(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パネルの形の、少なくとも、上表面、底表面、及び周縁を有し、上部層としてのバリア層、および光電池層をさらに含む、３次元多層光電池アセンブリー、
３次元多層光電池アセンブリーの上表面と周縁の一部を少なくとも部分的に取り囲む、本体部分を含むフレームアセンブリー、
外表面を有するハウジングを有する少なくとも１つの電気コネクターアセンブリーであって、コネクターハウジングが本体部分の外縁に沿って配置されており、該コネクターアセンブリが光電池アセンブリーと電気的に接続されている、電気コネクターアセンブリー、
バリア層と少なくとも１つの電気コネクターアセンブリーのハウジングとの間に、少なくとも部分的に配置され、本体部分の引張係数の少なくとも１．２５倍である引張係数を有する材料を含み、多層光電池アセンブリーとコネクターハウジングとの間のひずみを最小にするように適合された、相互連結構造メンバー、
を含む光起電装置。
【請求項２】
相互連結構造メンバーは、３次元多層光電池アセンブリーのバリア層の引張係数の少なくとも５％である引張係数を有する材料を含む、請求項１に記載の光起電装置。
【請求項３】
相互連結構造メンバーは、少なくとも１つの電気コネクターアセンブリーとバリア層とを嵌合させる、請求項１又は２に記載の光起電装置。
【請求項４】
相互連結構造メンバーは、少なくとも１つの電気コネクターアセンブリーのハウジングと一体になっている、請求項１又は２に記載の光起電装置。
【請求項５】
３次元多層光電池アセンブリーは、アセンブリーの両側に配置された２つの電気コネクターアセンブリーを含み、ここで、相互連結構造メンバーは、バリア層と、２つの電気コネクターアセンブリーのそれぞれのハウジングとの間に、少なくとも部分的に配置される、請求項１〜４のいずれかに記載の光起電装置。
【請求項６】
相互連結構造メンバーは、バリア層の少なくとも２つの対向する端の周りに延びるロッキング領域を含む、請求項１〜５のいずれかに記載の光起電装置。
【請求項７】
層材料で構成され、層の弾性係数値、層の最終伸長値、層の熱膨張係数値、及び層の強度値を含む少なくとも１つの中間層を含む、請求項１〜６のいずれかに記載の光起電装置であって、ここで中間層は少なくとも部分的には、３次元多層光電池アセンブリーと本体部分との間に配置される、光起電装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の光起電装置であって、ここで、少なくとも本体部分は、
本体ＣＬＴＥを有する本体材料、本体の下表面部分、本体の上表面部分、及び上表面部分と下表面部分とにまたがり、本体の周縁を形成する本体の横表面部分を有する本体部分で構成され、ここで本体部分の少なくとも一部は、境界領域でバリア層周縁のセグメントに隣接し；
ここで、（Ａ）本体部分の部分に隣接するバリア層周縁のセグメントは、セグメント内に丸いバリア周囲コーナーを有し、及び／又は（Ｂ）装置は、本体の横表面部分に少なくとも部分的に埋め込まれた電気コネクターアセンブリーの少なくとも１つの構成要素をさらに含み、コネクターアセンブリー構成要素は、コネクターアセンブリー下表面部分、コネクターアセンブリー上表面部分、及び上表面部分と下表面部分とにまたがり、コネクターアセンブリー周縁を形成する、コネクターアセンブリー横表面部分を含み、ここで、境界領域に最も近いコネクターアセンブリー周縁は、少なくとも１つの丸いコネクターコーナーを有し、コネクターアセンブリーは光電池層と電気的に接続している、光起電装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の光起電装置であって、ここで、
多層光電池アセンブリーは、
少なくとも、バリアＣＬＴＥを有するバリア層と、バリア層周縁の内側に配置された光電池層とで構成され、バリア層は、バリア下表面部分、バリア上表面部分、及びバリア上表面部分とバリア下表面部分にまたがるバリア横表面部分を含み、上表面部分と下表面部分、及びバリア層のまわりにまたがるバリア周辺間のバリア形状は、バリア層周縁を形成し；
本体部分は、
本体ＣＬＴＥを有する本体材料、本体の下表面部分、本体の上表面部分、及び上表面部分と下表面部分とにまたがり、本体の周縁を形成する本体の横表面部分を有する本体部分で構成され、ここで本体部分の少なくとも一部は、境界領域でバリア層周縁のセグメントに隣接する、光起電装置。
【請求項１０】
解放機構が本体の局所的に薄い部分で構成されている、請求項１〜９のいずれかに記載の光起電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギー省により授与された契約ＤＥ−ＦＣ３６−０７Ｇ０１７０５４に従ってアメリカ合衆国政府の支援により行われた。
本発明は、２０１０年１２月１７日出願の米国仮特許出願第６１／４２４３１１号（この内容は、参照することによりその全体が本明細書に組み込まれる）の出願日の利益を主張する。
本発明は、改良された光起電装置（「ＰＶＤ」又は「ＰＶ装置」）、さらに詳しくは、パネルの形の多層光電池アセンブリーと、少なくとも１つの相互接続メンバー、少なくとも１つの相互接続構造メンバー、解放機構、ユニークな構成要素形状、又はこれらの任意の組合せを含む、境界領域で結合した本体部分とを含む改良された光起電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＶ装置を改良する試み、特に建築構造物（例えば、屋根板又は外壁カバー）に組み込まれ、うまく使用される装置は、多くの基準を満足するはずである。ＰＶ装置は耐久性（例えば、長期持続性、湿気を遮断、及び他の環境条件）があるものでなければならず、製品の所望の寿命を超える（好ましくは少なくとも１０年、さらに好ましくは少なくとも２５年）機械的乱用に対して防御されるべきである。装置は、容易に設置でき（例えば、通常の屋根板又は外壁カバーと同様の設置）、交換できる（例えば、損傷を受けた場合）べきである。デザイン形状とともに、性能を低下させる変形の無い所望の耐久性要件を満たすことを助ける材料や構成要素を選択することが好ましい（例えば、Ｕｎｉｔｅｄ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ  ＵＬ  １７０３  Ｓｔａｎｄａｒｄ−ＩＳＢＮ  ０−７６２９−０７６０−６、及び／又は  ＩＥＣ１６６４６に従うＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｙｃｌｉｎｇ  Ｔｅｓｔ）。
【０００３】
このフルパッケージを消費者に好ましいものにするために、及び市場で広く受け入れられるために、このシステムは、建造や設置が安価でなければならない。これは、エネルギー生成コストの低減を促進し、他の発電手段と比較して、ＰＶ技術をより競合できるものにし得る。
【０００４】
ＰＶ装置の既存技術のシステムは、建築構造物にこの装置を直接設置することを可能にするか、又は装置を、建築物の外部（例えば、屋根のデッキ又は外装）上の目板、チャネル、又は「レール」（「支持体」）に固定することができる。これらのシステムは複雑であり、典型的には、通常の外装材（例えば、屋根板又は壁板）のようには設置できず、従って、設置に費用がかかる。またこれらは、通常の建築材料のようには見えないため、視覚的に魅力的ではないことがある。２〜４フィートごとに、ＰＶ装置を設置するための「支柱」が必要かも知れない。すなわち設置コストが、物品のコストと同程度か又はそれ以上になることがある。これらはまた、ゆがみ、物性の減衰及び劣化のような環境条件に関連する問題がある。
【０００５】
本技術に関連する文献には以下の特許文書がある：米国特許第２００８０１９００４７（Ａ１）号；米国特許第４３２１４１６号；米国特許第５５７５８６１号；米国特許第５４３７７３５号；米国特許第５９９０４１４号；米国特許第６８４０７９９号；ヨーロッパ特許第１７４４３７２号；米国特許第６８７５９１４号；米国特許第５５９０４９５号；米国特許第５９８６２０３号；米国特許第２００８／０１１５８２２号；ヨーロッパ特許第１９２３９２０号；米国特許第７３６５２６６号；米国特許第２００７０２９５３９３Ａ１号；米国特許第２００７０２９５３９２Ａ１号；ＷＯ２００８／１３９１０２号；ＷＯ２００９／０４２４９６号；ＷＯ２００９／０４２４９２号；ＷＯ２００９／０４２５２３号；ＷＯ２００９／０４２５２２号；及び米国仮特許出願第６１／２３３，５２７号（これらは、すべての目的のために、参照することにより本明細書に組み込まれる）。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記段落に記載した少なくとも１つまたはそれ以上の問題を解決するＰＶ装置に関する。
【０００７】
すなわち、本発明のある態様において、パネルの形の、上表面、底表面、及び周縁を有するバリア層をさらに含む、３次元多層光電池アセンブリーが企図され、ここで、３次元多層光電池アセンブリーは、ハウジング（ハウジングは外表面を有する）を有する少なくとも１つの電気コネクターアセンブリーと；フレームアセンブリーと、ここで、フレームアセンブリーは、３次元多層光電池アセンブリーの上表面と周縁の一部を少なくとも部分的に取り囲む；及び、バリア層と少なくとも１つの電気コネクターアセンブリーのハウジングとの間に、少なくとも部分的に配置された相互連結構造メンバーとを含む。
【０００８】
本発明はさらに、本明細書に記載の特徴の１つ又は任意の組合せを特徴とし、例えば、相互連結構造メンバーは、本体部分の引張係数の少なくとも１．２５倍である引張係数を有する材料を含む；相互連結構造メンバーは、３次元多層光電池アセンブリーのバリア層の引張係数の少なくとも５％である引張係数を有する材料を含む；相互連結構造メンバーは、少なくとも１つの電気コネクターアセンブリーとバリア層とを嵌合させる；相互連結構造メンバーは、機械的境界、接着境界、又はこれらの両方を介して嵌合する；接着境界は、相互連結構造メンバーの引張降伏強度より大きい引張降伏強度を有する接着材料で構成される；相互連結構造メンバーは、少なくとも１つの電気コネクターアセンブリーのハウジングと一体になっている；相互連結構造メンバーの材料は、ガラス、金属、セラミクス、アルミニウム、鋼、炭素繊維、及び充填ポリマー、又はこれらの組合せからなる群から選択される；３次元多層光電池アセンブリーは、アセンブリーの両側に配置された２つの電気コネクターアセンブリーを含む；相互連結構造メンバーは、バリア層と、２つの電気コネクターアセンブリーのそれぞれのハウジングとの間に、少なくとも部分的に配置される；相互連結構造メンバーは、３次元多層光電池アセンブリーの少なくとも１つの亜構成要素の登録を提供するように適合された少なくとも１つの位置決め機構を含む；相互連結構造メンバーは、バリア層の少なくとも２つの対向する端の周りに延びるロッキング領域を含む；バリア層は、ガラスで構成される；少なくとも１つの解放機構；層材料で構成され、層の弾性係数値、層の最終伸長値、層の熱膨張係数値、及び層の強度値を含む少なくとも１つの中間層、ここで中間層は少なくとも部分的には、３次元多層光電池アセンブリーと本体部分アセンブリーとの間に配置される；少なくとも本体部分は、本体ＣＬＴＥを有する本体材料、本体の下表面部分、本体の上表面部分、及び上表面部分と下表面部分とにまたがり、本体の周縁を形成する本体の横表面を有する本体部分で構成され、ここで本体部分の少なくとも一部は、境界領域でバリア層周縁のセグメントに隣接し；（Ａ）本体部分に隣接するバリア層周縁のセグメントは、セグメント内に丸いバリア周囲コーナーを有し、及び／又は（Ｂ）装置は、本体の横表面部分に少なくとも部分的に埋め込まれた電気コネクターアセンブリーの少なくとも１つの構成要素をさらに含み、コネクターアセンブリー構成要素は、コネクターアセンブリー下表面部分、コネクターアセンブリー上表面部分、及び上表面部分と下表面部分とにまたがり、コネクターアセンブリー周縁を形成する、コネクターアセンブリー横表面部分を含み、ここで、境界領域に最も近いコネクターアセンブリー周縁は、少なくとも１つの丸いコネクターコーナーを有し、コネクターアセンブリーは光電池層と電気的に接続している；多層光電池アセンブリーは、少なくとも、バリアＣＬＴＥを有するバリア層と、バリア層周縁の内側に配置された光電池層とで構成され、バリア層は、バリア下表面部分、バリア上表面部分、及びバリア上表面部分とバリア下表面部分にまたがるバリア横表面部分を含み、上表面部分と下表面部分、及びバリア層のまわりにまたがるバリア周辺間のバリア形状は、バリア層周縁を形成する；本体部分は、本体ＣＬＴＥを有する本体材料、本体の下表面部分、本体の上表面部分、及び上表面部分と下表面部分とにまたがり、本体の周縁を形成する本体の横表面を有する本体部分で構成され、ここで本体部分の少なくとも一部は、境界領域でバリア層周縁のセグメントに隣接し；体部分は、約２．５ｍｍ〜４．０ｍｍの厚さ（「ＴＢＲ」）を有する曲げ領域を含み、さらにここで、曲げ領域は、境界領域からは、定数Ｘ’＊（本体ＣＬＴＥ／バリアＣＬＴＥ）＋定数Ｃ’より大きいか又はこれに等しい距離だけ離れた出発点を有し、ここでＸ’は、１．０〜５．０の範囲であり、Ｃ’は１．０〜５．０の範囲である。
