請求項の主題によって形成される。
【００３８】
本発明は、図面を参照することによって、象徴的かつ典型的に、さらに詳しく説明される。図面は、相互関係的および全体的に説明される。それらは、図式的かつ例示的な説明を提供し、縮尺通りではなく、個々の構成要素間の関係に関するものでもない。同一の参照符号は、同一の構成要素を指し示しており、添え字が異なる参照符号は、機能的に同一または類似の構成要素を指し示している。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】積層ホイルを切り出して太陽電池モジュールのキャリアプレートへと重ねるための本発明による装置または本発明による製造ラインの概略図である。
【図２】本発明による装置の一部分の詳細図である。
【図３】本発明による切断ユニットの詳細図である。
【図４】本発明による切断ユニットの保持装置の部分切断の詳細図である。
【図５】本発明による引き出しユニットの詳細図である。
【図６】本発明による引き出しユニットの把持具の部分切断の詳細図である。
【図７】本発明による切断テーブルの概略図である。
【図８】本発明による切り出しユニットの概略図である。
【図９】本発明による切断ヘッドの詳細図である。
【図１０】本発明による真空把持具の概略図である。
【図１１】本発明による保持装置および開いた状態にある本発明による把持具の詳細図である。
【図１２】本発明による保持装置および閉じた状態にある本発明による把持具の概略図である。
【図１３】図２に斜視図で示した装置の一部分および積層ホイルを切断テーブルへと引き出しているときの把持具の側面図であるが、真空把持具は除かれている。
【図１４】把持具が完全な引き出し位置にある、図１３の側面図である。
【図１５】切断テーブル上の保持位置にある真空把持具の側面図である。
【図１６】切り出し中の切り出しユニットの斜視図である。
【図１７】真空把持具による積層ホイルのキャリアプレートへの重ね合わせ作業の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１が、太陽電池モジュールの積層のため、すなわち積層ホイル２を切り出して装置１００の搬送システム４ａによって供給されるキャリアプレート１またはカバープレートへと重ねるための本発明による装置１００または本発明による製造ライン１００の斜視の概略図を示している。装置１００は、最終製品が積層済みの太陽電池モジュールである閉じた製造ラインであってよく、あるいは積層済みの太陽電池モジュールの積層作業も実行するさらに続く製造ラインに一体化されてもよい。
【００４１】
キャリアプレート１またはカバープレートは、後の太陽電池モジュールの光学的な活性面を呈し、前面を下にし、すなわち後面を上に向けて、搬送システム４ａによって供給される。ここでは詳しくは示さないが、例えばブチルからなるシール枠を、キャリアプレート１の後面またはカバープレートそれ自体の後面に適用することができる。
【００４２】
積層ホイル２の切り出しおよびキャリアプレート１への重ね作業が完了すると、カバープレート３が、反転モジュール５によってキャリアプレート１へと重ねられる。シール枠がカバープレートへと適用される場合には、カバープレートを搬送システム４ａによってもたらすことができ、積層ホイル２がカバープレートへと重ねられ、次いで反転モジュール５によって、キャリアプレート１が積層ホイル２へと重ねられる。次いで、このようにして積層およびシールされた太陽電池モジュールを、搬送システム４ｂによって詳しくは示さない積層装置へと運び去ることができる。
【００４３】
ローラシステム７によって、積層ホイル２が、ホイル繰り出し機６から引き出され、載せ置きテーブル８に置かれる。載せ置きテーブル８は、保持装置４００が積層ホイル２を保持し、切断ユニット３００をＹ方向に切断する点で、切断ユニット３００によって後の処理のために充分に大きいホイル片が切り出されるように、寸法付けられている。
【００４４】
