(57)【要約】      （修正有）【課題】封止材の付着がなく、外観性にすぐれた太陽電池モジュールを低コストで提供する。【解決手段】太陽電池セルおよび封止材を積層した太陽電池モジュール積層構造体２Ｓの封止材を加熱するためのヒータを備えた第１チャンバ１ａと、ヒータによって太陽電池モジュール積層構造体２Ｓを加圧するプレス機能を備えた第２チャンバ１ｂと、加圧された太陽電池モジュール積層構造体２Ｓを搬送するための搬送シート１ｃとを備えたプロセスチャンバ１と、プロセスチャンバ１下流に配置され、太陽電池モジュール積層構造体２Ｓを排出し冷却する機能を備え、硬化することで封止構造を形成し、太陽電池モジュールを形成する冷却コンベア３とを備えた太陽電池モジュール製造装置である。【選択図】図４
2013187333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池セルおよび封止材を積層した積層構造体の封止材を加熱するためのヒータを備えた第１チャンバと、前記ヒータによって溶融状態となった前記封止材とともに前記積層構造体を加圧するプレス機能を備えた第２チャンバと、加圧された前記積層構造体を搬送するための搬送シートとを備えたプロセスチャンバと、
前記プロセスチャンバ下流に配置され、前記積層構造体を排出し冷却する機能を備え、冷却により硬化することで封止構造を形成し、太陽電池モジュールを形成する冷却コンベアとを備えた太陽電池モジュール製造装置であって、
前記プロセスチャンバと前記冷却コンベアの間に冷却機構を設け、前記積層構造体が前記冷却コンベアに到達する前に、前記積層構造体の端面からはみ出した溶融状態の前記封止材を硬化させるようにしたことを特徴とする太陽電池モジュールの製造装置。
【請求項２】
前記冷却機構は、前記プロセスチャンバと前記冷却コンベアの間に配置され、前記積層構造体の端面に向けて冷却空気を排出する空冷ノズルを含むことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュールの製造装置。
【請求項３】
前記冷却機構は、前記プロセスチャンバと前記冷却コンベアの間に配置され、前記積層構造体の搬送方向に対し垂直な方向に変位させる変位装置を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池モジュールの製造装置。
【請求項４】
前記変位装置は、前記プロセスチャンバと前記冷却コンベアの間に配置され、前記積層構造体を前記搬送シートとともに搬送方向に対し上方に変位させる上下ローラであることを特徴とする請求項３に記載の太陽電池モジュールの製造装置。
【請求項５】
太陽電池セルおよび封止材を積層した積層構造体を加熱し、溶融した前記積層構造体を加圧する溶融加圧工程と、
前記積層構造体を搬送シートとともに、冷却コンベアに搬送し、冷却して硬化させる硬化工程とを備え、
前記溶融加熱工程後、前記硬化工程に先立ち、
前記積層構造体の少なくとも端面を冷却硬化させる端面硬化工程を含む太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項６】
前記端面硬化工程は、
前記積層構造体の端面が前記冷却コンベアに到達するに先立ち、
前記端面に冷却空気を噴射する空冷工程であることを特徴とする請求項５に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項７】
前記端面硬化工程は、
前記積層構造体が前記冷却コンベアに到達する前に、前記積層構造体を搬送方向に対し変位させる変位工程を備え、冷却コンベアへの接触を避けるように、搬送方向からずらす工程を含むことを特徴とする請求項５または６に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項８】
