(57)【要約】【課題】真空ラミネート装置のラミネート処理を行う空間部を簡単な構造にし、排気効果を高める。【解決手段】真空ラミネート装置は、基材１１、基材１１の上部に固定される枠体１２Ｗからなり、枠体１２Ｗの内側にラミネート処理されるラミネートモジュールが置かれ、上部を蓋部材で覆う。枠体１２Ｗは、４つの板材１２から構成される。ラミネート処理を行う空間部は基材１１、枠体１２Ｗおよび蓋部材によって形成される。ラミネートモジュールが枠体１２Ｗの内側に置かれ、蓋部材で覆い、ラミネート処理を行う空間部を形成した後に、バルブ１６を開き、真空ポンプ１４で真空引きを行い、空間を真空にしてラミネート処理を行う。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラミネート処理を行う空間部を有する真空ラミネート装置において、
ラミネートモジュールを置くための基材と、
断面形状が略三角形であり、内周側端部は前記基材に対して一定の隙間を有し、外周側は前記基材に気密状態で固定された板材と、
前記板材を隣同士が気密状態で固定した枠体と、
前記基材および前記枠体を覆い、ラミネート処理を行う空間部を形成するための蓋部材と、
を有することを特徴とする真空ラミネート装置。
【請求項２】
前記板材は、断面形状の外周側の１辺が前記基材に対してほぼ直角となるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の真空ラミネート装置。
【請求項３】
前記隣り合う板材は点付け溶接で固定され、隙間をシーラント材を使用して気密構造とし、
前記基材と前記枠体とは点付け溶接で固定され、隙間をシーラント材を使用して気密構造としたこと、を特徴とする請求項１記載の真空ラミネート装置。
【請求項４】
前記板材には、前記基材と前記板材との隙間を確保するための保持部材を有することを特徴とする請求項１記載の真空ラミネート装置。
【請求項５】
前記保持部材は金網であることを特徴とする請求項４記載の真空ラミネート装置。
【請求項６】
前記蓋部材の４角に面取りを有し、前記枠体の４角における前記蓋部材と前記枠体の最小重なり長さが１ｍｍないし５ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の真空ラミネート装置。
【請求項７】
断面形状が略三角形である枠体とラミネートモジュールを置くための基材により、前記基材の周囲に環状の排気空間が構成された真空ラミネート装置を加熱炉に配置し、前記加熱炉の外部に真空ポンプを設けた真空ラミネート製造装置を使用して前記ラミネートモジュールを製造する真空ラミネート方法において、
前記枠体内側の前記基材上に前記ラミネートモジュールの構成材料を配置するモジュール材料配置工程と、
前記枠体と前記基材を蓋部材により覆い、ラミネート処理を行う空間部を形成するラミネート処理空間形成工程と、
前記蓋部材により覆われたラミネート処理を行う空間部を真空引きする真空引き工程と、
真空引きを維持しつつラミネート処理を行う空間部を加熱処理することにより前記ラミネートモジュールの構成材料へラミネート処理を行う工程と、
からなることを特徴とする真空ラミネート方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は真空ラミネート装置および真空ラミネート方法に関し、特に太陽電池モジュールの製造装置に適用される真空ラミネート装置および真空ラミネート方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、太陽電池モジュールの作製手順は概略以下の通りである。
まず、真空装置内に太陽電池モジュールを構成する材料を配置し積層し、真空引きを行い各材料間の空気を取り除く（いわゆる脱気する）。次に、この真空引きした状態で加熱する。加熱により昇温し、充填材が架橋あるいは硬化するための温度に達し、充填材が十分硬化するまでこの温度を所定の時間保持する。その後、冷却し、真空引きを停止して大気圧に戻すことで太陽電池が完成する。
【０００３】
図６〜図１２は、従来の太陽電池モジュールの製造装置に適用される真空ラミネート装置の構成を説明するための図である。図６は従来の真空ラミネート装置の上斜視図である。また図７は図６のＡ−Ａ断面図である。図８は、図６の部分拡大図である。
【０００４】