次いで、引き出しユニット５００が、把持具６００によって一片の積層ホイル２を切断テーブル７００へと引っ張る。この切断テーブル７００だけでなく、切り出しユニット２００および真空把持具８００も、案内レール１０ａおよび１０ｂを有するベースフレーム９上に配置されている。案内レール１０ａおよび１０ｂに沿い、真空把持具８００が、好ましくはセンサおよび終端スイッチによって制御され、切断テーブル７００の上方の切り出し位置ＺＰをとることができるような方法で、変位可能に配置されている。
【００４５】
次いで、切断テーブル７００に位置する積層ホイル２が、切断テーブル７００それ自体、および切断テーブル７００の上方の水平位置に到達（Ｘ方向の変位）した後に垂直方向にも変位（Ｚ方向の変位）することができる真空把持具８００の両方によって保持される。次いで、切り出しユニット２００が積層ホイル２を切り出し、その後に、本発明の態様に従い、真空把持具８００による切り出し後の積層ホイル２の保持が維持される。結果として、真空把持具８００が、切り出し後の積層ホイル２と一緒に案内レール１０ａおよび１０ｂ上をＸ方向に、待機中のキャリアプレート１の上方の重ね位置ＡＰへと移動するため、別途位置する装置へのさらなる移送は行われない。このように、装置１での処理の経過において、積層ホイル２は、真空把持具８００によって保持されて切り出し位置ＺＰから重ね位置ＡＰへの経路を描く。
【００４６】
重ね位置ＡＰのキャリアプレート１、供給搬送システム４ａ、運び去り搬送システム４ｂ、および組み合わせて使用することができる真空把持具８００が、重ねユニット９００を構成している。
【００４７】
よりわかりやすくするために、図２は、切断ユニット３００、引き出しユニット５００、切り出しユニット２００、および重ねユニット９００のみを示しており、後２者の両方を、本発明によれば、真空把持具８００から操作することができる。切り出しユニット３００は、好ましくは、分離作業の際に積層ホイルを保持する目的で、それぞれのレバー装置１１によって共通のクランプレール１２を好ましくは空気圧によって駆動するいくつかの保持装置４００を有する。
【００４８】
引き出しユニット５００が、梁１３上に配置されたいくつかの把持具６００を備えてさらに示されている。梁１３は、案内レール１０ｃおよび１０ｄにおいてＸ方向に可動である。さらに、図２は、切断テーブル７００の上方に配置され、それぞれの待機位置の１つに立てられて示されている、好ましくは４つの切断ヘッド１４ａ−１４ｄを備える切り出しユニット２００を示している。後者は、切断ヘッド１４ａ−１４ｄの間の衝突を避けるために有利である。
【００４９】
真空把持具８００が、重ね位置に示されているが、この図において、キャリアプレートおよび搬送システムは示されていない。真空把持具８００は、案内要素１６ａおよび１６ｂを案内レール１０ｂに位置させ、対応する案内要素１６ｃおよび１６ｄを案内レール１０ａに位置させて延びている２つの支柱１５ａおよび１５ｂを有する。
【００５０】
図３に、切断ユニット３００が詳しく示されている。２つの支持具１９ａおよび１９ｂに、案内レール１０ｅが配置されており、案内レール１０ｅ上を切断ヘッド１４ｅが、好ましくはモータ１８によるモータ駆動にてＹ方向に可動である。切断ヘッド１４ｅは、回転切断ディスク、固定または振動刃、あるいはレーザを有することができる。積層ホイルが、左方から切断ユニット３００を通って案内されるが、その経路において、案内プレート１７によって案内される。切断ヘッド１４ｅによる切断作業の際に、積層ホイルは、共通のクランプレール１２によって同時に保持される。クランプレール１２を、好ましくは空気圧によって動作させることができるそれぞれのレバー装置１１を備えて図示されている３つの保持装置４００によって動作させることができる。
【００５１】
図４は、図３の切断ユニット３００における切断が２つの保持装置４００の間に位置する保持装置４００の構成を示している。この目的のため、把持片１２および案内レール１０ｅが、斜線入りで図示されており、押し下げ具２１およびウェブ２５に組み込まれた押し上げ具２４も、斜線入りで示されている。ウェブ２５は、案内レール１０ｅと同様に、支持具１９ａおよび１９ｂの間を延びており、この切断図では、支持具１９ａおよび１９ｂのうちの支持具１９ｂのみを見て取ることができる。
【００５２】