前記変位工程は、積層構造体の搬送方向に対し垂直な方向に変位させる工程であることを特徴とする請求項７に記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【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製造装置および太陽電池モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に太陽電池モジュールは、太陽電池セルを形成した後、カバーガラス上に封止材、太陽電池セル、封止材、絶縁耐圧性のバックシートの順に積層し、この後ラミネート装置等を用い、封止材の溶融および硬化処理を行って製造している。このため、封止材の溶融および硬化処理工程において、封止材がモジュールの表面に付着するという問題点があった。
【０００３】
太陽電池モジュールの場合、受光面に封止材の付着が発生すると外観不良となるため、付着した封止材の除去作業が必要となっていた。このような問題を解消するために、従来からいくつかの製造方法が提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、表面保護部材、第１封止部材、太陽電池セル、配線部材、第２封止部材、および裏面保護部材をこの順に積層してモジュール主要部を形成する積層体形成工程と、少なくとも前記モジュール主要部の表面保護部材の表面と、モジュール主要部の側面とを耐熱性シートで覆う包装工程と、前記耐熱性シートで覆われた積層体を圧着処理および加熱処理することによりモジュール主要部の封止部材を硬化させる硬化工程と、前記硬化工程の後、前記耐熱性シートをモジュール主要部から除去する除去工程とを含む太陽電池モジュールの製造方法が記載されている。この方法では、太陽電池モジュールの主要部の表面保護部材の表面と、モジュール主要部の側面を耐熱性シートで覆った後に硬化処理を実施しているため、表面保護部材の受光面への封止材料の付着が抑制される。このため、封止材料の除去作業も軽減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２７２３７６号公報（４頁２２〜２８行、図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献1の太陽電池モジュールの製造方法では、受光面への封止材料の付着を防ぐために、耐熱性シートが必要であるため、費用が発生し、コスト高騰の原因となる。また、モジュール主要部の表面保護部材の表面と、モジュール主要部の側面とを耐熱性シートで覆う包装工程および耐熱性シートをモジュール主要部から除去する除去工程が必要となり、設備費用、作業人員の増加等、コストが高くなるという問題点がある。また、作業工程が増えるためリードタイムが延びるという問題もあった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、封止材の付着のおそれがなく、外観性にすぐれた太陽電池モジュールを低コストで得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る装置は、太陽電池セルおよび封止材を積層した積層構造体の封止材を加熱するためのヒータを備えた第１チャンバと、前記ヒータによって溶融状態となった前記封止材とともに前記積層構造体を加圧するプレス機能を備えた第２チャンバと、加圧された前記積層構造体を搬送するための搬送シートとを備えたプロセスチャンバと、前記プロセスチャンバ下流に配置され、前記積層構造体を排出し冷却する機能を備え、硬化することで封止構造を形成し、太陽電池モジュールを形成する冷却コンベアとを備えた太陽電池モジュール製造装置であって、前記プロセスチャンバと前記冷却コンベアの間に冷却機構を設け、前記積層構造体が前記冷却コンベアに到達する前に、前記積層構造体の端面からはみ出した溶融状態の前記封止材を硬化させるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、積層構造体が前記冷却コンベアに到達する前に、溶融した封止材端面を冷却することで硬化させる冷却機構を取り付けたことにより、封止材付着防止策を施す必要がないため低コストで、封止材付着のおそれがなく外観性に優れた太陽電池モジュールを形成することが可能となる。またリードタイムを延ばすことなく、太陽電池モジュール端面よりはみ出た封止材の太陽電池モジュール表面への再付着を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施の形態１にかかる太陽電池モジュール製造装置の概略図である。
