(57)【要約】【課題】樹脂材料の表面パネルであっても、ラミネート処理時の封止材の架橋と表面パネルの意匠面における熱による不具合の防止とを両立することができる太陽電池モジュールの製造方法の提供にある。【解決手段】所定温度に保持される熱板２１および加圧のためのダイヤフラム２３を備えたラミネート装置２０により、表面パネル１１、太陽電池部１３、封止材１５、１６および裏面部材１２を重ね合わせた積層体１７をラミネート処理する太陽電池モジュールの製造方法において、表面パネル１１をダイヤフラム２３と対向して配置するとともに、裏面部材１２を熱板２１に接触させて積層体１７を熱板２１に載置し、積層体１７をラミネート処理する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定温度に保持される載置台および加圧のためのダイヤフラムを備えたラミネート装置により、表面パネル、太陽電池部、封止材および裏面部材を重ね合わせた積層体をラミネート処理する太陽電池モジュールの製造方法において、
前記表面パネルを前記ダイヤフラムと対向して配置するとともに、前記裏面部材を載置台に接触させて前記積層体を載置台に載置し、前記積層体をラミネート処理することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項２】
前記ダイヤフラムによる前記表面パネルの加圧時に前記表面パネルを冷却することを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項３】
前記ダイヤフラムへ冷却気体の供給を継続し、前記ダイヤフラムを通じて前記表面パネルを冷却することを特徴とする請求項２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】
この発明は、太陽電池モジュールの製造方法に関し、特に、表面パネル、太陽電池素子、封止材および裏面部材を重ね合わせた積層体をラミネート処理することにより太陽電池モジュールを得る太陽電池モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池モジュールの製造方法としては、例えば、特許文献１に開示された太陽電池モジュールおよびその製造方法が知られている。特許文献１に開示された太陽電池モジュールの製造方法では、表面保護部としてのカバーガラス、第１封止材、太陽電池素子、第２封止材、裏面保護部としてのバックシートとを下側から順番に重ね合わせ、被加工物としている。
【０００３】
被加工物のラミネート処理を行う場合、ラミネート装置は、上ケースを下降させ、上ケースと下ケースとの内部空間を密閉させる。次に、ラミネート装置は、上ケースの吸排気口を介して上チャンバの真空引きを行い、下ケースの吸排気口を介して、下チャンバの真空引きを行う。この状態で、被加工物は熱板によって加熱され、第１封止材および第２封止材が溶融する。次に、ラミネート装置は、下チャンバの真空状態を保ったまま、上ケースの吸排気口を介して、上チャンバに大気圧を導入する。これにより、上チャンバと下チャンバとに気圧差が生じ、ダイヤフラムが膨張して、ダイヤフラムが下方に押し出される。被加工物は、下方に押し出されたダイヤフラムと、熱板とで挟圧され、溶融した第１封止材および第２封止材により各構成部材が接着される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１１８３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された太陽電池モジュールの製造方法では、表面パネル（表面保護部）が熱に強いカバーガラスであるため、表面パネルが熱板に当接しても熱による問題は生じない。しかしながら、特許文献１の太陽電池モジュールの製造方法をカバーガラスに代えて樹脂材料により形成される表面パネルに適用すると、表面パネルの意匠面が熱板からの熱によって変形するという問題がある。また、樹脂材料により形成される表面パネルの意匠面に保護層（ハードコート層）が形成されている場合には、ラミネート処理の際に保護層が熱板に当接するため、保護層の劣化や保護層の表面パネルとの剥離を招くおそれがある。つまり、樹脂材料により形成される表面パネルでは、太陽電池モジュールの意匠面において熱による不具合が生じるという問題がある。
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、樹脂材料の表面パネルであっても、ラミネート処理時の封止材の架橋と表面パネルの意匠面における熱による不具合の防止とを両立することができる太陽電池モジュールの製造方法の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明は、所定温度に保持される載置台および加圧のためのダイヤフラムを備えたラミネート装置により、表面パネル、太陽電池部、封止材および裏面部材を重ね合わせた積層体をラミネート処理する太陽電池モジュールの製造方法において、前記表面パネルを前記ダイヤフラムと対向して配置するとともに、前記裏面部材を載置台に接触させて前記積層体を載置台に載置し、前記積層体をラミネート処理することを特徴とする。ここでのラミネート処理とは、積層体を加熱することにより、封止材による封止部の形成と、表面パネルおよび裏面部材と封止部との圧着を行う処理を指す。
