(57)【要約】【課題】  強度と低ＭＶＴＲ特性の両方を満足する、ソーラパネルでの使用に適した低ＭＶＴＲ接着剤材料を提供すること。【解決手段】  ソーラパネルは、光起電性材料層、バックパネル、および光起電性材料層とバックパネルとの間に配置され、光起電性材料層とバックパネルとを接着する接着層を含む。接着層は接着剤組成物を含み、接着剤組成物は、低ＭＶＴＲポリマーまたはコポリマーとシラン変性ポリマーまたはコポリマーとを含む。別の実施の形態では、ソーラパネルは、低ＭＶＴＲポリマーまたはコポリマーとシラン変性ポリマーまたはコポリマーとを含む接着剤組成物が充填されるモジュール配線開口部を含む。このソーラパネルの製造方法が提供される。
2005539374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光起電性材料層と、
バックパネルと、
該光起電性材料層を該バックパネルに接着する接着層とを含むソーラパネルであって、
該接着層が接着剤組成物を含み、該接着剤組成物が、低ＭＶＴＲポリマーまたはコポリマーとシラン変性ポリマーまたはコポリマーとを含む、ソーラパネル。
【請求項２】
光起電性材料層と、
バックパネルと、
該光起電性材料層を該バックパネルに接着する接着層と、
該光起電性材料層または該バックパネルの少なくとも一方を貫通するモジュール配線開口部と、
該モジュール配線開口部を封止するモジュール配線接着剤組成物とを含むソーラパネルであって、該モジュール配線接着剤組成物が、低ＭＶＴＲポリマーまたはコポリマーとシラン変性ポリマーまたはコポリマーとを含む、ソーラパネル。
【請求項３】
前記接着層が、低ＭＶＴＲポリマーまたはコポリマーとシラン変性ポリマーまたはコポリマーとを含む接着剤組成物を含み、該接着剤組成物は、前記モジュール配線接着剤組成物と同じであっても異なっていてもよい、請求項２に記載のソーラパネル。
【請求項４】
前記シラン変性ポリマーまたはコポリマーが架橋されている、請求項１から３のいずれかに記載のソーラパネル。
【請求項５】
前記シラン変性ポリマーまたはコポリマーが、大気中の酸素または湿気への曝露の結果として架橋されている、請求項４に記載のソーラパネル。
【請求項６】
前記接着剤組成物が、１日あたり約３グラム／平方メートル未満のＭＶＴＲまたは１日あたり約１グラム／平方メートル未満のＭＶＴＲを有する、請求項１から５のいずれかに記載のソーラパネル。
【請求項７】
前記低ＭＶＴＲポリマーまたはコポリマーが、ポリイソブチレン、イソブチレン−イソプレンコポリマー、イソブチレン−イソプレン−ジビニルベンゼンコポリマー、塩素化または臭素化ブチルゴム、イソブチレン−臭素化ｐ−メチルスチレンコポリマー、イソブチレン−ｐ−メチルスチレンコポリマー、クロロスルホン化ポリエチレン、エチレン−アルキル（メタ）アクリレートコポリマー、アクリロニトリル−ブタジエンコポリマー、ポリクロロプレン、またはこれらの２つ以上からなる混合物の少なくとも１つを含む、請求項１から６のいずれかに記載のソーラパネル。
【請求項８】
前記シラン変性ポリマーまたはコポリマーがプロピレンのモノマー単位を含み、および／または、該シラン変性ポリマーまたはコポリマーが、プロピレンのホモポリマー、またはプロピレンと少なくとも１つのＣ２からＣ８のα−オレフィンとのコポリマーを含み、および／または、該シラン変性ポリマーまたはコポリマーが、プロピレンと無水マレイン酸またはアルキル（メタ）アクリレートの１つ以上とのコポリマーを含む、請求項１から７のいずれかに記載のソーラパネル。
【請求項９】
前記接着剤組成物が、前記シラン変性ポリマーまたはコポリマーのシリル基間の架橋を開始することができる架橋開始剤、または架橋触媒、またはその混合物をさらに含む、請求項１から８のいずれかに記載のソーラパネル。
【請求項１０】
前記シラン変性ポリマーまたはコポリマーが、
（ａ）以下の構造（Ｉ）を有するシリル基を含むシラン変性アモルファスα−オレフィンポリマーまたはコポリマー：
−Ｓｉ（ＯＲ１）ｎ（Ｒ２）ｍ    （Ｉ）
（ｂ）１００重量部のハロゲン化ポリマーと、以下の一般構造（ＩＩ）を有する約０．１から約２０重量部のアミノ基含有シラン化合物との混合物を含むシラン架橋性ハロゲン化ポリマー組成物：および
ＲＨＮＲ’Ｓｉ（ＯＲ”）３    （ＩＩ）
（ｃ）少なくとも５０モル％の少なくとも１つのＣ３からＣ７のモノオレフィンと、約０．１から５０モル％の少なくとも１つのビニル芳香族モノマーとを含む、モノオレフィンとビニル芳香族モノマーとのシラングラフトコポリマーであって、該シランが以下の一般構造（ＩＩＩ）有するシラングラフトコポリマーの１つ以上を含み：
ＲＲ’ＳｉＹ２    （ＩＩＩ）
構造（Ｉ）において、Ｒ１およびＲ２の各々は独立して、Ｃ１からＣ８の分岐または非分岐アルキル基であり、ｎ＝１〜３、ｍ＝０〜２、およびｍ＋ｎ＝３であり、
構造（ＩＩ）において、Ｒは水素、アルキルまたはフェニル基であり、Ｒ’はアルキレン基であり、ＯＲ”は１から６個の炭素原子を有するアルコキシまたはアルコキシアルコキシ基であり、
構造（ＩＩＩ）において、Ｒは主鎖ポリマーに生じたフリーラジカル部位と反応する一価のオレフィン性不飽和炭化水素または炭化水素酸素ラジカルを表し、Ｙは加水分解可能な有機ラジカルを表し、Ｒ’はアルキルまたはアリールラジカルまたはＹラジカルを表す、請求項１から９のいずれかに記載のソーラパネル。
【請求項１１】
前記接着剤組成物が、
（ａ）シラン、チタン酸塩、ジルコン酸塩、またはジルコ−アルミネートの１つ以上を含む接着促進剤、
（ｂ）炭化水素油、二塩基酸のエステル誘導体、鉱油、パラフィン、パラフィン誘導体、またはポリブテンの１つ以上を含む可塑剤、および
