(57)【要約】【課題】  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。【解決手段】  断面形状が三角形の枠体１２は、基材１１の対向する２辺に配置され、内側端部に一定の隙間を基材１１に対して有している。枠体１２と基材１１とを気密状態で固定し、そして枠体１２の幅方向の両端部に板材１３を気密状態で固定することで、枠体１２には排気空間が形成される。このような真空ラミネート装置１０を用いてラミネート処理を行うと、蓋部材１４が基材１１と枠体１２とを覆うことで形成されるラミネート処理を行う空間部から、枠体１２の内側端部に設けられた一定の隙間を排気口として、枠体１２に形成される排気空間を通じて真空引きがなされる。【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、
前記基材の対向する２辺に、断面形状が略三角形であり、内側端部は前記基材に対して一定の隙間を有し、外側は前記基材に気密状態で固定された枠体と、
前記枠体の幅方向端部に気密状態で固定された板材と、
前記基材及び前記枠体を覆い、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】
前記隙間の幅方向両側には密閉範囲を有し、前記蓋部材によって覆われる範囲と前記密閉範囲との重なりが２ｍｍ以上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３】
前記隙間の幅方向長さＬと対向する前記隙間の距離Ｗとの関係が、Ｌ≧Ｗ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４】
前記枠体の外側の一面が、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５】
前記基材と前記枠体とは点付け溶接で固定され、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６】
前記隙間を確保するための保持部材が配置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７】
前記保持部材は金網であることを特徴とする請求項６記載の真空ラミネート装置。
【請求項８】
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とにより、前記基材の対向する２辺に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、
前記枠体及び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工程と、
前記ラミネート処理を行う空間部に対して真空引きを行う真空引き工程と、
前記真空引きを維持しつつ前記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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は真空ラミネート装置及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に適用される真空ラミネート装置及び真空ラミネート方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空ラミネート装置は、半導体関連、特に太陽電池などの外気に晒して用いられる素子を被覆する目的で最終的な製造装置として適用される。図７は、従来の真空ラミネート装置の構成図である。この真空ラミネート装置５００を用いた太陽電池モジュールの一作成手順は、概略以下の通りである。
【０００３】
まず、基材５０１と環状の筒管５０２とに挟まれた空間に網を敷いて、その上に太陽電池モジュールの構成材料を置き、その上を蓋部材で覆う。次に真空ポンプ５０４を起動し、基材５０１と環状の筒管５０２と蓋部材とにより形成された空間部を真空引きして、空間部の空気と太陽電池モジュールの構成材料の材料間の空気を、環状の筒管５０２の内周側に複数設けられた脱気孔５０５から排出または脱気する。そして、真空ポンプ５０４を作動させたままで、真空ラミネート装置５００を高温のオーブンに投入し、太陽電池モジュールの構成材料に含まれる充填材が硬化する温度に昇温させ、硬化が終了するまでそのまま保持する。充填材の硬化後に上記オーブンから取り出して冷却し、真空ポンプ５０４を止めて空間部を大気圧に戻す。以上のような手順で、太陽電池モジュールの作成が完了する。
【０００４】
従来、筒管の内側に沿って緩衝材を設置し、真空引きによる蓋部材の急峻な角度構成を緩慢化させることを特徴とした真空ラミネート装置がある（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平９−５１１１１号公報（段落番号〔００１７〕〜〔００２６〕、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１に記載した真空ラミネート装置では、太陽電池モジュールの大型化に対応して真空ラミネート装置を大型化する場合、基材と筒管との接着を強固にすることで装置としての剛性の向上を図る必要があるが、例えば溶接などによって基材と筒管と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という問題がある。
【０００６】
