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JP2012018954A - Method for sealing solar cell and sealing device - Google Patents

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JP2012018954A
JP2012018954A JP2010153652A JP2010153652A JP2012018954A JP 2012018954 A JP2012018954 A JP 2012018954A JP 2010153652 A JP2010153652 A JP 2010153652A JP 2010153652 A JP2010153652 A JP 2010153652A JP 2012018954 A JP2012018954 A JP 2012018954A
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sealing
solar cell
cell module
preheating
atmospheric pressure
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JP2010153652A
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Japanese (ja)
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Noriyuki Dairoku
範行 大録
Hisayoshi Ichikawa
久賀 市川
Shinji Sugizaki
真二 杉崎
Masatoshi Muneto
正利 宗藤
Masahiro Miyamoto
昌弘 宮本
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Hitachi High Tech Corp
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Hitachi High Technologies Corp
Hitachi High Tech Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve such problems that the conventional sealing method requires heating for long period of time for thermally curing a sealing resin and, even in sealing with a thermoplastic resin, processes for long period of time, such as vacuum pressurization and autoclave pressurization, are performed.SOLUTION: In a method and device for sealing a solar cell in which top and bottom sides are formed of a rigid object such as a glass sheet, a pressing pressure is applied on a layered product, which is laminated, in the atmospheric pressure, and thereby, a sealing resin is plastically fluidized to seal the solar cell. The layered product is preliminarily heated, and then the layered product is subjected to press working in the atmosphere, so that sealing is performed while bubbles are eliminated.

Description

本発明は、単結晶太陽電池や多結晶太陽電池などの結晶系太陽電池や、微結晶シリコンやアモルファスシリコン薄膜による薄膜太陽電池、カルコパイライト系やCdTe‐CdS系などの化合物太陽電池などにおいて、モジュールの受光側表層をガラス板で形成し、モジュールの裏面側をガラス板、金属板、セラミック板などの剛性を有する板材で形成した太陽電池モジュールの製造工程における封止工程に用いる封止方法および封止装置に関するものである。   The present invention provides a module for a crystalline solar cell such as a single crystal solar cell or a polycrystalline solar cell, a thin film solar cell using a microcrystalline silicon or amorphous silicon thin film, a compound solar cell such as a chalcopyrite system or a CdTe-CdS system, etc. The sealing method used for the sealing process in the manufacturing process of a solar cell module in which the light-receiving side surface layer is formed of a glass plate and the back side of the module is formed of a rigid plate material such as a glass plate, a metal plate, a ceramic plate, and the like It relates to a stop device.

一般に、結晶系太陽電池は多結晶シリコン基板や単結晶シリコン基板など硬質の基板に各種不純物を拡散ドーピングして太陽電池と成しているため、これを用いた太陽電池モジュールも硬質なモジュールとなる。一般的には表面側に透明度の高い硝子板が用いられる。   In general, a crystalline solar cell is formed as a solar cell by diffusing and doping various impurities on a hard substrate such as a polycrystalline silicon substrate or a single crystal silicon substrate. Therefore, a solar cell module using this is also a hard module. . In general, a glass plate with high transparency is used on the surface side.

一方、裏面側は透湿性の低いアルミ箔やPETまたはフッソ樹脂フィルムを外装に接着剤で各種の樹脂フィルムを積層したバックシートもしくは硝子板を用いる。屋根の上や外壁の外側などに設置する場合は、背面からの見栄えや光の透過を期待しないので前者が好まれるが、太陽電池モジュールを窓に設置する場合や、太陽電池モジュール自体を屋根プレートとして用いる場合は背面からの外観を高めるために裏面も硝子板を用いたモジュールが利用されている。なおこれらの封止において封止樹脂としてはEVA(エチレン酢酸ビニル共重合体)が広く用いられている。   On the other hand, a back sheet or a glass plate in which various resin films are laminated with an adhesive on an aluminum foil, PET, or a fluorine resin film having low moisture permeability on the back side is used. When installing on the roof or outside of the outer wall, the former is preferred because it does not expect appearance from the back or light transmission, but when installing the solar cell module on the window or the solar cell module itself is the roof plate In order to enhance the appearance from the back side, a module using a glass plate on the back side is used. In these sealings, EVA (ethylene vinyl acetate copolymer) is widely used as the sealing resin.

従来の薄膜太陽電池や化合物太陽電池においても前記の状況は変わらなかったが、近年、CdTe‐CdS系太陽電池において裏面側材料をガラス板とすることによる合せガラスの強度向上を期待して、従来の太陽電池で必須であった周辺の補強アルミフレームを省略する方式が受け入れられている。
この構造は、裏面側のガラス板を強度部材とすることによりアルミ補強フレームを用いずに強度を保ち、ガラス特有の酸素遮断性能、蒸気遮断性能の高さを利用することで各種フィルムの積層によるバックシートを省略することで大幅なコスト低減を実現している。
In conventional thin-film solar cells and compound solar cells, the above situation has not changed. However, in recent years, in the CdTe-CdS solar cells, it is expected to improve the strength of laminated glass by using a glass plate as the back side material. The method of omitting the peripheral reinforcing aluminum frame, which was essential for solar cells, is accepted.
This structure uses a glass plate on the back side as a strength member to maintain strength without using an aluminum reinforcing frame, and by utilizing the high oxygen barrier performance and steam barrier performance peculiar to glass, by laminating various films By omitting the backsheet, significant cost reduction has been realized.