（ｃ）ロジンエステル、ポリテルペン、ポリテルペン誘導体、Ｃ５炭化水素樹脂、Ｃ９炭化水素樹脂、フェノール樹脂、または天然樹脂の１つ以上を含む粘着付与樹脂、
の１つ以上をさらに含む、請求項１から１０のいずれかに記載のソーラパネル。
【請求項１２】
光起電性材料層とバックパネルとを含むソーラパネルの製造方法であって、
（ａ）低ＭＶＴＲポリマーまたはコポリマーとシラン変性ポリマーまたはコポリマーとを組み合わせることにより、低水蒸気透過度を有する第１の接着剤組成物を形成する工程と、
（ｂ）該第１の接着剤組成物を用いて該光起電性材料層を該バックパネルに接着する工程と、
（ｃ）該シラン変性ポリマーまたはコポリマーを架橋する工程とを包含する、方法。
【請求項１３】
前記第１の接着剤組成物が架橋開始剤および／または架橋触媒をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
架橋時に、前記シラン変性ポリマーまたはコポリマーが、前記低ＭＶＴＲポリマーまたはコポリマーが相互侵入する網目を形成する、請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記光起電性材料層がガラス基板に堆積され、前記工程（ｂ）が、前記第１の接着剤組成物の層を前記光起電性材料層の上に付与する工程を包含する、請求項１２から１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記ソーラパネルが、前記光起電性材料層または前記バックパネルの少なくとも一方を貫通するモジュール配線開口部を含み、前記方法が、低ＭＶＴＲポリマーまたはコポリマーを含む第２の接着剤組成物を該モジュール配線開口部に付与する工程をさらに包含し、該第２の接着剤組成物は、前記第１の接着剤組成物と同じであっても異なっていてもよい、請求項１２から１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
前記架橋が、前記接着剤組成物が大気中の酸素または湿気に曝露されることにより開始される、請求項１２から１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
前記接着剤組成物が、１日あたり約３グラム／平方メートル未満のＭＶＴＲまたは１日あたり約１グラム／平方メートル未満のＭＶＴＲを有する、請求項１２から１７のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低水蒸気透過度を有する接着剤組成物を含む接着層を含むソーラパネルに関する。本発明はまた、接着のため、およびソーラパネルのモジュール配線およびその他の構成要素の周りを封止するためにそのような組成物を使用するソーラパネルの製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ソーラパネルとも略称される光起電性ソーラパネルには、概して２つの基本設計がある。１つの設計は、互いに接続されて積層膜に埋め込まれた結晶シリコンウエハを使用する。積層膜と積層膜に埋め込まれたウエハとは、典型的には、ガラス、高分子材料、またはその他の適切な材料からなる２つのライトまたはパネルの間に挟まれる。
【０００３】
本明細書で主に関係のある第２のソーラパネル設計は、アモルファスシリコン、テルル化カドミウム（Ｃｄ−Ｔｅ）、または二セレン化銅インジウムＣｕＩｎＳｅ２（一般に「ＣＩＳ」と呼ばれる）、または下記のような同様の半導体材料のうち１つを使用し、これが基板上に薄膜として堆積される。これらの薄膜光起電性材料は、典型的には、スパッタリング、ＰＶＤ、またはＣＶＤなどの方法によりガラス基板上に薄膜として堆積される。個々の光セルは、典型的にはレーザエッチングプロセスによって形成され、バスバーなどの適切な回路によって互いに接続される。バスバーは、光セルから出力された電流を貯蔵装置に送る。薄膜光起電性材料および関連回路は、下にある構造を保護する役割を果たすアルミニウムのスパッタ層によって覆われてもよい。構造を完成させるために、光起電性材料、関連回路、および存在するいかなる保護層の上にも組み立て接着剤が塗布され、そしてバック材が付与される。バック材は、典型的にはガラスであるが、金属、複合材料、またはプラスチック材料であってもよい。
【０００４】
上記ＣＩＳの他に、Ｉ族、ＩＩＩ族、およびＩＶ族（Ｉ−ＩＩＩ−ＩＶ族と呼ぶ）半導体材料のその他の組み合わせが光起電性材料として使用されており、および／または、光起電性材料として使用されるよう提案されてきた。多数の異なるＩ−ＩＩＩ−ＶＩ族半導体材料が、光起電力セルにおいて使用されるよう提案されてきた。例としては、ＡｇＩｎＳ２、ＡｇＧａＳｅ２、ＡｇＧａＴｅ２、ＡｇＩｎＳｅ２、ＡｇＩｎＴｅ２、ＣｕＧａＳ２、ＣｕＩｎＳ２、ＣｕＩｎＴｅ２、ＣｕＡｌＳ２、およびＣｕＧａＳｅ２などが挙げられる。しかし最も注目されてきたのは、ＣＩＳと、インジウムの一部がアルミニウムおよびガリウムのうち１つ以上に置き換えられる、および／または、セレンの一部が硫黄および／またはテルルに置き換えられるＣＩＳの変形物とである。これまでに提案された２つの有望なＣＩＳの変形物は、ＣｕＩｎｘＧａ１−ｘＳｅ２（一般に「ＣＩＧＳ」と呼ばれる）およびＣｕＩｎｘＧａ１−ｘＳｅｙＳ２−ｙ(一般に「ＣＩＧＳＳ」と呼ばれる)を含む。当該分野において公知のように、これらのＩ−ＩＩＩ−ＶＩ族半導体およびその他のＩ−ＩＩＩ−ＶＩ族半導体は、光起電力セルに使用され得る。
【０００５】
