专利名称：真空层压装置和真空层压方法
技术领域：
本发明涉及一种真空层压装置，具体说，是一种通过真空处理加工如太阳能电池模块等层压材料的设备。
背景技术：
工业革命以来大量石油燃料的应用加速了空气污染和CO2增加导致的全球变暖，从而使全球环境不断恶化。目前全球范围内人们的环境意识正在不断增强。
这种情况下，太阳能电池的能源以它的安全、易得、清洁的特性被认为具有广阔前景。太阳能电池分为几种，主要有单晶硅太阳能电池，多晶硅太阳能电池，无定形硅太阳能电池，和复合半导体太阳能电池。其中，无定形硅太阳能电池可以生产成低成本大面积的柔性太阳能电池，并且近来已经开始应用于新领域。
因为太阳能电池通常在户外使用，为了提供可靠的产品必须提高其抵抗温度、湿度、外界压力的耐用性。一种可行工艺是真空层压加工。
图16是传统真空层压装置的简图，其中A是透视图，B是沿A中的A-A方向看的截面图。传统真空层压装置由底板1001，在底板上呈环形布置并在其内壁上开有抽气口1002的管子1003，以及一个真空泵1008组成。管子1003用固定材料1004固定在底板1001上。覆盖整个环形管1003的覆盖薄片1005形成了层压加工用的处理空间1006。
在真空层压加工过程中，首先，构造太阳能电池模块的太阳能电池模块元件薄片1007叠放安置在真空层压装置中。然后，执行所谓的抽气(degassing)处理，用真空泵1008抽空材料间的空气。继续抽气，并将材料加热到使太阳能电池模块元件中的密封剂交联或硬化的温度，并保持该温度预定的时间，直到密封剂完全硬化。然后，将材料冷却，关闭真空泵恢复到大气压。
图17是利用真空层压装置生产的太阳能电池模块的简图。在光电元件1010的前表面，一个前表面热粘合密封剂1011和上表面覆盖件(表面保护膜)1012依次形成。在光电元件的后表面，一个后表面热粘合密封剂1013和后表面增强件1014依次安放。
在如图16所示的传统真空层压装置中，在抽气过程中，覆盖薄片1005在与管子的接触部分上处出现一个锐角的弯折。在这种状态下继续操作，由于长时间的温度应力，覆盖薄片1005上的锐角部分处很容易产生缝隙。由此产生的泄露导致了部件1007和太阳能电池模块间的材料抽气不充分，使太阳能电池模块具有气泡，带来外观缺陷的问题。
为解决这个问题，已经公开一项技术(例如，参见JP-A-09-051111的第0025段，第0026段和图5)，其中覆盖薄片的锐角结构用沿着管子内侧的缓冲件的方法进行缓冲。图18是沿着管子内侧提供了缓冲件的传统真空层压装置的示意截面图。
太阳能电池模块元件1020夹在材料1026中，以防止填充在元件周围的填充材料脱离，并通过网1022置于底板1021上，形成一个空气流动层。具有L状剖面结构的缓冲部件1024，比如，置于如图18所示的环状管子1023的内内侧。覆盖薄片1025覆盖了整个管子1023，通过抽气将空气抽出。
然而，图16或图18所示的传统真空层压装置，在真空层压装置随着太阳能电池模块的增大而增大时出现了一个问题。这种情况下，必须通过增加底板和管子的之间粘合力度来增加整个装置的刚度。而即使底板和管子整体焊接在一起也很难获得合格的整体刚度，因为管状部件的抗挠刚度通常很差。
因为还需要一个保护覆盖薄片的缓冲件，因此部件数量，生产工序都要增加，导致了装置的成本增加。管子上的排气孔很难加工，而且，可以打的孔洞数目有限。因此，抽气效果被减弱。
本发明的目的是提供一种适合低成本高效率生产太阳能电池模块的真空层压装置。本发明另外一个目的是提供一种低成本高效率地生产太阳能电池模块的真空层压法。
本发明再一个目的是提供一种通过表面覆盖薄片保证密封并抑制空气泄漏的真空层压法，从而进行高质量的层压处理。
发明内容
本目的是通过如权利要求1和9中所述的真空层压装置和权利要求19和20中的真空层压法来实现的。本发明的优选实施例是从属权利要求中的主题。
在真空层压装置的一个具体实施例中，抽气空间形成有一个抽气口，它是形成在抽气结构内侧的一个缝隙，该抽气结构固定在底板的任一个相对侧，并紧密地密封在底板和端板上。层压过程中的抽气是通过这些抽气空间来进行的。
在真空层压装置的一个具体实施例中，真空层压处理的处理空间是通过覆盖薄片形成，处理空间中的空气是通过抽气结构中的抽气口进行抽空的。在层压材料的真空层压处理中，引导器在没有抽气结构的情况下弯折覆盖薄片的两个外围侧边区域，并提高覆盖薄片板的几何惯性矩。
所以覆盖薄片的粘合力增加。
