(57)【要約】【課題】太陽電池パネルにモジュール枠をスムーズに装着でき、外形寸法のバラツキを抑えることのできる太陽電池モジュール製造装置及び製造方法を得ること。【解決手段】太陽電池パネルと、太陽電池パネルの外周に緩衝材９を介して装着されるモジュール枠７とを備えた太陽電池モジュールを製造する太陽電池モジュール製造装置であって、太陽電池パネルへの装着前の緩衝材９を予め設置したモジュール枠７を積載し、積載したモジュール枠７を加熱して緩衝材９を軟化させるホットプレート１４と、ホットプレート１４に積載したモジュール枠７をホットプレート１４に対して加圧して、モジュール枠７の全体を均一にホットプレート１４に接触させる押さえ装置２３と、緩衝材９を軟化させたモジュール枠７を太陽電池パネルに装着する装着装置と、を有する。【選択図】図６
2013038182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池パネルと、該太陽電池パネルの外周に緩衝材を介して装着される枠体とを備えた太陽電池モジュールを製造する太陽電池モジュール製造装置であって、
前記太陽電池パネルへの装着前の前記緩衝材を予め設置した前記枠体を積載し、該積載した枠体を加熱して前記緩衝材を軟化させるホットプレートと、
前記ホットプレートに積載した前記枠体を前記ホットプレートに対して加圧して、前記枠体の全体を均一に前記ホットプレートに接触させる押さえ装置と、
前記緩衝材を軟化させた前記枠体を前記太陽電池パネルに装着する装着装置と、
を有することを特徴とする太陽電池モジュール製造装置。
【請求項２】
前記ホットプレート上に積載された前記枠体を覆う放熱防止部材を備える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製造装置。
【請求項３】
前記太陽電池パネルに装着された本止め前の前記枠体が前記緩衝材の反発力によって前記太陽電池パネルから離れる方向にずれることを抑制するモジュール枠保持機構を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール製造装置。
【請求項４】
前記モジュール枠保持機構は、前記太陽電池パネルの形状に応じて、前記枠体を保持する向きを変える機構を有す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製造装置。
【請求項５】
太陽電池パネルの外周に緩衝材を介して枠体を装着して太陽電池モジュールを製造する太陽電池モジュール製造方法であって、
前記緩衝材を予め設置した前記枠体をホットプレートに積載する工程と、
前記ホットプレートに積載した前記枠体を前記ホットプレートに押し付けて前記枠体の全体を均一に前記ホットプレートに接触させ、前記緩衝材を均一に軟化させる工程と、
前記緩衝材を均一に軟化させた前記枠体を前記太陽電池パネルに装着する工程と、
を有することを特徴とする太陽電池モジュール製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風雨などから太陽電池モジュールを保護するための金属製のモジュール枠を太陽電池パネル基板の周囲に装着する太陽電池モジュール製造装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池素子は、単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板を用いて作成することが多い。太陽電池素子は物理的衝撃に弱いため、透明基板と裏面シートとで挟み、その間に充填材で封入して太陽電池パネルを作成している。
【０００３】
太陽電池パネル本体は、アルミニウムなどの金属製の枠（モジュール枠）に固定されてモジュール化される。
【０００４】
通常、太陽電池モジュールは、家屋の屋根の上やビルの屋上などの野外に設置されるため、風雨などから保護する必要があり、金属製のモジュール枠には高い機械的強度と耐候性能とが要求される。また、金属製のモジュール枠は、野外に設置するための架台と太陽電池モジュールとを接続し固定する目的でも使用される。
【０００５】
太陽電池パネルへのモジュールの枠の装着方法は、太陽電池パネルを位置決めした後、互いに対向する二つの端部（両端部）に枠溝部を平行方向から圧入することにより取り付けた後、モジュール枠が外力によって外れないようにネジ締め固定する方法が一般的である（特許文献１、２参照。）。
【０００６】
モジュール枠を圧入した時に太陽電池パネル裏面が傷つかないための保護、及び圧入したモジュール枠が落下しないようにするために、枠溝部内にはホットメルトやブチルゴムなどの緩衝材が適量設置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１０８６１４号公報
【特許文献２】特開２００９−１３５３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
太陽電池パネルは、アルミニウムなどの金属製のモジュール枠に固定されてモジュール化されるため、通常は長方形形状となっている。
【０００９】
