JP2012038940A - 太陽電池モジュール製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】透明性基板と耐候性基板との間からはみ出した充填材が、ラミネートアッシーを搬送するローラに付着することのない太陽電池モジュール製造装置を得ること。
【解決手段】ガラス４とバックシート６との間に太陽電池アレイを充填材５で封止してラミネートアッシー３を形成するラミネータ１と、ラミネートアッシー３が載置される複数のローラ８の回転によりラミネートアッシー３を搬送するコンベア２と、ラミネータ１から排出されたラミネートアッシー３を検出するセンサ７と、センサ７の出力に基づいて、搬送中のラミネートアッシー３のガラス４とバックシート６との間からはみ出した充填材５が接近したローラ８を下方へ退避させ、退避させたローラ８をはみ出した充填材５が通過した後に元の位置に復帰させる制御部２０とを有する。
【選択図】図８

Description

本発明は、複数の太陽電池セルを連結して構成される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に関する。

従来の太陽電池モジュールの製造方法は、例えば特許文献１に開示されている。内部がダイアフラムによって仕切られる上チャンバと下チャンバとを具備し、被加工物を搬送する搬送ベルトを有し、太陽電池モジュール製造の一工程であるラミネート加工を行うラミネート装置（ラミネータ）において、チャンバの外部に搬送用のベルト搬送面に接するように設けた少なくとも１式以上のスクレーパと、搬送ベルトとの搬送面に接するように設け、かつ回転アクチュエータによって駆動されるブラシロールとを具備する。このような構成とすることで、ラミネータ内の搬送用ベルトに付着した充填材を除去し、モジュールガラス面に付着しないようにラミネート加工が行われる。

特開２００４−２３８１９６号公報、（００２７〜００４３、図１、図２）

太陽電池モジュールを製造する過程において、ラミネータでラミネートを行う際、モジュールガラス面からはみ出している充填材がラミネート完了後の次工程に搬送されるコンベアに付着し、コンベアに付着した充填材がモジュールガラス面に付着するという問題があった。

すなわち、上記従来の太陽電池モジュールの製造方法は、ラミネータ内の搬送ベルトに付着した充填材を除去するものであるが、それだけでは充填材のモジュールガラスへの付着を防ぐことは不十分であった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ラミネートの際に透明性基板と耐候性基板との間からはみ出した充填材が、ラミネート後のラミネートアッシー（積層体）を搬送するローラに付着することのない太陽電池モジュール製造装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、透光性基板と耐候性基板との間に太陽電池アレイを充填材で封止してラミネートアッシーを形成するラミネータと、ラミネータから排出されたラミネートアッシーが載置される複数のローラを備え、該複数のローラの回転によりラミネートアッシーを搬送するコンベアと、ラミネータから排出されたラミネートアッシーを検出するセンサと、センサの出力に基づいて、搬送中のラミネートアッシーの透光性基板と耐候性基板との間からはみ出した充填材が接近したローラを下方に退避させ、退避させたローラをはみ出した充填材が通過した後に元の位置に復帰させる手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、ラミネート完了後の次工程に搬送されるコンベアへの充填材の付着を防ぐことにより、モジュールガラス面への充填材の付着を防ぐことができ、太陽電池モジュールの外観上の不具合を防ぐことができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態１に係る太陽電池モジュール製造装置の要部の構成を示す上面図である。 図２は、実施の形態１に係る太陽電池モジュール製造装置の要部の構成を示す側面図である。 図３は、ラミネートアッシーの積層構造を示す要部の分解斜視図である。 図４は、ラミネートアッシーの周囲にフレームを取り付ける工程を示す斜視図である。 図５は、ラミネートされた後のラミネートアッシーをガラス側から見た状態を示す図である。 図６は、ラミネートされた後のラミネートアッシーを側面から見た状態の切断図である。 図７は、充填材がコンベアのローラに付着した状態を示す図である。 図８は、コンベアの構成を示す図である。 図９は、センサの出力に応じたローラの移動の具体例を示す図である。 図１０は、実施の形態２に係る太陽電池モジュール製造装置の要部の構成を示す上面図である。 図１１は、実施の形態２に係る太陽電池モジュール製造装置の動作を示す側面図である。