【０００８】
本発明では、表面パネル、太陽電池部、封止材および裏面部材を重ね合わせた積層体をラミネート処理するとき、表面パネルの意匠面が載置台から最も離れたダイヤフラムと対向して配置されるから、載置台からの熱の影響を受け難くなる。表面パネルの意匠面は熱による不具合が生じることのない温度までの上昇に止まり、一方、表面パネルよりも載置台に近い封止材は架橋する温度に達する。従って、樹脂材料による表面パネルであっても、ラミネート処理における封止材の架橋と表面パネルの意匠面における熱による不具合の防止とを両立することができる。
【０００９】
また、上記の太陽電池モジュールの製造方法において、前記ダイヤフラムによる前記表面パネルの加圧時に前記表面パネルを冷却してもよい。
この場合、ダイヤフラムによる表面パネルの加圧時に表面パネルの意匠面が積極的に冷却されるから、表面パネルの意匠面におけるラミネート処理時の熱による不具合を確実に防止できる。
【００１０】
また、上記の太陽電池モジュールの製造方法において、前記ダイヤフラムへ冷却気体の供給を継続し、前記ダイヤフラムを通じて前記表面パネルを冷却してもよい。
この場合、ダイヤフラムへ冷却気体を供給することにより、ダイヤフラムを通じた表面パネルの冷却を継続することができる。その結果、表面パネルを確実に冷却できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、樹脂材料の表面パネルであっても、ラミネート処理時の封止材の架橋と表面パネルの意匠面における熱による不具合の防止とを両立することができる太陽電池モジュールの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの構造を示す側面図であり、（ｂ）はラミネート処理前の積層体を示す側面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールのラミネート装置の概略断面図である。
【図３】（ａ）は予熱期間におけるラミネート装置の概略断面図であり、（ｂ）は圧着期間におけるラミネート装置の概略断面図である。
【図４】ラミネート処理時における表面パネルおよび封止材の温度変化を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールとその製造方法について図面を参照して説明する。本実施形態に係る太陽電池モジュールは、自動車のルーフやボディ等の一部を構成する車載用の太陽電池モジュールであり、特に、外観上の美観が要求される意匠面を有している。
【００１４】
図１（ａ）に示すように、太陽電池モジュール１０は、表面側となる表面パネル１１と、裏面側となる裏面部材１２と、表面パネル１１と裏面部材１２との間に配置される太陽電池部１３と、表面パネル１１と裏面部材１２に圧着され、太陽電池部１３を被覆する封止部１４とを備えている。
【００１５】
本実施形態の表面パネル１１は、平板状であってポリカーボネートを材料とし、透光性を有する樹脂パネルである。したがって、表面パネル１１は、ガラスを材料とした表面パネルと比較すると軽量化が充分に図られている。表面パネル１１の外側面１１Ａは、太陽電池モジュール１０の表面であり、外観上の美観が要求される意匠面である。本実施形態では、表面パネル１１の外側面１１Ａには保護層としてのハードコート層（図示せず）が予め形成されている。表面パネル１１の外側面１１Ａと反対側の面である内側面１１Ｂは封止部１４に圧着された圧着面である。表面パネル１１は、封止部１４に被覆された太陽電池部１３をカバーする大きさ（平面視の面積）に形成されている。
【００１６】
裏面部材１２は、太陽電池モジュール１０の裏面を保護する部材であり、本実施形態の裏面部材１２は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を材料とする樹脂シートである。裏面部材１２の表面パネル１１側の面である内側面１２Ａは封止部１４と圧着される圧着面であり、裏面部材１２の内側面１２Ａの反対側となる外側面１２Ｂは、太陽電池モジュール１０の裏面となる。裏面部材１２は表面パネル１１と同じ大きさ（平面視の面積）に形成されている。裏面部材１２の外側面１２Ｂは意匠面ではない。
【００１７】