因为在本发明的真空层压装置的一个具体实施例中，通过在底板的相反面安置近似为三角形剖面的抽气结构形成了抽气空间，抽气是在刚性结构中进行。因此，本发明机解决了层压块的增大，并提高了生产率。而且，其结构简单，成本低廉。
在本发明中，引导器布置在层压材料两侧的底板上，并且连接相对的抽气结构上。引导器在真空层压处理中弯折覆盖薄片的两个外围侧边区域，提高覆盖薄片的几何惯性矩。因此，覆盖薄片的粘合力增加，并抑制了空气泄露，使得可以进行高质量真空层压处理。
下面将参照附图对本发明优选实施例进行说明图1是根据本发明的一个实施例的真空层压装置的透视图；图2是沿着图1中的A1-A1线的截面图；图3是沿着图1中的A2-A2线的截面图；图4是表示层压过程的沿着图1中的A1-A1线的截面图；图5是表示层压过程的沿着图1中的A2-A2方向截面图；图6表示应用了一个真空层压装置的层压模块生产系统实例；
图7是表示真空层压过程的本发明第一实施例的真空层压装置的截面图；图8是沿着图7中的A-A线的截面图；图9是本发明第二实施例的真空层压装置的透视图；图10是沿着图9中的A-A线的截面图；图11是沿着图9中的B-B线的截面图；图12示出了一个太阳能电池模块元件的结构示意图，它经历了使用本发明的真空层压装置的真空层压处理；图13是表示本发明第二实施例中真空层压装置的真空层压过程的截面图；图14是表示本发明第二实施例中真空层压装置的真空层压过程的另一截面图；图15示出了覆盖薄片外围区域形成的弯折；图16示出了传统真空层压装置的示意图，其中A是透视图，B是沿着A中的A-A线的截面图；图17示出了用图16中的真空层压装置生产的太阳能电池模块的横截面示意图；和图18是在管子内侧安装了缓冲器的传统真空层压装置的示意性的截面图。
具体实施例方式
图1是本发明第一实施例的真空层压装置(VL装置)的透视图。真空层压装置10包括一个底板11，抽气结构12，端板13，覆盖薄片14，隔离器15，排气孔16和阀17。
底板11是VL装置10的基座，是用来放置层压块以进行层压处理的元件。底板需要抗热性，刚度，和较轻的重量。底板材料11主要是从包括铁或铝的金属或合金中选择，其中不锈钢从可焊性和耐腐蚀性角度考虑更加适宜。尽管较小的厚度可以用来减少热容量和重量，但厚度太小会导致较差的刚度，因此厚度的最佳范围是在约1.0到2.0mm之间。
抽气结构12具有带有多个面的三角形剖面结构。抽气结构12主要包括一个垂直于底板11的面和以一定角度相对于地板11倾斜的面。抽气结构12布置在底板11的相对两侧，各倾斜面朝向底板的中心。
我们把倾斜面一侧称做抽气结构12内部，垂直于底板11的一侧叫做抽气结构12外部，与底板11接触的抽气结构12的外面以密封状态下固定于底板11。抽气结构12在距离底板11恒定距离处有一个缝隙。抽气结构12需要抗热性，刚性，和较轻的重量。不锈钢主要用作抽气结构的材料。
端板13密封固定在抽气结构12的相反端，并封闭抽气结构12的末端。每个端板13优选连接两个抽气结构12，来保证VL装置10的刚性。
覆盖薄片14覆盖底板11和抽气结构12，并且形成一个用于层压处理的空间(此后称做“处理空间”)。覆盖薄片14需要弹性，抗热性，柔韧性，较轻的重量，和在抽气处理的空气密封性。所用材料通常是是弹性材料的硅树脂。本实施例使用一种硅橡胶(厚度为2mm硬度为50Hs JIS A的通用类型的硅胶，由Tiger Polymer公司制造)。
隔离器15布置在抽气结构12的缝隙中，以便在层压处理中保护缝隙。排气孔16是从VL装置10中排气的导管，在阀17处终止。VL装置10通过阀17的通气孔与外部真空泵110相连接。
在包括了上述结构的VL装置10中，抽气空间形成有一个抽气口，它是形成在抽气结构12内侧的一个缝隙，该抽气结构固定在底板11的两个相对侧，并与底板11和端板13密封接触。排气孔16通过端板13插入抽气空间。在层压过程中，空气通过缝隙从处理空间排到抽气空间。空气从抽气空间通过排气孔16排出。
因为抽气结构12安置在底板11的相对侧上，并且在抽气结构中具有三角剖面形成的抽气空间12v，因此层压处理可以在简单和刚性的结构中实现。
下面依图1中的截面图详细说明了抽气结构12的具体结构和抽气空间12v。图2是沿图1的A1-A1线看的截面图，图3是沿图1的A2-A2线看的截面图。图2和3没有示出隔离器15。