以下に、本発明に係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、こ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。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る太陽電池モジュール製造装置の要部の構成を示す上面図である。図２は、実施の形態１に係る太陽電池モジュール製造装置の要部の構成を示す側面図である。本実施の形態に係る太陽電池モジュール製造装置は、ラミネータ１と、ラミネータ１においてラミネートされたラミネートアッシー３を次工程へ搬送するコンベア２とを備える。

図３は、ラミネートアッシー３の積層構造を示す要部の分解斜視図である。図３に示すように、ラミネートアッシー３の要部を構成する積層体は、透明材料で形成された透光性基板としてのガラス４、透明樹脂で形成された受光面封止材５ａ、碁盤目状に並べられた複数の太陽電池セル１１及びこれらを直列に接続するリード線１２が配線された太陽電池アレイ１３、透明樹脂で形成された裏面側封止材５ｂ、耐候性基板としてのバックシート６が、受光面側からこの順に積層されて構成されている。各層はラミネータ１における熱処理によって貼り合わされて積層体として一体化する。受光面側封止材５ａ及び裏面側封止材５ｂは、充填材５であり、熱処理によって一体となり、太陽電池アレイ１３を樹脂封止して樹脂封止層を形成する。なお、図３においては、ガラス４と充填材５とバックシート６とがほぼ同じ大きさとなっているが、バックシート６はガラス４よりも一回り大きい状態であり、充填材５もガラス４よりも若干大きい状態である。ラミネータ１からラミネートアッシー３として排出された後の工程においてガラス４と略同一形状に切り揃えられる。

充填材５としては、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）が代表的であり、加熱・加圧することにより、太陽電池アレイ１３、ガラス４、バックシート６を接着する。

ラミネータ１によってラミネートされたラミネートアッシー３は、ガラス４と略同一形状に切り揃えるべくコンベア２によって充填材５を架橋させる不図示のキュア炉へ向けて搬送され、キュア炉を出てから切断装置へ向けて搬送される。

図４は、太陽電池モジュールを組み立てる工程の中で、ガラス４と略同一形状に切り揃えられたラミネートアッシー３の周囲にフレームを取り付ける工程を示す斜視図である。図４において、太陽電池モジュールは、概略矩形平板状のラミネートアッシー３と、ラミネートアッシー３の外縁部を全周にわたって囲みラミネートアッシー３を固定金具などから支持する矩形枠状のフレーム８０とを有する。フレーム８０は、対向する二つの長辺を覆う第１フレーム８０Ａ及び第３フレーム８０Ｃと、対向する二つの短辺を覆う第２フレーム８０Ｂ及び第４フレーム８０Ｄと、ラミネートアッシー３の裏面側で第１フレーム８０Ａ及び第３フレーム８０Ｃの間に架け渡された補強フレーム８０Ｇを備えている。なお、補強フレーム８０Ｇを省略した構成であっても構わない。もちろん、不図示であるが、出力を取り出す端子ＢＯＸ（ケーブルとコネクタも有する）はフレームを取り付ける前に取り付けられている。

上記のように、ラミネート後のラミネートアッシー３は、コンベア２によって不図示のキュア炉へ向けて搬送されるが、ラミネート後のラミネートアッシー３は、ガラス４からはみ出している充填材５がバックシート６にくっついた状態にある。図５は、ラミネート後のラミネートアッシー３をガラス４側から見た状態を示す図である。図６は、ラミネート後のラミネートアッシー３を側面側から見た状態の切断図である。

図７は、充填材５がコンベア２に付着する現象を示す図である。固まっていない状態の充填材５がコンベア２に接することにより、図７に示すように充填材５がコンベア２のローラ８に付着する。

図８は、コンベア２の構成を示す図である。ラミネータ１の出口近傍にはラミネートアッシー３を検知するセンサ７が設置されている。ローラ８は、センサ７の出力に応じて制御部２０が上下に移動させる構成となっており、下方向に移動したローラ８は、搬送中のラミネートアッシー３とは接触しない状態となる。すなわち、ローラ８の各々は、センサ７の出力に応じて搬送中のラミネートアッシー３と接触しない位置まで下方向に退避する。