従来のEVAを用いた封止プロセスの一例としては、特許文献1記載のように真空排気を行いながらEVAの軟化点以下(例えば80度以上)まで予熱してから、更に加熱してEVAが軟化する温度(例えば110度以上)まで昇温し、さらに架橋が良好に進む温度(例えば約150度)まで加熱して真空中でプレスを行い、ある程度冷却してからプレスから取り出し、多数をオーブンでキュアする方式が知られている。   As an example of a conventional sealing process using EVA, as described in Patent Document 1, preheating to below the softening point of EVA (for example, 80 degrees or more) while performing vacuum evacuation, and further heating, EVA softens The temperature is raised to a temperature (for example, 110 ° C. or higher), further heated to a temperature at which crosslinking proceeds satisfactorily (for example, about 150 ° C.) and pressed in a vacuum. A cure method is known.

この方式では真空排気を伴う長時間の加熱プロセスが必要でコスト的に不利である。従来実績の多い結晶系太陽電池では、独立のセルがはんだ付けで接続されて封止されており、EVAを完全に重合させて熱硬化性樹脂に変質させる必要からこのような長時間のプロセスが採用されていた。   This method requires a long heating process with evacuation and is disadvantageous in cost. In crystalline solar cells with a lot of past results, independent cells are connected by soldering and sealed, and it is necessary to completely polymerize EVA and transform it into a thermosetting resin. It was adopted.

一方、自動車用合せガラスで実績のある封止樹脂であるPVBを用いた方法もある。合せガラスのプロセスとしては、例えば特許文献2記載のように、オートクレーブを用いた旧来の方式、ニップロールを用いた方式、真空バッグを用いた方式に適したPVBの水分量を管理した材料を提供している。なお、特許文献2では上記の機械的固定方で、短時間仮止めで固着した積層板をほぼ大気圧において約150℃から220℃に加熱することで完全に接着している。   On the other hand, there is also a method using PVB which is a sealing resin with a proven record in automotive laminated glass. As a laminated glass process, for example, as described in Patent Document 2, a material that manages the moisture content of PVB suitable for the conventional method using an autoclave, the method using a nip roll, and the method using a vacuum bag is provided. ing. In Patent Document 2, in the above-described mechanical fixing method, the laminated plate fixed by temporary fixing for a short time is completely bonded by heating from approximately 150 ° C. to 220 ° C. at approximately atmospheric pressure.

この方法では、真空を用いないニップロール方式では仮止め工程の後の昇温による接着工程が必要で、プロセス時間が長くなるため多数個一括の加熱炉を用いた加熱工程が必要であり、数分/モジュールの短時間タクトで生産されることの多い太陽電池モジュール製造ラインとの整合性が悪く、製造タクトが延びやすい。真空バッグを用いた方式ではEVAの真空重ね合せ方式と同様に、真空プロセスと昇温プロセスを併用するため処理の短時間化に限界がある。   In this method, the nip roll method that does not use a vacuum requires a bonding process by heating after the temporary fixing process, and since the process time becomes long, a heating process using a large number of heating furnaces is necessary. / The consistency with the solar cell module production line, which is often produced in a short tact time of the module, is poor, and the production tact is likely to be extended. In the method using a vacuum bag, the vacuum process and the temperature raising process are used in combination as in the EVA vacuum superposition method, so that there is a limit to shortening the processing time.

なお、特許文献2には、仮固着の方法として拡張袋、圧盤を使用するプレス、連続ベルト、多重またはスタッガードローラなどの名称も見られるが、詳細プロセスについては検討されていない。   In Patent Document 2, names such as an expansion bag, a press using a platen, a continuous belt, a multiplex or a staggered roller can be seen as a temporary fixing method, but a detailed process has not been studied.

特開平11−238898号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-238898 特公表2008−536785号公報Japanese Patent Publication No. 2008-536785

本発明の目的は、従来EVAを太陽電池に用いられてきた長時間加熱による熱硬化処理を前提とした高コストの真空加熱プロセスに代わる低コストの、しかも合わせガラス用のニップローラ方式などの製造タクトの延びやすい一括加熱炉による熱処理工程を用いない短時間の封止プロセスおよび封止装置を提供することにある。   The object of the present invention is to manufacture a low-cost, nip roller type tactile glass for a laminated glass, which replaces the high-cost vacuum heating process based on the long-time thermosetting treatment that has been used for solar cells in the past. It is an object of the present invention to provide a short-time sealing process and a sealing apparatus that do not use a heat treatment process using a batch heating furnace that is easy to extend.

上記目的を達成するためには、少なくとも表面側の硝子板とPVBに代表される封止樹脂シート、および裏面側の硝子板を重ね合わせて積層体とする工程と、この積層体を予熱する予熱工程と、大気圧雰囲気中で平坦なプレスヒータにより均等に加圧加熱する溶着工程を経ることで封止を行うことにより達成できる。このときの封止装置としては少なくとも重ね合わせ部、予熱部、大気圧雰囲気中平坦プレス部を有する。   In order to achieve the above object, at least a front glass plate, a sealing resin sheet represented by PVB, and a back glass plate are laminated to form a laminate, and preheating is performed to preheat the laminate. This can be achieved by performing sealing by performing a process and a welding process in which pressure is uniformly heated by a flat press heater in an atmospheric pressure atmosphere. The sealing device at this time has at least an overlapping portion, a preheating portion, and a flat press portion in an atmospheric pressure atmosphere.