ソーラパネルによって発生された電流を集めるバスバーなどの回路は、配線によりバッテリなどの適切な貯蔵装置に接続されなければならない。そのような配線は「モジュール配線」または「モジュールリード」と呼ばれ得る。モジュール配線は、ある場所でソーラパネルの外に出なければならない。ソーラパネルの外に出たモジュール配線の周りを封止するために、追加の接着剤または封止剤材料が必要である。モジュール配線の周りを封止するために用いられる接着剤は、バック材をソーラパネルに接着するために使用される組み立て接着剤と同じであってもよく異なっていてもよい。
【０００６】
ソーラパネルは屋外で使用されるため、風、水、および日光などの要素にさらされる。ソーラパネルは主に湿気により悪影響を受ける。湿気は、パネルに浸透して電気接続または光起電性材料に到達し得る。ソーラパネルへの水侵入は長年にわたる問題点である。したがって、水蒸気透過度（ＭＶＴＲ）を低減させるための様々な試みがなされてきた。ソーラパネルは、風や日光によっても悪影響を受け得る。風および日光は接着層を破壊し得る。風は明らかな物理的損傷を引き起こし、日光はソーラパネルを加熱し、紫外線（ＵＶ）照射にさらす。ソーラパネルの動作温度は１１０℃もの高温であると測定されている。熱可塑性接着剤は高温で柔らかくなり、ＵＶによる破壊を受けやすい。多くの熱硬化性材料は、許容できないほど高いＭＶＴＲを有する。
【０００７】
現在使用されている１つの組み立て接着剤はエチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）である。ＥＶＡは、ＥＶＡを架橋することができる過酸化物とともにソーラパネルに塗布される。ＥＶＡはその後、過酸化物によるＥＶＡの架橋を引き起こす熱または放射の付与により、ソーラパネル上の適切な場所で硬化される。架橋されたＥＶＡは高強度を与えるが、比較的高いＭＶＴＲを有する。
【０００８】
モジュール配線封止剤も組み立て接着剤と同じ問題点を有する。現在使用されているモジュール配線接着剤／封止剤は、エポキシ化合物およびホットメルトブチル化合物を含む。エポキシ化合物は比較的高いＭＶＴＲを有する。ホットメルトブチル系は高強度を達成できない。ホットメルトブチル系は概して熱可塑性材料として供給されるため、ホットメルトブチル系は、上述のように温度が高くなるに従って強度を失うからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ソーラパネルへの湿気の侵入を遮断するという課題、および適切に低いＭＶＴＲ特性とその他の必要な特性とを有する接着剤を見つけるという課題は、長年にわたる課題である。適切な接着剤材料を提供しようとする多くの試みがなされてきたが、いずれの試みも必要な強度および関連特性と必要な低ＭＶＴＲ特性との両方を満足させることはできない。本発明は、ソーラパネルでの使用に適した低ＭＶＴＲ接着剤材料を提供することによりこの問題点の解決策を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、低ＭＶＴＲと強度および関連特性との両方を与える、ソーラパネルでの使用に適した接着剤組成物に関する。
【００１１】
ある実施の形態において、本発明は、光起電性材料層と、バックパネルと、光起電性材料層をバックパネルに接着する接着層とを含むソーラパネルであって、接着層が接着剤組成物を含み、接着剤組成物が、低ＭＶＴＲポリマーまたはコポリマーとシラン変性ポリマーまたはコポリマーとを含むソーラパネルに関する。ある実施の形態では、接着層は、約３ｇ／ｍ２／ｄ未満のＭＶＴＲを有する。
【００１２】
別の実施の形態において、本発明は、光起電性材料層と、バックパネルと、光起電性材料層をバックパネルに接着する接着層と、光起電性材料層またはバックパネルの少なくとも一方を貫通するモジュール配線開口部と、モジュール配線開口部を封止するモジュール配線接着剤組成物とを含むソーラパネルであって、モジュール配線接着剤組成物が、低ＭＶＴＲポリマーまたはコポリマーとシラン変性ポリマーまたはコポリマーとを含むソーラパネルに関する。ある実施の形態において、モジュール配線封止剤／接着剤組成物は、約３ｇ／ｍ２／ｄ未満のＭＶＴＲを有する。
【００１３】
ある実施の形態において、本発明は、光起電性材料層とバックパネルとを含むソーラパネルの製造方法であって、（ａ）低ＭＶＴＲポリマーまたはコポリマーとシラン変性ポリマーまたはコポリマーとを組み合わせることにより、低水蒸気透過度を有する接着剤組成物を形成する工程と、（ｂ）接着剤組成物を用いて光起電性材料層をバックパネルに接着する工程と、（ｃ）シラン変性ポリマーまたはコポリマーを架橋する工程とを包含する方法に関する。ある実施の形態では、接着剤組成物は、約３ｇ／ｍ２／ｄ未満のＭＶＴＲを有する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の接着剤組成物は低ＭＶＴＲを有する。その上、シラン変性ポリマーまたはコポリマーに余分なシラン基があるため、接着剤組成物に侵入し得るいかなる湿気も、単にシラン変性ポリマーまたはコポリマーのさらなる架橋を引き起こすだけであり、接着剤組成物またはソーラパネルのその他の構成要素の破壊または劣化を引き起こさない。この点で、本発明の接着剤組成物は利点を与える。したがって、シラン変性ポリマーまたはコポリマーは、接着剤組成物に対しより高い強度とより優れた基板への接着力とを与えるだけでなく、接着剤組成物に浸透し得るすべての湿気からの長期にわたる保護を与える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
説明の簡略化および明瞭化のために、図示された要素は必ずしも正確な縮尺率で描かれているわけではないことが理解されるべきである。例えば、幾つかの要素の寸法は、明瞭化のために実際の相対比率よりも大きく描かれている。さらに、適切であると考えられる場合には、図面全体を通して、対応する要素に同じ参照番号を使用している。