【０００９】
上記で参照した態様と例は非限定例であり、本明細書に記載のように、本発明の範囲内で他の態様や例が存在することを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明のＰＶ装置例の平面図である。
【００１１】
【図２Ａ】図２Ａは、本発明のＰＶ装置例の透視分解組立図である。
【００１２】
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の別のＰＶ装置例の透視分解組立図である。
【００１３】
【図３】図３は、本発明のコネクターハウジング例の平面図である。
【００１４】
【図４Ａ】図４Ａは、相互接続メンバーの位置の例を示すＰＶ装置例の部分平面図である。
【００１５】
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａの断面図である。
【００１６】
【図５Ａ】図５Ａは、相互接続メンバーの別の位置の例を示すＰＶ装置例の部分平面図である。
【００１７】
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａの断面図である。
【００１８】
【図６Ａ】図６Ａは、相互接続メンバーのさらに別の位置の例を示すＰＶ装置例の部分平面図である。
【００１９】
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａの断面図例である。
【００２０】
【図６Ｃ】図６Ｃは、図６Ａの別の断面図例である。
【００２１】
【図７Ａ】図７Ａは、相互接続メンバーの別の位置の例を示すＰＶ装置例の部分平面図である。
【００２２】
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａの断面図例である。
【００２３】
【図７Ｃ】図７Ｃは、図７Ａの別の断面図例である。
【００２４】
【図８】図８は、相互接続構造メンバーの位置の例を示すＰＶ装置例の平面図である。
【００２５】
【図９Ａ】図９Ａは、相互接続構造メンバーの別の位置の例を示すＰＶ装置例の平面図である。
【００２６】
【図９Ｂ】図９Ｂは、コネクターを通した９Ａの断面図であり、層１２２への境界を示す。
【００２７】
【図１０】図１０は、相互接続構造メンバーの別の位置の例を示すＰＶ装置例の部分平面図である。
【００２８】
【図１１Ａ】図１１Ａは、本発明の解放チャネル（解放機構）の例の断面図である。
【００２９】
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、本発明の解放チャネル（解放機構）の例の断面図である。
【００３０】
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、本発明の解放チャネル（解放機構）の例の断面図である。
【００３１】
【図１１Ｄ】図１１Ｄは、本発明の解放チャネル（解放機構）の例の断面図である。
【００３２】
【図１１Ｅ】図１１Ｅは、本発明の解放チャネル（解放機構）の例の断面図である。
【００３３】
【図１１Ｆ】図１１Ｆは、本発明の解放チャネル（解放機構）の例の断面図である。
【００３４】
【図１２】図１２は、解放機構の位置の例を示すＰＶ装置例の平面図である。
【００３５】
【図１３】図１３は、解放機構の別の位置の例を示すＰＶ装置例の平面図である。
【００３６】
【図１４】図１４は、層１２２中の解放機構の例を示すＰＶ装置例の平面図である。
【００３７】
【図１５】図１５は、解放機構の別の位置の例を示すＰＶ装置例の平面図である。
【００３８】
【図１６】図１６は、解放機構の別の位置の例を示すＰＶ装置例の平面図である。
【００３９】
【図１７】図１７は、本発明のバリア層例の透視図である。
【００４０】
【図１８】図１８は、図１７の平面図である。
【００４１】
【図１９】図１９は、本発明の別のＰＶ装置例の平面図である。
【００４２】
【図２０】図２０は、本発明の別のＰＶ装置例の平面図である。
【００４３】
【図２１】図２１は、建築構造物上のいくつかのＰＶ装置例の側面図である。
【００４４】
【図２２】図２２、本発明の曲げ領域例の詳細な断面図である。
【００４５】
【図２３】図２３は、本発明の別の曲げ領域例の詳細な断面図である。
【００４６】
【図２４】図２４は、好ましい傾斜例を示す側面図である。
【００４７】
【図２５】図２５は、好ましくない傾斜例を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
本発明は、図１で示されるように、太陽の放射線（例えば、日光）に付された時、電気エネルギーを与えるように機能する、いくつかの構成要素及び構成要素アセンブリーのアセンブリーとして一般的に記載することができる、改良された光起電装置１０（以後「ＰＶ装置」）に関する。本発明に特に関係し、かつ本発明の主題であるものは、本体部分２００に結合した少なくとも多層光電池アセンブリー１００（以後「ＭＰＣＡ」）を含む、改良されたＰＶ装置１０である。好適な実施態様において、ＰＶ装置は、ＭＰＣＡ（及び、可能性のあるのは、コネクター構成要素のような他の構成要素やアセンブリー）を取り、少なくともＭＰＣＡの周りに本体部分を形成（例えば、射出成形により）することにより、作成される。構成要素と構成要素アセンブリー間の関係（例えば、少なくとも形状的性質及び材料的性質）は、上記背景の欄で考察した１つまたはそれ以上の問題を解決するのに驚くほど重要であると企図される。本発明に特に関係するのは、一般に建物一体型太陽電池（Building-Integrated Photovoltaics）すなわちＢＩＰＶとして知られているものについて、ＰＶ装置がどこで使用されるかである。各構成要素及び構成要素アセンブリー及びこれらの関係は、より詳細にかつ以下の段落で具体的に開示される。
多層光電池アセンブリー（ＭＰＣＡ）１００
【００４９】
ＭＯＰＣＡ１００は、例えば現在係争中の国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ０９／０４２４９６号（参照することにより本明細書に組み込まれる）に開示されているような、多くの層と構成要素／アセンブリーの集合物でもよい。ＭＰＣＡは、少なくともバリア層１２２と光電池層１１０（一般に、バリア層１２２の周縁の内側に位置する）とを含有する。ＭＰＣＡ１００はまた、他の層、例えば封入層や他の防御層を含んでよいことが企図される。実施例は図面に示され、後述される。ＭＰＣＡ１００の例の分解組立図が、図２Ａと２Ｂに示される。ＭＰＣＡ１００の総厚さＭTは約１〜１２ｍｍ、好ましくは約２〜９ｍｍ、最も好ましくは約９．０ｍｍ未満でよいことが企図される。
【００５０】
機能的に、これらの封入層や他の防御層は、ＭＣＰＡ１００を防御し及び／又は一緒に連結するようにそれぞれが機能する多くの個別の層を含んでよい。各好適な層は、「上」（例えば、要素に最も暴露される層）から「下」（例えば、建物又は構造物に最も密接に接触する層）に、さらに詳細に後述される。一般に各好適な層又はシートは、単一の層であるか、又はそれ自体が亜層を含んでよい。
バリア層１２２
【００５１】
バリア層１２２は、一般にＭＰＣＡ１００の環境防御物として、さらに詳しくは光電池層１１０の少なくとも一部の環境防御物として機能してもよい。バリア層１２２は、好ましくは光エネルギーが光電池層１１０の光活性化部分まで透過することを可能にする透明又は半透明の材料で構成される。この材料は、可撓性（例えば、ポリマー薄膜、多層膜、ガラス、又はガラス組成物）又は剛性（例えば、厚いガラス又はＰｌｅｘｉｇｌａｓ、例えばポリカーボネート）でもよい。この材料はまた、水分／粒子の透過又は蓄積に対して耐性であることを特徴としてもよい。バリア層１２２はまた、好ましくない波長が光電池に到達しないように、ある波長の光を除去するように機能してもよい。好適な実施態様においてバリア層１２２材料はまた、約０．０５ｍｍ〜１０．０ｍｍ、さらに好ましくは約０．１ｍｍ〜４．０ｍｍ、最も好ましくは２．５ｍｍ〜３．５ｍｍの範囲でもよい。少なくとも膜の場合には、他の物理的特性は以下を含んでよい：２０ＭＰａ（ＪＩＳ  Ｋ７１２７により測定）超の引張強さ；１％またはそれ以上（ＪＩＳ  Ｋ７１２７により測定）の引張伸び；及び／又は０．０５％またはそれ以下（ＡＳＴＭ  Ｄ５７０により測定）の吸水率（２３℃、２４時間）；及び／又は、約５×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃〜１００×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃、さらに好ましくは約１０×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃〜８０×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃、最も好ましくは約２０×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃〜５０×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃の線膨張係数（「ＣＬＴＥ」）。少なくとも厚いガラスの場合には、他の物理的特性は以下を含んでよい：約５×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃〜約１４０×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃、好ましくは約７×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃〜約５０×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃、さらに好ましくは約８×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃〜約３０×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃、最も好ましくは約９×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃〜約１５×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃の線膨張係数（「ＣＬＴＥ」）。少なくとも厚いガラスの場合には、他の物理的特性は以下を含んでよい：約２．４２ｇ／ｃｍ3〜約２．５２ｇ／ｃｍ3の密度、約７５〜２００Ｎ／ｓｑ．ｍｍの引張強さ、５００〜１２００Ｎ／ｓｑ．ｍｍの圧縮強さ、６０〜８０ＧＰａの弾性係数、９×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃のＣＬＴＥ、及び少なくとも約８５％、好ましくは少なくとも約８７％、さらに好ましくは少なくとも約９０％の可視光線透過率含んでよい。
