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CN101165927A - 基于预热的太阳电池模块的层压方法及其装置 - Google Patents

基于预热的太阳电池模块的层压方法及其装置 Download PDF

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CN101165927A CNA2007101542695A CN200710154269A CN101165927A CN 101165927 A CN101165927 A CN 101165927A CN A2007101542695 A CNA2007101542695 A CN A2007101542695A CN 200710154269 A CN200710154269 A CN 200710154269A CN 101165927 A CN101165927 A CN 101165927A
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Abstract

本发明提供一种将层压部中加热时的被加工物的翘曲的产生抑制得比以往格外少的层压装置和方法。一种层压装置，其使用于通过加热使内部填充材熔融的层压方法，其具备具有由隔膜隔开的上腔和下腔的层压部。通过多个预热加热器来预热在输入所述层压部之前待机的被加工物。

Description

基于预热的太阳电池模块的层压方法及其装置
技术领域
本发明涉及用于制造太阳电池模块等被层压体的层压方法及装置。
背景技术
作为现有的用于制造太阳电池模块的层压装置，例如有在专利文献1等公报中记载的公知例。
作为这些层压装置，使用在上下具备腔的装置。
上腔具有朝下方膨胀自如的隔膜，下腔在内部具有放热板，上下腔铰链结合，上腔成为下腔的盖。
这些现有的层压装置的使用方法如下。
首先，在打开了上腔的状态下，将被加工物放在输送带上输送，在设置于所述下腔的放热板上载置被加工物。作为被加工物的太阳电池模块的结构如下：最下层为玻璃板，在其上依次层压片状的填充材、太阳电池单元、片状的填充材，在最上层配置有片状的背面材。
将上腔重叠在下腔后将上下腔内部减压，加热被加工物。
之后，通过仅向上腔导入大气来使隔膜膨胀，将作为被加工物的太阳电池模块在放热板的上面和隔膜之间夹压。
填充材在放热板的热作用下熔融，引起交联反应并固化，从而进行层压加工。
在如上所述的层压装置中制造太阳电池模块时，如果在层压部的加热盘上加热太阳电池模块，则有时作为构成构件的玻璃板翘曲。
如果在玻璃板翘曲的状态下原封不动地将其用隔膜夹压而进行层压加工，则有时电池单元材因其压力而破损。另外，在玻璃板这样产生翘曲的状态下，太阳电池模块整体不能均匀地接触到加热盘，因此会造成只能进行局部加热，损害加热的均匀性，从而层压不良等问题。
作为解决这样问题的方法，在专利文献1中，采取了在向层压部输入被加工物之前，通过预热加热器将被加工物预热的方式。
由于被加工物在输入层压部之前被预热加热器预热，因此载置于层压部的加热盘上时玻璃板内部的温度梯度小于将通常的常温状态的被加工物载置于加热盘上的状态的玻璃板内部的温度梯度，从而可以尽可能小地抑制翘曲的产生。
【专利文献1】特开平10-95089号公报
不过，上述专利文献1所述的层压装置存在如下问题。
<1>在层压装置中制造太阳电池模块的情况下，为了提高生产率，在用于输入层压部的输送机上载置多个太阳电池模块的情况很多。在该输送机上被预热的太阳电池模块输入层压部而进行层压处理。将输送输送机上的预热温度形成为一样的情况下，输入输送机上的各太阳电池模块的加热时间不同。因此，与已输入的最初的被加工物相比，将要输入层压部的被加工物容易产生翘曲。
<2>在制造大型尺寸的太阳电池模块的情况下，输送被加工物的输送机的宽度变宽、且将预热温度形成为一样时，玻璃板的下面和上面的温度差及宽度方向的尺寸大的效果相叠加，从而产生向上的翘曲。其结果，被加工物的两端在输入输送机和被加工物的下面之间产生空气层，来自预热加热器的热难以传到被加工物，从而被加工物的温度分布不均匀。