板状の基材１０１は、真空ラミネート装置の底部を構成する部材である。従来の太陽電池モジュールの製造装置に使用される板状の基材１０１には、耐熱性、剛性、軽量性、表面接着性等の特性が要求される。本部材に用いられる材料は、主に鉄やアルミニウム等の金属である。軽量化を図るためには薄くしなければならないが、過度に薄くすると剛性がとれなくなる。好適には略１．５〜２．０ｍｍ厚さの鉄板を使用する。また、場合によっては筒管をシーラント材等により接着することがある。故に、接着性を向上するために好ましくは表面をリン酸塩等の化学処理をする。
【０００５】
筒管１０２は、真空引きを行う管であり、環状に構成された環状体である。また、網１０９と蓋部材１０７とにより真空引きをするための空間部を形成する。この筒管１０２に要求される特性は、耐熱性、剛性、軽量性等が挙げられる。材料としては主にステンレスが使用される。筒管１０２の内周側の側面部に設けられる真空引きのための脱気孔１０５は、真空ラミネート装置を組み上げる前に開けられていることが望ましい。また、場合によっては筒管１０２を板状の基材１０１の上に接着することがある。この場合、筒管１０２は、接着前に脱脂処理されていることが好ましい。大きさは、環状体の外枠が板状の基材１０１内に収まるものを使用する。真空引きを行う真空ポンプ１０４を接続するための開口部１１０とバルブ１０３が設けられる。
【０００６】
脱気孔１０５は、真空引き時の脱気用の孔として使用され、筒管１０２の真空引きする空間側、つまり環状体の内側に設けられる。筒管１０２の真空引きする空間側全域、即ち、略四辺形に構成された環状体の４辺に、好ましくは等間隔に、板状の基材１０１上に固定される前に設けられる。
【０００７】
固定部材１０６は、筒管１０２の固定に際し、筒管１０２と板状の基材１０１間に隙間が生じないように固定するための部材である。本装置は、太陽電池モジュールの製造工程において真空状態を維持しつつ高温に晒されるため、固定部材１０６にそれなりの耐熱性が要求される。固定方法としては、溶接による固定の他、筒管１０２と板状の基材１０１との隙間を埋めるようにしてシーラントにより固定する方法もある。例えば、ＲＴＶ硬化型シリコンシーラントが使用できる。
【０００８】
蓋部材１０７は、筒管１０２と板状の基材１０１とにより真空引きするための空間部を造る目的で使用される。また真空引きした状態で、太陽電池モジュール構成材料１０８を押さえつけて脱気を促す目的で使用される。蓋部材１０７は、環状体の外枠よりも十分に大きいものを使用する。蓋部材１０７に要求される特性は、耐熱性、柔軟性、軽量性および真空引きした時の気密性等である。使用材料は主にシリコン樹脂であり、形状はシート状である。
【０００９】
網１０９は、製造時に真空引きして太陽電池モジュールの構成材料１０８間の脱気を行う際の、空気の流れを確保するために使用される。即ち、真空引きする空間部の板状の基材１０１と蓋部材１０７の間に位置し、板状の基材１０１と蓋部材１０７が接触して空気の流れを遮断するのを防ぐために使用する。サイズは、筒管１０２より形成される環状体の内寸法と同じ形状および大きさのものを使用する。要求される特性は、耐熱性、柔軟性、軽量性等である。材料は、ステンレスやアルミニウム等の金網、ポリエステル等の耐熱性樹脂繊維を網状にしたものを使用する。
【００１０】
緩衝材１１１は、筒管１０２と蓋部材１０７との接触部を緩やかな造形とする当て部材である。緩衝材１１１は、筒管１０２の環状体の内側に接するように配置され、蓋部材１０７が筒管１０２に接する部分で極端な鋭角に折れ曲がるのを防止するために使用される。緩衝材１１１に要求される特性として耐熱性、軽量性等がある。
【００１１】
上記の部材で構成される真空ラミネート装置の作製方法は、まず筒管１０２を、板状の基材１０１上に、環状体（環状体の外枠）がはみ出さないように置く。次に、筒管１０２と板状の基材１０１の隙間を埋めるように外側（真空引きする空間とは反対側）より固定部材１０６を流し込む。そして室内雰囲気に２４時間放置して、ＲＴＶシリコン系シーラントを硬化させて、筒管１０２を板状の基材１０１上に固定した。
【００１２】
次に、緩衝材１１１を、重さ０．８ｔの鋼板を折り曲げ加工（断面Ｌ字状）し、帯状の部材とした。この部材を７５０ｍｍ長さを２本、１３５０ｍｍ長さを２本準備し、筒管の内側（真空引きする側）に沿うようにして配置した。
【００１３】