本発明に拠れば、従来EVAを太陽電池に用いられてきた長時間加熱による熱硬化処理を前提とした高コストの真空加熱プロセスに代わる低コストの、しかも合わせガラス用の一括加熱炉による熱処理などの長時間プロセスを用いない短時間の封止プロセスおよび封止装置を提供することができる。   According to the present invention, a low-cost, heat treatment using a batch heating furnace for laminated glass, which replaces the high-cost vacuum heating process based on the long-time heat curing process that has been used for conventional solar cells in EVA, etc. It is possible to provide a short-time sealing process and a sealing apparatus that do not use the long-time process.

本発明の第1の実施例のプロセスフローを示す図である。It is a figure which shows the process flow of 1st Example of this invention. 本発明の第1の実施例のプロセス装置構造を示す図である。It is a figure which shows the process apparatus structure of 1st Example of this invention. 本発明の第1の実施例のプロセス中の積層体の形状を示す図である。It is a figure which shows the shape of the laminated body in the process of the 1st Example of this invention. 本発明の第1の実施例のプロセス条件を示す図である。It is a figure which shows the process conditions of the 1st Example of this invention. 本発明の第2の実施例のプロセス中の積層体の形状を示す図である。It is a figure which shows the shape of the laminated body in the process of the 2nd Example of this invention. 本発明の第2の実施例のプロセス条件を示す図である。It is a figure which shows the process conditions of the 2nd Example of this invention. 本発明のその他の実施例のプロセス装置構造を示す図である。It is a figure which shows the process apparatus structure of the other Example of this invention.

以下、本発明の第1の太陽電池の封止方法および太陽電池封止装置を図1から図4を用いて説明する。
図1は本発明の第1の実施例による、封止工程のプロセスフローである。封止工程は、一般の半導体プロセスでは後工程と呼ばれる工程を中心としている。前工程である太陽電池形成工程101において太陽電池素子が形成されたガラス基板1が作られて、本封止プロセスに投入される。
封止プロセスの最初工程は積層工程102である、ガラス基板1と封止樹脂2、背面側のガラス板3が重ね合わせられる。この工程においては、相互の位置決めはされているが接着はされていない。
Hereinafter, a first solar cell sealing method and a solar cell sealing device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a process flow of a sealing process according to a first embodiment of the present invention. The sealing process is centered on a process called a post-process in a general semiconductor process. The glass substrate 1 on which the solar cell element is formed in the solar cell forming step 101 which is the previous step is made and put into the main sealing process.
The first step of the sealing process is a lamination step 102, in which the glass substrate 1, the sealing resin 2, and the glass plate 3 on the back side are overlaid. In this process, mutual positioning is carried out but bonding is not performed.

次の工程は予熱工程103である。積層工程102で積み重ねられた積層体10が加熱され、封止樹脂2が軟化点以下に予熱される。このときに予熱温度が高すぎると封止樹脂に加熱収縮が生じて位置ずれを生じる。逆に予熱温度が低い場合は、次の大気圧雰囲気プレス工程104における昇温速度が速くなりすぎ、封止樹脂2の温度むらが大きくなり安定した封止が困難になるため、封止樹脂2の配合に応じた適正な温度が必要である。   The next step is a preheating step 103. The stacked body 10 stacked in the stacking step 102 is heated, and the sealing resin 2 is preheated below the softening point. At this time, if the preheating temperature is too high, heat shrinkage occurs in the sealing resin, resulting in displacement. On the other hand, when the preheating temperature is low, the rate of temperature increase in the subsequent atmospheric pressure atmosphere pressing step 104 becomes too fast, the temperature unevenness of the sealing resin 2 becomes large, and stable sealing becomes difficult. Appropriate temperature is required according to the formulation.

次の大気圧雰囲気プレス工程104は2ステップに分かれており、封止樹脂2が軟化点を越え塑性流動が始まる温度まで加熱されるステップ1と、塑性流動を行いつつ空隙を埋め、さらに残留空気を封止樹脂2に溶解させるステップ2から構成される。
ステップ1では各部材の弾性変形により相互の接触面積を増やし、また封止樹脂2の加熱収縮による位置ずれを抑えるために僅かなプレス圧が掛けられる。
ステップ2では封止樹脂の円滑な塑性流動を助け空隙を埋め、さらに部材の凹みなどに残留した空気を加圧することで封止樹脂2に溶解させるために強めのプレス圧を加える。
The subsequent atmospheric pressure atmosphere pressing step 104 is divided into two steps: step 1 in which the sealing resin 2 is heated to a temperature at which the softening point is exceeded and plastic flow begins; Is formed in Step 2 in which the resin is dissolved in the sealing resin 2.
In step 1, a slight press pressure is applied to increase the contact area with each other by elastic deformation of each member and to suppress displacement due to heat shrinkage of the sealing resin 2.
In step 2, a strong press pressure is applied so as to dissolve the sealing resin 2 by pressurizing air remaining in the recesses of the member by helping smooth plastic flow of the sealing resin and filling the gap.