さらに図４において、クランプレール１２を案内開口２２を通過する積層ホイル２へと押し下げるレバー装置１１に配置されたピストン２０を見て取ることができる。したがって、積層ホイル２が、当初は切断梁２７に平たく当接し、切断ヘッド１４ｅの回転切断ディスク２３による切断が可能である。切断が完了すると、ピストンが押し下げ具２１も駆動し、結果として、押し上げ具２４の圧力に逆らい、あるいは押し上げ具２４の斜めの端面２６に逆らって、端面２６の角度にほぼ一致する積層ホイル２の斜め化が生じる。クランプレール１２は、押し下げ具２１から独立している。これは、積層ホイル２を上方へと曲げられるときに固定するために必要である。
【００５３】
図５が、引き出しユニット５００を示している。梁１３に、例えば４つの把持具６００が、上述の積層ホイルの斜め化の角度に一致する角度で配置されている。角度は、約３０度である。駆動部３０および接続シャフト３１が、案内レール１０ｄに位置する案内シュー３２ａと案内レール１０ｃに位置する対応する案内シュー３２ｂとによる梁１３の同期変位を保証している。駆動部３０は、好ましくは電気的に具現化され、把持具６００の同期駆動は、空気圧によって具現化される。引き出しユニット５００は、心出し装置２８およびストッパ２９ａ−２９ｄをさらに有する。
【００５４】
図示の形態においては、引き出しユニット５００が、直線キャリッジユニットとして具現化されている。特定の状況下では、これは、引き出し運動の完了時に、把持具６００が、次の積層ホイル片のために出発位置へと逆のＸ方向に戻るために、積層ホイルを再び解放しなければならない点で、不利である可能性がある。しかしながら、この戻りの運動は、真空把持具の下降の形態のさらなる処理工程の妨げとなる可能性がある。この理由で、引き出しユニット５００が円形または長円形の案内レール１０ｃおよび１０ｄにて出発位置へと戻る変形例の実施形態も開示される。さらに、把持具６００が積層ホイルの引き出しの完了時にＹ方向に離れるように押され、真空把持具の動作半径の外側の戻りの経路が直線的に描かれる変形例の実施形態も、この開示に含まれる。
【００５５】
図６に、本発明による把持具６００が示されている。把持具６００は、前記約３０度の角度で梁１３に配置され、好ましくは空気圧で動作して把持具６００を長手軸Ａに沿って変位させるキャリッジユニット３３を有する。把持ヘッド３４に、やはり好ましくは空気圧によって互いに反対方向に開閉できる把持顎３５ａおよび３５ｂが配置されている。
【００５６】
図７が、切断テーブル板３６を含む本発明による切断テーブル７００を示している。切断テーブル板３６が、この斜視図において見て取ることができる足３７ａおよび３７ｂ（対照的にさらに２つの対称配置の足が存在するが、この斜視図では隠れている）に位置している。切断テーブル板３６には、凹所３８が埋め込まれている。これらの凹所３８に、好ましくは多孔質材料からなり、上方から挿入される吸い付け具４０によって、切り出すべき積層ホイルを滑ることなく位置させることができるように保証するために、吸引チャネル３９が設けられている。
【００５７】
図８に、本発明による切り出しユニット２００が示されている。ここでは、見て取ることができない切断テーブル上に位置する積層ホイル２が、左側において、電気駆動部３０ａによって案内レール１０ｆ上を駆動される切断ヘッド１４ａによって切断される。切断ヘッド１４ｂが、電気駆動部３０ｂによって駆動され、案内レール１０ｇに沿って切断を行い、切断ヘッド１４ｃが、電気駆動部３０ｃによって駆動され、案内レール１０ｈに沿って切断を行い、切断ヘッド１４ｄが、電気駆動部３０ｄによって駆動され、案内レール１０ｉに沿って切断を行う。
【００５８】
切断ヘッド１４ａ−１４ｄの待機位置から出発し、切断ヘッド１４ｃおよび１４ｄが、切断ヘッド１４ｂが切断ヘッド１４ｃのための経路を解放するや否や出発し、切断ヘッド１４ｃおよび１４ｄがより高い速度で切断を行う場合、例えば一片の積層ホイル２の４つの切断縁のすべてを同時に切断することが可能である。この高い速度は、少なくとも切断ヘッド１４ｂと１４ｃとの間の衝突の可能性に関して、切断ヘッド１４ｂが図示の待機位置へと戻る前に切断ヘッド１４ｃが自身の作業を終えているような方法で選択されなければならない。
【００５９】