また、蓋部材を保護するための緩衝材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。
また、筒管の脱気孔は加工が大変なばかりではなく、脱気孔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という問題がある。
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では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、前記基材の対向する２辺に、断面形状が略三角形であり、内側端部は前記基材に対して一定の隙間を有し、外側は前記基材に気密状態で固定された枠体と、前記枠体の幅方向端部に気密状態で固定された板材と、前記基材及び前記枠体を覆い、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が提供される。
【０００９】
このような真空ラミネート装置によれば、基材の対向する２辺に固定された枠体に、基材及び板材に対しては気密状態で、枠体の内側端部に設けられた一定の隙間を排気口とする排気空間が形成され、ラミネート処理の際には、この排気空間を通じて真空引きがなされる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の真空ラミネート装置では、断面形状が略三角形の枠体を対向する２辺に配置して排気空間を形成したので、堅固な構造で真空引きを行うことが可能となり、ラミネートモジュールの大型化などにも対応することができ、生産性を向上させることができる。また、構成を簡単にすることが可能なので、コストを安価とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は本実施の形態の真空ラミネート装置の上斜視図である。
真空ラミネート装置１０は、基材１１、枠体１２、板材１３、蓋部材１４、保持部材１５、接続部１６、及びバルブ１７によって構成される。
【００１２】
基材１１は、真空ラミネート装置１０の底部となり、ラミネート処理されるラミネートモジュールを置くための部材である。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。
【００１３】
枠体１２は、複数の面から構成される断面形状が三角形の部材である。枠体１２を構成する面には、主として、基材１１に対して直角となる面と基材１１に対して所定の角度で傾斜している面とがある。枠体１２は、上記所定の角度で傾斜している面が基材１１の中心側を向くように、基材１１の対向する２辺に配置される。
【００１４】
ここで、上記所定の角度で傾斜している面の側を枠体１２の内側、また上記基材１１に対して直角となる面の側を枠体１２の外側とすると、枠体１２は、基材１１と接する外側の一面と基材１１とを気密状態とすることで固定される。また枠体１２は、内側端部に一定の隙間を基材１１に対して有している。このような枠体１２に要求される特性は、耐熱性、剛性、軽量性などが挙げられる。材料としては主にステンレスが使用される。
【００１５】
板材１３は、枠体１２の幅方向の両端部に気密状態で固定される部材であり、枠体１２の幅方向端部を密閉する。板材１３は、真空ラミネート装置１０の剛性を確保するためには、対向する枠体１２の間を連通していることが好適である。
【００１６】
蓋部材１４は、基材１１と枠体１２とを覆い、ラミネート処理を行う空間部（以後、ラミネート空間部と略す）を形成するための部材である。蓋部材１４に要求される特性は、耐熱性、柔軟性、軽量性及び真空引きした時の気密性等がある。使用材料としては主にシリコン樹脂であり、本実施の形態ではシリコンラバー（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。
【００１７】
保持部材１５は、枠体１２の上記隙間に配置される部材であり、ラミネート処理の際にこの隙間を確保するために用いる（詳しくは後述する。）。
接続部１６は、真空ラミネート装置１０から外部に空気を排出する際の経路であり、その端にはバルブ１７が設けられている。真空ラミネート装置１０は、バルブ１７の排出側を介して、外部に設置された真空ポンプ１１０と接続される。
【００１８】
上記のように構成された真空ラミネート装置１０では、基材１１の対向する２辺に固定された枠体１２に、基材１１及び板材１３に対しては気密状態で、枠体１２の内側端部に設けられた一定の隙間を排気口とする排気空間が形成される。さらに、この排気空間には板材１３を貫通して接続部１６が挿入されている。ラミネート処理の際には、ラミネート空間部から上記隙間を介して上記排気空間に空気が排気され、この排気空間からは接続部１６を介して外部に空気が排出される。
【００１９】
このように、基材１１の対向する２辺に配置された断面形状が三角形の枠体１２に排気空間１２ｖを形成したので、簡単な構成かつ堅固な構造でラミネート処理することが可能となる。
【００２０】
次に、枠体１２の構成と排気空間１２ｖの詳細について、図１の断面図を用いて説明する。図２は、図１のＡ１−Ａ１方向断面図であり、図３は、図１のＡ２−Ａ２方向断面図である。なお、両図で保持部材１５の図示は省略する。
【００２１】
