(57)【要約】  本発明は、太陽電池システムを示す積層体の形態のソーラーモジュールに関し、このソーラーモジュールが、太陽電池システムの裏面に配置される封止層、および太陽電池システムの前面に配置される封止層と、裏面封止層および前面封止層に配置されるバリア層と、第１のＳｉＯｘ層と、ベースウェブ層と、第２のＳｉＯｘ層と、任意のラッカー層と、接着層と、ガラス層と、を含み、銀を含む低Ｅコーティングが、前面の１枚の層内に配置され、あるいは前面の２枚の層の間に配置される。これにより、腐食しやすい、銀を含む低Ｅコーティングが湿気に晒されるのを防ぐ。
2019504494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池システムシステム（３）を示す積層体の形態のソーラーモジュール（１）であって、前記太陽電池システム（３）の裏面に配置される封止層（５）および前記太陽電池システム（３）の前面に配置される封止層（７）と、前記裏面封止層（５）および前記前面封止層（７）に配置されるバリア層（９）と、第１のＳｉＯｘ層（１１）と、ベースウェブ層（１３）と、第２のＳｉＯｘ層（１５）と、任意のラッカー層（１７）と、接着層（１９）と、ガラス層（２３）と、を含み、銀を含む低Ｅコーティング（２１）が、前記太陽電池システム（３）の前面の１枚の層内に配置される、あるいは太陽電池システム（３）の前面の２枚の層の間に配置される、ソーラーモジュール（１）。
【請求項２】
前記銀を含む低Ｅコーティング（２１）が、前記ガラス層（２３）と前記接着層（１９）との間に配置される、請求項１に記載のソーラーモジュール。
【請求項３】
前記銀を含む低Ｅコーティング（２１）が、前記ＳｉＯｘ層（１５）と前記ベースウェブ層（１３）との間に配置される、請求項１に記載のソーラーモジュール。
【請求項４】
前記銀層（２１）が、前記前面封止層（７）内に配置される、請求項１に記載のソーラーモジュール。
【請求項５】
前記接着層（１９）には、吸湿接着剤が含まれる、請求項１〜４のいずれかに記載のソーラーモジュール。
【請求項６】
前記吸湿接着剤が、ポリウレタン系接着剤である、請求項５に記載のソーラーモジュール。
【請求項７】
前記封止層（５，７）には、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、ポリオレフィンエラストマー（ＰＯＥ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、およびエポキシ樹脂からなる群から選択される封入材料が含まれる、請求項１〜６のいずれかに記載のソーラーモジュール。
【請求項８】
前記封止層（５，７）には、乾燥剤が含まれる、請求項１〜７のいずれかに記載のソーラーモジュール。
【請求項９】
前記バリア層（９）には、好ましくは、２０ミクロンを超え１５０ミクロン未満の厚さを有するアルミニウム箔が含まれる、請求項１〜８のいずれかに記載のソーラーモジュール。
【請求項１０】
バリア層（９）には、エチレン酢酸ビニルおよび乾燥剤を含有するフィルムが含まれ、フィルムが、裏面封止層（５）と接触する、請求項１〜９のいずれかに記載のソーラーモジュール。
【請求項１１】
吸湿エッジテープが、前記ソーラーモジュール（１）の縁部に配置されている、請求項１〜１０のいずれかに記載のソーラーモジュール。
【請求項１２】
前記ソーラーモジュール（１）が、前記乾燥剤（３１）をさらに含むフレーム（２５）によって囲まれ、前記乾燥剤が前記ソーラーモジュールと前記フレームとの間に配置される、請求項１〜１１のいずれかに記載のソーラーモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱反射コーティングを含む積層体の形態のソーラーモジュールに関する。
【０００２】