如图2所示，一个抽气结构12包括第一弯折面12a，第二弯折面12b，第三弯折面12c，第四弯折面12d。第一弯折面12a和第二弯折面12b构成了抽气结构12的外部，而第三弯折面12c和第四弯折面12d构成了抽气结构12的内部。
对第一弯折面12a和第二弯折面12b的弯折使得第二弯折面垂直于底板11。按照该角度弯折的第二弯折面12b提高了VL装置10的刚度。
在本实施例中，第三弯折面12c与底板11成300的仰角弯折。第四弯折面12d的弯折使底板11和第三弯折面12c与第四弯折面12d的折叠边缘之间具有一个预定的缝隙。在本实施例中，弯折形成2mm的缝隙。
如图3示，第四弯折面12d从第三弯折面12c上弯折，在缝隙两侧留下一个预定长度的密封范围，该密封范围防止空气排出，本实施例中密封范围为10mm长。
具有上述结构的抽气结构12通过在第一弯折面12a和底板11的外围之间的电阻对焊固定在底板11上。本实施例中每隔100mm进行一次点焊。通过应用点焊方法把抽气结构12固定在底板11上，节省了焊接的时间，而且降低了了VL10装置的生产成本。
在抽气结构12和端板13之间，以及在底板11和端板13之间，使用TIG(钨极惰性气体)焊接的点焊。每个电焊点用密封剂密封。硅密封剂“KE45”(Shin-Estu Silicone有限公司的一种产品，“KE45”是该公司的一个商标)在本实施例中用做密封剂。优选地，在密封以前对用来施加密封剂的抽气结构12部分和底板12除去油污。使用了密封剂的空气密封结构避免了抽气处理中的空气泄露，从而增加了VL装置10的可靠性。
通过把抽气结构12固定在底板11和端板13上，并且通过用密封剂来密封抽气结构12和底板11之间，抽气结构12和端板13之间，底板11和端板13之间的连接处，构造一个密封结构。该密封结构在固定于底板11的相对两侧的抽气结构12中形成了一个抽气空间12v，如图2所示。抽气空间的抽气口是在底板11和第三弯折面12c和第四弯折面12d之间的折叠边缘之间的缝隙。
太阳能电池块的形状被拉长，尤其是用于屋顶材料的模块。因此，处理空间也被拉长。因此，在其中形成有抽气空间12v的抽气结构优选安装在底板11的相反的较长一侧。
换句话说，假如W是相对的缝隙之间的距离(见图2)，并且L是缝隙的长度(见图3)，优选满足关系L≥W。在这种情况下，抽气空间12v设置在底板11的长边，这样即使抽气空间12V只提供在两个相对侧上，对层压处理仍然可以进行足够的抽空。
下面将描述VL装置10的层压过程，其中图4是沿图1中的A1-A1线的截面图，其表示了层压过程，图5是沿着图1中的A2-A2线的截面图，其表示了一个层压过程。
首先，将一个透气薄片21安装在底板11上，如图4所示。在本发明实施例中，将是一个太阳能电池模块的层压模块元件安放在其上。其上安放了另一个透气薄片21。隔离器15安装在位于抽气结构12和底板11之间的缝隙上。本发明实施例中的隔离器15是不锈钢丝的平纹金属网，该线的直径为0.9mm，网号为3。通过用覆盖薄片14覆盖底板11和抽气结构12来形成一个处理空间。
如图5所示，布置覆盖薄片14以重叠在抽气结构12两端的密封范围上的重叠范围D上。本发明实施例中重叠范围D至少为2mm。在图5中，省略了太阳能电池模块元件20和透气薄片21。
层压处理是在具有上述结构的VL装置10中利用一个外部真空泵110进行的。覆盖薄片14把太阳能电池模块元件20向底板11推动，并且促进了太阳能电池模块元件20材料的抽气。同时由抽气产生的真空压差引起了抽气结构12第三弯折面12c的偏转，隔离器15防止偏转的第三弯折面12c和底板11相互接触，并防止了抽气处理中气流的阻塞。经过隔离器15排放的空气通过插入到抽气空间12v的排气孔16从抽气空间12v排放出去。
用来保持抽气结构12和底板11之间的缝隙而提供的隔离器15保证了在抽气过程中空气通过该缝隙排出，并避免降低抽气的性能。
通过在隔离器15上使用金属网，保证了即使在缝隙变窄时的抽气性能。通过将密封范围和由覆盖薄片14覆盖的抽气结构12的区域的重叠范围D设置为不小于2mm，覆盖薄片14可覆盖每个抽气结构12和底板11之间的缝隙，在抽气处理中不会失效。因此，提高了VL装置10的可靠性。
然后，来介绍利用一个层压模块生产系统来生产层压模块的过程，该系统应用了根据本发明的VL装置10。实际上也描述了生产结果。在本实施例中，该层压模块是太阳能电池模块。图6示出了应用了VL装置的层压模块生产系统的实例。