【図２】図２は、実施の形態１にかかる太陽電池モジュール積層構造体の溶融加圧工程後の端面を示す断面図である。
【図３】図３は、太陽電池モジュールを示す断面模式図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態１による太陽電池モジュールの樹脂封止工程の要部説明図である。
【図５】図５は、実施の形態２にかかる太陽電池モジュール製造装置の概略図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態２による太陽電池モジュールの樹脂封止工程の要部説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかる太陽電池モジュール製造装置および製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。
【００１２】
実施の形態１．
図１は本実施の形態１による太陽電池モジュールの製造装置、特に樹脂封止装置（樹脂封止部）を示す概略図である。図２は、溶融加熱直後の太陽電池モジュールの端面を示す断面図である。図３は、封止完了後の太陽電池モジュールの端面近傍を示す断面図である。図４（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態１による太陽電池モジュール製造装置を用いた樹脂封止工程を示す説明図である。
【００１３】
本実施の形態では、積層構造体（太陽電池モジュール積層構造体２Ｓ）の端面よりはみ出した溶融した封止材７を太陽電池モジュール２表面に付着させないようにするため、溶融した封止材７の端部表面を冷却コンベア３に到達する前に、瞬間的に冷却することで硬化させる冷却機構として冷風を噴射する冷却ノズル４を取り付けたものである。
【００１４】
そしてこの太陽電池モジュール２の製造方法は、太陽電池セル８および封止材７を積層した太陽電池モジュール積層構造体２Ｓを加熱し、溶融した太陽電池モジュール積層構造体２Ｓを加圧する溶融加圧工程後、太陽電池モジュール積層構造体２Ｓの端面が冷却コンベア３に到達するに先立ち、太陽電池モジュール積層構造体２Ｓの少なくとも端面を冷却硬化させるようにしたことを特徴とする。
【００１５】
すなわち本実施の形態の太陽電池モジュール製造装置（ラミネート装置：樹脂封止装置）で用いられる、プロセスチャンバ１は、太陽電池モジュール積層構造体２Ｓを加熱するためのヒータ１Ｈを備え、下方に位置する第１チャンバ１ａと、封止材溶融後にプレスする機能を備え、上方に位置する第２チャンバ１ｂと、太陽電池モジュール積層構造体２Ｓを搬送するための搬送シート１ｃで構成されている。プロセスチャンバ１の下流側には、溶融加圧処理がなされ、プロセスチャンバ１から排出された太陽電池モジュール２を冷却する機能と搬送コンベアを備えた冷却コンベア３が設置されており、上記プロセスチャンバ１と冷却コンベア３の間に太陽電池モジュール２（太陽電池モジュール積層構造体２Ｓ）端面よりはみ出した封止材７を冷却し表面を凝固させる冷却ノズル４が設置されている。冷却コンベア３は先頭ローラ３ａを含む、複数個のローラで構成されているが、搬送シートおよび搬送チェーンで構成されていてもよい。
【００１６】
図２は溶融加圧工程直後の太陽電池モジュール積層構造体２Ｓの端面を示す断面図である。通常太陽電池モジュール（２）は、カバーガラス５とバックシート６の間に封止材７を介し太陽電池セル８を封止した構造になっている。封止材７は第１チャンバ１ａにより加熱され溶融し、第２チャンバ１ｂによりプレスされるため、カバーガラス５の外形よりも大きく作られたバックシート６上へカバーガラス５端面よりはみ出した封止材７が付着する。そして切断線ＤＬで切断し、端部をそろえることで図３に示す、太陽電池モジュール２が完成する。