ソーラーモジュールは、太陽光かの発電を行うために広く使用されている。電気は、太陽電池システムによって生成され、この太陽電池システムのための好ましい材料は、結晶ソーラーモジュールまたはアモルファスシリコンソーラーモジュールに用いられるシリコンである。いわゆるＣＩＧＳソーラーモジュールに使用される別のタイプの材料は、銅、インジウム、ガリウム、硫黄およびセレンの組成物である。この略語ＣＩＧＳは、使用されている要素を指す。このＣＩＧＳタイプの材料により、薄膜ソーラーモジュールの製造が可能になる。最先端の技術で知られているソーラーモジュールの共通の欠点は、赤外線スペクトルにおける光吸収のためにその温度が上昇すると、その発電効率が著しく低下することである。日照率が高い地域では、ソーラーモジュールの表面温度が６０℃を超えることもあり、この地域のソーラーモジュールの電力生産が著しく損なわれる。
【０００３】
この欠点を最小にするための方法の候補は、熱反射フィルムまたはガラスコーティングの形態の熱反射手段を設けることであり、これは家庭用および工業用ガラス取付け用途に利用可能である。熱反射を達成するためのさらなる熱反射を実現するためのさらに別の方法は、可視光に対して良好な透明性を示すが、赤外線放射に対する高い反射率を示す可視光領域を得るための反射防止コーティングと組み合わせた薄い半透明の銀フィルムを塗布することである（低放射率コーティング、低Ｅコーティングとも呼ばれる）。これらのタイプのコーティングにおける銀層の厚さは、３〜１５ｎｍの範囲である。この銀層は可視光領域で１０〜７０％の間の反射率を有する。この銀層は、可視光範囲の反射防止コーティングとして作用する２つの光学層または層の階層の間に封入され、それにより、銀層の１０〜７０％の反射率を１〜１０％に落とすことができるが、この銀フィルムの赤外線に対する高い反射率（９０％を超える）を損なうことはない。これは、今日知られている熱の吸収を防ぐ最も効率的な方法の１つである。しかし、この金属銀フィルムは非常に腐食しやすい（例えば、ソーラーモジュールへの水蒸気の拡散によって引き起こされる。）。腐食が進行することにより、低Ｅコーティング内の銀層はその熱反射特性を失い、可視光線に対する透明性を低下させ、それに伴って、発電効率も低下する。
【０００４】
本発明の目的は、銀層の腐食により赤外線反射率が低下し、それにより発電性能が制限されてしまうことを回避することができるソーラーモジュールを提供することである。
【０００５】
上記の目的は、請求項１に記載の本発明によるソーラーモジュールによって達成される。さらに別の実施形態は、従属請求項の対象となる。
【０００６】
本発明によるソーラーモジュールは、積層体の形態をなす。太陽電池システムの裏面および前面には、封止層が配置される。この封止層は、太陽電池システムを保護し、太陽電池システムにある種の機械的安定性をもたらす。というのも、シリコンベースの太陽電池システム、およびＣＩＧＳ太陽電池システムなどの薄膜タイプの太陽電池システムシステムは非常に限定された機械的負荷にしか耐えることができないので、このことは重要である。この裏面封止層には、バリア層が配置されている。バリア層により、さらなる機械的安定性がもたらされ、ソーラーモジュールの裏面を環境に対して密封する。太陽電池システムの前面の封止層には、さらに別の層が配置される。それらの層は、第１のＳｉＯｘ層、ベースウェブ層、第２のＳｉＯｘ層、任意のラッカー層、接着層、ガラス層、および銀を含む低Ｅコーティングであり、この銀を含む低Ｅコーティングは、太陽電池システムの前面の１枚の層内、あるいは太陽電池システムの前面に配置される２枚の層の間に配置される。
【０００７】
ソーラーモジュールの積層構造には、銀を含む低Ｅコーティングの形態の高い熱反射率を有する層が含まれる。このような銀を含む低Ｅコーティングは、効率的な熱反射を有利に提供する。しかし、銀は湿気と接触すると腐食しやすいため、銀を含む低Ｅコーティングを湿気に晒されないよう保護しなければならない。ソーラーモジュールの前面の１枚の層内、あるいは前面の任意の２枚の層の間に銀を含む低Ｅコーティングを配置することにより、好都合にも、銀を含む低Ｅコーティングが水分に晒されることを最小限に抑えることができる。したがって、好都合にも銀を含む低Ｅコーティングの腐食を遅らせる、あるいは防止することができる。これにより、太陽光発電システムの効率的で安定した最適な発電を可能が可能になる。
【０００８】