在生产系统100中，十个VL装置10被水平安置在炽热气体的对流炉101中。每个VL装置10的阀17的通气口与集合管102相连，该集合管接着与真空泵110相连，以便一次抽空所有的VL装置10。
使用这个本生产系统100来生产太阳能电池模块的过程如下所述。首先，在每个VL装置10中，将一个透气薄片21安置在底板11上，如图4所示。然后，将太阳能电池模块元件20安装在其上，并在上面安装了另一块透气薄片21。放置一个覆盖薄片14，使得被覆盖薄片14和抽气结构12的密封范围遮住面积的重叠区域D不小于2mm。这样，在各个LV机10中形成了一个处理空间。
在设置了每个元件后，VL装置10的阀17的排气孔连接到集合管102。然后，真空泵110开始抽空真空层压装置10的每个处理空间，并使除去设置在每个VL装置10中的太阳能电池模块元件20之间的空气。
在通过真空泵110除气的过程中，将该装置加热到太阳能电池模块元件20的填充材料开始硬化的温度(150℃)，并且在这个温度下保持30分钟，直到完成硬化。在关闭了VL装置10的阀17后，将VL装置10从炽热气体对流炉22中取出并保持真空，并加以冷却。此后，打开阀17，VL装置的每个处理空间恢复到大气压。
在这个过程后，一次生产出了10张尺寸为500×2000mm的太阳能电池模块。如上所述，因为抽气空间12v形成在位于底板11相对两侧的抽气结构12中，并且具有三角形横截面，VL装置10的整体刚度与传统管状部件的刚度相比大幅度提高。因此，可以用VL装置10生产大尺寸的太阳能电池模块，比如500×2000mm。因此，提高了太阳能电池模块的生产率。并且由于结构简单，也减少了生产成本。
在上面描述中，抽气结构12具有三角形横截面。然而也可采纳一个近似三角形，它是一个顶部变形为平面的梯形。在以上说明中，将第二弯折面12b弯折成垂直于底板11。然而，弯折也可以相对底板11向内倾斜弯折。
在上面的说明中，密封固定在抽气结构12两端的端板13是独立部件。可选择的，端板13可以通过弯折底板11的短边来形成。因为在这种情况下，底板11和端板13具有单独的完整结构，VL装置的生产步骤因此被减少。
定位抽气结构12和底板11之间缝隙的隔离器15在以上说明中是个金属网。这个金属网可以用另外的材料代替，只要这种材料可以确保该缝隙并允许空气流通。
在以上说明中，使用生产系统100来生产太阳能电池模块。该生产系统也可以用来生产其他类型的层压模块。
尽管本发明第一实施例的VL装置与上述传统机相比有很多优点，第一实施例的装置具有上述的空气泄露的风险。该风险可以被本发明的第二实施例所消除。在对第二实施描述前，先说明第一实施例中所涉及的空气泄露的风险。
在第一实施例的VL装置中，在两个外围边缘处没有抽气结构的覆盖薄片与底板相接触以将处理空间保持在密封状态。图7是本发明实施例中VL装置在层压处理中的截面图，图8是沿着图7中的A-A线的截面图。
图7中，本发明第一实施例在使用层压装置的层压处理中，覆盖薄片14的两个外围边缘与平的底板11互相接触，以将处理空间保持在密封状态。其中，在压力差的作用下，覆盖薄片14只在接触面内边缘与底板11紧密接触。而在内边缘的外侧，在大气压下松驰地接触。紧密接触边缘作为一个密封点。在覆盖薄片14的两个外边缘产生的密封点之间的区域出现了真空压力差。
在抽气开始后加热VL装置，覆盖薄片14随着温度膨胀，如图8所示，在覆盖薄片14的两个外围边缘，图8中每个外围侧的左右端被抽气结构的上升部分所限制。因此，在热膨胀的外围侧区域的一些点就从底板11升起，密封点的粘合力下降。
然而，上述装置中的覆盖薄片14的几何惯性矩不足以克服在一些点处沿着密封点的上升，因为覆盖薄片14与平面底板11相接触。因此，升起的密封点引起的泄露造成了处理空间中真空程度的下降。而且，由诸如硅树脂之类的弹性材料组成的覆盖薄片14，并不能提前被制成具有所需几何惯性矩的形状。
本发明第二实施例的VL装置防止这样的泄露，并实现了高质量的层压处理。
以下将参照图9到图15，详细描述本发明的第二实施例。图9是本发明第二实施例中典型VL装置的透视图。图10是沿着图9中的A-A方向观察的截面图，图11是沿着图9中B-B方向观察的截面图。
本发明第二实施例中的VL装置10’包括了底板11，用来安置层压材料(在以下说明中是太阳能电池模块元件)；覆盖薄片14，覆盖层压材料并形成用于真空层压处理的处理空间；安装在底板11上层压材料两侧的抽气结构12L，在互相面对的抽气结构的每一侧中都有抽气口12h，用来抽空处理空间；彼此相对布置的细长板状部件12W，其位于底板11上层压材料的两侧，并将两个抽气结构12L相连；和端板13，密封抽气结构的每一端。VL装置10’还包括了排气孔16和阀17，该排气孔将抽气结构12L连接到真空泵110。