【００１６】
さらに、下記のプロセス工程および構造が完全なソーラパネル製造プロセスフローを構成するわけではないことが理解されるべきである。本発明は当該分野において現在使用されているソーラパネル製造技術とともに実施され得るものであり、一般に実施されるプロセス工程については、本発明の理解のために必要と思われる分だけを本明細書に含むものとする。
【００１７】
ある実施の形態では、本発明は、光起電性材料層およびバックパネルを含み、接着層が光起電性材料層をバックパネルに接着するソーラパネルに関する。ある実施の形態では、接着層は、低水蒸気透過度（ＭＶＴＲ）のポリマーまたはコポリマーとシラン変性ポリマーまたはコポリマーとを含む接着剤組成物を含む。
【００１８】
ソーラパネルは、当該分野において公知のいかなるタイプのものであってもよい。従ってソーラパネルは、ソーラパネルに入射する日光から電流を発生するための光起電性材料層を含む。ある実施の形態では、光起電性材料層は、アモルファスシリコン、テルル化カドミウム、二セレン化銅インジウム（ＣＩＳ）、または上述のＩ−ＩＩＩ−ＩＶ族半導体材料などの別のＩ−ＩＩＩ−ＩＶ族半導体材料の層を含む。
【００１９】
別の実施の形態では、ソーラパネルは、互いに接続されて積層膜に埋め込まれた結晶シリコンウエハを含む。結晶シリコンは、多結晶シリコンであってもよく単結晶シリコンであってもよい。本発明は、これらのタイプのソーラパネルの両方に適用可能である。さらに、本発明は、ゲルマニウム上にひ化ガリウムがあるもの（ＧａＡｓ／Ｇｅ（ｉ））、ひ化ガリウム上にひ化ガリウムがあるもの（ＧａＡｓ／ＧａＡｓ）、ひ化ガリウム／ゲルマニウム上にりん化ガリウムインジウムがあるもの（ＧａＩｎＰ／ＧａＡｓ／Ｇｅ）などのその他の光起電性材料を含むソーラパネルに適用可能である。アモルファスシリコン、テルル化カドミウム、または銅インジウム硫化物を含む光起電性材料層は、結晶シリコンを含むパネルよりも湿気が侵入しやすいため、本発明による利益をより多く受ける可能性がある。本発明は、いかなる特定のタイプのソーラパネルにも限定されない。従って、本明細書において、アモルファスシリコン、テルル化カドミウム、または銅インジウム硫化物を含む光起電性材料層、特にアモルファスシリコンを説明するが、これは例示であって本発明を限定する目的ではない。
【００２０】
光起電性材料層は、例えば通常のホウケイ酸ガラスなどの材料のフロントパネル上に形成される。別の実施の形態では、フロントパネルは、より多くの日光を透過させる低鉄含有（ｌｏｗ−ｉｒｏｎ）ガラスである。フロントパネル（およびバックパネル）は、ガラスの他、ＴＥＤＬＡＲ（登録商標）ブランドのポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）（Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  Ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏ．の製品）などの靱性のあるプラスチック膜からなっていてもよい。ＴＥＤＬＡＲ（登録商標）ＰＶＦなどのＰＶＦは可視光透過係数が高く且つ赤外光透過係数が低いため、熱がフロントパネルを伝わって戻ることはない。フロントパネルは昼間絶え間なく紫外線にさらされるため、紫外光により害を受けない材料であるべきである。その他の光透過性耐ＵＶ性ポリマーが使用されてもよい。その他の光透過性耐ＵＶ性ポリマーとは、ダイキン工業からＮＥＯＦＬＯＮ（登録商標）ＰＦＡフィルムとして市販されている四フッ化エチレン−パーフルオロビニルエーテルコポリマー（ＰＦＡ）、東レからＦＥＰタイプのＴｏｙｏｆｌｏｎフィルムとして市販されている四フッ化エチレン−六フッ化プロピレンコポリマー（ＦＥＰ）、およびＥ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ．からＴＥＦＺＥＬ（登録商標）ＥＴＦＥフィルムとして市販されている四フッ化エチレン−エチレンコポリマー（ＥＴＦＥ）などのコポリマーなどである。ある実施の形態では、フロントパネルはガラスであり、バックパネルはＴＥＤＬＡＲ（登録商標）ＰＶＦまたは上記高分子材料の別のものなどの材料である。当該分野において公知のように、その他の適切な材料がフロントパネルおよびバックパネルとして使用されてもよい。
【００２１】
フロントパネルおよび光起電性材料層はバックパネルに接着される。バックパネルは、ソーラパネルに追加の強度を与えるとともに、光起電性材料層に保護を与える。以下により詳細に説明するように、バックパネルを光起電性材料層に接着するために使用される接着剤は、ソーラパネルの重要な構成要素である。
【００２２】
当該分野において公知のように、例えば入射日光がソーラパネルから反射するのを防ぐためにフロントパネルと光起電性材料層との間に形成される反射防止コーティングなどのその他の層が含まれていてもよい。当該分野において公知のように、光起電性材料層は、入射日光から実際に電気を発生するｎドープ半導体材料層とｐドープ半導体材料層との並置層を含んでいてもよい。
【００２３】
本発明による典型的なソーラパネル１００の１つの実施の形態が図１の概略断面図に示される。ソーラパネル１００は、光起電性材料層１０２を含む。光起電性材料層１０２の第１の表面１０２ａは、フロントパネル１０４上に配置され、フロントパネル１０４に付着される。光起電性材料層１０２の第２の表面１０２ｂには、低ＭＶＴＲ接着剤を含む接着剤組成物層１０６が配置される。接着層１０６は、光起電性材料層１０２とバックパネル１０８との間の接合を形成する。