<3>即使在输入层压部之前预热，被加工物的温度在其下面和上面还存在温度差。另外，周边和中央部也有温度差。由于该温度差，在被加工物的内部产生气体而产生气孔，从而会发生温度不均，填充材的熔渣在真空度没有充分上升时部分溶解，由此，在内部没有空气的排道，导致产生气孔。另外，如果在各个被加工物间存在温度的偏差，则层压加工后的各个被加工物的内部状态产生偏差。其结果，不能得到品质稳定的制品。
发明内容
本发明解决了这些问题，其目的在于，在用层压装置制造太阳电池模块时，比以往更有效地防止输入层压部的被加工物的翘曲的产生。另外，兼具该目的的同时，以提供有效防止输入层压部的被加工物的翘曲的层压方法及装置为目的。
为了实现上述的目的，本发明提供一种层压装置，其是使用于通过加热使内部填充材熔融的太阳电池的层压方法的装置，其特征在于，所述装置具备层压部，所述层压部具有由隔膜隔开的上腔和下腔，通过多个预热加热器来预热在输入所述层压部之前待机的被加工物。
另外，可以形成为独立控制所述多个预热加热器的温度的构成，或者形成为在与被加工物的输送方向相对的宽度方向上控制所述多个预热加热器的温度，使被加工物的两端温度高，中央部温度低的构成，或者以朝向被加工物的输送方向降低的方式控制所述多个预热加热器的温度。
此外，在上述构成的层压装置中，可以追加用传感器确认在输入层压部之前待机的多个被加工物中即将输入层压部之前的被加工物的温度后将其输入层压部的构成，也可以追加用传感器确认在输入层压部之前待机的多个被加工物所有的温度后将其输入层压部的构成，也可以追加在输入层压部之前待机的被加工物的保温机构。
此外，为了实现上述目的，本发明提供一种层压方法，其是通过基于层压装置的加热使太阳电池的内部填充材熔融的层压方法，其特征在于，所述层压装置具备层压部，所述层压部具有由隔膜隔开的上腔和下腔，通过多个预热加热器来预热在输入所述层压部之前待机的被加工物。
被加工物在输入层压部之前在输送输送机上，被预热加热器预热。
并且，独立控制多个已安装的预热加热器的温度，且相对于被加工物的宽度方向控制为两端温度高、中央部温度低，另外，相对于输送输送机的输送方向控制为从输送输送机的入口侧向层压部的入口侧降低。
由此，可以将层压部中加热时的被加工物的翘曲的产生抑制得比以往格外少。
由于这样在层压部中修正加工物的翘曲，因此层压加工中的被加工物不破损。
另外，被加工物由于在输送输送机上被上述的预热机构进行精密的温度管理而输入层压部，因此不需要使层压加工时的加热时间具有余量，从而可以缩短层压加工的时间。
此外，被加工物由于在输送输送机上被上述的预热机构进行精密的温度管理而输入层压部，因此层压加工时的各个被加工物的内部状态可以大致稳定地被保持，从而可以使层压加工后的品质稳定化。
附图说明
图1是本发明的层压装置的整体图。
图2是表示作为被加工物10的太阳电池模块的结构的剖面图。
图3是表示层压装置的层压部101的剖面图。
图4是表示用图3的装置进行层压加工的状态的图。
图5是多个预热加热器250配置例的主视图。
图6是多个预热加热器250配置例的俯视图。
图7是预热加热器250的说明图。
图8是基于多个预热加热器250的温度控制的说明图。
图9是多个预热加热器250配置例的另一例。
图10是多个预热加热器250配置例的另一例。
图11是表示在输入输送机200上安装了温度确认传感器的状态的图。
图12是在输入输送机200上待机的被加工物10的保温机构的构成图。
图中：10-被加工物，13、14-填充材，100-层压装置，101-层压部，112-隔膜，122-加热器，130-输送带，200-输入输送机，210-输送带(输送机带)，220、230-驱动辊，240-支架，250-预热加热器，260-温度传感器，270-保温机构，300-输出输送机
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
<1>太阳电池模块
首先，关于本发明的层压装置和层压方法所操作的对象即被加工物10的例子进行说明。
图2是表示作为被加工物10的太阳电池模块的结构的剖面图。
如图所示，太阳电池模块具有如下结构：在配置于下侧的透明的盖玻片11和配置于上侧的背面材12之间，经由填充材13、14夹着串列15。
背面材12例如使用聚乙烯树脂等透明材料。填充材13、14例如使用EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)树脂等。串列15是在电极16、17之间经由引线19连接太阳电池单元18的构成。
或者，作为被加工物10，也可以将一般被称为薄膜式的太阳电池作为对象。