第１封入層１２４
【００５２】
封入層のある例において、第１封入層１２４は、バリア層１２２の下で一般に光電池層１１０の上に配置されてよい。第１封入層１２４は、結合機構として作用して、隣接する層を一緒に保持するのを助けることが企図される。これはまた、光電池１１０に到達するまで、所望の量とタイプの光エネルギーが透過することを可能にするべきである。第１封入層１２４はまた、隣接する層の又はこれらの層を介して変形された形状の凹凸（例えば、厚さの変化）を補正するように機能してもよい。これはまた、温度変化や物理的移動及び曲げによる層間のたわみや移動を可能にするように機能してもよい。好適な実施態様において第１封入層１２４は、接着フィルムもしくはメッシュ、好ましくはＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル）、熱可塑性ポリオレフィン、ポリウレタン、イオノマー、シリコン系ポリマー又は同様の物質から基本的になってよい。この層の好適な厚さは、約０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ、さらに好ましくは約０．２ｍｍ〜０．８ｍｍ、最も好ましくは約０．２５ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲である。
光電池層１１０
【００５３】
本発明で企図される光電池層１１０は、市販されている任意の数の既知の光電池からなるか、又はいくつかの将来開発される光電池から選択されてよい。これらの電池は、光エネルギーを電気に変換するように機能する。光電池の光活性化部分は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する物質である。結晶性シリコン、非晶質シリコン、ＣｄＴｅ、ＧａＡｓ、色素感受性太陽電池（いわゆるＧｒａｔｅｚｅｌ電池）、有機／ポリマー太陽電池、又は光電効果により日光を電気に変換する任意の他の物質を含む、この機能を与える任意の物質が使用できる。しかし光活性化層は、好ましくはＩＢ−ＩＩＩＡ−カルコゲニド、ＩＢ−ＩＩＩＡ−セレニド、ＩＢ−ＩＩＩＡ−硫化物、又はＩＢ−ＩＩＩＡ−セレニド硫化物の層である。より具体的な例は、銅インジウムセレン、銅インジウムガリウムセレン、銅ガリウムセレン、銅インジウム硫化物、銅インジウムガリウム硫化物、銅ガリウムセレン、銅インジウム硫化セレン、銅硫化ガリウムセレン、及び銅インジウム硫化ガリウムセレン（その全ては、本明細書においてＣＩＧＳＳと呼ばれる）を含む。これらはまた、式Ｃｕｌｎ（１−ｘ）ＧａｘＳｅ（２−ｙ）Ｓｙ（ここで、ｘは０〜１であり、ｙは０〜２である）で表すことができる。銅インジウムセレン及び銅インジウムガリウムセレンが好ましい。ＣＩＧＳＳ系電池において有用であることが当該技術分野で知られている1つまたはそれ以上のエミッタ（バッファ）層、導電層（例えば、透明導電層）などの追加の電子活性層も、本発明で企図される。これらの電池は可撓性又は剛性でもよく、形や大きさがさまざまであるが、一般的に壊れやすく、環境劣化の影響を受けやすい。好適な実施態様においてにおいて、光電池アセンブリー１１０は、実質的なひび割れ及び／又は機能の有意な損失なしに曲げることができる電池である光電池の例は、米国特許第３７６７４７１号、米国特許第４４６５５７５号、米国特許第２００５００  １５５０Ａ１号、ヨーロッパ特許第８４１７０６Ａ２号、米国特許第２００７０２５６７３４Ａ１号、ヨーロッパ特許第１０３２０５１Ａ２号、日本国特許第２２１６８７４号、日本国特許第２１４３４６８号、及び日本国特許第１０１８９９２４ａ号（これらは、すべての目的について参照することにより本明細書に組み込まれる）を含む多くの米国特許や刊行物に記載されている。
【００５４】
例えば図２Ｂに例示される光電池層１１０はまた、電池に電気的に接続されたバスバー（bus bar）１１１、コネクターアセンブリー構成要素３００のような電気回路を含んでよく、ＰＶ装置１０の横方向に渡る。この領域は、バスバー領域３１１として知られている。
第２封入層１２６
【００５５】
封入層の別の例において、第２封入層１２６は、一般に光電池層１１０の下に連結されて位置するが、ある場合には、上層１２２及び／又は第１封入層１２４に直接接触してもよい。第２封入層１２６は、第１封入層と同様の機能を果たしてもよいが、これは必ずしも電磁放射線又は光エネルギーを伝達する必要は無い。
バックシート１２８
【００５６】
保護層の例では、第２封入層１２６の下に連結されて位置するバックシート１２８があってよい。バックシート１２８は、環境保護層として機能（例えば、上記層から水分及び／又は粒状物質を遮断する）してもよい。これは好ましくは、可撓性材料（例えば、薄いポリマーフィルム、金属箔、多層フィルム、又はゴムシート）で構成される。好適な実施態様においてバックシート１２８材料は、水分不透過性であり、その厚さは、約０．０５ｍｍ〜１０．０ｍｍ、さらに好ましくは約０．１ｍｍ〜４．０ｍｍ、及び最も好ましくは約０．２ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲でもよい。他の物理的特性は以下を含んでよい：約２０％またはそれ以上（ＡＳＴＭ  Ｄ８８２により測定）の破壊伸び率（elongation at break）、約２５ＭＰａまたはそれ以上（ＡＳＴＭ  Ｄ８８２により測定）の引張強さ、及び約７０ｋＮ／ｍまたはそれ以上（グレーブス（Ｇｒａｖｅｓ）法により測定）の引張強さ。好適な材料の例は以下を含む：ガラスプレート、アルミニウム箔、ポリ（フッ化ビニル）（例えば、市販のＴｅｄｌａｒ（登録商標）（Ｄｕｐｏｎｔの登録商標）；ポリ（エチレンテレフタレート）；テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロエチレンのコポリマー（「ＦＥＰ」として知られている）；ポリ（エチレンテトラフルオロエチレン）；ポリ（エチレンナフタレート）、ポリ（メチルメタクリレート）；及びポリカーボネート、又はこれらの組合せ。
補助バリアシート１３０
【００５７】
保護層の別の例において、バックシート１２８の下に連結されて位置する補助バリアシート１３０があってよい。補助バリアシート１３０は、バリアとして機能して、環境条件や、ＰＶ装置１０が付される構造の特徴（例えば、屋根デッキの凹凸、物が飛び出ているなど）により引き起こされる物理的損傷から層を防御する。これは、任意の層であり、必ずしも必要ではないことが企図される。また、この層は本体部分２００と同じ機能を果たしてもよいことが企図される。好適な実施態様において、補助バリアシート１３０材料は、少なくとも部分的に水分不透過性であり、その厚さは、約０．２５ｍｍ〜１０．０ｍｍ、さらに好ましくは約０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ、及び最も好ましくは約０．８ｍｍ〜１．２ｍｍの範囲でもよい。この層は、約２０％またはそれ以上（ＡＳＴＭ  Ｄ８８２により測定）の破壊伸び率、約１０ＭＰａまたはそれ以上（ＡＳＴＭ  Ｄ８８２により測定）の引張強さ、及び約３５ｋＮ／ｍまたはそれ以上（グレーブス（Ｇｒａｖｅｓ）法により測定）の引裂強度を示すことが好ましい。好適な材料の例は、熱可塑性ポリオレフィン（「ＴＰＯ」）、熱可塑性エラストマー、オレフィンブロックコポリマー（「ＯＢＣ」）、天然ゴム、合成ゴム、ポリ塩化ビニル、及び他のエラストマーやプラストマー材料を含む。あるいは防御層は、構造的及び環境的（例えば、風）負荷の下で、追加の屋根機能を提供するように、より剛性の材料からなってよい。追加の剛性はまた、ＰＶ装置１０の熱膨張係数を改良するために、及び温度変動中に所望の寸法を維持するために好ましい。構造的性質のための保護層材料の例は、ポリマー材料、例えばポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステルアミド、ポリスルホン、アセタール、アクリル系、ポリ塩化ビニル、ナイロン、ポリカーボネート、フェノール系、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンテレフタレート、エポキシドがあり、ガラス及びミネラル充填コンポジット、又はこれらの任意の組合せを含む。
【００５８】
上記の層は、多くの組合せで構成又は積層されてよいが、バリア層１２２が上層であることが好ましい。さらに、これらの層は、特に限定されないが、接着結合、熱もしくは振動溶接、オーバーモールディング、又は機械的固定を含む、多くの方法により一体結合されることが企図される。
【００５９】
後述のいくつかの実施態様の明確性のために、ＭＰＣＡ１００は、別の方法で２つの部分で構成されるアセンブリーとしてさらに説明することができる。第１の部分であるＭＰＣＡサブアセンブリー１０１は、ＭＰＣＡ１００のすべての層（バリア層１２２を除く）を含み、第２の部分はバリア層１２２である。バリア層１２２はまた、例えば図２Ａに示すように、長さ「ＷBL」と幅「ＷBL」とを有してもよい。好ましくはＬBLは、後述のＬBPの約０．７５〜約１．２５倍、さらに好ましくは長さは互いの約５〜１０％以内である。また、ＭＰＣＡサブアセンブリー１０１は、総ＣＬＴＥ（「サブアセンブリーＣＬＴＥ」）が約３０×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃〜１５０×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃、さらに好ましくは約５０×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃〜１００×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃の範囲であってよいことが企図される。
本体部分２００
【００６０】
本体部分２００は、構成要素／アセンブリーの集合でもよいが、好ましくは一般に、例えば現在係争中の国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ０９／０４２４９６号（参照することにより本明細書に組み込まれる）に開示されているように、ポリマー（又はポリマー混合物）を鋳型（ＭＰＣＡ１００又は他の構成要素（例えばコネクター構成要素）のような挿入体を含むか又は含まない）中に射出することにより形成されるポリマー物品であることが企図される。本体部分２００は、ＰＶ装置１０の主要な構造キャリアーとして機能し、これと一致する方法で構築されるべきである。例えば、これは基本的に、プラスチックフレーミング材料として機能することができる。本体部分２００は、熱膨張によるストレス以上の接着強度で、ＭＰＣＡ１００に接着すべきであることが企図される。