【００２４】
本発明による典型的なソーラパネル２００の別の実施の形態が図２の概略断面図に示される。図２のソーラパネル２００は、図１に示されたパネル１００と実質的に同じ要素を含み、光起電性材料１０２と接着層１０６との間に配置された保護層１１０をさらに含む。保護層は、光起電性層１０２上に堆積されるアルミニウムなどの金属であってもよい。保護材料は、アルミニウム、銅、金、銀、これらの材料の合金、または適切に保護を与える別の金属など、この目的のために当該分野において公知のその他のいかなる材料であってもよい。ある実施の形態では、保護層１１０は電流キャリアとしても使用される。そのような実施の形態では、保護層１１０を形成する材料は、導電性であるとともに、所望の保護を与えるのに十分な強度を有するものであるべきである。
【００２５】
パネル１００などの典型的なソーラパネルは、例えばアモルファスシリコンなどの光起電性材料層１０２をフロントパネル１０４上に堆積させることにより製造され得る。なお、フロントパネル１０４はいかなる適切な材料からなっていてもよく、多くの場合この材料はガラスである。光起電性材料層１０２は当該分野において公知のいかなる適切な手段により堆積されてもよい。例えばアモルファスシリコンは、化学気相蒸着法（ＣＶＤ）、物理気相蒸着法（ＰＶＤ）、スパッタリング、またはその他のいかなる公知の方法によっても堆積され得る。ＣＶＤ法は、例えばＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＲＴＣＶＤ、ＡＬＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、またはＬＰＣＶＤなどの種々の方法のいずれをも含み得る。
【００２６】
図３は、本発明の別の実施の形態によるソーラパネル３００のフロントパネル１０４の平面図である。フロントパネル１０４の外枠を破線で示しているのは、パネルが図３に示された小さい部分を超えて延びていることを示すためである。フロントパネル１０４に光起電性材料層１０２が堆積されると、図３に示されるように、光起電性層１０２は、複数の個々の光セル１１２を規定するようにエッチングされる。従って、図３の平面図に示される複数の個々の光セル１１２は、図２の断面図に示される層１０２と実質的に同じである。エッチングは、レーザエッチングを適用することにより行われてもよく、半導体分野において公知の化学エッチング法およびその他のエッチング法を含むその他の適切な手段によって行われてもよい。
【００２７】
図３に示されるように、光セルにより発生される電流を集めて電流が使用され得る場所まで運ぶことができるように、個々の光セル１１２が電気的に接続されなければならない。したがって、複数の個々の光セル１１２のそれぞれとソーラパネル３００の外部との間の電気接続を与えるように、バスバーまたはその他の適切な配線などの電気接続がソーラパネル３００に付与される。配線は、当該分野において公知のように１つの光セル１１２から別の光セルに接続される。図３は、そのような配線の２つの実施の形態を示す。まず第１に、図３の光セル１１２の上側の列に、光セルから光セルへの一連の配線接続１１４が概略的に示されている。図示のように、この一連の配線接続１１４は、第１の光セル１１２の一方側から、隣接する光セル１１２の反対側またはソーラパネル３００の外部に接続する。この一方側から他方側への接続は、配線接続１１４がそれぞれの光セル１１２に結合する結合点において点線および実線で示される。電気接続の第２の実施の形態は、光セル１１２の下側の列にバスバー１１６として概略的に示される。バスバー１１６は、光セルから光セルおよびソーラパネル３００の外部への電気接続を与える。
【００２８】
層１１０などの保護層が使用される場合、この保護層は典型的には、通常フロントパネル１０４上に形成されるエッチングされ「配線が設けられた」光起電性層１０２上に堆積される。保護層１１０は、使用される特定の材料を堆積させるための当該分野において公知の手段であって光起電性材料層を構成する材料と適合する手段であれば、いかなる手段によって堆積されてもよい。従って、例えば保護層１１０が金属である場合、保護層１１０は、上述のＣＶＤ法のうちの１つなどの適切なＣＶＤ法、またはＰＶＤ、またはスパッタリングにより堆積され得る。保護材料層１１０が高分子材料である場合、保護材料層１１０は、ラミネーション法、光起電性層１０２に直接重合する方法、溶媒を含まない（ニートな）または可溶化されたプレポリマーを塗布した後重合する方法、または当該分野において公知のその他のいかなる手段によって堆積されてもよい。その他の公知の保護材料が使用されてもよく、これらの保護材料は、適切な手段により光起電性層１０２上に堆積され得る。
【００２９】
図１に示されるような実施の形態では、接着層１０６は、光起電性材料層１０２に直接接するよう付与され得る。図２に示されるような保護層１１０を有する実施の形態では、接着層１０６は、保護層１１０に接するよう付与され得る。どちらの実施の形態においても、接着層はバックパネル１０８にも接する。もちろん、接着剤は最初にバックパネル１０８または光起電性材料層１０２もしくは保護層１１０に付与され、その後２つのパネルが封止密着されるときに反対側の層に付与されてもよい。このように接着層１０６は、光起電性材料層１０２とバックパネル１０８との間に配置され、光起電性材料層１０２とバックパネル１０８とを接着する。いくつかの実施の形態では、これらの層の間に保護層１１０が介在する。
【００３０】