近年、設置面積に対する発電効率を上げるため、及び、発電出力当たりの生産コストを下げるために太陽電池モジュールの大型化が進んでいる。モジュールを大型化するためには、風雨などから太陽電池パネルを保護するためにパネルを固定する金属製のモジュール枠に高い機械的強度が要求される。
【００１０】
モジュール枠の機械的強度を上げる手法として、長方形太陽電池モジュールの長辺中央に補強枠部材を取り付ける方法が一般的である。
【００１１】
太陽電池パネルの四辺にモジュール枠を装着する前には、枠溝部内に注入されたホットメルトゴムなどの緩衝材を加熱し軟化させている。また、モジュール枠長辺中央への補強枠部材の挿入を容易にするために、モジュール枠長辺中央には補強枠部材を入れるコの字の切り欠き加工が設けられる。このため、加熱時にモジュール枠が膨張し、コの字の切り欠き側に反り上がり加熱後のモジュール枠の温度バラツキが大きくなるため、緩衝材の軟化状態もバラツキ、四辺のモジュール枠の装着がスムーズにできなくなる。これにより、モジュールの内部の太陽電池素子にダメージを与え性能を劣化させるとともに、外形寸法にバラツキが発生するためにモジュール枠と補強枠部材とのネジ締めができない問題があった。
【００１２】
また、モジュール枠長辺中央の補強枠を無くすとモジュール枠の強度を確保するためにモジュール枠の断面係数を高める必要があり、モジュールの重量増及び製造コスト増の問題が発生する。
【００１３】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、太陽電池パネルにモジュール枠をスムーズに装着でき、外形寸法のバラツキを抑えることのできる太陽電池モジュール製造装置及び製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、太陽電池パネルと、太陽電池パネルの外周に緩衝材を介して装着される枠体とを備えた太陽電池モジュールを製造する太陽電池モジュール製造装置であって、太陽電池パネルへの装着前の緩衝材を予め設置した枠体を積載し、積載した枠体を加熱して緩衝材を軟化させるホットプレートと、ホットプレートに積載した枠体をホットプレートに対して加圧して、枠体の全体を均一にホットプレートに接触させる押さえ装置と、緩衝材を軟化させた枠体を太陽電池パネルに装着する装着装置と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、モジュール枠を温度バラツキ無く加熱して、緩衝材を偏りなく軟化させることができるため、太陽電池パネルにモジュール枠をスムーズに装着でき、外形寸法のバラツキを抑えることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュール製造装置で処理される太陽電池パネルの側断面図である。
【図２】図２は、本実施の形態にかかる太陽電池モジュール製造装置で太陽電池パネルに装着されるモジュール枠の側断面図である。
【図３】図３は、太陽電池パネルにモジュール枠を装着する工程を示す図である。
【図４】図４は、裏面から見た太陽電池パネルの平面図である。
【図５】図５は、太陽電池パネルの四辺にモジュール枠を装着する前に緩衝材を軟化させるためにモジュール枠をホットプレート上に載せて加熱している状態を側面視で示す図である。
【図６】図６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構成を示す図である。
【図７】図７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構成を示す図である。
【図８】図８は、モジュール枠を装着後の太陽電池パネルの保持機構をモジュール枠の側面視で示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明にかかる太陽電池モジュール製造装置及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、これらの実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１８】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュール製造装置で処理される太陽電池パネルの側断面図である。太陽電池パネル１は、透光性基板２、表面充填材３、太陽電池素子４、裏面充填材５及び裏面シート６の積層体として構成されている。
【００１９】
図２は、本実施の形態にかかる太陽電池モジュール製造装置で太陽電池パネルに装着される枠体としてのモジュール枠の側断面図である。モジュール枠７は、太陽電池パネル１が挿入される枠溝部８を備えており、枠溝部８内には緩衝材９が充填されている。
【００２０】
図３は、太陽電池パネルにモジュール枠を装着する工程を示す図である。図３に示すように、太陽電池パネル１を位置決めした後、互いに対向する二つの両端部にモジュール枠７の枠溝部８を平行方向から装着装置２２で上下方向のずれを抑えつつ圧入することによりモジュール枠７を太陽電池パネル１に装着する装着方法は一般的であり、この装着方法で太陽電池パネル１へモジュール枠７を装着する装置としては公知の構成のものを適用可能であるため、装着装置２２の構成についての詳細な説明は割愛する。