【００６１】
本体部分２００を構成する組成物はまた、約５×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃〜約１４０×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃、好ましくは約３×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃〜約５０×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃、さらに好ましくは約５×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃〜約３０×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃、最も好ましくは約７×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃〜約１５×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃の線熱膨張係数（「ＣＬＴＥ」）を示すことが企図される。最も好ましくは、本体部分２００を構成する組成物のＣＬＴＥは、バリア層１２２のＣＬＴＥに密接に一致すべきである。好ましくは、本明細書に開示される本体部分２００を構成する組成物のＣＬＴＥはまた、線熱膨張係数（ＣＬＴＥ）が、バリア層１２２のＣＬＴＥの２０倍以内、さらに好ましくは１５倍以内、さらに好ましくは１０倍以内、さらに好ましくは５倍以内、最も好ましくは２倍以内であることにより特徴付けられる。例えば、バリア層１２２が９×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃のＣＬＴＥを有するなら、成形組成物のＣＬＴＥは、好ましくは１８０×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃〜０．４５×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃（２０倍）、さらに好ましくは１３５×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃〜０．６×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃（１５倍）、さらに好ましくは９０×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃〜０．９×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃（１０倍）、さらに好ましくは４５×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃〜１．８×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃（５倍）、最も好ましくは１８×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃〜４．５×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃（２倍）である。本体部分２００を含む組成物とバリア層１２２のＣＬＴＥを一致させることは、ＰＶ電池のひび割れや破壊などを引き起こす可能性のある、温度変化中のＢＩＰＶ装置への熱誘導ストレスを最小にするために重要である。
【００６２】
本明細書に開示の光発電物品のいくつかの実施態様について、バリア層１２２は、ガラスのバリア層を含む。バリア層１２２がガラス層を含むなら、成形組成物のＣＬＴＥは、好ましくは８０×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃未満、さらに好ましくは７０×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃未満、さらに好ましくは５０×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃未満、最も好ましくは３０×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃未満である。好ましくは新規組成物のＣＬＴＥは、５×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃より大きい。
【００６３】
ガラスが使用される（バリア層１２２として）場合、本体材料の組成物は、好ましくは少なくとも３％の破壊伸び率を有するが、典型的には２００％は超えない。またガラスが使用されない場合、本体材料は、好ましくは少なくとも１００％の破壊伸び率、さらに好ましくは少なくとも２００％、さらに好ましくは少なくとも３００％、及び好ましくは５００％以下の破壊伸び率を有することも企図される。組成物の破壊引張伸び率は、試験法ＡＳＴＭ  Ｄ６３８−０８（２００８）により、２３℃で試験速度５０ｍｍ／分で測定された。
【００６４】
好適な実施態様において、本体支持体部分２００は、本体材料を含んでよい（から実質的になってよい）。この本体材料は、充填された又は充填されていない成型可能プラスチック（例えばポリオレフィン、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＳＡＮ）、水添スチレンブタジエンゴム、ポリエステル、ポリアミド、ポリエステルアミド、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリスルホン、アセタール、アクリル系、ポリ塩化ビニル、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、熱可塑性および熱硬化性のポリウレタン、合成および天然ゴム、エポキシ、ＳＡＮ、アクリル、ポリスチレン、又はそれらの任意の組み合わせ）でもよい。充填剤（好ましくは最大約５０重量％）は、着色剤、難燃材（ＦＲ）又はイグニッション耐性材（ＩＲ）、補強剤、例えばガラス又は鉱物繊維、表面改質剤の、１つまたはそれ以上を含んでよい。プラスチックはまた、抗酸化剤、離型剤、発泡剤、およびその他の共通のプラスチック添加剤を含んでもよい。好適な実施態様において、ガラス繊維充填剤が使用される。ガラス繊維は、好ましくは約０．１ｍｍ〜約２．５ｍｍの範囲の繊維長さ（成形後）を有し、約０．７ｍｍ〜１．２ｍｍの範囲の平均ガラス長さを有する。
【００６５】
好適な実施態様において、本体材料（組成物）は、少なくとも５ｇ／１０分、さらに好ましくは少なくとも１０ｇ／１０分のメルトフローレート（melt flow rate）を有する。メルトフローレート は、好ましくは１００ｇ／１０分未満、さらに好ましくは５０ｇ／１０分未満、及び最も好ましくは３０ｇ／１０分未満である。組成物のメルトフローレート は、試験法ＡＳＴＭ  Ｄ１２３８−０４、「押出しプラストマーによる熱可塑性物質のメルトフローレート のＲＥＶ  Ｃ標準試験法（"REV C Standard Test Method for Melt Flow Rates of Thermoplastics by Extrusion Plastometer"）、２００４  条件Ｌ（２３０℃／２．１６Ｋｇ）により測定した。本発明のポリエチレンとエチレン−α−オレフィンコポリマーのメルトフローレート は、条件Ｅ（１９０℃／２．１６Ｋｇ）を使用して測定され、一般にメルトインデックスと呼ばれる。
【００６６】
すべての実施態様において、組成物は、少なくとも２００ＭＰａ、好ましくは少なくとも４００ＭＰａ、最も好ましくは少なくとも７００ＭＰａの曲げ弾性率を有する。ＭＰＣＡ１００がガラス層を含む好適な実施態様において、曲げ弾性率は、好ましくは少なくとも１０００で、かつ７０００ＭＰａ以下である。第２の実施態様において曲げ弾性率は、１５００ＭＰａ以下、さらに好ましくは１２００ＭＰａ以下、最も好ましくは１０００ＭＰａ以下である。組成物の曲げ弾性率は、試験法ＡＳＴＭ  Ｄ７９０−０７（２００７）により試験速度２ｍｍ／分を使用して測定された。本体部分２００を構成する組成物はまた、約２５×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃〜７０×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃、さらに好ましくは約２７×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃〜６０×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃、最も好ましくは約３０×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃〜４０×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃の線熱膨張係数（「本体ＣＬＴＥ」）を示すことが企図される。
【００６７】
好ましくは新規組成物は、ＲＴＩ電気強度（RTI Electrical Strength）とＲＴＩ機械強度（RTI Mechanical Strength）が、それぞれ少なくとも８５℃、好ましくは少なくとも９０℃、さらに好ましくは少なくとも９５℃、さらに好ましくは少なくとも１００℃、最も好ましくは少なくとも１０５℃を有するとして特徴付けられる。
【００６８】
ＲＴＩ（相対温度指数）は、ＵＬ７４６Ｂ（２０００年１１月２９日）に詳述された試験方法により測定される。基本的に、プラスチックの主要な特徴は、試験（例えば引張強さ）の開始時に測定され、次に、試料は少なくとも４つの高温（例えば、１３０、１４０、１５０、１６０℃）に置かれ、試料は、数ヶ月間、定期的に試験される。次に、主要な性質が試験され、フィールドサービスで証明されている既知の材料の比較結果から、作業基準が確立される。未知試料の有効寿命が、既知材料と比較して決定される。ＲＴＩは℃で表される。試験は、完了するのに少なくとも５０００時間かかり、時間とコストを費やす。
【００６９】
ＲＴＩは高価で時間のかかる試験であるため、当業者が有用な組成物を選択するための有用な代替物は、示差走査熱分析（ＤＳＣ）により測定される融点である。本明細書において有用であるとされる組成物について、大部分の組成物について示差走査熱分析で１６０℃未満の温度に融点は見られず、好ましくは全組成物について１６０℃未満の温度に融点は見られない。示差走査熱分析プロフィールは、試験法ＡＳＴＭ  Ｄ７４２６−０８（２００８）により、加熱速度１０℃／分で測定された。射出成形組成物のかなりの部分が１６０℃未満の温度で融解するなら、組成物が、電気強度、機械強度、可燃性、及び機械的衝突について、ＰＶ装置１０で使用された時、充分に機能するという充分に高い評価で、ＵＬ  ＲＴＩ試験７４６Ｂを通過する可能性は低いであろう。
【００７０】