接着層１０６は、ソーラパネルの要素を組み立てて結合するために使用されるため、しばしば組み立て接着剤と呼ばれる。本発明では、接着層１０６は、低水蒸気透過度（ＭＶＴＲ）を有する接着剤組成物を含む。本発明の１つの実施の形態によれば、接着剤組成物は、低ＭＶＴＲポリマーまたはコポリマーとシラン変性ポリマーまたはコポリマーとを含む。
【００３１】
ある実施の形態では、低ＭＶＴＲポリマーまたはコポリマーは、ポリイソブチレン、イソブチレン−イソプレンコポリマー、イソブチレン−イソプレン−ジビニルベンゼンコポリマー、塩素化または臭素化ブチルゴム、イソブチレン−臭素化ｐ−メチルスチレンコポリマー、イソブチレン−ｐ−メチルスチレンコポリマー、クロロスルホン化ポリエチレン、エチレン−アルキル（メタ）アクリレートコポリマー、アクリロニトリル−ブタジエンコポリマー、ポリクロロプレン、エピクロロヒドリンゴム、またはこれらのうち２つ以上からなる混合物のうち少なくとも１つを含む。ある実施の形態では、低ＭＶＴＲポリマーまたはコポリマーはポリクロロプレン以外である。ポリクロロプレンは、いくつかの形態では、十分なＭＶＴＲを与えない場合があるためである。
【００３２】
ある実施の形態では、低ＭＶＴＲポリマーまたはコポリマーはポリイソブチレンである。ある実施の形態では、ポリイソブチレンは、約２０，０００から約２，０００，０００の範囲の数平均分子量を有する。別の実施の形態では、ポリイソブチレンは、約５０，０００から約５００，０００の範囲の数平均分子量を有する。さらに別の実施の形態では、ポリイソブチレンは、約７５，０００から約３００，０００の範囲の数平均分子量を有する。
【００３３】
ある実施の形態では、低ＭＶＴＲポリマーまたはコポリマーは、イソブチレンと、イソプレン、１，３−ブタジエン、ｐ−メチルスチレン、またはその他のスチレン誘導体などの別のモノマーとのモノマー単位を含むコポリマーである。
【００３４】
本明細書および前掲の特許請求の範囲の全体を通して、開示された範囲および比率の限界値は組み合わされてもよい。
【００３５】
ある実施の形態では、シラン変性ポリマーまたはコポリマーは、シラン変性アモルファスα−オレフィンポリマーまたはコポリマー、シラン架橋性ハロゲン化ポリマー組成物、およびモノオレフィンとビニル芳香族モノマーとのシラングラフトコポリマーのうち１つ以上を含む。
【００３６】
ある実施の形態では、シラン変性アモルファスα−オレフィンポリマーまたはコポリマーは、プロピレンのモノマー単位を含む。別の実施の形態では、シラン変性アモルファスα−オレフィンポリマーまたはコポリマーは、プロピレンのホモポリマー、またはプロピレンと少なくとも１つのＣ２からＣ８のα−オレフィンとのコポリマーを含む。別の実施の形態では、シラン変性アモルファスα−オレフィンポリマーまたはコポリマーは、プロピレンと無水マレイン酸またはアルキル（メタ）アクリレートの１つ以上とのコポリマーを含む。
【００３７】
ある実施の形態では、シラン変性アモルファスα−オレフィンポリマーまたはコポリマーは、以下の構造（Ｉ）を有するシリル基を含む：
−Ｓｉ（ＯＲ１）ｎ（Ｒ２）ｍ    （Ｉ）
ここで、Ｒ１の各々は独立して、Ｃ１からＣ８の分岐または非分岐アルキル基であり、Ｒ２の各々は独立して、Ｒ１またはＣ１からＣ８の分岐もしくは非分岐アルキル基であり、ｎ＝１〜３、ｍ＝０〜２、およびｍ＋ｎ＝３である。従って、例えばシリル基は、トリメトキシシリル、トリエトキシシリル、またはメチルジメトキシシリルであってもよい。上式で示されるように、シリル基は、１から３個のＯＲ１置換基を有していてもよく、０から２個のアルキル置換基を有していてもよい。
【００３８】
ある実施の形態では、接着剤組成物は、低ＭＶＴＲポリマーまたはコポリマーとしてポリイソブチレンを含み、シラン変性ポリマーまたはコポリマーとしてシラン変性アモルファスポリプロピレンを含む。
【００３９】
ある実施の形態では、シラン変性ポリマーまたはコポリマーは、シラン架橋性ハロゲン化ポリマー組成物である。ある実施の形態では、シラン架橋性ハロゲン化ポリマー組成物は、１００重量部のハロゲン化ポリマーと約０．１から約２０重量部のアミノ基含有シラン化合物との混合物を含有する。ある実施の形態では、この組成物はシラノール触媒の存在下で架橋され得る。ある実施の形態では、ハロゲン化ポリマーは、ポリクロロプレン（例えば、Ｎｅｏｐｒｅｎｅ（登録商標））、クロロスルホン化ポリエチレン、エピクロロヒドリンゴム、およびハロゲン化ブチルゴムのうちの１つ以上である。ある実施の形態では、アミノ基含有有機シラン化合物は、以下の一般構造（ＩＩ）を有する：
ＲＨＮＲ’Ｓｉ（ＯＲ”）３    （ＩＩ）
ここで、Ｒは水素、アルキルまたはフェニル基であり、Ｒ’はアルキレン基であり、ＯＲ”は１から６個の炭素原子を有するアルコキシまたはアルコキシアルコキシ基である。ある実施の形態では、アミノシラン化合物は、Ｎ−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニルアミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−メチルアミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−エチルアミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、またはγ−アミノプロピルトリメトキシシランのうちの１つ以上である。
【００４０】
ある実施の形態では、接着剤組成物は、低ＭＶＴＲポリマーまたはコポリマーとしてポリイソブチレンを含み、シラン変性ポリマーまたはコポリマーとしてＮ−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン変性ポリクロロプレンを含む。