【００２１】
図４は、裏面から見た太陽電池パネルの平面図である。以降の説明において、長辺用のモジュール枠と短辺用のモジュール枠とを区別する必要がある場合には、モジュール枠長辺１０、又はモジュール枠短辺１１と表記し、区別が必要無い場合（モジュール枠長辺１０及びモジュール枠短辺１１の両方を指す場合）にはモジュール枠７と表記する。太陽電池パネル１の四辺にモジュール枠長辺１０及びモジュール枠短辺１１を取り付けた後、モジュール枠長辺１０の中央のコの字形状の切り欠き加工部１３に補強枠部材１２を挿入している。
【００２２】
モジュール枠長辺１０の中央にコの字形状の切り欠き加工部１３が設けられているため、加熱時に膨張したモジュール枠長辺１０は切り欠き加工部１３が形成された側に反り上がり、加熱後の温度のバラツキが大きくなる。
【００２３】
また、モジュール枠７の温度のバラツキが大きくなると、枠溝部８内の緩衝材９の軟化状態が安定しないため、太陽電池パネル１の四辺にモジュール枠７をスムーズに装着できない。これにより、太陽電池パネル１内部の太陽電池素子４にダメージを与え性能を劣化させると共に外形寸法にバラツキが発生するために、モジュール枠長辺１０と補強枠部材１２とのネジ締め固定ができなくなることがある。
【００２４】
この問題を解決するためには、太陽電池パネル１に装着前のモジュール枠７の加熱後温度バラツキを抑えることが必要となる。
【００２５】
太陽電池パネル１の四辺にモジュール枠７を装着する前にモジュール枠７を加熱する製造方法について図面を参照しながら説明する。図５は、太陽電池パネル１の四辺にモジュール枠７を装着する前に緩衝材９を軟化させるためにモジュール枠７をホットプレート上に載せて加熱している状態を側面視で示す図である。モジュール枠長辺１０は、中央にコの字形状の切り欠き加工部１３が設けられているため、加熱による温度上昇により切り欠き加工部１３が設けられた側に反りが発生し、モジュール枠長辺１０の両端部が持ち上がる。そのため、モジュール枠長辺１０の両端部とホットプレート１４とが接触しなくなり、モジュール枠長辺１０の中央部と両端部とに温度差が発生する。
【００２６】
図６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構成を示す図である。図６は、モジュール枠長辺１０の反りを防止するために、モジュール枠長辺１０の上から押しシリンダ１５を用いて押すことにより上下方向に位置決めしている状態を側面視で示している。太陽電池モジュール製造装置は、ホットプレート１４と、押しシリンダ１５及び押さえ棒１６を備えた押さえ装置２３とを有する。押しシリンダ１５及び押さえ棒１６を備えた押さえ装置２３は、モジュール枠長辺１０の両端部に対応して二つ設けられている。押しシリンダ１５で発生させた力で押さえ棒１６をモジュール枠長辺１０の両端部に押し付けて、モジュール枠長辺１０を上から押さえる。これにより、加熱による温度上昇でモジュール枠長辺１０の両端部が切り欠き加工部１３側に反るのを抑え、モジュール枠長辺１０の両端部がホットプレート１４から離れることを防止してモジュール枠長辺１０の全体を均一にホットプレート１４に接触させ、温度バラツキを抑える。なお、押さえ装置２３は、モジュール枠長辺１０の両端部に対応する二ヶ所以外にも設け、モジュール枠長辺１０の両端部以外の部分をホットプレート１４に押し付けるようにしても良い。
【００２７】
一例として、モジュール枠長辺１０を４．９×１０２Ｎの力でホットプレート１４上に押さえることで、切り欠き加工部１３が設けられた側にモジュール枠長辺１０が反ることを抑えられる。
【００２８】
ホットプレート１４とモジュール枠長辺１０とを接触させる押さえ棒１６は、モジュール枠長辺１０との接触面から熱が伝わりにくいように（モジュール枠長辺１０から熱が逃げないように）、熱伝導率が低く、かつ、モジュール枠表面を傷つけない材料を用いて形成する。また、加熱中のモジュール枠長辺１０の放熱を抑えるために、押さえ棒１６の周辺に放熱防止部材としての放熱防止カバー１７を組み付けても良い。
【００２９】
本実施の形態にかかる太陽電池モジュール製造装置の上記の機構は、モジュール枠短辺１１にも有効である。モジュール枠７は通常アルミニウム製の押し出し型材を使用しているため、部材自体に曲がりひねりが１ｍｍ前後発生している。そのために、モジュール枠７とホットプレート１４とが接触しない部分が発生し、温度バラツキを生じる。押さえ棒１６でモジュール枠短辺１１の両端部をホットプレート１４に押さえつけることで、モジュール枠短辺１１の曲がりや捻れを矯正し、温度差の発生を抑えることができる。
【００３０】
本実施の形態によれば、太陽電池パネルへの装着前のモジュール枠の温度バラツキを抑えることで緩衝材の軟化状態を安定させ、枠装着時にモジュール内部の太陽電池素子にダメージを与えることなく、枠装着後の太陽電池モジュールの外形寸法のバラツキを抑えることができる。また、枠装着後のモジュール外形寸法バラツキを抑えることで、モジュール枠と補強枠部材とのネジ締めミスの低減を図り、太陽電池モジュールの歩留まりを向上させることができる。