底板11是包括了VL装置10’的底板部件。在本实施例中，突出和凹陷11a(见图10和11)形成在与太阳能电池模块元件相接触的底板11的表面上。突出和凹陷11a的面积作为放气过程中的一个空气流动台或空气流动层。突出和凹陷11a优选具有0.3到0.8mm的间距，其垂直变化或高度为0.2到0.6mm。形成在底板11上的突出或凹陷11a的空气流动层保证了对太阳能电池模块元件的热传导，并提供了足够的空气流动。突出或凹陷的11a的面积的外围优选延伸超出要被放置其上的太阳能电池模块元件的外边缘。如图11所示，本发明实施例中的突出和凹陷11a的面积延伸到板状部件12w的内边缘。该结构提高了VL装置的抽气效率，并通过提高覆盖薄片14的抗挠刚度，有助于抑制覆盖薄片14的上升，这将以下说明。
在本实施例中用于生产太阳能电池模块的VL装置中，底板11需要抗热性，刚度，和较轻的重量。底板的材料主要是从包括铁或铝的金属或合金中选择，其中不锈钢从加工性、可焊性和耐腐蚀性角度考虑更加适宜。尽管较小的厚度可以用来减少热容量和重量，但厚度太小会导致较差的刚度，因此厚度的最佳范围是在约0.8到2.0mm之间。
抽气结构12L彼此相对地设置并固定在底板11上，位于太阳能电池模块的任一侧。抽气结构的两端都用端板13密封。同底板11一样，抽气结构12L需要抗热性，刚度，和较轻的重量。用做抽气结构的材料也可以是不锈钢。
本实施例中的抽气结构12L是具有近似三角形截面的部件，它的一个面以预定的角度朝着底板11的外围上升。如图10所示，抽气结构包括第一弯折面12La，第二弯折面12Lb，第三弯折面12Lc，第四弯折面12Ld，和第五弯折面12Le。图10中未示出在第五弯折面12Le周围的突出和凹陷，以便更清楚地表达第五弯折面。
第二弯折面12Lb与第一弯折面12La大致成直角。第三弯折面12Lc与底板11成大约30°的锐角。第四弯折面12Ld的弯折使得第三弯折面12Lc与第四弯折面12Ld的弯折边缘形成距底板11一个预定距离的缝隙。在本实施例中的缝隙为2mm高。在上述抽气结构12L的结构中，覆盖薄片14沿着第三弯折面12Lc缓慢倾斜，避免了对覆盖薄片施加应力而使覆盖薄片产生破裂的突然弯折。这样，就提高了VL装置的生产率。抽气结构12L的横截面可以是一个顶边修正为平面的梯形的近似三角形形状。
如图11所示，第四弯折面12Ld在第三弯折面12c上弯折，在缝隙的两侧留下一个确定长度的密封范围，该密封范围防止空气排出。例如，该密封范围长度为10mm。通过这样弯折产生的该缝隙作为抽气孔12h。在密封范围内，第五弯折面12Le从第三弯折面12Lc上弯折。第五弯折面12Le相对于底板11弯折成直角。因为本实施例中的缝隙为2mm，第五弯折面距离底板也是2mm高。
通过抽气结构12L和底板11形成一个抽气空间12v。抽气空间12v通过抽气口12h将处理空间中的空气排出。排气孔16通过端板13插入抽气空间12v中，用来连接真空泵110。在真空层压过程中，处理空间中的空气用覆盖薄片14密封，并通过抽气口12h被抽到抽气空间12v中，并在此通过排气孔16进一步将空气抽空。
在真空层压处理中，板状部件12w作为一个引导器，以在覆盖薄片14上的外围两侧区域没有提供抽气结构的地方形成弯折。板状部件例如由如抽气结构12L一样的不锈钢制成。板状部件包括了第一弯折面12Wc和第二弯折面12We，如图11所示。
第一弯折面12Wc朝着底板11的外围以一个预定角度向上弯折。第二弯折面12We与底板11成直角直立地弯折。如果上述相对底板11的预定角度太陡或太平，则在由板状部件12W的尖部和抽气结构12L形成的邻接角处的覆盖薄片14就会产生三维变形。在覆盖薄片14上的该位置周围会产生松弛，造成空气泄露。因此，应确定适当的预定角度，使得第一弯折面12Wc相对于底板11适当地缓慢倾斜。在本实施例中，该预定角度大约为30°。第二弯折面12We的高度优选范围是2到3mm，以避免覆盖薄片14的三维变形。在本实施例中，该高度为2mm，允许和抽气结构12L的第五弯折面12Le相连。
该板状部件12W连接在底板11上，使得第二弯折面12We与底板11相垂直。板状部件12W的每一端与抽气结构12L连接，使得板状部件的第一弯折面12Wc和第二弯折面12We分别与抽气结构的第三弯折面12Lc和第五弯折面12Le相接。