図９が、切断ヘッド１４ａを詳細図で示している。切断ヘッド１４ａが、ガイド４２によって案内レール１０ｆに配置されている。さらに、回転切断ディスク２３ａを駆動するための専用の駆動部３０ｅと、回転切断ディスク２３ａを変位させることができるスピンドル４１とを有する。
【００６０】
図１０は、支柱１５ａおよび１５ｂ、把持プレート４５、ならびに空気シリンダ４３で基本的に構成される本発明による真空把持具８００を示している。空気シリンダ４３によって、把持プレート４５のＺ方向の垂直変位がもたらされる。把持プレート４５は、積層ホイルを把持プレートへと吸い付ける複数の吸引カップ４４を備える。駆動部３０ｆおよび接続シャフト３１ａにより、真空把持具８００を、案内レール１０ｂに位置する案内要素１６ａおよび１６ｂならびに案内レール１０ａに位置する案内要素１６ｃおよび１６ｄに同期してＸ方向に移動させることができる。
【００６１】
図１１には、本発明による保持装置４００が、本発明による把持具６００との協働において示されている。積層ホイル２が、回転切断ディスク２３によって切断され、押し上げ具２４によって把持具６００の受け入れ位置へと押される。ここで把持具６００が、把持顎３５ａおよび３５ｂを開いた状態で、キャリアユニット３３の助けによって、押し上げられた一片の積層ホイル２へと長手軸Ａに沿って押される。
【００６２】
図１２に、図１１に示した状況の後に続く段階が示されている。押し上げ具２４が引き込まれ、把持顎３５ａおよび３５ｂが、積層ホイル２を把持している。今や、積層ホイル２の水平なＸ方向への引き出しを、把持具６００、梁１３、および案内シュー３２ａを案内レール１０ｄ上で水平方向に移動させることによって行うことができる。
【００６３】
図１３は、積層ホイル２を切断テーブル７００へと引き出す方法のステップを示している。先の図１２において説明したように、把持具６００が、積層ホイル２を、今や開いている保持装置４００を通り、案内プレート１７を過ぎ、切断テーブル７００へと水平方向に引っ張り、図示の位置において、戻り経路のほぼ半分まで移動している。この位置が、引き出しユニット５００が小休止しなければならず、切断ユニット３００がさらなる切断を実行しなければならない位置に相当する。この方法で、一片の積層ホイル２が、切断テーブル７００の幅に一致する長さへと切断される。
【００６４】
図１４は、引き出しユニット５００および把持具６００を、それらのそれぞれの終端位置に示している。次いで、切断テーブル７００上に位置する一片の積層ホイル２が吸い上げられ、切断ユニット３００において、新たな一片の積層ホイル２ａが、押し上げ具２４によって上方へと曲げられようとしている。
【００６５】
図１５には、次に続く処理段階、すなわち切断テーブル７００上に位置する積層ホイル２への真空把持具８００の配置が示されている。この目的のため、ピストン棒４６が空気シリンダ４３から突き出し、吸引カップ４４を備える把持プレート４５を、一片の積層ホイル２の保持位置に位置させ、この位置で、次の段階において積層ホイル２の切り出しが行われる。この保持位置において、一片の積層ホイル２は、切断テーブル７００の吸い付け具（ここでは、見て取ることができない）および真空把持具８００の吸引カップ４４の両方によって保持される。
【００６６】
詳しくは示されないが、本発明によるさらなる特徴は、真空把持具８００の把持プレート４５に配置されたフレームである。このフレームは、把持プレート４５の重なり面の外形を囲んでおり、切断テーブル７００の重なり面の外寸とほぼ同一の外寸を有する。したがって、このフレームは、切断テーブル７００の外縁に同じ高さで正確に位置する一片の積層ホイル２のさらなる保持機能を実現する。
【００６７】
図１６は、次に続く処理段階、すなわち切り出しユニット２００による一片の積層ホイル２の切り出しを示している。４つの切断ヘッド１４ａ−１４ｄのすべてが同時に、例えば図８の説明において開示したように進行する切断作業にある。
【００６８】