本体部分２００は、任意の数の形及びサイズでもよいことが、企図される。例えばこれは、正方形、長方形、三角形、楕円形、円形、又はこれらの任意の組合せでもよい。本体部分２００はまた、例えば図２Ａに表示されているように、長さ「ＬBP」と幅「ＷBP」とを有するとして記載され、それぞれ、１０ｃｍという小ささでも、５００ｃｍ以上という大きさでもよい。これはまた、小さい約１ｍｍ〜大きい２０ｍｍまたはそれ以上の範囲の厚さ（ｔ）を有してもよく、本体部分２００の異なる場所で変化してもよい。好ましくは本体部分２００は、本体の下表面部分２０２、本体の上表面部分２０４、及び上表面部分と下表面部分とにまたがり、本体周縁２０８を形成する本体横表面部分２０６を有するとして記載することができる。
コネクターアセンブリー
【００７１】
コネクターアセンブリーは、ＰＶ装置１０との相互の電気通信を可能にする。この通信は、光電池層１１０に連結した回路と連動しているか、又は他の回路を介して、ＰＶ装置１０を通過するか又はこの全体への通信を促進する。コネクターアセンブリーは、種々の構成要素とアセンブリーからなってよく、本発明の主要な焦点は、ＰＶ装置と一体になった（ここに埋め込まれた）コネクターアセンブリー構成要素３００に関する。図３に例示されるように、一般に構成要素３００は、ポリマーハウジング３１０と、ＰＶ装置１０に突き出た電気リード３２０を含むが、他の構成も企図される。ハウジング３１０を構成する好適な材料の例は、以下を含む：ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＯ（ポリプロピレンオキシド）、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）、ＰＡ（ポリアミド）、及びＰＥＩ（ポリエーテルイミド）のポリマー化合物又は混合物、及びこれらは、最大６５重量％の充填剤を含んでも含まなくてもよい。ハウジング３１０を構成する組成物はまた、流れ方向に、約１２×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃〜１００×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃、さらに好ましくは約１５×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃〜８０×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃、最も好ましくは約２０×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃〜６０×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃の線熱膨張係数（ＣＬＴＥ）を示すことが企図される。
【００７２】
ハウジング３１０は、任意の数の材料から構築されてよい（上記したように）が、好ましくは以下の材料特性を有するものが企図される：引張係数が、少なくとも約０．１ＧＰａ、さらに好ましくは約１ＧＰａ、最も好ましくは約１０ＧＰａ；最終伸長値が、約１％、さらに好ましくは約１．５％、最も好ましくは約２．５％またはそれ以上；線熱膨張係数が、約５０×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃、さらに好ましくは約３０×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃、最も好ましくは約２０×１０−６ｍｍ／ｍｍ℃。
【００７３】
このコネクターハウジング３１０の例では、ハウジングはさらに、コネクターアセンブリー下表面部分３１２、コネクターアセンブリー上表面部分３１４、及び上表面部分と下表面部分とにまたがるコネクターアセンブリーの横表面部分３１６を有するとして定義してもよい。この横表面部分３１６は、コネクターアセンブリー周縁３１６’を形成する。また、横表面部分３１６の上に、フランジ又は突起３１８が位置してもよい。
【００７４】
ある実施態様において、コネクターはまた、設置時にオスコネクター部分とメスコネクター部分を確実にラッチをかけるように機能し得るラッチ機構（示していない）を含んでよい。これは、中間層５００、相互接続構造メンバー１５００、解放機構２５００、又はこれらの任意の組合せが、コネクターハウジング３１０の周りに配置される場合の、好適な配置でもよい。
【００７５】
上記の「コネクターアセンブリー」又は「コネクターハウジング３１０」は、ＰＶ装置１０の同じ場所に位置する何か別の構成要素又は物体でもよいことも、企図される。以下の欄で考察される関係はまた、この別の構成要素又は物体に適用される。
中間層５００
【００７６】
装置１０中に1つまたはそれ以上の中間層を備えてもよい。中間層は、ＭＰＣＡ１００、本体部分、及び／又はコネクターハウジング３１０間のＣＬＴＥの不一致によるストレス／ひずみを抑制することを助けるように機能してもよい。これはまた、特に、所望の温度範囲（例えば、約−４０℃〜９０℃）にわたるコネクターハウジング３１０の動きに関して、装置の全体的寸法安定性を助けるという付加的利益を有してもよい。さらにこれは、好ましくは、３８℃で５０ｇ／ｍ2・日以下の水蒸気透過速度のような水分バリア性を示してもよい。装置１０が比較的剛性の多角形のバリア層１２２と少なくとも１つのハウジング３１０とを含む場合、これは、２つの構成要素のブリッジとして機能してもよい。
【００７７】
中間層５００は中間層材料を含んでよい（実質的に、これから構築されてよい）ことが企図される。この中間層材料は、好ましくは、この目的に機能するブチルゴム、アイオノマー、シリコーンゴム、ポリウレタンエラストマー、ポリオレフィンエラストマーのような材料、又はこれらの複合体からなる群から選択されてよい。ある実施態様において、この層材料は、上記の封入剤である封入層から形成される。
【００７８】
中間層５００が実質的にストレスを吸収するように設計されているある実施態様において、層５００は任意の数の材料から構築されてよい（上記したように）が、好ましくは約３００ＭＰａ未満、さらに好ましくは約５０ＭＰａ未満、最も好ましくは約１ＭＰａまたはそれ以下の引張係数、約２００％、さらに好ましくは約５００％、及び最も好ましくは約１２００％またはそれ以上の最終伸長値、のような材料特性を有することが企図される。
【００７９】
中間層５００がストレスを吸収し転移させる別の実施態様において、層５００は、本体部分２００、ＭＰＣＡ１００、及びコネクターハウジング３１０のいずれか（又はすべて）の弾性係数（引張係数又はヤング率）の少なくとも（±）約１５％、さらに好ましくは約１０％、最も好ましくは約５％以内である弾性係数（引張係数又はヤング率）を有する材料でもよいことが企図される。好適な実施態様において、本体部分の弾性係数（引張係数又はヤング率）又はセル弾性係数（引張係数又はヤング率）の少なくとも５％未満である層の弾性係数（引張係数又はヤング率）。また、好適な実施態様において、層材料は、本体の最終伸長値、セル最終伸長値、又はこれらの両方より少なくとも１００％大きい層最終伸長値を有することが企図される。また好適な実施態様において、層材料は、本体部分の降伏強度値及びセルの降伏強度値より少なくとも５％小さい層降伏強度値を有することが企図される。層５００を規定する別の方法において、これは好ましくは、約５０〜５０００ＭＰａ、さらに好ましくは約１００〜７００ＭＰａ、及び最も好ましくは約１５０〜４００ＭＰａの範囲のヤング率を有するとして特徴付けられる。
【００８０】
中間層５００は、ＭＰＣＡ１００と少なくとも1つのコネクター３００との間に配置される別の構成要素でもよく、又はコネクター３００及び／又は上層１２２の部分を取り囲んでもよいことが企図される。層５００はまた、ＭＰＣＡ１００と一体でもよい。実施例は後述される。
相互連結構造メンバー１５００
【００８１】
相互連結構造メンバーは、装置１中に提供されてよい。相互連結構造メンバー１５００は、ＭＰＣＡ１００、本体部分、及び／又はコネクターハウジング３１０間のＣＬＴＥの不一致によるストレス／ひずみを抑制することを助けるように機能してもよい。これはまた、特に、所望の温度範囲（例えば、約−４０℃〜９０℃）にわたるコネクターハウジング３１０の動きに関して、装置の全体的寸法安定性を助けるという付加的利益を有してもよい。装置１０が比較的剛性のバリア層１２２と少なくとも１つのハウジング３１０とを含む場合、これは、２つの構成要素のブリッジとして機能してもよい。
【００８２】
構造メンバー１５００は、任意の数の材料から構築されてよい（上記したように）が、好ましくは、引張係数が本体部分の引張係数の少なくとも約１．２５×、さらに好ましくは約１．５×、最も好ましくは約２×またはそれ以上であることが企図される。例えば無機材料（例えば、約２０６ＧＰａの係数を有してもよい鋼強化メンバー）を使用すると、この範囲は最大２００×になり得る。また、相互連結構造メンバーは、引張係数が上層の引張係数の実質的に等しいか又はその約４×である材料でもよいことも企図される。ある好適な実施態様において、構造メンバー１５００の引張係数は、上層１２２の引張係数の少なくとも約５〜３０％以内、さらに好ましくは約７〜２０％、最も好ましくは約１０〜１５％である。好適な実施態様において、相互連結構造メンバー１５００は、相互連結構造メンバー材料を含んでよい（これから実質的に構築されてよい）。相互連結構造メンバー材料は、好ましくはガラス、金属、セラミック、アルミニウム、鋼、炭素繊維、充填及び未充填ポリマー、又はこれらの組合せからなる群から選択されてよい。
【００８３】
構造メンバー１５００は本体に一体化されるか、ＭＰＣＡ１００と少なくとも１つのコネクター３００との間に配置される別の構成要素であるか、又はコネクター３００に一体化されてよいことが企図される。ひずみを最小にするするために、構造メンバー１５００は、ひずみが存在するあらゆる場所で使用できる（例えば、ＭＰＣＡ１００とコネクターとの間だけではなく）。また、構造メンバー１５００は、それ自体の又は装置１０の追加の構成要素の位置決めを助ける位置探索機構を含んでよいことが企図される。
形状特性と材料特性の関係
【００８４】
ＰＶ装置１０とその構成要素の構築に使用される材料の選択及び形状特性と物理的特性の関係は、システム全体の性能（例えば、耐久性と複数のＰＶ装置の組み立てやすさ）に影響を与えると考えられる。製造の容易さ、コスト、及び／又は製品の性能要件のニーズのバランスをとることは、ユニークな材料の選択と構成要素の設計を促進し得る（例えば、後述の少なくとも１つの相互接続メンバー；後述の少なくとも１つの相互連結構造メンバーの使用；及び／又はその中の解放機構２５００の使用）。本発明は、これらの要因を包含し、所望の結果を達成するためにユニークな解答を提供する。
【００８５】
完全なシステムが一致して作用できるように、種々の構成要素の物理的性質をできるだけ一致させる（例えば、すべての又はほとんどの構成要素が同様の材料又は材料ファミリーから構築される）ことが好ましいことが企図される。これが完全に達成されない場合、ユニークな形状設計機構／構成要素（例えば、相互接続メンバー；相互連結構造メンバー；解放機構、及び／又は個々の構成要素の形状設計）が必要な場合があることが企図される。特に関係するものは、本体２００、ＭＰＣＡ１００全体（及び、ある場合には特にバリア層１２２）、及びコネクター３００の材料特性の選択の関係と、互いの形状の関係である。
ＭＰＣＡ、本体、及び／又はコネクターの関係
【００８６】