这些连接部件都是利用TIG焊接的点焊来连接。抽气结构12L的第一弯折面12La与底板11的外围相连接，例如每隔100mm利用电阻焊进行点焊。通过点焊连接能够防止焊接变形，并且能够缩短焊接时间，这样减少了VL装置的生产成本。
每个点焊连接处都用密封剂密封，以防止抽气处理时的泄露，本实施例中的密封是用硅胶密封剂“KE45”(与第一实施例相同)来实现。在粘合处理前，优选除去密封剂粘合部分的油污。使用密封剂的密封结构避免了较困难的密封焊接，从而在保证VL装置可靠性的同时，减小了生产成本。
端板13将抽气结构12L的两端密封。本发明实施例中的端板用TIG点焊连接，并且用密封剂在连接处进行密封。优选地，端板13一体地延伸，与相对的抽气结构12L相连接，以保证VL装置10’的刚度。可选择地，可以弯折底板11的端部用作端板。这种结构减少了VL装置的生产工序。
覆盖薄片14用来遮盖太阳能电池模块元件并形成一个处理空间，在通过抽气空间12v进行抽气时把元件推向底板11，并且促进了从太阳能电池模块元件的除气。因此，覆盖薄片14需要弹性、抗热性、柔韧性、较轻的重量和抽气过程中的空气密封。所用的弹性材主要是硅树脂，比如硅橡胶(Tigers Polymer公司生产的厚度为2mm、硬度为50Hs JIS A的常用硅树脂)。尽管可以使用氟代橡胶(fluororubber)，硅树脂在柔韧性和成本方面更加出色。
因为在屋顶使用的太阳能电池模块正在加长，处理空间的形状也是长方形的。考虑到抽空的效率，用于形成抽气空间12v的相对的抽空结构12L优选置于底板的较长边上。
假设W是在相对的抽气口12h之间的距离(见图10)，并且L是抽气口(见图11)的长度，优选满足L≥W的关系。因为在这种情况下，抽气空间12v形成在底板11的长边上，即使抽气空间12v只形成在相对的两侧，对真空层压处理也可以进行足够的抽气。用这种方法，可以在具有更大尺寸和更大面积(比如，500mm×2000mm)的太阳能电池模块上进行真空层压处理。
图12示出了将要由利用了本发明的VL装置的真空层压方法加工的太阳能电池模块的结构简图。将要被层压加工的太阳能电池模块元件18在图中从上到下包括了后表面增强件18a，热粘合密封剂18b，光电元件18c，热粘合密封剂18d和前表面覆盖件18e，本实施例中的真空层压处理的实施是将光电元件的受光面面对底板11(“面朝下”设置)设置。因此，前表面覆盖件18e具有比太阳能电池模块的其他元件大的外部尺寸，以防止在真空层压处理中从元件上流出的热粘合密封剂18b和18d粘到底板11上。这样形成的太阳能电池模块外部的光通过前表面覆盖件18e进入并到达光电元件18c，其中前表面覆盖件18e是位于最外表面的透明树脂薄膜。产生的电动势从图中未示出的输出终端输出。
图13是表示真空层压处理的截面图，图14是表示真空层压处理的另一截面图。图13与表示VL装置10’的A-A方向横截面图的图10相对应，图14与表示该装置B-B方向横截面图的图11相对应。这些附图显示了这样一种状态，其中在将元件以面朝下的设置置于底板11上之后，通过用覆盖薄片14将如图12所示的太阳能电池模块元件18覆盖，形成了处理空间19。
在真空层压过程中，太阳能电池模块的元件18被置于底板11的突起和凹陷11a区域上。防粘薄片21置于元件上来防止从元件上流出的热粘合密封剂18b，18d粘到覆盖薄片14上。最后，将覆盖薄片14置于该材料上。当面向下布置时，防粘薄片21与太阳能电池模块元件18的后表面增强件18a的整个表面接触。因为后表面增强件18a是用钢板之类的不透气材料制成的，防粘薄片21不必使用透气材料。
在如上所述布置了所有元件之后，真空泵110开始对覆盖薄片14形成的处理空间19进行抽空。覆盖薄片14把太阳能电池元件18推向底板11，并促进元件18的材料之间的脱气。这时，形成在底板11上的突起和凹陷11a形成了空气流动层，并进一步促进了脱气。在通过操作真空泵110进行脱气时，太阳能电池模块的元件18被加热到热粘合密封剂18b和18d硬化的温度(比如150℃)，并且保持在这个温度上直到完成硬化(如，30分钟)。然后关闭阀17，保持装置中的真空将VL装置10’冷却。最后打开阀17，使处理空间回复到大气压。
在这个真空层压过程中，在没有真空装置安置的覆盖薄片14的两外侧区域，通过如图14所示的板状部件12W形成了弯折14a和14b。