太陽電池部１３は、複数の片面受光型の太陽電池素子により形成されており、表面パネル１１と裏面部材１２との間にて受光面を表面パネル１１に向けて配置されている。本実施形態では、平面視にてマトリックス状に配列される複数の太陽電池素子が並列又は直列に接続され、２組の太陽電池部１３を形成している。２組の太陽電池部１３を合わせた大きさ（平面視の面積）は表面パネル１１および裏面部材１２よりも小さい。
【００１８】
太陽電池部１３を被覆する封止部１４は、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）により形成されている。封止部１４はエチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）のほか、ポリエチレン等の樹脂材料を用いてもよい。封止部１４が加熱により架橋する温度（以下「架橋温度」と表記する）は、表面パネル１１および外側面１１Ａのハードコート層の耐熱温度よりも高く、封止部１４の架橋温度と表面パネル１１の耐熱温度との温度差は数℃程度である。本実施形態の封止部１４は、図１（ｂ）に示す第１封止材１５および第２封止材１６がラミネート処理において加熱されることにより形成される。第１封止材１５および第２封止材１６は同じ材料（ＥＶＡ）である。
【００１９】
本実施形態の太陽電池モジュール１０は、図２に示すように、表面パネル１１、第１封止材１５、太陽電池部１３、第２封止材１６および裏面部材１２を積み重ねた積層体１７をラミネート処理することにより得られる。具体的には、下から裏面部材１２、第２封止材１６、太陽電池部１３、第１封止材１５、表面パネル１１の順に重ねて積層体１７としている。太陽電池モジュール１０は、ラミネート装置２０に載置された積層体１７のラミネート処理を行うことにより得られる。ここでのラミネート処理とは、積層体１７を加熱することにより、第１封止材１５および第２封止材１６による封止部１４の形成と、表面パネル１１および裏面部材１２と封止部１４との圧着を行う処理を指す。
【００２０】
図２に示すように、本実施形態のラミネート装置２０は、積層体１７を載置する載置台としての熱板２１と、熱板２１の上方に配置され、ダイヤフラム２３を備えた昇降可能な上部支持体２２と、第１空圧回路２４と、第２空圧回路２５と、を備えている。熱板２１には積層体１７が載置される平坦な載置面２６が形成されている。熱板２１の内部には、熱媒体を流通する複数の媒体流通孔２７が形成されており、高温の熱媒体が媒体流通孔２７を流通することにより、熱板２１が積層体１７を加熱する加熱手段として機能する。熱板２１は熱媒体の温度や流量により、加熱対象となる積層体１７（太陽電池モジュール１０）を加熱して所定温度に保持することを可能としている。
【００２１】
上部支持体２２は、板状の本体部２８と、本体部２８の外周付近から下方へ向けて延在する側壁部２９を有し、箱状の形態を呈している。上部支持体２２は図示しない昇降手段の作動により熱板２１に対して接離する。ダイヤフラム２３は側壁部２９に取り付けられており、上部支持体２２の本体部２８と側壁部２９により区画される空間部を上下に分割する。ダイヤフラム２３により区画される上部の空間部（以下「第１空間部３０」と表記する）は本体部２８、側壁部２９およびダイヤフラム２３による閉空間である。ダイヤフラム２３により区画される下部の空間部は下方が開放された空間である。上部支持体２２は下降することにより、熱板２１と接合されるが、下部の空間部は熱板２１との接合により、熱板２１、側壁部２９およびダイヤフラム２３により区画される閉空間（以下「第２空間部３１」と表記する）が形成される（図３（ａ）を参照。）。
【００２２】
側壁部２９の下端面３２は熱板２１と接合するが、下端面３２の全周にわたって環状のシール部材３３が設けられている。シール部材３３は上部支持体２２が下降して熱板２１当接するとき、下端面３２と熱板２１との間の気密性を高める機能を有する。
【００２３】
本体部２８には、第１空間部３０および第１空圧回路２４と連通する２個の通孔３４、３５が形成されている。第１空間部３０は通孔３４、３５を介して第１空圧回路２４と連通する。第１空圧回路２４には、エアポンプ３６が設けられている。第１空圧回路２４は通孔３４とエアポンプ３６を連通する配管３７と、通孔３５と配管３７とを接続する配管３８と、配管３８と大気と連通する配管３９とを、有する。配管３８には開閉弁４０が設けられ、配管３９に開閉弁４１が設けられている。開閉弁４０を開弁し、開閉弁４１を閉弁してエアポンプ３６を作動させることにより、第１空間部３０を減圧することが可能である。開閉弁４０を閉弁し、開閉弁４１を開弁し、さらにエアポンプ３６を作動させることにより、第１空間部３０は大気圧雰囲気から常温の大気の供給を継続して受けることが可能である。
【００２４】
本実施形態では、第２空間部３１と第２空圧回路２５とを連通を可能とする通孔４２が側壁部２９に形成されている。したがって、図３（ａ）に示すように、第２空間部３１は通孔４２を介して第２空圧回路２５と連通する。第２空圧回路２５には、別のエアポンプ４３が設けられている。熱板２１と上部支持体２２とを接合させ、エアポンプ４３を作動させることにより、第２空間部３１を減圧することが可能である。