该薄膜式的代表性的结构例中，在配置于下侧的透明的盖玻片上预先蒸镀有由透明电极、半导体、背面电极构成的发电元件。
这样的太阳电池模块是将玻璃向下配置，在玻璃上的太阳电池元件上覆盖填充材，进而在填充材上覆盖背面材的结构，通过进行真空加热层压而作成。
这样，作为被加工物10的薄膜式的太阳电池模块只是晶系电池单元改变为被蒸镀的发电元件，基本的密封结构与所述晶系电池单元的情况相同。
<2>整体的构成
图1是本发明的层压装置100的主视图。
在该图中所示的层压装置100的右侧有输入输送机200，在左侧有输出输送机300。
输入输送机200是从其将进行层压加工的作为被加工物10的太阳电池模块向层压部供给的设备，输出输送机500是将已进行层压加工的被加工物10输出的设备。
而且，以这些输入输送机200、层压装置100及输出输送机300的顺序进行交接，同时向图1的左侧输送被加工物10。
在层压装置100中设置有用于从输入输送机接收被加工物10并将其交给输出输送机300的输送带130。
<3>层压部
图3是表示层压部101的剖面图。
按照将上壳体110的内部水平隔开的方式安装有隔膜112，由该隔膜112和上壳体110的内壁面包围的空间成为上腔113。
隔膜112使用氟系橡胶等具有耐热性的橡胶等。
另外，在上壳体110的上面设置有与上腔113连通的吸排气口114，可以将该吸排气口114与未图示的真空泵连接而将上腔113内抽真空，或者与外部气体连通而向上腔113内导入大气压。
在作为下壳体120的内部空间的下腔121内配置有板状的加热器122。
如图3或图4所示，加热器122从下腔121的底部由支架体等支撑。
在下壳体120的下面按照与下腔121连通的方式设置有吸排气口123。
下腔121构成为其上方由上壳体110密封，可以从吸排气口123将下腔121内抽真空，或者从该吸排气口123向下腔121内导入大气压。
<4>层压加工的工序
被加工物10的层压加工如下进行。
首先，使输送带130行驶驱动，同时输送被加工物10，到达层压位置时停止。
关闭上壳体110而重叠在下壳体120上，吸排气口114、123与真空泵连接，将上腔113和下腔121内部空间减压。
另外，加热加热器122，通过输送带130使其与被加工物10压接。
如果达到规定的真空度，加热器达到规定的温度，则向上腔113内导入大气。
如图4所示，隔膜112向下方膨胀而将被加工物10强力压紧在加热器122上。
被加工物10被加热器122加热，从而被加工物10内的填充材13、14熔融。
如果层压加工结束，则向下腔121内导入大气，形成为大气压而打开上壳体110。
输送带130行驶驱动，被加工物10向图1的左方前进，到达输出位置后载在输出输送机300而被输出。
如果被加工物的输出结束，则从输出输送机200接收下一个被加工物10，重复上述步骤。
<5>加工中的加热问题
将被加工物10输入层压部101而进行层压加工时，通过加热器将被加工物10内部的填充材加热至120℃～180℃左右。
在这种情况下，通常公知的是如果玻璃板加热则周边部翘曲。这样一来，层压加工工序中的加热用加热器122和被加工物10之间的距离在中央和周边部不同。
其结果，在层压加工的工序中，尽管用加热器122以同一温度进行加热，但是在中央部和周边部还是产生温度差。
如果在一个被加工物10的内部产生温度差，则存在EVA树脂的溶解不均匀，内部的气体不能完全排出等问题。
进而如果在产生了这样的翘曲的状态下，通过隔膜12夹压而进行层压加工，则不仅电池单元破损，而且薄的被加工物10在其端部容易破损。
另外，将被加工物10向层压部101输入而进行层压加工时，如果投入前的被加工物10的温度不稳定，则直至填充材因层压加工中的加热而产生交联反应并固化所需的时间变化，内部状态不稳定，在品质上产生偏差。
<6>预热加热器250的设置
因此在本发明中，如图5及图6所示，在输入输送机200上配置有多个预热加热器250，该输入输送机200载置在输入层压部101之前待机的被加工物10的。
各预热加热器250是具有如图7所示的形状并且在内部内置有镍铬耐热合金线的电阻式的加热器。
控制在该预热加热器250中流动的电流或电压而控制放热量，从而设定温度。
预热加热器250的加热温度与原本的层压部中的加热器122的加热温度相比设定得相当低。
预热加热器250在本实施例中，在输入输送机200内的支架240上，在被加工物10的宽度方向上配置有3个，在输送方向上配置有3个，合计有9个。