【００１７】
図３は封止完了後の太陽電池モジュール２の端面の概略構成を模式的に示す断面図である。本実施の形態にかかる太陽電池モジュール２は、太陽電池セル８をアレイ状に配置したものである。本実施の形態にかかる太陽電池モジュール２は、複数の太陽電池セル８が電気的に接続されて構成されている。
【００１８】
まず、図３を参照して太陽電池モジュール２の構成を説明する。太陽電池モジュール２は、太陽電池モジュール２の表面側（光入射側）に配置された表面側保護部材であるカバーガラス５と太陽電池モジュール２の裏面側（光入射側と反対側）に配置された裏面側保護部材であるバックシート６との間に、封止材７が狭持されている。そして、封止材７の中には太陽電池セル８がアレイ状に配列されて封止されている。
【００１９】
カバーガラス５は、封止材７に封止されたアレイを保護する。カバーガラス５の表面には、太陽光が入射する。なお、ここでは表面側保護部材としてカバーガラス５を用いているが、透光性を有する材料であれば例えば樹脂板などを使用してもよい。カバーガラス５は、太陽電池モジュール２の受光面側に位置する封止材７の外表面に固着されている。
【００２０】
封止材７としては、例えばエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等の透光性を有する熱硬化性樹脂が用いられる。
【００２１】
バックシート６は、封止材７に封止された太陽電池セル８を保護する。バックシート６は、太陽電池モジュール２の設置面側に位置する封止材７の外表面に固着されている。
【００２２】
太陽電池セル８としては、例えば結晶系等の公知の太陽電池セルを用いることができる。結晶系太陽電池セルとしては、例えば単結晶シリコン太陽電池セル、多結晶シリコン太陽電池セルなどが挙げられるが、これに限定されるものではない。
【００２３】
図４（ａ）〜（ｃ）は本実施の形態の太陽電池モジュール２の製造工程のうち、ラミネートプロセス（樹脂封止プロセス）において封止材７を加熱溶融した後、冷却コンベア３に載せる工程を示す図である。
【００２４】
樹脂封止プロセスにおいて加熱しながら加圧する溶融加圧工程が終了した太陽電池モジュール積層構造体２Ｓは、図４（ａ）に示すように冷却コンベア３へと移動する。プロセスチャンバ１には、装置タクト短縮のため太陽電池モジュール積層構造体２Ｓを冷却する機能が無いため、封止材７は溶融状態のまま冷却コンベア３へと移動する。このとき、冷却ノズル４から冷却空気が噴出される。
【００２５】
そして、図４（ｂ）に示すようにカバーガラス５よりはみ出しバックシート６に付着し溶融状態の封止材７は、冷却ノズル４から噴射された冷却空気によって表面が冷却される。このとき、冷却コンベア３の先頭ローラ３ａに接触しても、表面が硬化しているため、封止材７は先頭ローラ３ａに付着することはない。
【００２６】
この後、図４（ｃ）に示すように太陽電池モジュール積層構造体２Ｓは移動を続ける。このとき、先頭ローラ３ａには、溶融した封止材７が付着することなく、清浄な状態を維持しているため、先頭ローラ３ａが回転する途中で、次にカバーガラス５と接触しても封止材７がカバーガラス５へ付着することはない。すなわち、溶融している封止材７を冷却して、冷却コンベア３を構成するローラに付着させなくすることでカバーガラス５に封止材７を付着させないようにすることができる。
【００２７】
図１のように、プロセスチャンバ１と冷却コンベア３の間に冷却ノズル４を設け、冷却空気を噴出する構成によれば、溶融加圧工程が終了した太陽電池モジュール積層構造体２Ｓが冷却コンベア３へ移動する際、バックシート６に付着した封止材７表面を冷却し凝固させることができる。このとき噴射する気体は、封止材７を冷却させることができればどのような気体でもよい。また、上記気体の温度は、封止材７の凝固温度以下であれば良いが、凝固を短時間かつ確実に行うためにはできる限り低い温度が望ましい。封止材７表面が凝固すれば、冷却コンベア３の先頭ローラ３ａを含む各ローラと接触しても封止材７が付着することも無いため、カバーガラス５への封止材７の転写も抑制できる。
