(57)【要約】【課題】太陽電池モジュールの樹脂封止における架橋プロセスを常に均一に実行することのできる太陽電池モジュール製造装置を得ることを目的とする。【解決手段】太陽電池セル（１０２）および封止材（１０３）を積層した積層構造体（１００）の封止材（１０３）を加熱および冷却し、硬化する硬化部Ｃを備え、太陽電池セル（１０２）を封止し、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、硬化部Ｃが、積層構造体（１００）の温度を１枚毎に計測する温度センサ（１４）と、温度センサ（１４）の出力に応じて温度制御を行う温度制御部としての制御盤３と、制御盤３によって出力される加熱条件に基づき、積層構造体（１００）を加熱する加熱部（ヒーター（１３））とを備えた、複数の加熱室１を備える。【選択図】図１
2013197284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ独立して温度制御可能に構成された複数の加熱室を具備し、
前記加熱室毎に、太陽電池セルに封止材を積層した積層構造体を１枚ずつ収納し、
前記積層構造体をそれぞれ独立した加熱条件で加熱できるように構成した、
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】
前記加熱室内に設けられ、前記封止材を加熱する加熱部と、
前記積層構造体の温度を計測する温度センサと、
前記温度センサの出力に応じて温度制御を行う温度制御部と、を備え、
前記加熱部は、前記温度制御部によって出力される加熱条件に基づき、
前記加熱室毎に独立して温度制御を行うことができるように構成した、
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】
前記加熱部が、複数の加熱領域に分割され、
前記温度制御部は、前記加熱領域毎に独立して温度制御を行うことができるように構成した、
ことを特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュール製造装置。
【請求項４】
前記加熱室は、
保管空間に配置され、多層多列に積層された、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール製造装置。
【請求項５】
前記加熱室で加熱された前記積層構造体を冷却する冷却室を備えた、
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６】
前記冷却室は、前記加熱室に対して並列して配置され、
前記加熱部に前記積層構造体を搬入および搬出する搬送部の搬送方向とは独立して、前記冷却室は搬送可能に構成された、
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製造装置。
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
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により、樹脂封止を行って製造している。従来、太陽電池モジュールにおける樹脂硬化工程は樹脂硬化および脱泡を目的としたラミネータ装置により架橋するもの、ラミネータ装置にてラミネート処理された太陽電池パネルをキュア装置と呼ばれる乾燥設備に投入して架橋するものなどが提案されている。
【０００３】
このように太陽電池モジュールの架橋に関してはいくつか方法が考えられるが、樹脂硬化を目的とした架橋プロセスは加工に要する時間が長いため、生産性をいかに向上させるかが大きな課題となる。
【０００４】
例えば特許文献１では、太陽電池パネルを搭載したパレットを多層に積み重ねたものを炉内に投入し製品の温度を昇温させ架橋させる、キュア装置が開示されている。この装置では、多段式のパレットを使用することで、処理効率を上げている。ここではキュア装置は、単に積層体を加熱し、封止材を架橋させて乾燥硬化させる装置として用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３４３６６７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の技術によれば、連続した搬送コンベアに多段のパレットを流す方式であるためキュア炉前後の搬送状態および炉本体の搬送状態の影響を受けやすく状況によっては停滞等の問題が発生する可能性もあり品質面からもプロセス条件が変化することがある。