このとき、封止樹脂に含まれる水分の蒸発により水蒸気気泡を生じないようにプレス圧は封止樹脂2のワーク温度での蒸気圧を超える圧に保たれる。この結果、封止樹脂2はガラス基板1および裏面側のガラス基板3を気泡なしに強固に粘着し一体化した積層体10となる。   At this time, the press pressure is maintained at a pressure exceeding the vapor pressure at the workpiece temperature of the sealing resin 2 so that water vapor bubbles are not generated by evaporation of moisture contained in the sealing resin. As a result, the sealing resin 2 becomes a laminated body 10 in which the glass substrate 1 and the glass substrate 3 on the back surface side are firmly adhered and integrated without bubbles.

次の排出工程105では積層体10は室温雰囲気中に引き出され速やかに冷却されることで、封止樹脂2の流動温度以下となり、積層体10が変形することが無く、次工程106へ搬出される。一般には次工程106は周辺部のコーキング工程である。   In the next discharging step 105, the laminated body 10 is pulled out into a room temperature atmosphere and quickly cooled, so that the temperature becomes lower than the flow temperature of the sealing resin 2, and the laminated body 10 is not deformed and is carried out to the next step 106. The In general, the next step 106 is a peripheral coking step.

図2に本封止方法を実現する封止装置を示す。投入ステージはローラコンベア201からなるステージで、ここにセル形成済みのガラス基板1、封止樹脂2のシート、裏面側のガラス板3が順次積層配置される。なお、積層を外段取りで行い、積層済みの積層体10を投入ステージのローラコンベア201に載置することも可能である。   FIG. 2 shows a sealing device for realizing the present sealing method. The input stage is a stage composed of a roller conveyor 201, on which a cell-formed glass substrate 1, a sheet of sealing resin 2, and a glass plate 3 on the back side are sequentially laminated. In addition, it is also possible to perform lamination | stacking by an external setup and to mount the laminated body 10 on which it laminated | stacked on the roller conveyor 201 of an input stage.

積層体10はローラコンベア201の回転に伴い、コンベアベルト202に乗り移り予熱ステージに運ばれる。コンベアベルト202は封止温度および封止加圧に繰り返し耐える必要から、ガラス繊維補強されたシリコンゴムシートから形成されている。またコンベアベルト202はステージの中間で従動ローラ203により平坦に保持され、裏面側の駆動ローラ204により回転駆動される。
予熱ステージには下ヒータ210と上ヒータ211が設けられており、積層体10を封止樹脂2の軟化温度以下まで均等に加熱する。この際、下ヒータ210はコンベアベルト202越しの加熱であり、上ヒータ211は積層体10に接触しないプロキシミティ加熱となるため、それぞれのヒータの設定温度は実験により調整される必要がある。
As the roller conveyor 201 rotates, the laminate 10 is transferred to the conveyor belt 202 and carried to the preheating stage. The conveyor belt 202 is formed of a silicon rubber sheet reinforced with glass fibers because it needs to withstand repeated sealing temperatures and pressures. The conveyor belt 202 is held flat by a driven roller 203 in the middle of the stage and is driven to rotate by a driving roller 204 on the back side.
A lower heater 210 and an upper heater 211 are provided on the preheating stage, and the laminated body 10 is evenly heated to a temperature equal to or lower than the softening temperature of the sealing resin 2. At this time, since the lower heater 210 is heated through the conveyor belt 202 and the upper heater 211 is proximity heating that does not contact the laminate 10, the set temperature of each heater needs to be adjusted by experiment.

次に積層体10はコンベアベルト202によりヒートプレスステージに搬入される。ヒートプレスステージは下熱板220と上熱板221、及び加圧コントロールを行うサーボジャッキ機構223により構成されている。上熱板221の表面には硬質耐熱ゴムの厚板である厚さ3mmのEPDMゴムのシート222が取り付けられている。サーボジャッキ機構223には実時間での加圧監視を行うセンサを内蔵し加圧力を調整しており加圧力の変動を防いでいる。さらに図示しない上位コントローラからのプロセス指令に基づき任意のタイミングで加圧力の調整が可能である。   Next, the laminated body 10 is carried into the heat press stage by the conveyor belt 202. The heat press stage includes a lower heating plate 220, an upper heating plate 221, and a servo jack mechanism 223 that performs pressure control. An EPDM rubber sheet 222 having a thickness of 3 mm, which is a hard heat resistant rubber thick plate, is attached to the surface of the upper heating plate 221. The servo jack mechanism 223 has a built-in sensor for monitoring the pressurization in real time and adjusts the pressurizing force to prevent fluctuations in the pressurizing force. Further, the pressure can be adjusted at an arbitrary timing based on a process command from a host controller (not shown).