【００２５】
次に、太陽電池モジュール１０の製造方法について説明する。
まず、下から裏面部材１２、第２封止材１６、太陽電池部１３、第１封止材１５、表面パネル１１の順に重ねた積層体１７を熱板２１の載置面２６に載置する。このとき、図２に示すように、ラミネート装置２０の上部支持体２２は、熱板２１に対して離間した状態にある。
【００２６】
次に、図３（ａ）に示すように、上部支持体２２を下降させて上部支持体２２と熱板２１とを接合する。上部支持体２２と熱板２１との接合後に、第１空間部３０と第２空間部３１とを減圧しつつ、熱板２１により積層体１７の予熱のために加熱する。図４のグラフ図に示すように、本実施形態では、積層体１７がある程度の温度になるまでの一定の期間を予熱期間とする。予熱期間では第１空間部３０と第２空間部３１が同じ圧力になるように真空に近い状態まで減圧される。
【００２７】
積層体１７の予熱が完了すると、熱板２１による加熱を継続する一方で、第１空間部３０へ大気が導入されるように、第１空圧回路２４の開閉弁４０、４１およびエアポンプ３６が作動され、第１空間部３０は大気圧となる。第２空間部３１の減圧が維持される一方、第１空間部３０が大気圧になることにより、第１空間部３０と第２空間部３１との間に差圧が生じる。この差圧により、積層体１７は、図３（ｂ）に示すように、裏面部材１２の外側面を除く周囲を膨張するダイヤフラム２３により覆われる。ダイヤフラム２３が積層体１７を覆う状態では、表面パネル１１とダイヤフラム２３とは最も大きな接触面積を有する。したがって、ダイヤフラム２３は積層体１７における表面パネル１１を積層体１７の積層方向（下方向）へ加圧する。つまり、積層体１７は熱板２１とダイヤフラム２３とにより挟圧される。
【００２８】
ダイヤフラム２３により加圧される積層体１７では、熱板２１による加熱が継続されているため、積層体１７の温度は上昇する。このため、第１封止材１５および第２封止材１６の温度は表面パネル１１の耐熱温度Ｔ１を超えて架橋温度Ｔ２に達し、ダイヤフラム２３の加圧と相まって、第１封止材１５および第２封止材１６の架橋により封止部１４が形成される。第１封止材１５および第２封止材１６の架橋により封止部１４が形成されるとき、表面パネル１１および裏面部材１２は封止部１４に圧着されるとともに、太陽電池部１３が封止部１４に被膜される。封止部１４の形成と、表面パネル１１および裏面部材１２と封止部１４との圧着とにより、太陽電池モジュール１０が形成される。図４に示すように、ダイヤフラム２３により表面パネル１１が加圧される期間を圧着期間としている。圧着期間では、封止部１４における表面パネル１１側の面での温度が架橋温度Ｔ２または架橋温度Ｔ２を僅かに超える温度を保持するように、熱板２１による加熱が制御される。なお、圧着期間の初期の段階にて表面パネル１１の外側面１１Ａの温度が一時的に低下する現象を生じるが、この温度低下の理由はダイヤフラム２３が表面パネル１１に接触するためである。
【００２９】
本実施形態では、ダイヤフラム２３による表面パネル１１の加圧時に表面パネル１１が冷却される。具体的には、圧着期間においてダイヤフラム２３が表面パネル１１を加圧する時、第１空間部３０に冷却気体としての大気が導入される。図３（ｂ）に示すように、通孔３５から大気が第１空間部３０へ導入され、通孔３４から第１空間部３０の空気が排気されることにより、第１空間部３０には大気の流れが形成される。第１空間部３０への大気の供給により、表面パネル１１はダイヤフラム２３を通じて積極的に冷却される。従って、冷却を受ける表面パネル１１の外側面１１Ａは、封止部１４、裏面部材１２よりも温度が低くなる。因みに、第１空間部３０への大気の導入は、第１空間部３０へ大気を導入できるように開閉弁４０、４１を作動させた上でエアポンプ３６の作動させることにより継続される。
【００３０】
本実施形態では、図４に示すように、圧着期間においてダイヤフラム２３が表面パネル１１を加圧する時、大気の冷却により表面パネル１１の外側面１１Ａの温度は、表面パネル１１の耐熱温度Ｔ１より必ず下回る。なお、表面パネル１１の内側面１１Ｂは、架橋温度Ｔ２に達する封止部１４と圧着するため、表面パネル１１の耐熱温度Ｔ１を超えて架橋温度Ｔ２に達する。しかしながら、内側面１１Ｂは、意匠面ではなく、耐熱温度Ｔ１を超える時間も限られている。また、表面パネル１１の全体が耐熱温度以上に達しない。したがって、表面パネル１１の内側面１１Ｂの熱による影響は許容範囲となる。因みに、熱板２１と接触する裏面部材１２の外側面１２Ｂは、架橋温度Ｔ２を超える高温となるが、意匠面ではないため熱による影響は問題とされない。
【００３１】
なお、図４では、ラミネート処理時に表面パネル１１の外側面１１Ａにおける温度（実線にて示す）および封止部１４（第１封止材１５）の表面パネル１１側の面における温度（破線にて示す）を熱電対によりそれぞれ測定したグラフ図である。