また、炉内にある太陽電池パネルの温度を昇温させる方法として温風を側面より当てる方法をとっていることが多いが、この場合パレットの上段、中段、下段と温風の温度、風速等の条件が複雑に異なっているため各太陽電池パネルの温度昇温にばらつきが発生するという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、太陽電池モジュールの樹脂封止における架橋プロセスを常に均一に実行することのできる太陽電池モジュール製造装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、それぞれ独立して温度制御可能に構成された複数の加熱室を具備し、前記加熱室毎に、太陽電池セルに封止材を積層した積層構造体を１枚ずつ収納し、前記積層構造体をそれぞれ独立した加熱条件で加熱できるように構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、太陽電池モジュール（積層体）の温度を個別に制御できるため太陽電池モジュールの温度および時間を均一に管理することにより過剰加熱および加熱不足を無くすことができ、品質の安定に繋がるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１における太陽電池モジュール製造装置における架橋のための硬化部を示す正面図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１における太陽電池モジュール製造装置における加熱室を示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１における太陽電池モジュール製造装置における加熱室(シャッターを閉じた状態)を示す図である。
【図４】図４（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施の形態１における太陽電池モジュール製造装置を用いた製造工程を示す図である。
【図５】図５（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施の形態２における太陽電池モジュール製造装置における架橋のための硬化部を示す、背面図および側面図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２における太陽電池モジュール製造装置における冷却室を示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態３における太陽電池モジュール製造装置における加熱室を示す図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施の形態３における太陽電池モジュール製造装置を用いた製造工程を示す図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態４における太陽電池モジュール製造装置における硬化部に用いられる加熱部の配列を示す概要図である。
【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、本発明にかかる太陽電池モジュール製造装置の実施の形態１における（架橋のための）硬化部を示す正面図である。図２は、同太陽電池モジュール製造装置における加熱室を示す図である。図３は、同加熱室のシャッターを閉じた状態を示す図である。図４（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施の形態１における太陽電池モジュール製造装置を用いた太陽電池モジュール製造工程を示す図である。
【００１３】
本実施の形態１の太陽電池モジュール製造装置は、太陽電池セル１０２および封止材１０３を積層した積層構造体１００の封止材１０３を加熱および冷却し、硬化する硬化部Ｃを備え、太陽電池セルを封止し、太陽電池モジュールを製造するものである、この硬化部Ｃが、積層構造体１００の温度を１枚毎に計測する温度センサ（測温体）１４と、温度センサ１４の出力に応じて温度制御を行う温度制御部を構成する制御盤３とを備え、この制御盤３によって出力される加熱条件に基づき、積層体１００の封止材１０３を加熱するようになっている。
【００１４】
加熱部は、１枚の太陽電池モジュール毎に閉空間である加熱室１を構成しており、加熱室１毎に独立して温度制御を行うことができるように構成される。
【００１５】
硬化部Ｃは、加熱室１を多列多層に複数組み合わせて構成したストッカ２と、複数の加熱室１の温度制御をするための制御盤３、そしてストッカ２に太陽電池モジュールを形成するための積層構造体１００を投入、取出すための移送装置４で構成される。そして、前工程である、基板（カバーガラス）１０１上に、太陽電池セル１０２、封止体１０３およびバックシート１０４を積層する積層部(図示せず)から、この積層構造体１００を投入コンベア５によって移送装置４を介して加熱室１に投入し、排出コンベア６によって次工程に排出される。
【００１６】
加熱室１は、断熱材にて保温された筐体からなる加熱室本体１１に積層構造体１００を搭載するために前面開口部にシャッター１５、両側面には架橋後の積層構造体１００を冷却するための送風用給気口１７、および送風用排気口１８が設けられている。シャッター１５はシャッター開閉用シリンダ１６によって駆動され、積層構造体の出し入れ時には加熱時には閉じられるようになっている。加熱室本体１１の内部には、積層構造体１００を支えるための耐熱用の座である支持台１２と、加熱部（ヒーター）１３としての上部ヒーター１３ａ、下部ヒーター１３ｂとが配置され、更に積層構造体１００の温度を測定するための温度センサ１４とを具備している。加熱時には前面開口部に設けられたシャッター１５を閉じ(図３参照)、閉空間を構成することで、加熱室１毎に独立して高効率の加熱を行うことができる。