本封止方法が目的とする短時間加熱加圧プロセスでは、熱容量の大きな上熱板221と下熱板220を加熱プロセス時間中に昇温・冷却することは現実的ではないため、上下の熱板の温度コントロールはコンスタントヒートを主とせざるを得ない。プロセス途中でヒータの設定温度を調整することも可能ではあるが効果は低い。ヒータ設定温度と実際のワーク温度の乖離は温度むらの原因となるので、上熱板221と下熱板220は熱伝導がよく、十分な熱容量を確保できるアルミ鋳物の厚板をリブ構造でプレス圧による変形を防止した構造となっている。   In the short-time heating and pressurizing process which is the purpose of this sealing method, it is not realistic to raise the temperature and cool the upper heating plate 221 and the lower heating plate 220 having a large heat capacity during the heating process time. The temperature control of the plate must be done mainly with constant heat. Although it is possible to adjust the set temperature of the heater during the process, the effect is low. Since the difference between the heater set temperature and the actual workpiece temperature causes uneven temperature, the upper heat plate 221 and the lower heat plate 220 have good heat conduction and press a thick aluminum cast plate with a rib structure that can secure a sufficient heat capacity. It has a structure that prevents deformation due to pressure.

ここで、プレスが大気圧雰囲気中で行われるため、従来の真空加圧プロセスのように真空排気を待ってから加圧を行う必要がないことが短時間プロセスの実現に寄与している。また、加圧力はサーボジャッキ223により実時間圧力制御されるので、封止樹脂の流動に伴い加圧力が目標値以下に低下することも無く、静水圧加圧方式のように部分的に流動を招いて、封止後の全体形状が不均一になることも無い。   Here, since the pressing is performed in an atmospheric pressure atmosphere, it is not necessary to pressurize after waiting for evacuation as in the conventional vacuum pressurizing process, which contributes to the realization of the short time process. In addition, since the pressure is controlled in real time by the servo jack 223, the pressure does not decrease below the target value due to the flow of the sealing resin, and the flow is partially reduced as in the hydrostatic pressure method. The entire shape after sealing is not uneven.

最後に、接着済みの積層体10は取り出しステージに引き出される。取り出しステージはローラコンベア205により構成されており、積層体10は自然冷却により速やかに冷却されつつ、図示しない搬出機構により搬出される。ここでは、大気圧雰囲気プレス工程104の終端ワーク温度が115度であり、室温との温度差が100度に満たないため、ローラコンベア205にはヒータを設けていないが、より高温で運用する場合はローラコンベア205にヒータを設けて、積層体10の表面側のガラス基板1に過大な熱衝撃を加えないよう配慮することが好ましい。   Finally, the bonded laminate 10 is pulled out to the take-out stage. The take-out stage is constituted by a roller conveyor 205, and the laminate 10 is carried out by a carry-out mechanism (not shown) while being quickly cooled by natural cooling. Here, since the work temperature at the end of the atmospheric pressure atmosphere pressing step 104 is 115 degrees and the temperature difference from room temperature is less than 100 degrees, the roller conveyor 205 is not provided with a heater, but is operated at a higher temperature. It is preferable to provide a roller conveyor 205 with a heater so that excessive thermal shock is not applied to the glass substrate 1 on the surface side of the laminate 10.

ここで、積層体10の加圧加熱前の状態を図3に模式的な断面図で示した。ガラス基板1は透明度に優れた厚さ3mmの白板ガラスのガラス板1aの上に太陽電池薄膜1bを形成し、集電銅箔配線1dを接合してなる。ここで太陽電池薄膜1bはセル間の絶縁のためセルギャップ1cをレーザスクライブにより形成してあり凹みとなっている。また集電銅箔配線1dの隅にも凹みが形成されており、自重で乗せただけの封止樹脂2は部分的に浮いた状態にある。   Here, the state before pressurization heating of the laminated body 10 was shown with typical sectional drawing in FIG. The glass substrate 1 is formed by forming a solar cell thin film 1b on a glass plate 1a made of white glass having a thickness of 3 mm and excellent in transparency, and joining a collector copper foil wiring 1d. Here, the solar cell thin film 1b is formed with a cell gap 1c by laser scribing for the purpose of insulation between the cells, and is a recess. In addition, dents are also formed in the corners of the current collector copper foil wiring 1d, and the sealing resin 2 just placed by its own weight is in a partially floating state.

ここでは封止樹脂2は水分含有量を0.5%以下、望むらくは0.3%以下に保ったPVBシートであり可塑剤を添加していても常温ではかなりの剛性を示す。さらに封止樹脂2にはスタッキングによる付着を防止するため、表層に微細な凹凸がシボ加工として設けられており、表面は平滑でない。この状態で、上に裏面側のガラス板3を重ねても、積層体10の隙間には大量の空気が含まれる。この隙間を、加圧加熱により封着樹脂2の塑性流動により埋める必要がある。   Here, the sealing resin 2 is a PVB sheet kept at a moisture content of 0.5% or less, preferably 0.3% or less, and exhibits considerable rigidity at room temperature even when a plasticizer is added. Furthermore, in order to prevent adhesion due to stacking on the sealing resin 2, the surface layer is provided with fine irregularities as a textured process, and the surface is not smooth. In this state, even if the glass plate 3 on the back surface side is stacked on top, a large amount of air is contained in the gaps of the laminated body 10. It is necessary to fill this gap by plastic flow of the sealing resin 2 by pressure heating.

図4にプロセス条件を示す。PVBは90℃を超えると流動性を示し始め、さらに加熱収縮を開始するので予熱工程では封止樹脂2のワーク温度を90℃まで昇温するに留めてある。この予熱により封止樹脂2の昇温中の温度むらを軽減している。   FIG. 4 shows the process conditions. When PVB exceeds 90 ° C., it starts to show fluidity and further starts to shrink by heating. Therefore, in the preheating step, the work temperature of the sealing resin 2 is only raised to 90 ° C. This preheating reduces the uneven temperature during the temperature rise of the sealing resin 2.