【００２８】
したがって本実施の形態１の装置構成によれば、樹脂封止プロセスが終了した太陽電池モジュール積層構造体２Ｓを下流側へ搬送する時に、端面よりはみ出し溶融した封止材７を冷却し封止材７表面を凝固させることで下流側冷却コンベア３への封止材７付着を防止し、太陽電池モジュール２への封止材７の転写を防止することができる。
【００２９】
このように、本実施の形態によれば、冷却ノズル４を設け、封止材７表面を冷却し、凝固させることにより、装置タクトを下げず、また太陽電池モジュール積層構造体２Ｓへ耐熱シート等を付加することなくカバーガラス５面の封止材７の付着を抑制することができる。
【００３０】
これに対し、冷却ノズル４を設けることなく製造した場合、その際、図４（ｂ）に示した工程において、冷却ノズル４を持たない装置構成であった場合には、カバーガラス５よりはみ出し、バックシート６に付着し溶融状態の封止材７が冷却コンベア３の先頭ローラ３ａに接触し、上記封止材７が先頭ローラ３ａに付着する。
【００３１】
そして、冷却ノズル４を持たない装置構成を用いた場合は、図４（ｃ）に示した工程において、太陽電池モジュール積層構造体２Ｓは移動を続けるが、太陽電池モジュール積層構造体２Ｓの先端が先頭ローラ３ａに接触したとき、封止材７端面が溶融状態であるため、先頭ローラ３ａに封止材７が付着している。このように先頭ローラ３ａに封止材７が付着していた場合、先頭ローラ３ａが１周回転した際に先頭ローラ３ａに付着していた封止材７がカバーガラス５の表面に転写される。つまり、先頭ローラ３ａに付着した封止材７は、先頭ローラ３ａとともに回転する途中で雰囲気温度によっては表面が凝固するが、次にカバーガラス５と接触した際に封止材７と同様、冷却されていないカバーガラス５の温度により再溶融しカバーガラス５へ付着する。すなわち、冷却ノズル４を具備していない、太陽電池モジュール製造装置の場合、製造される、太陽電池モジュール２の外観性が大幅に低下することになる。
【００３２】
実施の形態２．
図５は、本実施の形態２による太陽電池モジュール製造装置の樹脂封止部を示す概略図である。図６（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態２による太陽電池モジュール製造装置の樹脂封止工程を示す説明図である。主構成は実施の形態１による太陽電池モジュール製造装置の樹脂封止装置と同様であるが、冷却ノズル４に代えてプロセスチャンバ１と冷却コンベア３の間へ太陽電池モジュール積層構造体２Ｓを挟んで持ち上げることのできる変位装置である上下ローラ９と、太陽電池モジュール積層構造体２Ｓの通過を検知するセンサ１０を配置する。
【００３３】
図６（ａ）〜（ｃ）に基づき本実施の形態２による太陽電池モジュール製造装置の樹脂封止装置を用いた封止工程について説明する。この方法では、太陽電池モジュール積層構造体２Ｓの端面硬化工程は、太陽電池モジュール積層構造体２Ｓが冷却コンベア３に到達する前に、少なくとも端面が冷却硬化するように、太陽電池モジュール積層構造体２Ｓを搬送方向に対し変位させる変位工程を備えている。本実施の形態では、冷却コンベア３の上流端よりも上流側で、太陽電池モジュール積層構造体２Ｓを搬送方向に対し変位させる変位工程を備え、冷却コンベア３に到達する前に、搬送方向からずらすようにしたことを特徴とする。
【００３４】
まず図６（ａ）に示すように封止材７の加熱溶融プロセスが終了した太陽電池モジュール積層構造体２Ｓは冷却コンベア３へと移動するが、プロセスチャンバ１と冷却コンベア３の間に配置したセンサ１０で太陽電池モジュール積層構造体２Ｓの通過を検知する。
【００３５】
次に図６（ｂ）に示すように、上記センサ１０の検知を受け、太陽電池モジュール積層構造体２Ｓ下端よりも下方で待機した上下ローラ９が上方へ移動する。上下ローラ９は、カバーガラス５端面よりはみ出した封止材７を避け、カバーガラス５面へ接触後更に上方へ持ち上げる。この時、太陽電池モジュール積層構造体２Ｓ下端が冷却コンベア３の先頭ローラ３ａよりも高くなるように持ち上げる。
【００３６】