【００４１】
ある実施の形態では、シラン変性ポリマーまたはコポリマーは、モノオレフィンとビニル芳香族モノマーとのシラングラフトコポリマーである。ある実施の形態では、モノオレフィンとビニル芳香族モノマーとの適切なシラングラフトコポリマーは、少なくとも５０モル％の少なくとも１つのＣ３からＣ７のモノオレフィンと、約０．１から５０モル％の少なくとも１つのビニル芳香族モノマーとを含有するコポリマーを含む。ある実施の形態では、ビニル芳香族モノマーは、スチレン、α−メチルスチレン、ｔ−ブチルスチレンなどのアルキル置換スチレン、およびパラ−アルキル置換スチレン、などのモノビニル芳香族であってもよい。ここで、アルキル基は１から４個の炭素原子を含む。ある実施の形態では、ビニル芳香族化合物はｐ−メチルスチレンである。適切なモノオレフィンモノマーは、プロピレン、イソブチレン、２−ブテンなどを含む。ある実施の形態では、コポリマーのモノオレフィン含有量の実質的に１００％がイソブチレンを含む。ある実施の形態では、コポリマーは、イソブチレンおよびｐ−メチルスチレンを含み、約０．１から約２０モル％のｐ−メチルスチレンを含有する。
【００４２】
ある実施の形態では、オレフィンコポリマーと反応してシラングラフトコポリマーを形成する有機シランは、以下の一般構造（ＩＩＩ）有する：
ＲＲ’ＳｉＹ２    （ＩＩＩ）
ここで、Ｒは主鎖ポリマーに生じたフリーラジカル部位と反応する一価のオレフィン性不飽和炭化水素または炭化水素酸素ラジカルを表し、Ｙは加水分解可能な有機ラジカルを表し、Ｒ’はアルキルまたはアリールラジカルまたはＹラジカルを表す。Ｒが炭化水素酸素ラジカルである場合、これは非加水分解性であるべきである。ある実施の形態では、Ｒは、ビニル、アリル、ブテニル、４−ペンテニル、５−ヘキセニル、シクロヘキセニル、またはシクロペンタジエニルラジカルであってもよい。ある実施の形態では、Ｒはビニルである。ある実施の形態では、Ｙ基は、メトキシ、エトキシ、またはブトキシなどのＣ１からＣ４のアルコキシラジカルのうちの１つまたは混合物であってもよい。別の実施の形態では、Ｙは、アシルオキシラジカル（ホルミルオキシ、アセトキシ、もしくはプロピオンオキシなど）、またはオキシモラジカル（−ＯＮ＝Ｃ（ＣＨ３）２、−ＯＮ＝Ｃ（ＣＨ３）（Ｃ２Ｈ５）、および−ＯＮ＝Ｃ（Ｃ６Ｈ５）２など）、または置換アミノラジカル（−ＮＨＣＨ３、−ＮＨＣ２Ｈ５、および−ＮＨＣ６Ｈ５ラジカルを含むアルキルアミノもしくはアリールアミノラジカルなど）である。ある実施の形態では、Ｒ’はアルキル基、アリール基、またはＹ基を表す。ある実施の形態では、Ｒ’基の例として、メチル、エチル、プロピル、ブチル、フェニル、アルキルフェニル基、またはＹ基が挙げられる。ある実施の形態では、Ｒ’はメチルまたはアルコキシ基である。ある実施の形態では、シランは、Ｒ’およびＹがメチル基およびアルコキシ基から選択されるものであり、例えば、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、およびメチルビニルジメトキシシランである。
【００４３】
ある実施の形態では、接着剤組成物は、低ＭＶＴＲポリマーまたはコポリマーとしてポリイソブチレンを含み、シラン変性ポリマーまたはコポリマーとしてイソブチレンとｐ−メチルスチレンとのビニルトリメトキシシラン変性コポリマーを含む。
【００４４】
ある実施の形態では、シラン変性ポリマーまたはコポリマーは、ソーラパネルの製造中に接着剤が付与された後に架橋される。ある実施の形態では、この架橋は、大気中の酸素または湿気への曝露の結果として起こる。この架橋反応では、まずアルコキシシリル基が加水分解されてシラノールまたはヒドロキシ−シリル化合物を形成し、ヒドロキシ−シリル基が他のアルコキシシリルまたはヒドロキシ−シリル基と反応してＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む架橋構造を形成する。シリル基はまた、接着剤組成物中の他の活性水素、または接着剤が付着するガラスパネルの表面上の他の活性水素と反応し得る。この架橋は、低ＭＶＴＲポリマーが相互侵入する高分子網目を形成する。このように、接着剤組成物中の組み合わされたポリマーが、ソーラパネルの構成要素を互いに結合する高強度の接着剤を作りだして長い耐用年数を与え、低ＭＶＴＲポリマーまたはコポリマーの存在により、湿気の浸透が実質的に減少する。
【００４５】
架橋反応は、接着剤組成物を、ホットメルトまたは低粘度状態で付与され得る熱可塑性のような材料から、より熱硬化性ポリマーに近い材料に変える。接着剤組成物は、架橋前の最初の熱可塑性の形態では、特定のメルトフローインデックス範囲を有する。メルトフローインデックスは、例えばＡＳＴＭ  Ｄ−１２３８−Ａまたは−Ｂなどの方法で測定できる。架橋が、接着剤組成物が流れるのを防止し得るため、架橋後の接着剤組成物は、測定可能なメルトフローインデックスを有していない場合もある。
ある実施の形態では、接着剤組成物は架橋触媒をさらに含む。ある実施の形態では、架橋触媒は、有機スズ化合物またはチタン酸塩化合物であってもよい。ある実施の形態では、架橋触媒は、ジブチルスズジラウレート、酸化スズ、ジブチルスズジアセテート、ジブチルスズオキシド、およびチタン酸塩のうちの１つ以上を含む。架橋触媒は、水との反応を促進してさらなる架橋を開始する。
【００４６】
ある実施の形態では、架橋時に、シラン変性ポリマーまたはコポリマーは、低ＭＶＴＲポリマーまたはコポリマーが相互侵入する網目を形成する。
【００４７】