第１のＳｉＯｘ層（１．３＜ｘ＜１．９）は、一方の側の前面の封止層と反対側のベースウェブ層とに接触する。
【０００９】
このベースウェブ層は、一般に、過フッ素化アルキルスルホン酸塩（ＰＦＡＳ）（例えば、パーフルオロオクタンスルホネート（ＰＦＯＳ））、およびペルフルオロカルボン酸（ＰＦＣＡ）（例えば、パーフルオロオクタン酸（ＰＦＯＡ））などの過フッ素化界面活性剤（ＰＦＬ）から作られる。このベースウェブ層上には、第２のＳｉＯｘ層（１．３＜ｘ＜１．９）が配置される。第２のＳｉＯｘ層上には、任意のラッカー層が配置される。ラッカー層の上には、ソーラーモジュールの前面を環境に対して密封するガラス層と接触するよう配置される接着層が配置される。銀を含む低Ｅコーティングは、水分へのその露出を最小に抑えるために、前面の１枚の層内に、あるいは前面の２枚の層の間に配置されなければならない。
【００１０】
封止層は、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、ポリオレフィンエラストマー（ＰＯＥ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、およびエポキシ樹脂などの架橋性の材料を含み得る。これらの材料を用いることにより、ソーラーモジュールの構成内に太陽電池システムを封入し、機械的および環境的安定性ならびに電気絶縁性を提供することができる。
【００１１】
ラッカー層は、酸化ケイ素ベースのハイブリッドポリマー、例えば、Ｏｒｍｏｃｅｒ（登録商標）として入手可能である。接着層には、ポリウレタン系接着剤が含まれる。
【００１２】
本発明によるソーラーモジュールの好ましい実施形態では、銀を含む低Ｅコーティングが、ガラス層と接着層との間に配置される。これにより、銀を含む低Ｅコーティングは、ソーラーモジュールの縁部から拡散し得る水蒸気との接触から保護される。
【００１３】
さらに別の好ましい実施形態では、銀を含む低Ｅコーティングは、代替的に、ベースウェブ層とＳｉＯｘ層との間に配置される。好ましくは、銀を含む低Ｅコーティングは、ベースウェブ層と第２のＳｉＯｘ層との間に配置される。
【００１４】
別の実施形態では、銀を含む低Ｅコーティングは、太陽電池システムの前面封止層内に配置される。太陽電池システムに適用される封止材料は、通常、架橋性ポリマー、例えば、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）、ポリオレフィンエラストマー（ＰＯＥ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、エポキシ樹脂またはシリコーンであり、これらは、ソーラーモジュールの製造プロセスにおいて、シート接着剤または液体接着剤として塗布される。したがって、銀を含む低Ｅコーティングの形態の熱反射フィルムは、押出コーティングによって封止層内に塗布され得る。また、これは単一の封止層と比較して、２つのより薄い封止層の間に配置される銀を含む低Ｅコーティングとも見なされ得る。
【００１５】
好ましい実施形態では、接着層には、吸湿接着剤が含まれる。好ましい吸湿接着剤はポリウレタン系接着剤である。
【００１６】
太陽電池システムの封止層には、通常、架橋性ポリマーが含まれる。エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）、ポリオレフィンエラストマー（ＰＯＥ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、およびエポキシ樹脂からなる群から選択されるポリマーが好ましい。
【００１７】
封止層には、乾燥剤がさらに含まれ得る。このような乾燥剤により、製造後にソーラーモジュール内に残っている水蒸気の残留物をさらに減少させる。封止層に含まれる乾燥剤はまた、ソーラーモジュールに拡散する水蒸気をこのモジュールの縁部を通して除去し、これにより、好都合にもソーラーモジュール内の銀を含む低Ｅコーティングの水蒸気、およびその後の腐食を最小にする。一般に使用される乾燥剤は、ＣａＣｌ、ＣａＯ、Ｋ２ＣＯ３、ＣｕＳＯ４、Ｎａ２ＳＯ４およびＫＯＨである。ＣａＯが、好ましい乾燥剤である。