上記の構成による真空ラミネート装置では、板状の基材１０１と筒管１０２と蓋部材１０７とで形成される空間部を真空吸引した場合、筒管１０２に接する部分で緩衝材１１１が蓋部材１０７を持ち上げ、蓋部材１０７が緩やかに筒管１０２に接するようにすることができる。
【００１４】
図９〜図１２は、上記の真空ラミネート装置を太陽電池モジュールの製造装置へ適用した場合の構成例を示す図である。図９は真空ラミネート装置の上斜視図、図１０は図９のＢ−Ｂ断面図、図１１は図９のＣ−Ｄ断面図、図１２は図９のＣ−Ｄ−Ｅ断面図である。
【００１５】
太陽電池モジュール製造装置では、板状の基材１０１、筒管１０２、バルブ１０３、真空ポンプ１０４、脱気孔１０５、固定部材１０６、蓋部材１０７、網１０９、開口部１１０、緩衝材１１１の各部は、上記の真空ラミネート装置と同様であり、重複する説明を回避する。その他の部材において、２０８は太陽電池モジュールを構成する太陽電池モジュール構成材料であり、２１０は太陽電池モジュール構成材料２０８の周囲へ充填される充填材の漏れ出しを防止するための充填材流れ防止材である。
【００１６】
この真空ラミネート装置を用いて太陽電池モジュールを作成する手順を以下に説明する。真空ラミネート装置の真空引きする空間部に充填材流れ防止材２１０を置き、その上に太陽電池モジュール構成材料２０８を配置し、さらにその上に充填材流れ防止材２１０を置く。緩衝材１１１を筒管１０２の内側の全体に沿うようにして配置する。この時、緩衝材１１１は筒管１０２に接するように配置するとよい。これらの配置後、筒管１０２の環状体全体を覆うように蓋部材１０７をかぶせる。
【００１７】
上記の各部材の配置完了後、真空ポンプ１０４を起動し、空間部を真空引きして、太陽電池モジュール構成材料２０８の間にある空気を排出・脱気する。真空ポンプ１０４で脱気している状態で、真空ラミネート装置を不図示の高温のオーブンへ投入し、太陽電池モジュールを構成している材料中の充填材が硬化する温度（略１５０℃）にまで昇温し、硬化が終了するまで３０分間保持した。その後、オーブンから装置を取り出して冷却させ、真空ポンプ１０４を止めて空間部を大気圧に戻す。この手順により太陽電池モジュールを作製した。
【００１８】
上記により製作された太陽電池は、緩衝材１１１により蓋部材１０７が極端に折り曲げられることなく、緩やかに筒管１０２に接することができる。よって、蓋部材に亀裂が生じ難くなり製品の生産性と信頼性を向上させる。
【００１９】
このような公知文献技術として、特許第３１７６２６４号公報がある（特許文献１参照）。
【００２０】
【特許文献１】
特許第３１７６２６４号公報
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の真空ラミネート装置において、太陽電池モジュールの大型化に対応して本装置を大型化する場合、板状の基材１０１と筒管１０２の接着を強固にして装置としての剛性の向上を図る必要があるが、従来技術の接着による方法だと接着性を上げるために部材表面を科学処理等で表面を荒らすことが必要となる。別の手段としては板状の基材１０１と筒管１０２を溶接構造にすれば剛性を向上させることできるが、筒管１０２を板状の基材１０１と確実に溶接するには高度な技術が必要となる。しかしながら仮に板状の基材１０１と筒管１０２を強固な状態で一体化できたとしても、一般的に円筒形状の部材は曲げ剛性が弱いため、装置としての剛性の向上は望めない。
【００２２】
また、筒管１０２の脱気孔１０５は加工が大変なばかりではなく、脱気孔１０５の加工できる数も限られるため、真空引き性能としてのコンダクタンスを悪化させる原因となる。さらに、蓋部材１０７を保護するための緩衝材１１１も必要となることから、構成する部品点数や組立の工数が増え、結果として装置コストも増えることになる。
【００２３】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、低コストで生産性の高い太陽電池モジュールを製造するための真空ラミネート装置を提供することを目的とする。また、本発明の他の目的は低コストで生産性の高い太陽電池モジュールを製造するための真空ラミネート方法を提供することである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、ラミネート処理を行う空間部を有する真空ラミネート装置において、ラミネートモジュールを置くための基材と、断面形状が略三角形であり、内周側の端部は前記基材に対して一定の隙間を有し、外周側は前記基材に気密状態で固定された板材と、前記板材を隣同士が気密状態で固定した枠体と、前記基材および前記枠体を覆い、ラミネート処理を行う空間部を形成する蓋部材と、を有することを特徴とする真空ラミネート装置が提供される。