この欄では、ＭＰＣＡ１００、本体部分２００、及び／又はコネクターハウジング３１０、及びその中の相互接続中間層５００間の関係のいくつかの態様に集中する。この中間層は、ある温度範囲にわたって、光起電装置１０の制御された弾性変形を可能にするように適合されたパネル中に又は本体部分内に配置してもよい（典型的には、本体部分２００の外表面の近く又はすぐ下）。典型的には温度範囲は、約−４０℃〜９０℃である。この変形は大部分は、本体部分２００（及び、存在する場合はコネクター）とＭＰＣＡ１００間のＣＬＴＥの差に由来すると考えられる。すなわち、中間層は、ＣＬＴＥの差により引き起こされたストレスを放散させるか及び／又は移動させる機構を提供する。各構成要素間のＣＬＴＥの差が小さいほど、中間層５００が必要な領域が小さく（例えば、寸法）又は少なくなる。例えば、各構成要素間のＣＬＴＥの差が５％より大きい場合、これは、中間層の少なくとも１つの領域が必要であると考えられる。
【００８７】
この欄はまた、ＭＰＣＡ１００、本体部分２００、及び／又はコネクターハウジング３１０、及びその中の相互連結構造メンバー１５００との関係のいくつかの態様に集中する。相互連結構造メンバーは、温度範囲にわたって、光起電装置１０の制御された弾性変形を可能にするように適合されたパネル中に又は本体部分内に配置してもよい（典型的には、本体部分２００の外表面の近く又はすぐ下）。典型的には温度範囲は、約−４０℃〜９０℃である。この変形は大部分は、本体部分２００（及び、存在する場合はコネクター）とＭＰＣＡ１００間のＣＬＴＥの差に由来すると考えられる。すなわち、相互連結構造メンバーは、ＣＬＴＥの差により引き起こされたストレスを放散させるか及び／又は移動させる機構を提供する。
【００８８】
この欄は、ＭＰＣＡ１００、ＭＰＣＡサブアセンブリー１０１、及び本体部分２００との関係のいくつかの態様に集中する。いくつかの実施例と好適な実施態様が、本明細書で詳述される。これらの例は限定的ではなく、本発明が他の可能な構成を包含することを、当業者は理解するであろう。
【００８９】
ＰＶ装置１０の全体的形を制御すること、特にその幅ＷBPに沿って本体部分２００の傾斜（又は反り）を制御することが好ましいと考えられる。図２１、２４、及び２５に例示されるように、あるＰＶ装置１０が、ある表面（建築構造物４５１）上の別のＰＶ装置１０上の置かれる（又は設置される）時、カッピング（cupping）又は傾斜は重要な考慮事項である。
【００９０】
図２５は、カップ状をしていない好ましくないＰＶ装置１０の例である。図２４は、好適にカップ状をしたＰＶ装置１０を示す。カッピング４５４の量（例えば、次の下の構造４５１の面又は別のＰＶ装置１０からの距離−カッピング値）は、好ましくは約３．０ｍｍ〜約３０ｍｍ，さらに好ましくは約５．０ｍｍ〜２５．０ｍｍ、最も好ましくは約７．０ｍｍ〜１５ｍｍの範囲である。
【００９１】
上記ニーズの一部又はすべてを満たすＰＶ装置１０を製造するために、追加の設計を考慮することが必要であると考えられる。前項で考察した材料と形状との関係がある場合、曲げ例２１０を含むことが有効な場合があることを、本発明は企図する。特に、サブアセンブリーＣＬＴＥと本体部分の材料のＣＬＴＥのパーセント差が大きくなると、曲げ領域のニーズが大きくなることが、注目される。これらの比と構成要素ストレスに対するその影響は、ストレス負荷を分離するために重要である。これらの領域は、熱負荷や材料の相対的ＣＬＴＥにより製造と設置の負荷がストレスと一緒にならないような方法で、これらの領域を配置させることが有利であろう。これはまた、部品を不利な厚さや長さになるように影響を与える非常に重要な電気構成要素（コネクター、バスバーなど）を含む装置の非常に重要な領域で起きることがある。曲げ領域２１０の位置及び／又は構成の例は、後述される。各例からの態様の任意の又はすべての組合せは、所望であれば、組合せることができることは企図される。
【００９２】
装置１０が搭載表面（例えば、建築物構造４５１）に固定される時、最も上の端と最も下の端が、搭載表面又は他の装置と完全に接触するように、この曲げ領域が装置１０の固定位置（又は固定ゾーン４５０）の非常に近く（例えば、約２５．０ｍｍ以内）に位置することが好ましい。屋根装置や光起電装置の多くの態様にとって、これは重要であると考えられる。例は、環境状況及び補修状況を通しての、水のシール適性、風の負荷に対する耐性、風や振動中の安定性、及び搭載表面上の均一な位置の維持を含む。従って、これらのニーズを満たすように、端が正しくプレロードされるように、曲げ領域を有することが非常に好ましい。曲げ領域無しでは、装置を搭載表面に個体するために過度の力が必要になることがある。あるいは、部品が不充分な曲げ耐性又は正しくない曲げ（又は傾斜）を有する場合、充分な端接触は維持されない。
【００９３】
少なくとも１つのコネクター３００が装置１０中に存在する場合、コネクターハウジング３１０と残りの各構成要素との材料特性の関係が考慮される。ある好適な実施態様において、層の弾性係数（引張係数又はヤング率）は、フレーム（本体部分）の弾性係数（引張係数又はヤング率）、コネクターの弾性係数（引張係数又はヤング率）、又はこれらの両方と、少なくともほぼ等しいか、さらに好ましくはそれ未満であり、最も好ましくは約５％小さい。別の好適な実施態様において、層の弾性係数（引張係数又はヤング率）値は、フレーム（本体）の弾性係数（引張係数又はヤング率）値とセルの弾性係数（引張係数又はヤング率）値との間にあってもよい。さらに別の好適な実施態様において、層の熱膨張係数値は、フレーム（本体部分）の熱膨張係数値、及びコネクターの熱膨張係数値と、少なくとも等しく、さらに好ましくはこれより高く、最も好ましくはこれより約１０％高い。さらに別の好適な実施態様において、層の最終伸長値は、本体部分の最終伸長値、コネクターの最終伸長値、又はこれらの両方より、少なくとも約５０％大きく、さらに好ましくは約８０％、最も好ましくは約１００％大きい。
【００９４】
層の材料は、それが接触する種々の構成要素に、３次元多層光電池アセンブリー、本体部分、又はコネクターハウジングに接着するように、少なくとも約０．５ジュール／ｍ2、さらに好ましくは約１ジュール／ｍ2、最も好ましくは約２ジュール／ｍ2の好適な最小接着値で接着することが企図される。層材料は、ある構成要素に対する接着が別の構成要素に対する接着より大きい（例えば、５％またはそれ以上）ことが好ましい、ことも企図される。例えば、中間層の材料は、フレーム（本体部分）アセンブリーよりコネクターハウジングにより結合し、フレーム（本体部分）アセンブリーより光電池アセンブリーにより結合することが好ましい。フレームアセンブリー（本体部分）以外の構成要素に対する接着は、装置１０中の電気構成要素へのより低い水蒸気透過を有することの重要性のために、好ましいことが企図される。
【００９５】
各構成要素間のＣＬＴＥの差が小さいほど、より小さい（例えば、寸法が）又は少ない数の相互連結構造メンバー１５００が重要になり得ることも企図される。例えば、各構成要素間のＣＬＴＥの差が、５％より大きい場合、これは、少なくとも１つの相互連結構造メンバー及び／又は少なくとも１つの解放機構が必要であると考えられる。
【００９６】
構造メンバー１５００は、装置１０に直接機械的にかみ合う（例えば、図９Ｂに示すように）か、接着剤系を介してかみ合うか、又はこれらの組合せでもよいことが企図される。接着剤系の場合、選択される接着剤は、コネクター３００の引張降伏強度より大きい引張降伏強度、及び本体２００より大きい引張降伏強度を有するような特徴を有するべきである。他の所望の特徴は、選択される接着剤が熱膨張によるストレス以上の接着力を有する接着剤系を含んでよい。接着剤が使用される場合、構成要素間の結合は、少なくとも単一のもしくは二重重ね継ぎであるか、又は界面ストレスを最小にするように設計された任意のそのような結合であることが企図される。
【００９７】
いくつかの例と好適な実施態様が、本明細書で詳述される。これらの例は限定的ではなく、本発明が他の可能な構成を包含することを、当業者は理解するであろう。
【００９８】
図４Ａ〜Ｂに示すように、中間層５００の第１の例では、中間層５００は、本体部分２００の外表面２０４とＭＰＣＡ１００との間に配置され、コネクター３００の周りでバリア層１２２の端まで延長している。好ましくは層５００は、少なくともコネクター３００と層１２２のすぐ近傍（例えば、約５．０ｍｍ以内）で、これらの各厚さ（Ｃt、Ｂt）の少なくとも約５０％の、厚さＩtを有する。
【００９９】
図５Ａ〜Ｂに示すように、第２の例において第１の中間層部分５００は、本体部分２００の外表面２０４とＭＰＣＡ１００との間に、層１２２の上端のまわりに配置される。第２及び第３の中間層部分５００は、コネクター３００の周りに伸長している。好ましくは層５００は、少なくともコネクター３００と層１２２のすぐ近傍（例えば、約５．０ｍｍ以内）で、これらの各厚さ（Ｃt、Ｂt）の少なくとも約５０％の、厚さＩtを有する。
【０１００】
図６Ａ〜Ｃに示すように、第３の例において第１の中間層部分５００は、本体部分２００とＭＰＣＡ１００との間で、層１２２の上端の周りに配置され、本体の上表面部分２０４と共存する。６Ｂでは、層部分５００は、封入層１２４から形成するものとして示される。６Ｃでは、層５００は、層１２４とは異なる別の構成要素及び／又は材料である。この例では、装置１０は、コネクター３００無しで示される。これらは、所望であれば含まれることが企図される。
【０１０１】
図７Ａ〜Ｃに示すように、第４の例において第１の中間層部分５００は、本体部分２００とＭＰＣＡ１００との間に配置され、２つの構成要素を完全に分離して、本体下表面部分２０２及び本体上表面部分２０４と共存する。７Ｂでは、層部分５００は、封入層１２４及び／又は１２６から形成するものとして示される。７Ｃでは、層５００は、層１２４及び／又は１２６とは異なる別の構成要素及び／又は材料である。この例では、装置１０は、コネクター３００無しで示される。これらは、所望であれば含まれることが企図される。
【０１０２】
図８に示す相互連結構造メンバー１５００の第１の例において、本体部分２００とバリア層１２２の部分は、バリア層周縁２２２に沿って結合（例えば、接触）される。この例では、バリア層は、本明細書の前の欄に開示したように、ガラスの物性を有するガラスで構成される。この例では、バリア層周縁２２２は、丸いバリア周囲コーナー４２０を有する。対向するコネクターハウジング３１０のセットは、本体部分２００の外縁に沿って配置される。また、本体部分２００内に配置されて単一の相互連結構造メンバー１５００が含まれる。
【０１０３】
第１の好適な実施態様において、この相互連結構造メンバー１５００は、少なくとも３次元多層光電池アセンブリーのバリア層の距離ＤR内に、コーナー４２０間の周縁２２２の少なくとも約５０％（好ましくは、少なくとも約７０〜９０％）に沿って位置する。好ましくは距離ＤRは、約０〜１２．０ｍｍ、さらに好ましくは約０．５ｍｍ〜７．０ｍｍ、最も好ましくは約１．０〜５．０ｍｍである。この例において、相互連結構造メンバー１５００はまた、コネクターハウジング３１０の少なくとも１つまたはそれ以上の側面に沿って配置される。好ましくはコネクターハウジングの周縁の約０．５〜５．０ｍｍ内に配置されるが、これはハウジング３１０（又は周縁２２２）に直接隣接してもよいことが企図される。
【０１０４】
この実施態様において、相互連結構造メンバー１５００は、全体の厚さＭTが約１．０ｍｍ〜６．０ｍｍであるプレート様構造で構成される。この厚さは、構造メンバー１５００全体にわたって均一でもよいが、厚さがハウジング３１０及び／又は周縁２２２の近傍でより厚い（例えば、ハウジング３１０及び／又は周縁２２２の厚さと同等であるか、又は少なくとも７５％である）ことが有利であることが企図される。
【０１０５】