【００１７】
加熱部を構成するヒーター１３は、積層構造体１００全体が昇温するように上面および下面の両面に対向するようにそれぞれ上部ヒーター１３ａ、および下部ヒーター１３ｂを配置する。そしてこれら上部ヒーター１３ａ、および下部ヒーター１３ｂをそれぞれ独立して駆動できるようになっている。積層構造体１００の温度を監視しながら制御盤３内のコントローラにより上部ヒーター１３ａ、および下部ヒーター１３ｂを駆動し、積層構造体１００に対し到達温度および加熱時間を予め設定された加熱条件に合うように温度制御する。ここでは上部ヒーター１３ａ、および下部ヒーター１３ｂの通電のオン・オフを行なうことで温度制御がなされる。ヒーター１３は、ハロゲンヒーター、カーボンヒーター等の放射光による赤外線加熱を利用したものである。なお、積層構造体１００の面内温度を均一に昇温させるために、上部ヒーター１３ａ、および下部ヒーター１３ｂはそれぞれ複数で構成されており、個々に独立して温度制御を行うことができるようになっている。また、積層構造体１００の面内温度を均一に昇温させるために被加熱体である積層構造体のサイズ毎にヒーター１３および温度センサ１４を複数系統に分割して配置するようにしてもよい。
【００１８】
また、加熱プロセス完了後の積層構造体１００の温度を短時間で降下させ、封止体１０３を硬化させるため、加熱室１の側面に設けた送風用給気口１７および送風用排気口１８より外気を加熱室１に送風し、熱を吸収した温風を外部に放出するための強制排気機能を有する。
【００１９】
ストッカ２はこれらの部品で構成された加熱室１を樹脂硬化プロセスに必要な熱処理時間より算出し加熱室１の必要台数を求め、加熱室１を多列多層に組み合わせた集合体で構成するものである。このストッカ２内に、積層構造体の封止体が硬化した後も長時間にわたり、積層構造体を収納しておくようにすることも可能である。
【００２０】
次に、この太陽電池モジュール製造装置を用いた太陽電池モジュールの製造方法（封止方法）について説明する。図４（ａ）および(ｂ)はこの封止工程を示す説明図である。
【００２１】
まず、基板１０１とバックシート１０４の間に封止材１０３を介し太陽電池セル１０２を挟み込み、積層構造体１００を形成する（図４（ａ））。
【００２２】
投入コンベア５から搬送されてきた、積層構造体１００を、移送装置４によって、ストッカ２にあるひとつの加熱室１に供給する。するとこの加熱室１は移送装置４によって、ストッカ２の所定位置に搬送される。ここで加熱室１はストッカ２内の所定位置に装着されると電気的接続もなされるようになっており、制御盤３に接続される。
【００２３】
そしてこの状態で、加熱室１の温度センサ１４は積層体の表面温度を検出するものであり、この計測値が、制御盤３に入力される。このようにして順次、各積層構造体１００の温度が検出され制御盤３に入力されていく。そして制御盤３では、計測された温度に応じて、積層構造体の加熱条件を決定する。ここでは隣接する加熱室１の温度をも考慮し、各加熱室に投入されるべき熱エネルギーが算出され、各ヒーターへの出力電圧が供給される。ここでは、ヒーター１系統ごとにひとつの温度センサ１４が設けられている。このようにして積層構造体に対して適切な熱エネルギーが効率よく供給される。
【００２４】
そして加熱終了後には、送風用給気口１７および送風用排気口１８より外気を加熱室１に送風し、強制排気機能により、熱を吸収した温風を外部に放出する。そして所望の温度まで冷却され、封止工程（キュア工程）は完了する。このようにして、図４（ｂ)に示すように太陽電池モジュールが得られる。
【００２５】
加熱室１を、連続したコンベア（投入コンベア５、排出コンベア６）上に載せた状態で搬送するため炉本体も含めた前後の搬送状態の影響を受けやすく停滞等の問題が発生した場合、プロセス条件が変化することがある。また、多段に積まれた積層構造体１００（太陽電池モジュール）は上段、中段、下段と温風の温度、風速等の条件が複雑に絡んでいるため各積層構造体１００の面内温度にばらつきが発生し品質的にもよくない。しかしながら、このような環境条件においても、本実施の形態の太陽電池モジュール製造装置を用いて封止樹脂の硬化工程を加熱室毎に独立して適切な加熱条件で加熱硬化工程を実施することができるようになっている。したがって、多段に積層した加熱室１を用いた場合にも、隣接する加熱室１の影響を考慮し、適切な温度条件となるように、加熱室１の加熱条件を決定することで、積層構造体１００の温度のばらつきが低減される。しかも、加熱から冷却まで積層構造体の温度を監視しながら適正なプロセス条件にてサイクルを完了させることができるため、架橋品質の安定にも繋がる。さらに、積層構造体（太陽電池モジュール）を１枚ごとに個別に加熱、温度制御することができるため前後搬送の影響を受けることなく加熱条件を完遂することができ、製造ライン停滞による加工条件のばらつきの問題を解決することが出来る。
【００２６】