【００２５】
基材と、断面形状が略三角形であり、内周側の端部は基材に対して一定の隙間を有し、外周側が基材に気密状態で固定された板材を隣同士が気密状態で固定した枠体と、蓋部材によりラミネート処理するための空間部を形成する。
【００２６】
板材の内周側端部は基材に対して一定の隙間を有し、この隙間はラミネート処理を行う空間部から空気を排出する真空引き用の排出口となる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の態様を、図面を参照して説明する。
図１は真空ラミネート装置の上斜視図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。
【００２８】
基材１１は、真空ラミネート装置の底部となり、ラミネートモジュールを置くための部材である。ここで基材１１には、耐熱性、剛性、軽量性の特性が要求される。基材１１に用いられる材料は、主に鉄やアルミニウム等の金属であるが、溶接性、耐蝕性の点からステンレスが望ましい。熱容量の低減や軽量化を図るためには薄くしなければならないが、過度に薄くすると剛性がとれなくなるため、好適には略１．０〜２．０ｍｍの厚さである。
【００２９】
板材１２は基材１１の周囲に環状に固定され、４つの板材１２により枠体１２Ｗを形成し、枠体１２Ｗと基材１１により基材１１の周囲に環状の排気空間１２ｅを形成する。この板材１２に要求される特性は、耐熱性、剛性、軽量性等が挙げられる。材料としては主にステンレスを使用する。
【００３０】
図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
この図に示すように板材１２の断面形状は、第１折り曲げ面１２ａ、第２折り曲げ面１２ｂ、第３折り曲げ面１２ｃ、第４折り曲げ面１２ｄで構成され、第１折り曲げ面１２ａと第２折り曲げ面１２ｂとはほぼ直角に曲げられており、基材１１の外周側を第１折り曲げ面１２ａと突き合わせて電気抵抗溶接により約１００ｍｍ間隔で点付け溶接をした。第３折り曲げ面１２ｃは基材１１に対し約３０°の挟角を有する形状に折り曲げられている。第３折り曲げ面１２ｃと第４折り曲げ面１２ｄの折り曲げ部は、基材１１との隙間が約２ｍｍとなる位置で折り曲げられている。
【００３１】
このような断面形状を持つ板材１２を基材１１の周囲４辺に配置し、端部を４５°で切り落とした形状で付き合わせ、ＴＩＧ溶接により約１５ｍｍ間隔で点付け溶接を行って枠体１２Ｗを形成した。点付け溶接部分は全て真空引きの際に漏れのないようにシリコンシーラント“ＫＥ４５”（信越シリコーン社製）で封止し（シリコンシーラントは信越シリコーン社の登録商標）、基材１１の周囲に環状の排気空間１２ｅを形成した。
【００３２】
この場合の板材１２と基材１１のシリコンシーラント接着部分は、接着前に脱脂処理されていることが好ましい。また枠体１２Ｗには、真空引きを行う真空ポンプ１４を接続するための排気ポート１５とバルブ１６が設けられる。
【００３３】
図３は図１のＡ−Ａ断面図であり、ラミネート状態を示す。
蓋部材１７は、排気空間１２ｅから真空引きした状態で太陽電池モジュール構成材料１８を基材１１に押さえつけて、脱気を促す目的で使用される。蓋部材１７に要求される特性は、耐熱性、柔軟性、軽量性および真空引きした時の気密性等である。使用材料は主にシリコン樹脂であり、具体的にはシリコンラバー（厚さ；２ｔ、硬度；５０、シリコン樹脂汎用タイプ、タイガースポリマー製）を使用した。
【００３４】
図４は、枠体１２Ｗと蓋部材１７の最小重なり部分を示す図である。
蓋部材１７の４角は面取り構造になっており、枠体１２Ｗの角部での蓋部材１７の最小重なり部分は１ｍｍないし５ｍｍが良く、好適には２ｍｍ程度である。これは真空引きを行った際に蓋部材１７が枠体１２Ｗの角部で３次元的な曲げを生じることになり、このため蓋部材１７にたるみが生じて真空リークの原因となるため、これを防止することが目的である。
【００３５】