但是，预热加热器250的配置个数并不限定于此，可根据被加工物10的大小或载置于输入输送机200上的被加工物10的数量等适当确定。
耐热性的输送带210通过驱动辊220及230而在预热加热器250上行驶。
被加工物10在载置于该输送带210上的预热加热器250的作用下受到温度控制并被加热。
还有，预热加热器250不限于配置在输入输送机200的下面的情况，还可以将热风或红外线加热器等预热机构配置在其上部空间。
<7>宽度方向的温度差配置
在宽度方向上设置多个预热加热器250，就预热加热器250的温度而言，将图6的各预热加热器2501-1～3-3相对于输入输送机200的宽度方向进行设定，使得两端的预热加热器250的温度高，中央部的预热加热器250的温度低。
这样在宽度方向上设置多个预热加热器250，赋予这些预热加热器250在中央部和周边部的温度差的理由如下。
在制造太阳电池模块的情况下，在输送被加工物的输送机的宽度方向上使预热温度一样时，因玻璃板的下面和上面的温度差而产生向上的翘曲。其结果，被加工物的两端在输入输送机和被加工物的下面之间产生空气层，从而来自预热加热器的热难以传到被加工物，被加工物的温度分布不均匀。
因此，在本发明中，从下加热时在宽度方向上配置多个预热加热器250，并且进行设定使其两端的预热加热器250的温度高，中央部的预热加热器250的温度低，从而即使产生向上的翘曲，被加工物10的温度分布也均匀。
此外，配置多个预热加热器250，并且进行设定使其两端的预热加热器250的温度高，中央部的预热加热器250的温度低，由此，可以在预热时使内部填充材的温度均匀化。其结果，可以缩短在层压加工中直到填充材均匀熔融所需的等待时间。
此外，已层压的太阳电池的内部填充材交联率均匀化，可以使太阳电池的品质稳定化。
<8>输送方向的温度差配置
还可以将多个预热加热器250设置在输送方向上，并且相对于输入输送机200的被加工物10的输送方向进行设定，使被加工物10的投入侧的预热加热器250的温度高，层压部101侧的预热加热器250的温度低。
即如图8所示，将多个已配置的预热加热器250的温度设定为在离层压部101远的位置上高，在离层压部101近的位置上低。
通过这样进行温度设定，可以使被加工物10暂且成为高温而蓄热，之后使温度缓慢下降。
这样一来，在每个被加工物10上不会产生温度差，能够以大致相同的温度向层压部101投入。
不过，即使是最高温度，当然还是设定为比被加工物10的构成要素的熔点低的温度。
<9>预热加热器内部的温度差
预热加热器250，不仅可以使用如图7所示的使镍铬耐热合金线以均等间隔往复的形状，还可以使用如图9的(a)或10(a)那样的配置为不均等间隔的预热加热器。
即，图9的(a)的形状是沿输入输送机200的宽度方向形成1片预热加热器250的结构，加热器250内部的镍铬耐热合金线的配置为两端密而中央部疏。
如图9的(b)所示，通过将这样的预热加热器250相对于输入输送机200的输送方向配置3片，来进行被加工物10的温度控制。
图10的(a)的形状是沿输入输送机200的输送方向形成1片预热加热器250的结构，加热器250内部的镍铬耐热合金线的配置为从被加工物10的投入侧向层压部101由密到疏。
如图10的(b)所示，通过将这样的预热加热器250相对于输入输送机200的宽度方向配置3片，来进行被加工物10的温度控制。
图9(b)或图10(b)虽然是分别配置了3片各个预热加热器250时的例子，不过可以通过增加进一步设置的预热加热器250的个数而精密地控制相对于输入输送机200的宽度方向或被加工物10的流动方向的温度控制。
<10>温度传感器260
在输入输送机200上待机的被加工物10中，将输入层压部101的被加工物10的温度状态保持为恒定，在为了提高层压加工后的被加工物10的品质上是重要的。
因此，除了控制如上所述的预热加热器250的温度设定之外，也可以设置温度传感器260来确认被加工物10的温度。
作为温度传感器260可以使用用红外线等检测温度这一类型的众所周知的结构。
如图11所示，在载置于输入输送机200上的被加工物10的上部空间中设置温度传感器260，确认由预热加热器250进行温度设定而加热时的被加工物10的温度，根据其结果来变更预热加热器250的温度设定。