この後、大気圧雰囲気プレスではステップ1でワーク温度が100℃に達するまで僅かな加圧を加えることで熱伝達を促進しつつ、封止樹脂2が加熱収縮で位置ずれを起すことを防止している。この間に、封止樹脂2が軟化し積層体10の大きな隙間を埋めつつ、隙間の空気は外部に押し出される。このとき封止樹脂2表面のシボ加工が残余の空気の流路となり大きな気泡が残ることを防止する。   After this, in the atmospheric pressure atmosphere press, a slight pressurization is applied until the workpiece temperature reaches 100 ° C. in Step 1 to promote heat transfer and prevent the sealing resin 2 from being displaced due to heat shrinkage. ing. During this time, the sealing resin 2 softens and fills the large gaps in the laminate 10, while the air in the gaps is pushed out. At this time, the embossing on the surface of the sealing resin 2 serves as a remaining air flow path to prevent large bubbles from remaining.

ステップ2では封止樹脂2の流動性が高まる115℃まで昇温する。ここでシボ加工は圧力により押しつぶされ、太陽電池素子表面の凹凸も埋められる。残された空気は孤立した気泡となる。この間、封止樹脂2に含まれた水分の蒸気圧は大気圧を超えるが、加圧力を蒸気圧以上に高めているため水蒸気気泡の発生は防止されている。到達温度である115℃では蒸気圧は1.7気圧となるが大気圧とプレスの加圧力により封止樹脂2の受ける圧力は2気圧であり、十分な余裕があるため、残余の空気気泡を押しつぶして封止樹脂2に短時間で溶け込ませることができる。この際に、封止樹脂2の表面のシボ加工により独立気泡が微細となっているため、気泡の消失が加速されている。
この後、プレスが終了すると速やかに冷却が進み、封止樹脂2が冷却するので気泡の発生を招くことなく封止工程が終了する。
In step 2, the temperature is raised to 115 ° C. where the fluidity of the sealing resin 2 is increased. Here, the embossing is crushed by the pressure, and the unevenness on the surface of the solar cell element is filled. The remaining air becomes isolated bubbles. During this time, the vapor pressure of the water contained in the sealing resin 2 exceeds the atmospheric pressure, but the generation of water vapor bubbles is prevented because the applied pressure is increased above the vapor pressure. At the ultimate temperature of 115 ° C., the vapor pressure is 1.7 atm. However, the pressure received by the sealing resin 2 by the atmospheric pressure and the pressurizing force of the press is 2 atm. It can be crushed and dissolved in the sealing resin 2 in a short time. At this time, the disappearance of the bubbles is accelerated because the closed cells are fine due to the embossing of the surface of the sealing resin 2.
Thereafter, when the press is completed, the cooling proceeds promptly, and the sealing resin 2 cools, so that the sealing process is completed without causing the generation of bubbles.

ここまでの実施例では、薄膜系の太陽電池を例に取り、太陽電池素子は表面側のガラス板1に形成されているものとして説明したが、結晶系太陽電池やCIGS太陽電池などガラス板1と太陽電池素子が別にあり、しかも素子の厚さが厚い場合はプロセスの調整を行う必要がある。   In the examples so far, a thin film solar cell is taken as an example, and the solar cell element is described as being formed on the glass plate 1 on the surface side. However, the glass plate 1 such as a crystalline solar cell or a CIGS solar cell is used. If there is a separate solar cell element and the element is thick, it is necessary to adjust the process.

図5に結晶系太陽電池での積層体10’の断面構造を示した。表面側のガラス板1は透明度に優れた白板ガラスの板材であり、封止樹脂2との界面反射を低減する目的で微細な凹凸が内面側に設けてある。この上に表面側の封止樹脂2を予めローラ加圧により仮固定してある。仮固定によりガラス板1と封止樹脂2の大部分の隙間は押しつぶされているが、それぞれの表層のシボ加工による微細な気泡は残っている。   FIG. 5 shows a cross-sectional structure of the stacked body 10 ′ in the crystalline solar cell. The glass plate 1 on the front surface side is a plate material of white plate glass excellent in transparency, and fine irregularities are provided on the inner surface side for the purpose of reducing interface reflection with the sealing resin 2. On this, the sealing resin 2 on the surface side is temporarily fixed in advance by roller pressure. Although most of the gaps between the glass plate 1 and the sealing resin 2 are crushed by the temporary fixing, fine bubbles due to the embossing of each surface layer remain.