このように、本実施の形態の太陽電池モジュールの製造装置によれば、太陽電池モジュールを構成する積層構造体１００の温度を個別に制御し、積層構造体１００の温度および時間を均一に管理することにより架橋プロセスを常に均一に完了させることができる。このようにして、過剰加熱および加熱不足による問題を無くすことができるためこの装置で得られる太陽電池モジュールの品質の安定化をはかることができる。
【００２７】
実施の形態２．
図５（ａ）および（ｂ）は、本発明にかかる太陽電池モジュール製造装置の実施の形態２における架橋のための硬化部を示す、背面図および側面図である。なおこの装置の正面図は図１に示した、前記実施の形態１の太陽電池モジュール製造装置と同様であるため、ここでは図示を省略する。図６は、同太陽電池モジュール製造装置における冷却室を示す図である。加熱室１についても、前記実施の形態１において、図２および図３に示した加熱室１と実質的に同様であるが、両端の送風用吸気口１７、送風用排出口１８を持たない分は小型となっているが、他は同様に形成されているため、ここでも説明を省略する。
【００２８】
本実施の形態の太陽電池モジュール製造装置では、更にストッカ２の稼働効率を上げるために加熱室１の背面側に加熱室１に対応して同様に多層多列で冷却室２０を設けている。この装置では、架橋におけるプロセスを加熱室１と冷却室２０に分割することにより、加熱室１の稼働効率を上げることができ、加熱室１の台数を減らすことができる。加熱室１は実施の形態1と同構造のものであるが冷却室２０は棚の背面に送風機２３を設けシーケンスにより送風時間を設定することにより積層構造体１００の表面温度を強制的に下げる。
【００２９】
冷却室２０は、冷却室本体２１と、冷却室本体２１に取り付けられた支持部２２と、送風機２３とで構成されている。
【００３０】
加熱室１での加熱が完了すると、加熱室１のシャッター１５（図２および図３参照）が開かれ、積層構造体１００は図示しない搬送手段によって冷却室の支持部２２に搬送される。この状態で冷却室２０の背面に設けられた送風機２３により積層構造体１００の表面温度は強制的に下げられ、効率よく硬化が進み、樹脂封止が完了し、太陽電池モジュールが形成される。
【００３１】
この装置では、冷却室２０が、投入コンベア５と排出コンベア６とによる搬送部の搬送方向に直交する方向に設けられているため、加熱室１での加熱と並行して冷却を実施することができる。つまり、加熱室１での加熱工程を終了した積層構造体１００を冷却室２０に移送した後は、加熱室１には次の積層構造体を搬入して即加熱工程を実施することができるため、加熱室１の昇温および降下は不要となる。したがって、冷却室と並行して処理を進められるだけでなく、加熱に要する時間も低減されるため、大幅に処理効率を高めることができる。
【００３２】
また、ヒーター等の加熱源を複数の系統に分割制御することにより太陽電池モジュールの面内温度制御や太陽電池モジュールの大小に合わせた加熱条件を変更することができるため、品質の向上とともに使用電力量の効率上昇をはかることができる。
【００３３】
なお、加熱室１および冷却室２０はどちらも単独で温度制御または時間設定が可能である。したがって、太陽電池モジュールを構成する基板１０１のサイズの違い等により各々、温度条件および時間を制御盤３により個別に設定することができる。この機能により複数のサイズに対応した最適条件を予め設定し、投入することで太陽電池モジュールを形成するための積層構造体１００のサイズに合わせて投入先を指定して投入することも可能となり、品質の向上および省エネルギー化に貢献できるものである。
【００３４】
この装置では、冷却室２０が、投入コンベア５と排出コンベア６とによる搬送部の搬送方向に直交する方向に設けられているため、加熱室１での加熱と並行して冷却を実施することができ、処理効率を高めることができる。
【００３５】
また、加熱室１の台数を効率よく減らすことが可能となるため設備投資を最低限に抑えることができる。
【００３６】
前後工程の影響を受けずに太陽電池モジュールを形成するための積層構造体１００を投入、取出しできることから部屋毎に太陽電池モジュールの製造情報の管理ができるとともに一時保管装置としての機能を併せ持つことができ、品質および生産性の向上を図る効果が得られる。
【００３７】
なお、制御盤３を利用して太陽電池モジュールの製造履歴情報を格納するメモリを付加することで更にストッカ機能としての役割も持たせることができる。
【００３８】
実施の形態３．
図７は、本発明にかかる太陽電池モジュール製造装置の実施の形態３における架橋のための加熱室を示す正面図である。図８（ａ）〜（ｄ）は、同太陽電池モジュール製造装置における製造工程を示す図である。
【００３９】
本実施の形態の太陽電池モジュール製造装置では、加熱室１で使用するヒーターとして実施の形態１で記載した赤外線加熱に代えて、接触加熱法を用いたことを特徴とする。この装置では、加熱された熱板１３Ｈの上に耐熱性の保護シート３３を敷いた上に積層構造体１００を載せて熱伝導による加熱をする。
【００４０】