图15示出了在覆盖薄片两外侧区域形成的弯折，图15是图14中的弯折14a的放大图。在本实施例中，底板11上形成的突起和凹陷11a到达了板状部件12W的最内部分，这样被抽空的处理空间19到达了板状部件12W的最内部分。覆盖薄片14与板状部件12W在拐角(即第一弯折面12Wc与第二弯折面12We之间的连接点)处紧密接触。紧密接触点作为密封点。因为该密封点和覆盖薄片的内部被真空压力差推动，覆盖薄片14在形成在板状部件12W的拐角处的密封点处弯折，然后沿着板状部件12W的第一弯折面12Wc上升。这样，在覆盖薄片14上形成了弯折14a，增加了覆盖薄片14的几何惯性矩。
几何惯性炬的增加使覆盖薄片14表现了较高的抗挠刚度，并且难以弯折。因此，有效避免了覆盖薄片沿着密封点在任何点处的提升。
以下将描述利用了本发明这一实施例的VL装置的太阳能电池模块生产系统。利用了本发明第二实施例的VL装置的太阳能电池模块生产系统的结构简图与利用了本发明第一实施例的VL装置的太阳能电池模块生产系统的结构简图相同，如图6所示。
如图6所示，布置在太阳能电池模块生产系统100中的VL装置10’显示了一个截面图，其中太阳能电池模块设置在处理空间中，并与图13中的布置对应。太阳能电池模块生产系统100包括了一个炽热气体对流炉101，比如，本发明实施例的VL装置10安装在其中。如图6所示的太阳能电池模块生产系统可以一次生产十块太阳能电池模块。每个VL装置10通过安装在排气口16上的阀17与炉子101中的排气集合管102相连接。
在真空层压过程中，启动真空泵110，打开炉子101的电源开关，以在对装置的处理空间抽气的同时加热VL装置。如前所述，在真空层压过程中的VL装置10’中，覆盖薄片14的两个外侧区域被板状部件12W弯折，增加了覆盖薄片14的几何惯性矩。因此，有效地抑制了覆盖薄片14沿着密封点的提升。因此，覆盖薄片14沿着密封点的粘合力提高，并且抑制了处理空间19的泄露，获得了高质量的真空层压。例如，对本实施例中VL装置10’的处理空间19泄露的克服，使得处理空间19的真空程度能够维持在133Pa(1Torr)。
在上述结构中，突起和凹陷11a延伸到板状部件12W的最内部。当突起和凹陷11a区域在板状部件之前一定的间隔处停止时，覆盖薄片14在间隔处与底板紧密接触，形成一个密封点。即使在这种情况下，板状部件12W在覆盖薄片外侧区域产生一个弯折。因此，增加了覆盖薄片的几何惯性矩，并提高了覆盖薄片沿着密封点的粘合力，防止了泄露。
上述实施例中的板状部件12W被用来作为一个引导器，以在覆盖薄片14外侧区域形成弯折。然而，也可以使用其他类型的在横截面具有一个弯折的部件。底板11的端部也可以形成产生这样的作为引导器的弯折形状，而不用使用上述的独立部件。
可选择地，用来弯折覆盖薄片14外侧区域的引导器可以是一个具有从底板11突出的横截面的柱形部件，或具有形成在在底板11上的类似横截面的部件。这种类型的柱状部件把覆盖薄片14从底板11上抬起，并在层压过程中产生一个弯折，增加了覆盖薄片14的几何惯性矩。这种部件的例子包括具有梯形横截面的部件，其具有向底板外围上升的平面，和具有圆形截面的条棒。该圆形截面条棒的直径优选在2到3mm之间，这样避了覆盖薄片14在条棒末端和抽气结构连接的拐角处的三维变形。具有圆形横截面的条棒导致了生产成本的降低。
层压材料不局限于上述太阳能电池模块的元件18。VL装置也可以应用于需要真空层压处理的其它半导体器材的生产中。
权利要求
1.一种在层压材料上进行真空层压处理的装置，包括用来在其上放置层压材料的底板(11)；沿着底板(11)的两个相对侧设置在底板(11)上的管形抽气结构(12)，每个抽气结构(12)具有近似为三角形的横截面，其具有面向底板(11)的对应外围边缘的外侧面(12b)和面向相对的抽气结构(12)的内侧面(12c)，外侧面(12b)密封地固定在底板(11)上，内侧面(12c)限定了距底板(11)恒定距离的缝隙作为抽气口；密封地固定到抽气结构(12)末端的端板(13)；和覆盖薄片(14)，覆盖层压材料和抽气结构(12)以形成一个处理空间来进行真空层压处理。
2.如权利要求1所述的装置，其中每个抽气结构(12)在缝隙的两侧上所述内侧面(12c)与底板(11)相接触处有一个密封范围，其中，覆盖薄片(14)延伸到抽气结构(12)上，以便与每个密封范围重叠，所述重叠不小于2mm。