図２に示すように、枠体１２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、及び第４折り曲げ面１２ｄによって構成される。これらの面のうち、第１折り曲げ面１２ａと第２折り曲げ面１２ｂとが枠体１２の外側を構成する面となり、第３折り曲げ面１２ｃと第４折り曲げ面１２ｄとが枠体１２の内側を構成する面となる。
【００２２】
第１折り曲げ面１２ａに対する第２折り曲げ面１２ｂの折り曲げは、第２折り曲げ面１２ｂが基材１１に対して直角となるように折り曲げられる。第２折り曲げ面１２ｂをこのような角度で折り曲げることで、真空ラミネート装置１０の剛性をより向上させることができる。
【００２３】
また第３折り曲げ面１２ｃは、本実施の形態では基材１１に対し約３０°の挟角を有するように折り曲げられる。そして第４折り曲げ面１２ｄは、第３折り曲げ面１２ｃと第４折り曲げ面１２ｄとの折り曲げ部分が基材１１に対して一定の隙間を有するように折り曲げられる。本実施の形態では、上記隙間が約２ｍｍとなるように折り曲げられる。
【００２４】
ただし第４折り曲げ面１２ｄの折り曲げに際しては、図３に示すように、上記隙間の幅方向の両側の所定範囲に空気を排気させないための密閉範囲を残すようにして、第３折り曲げ面１２ｃから折り曲げる。本実施の形態では、密閉範囲を１０ｍｍとする。
【００２５】
このように構成される枠体１２と基材１１とは、基材１１の外周側と第１折り曲げ面１２ａとを突き合わせて電気抵抗溶接を行うことで固定される。本実施の形態では、約１００ｍｍ間隔で点付け溶接を行った。枠体１２と基材１１とを点付け溶接で固定することで、溶接に要する時間を短縮し、真空ラミネート装置１０の製造コストを低減することができる。
【００２６】
また、枠体１２と板材１３及び基材１１と板材１３とは、ＴＩＧ溶接により点付け溶接を行った。そして、これらの点付け溶接部分は全てシーラント材を用いて封止する。本実施の形態では、シリコンシーラント“ＫＥ４５”（信越シリコーン社製、ＫＥ４５は信越シリコーン社の登録商標）を用いて封止した。なお、枠体１２と基材１１と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。このようにシーラント材を用いて気密構造とすることで、真空引きの際の空気の漏れを防止し、真空ラミネート装置１０の信頼性を高めることができる。
【００２７】
枠体１２に対して基材１１及び板材１３を上記のように固定することで、図２に示すように、基材１１の対向する２辺に固定された枠体１２には、枠体１２と基材１１、枠体１２と板材１３、及び基材１１と板材１３との接合箇所のそれぞれをシーラント材を用いて封止したことによる気密構造で、枠体１２の第３折り曲げ面１２ｃと第４折り曲げ面との折り曲げ部分に設けられた隙間を排気口とする排気空間１２ｖが形成される。
【００２８】
ところで、主に屋根材として使用される太陽電池モジュールが長尺化していることから、ラミネート空間部も細長い形となるが、排気効率を考慮すると、排気空間１２ｖが形成される基材１１の対向する２辺は基材１１の長辺側となる方が良い。
【００２９】
つまり、対向する隙間の距離をＷ（図２参照）、隙間の幅方向長さをＬ（図３参照）とした場合、Ｌ≧Ｗを満たすようにする。このような条件が成立することで、排気空間１２ｖは基材１１の長辺側に配置されることになり、排気空間１２ｖを対向する２辺のみとした場合でも、ラミネート処理に十分な真空引きを行うことが可能となる。
【００３０】
続いて、真空ラミネート装置１０でのラミネート処理について説明する。図４は、図１のＡ１−Ａ１方向でのラミネート処理状態を示す断面図であり、図５は、図１のＡ２−Ａ２方向でのラミネート処理状態を示す断面図である。
【００３１】
図４に示すように、基材１１に通気性シート材２１を置き、その上にラミネートモジュールとして、本実施の形態では太陽電池モジュールの構成材料２０を配置し、さらにその上に通気性シート材２１を置く。また枠体１２と基材１１との隙間には、保持部材１５が配置されている。本実施の形態で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のものを使用した。そして蓋部材１４で基材１１と枠体１２とを覆い、ラミネート空間部を形成する。
【００３２】
ここで図５に示すように、蓋部材１４は、蓋部材１４によって覆われる範囲と枠体１２の両側の密閉範囲とが所定範囲の重なりＤを有するように配置し、本実施の形態では、この重なりＤを２ｍｍ以上とする。なお図５では、太陽電池モジュールの構成材料２０及び通気性シート材２１の図示を省略している。
【００３３】
上記のように構成された状態で、真空ラミネート装置１０の外部に接続された真空ポンプ１１０を用いてラミネート処理を行う。すると蓋部材１４は、太陽電池モジュールの構成材料２０を基材１１に押さえつけることで太陽電池モジュールの構成材料２０の材料間の脱気を促す。この脱気によって生じる真空差圧で枠体１２の第３折り曲げ面１２ｃがたわむが、保持部材１５は上記たわんだ第３折り曲げ面１２ｃと基材１１との接触を防ぎ、真空引きの際に空気の流れが遮断されるのを防ぐ。そして保持部材１５を通過して排気された空気は、排気空間１２ｖから１２ｖに挿入された接続部１６を介して外部に排出される。
【００３４】
このように、枠体１２と基材１１との隙間を確保するための保持部材１５を配置することで、真空引きの際に上記隙間から空気が確実に排出されることを可能とし、真空引きの性能低下を防ぐことができる。
【００３５】
また、保持部材１５として金網を用いることで、上記隙間が狭くなっても良好な真空引きの性能を保持することができる。