制御部２０は、コンベア２のローラ８が充填材５と接しないようにするために、センサ７によってラミネートアッシー３を検知してローラ８を上下させる。なお、ローラ８の各々は、上下に移動しても搬送方向の位置（ラミネータ１からの搬送方向の距離）は変動しない。充填材５がラミネートアッシー３の下面に露出するのはガラス４の周囲（バックシート６とガラス４との差分となる領域）であるため、充填材５がローラ８に付着しないようにするためには、この部分が通過する際にローラ８を退避していればよい。予めラミネートアッシー３の寸法を指定しておくことにより、制御部２０は、センサ７がラミネートアッシー３を検出し始めたタイミングやセンサ７がラミネートアッシー３を検出しなくなったタイミングと、ラミネートアッシー３の搬送速度と、ラミネートアッシー３の寸法とに基づいて、充填材５が各ローラ８を通過するタイミングを予測し、各ローラ８を上下させる。

図９は、センサ７の出力に応じたローラ８の移動の具体例を示す図である。なお、図面の煩雑化を避けるために、図９においては制御部２０の図示を省略している。センサ７がラミネートアッシー３の先頭部分を検知すると、制御部２０は、図９（ａ）に示すように一つ目のローラ８を下降させる。充填材５の部分が過ぎると、制御部２０は、図９（ｂ）に示すように一つ目のローラ８を上昇させる。二つ目のローラ８も同様に、制御部２０は充填材５が近づくと二つ目のローラ８を下降させる。充填材５が通過したら、制御部２０は、図９（ｃ）に示すように二つ目のローラ８を上昇させる。ローラ８の上下動は、センサ７での検知結果に基づいて、ラミネートアッシー３の搬送スピードに合わせて行う。

また、ラミネートアッシー３がセンサ７を通過し、センサ７がラミネートアッシー３を検知しなくなると、それによる信号の変化を受けて、制御部２０は図９（ｄ）に示すように一つ目のローラ８を再び下降させ、ラミネートアッシー３の搬送方向後方側にはみ出した充填材５が一つ目のローラ８に接触しないようにする。そして、図９（ｅ）に示すように、ラミネートアッシー３の後尾部分が通過したタイミングで、制御部２０は一つ目のローラ８を再び上昇させる。二つ目以降のローラ８についても同様に、ラミネートアッシー３の搬送方向後方側にはみ出した充填材５を避けるようにローラ８を上下動させる。

なお、ラミネートアッシー３の進行方向と平行になる辺の充填材５のコンベア２のローラ８との接触を防ぐには、ガラス４よりも幅が狭いローラ８をコンベア２に使用すればよい。すなわち、搬送方向と直交する方向に関して、ローラ８がガラス４の幅よりも狭い範囲に設置されるようにすればよい（図１参照）。

以上のように、本実施の形態では、コンベア２のローラ８は、充填材５と接することがなく、コンベア２のローラ８には充填材５は付着しない。したがって、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。

なお、以上の説明においては、ラミネータ１の出口近傍に設置したセンサ７の検知結果と、ラミネートアッシー３の搬送速度とに基づいて各ローラ８を上下動させる構成を例としたが、各ローラ８に対応してセンサ７を設け、各センサ７の検知結果に応じてローラ８を上下させても良い。センサ７をローラ８に個別に設けることで、より正確にラミネートアッシー３の接近・通過を検知できるようになるため、ローラ８を上下させるタイミングが正確になる。これにより、固まっていない充填材５がローラ８に付着することを、より確実に防止できる。

実施の形態２．
図１０は、本発明の実施の形態２に係る太陽電池モジュール製造装置の構成を示す上面図である。図中、図１に示した実施の形態１の太陽電池モジュール製造装置と同様の部分については同じ符号で示し、説明は割愛する。ラミネータ１の後のコンベア２のローラ８同士の間に、固まっていない状態の充填材５を冷却するための冷却機構９が設けられている。冷却機構９は、コンベア２の搬送方向に沿って配置された冷却機構９ａと、コンベアの搬送方向と直交するように配置された冷却機構９ｂとを備える。

図１１は、本実施の形態に係る太陽電池モジュール製造装置の動作を示す図である。図１１（ａ）〜（ｃ）に示すように、冷却機構９ｂは、センサ７によるラミネートアッシー３の検知結果に応じて、ラミネートアッシー３の搬送スピードに合わせて作動し、ガラス４からはみ出した状態の充填材５の部分だけを冷却する。すなわち、冷却機構９ｂは、間欠的に冷却動作を行う。なお、本実施の形態においては、ローラ８の位置は固定されており、上下方向に移動はしない。