図９Ａ〜Ｂに示される第２の例において、相互連結構造メンバー１５００の数と位置を除いて、装置１０は第１の例の装置と同様に構成される。この実施態様では、２つの相互連結構造メンバー５００がある。これらは、ハウジング３１０と一体になっており、下方のバリア層１２２に突き出ている。構造メンバー１５００は、両側のバリア層と重複するロッキング部分５１０を含む。この例では、ロッキング領域５１０の領域において、接着剤が、少なくとも部分的に構造メンバー１５００とバリア層１２２との間に配置されてよいことが企図される。好ましくはロッキング部分は、任意の方向で横への力により、これがはずれることがないように、少なくとも２つの平面上に位置する。
【０１０６】
図１０に示される第３の例において、相互連結構造メンバーは、バリア層１２２とコネクターハウジング３１０に機械的に嵌合している。この実施態様では、嵌合している構造メンバーは、バリアロッキング機構１２３とコネクターロッキング機構３１１とかみ合うように適合されているロッキング機構５２０を有する。これは、ラインツーラインフィット、プレスフィットでもよく、又はその間に中間接着層が配置されてもよいことが企図される。ロッキング機構５２０を提供するために任意の数の形が利用でき、本例は、限定を意図するものではない。
【０１０７】
図１２に示される解放機構２５００の第１の例において、本体部分２００とバリア層１２２の部分は、バリア層周縁２２２に沿って結合（例えば、接触）される。この例では、バリア層は、本明細書の前の欄に開示したように、ガラスの物性を有するガラスで構成される。この例では、バリア層周縁２２２は、丸いバリア周囲コーナー４２０を有する。対向するコネクターハウジング３１０のセットは、本体部分２００の外縁に沿って配置される。また、本体部分２００内に配置される単一の相互連結構造メンバー２５００が含まれる。
【０１０８】
第１の好適な実施態様において、この解放機構２５００は、少なくとも３次元多層光電池アセンブリーのバリア層の距離ＤR内に、コーナー４２０間の周縁２２２の少なくとも約５０％（好ましくは、少なくとも７０〜９０％）に沿って位置する。好ましくは距離ＤRは、約１０．０〜３０．０ｍｍ、さらに好ましくは約１２．５ｍｍ〜２５．０ｍｍ、最も好ましくは約１５．０〜２０．０ｍｍである。この例において、解放機構２５００はまた、コネクターハウジング３１０の上に配置される。好ましくはコネクターハウジングの上部周縁の約５．０〜１５．０ｍｍ内に配置されるが、これはハウジング３１０に直接隣接してもよいことが企図される。
【０１０９】
この例において、解放機構は、本体部分２００の局所的に薄い部分を含む。好ましくは、局所的に薄い部分は、本体部分２００の深さの少なくとも５０パーセントの深さを有し、外形Ｃpと幅ＣWを有するチャネル５１０を構成する。好適な実施態様において、幅ＣWは少なくとも約１．０ｍｍ、最大約１５．０ｍｍであり、さらに好ましくは約２．５ｍｍ〜１２．５ｍｍ、最も好ましくは約３．５〜８．０ｍｍである。解放機構２５００の位置と幅ＣWの両方が最適化できることが企図される。図１１Ａ〜Ｆに示す例は例示であり、限定的であると見なすべきではない。
【０１１０】
図１３に示される第２の例において、解放機構２５００の数と位置を除いて、装置１０は第１の例の装置と同様に構成される。この実施態様では、４つの解放機構２５００がある。これらは、本体部分２００内に配置され、コネクターハウジングの内部コーナー４３０、４３２からバリア層１２２にまたがる。この例では、コネクターハウジング３１０の下部の内部コーナーと隣接する機構２５００は、丸いバリア周囲コーナー４２０（曲面部のどこか）に向けられている。さらに好ましくは、コネクターハウジング３１０の上部の内部コーナーと隣接する機構２５００は、装置１０に向けられている。さらに好ましくは、約１５〜６５°、さらに好ましくは約３０〜４５°の値を有する角度で。機構の遠位末端（コネクターハウジング３１０の反対側）は、周縁２２２から好ましくは約１０．０〜３０．０ｍｍ、さらに好ましくは約１２．５ｍｍ〜２５．０ｍｍ、最も好ましくは約１５．０〜２０．０ｍｍである。
【０１１１】
図１４に示される第３の例において、解放機構はバリア層１２２内に配置される。この実施態様では、解放機構は、バリア層１２２の厚さと少なくとも等しい深さを有し、幅ＷBLの少なくとも２５％（好ましくは、１００％）にわたってまたがる。また、このチャネルは、図１１Ｅに示したものと同様の外形を有することが好ましい。この実施態様では、解放機構チャネルの少なくとも底は、エラストマーバリア材料で充填されて、少なくとも一部の環境バリア防御（低い弾性率、強い接着、及び大きな伸長材料）を提供する。例えば、ブチルゴム、アイオノマー、シリコーンゴム、ポリウレタンエラストマー、ポリオレフィンエラストマーのような材料は、この目的を果たすことができる。このような充填剤の使用はまた、他の実施態様又は例のいずれかについて企図される。
【０１１２】
図１５に示される第４の例において、解放機構２５００の数と位置を除いて、装置１０は第１の例の装置と同様に構成される。この実施態様では、６つの解放機構２５００がある。これらは、本体部分２００内に配置され、周縁２２２からコネクターハウジング３１０の上部の近くの点まで、周縁２２２と直交するチャネルである。これらは、装置１０全体にほぼ等しく離れていてよいが、他の間隔位置が企図される。
【０１１３】
図１６に示される第５の例において、解放機構２５００の数と位置を除いて、装置１０は第１の例の装置と同様に構成される。この実施態様では、２つの解放機構２５００がある。これらは、本体部分２００内に配置され、周縁２２２（好ましくは、丸いバリア周囲コーナー４２０内）からコネクターハウジング３１０の下部の外部コーナー（好ましくは装置１０の外周で）まで延長しているチャネルである。
【０１１４】
図１７、１８、及び１９に示されるユニークな個々の構成要素の形状の第１の例では、本体部分２００とバリア層１２２の部分は、バリア層周縁２２２のセグメント４００（バリアの端の周囲のセグメント４００）に沿って結合（例えば、接触）される。２つの部分が一緒になるこの領域は、境界領域４１０として知られている。この境界は、全バリア外形２３０にまたがるか、又はその一部のみ、又はバリアの下表面部分２２４の部分、バリアの上表面部分２２６、又はこれらの両方にまたがる。この例では、バリア層は、本明細書の前の欄に開示したように、ガラスの物性を有するガラスで構成される。この例では、バリア層周縁２２２は、セグメント４００内に丸いバリア周囲コーナー４２０を有する。ＬBLはＬBPと同等でもよく、バリア層周縁２２２は、セグメント４００内に丸いバリア周囲コーナー４２０を有さなくてもよいことが企図される。
【０１１５】
第１の実施態様において、これらの丸いコーナー４２０は、少なくとも本体部分２００の最大の部分に面しているセグメント４００の領域内に位置し、これは図で明らかに見ることができる。好ましくは丸いバリア周囲コーナー４２０は、約２．０〜５０．０ｍｍ、好ましくは約１２．５ｍｍ〜３０．０ｍｍ、最も好ましくは約１７．０〜２７．０ｍｍの半径４２２を有する。
【０１１６】
第２の好適な実施態様において、丸いバリア周囲コーナー４２０の半径４２２は、ＬBL（少なくとも、境界領域４１０の約２５．０ｍｍ以内で測定される）とＬBPの比［（ＬBL／ＬBP）として計算される］として測定される。好ましくはこの比率は、約０．００３４５〜０．０８６２、さらに好ましくは約０．０１０００〜０．０５００、最も好ましくは約０．０４００〜０．０４５０である。
【０１１７】
この例でガラスが使用される時、本体材料の組成は好ましくは、少なくとも３％であるが典型的には５０％以下の破壊伸び率を有する。また、ガラスが使用されない時、本体材料は好ましくは、少なくとも１００％、さらに好ましくは少なくとも２００％、さらに好ましくは少なくとも３００％、及び好ましくは５００％以下の破壊伸び率を有する。組成物の破壊引張伸び率は、試験法ＡＳＴＭ  Ｄ６３８−０８（２００８）により、２３℃で５０ｍｍ／分の試験速度を使用して測定された。
【０１１８】
図３と２０に示される第２の例において、本体部分２００とバリア層１２２の形状的関係が維持される。この例では、コネクターハウジング３１０が存在する。境界領域に最も近いコネクターアセンブリー周縁が、半径４３２の少なくとも１つの丸いコネクターコーナー４３０を有することが企図され、かつ好ましい。一般に丸いコネクターコーナー４３０は、約０．１ｍｍ〜１５．０ｍｍ、さらに好ましくは約０．５ｍｍ〜５．０ｍｍ、最も好ましくは約１．０ｍ〜４．０ｍｍの半径を有してもよい。この例では、コネクターアセンブリーの少なくとも１つの構成要素（例えば、コネクターハウジング３１０）は、境界領域から配置距離４４０だけ離して配置される（例えば、その間で最も近い点）。
【０１１９】
第１の好適な実施態様において、所望の配置距離４４０（ｍｍ）は、構成要素材料の一部の種々の物性間の関係として計算することができる。好ましくは配置距離４４０は、Ｘ＊（本体ＣＬＴＥ／バリアＣＬＴＥ）＋Ｃより大きいか又はこれに等しい。好適な実施態様において、Ｘは、約１．０〜４．０、さらに好ましくは約２．５〜３．８、最も好ましくは約３．０〜３．７５の範囲の定数である。好適な実施態様において、Ｃは、約０．５〜１０．０、さらに好ましくは約１．０〜５．０、最も好ましくは約１．２５〜３．０の範囲の定数である。
【０１２０】
第２の好適な実施態様において、所望の配置距離４４０（ｍｍで）は、ＬBP（少なくとも、丸いコネクターコーナー４３０の約２５．０ｍｍ以内で測定される）と配置距離４４０との比（配置距離４４０／ＬBP＝比）として計算することができる。好ましくは、この比は約０．０２〜０．１、さらに好ましくは約０．０３〜０．０８、最も好ましくは約０．０３５〜０．０４４である。
【０１２１】
第３の好適な実施態様において、半径４３２（少なくとも１つの丸いコネクターコーナー４３０の）は、半径４３２とＬBP（少なくとも、丸いバリア周囲コーナー４２０の約２５．０ｍｍ以内で測定される）との比（半径４３２／ＬBP＝比）として決定することができる。好ましくは、この比は約０．０００１７２〜０．０２５９、さらに好ましくは約０．００１０００〜０．０１５０００、最も好ましくは約０．００１７２４〜０．００５１７である。
【０１２２】
本発明で企図される他の関係は、以下を含む：本体部分２００の長さ（ＬBP，特に領域４１０の約２５．０ｍｍ以内）に対する、境界領域４１０とバスバー領域３１１間の距離は、比として表すことができる。好ましくはこの比は、約０．００３４８〜０．０４３８、さらに好ましくは約０．０１０００〜０．０３０００、最も好ましくは約０．０１５００〜０．０２５００である。さらに、長さ（ＬBP，特に領域４１０の約２５．０ｍｍ以内）に対する、本体部分の厚さ（Ｔ）の関係は、比（Ｔ／ＬBP）と考えられる。好ましくはこの比は、約０．００１７〜０．０３５、さらに好ましくは約０．０１５０〜０．０３０、最も好ましくは約０．０１００〜０．０２００である。
【０１２３】
図２２に示される曲げ／傾斜の第１の例において、曲げ領域２１０は、ＰＶ装置１０を用いて、本体部分２００の厚さを低減させる（少なくとも局所的に）ことにより作成され、ここでＭＰＣＡサブアセンブリー１０１は、本体部分２００の上表面に向かう方向に進む。この曲げ領域２１０は好ましくは、境界領域から少なくとも約５．０ｍｍ離れてスタートし、少なくともほぼＭＰＣＡサブアセンブリー１０１の上まで続くが、さらに本体部分２００まで続いてもよいことが企図される。
【０１２４】