この上に太陽電池セル5aをタブ銅線5bにより直列に接続してなるセルストリング5が配置され、さらに裏側の封止樹脂2が被せられ、その上に裏面側のガラス板3が置かれる。当然ながら裏面側の封止樹脂2はセルストリング5との隙間を生じ、ガラス板3とも隙間をなす。
ここで、結晶系太陽電池では基板厚さが0.15mm程度あり、タブ銅線5bも平坦化加工を施してあるが、厚さが0.1mm程度ある。この隙間を封止樹脂2の塑性流動で埋める必要があるため、封止樹脂2の厚さを実施例1に比して厚くする必要がある。ここでは、表裏の封止樹脂2の厚さを0.5mmとしている。厚さを増やすことで流動の余裕を増やしている。
A cell string 5 formed by connecting solar cells 5a in series with tab copper wires 5b is disposed thereon, and further, a back side sealing resin 2 is placed thereon, and a back side glass plate 3 is placed thereon. Needless to say, the sealing resin 2 on the back surface side forms a gap with the cell string 5 and also forms a gap with the glass plate 3.
Here, in the crystalline solar cell, the substrate thickness is about 0.15 mm, and the tab copper wire 5 b is also flattened, but the thickness is about 0.1 mm. Since it is necessary to fill this gap with the plastic flow of the sealing resin 2, it is necessary to make the thickness of the sealing resin 2 thicker than that of the first embodiment. Here, the thickness of the sealing resin 2 on the front and back is 0.5 mm. Increasing the thickness increases the flow margin.

一方、結晶系太陽電池はシリコン基板が局所的な加圧に弱いため加圧力を極端に高めることは困難であるため、プロセス条件を図6に示すように変更している。大気圧雰囲気プレス工程を3ステップとし、100℃から110℃までの昇温中の加圧力を0.01MPaから0.05Maまでゆっくりと高めることで、途中での水蒸気の蒸発を促進し、封止樹脂2が十分軟化する前に加圧してしまうことによる太陽電池のストリング5への局所的な加圧を防止している。   On the other hand, in the case of a crystalline solar cell, since the silicon substrate is weak against local pressurization, it is difficult to extremely increase the applied pressure, so the process conditions are changed as shown in FIG. The atmospheric pressure atmosphere press process has three steps, and the pressure during the temperature rise from 100 ° C to 110 ° C is slowly increased from 0.01 MPa to 0.05 Ma, thereby promoting the evaporation of water vapor along the way and sealing. Local pressurization to the string 5 of the solar cell due to pressurization before the resin 2 is sufficiently softened is prevented.

また、この間に封止樹脂の水分濃度が下がることで、高温時の水蒸気気泡の発生を防いでいる。この後、封止樹脂2のワーク温度を実施例1に比して高めの120℃まで昇温している。ここでは封止樹脂2が十分に軟化しているので円滑な塑性流動が期待できるため、加圧力を高めてもセルストリング5に無理な応力集中を招くことは無い。   In addition, since the moisture concentration of the sealing resin decreases during this period, the generation of water vapor bubbles at high temperatures is prevented. Thereafter, the workpiece temperature of the sealing resin 2 is raised to 120 ° C., which is higher than that of the first embodiment. Here, since the sealing resin 2 is sufficiently softened, smooth plastic flow can be expected. Therefore, even if the applied pressure is increased, the cell string 5 is not forced to concentrate stress.

ここまでの実施例では、予熱後に直接大気圧雰囲気プレス工程を行っていたが、薄膜系太陽電池やフィルム基板太陽電池などフレキシブル性に優れた太陽電池ではニップロールプロセスを加えることで、大気圧雰囲気プレス中の気泡の残余を少なくする効果が期待できる。この実施例を図7に示す。予熱ステージと加圧加熱ステージの中間にニップロール230を設けてあり、ある程度軟化した封止樹脂2を扱く事で積層体10の隙間を軽減し大気圧雰囲気プレス工程への空気の持込を軽減している。   In the examples so far, the atmospheric pressure atmosphere pressing step was directly performed after preheating. However, in the solar cell having excellent flexibility such as a thin film solar cell and a film substrate solar cell, an atmospheric pressure atmosphere pressing is performed by adding a nip roll process. The effect of reducing the remaining bubbles inside can be expected. This embodiment is shown in FIG. A nip roll 230 is provided between the preheating stage and the pressure heating stage. By handling the sealing resin 2 that has been softened to some extent, the gap between the laminates 10 is reduced, and the introduction of air into the atmospheric pressure atmosphere pressing process is reduced. is doing.

以上、本発明の実施例をいくつか示したが、本発明では加熱架橋による長時間プロセスが不要である熱可塑性樹脂としてPVBを例示したが、同様な特性の樹脂は合わせガラス用にいくつか知られており、オレフィン系、エステル系、アイオノマ系樹脂、およびこれらの複合樹脂など熱硬化樹脂に変質させなくても十分な付着力を得られる樹脂であれば適用することが可能である。   As mentioned above, several examples of the present invention have been shown. In the present invention, PVB is exemplified as a thermoplastic resin that does not require a long-time process by heat crosslinking. However, several resins having similar characteristics are known for laminated glass. It is possible to apply any resin that can obtain a sufficient adhesive force without being changed into a thermosetting resin such as an olefin resin, an ester resin, an ionomer resin, or a composite resin thereof.