保持部材１９は、製造時に真空引きして太陽電池モジュール構成材料１８間の脱気を行う際、空気の流れを確保するために使用される。即ち、枠体１２Ｗと基材１１との隙間に配置され、真空引きの際に真空差圧により第３折り曲げ面１２ｃがたわみ、基材１１と接触して空気の流れを遮断するのを防ぐために使用される。材料はステンレスの平織り金網で、サイズは線径φ０．９ｍｍでメッシュ数３を使用した。
【００３６】
図５は、ラミネートモジュールを製造する真空ラミネート製造装置の構成例を示す図である。
真空ラミネート製造装置４０では、熱風循環式加熱炉２２の内部に、１０個の図１に示す真空ラミネート装置３０を水平に配置する。ただし、バルブ１６の排出側をマニホールド２３へ一括接続し、マニホールド２３を真空ポンプ１４に接続し、真空ラミネート装置３０を一括して真空引きする構成とする。
【００３７】
この真空ラミネート製造装置４０を用いて、太陽電池モジュールを作成する手順を以下に説明する。図３と同様に、各真空ラミネート装置３０のラミネート処理を行う空間部に通気性シート材２０を置き、その上に太陽電池モジュール構成材料１８を配置し、さらにその上に通気性シート材２１を置く。これらの配置後、枠体１２Ｗの全体を覆うように蓋部材１７をかぶせる。
【００３８】
上記の各部材の配置完了後、排気ポート１５に取付けられたバルブ１６を介して熱風循環式加熱炉２２内のマニホールド２３へ接続し、真空ポンプ１４を起動し、ラミネート処理を行う空間部を真空引きして、太陽電池モジュール構成材料１８の間にある空気を排出・脱気する。真空ポンプ１４で脱気している状態で、太陽電池モジュール構成材料１８中の充填材が硬化する温度（略１５０℃）まで昇温させ、硬化が終了するまで３０分間保持した。その後、バルブ１６を閉じて真空ラミネート装置内の真空を保持したまま熱風循環式加熱炉２２から真空ラミネート装置を取り出して冷却させ、バルブ１６を開いて空間部を大気圧に戻す。
【００３９】
以上の手順により、真空ラミネート製造装置４０を用いて、大きさ５００×２０００ｍｍの１０枚の太陽電池モジュールを一度に作成した。
上記の説明では板材の断面形状は三角形としたが、頂点を平らな辺に変形した台形のような略三角形状でもよい。また、外側が基材に対して垂直としたが、内側に傾斜した形状でもよい。
【００４０】
さらに、板材の内側の端部と基材との隙間を確保する保持部材として金網を使用したが、隙間を確保し空気を通過させるものであれば、他の部材を使用してもよい。
【００４１】
上記手順では真空ラミネート製造装置を太陽電池モジュールの作成に使用したが、他のラミネートモジュールの作成に使用してもよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の真空ラミネート装置では、断面形状が略三角形状の板材で枠体を構成し、板材の内側端部と基材との間に保持部材を設けたので、構成が簡単になり、コストも安価になり、構造上も堅固となる。
【００４３】
また、板材の内側と基材の間に一定の隙間を設けて環状の排出口としたので、排出量が十分にとれ真空引きが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】真空ラミネート装置の上斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図であり、ラミネート状態を示す図である。
【図４】枠体と蓋部材の最小重なり部分を示す図である。
【図５】ラミネートモジュールを製造する真空ラミネート製造装置の構成例を示す図である。
【図６】従来の真空ラミネート装置の上斜視図である。
【図７】図６のＡ−Ａ断面図である。
【図８】図６の部分拡大図である。
【図９】太陽電池モジュール製造装置へ適用した、従来の真空ラミネート装置の上斜視図である。
【図１０】図９のＢ−Ｂ断面図である。
【図１１】図９のＣ−Ｄ断面図である。
【図１２】図９のＣ−Ｄ−Ｅ断面図である。
【符号の説明】
１１  基材
１２  板材
１２Ｗ  枠体
１４  真空ポンプ
１５  排気ポート
１６  バルブ
１７  蓋部材
１８  太陽電池モジュール構成材料
１９  保持部材
２０、２１  通気性シート材
２２  熱風循環式加熱炉
２３  マニホールド
３０  真空ラミネート装置
４０  真空ラミネート製造装置
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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