図１７が、一片の積層ホイル２の切り出しが完了すると同時に、切断テーブル７００の吸い付け具４０の吸い付け効果が終了した後に、ここでは詳細に示されていないが、真空把持具８００が、依然として切り出し位置ＺＰに位置している一片の積層ホイル２を、最初にピストン棒４６の上方移動によって切断テーブル７００から持ち上げなければならないことを示している。次いで、真空把持具８００は、シール４７が適用されたキャリアプレート１の上方の上昇位置ＡＰに達するまで、案内レール１０ｂに沿って水平移動を実行する。ピストン棒４６の下方移動によって、把持プレート４５が、完全に切り出されて吸い付けられている積層ホイル２と一緒に下降させられ、吸引カップ４４の吸い付け効果が停止され、あるいは随意により超過気圧の印加に置き換えられ、したがって一片の積層ホイル２がキャリアプレート１上の正確な位置へと置かれる。次いで、ピストン棒４６が、さらなる上方移動を実行し、続いて、真空把持具８００が、案内レール１０ｂに沿って左方への水平方向の復帰の動きを実行する。続いて、詳しくは示されないが、最終的に、反転モジュールによってカバープレート３を重ねる処理段階が行われる（図１を参照）。この処理段階の後で、積層済みの太陽電池モジュール４８が、重ね位置ＡＰにあり、搬送システム４ｂによってすぐに運び去ることができる状態である。
【符号の説明】
【００６９】
１  キャリアプレート、装置
２、２ａ  積層ホイル
３  カバープレート
４ａ、４ｂ  搬送システム
５  反転モジュール
６  ホイル繰り出し機
７  ローラシステム
８  載せ置きテーブル
９  ベースフレーム
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｈ、１０ｉ  案内レール
１１  レバー装置
１２  クランプレール、把持片
１３  梁
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ  切断ヘッド
１５ａ、１５ｂ  支柱
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ  案内要素
１７  案内プレート
１８  モータ
１９ａ、１９ｂ  支持具
２０  ピストン
２１  押し下げ具
２２  案内開口
２３、２３ａ  回転切断ディスク
２４  押し上げ具
２５  ウェブ
２６  押し上げ具２４の端面
２７  切断梁
２８  心出し装置
２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ  ストッパ
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ  駆動部
３１、３１ａ  接続シャフト
３２ａ、３２ｂ  案内シュー
３３  キャリッジユニット、キャリアユニット
３４  把持ヘッド
３５ａ、３５ｂ  把持顎
３６  切断テーブル板
３７ａ、３７ｂ  足
３８  凹所
３９  吸引チャネル
４０  吸い付け具
４１  スピンドル
４２  ガイド
４３  空気シリンダ
４４  吸引カップ
４５  把持プレート
４６  ピストン棒
４７  シール
４８  太陽電池モジュール
１００  本発明による装置、本発明による製造ライン
２００  切り出しユニット
３００  切断ユニット
４００  保持装置
５００  引き出しユニット
６００  把持具
７００  切断テーブル
８００  真空把持具
９００  重ねユニット
ＡＰ  重ね位置
ＺＰ  切り出し位置
Ａ  長手軸
【図１】
2010232654.tif 000003
【図２】
2010232654.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010232654.tif 000009
【図８】
2010232654.tif 000010
【図９】
2010232654.tif 000011
【図１０】
2010232654.tif 000012
【図１１】
2010232654.tif 000013
【図１２】
2010232654.tif 000014
【図１３】
2010232654.tif 000015
【図１４】
2010232654.tif 000016
【図１５】
2010232654.tif 000017
【図１６】
2010232654.tif 000018
【図１７】
2010232654.tif 000019
【外国語明細書】
2010232654000001.pdf