1...ガラス板、2...封止樹脂、3...ガラス板、5...セルストリング、101...太陽電池形成工程、102...積層工程、103...予熱工程、104...大気圧雰囲気プレス工程、105...搬出工程、106...次工程、201... ローラコンベア、202...コンベアベルト、203...従動ローラ、204...駆動ローラ、210...下ヒータ、211...上ヒータ、220...下熱板、221...上熱板、222...ゴム板、223...サーボジャッキ、205...ローラコンベア、230...ニップロール   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Glass plate, 2 ... Sealing resin, 3 ... Glass plate, 5 ... Cell string, 101 ... Solar cell formation process, 102 ... Lamination process, 103 ... Preheating Process 104 ... Atmospheric pressure atmosphere pressing process 105 ... Unloading process 106 ... Next process 201 ... Roller conveyor 202 ... Conveyor belt 203 ... Driving roller 204 ... Drive roller, 210 ... lower heater, 211 ... upper heater, 220 ... lower heating plate, 221 ... upper heating plate, 222 ... rubber plate, 223 ... servo jack, 205. ..Roller conveyor, 230 ... nip roll

Claims (8)

表裏を硬質の板材でなし熱可塑性樹脂による封止を行う太陽電池モジュールの封止方法において、封止樹脂の加熱収縮が生じない予熱温度域での予熱を行い、封止樹脂の塑性流動温度域では大気圧雰囲気プレスによる加圧により封止樹脂中の蒸気圧以上に加圧することで気泡の消失を行うことを特徴とする、太陽電池モジュールの封止方法。   In the solar cell module sealing method in which the front and back are made of a hard plate and sealed with a thermoplastic resin, the sealing resin is preheated in a preheating temperature range in which heat shrinkage does not occur, and the plastic flow temperature range of the sealing resin A method for sealing a solar cell module, wherein bubbles are eliminated by pressurizing to a pressure equal to or higher than a vapor pressure in the sealing resin by pressurizing with an atmospheric pressure press. 請求項1記載の太陽電池モジュールの封止方法において、前記予熱温度域と前記塑性流動温度域の間での昇温中は、大気圧雰囲気プレスによる加圧により水蒸気の発生を防止したことを特徴とする、太陽電池モジュールの封止方法。   The method for sealing a solar cell module according to claim 1, wherein generation of water vapor is prevented by pressurization by an atmospheric pressure atmospheric press during temperature rise between the preheating temperature range and the plastic flow temperature range. A method for sealing a solar cell module. 請求項1記載の太陽電池モジュールの封止方法において、前記予熱温度域と前記塑性流動温度域の間での昇温中は、大気圧雰囲気プレスによる加圧を制限し、水蒸気の発生と流出を促進したことを特徴とする、太陽電池モジュールの封止方法。   2. The method for sealing a solar cell module according to claim 1, wherein during the temperature rise between the preheating temperature range and the plastic flow temperature range, pressurization by an atmospheric pressure atmospheric press is restricted to prevent generation and outflow of water vapor. A method for sealing a solar cell module, characterized by being promoted. 請求項1ないし請求項3記載の太陽電池モジュールの封止方法において、前記予熱温度域と前記塑性流動温度域の間での昇温の途中で、ローラ加圧による隙間の低減を行うことを特徴とする、太陽電池モジュールの封止方法。   4. The method for sealing a solar cell module according to claim 1, wherein a gap is reduced by roller pressurization during a temperature rise between the preheating temperature range and the plastic flow temperature range. A method for sealing a solar cell module. 表裏を硬質の板材でなし熱可塑性樹脂による封止を行う太陽電池モジュールの封止装置において、積層された部材を搬送する搬送機構と、積層された部材を予熱する予熱部と、大気圧雰囲気で任意の加圧力で加圧加熱する大気圧雰囲気プレス部を有することを特徴とする、太陽電池モジュールの封止装置。   In a sealing device for a solar cell module in which the front and back are made of a hard plate material and sealed with a thermoplastic resin, a transport mechanism for transporting the stacked members, a preheating unit for preheating the stacked members, and an atmospheric pressure atmosphere A sealing device for a solar cell module, comprising an atmospheric pressure atmosphere press section that pressurizes and heats at an arbitrary pressure. 請求項5記載の太陽電池モジュールの封止装置において、前記搬送機構は積層体を載置するローラコンベア部分と、予熱および加圧加熱部に積層体を載置するコンベアベルト部分と、封止後の太陽電池モジュールを排出するローラコンベア部分からなることを特徴とする、太陽電池モジュールの封止装置。   6. The solar cell module sealing device according to claim 5, wherein the transport mechanism includes a roller conveyor portion on which the laminate is placed, a conveyor belt portion on which the laminate is placed on the preheating and pressure heating unit, and after sealing. A solar cell module sealing device comprising a roller conveyor portion for discharging the solar cell module. 請求項5ないし請求項6記載の太陽電池モジュールの封止装置において、前記大気圧雰囲気プレス部はヒータを有する剛体の熱板と、プロセス時間により加圧力を制御するコントローラ部と指令加圧を実現するサーボジャッキ機構とからなることを特徴とする、太陽電池モジュールの封止装置。   7. A sealing device for a solar cell module according to claim 5, wherein the atmospheric pressure atmosphere pressing unit realizes command pressurization with a rigid hot plate having a heater, a controller unit for controlling a pressurizing force according to a process time. A sealing device for a solar cell module, comprising: 請求項5ないし請求項7記載の太陽電池モジュールの封止装置において、前記予熱部と前記大気圧雰囲気プレス部の間に、積層体をローラ加圧するニップロール部を有することを特徴とする、太陽電池モジュールの封止装置。   8. The solar cell module sealing device according to claim 5, further comprising a nip roll portion that pressurizes the laminated body between the preheating portion and the atmospheric pressure press portion. Module sealing device.
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