その後図６（ｃ）に示すように、太陽電池モジュール積層構造体２Ｓ中央よりも手前の時点で上下ローラ９を下方に移動させる。この時、太陽電池モジュール積層構造体２Ｓよりはみ出した封止材７は冷却コンベア３の先頭ローラ３ａを越えているため、先頭ローラ３ａへ接触することなく搬送されることになる。先頭ローラ３ａおよびその後の搬送ローラを越えて搬送する時間に封止材７の表面が自然冷却され凝固するため、上下ローラ９を下方に移動させ冷却コンベア３上に着地後は冷却コンベア３のローラへ接触しても封止材７は冷却コンベア３のローラには付着することなく搬送されることになる。
【００３７】
この構成により、樹脂封止プロセスにおける溶融加圧工程が終了した太陽電池モジュール積層構造体２Ｓを下流側の冷却コンベア３へ搬送する時に、太陽電池モジュール積層構造体２Ｓ下端が冷却コンベア３の先頭ローラ３ａよりも高くなるように持ち上げることで、端面よりはみ出し溶融した封止材７を、先頭ローラ３ａに接触させることなく下流側に搬送し、太陽電池モジュール積層構造体２Ｓの中央よりも手前の位置で上下ローラ９を下方に移動させ、太陽電池モジュール積層構造体２Ｓを冷却コンベア３上に着地するように、搬送することにより、太陽電池モジュール２の表面への封止材７付着を防止することができる。
【００３８】
このように、上下ローラ９を用いて太陽電池モジュール積層構造体２Ｓを持ち上げ、溶融状態の封止材７を、冷却コンベア３の先頭ローラ３ａと接触させないようにすることにより、装置タクトを下げず、また太陽電池モジュール積層構造体２Ｓに耐熱シート等を付加することなくカバーガラス５への封止材７の付着を抑制することができる。
【００３９】
なお、前記実施の形態２では、センサ１０で太陽電池モジュール積層構造体２Ｓが近接したことを検知し、上下ローラ９を上昇させるようにしているが、必ずしもセンサ１０を用いることは必須ではない。例えばあらかじめ、太陽電池モジュール積層構造体２Ｓの通過サイクルを検出しておき、所定時間、あるいは所定距離だけ、搬送シート１ｃが進行したところで、上下ローラ９などの昇降手段をオンにするなど、種々の変形が可能である。
【００４０】
また昇降手段についても、ローラに限定されるものではなく、また、例えば第１チャンバ１ａの搬送シート１ｃの下流側を昇降させるなど、冷却コンベア３の上流端よりも上流側で、太陽電池モジュール積層構造体２Ｓを搬送方向に対し上方に変位させるなど、冷却コンベア３に到達する前に、冷却コンベア３との接触を避けるように、搬送方向からずらすようにした、なんらかの変位装置により、一旦変位させ、復帰後に太陽電池モジュール積層構造体２Ｓの先端が冷却コンベア３の先頭ローラ３ａに接触しないようにすればよい。
【００４１】
また、前記実施の形態１および２においては、太陽電池モジュールの製造工程について説明したが、有機エレクトロルミネッセンス装置、無機エレクトロルミネッセンス装置、ラインセンサなど、種々の電子デバイスの実装にも有効である。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明にかかる太陽電池モジュール製造装置および製造方法は、別途耐熱シートを用いたりすること無く、きわめて容易に信頼性の高い樹脂封止を行うことができることから、大型の太陽電池モジュールなど種々のデバイスへの適用に有用である。
【符号の説明】
【００４３】
１  プロセスチャンバ
１ａ  第１チャンバ
１ｂ  第２チャンバ
１ｃ  搬送シート
２  太陽電池モジュール
２Ｓ  太陽電池モジュール積層構造体
３  冷却コンベア
３ａ  先頭ローラ
４  冷却ノズル
５  カバーガラス
６  バックシート
７  封止材
８  太陽電池セル
９  上下ローラ（変位装置）
１０  センサ
【図１】
2013187333.tif 000003
【図２】
2013187333.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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