冷却の開始・終了は、ラミネートアッシー３の搬送スピードに合わせてタイマによって制御される。なお、センサ７は、コンベア２のローラ８ごとに個別に設け、各冷却機構９ｂでの冷却の開始・終了を制御しても良い。一方コンベア２の両サイドの冷却機構９ａは、ラミネートアッシー３が流れている間は冷却を続ける。ガラス４からはみ出した充填材５だけを冷却するのは、ガラス４を急に冷却して温度差によってストレスを与え、ガラス４を反らせたり破損させたりすることを防ぐためである。冷却にはエア１０を使用する。固まっていない状態の充填材５は、冷却されることにより固まり、ローラ８に付着しない状態となる。

なお、一つ目のローラ８よりも下流側にも冷却機構９ｂを設けることにより、一度固まった充填材５がラミネートアッシー３の余熱によって再溶融して二つ目以降のローラ８に付着することを防止できる。

ここでは充填材５の冷却にエア１０を使用する構成を例としたが、ガラス４にダメージを与えることなく充填材５を冷却可能であれば、エア１０の噴射以外の方法を用いてもよい。例えば、空気とは異なる気体を噴射しても良いし、冷却液を噴射しても良い。

本実施の形態に係る太陽電池モジュール製造装置は、固まっていない状態でガラスからはみ出している充填材を速やかに冷却できるため、ラミネート後に次工程へ搬送する際に充填材がローラに付着することを防止できる。したがって、ローラに付着した充填材がさらにラミネートアッシーのガラスに付着することによる太陽電池モジュールの外観上の不具合を防止できる。

以上のように、本発明に太陽電池モジュール製造装置は、ラミネータの後段のコンベアのローラに充填材が付着しない点で有用である。

１ ラミネータ
２ コンベア
３ ラミネートアッシー
４ ガラス
５ 充填材
６ バックシート
７ センサ
８ ローラ
９、９ａ、９ｂ 冷却機構
１０ エア
１１ 太陽電池セル
１２ リード線
１３ 太陽電池アレイ
２０ 制御部
８０ フレーム
８０Ａ 第１フレーム
８０Ｂ 第２フレーム
８０Ｃ 第３フレーム
８０Ｄ 第４フレーム
８０Ｇ 補強フレーム

Claims (5)

1. 透光性基板と耐候性基板との間に太陽電池アレイを充填材で封止してラミネートアッシーを形成するラミネータと、
   前記ラミネータから排出されたラミネートアッシーが載置される複数のローラを備え、該複数のローラの回転により、前記ラミネートアッシーを搬送するコンベアと、
   前記ラミネータから排出される前記ラミネートアッシーを検出するセンサと、
   前記センサの出力に基づいて、搬送中の前記ラミネートアッシーの前記透光性基板と前記耐候性基板との間からはみ出した前記充填材が接近したローラを下方に退避させ、前記退避させたローラを前記はみ出した充填材が通過した後に元の位置に復帰させる手段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。
2. 前記センサを前記ローラの各々に対応して個別に設けたことを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール製造装置。
3. 前記ラミネートアッシーの搬送方向と直交する方向に関して、前記ローラが前記透光性基板の幅よりも狭い範囲に設置されたことを特徴とする請求項１又は２記載の太陽電池モジュール製造装置。
4. 透光性基板と耐候性基板との間に太陽電池アレイを充填材で封止してラミネートアッシーを形成するラミネータと、
   前記ラミネータから排出されたラミネートアッシーが載置される複数のローラを備え、該複数のローラの回転により前記ラミネートアッシーを搬送するコンベアと、
   前記ラミネータから排出された前記ラミネートアッシーを検出するセンサと、
   前記センサの出力に基づいて、搬送中の前記ラミネートアッシーの前記透光性基板と前記耐候性基板との間からはみ出した充填材が前記ローラの各々と当接するのに先立って、前記はみ出した充填材を冷却する冷却機構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。
5. 前記冷却機構は、搬送中の前記ラミネートアッシーの前記はみ出した前記充填材の部分のみを冷却することを特徴とする請求項４記載の太陽電池モジュール製造装置。

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