【００３１】
実施の形態２．
太陽電池パネル１の四辺にモジュール枠７を装着後、モジュール枠長辺１０と補強枠部材１２とのネジ締めを行う前（本止め前）に緩衝材９の反力によってモジュール枠７が外側に拡がると外形寸法にバラツキが発生するためにモジュール枠長辺１０と補強枠部材１２とのネジ締めができなくなってしまう。この問題を解決するためには、太陽電池パネル１の四辺にモジュール枠７を装着後、本止めするまでの間にモジュール枠７が外側に拡がる（太陽電池パネル１から離れる方向にずれる）ことを抑制する必要がある。
【００３２】
実施の形態２にかかる太陽電池モジュールの製造装置は、太陽電池パネル１の四辺にモジュール枠７を装着後、モジュール枠７が外側に拡がることを抑制する。図７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構成を示す図である。実施の形態２にかかる太陽電池モジュール製造装置は、太陽電池パネル１の位置決め機構を備えており、図７では、モジュール枠７を装着前の太陽電池パネル１の位置決め機構を太陽電池パネル１の裏面から見た平面図として示している。太陽電池パネル１の四辺を位置決めローラ１８にて固定して位置決めを行っている。位置決めローラ１８の出戻りはサーボモータによって行われており、基準側ローラ１８ａは固定、反基準側ローラ１８ｂは寸法差吸収用バネ１９を内蔵して太陽電池パネル１の寸法バラツキに対応している。
【００３３】
従来は、上記の位置決め機構はモジュール枠７を装着前の太陽電池パネル１の位置決め用としてのみ使用していたが、本実施の形態ではモジュール枠７を装着後に緩衝材９の反力によってモジュール枠７が外側に拡がるのを防止するためのモジュール枠保持機構として利用する。なお、モジュール枠保持機構を太陽電池パネルの位置決め機構と別個に設けることも可能である。
【００３４】
図８は、モジュール枠保持機構をモジュール枠７の側面視で示す図である。モジュール枠７の側面が太陽電池パネル１の表面に対して９０°に保持されるようにモジュール枠７を横方向からの押し付けだけでなく、モジュール枠７を受け座２０と押付け座２１とで上下方向から挟み込むことによって上下方向の位置決めを実施する。受け座２０は、モジュール枠７の表面と太陽電池パネル１の表面とに接触しており基準面の役割をしている。
【００３５】
モジュール枠保持機構による位置決めにより、太陽電池パネル１の表面に対してモジュール枠７の側面が９０°になるように保持する（すなわち、位置決めローラ１８からモジュール枠７が受ける力によるモーメントで太陽電池パネル１に折り曲げる力が作用することを防ぐ）ことが可能となり、モジュール枠長辺１０と補強枠部材１２とのネジ締めを行う前に太陽電池パネル１の四辺に装着したモジュール枠７が外側に拡がることを抑制できる。
【００３６】
一例として、モジュール枠７を太陽電池パネル１に装着後、２．４９×１０３Ｎの押し付け力でモジュール枠７を太陽電池パネル１に押し付ければ、緩衝材９の反力によってモジュール枠７が外側に拡がることを防止できる。
【００３７】
なお、上記の説明においては、太陽電池パネルが長方形状である場合を例としたが、モジュール枠保持機構の角度をサーボモータを用いて可変とする（モジュール枠を保持する向きを変える機構を設ける）ことで、台形などの異形の太陽電池パネルにも対応可能である。したがって、日本家屋における寄棟屋根用の台形形状などの多種の形状の太陽電池モジュールの製造が可能となる。
【００３８】
本実施の形態によれば、モジュール枠装着後の太陽電池モジュールの外形寸法のバラツキを抑えることで、モジュール枠と補強枠部材とのネジ締めミスの低減を図り、太陽電池モジュールの歩留まりを向上させることができる。
【００３９】
なお、上記の各実施の形態を組み合わせて実施することも可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１  太陽電池パネル
２  透光性基板
３  表面充填材
４  太陽電池素子
５  裏面充填材
６  裏面シート
７  モジュール枠
８  枠溝部
９  緩衝材
１０  モジュール枠長辺
１１  モジュール枠短辺
１２  補強枠部材
１３  切り欠き加工部
１４  ホットプレート
１５  押しシリンダ
１６  押さえ棒
１７  放熱防止カバー
１８  位置決めローラ
１８ａ  基準側ローラ
１８ｂ  反基準側ローラ
１９  寸法差吸収用バネ
２０  受け座
２１  押付け座
２２  装着装置
２３  押さえ装置
【図１】
2013038182.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2013038182.tif 000006
【図５】
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【図６】
2013038182.tif 000008
【図７】
2013038182.tif 000009
【図８】
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