【００１８】
別の実施形態では、バリア層には、好ましくは、２０ミクロンより大きく１５０ミクロンよりも小さい厚さを有するアルミニウム箔が含まれる。バリア層中のアルミニウムホイルにより、バリア層を通る水蒸気の拡散を防止することができる。さらに、ソーラーモジュールの裏面からの赤外線を反射させ、これによりソーラーモジュールが加熱されると落ちてしまう発電効率を改善することができる。
【００１９】
さらに別の実施形態では、バリア層は、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）および乾燥剤を含有するフィルムを含み、これによりフィルムは裏面封止層と接触する。
【００２０】
好ましい実施形態では、水分または水蒸気吸収テープ、例えば、ソーラーモジュールの縁部に配置されている。好ましくは、水蒸気吸収テープは、ソーラーモジュールのすべての縁に配置される。これにより、ソーラーモジュールの縁部界面を通る水分の浸入または水蒸気の拡散を効率的に防止する。
【００２１】
さらに別の好ましい実施形態では、ソーラーモジュールは、乾燥剤を含むフレームによって囲まれる。このような乾燥剤は、ソーラーモジュールとフレームとの間（例えば、フレームおよびソーラーモジュールによって形成される空洞内）配置される。これにより、水分または水蒸気の侵入をさらに最小限に抑え、それに伴い、銀を含む低Ｅコーティングを腐食から保護する。
【００２２】
次に、本発明によるソーラーモジュールを、純粋に概略的に示されている図面における例示的な実施形態を参照してより詳細に説明する。：
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】ソーラーモジュールの第１の実施形態を縦断面図である。
【図２】ソーラーモジュールの第２の実施形態を縦断面図である。
【図３】ソーラーモジュールの第３の実施形態を縦断面図である。
【図４】縦方向断面の円周フレームを有するソーラーモジュールのさらに別の実施形態の図である。
【００２４】
図１には、本発明によるソーラーモジュール１が示されている。このソーラーモジュール１が、積層構造を有することは容易に認識されよう。太陽電池システム３は、その裏面に配置される封止層５と、その前面に配置される封止層７とをそれぞれ有する。太陽電池システム３をさらに保護するために、封止層５と接触するバリア層９が、太陽電池システム３の裏面に配置される。太陽電池システム３の前面には、第１のＳｉＯｘ層１１と第２のＳｉＯｘ層１５が配置され、これらＳｉＯｘ層１１と１５の間にはベースウェブ層１３があり、封止層７上に配置されている。第２のＳｉＯｘ層１５は、接着層１９と接触するラッカー層１７によって覆われている。接着層１９とガラス層２３との間に、銀を含む低Ｅコーティング２１が配置される。ガラス層２３を配置することにより太陽電池システム３の前面が完成する。
【００２５】
図２には、本発明によるソーラーモジュール１のさらに別の実施形態が示されている。この実施形態では、銀を含む低Ｅコーティング２１は、ベースウェブ層１３と第２のＳｉＯｘ層１５との間に配置される。
【００２６】
図３には、本発明によるソーラーモジュール１の第３の実施形態が示されている。銀を含む低Ｅコーティング２１は、太陽電池システム３の前面の封止層７内に配置される。
【００２７】
図４には、図１に示されるものと同じ積層構造を有するソーラーモジュールが示されている。さらに、ソーラーモジュール１の縁部を保護するフレーム２５が示されている。フレーム２５は、接着フィルム２７によってソーラーモジュール１に封止される。ソーラーモジュール全体を囲む閉鎖空洞２９には、乾燥剤３１が含まれる。
【図１】
2019504494.tif 000003
【図２】
2019504494.tif 000004
【図３】
2019504494.tif 000005
【図４】
2019504494.tif 000006
【国際調査報告】
2019504494.tif 000007
2019504494.tif 000008
2019504494.tif 000009