温度传感器260虽可以仅将即将输入层压部101之前的被加工物10作为对象，但优选将载置于输入输送机200上的全部的被加工物10作为对象而设置。
通过将全部的被加工物10的温度用温度传感器260检测，不仅根据即将输入层压部101之前的被加工物10，还根据在其之前待机的被加工物10进行温度控制，因此温度控制的精度进一步提高。
其结果，层压加工后的被加工物10的内部状态稳定化，品质进一步提高。
<11>被加工物的保温
另外，为了使层压加工后的被加工物10的品质提高，重要的是不仅使在输入输送机200上待机的被加工物10的上面和下面的温度差进一步低减，还使周边和中央部的温度差进一步低减，从而使被加工物10整体的温度均匀化。
在这里，除了控制如上所述的预热加热器250的温度设定之外，还可以使输入输送机200具有被加工物10的保温机构的功能。通过用具有保温性的薄板覆盖载置于输入输送机200上的被加工物10的上面，可以使被加工物10的整体的温度均匀。
根据图12说明一个例子。
在输入输送机200的宽度方向的任意一端设置保温机构270的基座271。
保温盖272为与2根臂273连接并使该臂通过2个气缸274以旋转中心C为中心上下旋转的机构。
还有，图中的W是使保温盖272、上下旋转时的平衡重。
该保温盖272在层压加工中或将被加工物10输入层压部101时下降。
在向层压部101输入被加工物10，且将新的被加工物10载置于输入输送机200时旋转上升。
保温盖272由以铝等轻量构件形成的盖板275和特氟隆(注册商标)薄板276构成，特氟隆(注册商标)薄板276被覆与被加工物10相对的面。
保温盖为在特氟隆(注册商标)薄板276和盖板275之间填充有玻璃纤维等绝热材料277的结构。
通过用这样的保温盖272覆盖被加工物10的上面，由预热加热器250施加的热有效传至被加工物10内，从而被加工物10的整体的温度均匀。
还有，在保温机构270上还可以进而安装加热器而构成。
另外，不限于图12的结构，还可以采用仅在上部空间设置护罩而制造保温空间之类的结构。
<12>保温机构和传感器
另外，虽然未图示，但也可以将这样的保温机构270和安装图11说明的温度传感器260的构成组合。
温度传感器260的安装方法只要是将与被加工物10相当的个数安装在盖板275等上的安装方法即可。
还有，安装方法并不限定于这样的方法。
通过这样的方法，可以使输入层压部101的每个被加工物10的温度状态恒定，进而可以进一步高精度地使被加工物10的整体的温度的均匀化。

Claims (9)

1.一种层压装置，其是使用于通过加热使内部填充材熔融的太阳电池的层压方法的装置，其特征在于，
所述装置具备层压部，所述层压部具有由隔膜隔开的上腔和下腔，
通过多个预热加热器来预热在输入所述层压部之前待机的被加工物。
2.根据权利要求1所述的层压装置，其特征在于，
独立控制所述多个预热加热器的温度。
3.根据权利要求1～2中任一项所述的层压装置，其特征在于，
在与被加工物的输送方向相对的宽度方向上控制所述多个预热加热器的温度，使被加工物的两端温度高，中央部温度低。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的层压装置，其特征在于，
以朝向被加工物的输送方向降低的方式控制所述多个预热加热器的温度。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的层压装置，其特征在于，
在输入层压部之前待机的被加工物是多个。
6.根据权利要求5所述的层压装置，其特征在于，
用传感器确认在输入层压部之前待机的多个被加工物中即将输入层压部之前的被加工物的温度后将其输入层压部。
7.根据权利要求5所述的层压装置，其特征在于，
用传感器确认在输入层压部之前待机的多个被加工物所有的温度后将其输入层压部。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的层压装置，其特征在于，
具备在输入层压部之前待机的被加工物的保温机构。
9.一种层压方法，其是通过基于层压装置的加热使太阳电池的内部填充材熔融的层压方法，其特征在于，
所述层压装置具备层压部，所述层压部具有由隔膜隔开的上腔和下腔，
通过多个预热加热器来预热在输入所述层压部之前待机的被加工物。
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