第１の好適な実施態様において、曲げ領域２１０は一般に、コネクターハウジング３１０が位置する領域、及び／又はバスバー領域３１１が位置する領域内で、ＰＶ装置１０の長さの少なくとも約７０％にわたってまたがる。曲げ領域２１０内の本体セクション２００は、約２．５ｍｍ〜４．０ｍｍの厚さ（「ＴBR」）を有する。
【０１２５】
第２の好適な実施態様において、曲げ領域２１０の開始点２１１は、境界領域からある距離（ｍｍ）に位置し、Ｘ’＊（本体ＣＬＴＥ／バリアＣＬＴＥ）＋Ｃ’より大きいか又はこれに等しい。この好適な実施態様において、Ｘ’は、約１．０〜５．０、さらに好ましくは約２．５〜４．８、最も好ましくは３．７５の値を有する定数である。好適な実施態様において、Ｃ’は、約１．０〜８．０、さらに好ましくは約２．０〜６．０、最も好ましくは約３．０〜５．０の範囲の定数である。
【０１２６】
第３の好適な実施態様において、好適な厚さ（「ＴBR」）は、サブアセンブリーＣＬＴＥ対本体ＣＬＴＥの比（サブアセンブリーＣＬＴＥ／本体ＣＬＴＥ）に比例する。厚さ（「ＴBR」）は、この比の約０．３〜１．９倍である。好ましくはこの比は、約１．０〜５．０、さらに好ましくは約１．５〜３．５、最も好ましくは約１．８〜２．１である。
【０１２７】
図２３に示される第２の例において、曲げ領域２１０は第１の例と同様であるが、曲げ領域はＭＰＣＡサブアセンブリー１０１の上部までは続かない。曲げ領域は、ＭＰＣＡサブアセンブリー１０１の上部までの距離の約５０〜７５％まで延びるのみである（例えば、幅ＷBPの方向に）。
【０１２８】
上記の実施態様又は例は、互いに排他的ではなく、互いに組合せて使用されることが企図される。
【０１２９】
特に明記しない場合は、本明細書に記載の種々の構造物の寸法と形状は、本発明を限定することを意図するものではなく、他の寸法又は形状が可能である。単一の一体構造により、複数の構造構成要素を提供することができる。あるいは、単一の一体構造は、別の複数の構成要素に分割してもよい。さらに、本発明の特徴を、１つのみの例の文脈で説明してもよいが、このような特徴は、任意の用途について、他の実施態様の１つまたはそれ以上の他の特徴と組合せてもよい。また上記から、ユニークな構造物の作製とその操作は、また本発明の方法を構成することも理解されるであろう。
【０１３０】
特に明記しない場合は、本明細書に記載の材料とアセンブリーについての線熱膨張係数（「ＣＬＴＥ」）は、ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ＴＭＡ  モデル２９４０で、試験法ＡＳＴＭ  Ｅ１８２４−０８（２００８）により、−４０℃〜９０℃の温度範囲で５℃／分で、装置とともに提供される標準ソフトウェアを使用して測定される。材料が熱転移を受けてＣＬＴＥが他の領域から変化する温度範囲を、組成物が示してもよいことを、当業者は理解するであろう。そのような場合、上記ＣＬＴＥの好適な範囲は、組成物、アセンブリー、及び／又はバリア層１２２についての、最も大きい測定ＣＬＴＥを意味する。光起電装置は、大きく異なるＣＬＴＥを有する材料を含む多くの異なる材料を含んでよい。例えばＰＶアセンブリーは、太陽電池、金属伝導体、ポリマー封入剤、ガラスのようなバリア材料、又は他の異なる材料（すべてが異なるＣＬＴＥを有する）を含んでよい。ＰＶアセンブリーのＣＬＴＥは、アセンブリーの寸法を、−４０℃〜９０℃の多くの温度で測定することにより決定し得る。この温度範囲はまた、特に明記しない場合は、すべての他の物性（試験）についても仮定される。
【０１３１】
本発明の好適な実施態様を開示してきた。しかし、本発明の教示内でいくつかの修飾が可能であることを当業者は認識するであろう。従って以下の特許請求の範囲が、本発明の真の範囲と内容を決定することを理解すべきである。
【０１３２】
上記出願で記載したすべての数値は、任意の低値と高値との間に少なくとも２単位の分離があるなら、１単位の増分で下の値から上の値までのすべての値を含む。例えば、構成要素の量、又は温度、圧力、時間などのプロセス変数の値が、例えば１〜９０、好ましくは２０〜８０、さらに好ましくは３０〜７０と記載されている場合、１５〜８５、２２〜６８、４３〜５１、３０〜３２などの値は、本明細書に明白に記載されていることを意図する。１未満の値については、１単位は、適宜０．０００１、０．００１、０．０１、又は０．１と見なすべきである。これらは、具体的に目的とされる例にすぎないが、記載されている最も小さい値と最も高い値との間の数値のすべての可能な組合せは、本出願に同様の方法で明白に記載されていると見なすべきである。
【０１３３】
特に明記しない場合は、すべての範囲は、両方の終点と、終点間のすべての数を含む。範囲に関して「約」又は「ほぼ」の使用は、範囲の両端に当てはまる。すなわち、「約２０〜３０」は、「約２０〜約３０」を包含し、少なくとも記載された終点を含む。
【０１３４】
特許出願及び刊行物を含むすべての論文及び文献の開示は、すべての目的のために参照することにより本明細書に組み込まれる。
【０１３５】
「から基本的になる」という用語は、ある組合せが、特定された要素、成分、構成要素、又は工程を含むものであり、その組合せの基本的な及び新規の特徴に大きな影響を与えないそのような他の要素、成分、構成要素、又は工程を含むものである。
【０１３６】
本明細書において要素、成分、構成要素、又は工程の組合せを説明する「含んでなる」又は「含む」という用語の使用は、要素、構成要素、構成要素、又は工程から基本的になる実施態様を企図する。
【０１３７】
複数の要素、成分、構成要素、又は工程は、単一の一体になった要素、成分、構成要素、又は工程により提供することができる。単一の一体になった要素、成分、構成要素、又は工程は、別の複数の要素、成分、構成要素、又は工程に分割してもよい。要素、成分、構成要素、又は工程を説明するための「ａ」又は「ｏｎｅ」の開示は、追加の要素、成分、構成要素、又は工程を排除することを意図しない。ある族に属する元素又は金属への本明細書のすべての参照は、ＣＲＣ  Ｐｒｅｓｓ，Ｉｎｃ．（１９８９年）により発行され著作権を有する「元素の周期律表（ｔｈｅ  Ｐｅｒｉｏｄｉｃ  Ｔａｂｌｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｅｌｅｍｅｎｔｓ）」を意味する。族への参照は、族を番号付けするためにＩＵＰＡＣシステムを使用するこの「元素の周期律表（ｔｈｅ  Ｐｅｒｉｏｄｉｃ  Ｔａｂｌｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｅｌｅｍｅｎｔｓ）」に反映される。
本開示は以下も含む。
［１］  パネルの形の、少なくとも、上表面、底表面、及び周縁を有し、バリア層をさらに含む、３次元多層光電池アセンブリーであって、外表面を有するハウジングを有する少なくとも１つの電気コネクターアセンブリーを含む３次元多層光電池アセンブリー、
３次元多層光電池アセンブリーの上表面と周縁の一部を少なくとも部分的に取り囲む、フレームアセンブリー、及び、
バリア層と少なくとも１つの電気コネクターアセンブリーのハウジングとの間に、少なくとも部分的に配置された相互連結構造メンバー、
を含む光起電装置。
［２］  相互連結構造メンバーは、本体部分の引張係数の少なくとも１．２５倍である引張係数を有する材料を含む、上記［１］に記載の光起電装置。
［３］  相互連結構造メンバーは、３次元多層光電池アセンブリーのバリア層の引張係数の少なくとも５％である引張係数を有する材料を含む、前記項のいずれかに記載の光起電装置。
［４］  相互連結構造メンバーは、少なくとも１つの電気コネクターアセンブリーとバリア層とを嵌合させる、前記項のいずれかに記載の光起電装置。
［５］  相互連結構造メンバーは、機械的境界、接着境界、又はこれらの両方を介して嵌合する、上記［４］に記載の光起電装置。
［６］  接着境界は、コネクターの引張降伏強度より大きく、本体の引張降伏強度より大きい引張降伏強度を有する接着材料で構成される、上記［５］に記載の光起電装置。
［７］  相互連結構造メンバーは、少なくとも１つの電気コネクターアセンブリーのハウジングと一体になっている前記項のいずれかに記載の光起電装置。
［８］  ３次元多層光電池アセンブリーは、アセンブリーの両側に配置された２つの電気コネクターアセンブリーを含み、ここで、相互連結構造メンバーは、バリア層と、２つの電気コネクターアセンブリーのそれぞれのハウジングとの間に、少なくとも部分的に配置される、前記項のいずれかに記載の光起電装置。
［９］  相互連結構造メンバーは、３次元多層光電池アセンブリーの少なくとも１つの亜構成要素の登録を提供するように適合された少なくとも１つの位置決め機構を含む、前記項のいずれかに記載の光起電装置。
［１０］  相互連結構造メンバーは、バリア層の少なくとも２つの対向する端の周りに延びるロッキング領域を含む、前記項のいずれかに記載の光起電装置。
［１１］  バリア層はガラスで構成される、前記項のいずれかに記載の光起電装置。
［１２］  少なくとも１つの解放機構を含む、前記項のいずれかに記載の光起電装置。
［１３］  層材料で構成され、層の弾性係数値、層の最終伸長値、層の熱膨張係数値、及び層の強度値を含む少なくとも１つの中間層を含む、前記項のいずれかに記載の光起電装置であって、ここで中間層は少なくとも部分的には、３次元多層光電池アセンブリーと本体部分アセンブリーとの間に配置される、光起電装置。
［１４］  前記項のいずれかに記載の光起電装置であって、ここで、少なくとも本体部分は、
本体ＣＬＴＥを有する本体材料、本体の下表面部分、本体の上表面部分、及び上表面部分と下表面部分とにまたがり、本体の周縁を形成する本体の横表面部分を有する本体部分で構成され、ここで本体部分の少なくとも一部は、境界領域でバリア層周縁のセグメントに隣接し；
ここで、（Ａ）本体部分の部分に隣接するバリア層周縁のセグメントは、セグメント内に丸いバリア周囲コーナーを有し、及び／又は（Ｂ）装置は、本体の横表面部分に少なくとも部分的に埋め込まれた電気コネクターアセンブリーの少なくとも１つの構成要素をさらに含み、コネクターアセンブリー構成要素は、コネクターアセンブリー下表面部分、コネクターアセンブリー上表面部分、及び上表面部分と下表面部分とにまたがり、コネクターアセンブリー周縁を形成する、コネクターアセンブリー横表面部分を含み、ここで、境界領域に最も近いコネクターアセンブリー周縁は、少なくとも１つの丸いコネクターコーナーを有し、コネクターアセンブリーは光電池層と電気的に接続している、光起電装置。
［１５］  前記項のいずれかに記載の光起電装置であって、ここで、
多層光電池アセンブリーは、
少なくとも、バリアＣＬＴＥを有するバリア層と、バリア層周縁の内側に配置された光電池層とで構成され、バリア層は、バリア下表面部分、バリア上表面部分、及びバリア上表面部分とバリア下表面部分にまたがるバリア横表面部分を含み、上表面部分と下表面部分、及びバリア層のまわりにまたがるバリア周辺間のバリア形状は、バリア層周縁を形成し；
本体部分は、
本体ＣＬＴＥを有する本体材料、本体の下表面部分、本体の上表面部分、及び上表面部分と下表面部分とにまたがり、本体の周縁を形成する本体の横表面部分を有する本体部分で構成され、ここで本体部分の少なくとも一部は、境界領域でバリア層周縁のセグメントに隣接する、光起電装置。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１１Ｆ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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