また、蓋部材１４によって覆われる範囲と上記密閉範囲との重なりＤを２ｍｍ以上とすることで、真空引きの際に枠体１２と基材１１との隙間を蓋部材１４で確実に覆うことが可能となり、真空ラミネート装置１０の信頼性を向上させることができる。
【００３６】
次に、本実施の形態の真空ラミネート装置１０を適用したラミネートモジュール製造装置によってラミネートモジュールを作成する際の手順、及び実際に作成した結果について説明する。なお本実施の形態では、ラミネートモジュールとして太陽電池モジュールを配置して作成する。図６は、真空ラミネート装置を適用したラミネートモジュール製造装置の構成例を示す図である。
【００３７】
ラミネートモジュール製造装置１００では、熱風循環式加熱炉１０１の内部に、真空ラミネート装置１０を水平に１０個配置する。ただし、各真空ラミネート装置１０のバルブ１７の排出側をマニホールド１０２へ一括接続し、マニホールド１０２を真空ポンプ１１０に接続し、各真空ラミネート装置１０を一括して真空引きする構成とする。
【００３８】
このラミネートモジュール製造装置１００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。
まず各真空ラミネート装置１０に対して、図４と同様に、基材１１に通気性シート材２１を置き、その上に太陽電池モジュールの構成材料２０を配置し、さらにその上に通気性シート材２１を置く。そして蓋部材１４によって覆われる範囲と枠体１２の密閉範囲との重なりＤが２ｍｍ以上になるように蓋部材１４を配置し、各真空ラミネート装置１０にラミネート空間部を形成する。
【００３９】
各部材の配置後、各真空ラミネート装置１０のバルブ１７の排出側とマニホールド１０２とをそれぞれ接続する。そして真空ポンプ１１０を起動し、各真空ラミネート装置１０のラミネート空間部を真空引きして、各真空ラミネート装置１０に配置された太陽電池モジュールの構成材料２０の材料間にある空気を脱気する。
【００４０】
真空ポンプ１１０で脱気している状態で、各太陽電池モジュールの構成材料２０に含まれる充填材が硬化する温度（約１５０℃）まで昇温させ、硬化が終了するまで３０分間保持する。その後、各真空ラミネート装置１０のバルブ１７を閉じて、各真空ラミネート装置１０を熱風循環式加熱炉２２から真空を保持したまま取り出して冷却させ、バルブ１７を開いて各真空ラミネート装置１０のラミネート空間部を大気圧に戻す。
【００４１】
このような手順により、大きさ５００×２０００ｍｍの太陽電池モジュールを一度に１０枚作成した。
以上のように、基材１１の対向する２辺に配置された断面形状が三角形の枠体１２に排気空間１２ｖを形成したので、従来の円筒形状の部材に比して真空ラミネート装置１０の装置としての剛性を向上させることが可能となり、大型の太陽電池モジュール、例えば大きさが５００×２０００ｍｍの太陽電池モジュールの作成に対しても、真空ラミネート装置１０を適用して作成することができ、太陽電池モジュールの生産性を高めることが可能となる。また簡単な構成とすることができるので、コストも安価とすることができる。
【００４２】
なお上記の説明では、枠体１２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。また第２の折り曲げ面１２ｂを基材１１に対して垂直に折り曲げるとしたが、基材１１に対して内側に傾斜するように折り曲げてもよい。
【００４３】
また上記の説明では、枠体１２の幅方向両端部を気密状態で固定する板材１３として独立の部材を用いたが、基材１１の長手方向の両端部に折り曲げ加工を施し、この部分を板材１３として用いることで、基材１１と板材１３とを一体的に構成するようにしてもよい。これにより、真空ラミネート装置１０の製作工程を減らすことができる。
【００４４】
また上記の説明では、枠体１２と基材１１との隙間を確保する保持部材１５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。
【００４５】
また上記の説明では、ラミネートモジュール製造装置１００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。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本実施の形態の真空ラミネート装置の上斜視図である。
【図２】図１のＡ１−Ａ１方向断面図である。
【図３】図１のＡ２−Ａ２方向断面図である。
【図４】図１のＡ１−Ａ１方向でのラミネート処理状態を示す断面図である。
【図５】図１のＡ２−Ａ２方向でのラミネート処理状態を示す断面図である。
【図６】真空ラミネート装置を適用したラミネートモジュール製造装置の構成例を示す図である。
【図７】従来の真空ラミネート装置の構成図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０  真空ラミネート装置
１１  基材
１２  枠体
１３  板材
１４  蓋部材
１５  保持部材
１６  接続部
１７  バルブ
【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】
2005109128.tif 000007
【図６】
2005109128.tif 000008
【図７】
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