この装置では、熱板１３Ｈに積層構造体１００を搭載する手段として昇降リフタ３０を設けている。昇降リフタ３０はリフタ本体３１とこのリフタ本体３１に装着され積層構造体１００を支持する昇降リフタ支持部３２とを備え、図示しない昇降手段によってリフタ本体３１を昇降する。他部については、前記実施の形態１で説明した装置と同様であるため同一部位には同一符号を付し、説明を省略した。
【００４１】
以下、この太陽電池モジュール製造装置を用いた封止方法について説明する。太陽電池モジュールを形成するための積層構造体１００を受け入れる状態として昇降リフタ３０は上昇位置で待機（図８（ａ））。昇降リフタ支持部３２の間に移送装置のハンド部３４を侵入させて（図８（ｂ））、積層構造体１００を昇降リフタ３０上に搭載する（図８（ｃ））。その後、昇降リフタ３０を下限位置まで下げることにより積層構造体１００を熱板１３Ｈ上に接触させる（図８（ｄ））。ハンド部３４は、加熱室および冷却室に積層構造体を投入・取り出しするための移載装置４のワーク保持部であり、加熱室から冷却室に積層構造体を搬送する際にも使用される。
【００４２】
本実施の形態の太陽電池モジュール製造装置によれば、加熱された熱板１３Ｈの上に耐熱性の保護シート３３を敷いた上に積層構造体１００を載せて熱伝導による加熱をするため、溶融樹脂が熱板１３Ｈに付着し、さらに後続工程で搬入されてくる積層体に付着したりすることなく、信頼性の高い封止が実現される。
【００４３】
なお、冷却については前記実施の形態１の装置のように送風用吸気口１７及び送風用排気口１９を設けてもよいし、実施の形態２の装置のように、別途、冷却室２０を設けてもよい。つまり、加熱源を、赤外線ランプなどの非接触式熱源に代えて、接触式の熱源にしただけであり、他の部分については適宜変更可能であることはいうまでもない。
【００４４】
実施の形態４．
図９は、本発明にかかる太陽電池モジュール製造装置の実施の形態４における架橋のための硬化部に用いられる加熱部の配列を示す概要図である。
【００４５】
本実施の形態の装置では、ヒーター１３は大面積の太陽電池モジュールを形成するための積層構造体１００の面内温度を均一に昇温させるために、ヒーター１３および温度センサ（測温体）１４を系統１−３となるように、複数系統に分割して配置する。各温度センサ１４からの出力によって、積層構造体１００全体が均一となるように、各温度の出力に応じて、制御盤３で、制御し、面内温度が均一に昇温するようにヒーター１３の出力を調整する。
【００４６】
このようにして、積層構造体１００の温度を監視しながら制御盤３内のコントローラによりヒーター１３を制御し積層構造体１００の封止材１０３に対し到達温度および加熱時間を予め設定された加熱条件に合うように温度制御する。
【００４７】
なお、この装置においても、上面および下面の両面にそれぞれヒーター１３を配置することにより更に効率を上げることができる。
【００４８】
また、前記実施の形態では、基板１０１は、ガラス基板で構成され、カバーガラスとしての役割も果たすものであるが、ガラス基板に限定されることなく、太陽電池の構造によっては、セラミック基板、金属基板、シリコンなどの半導体基板など、種々の基板に適用可能である。太陽電池のセル構造については適宜選択可能である。さらにまた、封止材についても、シート状の封止材を用いるもの、塗布剤を用いるものなどいずれに対しても適用可能である。
【００４９】
さらにまた、前記実施の形態では、１枚の太陽電池モジュールに対し加熱室を閉空間として使用したが、必ずしも閉空間でなくてもよく、個々に温度制御を行うことのできる温度制御部を具備していればよい。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上のように、本発明にかかる太陽電池モジュール製造装置は、大量処理および大型モジュールの封止に有用であり、特に、適宜温度調整を行うことが容易であることから、少量多品種の太陽電池の生産に適している。
【符号の説明】
【００５１】
１  加熱室
２  ストッカ
３  制御盤
４  移送装置
１２  座（支持台）
１３  ヒーター
１３ａ  上部ヒーター
１３ｂ  下部ヒーター
１３Ｈ  熱板
１４  温度センサ（測温体）
１５  シャッター
１６  シャッター開閉用シリンダ
１７  送風用給気口
１８  送風用排気口
２０  冷却室
２１  冷却室本体
２２  支持部
２３  送風機
３０  昇降リフタ
３１  リフタ本体
３２  昇降リフタ支持部
３３  保護シート
３４  ハンド部
１００  積層構造体
１０１  基板（カバーガラス）
１０２  太陽電池セル
１０３  封止材
１０４  バックシート
【図１】
2013197284.tif 000003
【図２】
2013197284.tif 000004
【図３】
2013197284.tif 000005
【図４】
2013197284.tif 000006
【図５】
2013197284.tif 000007
【図６】
2013197284.tif 000008
【図７】
2013197284.tif 000009
【図８】
2013197284.tif 000010
【図９】
2013197284.tif 000011