【００３２】
圧着期間が経過すると、第２空間部３１の減圧が解除されて大気が導入され、上部支持体２２は上昇される。ダイヤフラム２３が積層体１７から離間し、積層体１７のラミネート処理が終了し、太陽電池モジュール１０が得られる。ラミネート処理により得られた太陽電池モジュール１０は、次に端部の処理等の工程を経る。
【００３３】
本実施形態の太陽電池モジュール１０の製造方法は以下の作用効果を奏する。
（１）積層体１７をラミネート処理するとき、表面パネル１１の意匠面としての外側面１１Ａは、熱板２１から最も離れたダイヤフラム２３と対向して配置されるから、熱板２１からの熱の影響を受け難くなる。表面パネル１１の外側面１１Ａは熱による不具合が生じることのない温度（耐熱温度未満）までの上昇に止まり、一方、表面パネル１１よりも熱板２１に近い第１封止材１５および第２封止材１６は架橋する温度（架橋温度）に達する。従って、樹脂材料により形成される表面パネル１１であっても、ラミネート処理において第１封止材１５および第２封止材１６の架橋と、表面パネル１１の外側面１１Ａは熱による不具合の防止とを両立することができる。
【００３４】
（２）表面パネル１１が、ダイヤフラム２３による表面パネル１１の加圧時に表面パネル１１の外側面１１Ａから積極的に冷却されるから、表面パネル１１の意匠面としての外側面１１Ａにおけるラミネート処理時の熱による不具合を確実に防止できる。
【００３５】
（３）ダイヤフラム２３へ冷却気体としての大気の供給を継続することにより、ダイヤフラム２３を通じた表面パネル１１の冷却を継続することができる。その結果、表面パネル１１を確実に冷却できる。したがって、ラミネート処理時に表面パネル１１の外側面１１Ａは耐熱温度Ｔ１を確実に下回る温度となる。
【００３６】
（４）第１封止材１５および第２封止材１６は、表面パネル１１よりも熱板２１に近く配置され、第１封止材１５および第２封止材１６の温度と表面パネル１１の外側面１１Ａとの温度差が設定される。このため、第１封止材１５および第２封止材１６の温度は、表面パネルを熱板に接触させてラミネート処理を行う従来の製造方法よりも上昇させ易くなる。その結果、ラミネート処理に必要な時間を短縮化することができ、太陽電池モジュール１０の製造コストを低減することができる。
【００３７】
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更してもよい。
【００３８】
○  上記の実施形態では、裏面部材としてポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を材料とする樹脂シートとしたが、裏面部材は、樹脂シートに限らない。裏面部材は、鉄やアルミニウム等の金属材料や炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）により形成されてもよいし、剛性を有する構造を有してもよい。
○  上記の実施形態では、第１空間部に導入する冷却気体として常温の大気を用いたが、窒素ガス等の大気以外の気体を冷却気体として用いてもよく、また、常温より充分に温度の低い冷却された気体を用いてもよい。
○  上記の実施形態では、保護層としてのハードコート層が予め施された表面パネルとしたが、保護層はラミネート処理後の太陽電池モジュールにおける表面パネルに施すようにしてもよい。
○  上記の実施形態では、載置台として熱板を例示したが、載置台は、積層体を載置できる載置面と、載置面側から積層体を加熱することが可能な加熱手段とを備えれば、その構造は特に制限されない。
○  上記の実施形態では、車載用の太陽電池モジュールとしたが、太陽電池モジュールは車載用に限定されず、住宅や工場等の構造物に設置される太陽電池モジュールでもよい。また、太陽電池モジュールの形状は平板だけでなく緩やかに湾曲した湾曲板状であってもよく、平面視の形状も自由である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  太陽電池モジュール
１１  表面パネル
１１Ａ  外側面
１１Ｂ  内側面
１２  裏面部材
１２Ａ  内側面
１２Ｂ  外側面
１３  太陽電池部
１４  封止部
１５  第１封止材
１６  第２封止材
１７  積層体
２０  ラミネート装置
２２  上部支持体
２３  ダイヤフラム
２４  第１空圧回路
２５  第２空圧回路
２６  載置面
３０  第１空間部
３１  第２空間部
【図１】
2016207849.tif 000003
【図２】
2016207849.tif 000004
【図３】
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【図４】
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