3.如权利要求1或2所述的装置，其中，所述抽气结构(12)的外侧面(12b)与底板(11)基本垂直。
4.如权利要求1到3中的任何一个所述的装置，其中抽气结构(12)的所述内侧面(12c)向底板(11)的对应外围边缘以预定的角度上升。
5.如权利要求1到4中的任何一个所述的装置，其中抽气结构(12)和底板(11)通过点焊固定在一起并且用密封剂材料密封起来。
6.如权利要求1到5中的任何一个所述的装置，其中在每个缝隙中都设置有隔离器(15)。
7.如权利要求6所述的装置，其中隔离器(15)用金属网组成。
8.如权利要求1到7中的任何一个所述的装置，还包括在底板(11)的表面上用来形成空气流动层的空气流动台，该表面与层压材料相接触；和沿着底板(11)的两相对侧而不是沿着设置抽气结构(12L)的两相对侧设置的引导器，使得每个引导器将抽气结构(12L)相连，抽气结构(12L)和引导器围起了一个处理区域，在其中层压材料将被置于所述空气流动台上；其中设置所述引导器，使得由于所述处理空间的抽空，在与引导器共同扩张的覆盖薄片(14)的每个外围边缘部分形成一个弯折。
9.一种用来来在层压材料上进行真空层压处理的真空层压装置，包括用来在其上放置层压材料的底板(11)；在底板(11)的表面上用来形成空气流动层的空气流动台，该表面与层压材料相接触；沿着两个相对侧设置在底板(11)上的抽气结构(12L)，其每个具有一个抽气口，该抽气口开在面向相对的抽气结构(12L)的抽气结构(12L)的侧面；密封地固定到抽气结构(12)末端的端板(13)；沿着底板(11)的两相对侧而不是沿着设置抽气结构(12L)的两相对侧设置的引导器(12W)，使得每个引导器(12W)将抽气结构(12L)相连，抽气结构(12L)和引导器(12W)围起了一个处理区域，在其中层压材料将被置于所述空气流动台上；和覆盖薄片(14)，用来覆盖层压材料以形成一个用于真空层压处理的处理空间；其中设置所述引导器(12W)，使得由于所述处理空间的抽空，在与引导器(12W)共同扩张的覆盖薄片(14)的每个外围边缘部分形成一个弯折。
10.如权利要求8或9所述的装置，其中每个引导器(12W)包括板状部件，其横截面具有一个弯折。
11.如权利要求10所述的装置，其中每个引导器(12W)具有垂直于底板(11)设置的第一边(12We)，和向相邻的底板(11)的外围边缘以一个预定角度上升的第二边(12Wc)。
12.如权利要求8或9所述的装置，其中每个引导器有一个圆柱形，其具有从底板(11)突起的横截面，以把覆盖薄片(14)从底板(11)升起。
13.如权利要求12所述的装置，其中每个引导器包括一个圆形横截面的条棒。
14.如权利要求8到13中的任何一个所述的装置，其中空气流动台延伸到引导器(12W)的边缘。
15.如权利要求8到14中的任何一个所述的装置，其中空气流动台是由形成在底板(11)的表面上的突起和凹陷(11a)构成，其与层压材料相接触。
16.如权利要求8到15中的任何一个所述的装置，其中抽气结构(12L)具有近似三角形的横截面，并包括向底板(11)的对应外围边缘以预定角度上升的侧面(12Lc)。
17.如权利要求8到16中的任何一个所述的装置，其中底板(11)和抽气结构(12L)，底板(11)和引导器(12W)，以及抽气结构(12L)和引导器(12W)通过点焊连接在一起，并且用密封剂材料将每个连接部分密封。
18.如以上权利要求中的任何一个所述的装置，其中每个抽气口的长度L和相对抽气口之间的距离W满足L≥W。
全文摘要
具有近似三角形横截面的抽气结构(12)设置在底板(11)的两个相对侧，并在抽气结构的内边缘提供了相对于底板固定距离的缝隙。在抽气结构(12)中，通过把抽气结构密封固定在底板(11)上，并把端板(13)密封固定在抽气结构(12)的末端，形成了一个抽气空间。在使用这样的真空层压装置(10)的层压处理中，通过抽气结构(12)的缝隙的抽气口，并通过形成在抽空气结构(12)中的抽气空间，对处理空间进行抽空，该处理空间是通过用覆盖薄片(14)覆盖底板(11)和抽气结构(12L)而形成。当在底板(11)的另外两个外侧区域设置引导器时，在真空层压处理中提高了覆盖薄片(14)的几何惯性矩，并因此克服了空气泄露。
文档编号B30B5/02GK1624937SQ20041008103
公开日2005年6月8日 申请日期2004年9月30日 优先权日2003年9月30日
发明者横山康弘 申请人:富士电机控股株式会社