ある実施の形態では、接着剤組成物は、シラン変性ポリマーまたはコポリマーのシリル基間の架橋を開始することができる架橋開始剤をさらに含む。ただし、概して本発明で使用される架橋開始剤は水である。ある実施の形態では、架橋反応を開始する水は大気中の湿気である。上記のように、本発明のソーラパネルの製造後に接着剤組成物内に入り込む大気中の湿気は、さらなる架橋を開始し得、および／または接着剤組成物に存在する残留シリル基と反応し得る。
【００４８】
図４は、本発明のある実施の形態による架橋前のシラン変性ポリマーまたはコポリマーの分子の概略化学構造である。図４に示されるように、高分子鎖は、高分子鎖の様々な場所で結合されたシリル基を含む。図４に示された実施の形態では、シリル基はトリ−アルコキシ（−ＯＲ）置換シリル基である。ある実施の形態では、図４に示されたシリル基のＲ基は、上で規定したＲ１基のいずれであってもよい。図示されていない別の実施の形態では、シリル基は、構造（Ｉ）で規定されたシリル基のうちのいずれであってもよく、例えば、−Ｓｉ（ＯＲ１）ｎ（Ｒ２）ｍの構造を有するシリル基のいずれであってもよい。ここで、Ｒ１、Ｒ２、ｎおよびｍは、構造（Ｉ）に関して上で説明した意味を有する。
【００４９】
図５は、本発明のある実施の形態による、図４のシラン変性ポリマーまたはコポリマーなどのシラン変性ポリマーまたはコポリマーの架橋後の分子の概略化学構造である。図５に示されるように、シリル基はシリル基同士または基板（ガラスバック層１０８または光セル基板１０２など）の表面の−ＯＨ基と反応している。図５には示されていないが、残りの−ＯＲ１基は未反応のままであってもよく、Ｓｉ原子から横に延びている「空の」結合で示唆されるように、隣接するシラン変性ポリマーまたはコポリマー層、すなわち図の紙面の奥または手前にある層と反応していてもよい。
【００５０】
図には示されていないが、本明細書に開示されるその他のシラン変性ポリマーまたはコポリマーは、上の構造（ＩＩ）および（ＩＩＩ）に関して規定されたように、ポリマーの骨格および反応性の部分が適切に置換された、図４および図５に示された構造と類似した構造を形成する。
【００５１】
図４および図５には示されていないが、本発明の接着層において低ＭＶＴＲポリマーまたはコポリマーは、図４および図５において（およびその他のシラン変性ポリマーまたはコポリマーからの類似構造において）シラン変性ポリマーまたはコポリマー分子間の空間にある。従って上述のように、ある実施の形態では、接着層はシラン変性ポリマーまたはコポリマーと低ＭＶＴＲポリマーまたはコポリマーとを含み、これらのシラン変性ポリマーまたはコポリマーと低ＭＶＴＲポリマーまたはコポリマーとが一緒になって相互侵入網目を形成する。ある実施の形態では、接着層は、網目を形成する架橋されたシラン変性ポリマーまたはコポリマーと、架橋されたシラン変性ポリマーまたはコポリマーにより形成された網目に相互侵入する低ＭＶＴＲポリマーまたはコポリマーとを含む。本発明の接着剤（ある実施の形態において接着剤は、架橋されたシラン変性ポリマーまたはコポリマーと低ＭＶＴＲポリマーまたはコポリマーとを含む）は、ソーラパネルの要素を結合し且つ湿気に対する有効なバリアを与える高強度の低ＭＶＴＲ接着剤である。
【００５２】
水蒸気透過度（ＭＶＴＲ）は、ＡＳＴＭテスト法Ｆ１２４９−９０により測定される。このＡＳＴＭ法を実行する際、試料は以下のように調製される。接着剤フィルムを型に押し込み、真空下で加熱および加圧して０．０５０から０．０６０インチ（１．２７から１．５２ｍｍ）の厚さにする。真空は、加熱および加圧工程の間使用され、フィルムが空洞または気泡を伴わずに形成されることを確実にする。加圧キャビティからフィルムを取り出した後、高湿度環境で湿気に曝露することによりフィルムを硬化させてもよい。ＭＶＴＲを調べる前にフィルムを硬化させる必要はない。硬化フィルムであっても未硬化フィルムであってもＭＶＴＲ値はほぼ同じであるからである。これは、エラストマー接着剤のＭＶＴＲが、ポリマーの架橋密度よりもフィルムのポリマーの骨格に関連が深いと考えられるためである。積層する接着剤フィルムの取り扱いをより容易にするために、５平方センチメートルのダイカットアルミニウムマスクを用いてフィルムを保持する。米国ニューヨーク州バッファローの装置メーカーであるＭＯＫＯＮから市販されているこのマスクは、テストチャンバ内でフィルムを保持するように設計されている。このダイカットアルミニウムマスクには、テストを進めることを可能にする５平方センチメートル（５ｃｍ２）の開口部が開けられている。低ＭＶＴＲ接着剤組成物フィルムの試料をダイカットアルミニウムマスクの上に置く。接着剤組成物フィルムを間に挟むように第２のダイカットアルミニウムマスクを第１のダイカットアルミニウムマスクの上に置く。そうすればこの剛直な構成物を、テストチャンバに容易に入れることができ、マスクから露出している５ｃｍ２の試料のＭＶＴＲをＡＳＴＭ法により容易にテストすることができる。
【００５３】
本明細書において使用される「低ＭＶＴＲ」または「低水蒸気透過度」という用語は、この用語が使われている材料を水蒸気または湿気が透過する比率が、ＡＳＴＭ  Ｆ１２４９−９０による測定で１日あたり５グラム／平方メートル（ｇ／ｍ２／ｄ）未満であることを意味する。この水蒸気透過度は一般に「低い」とみなされる。
【００５４】
ある実施の形態では、接着剤組成物は約３ｇ／ｍ２／ｄ未満の水蒸気透過度（ＭＶＴＲ）を有する。ある実施の形態では、接着剤組成物は約１ｇ／ｍ２／ｄ未満のＭＶＴＲを有する。理想的には接着剤組成物のＭＶＴＲの最小値はゼロであるが、ある実施の形態では、ＭＶＴＲの最低値は、ＰＩＢなどの低ＭＶＴＲポリマーの約０．０５ｇ／ｍ２／ｄである。従って、ある実施の形態では、本発明の接着剤組成物のＭＶＴＲは約０．０７５から約５ｇ／ｍ２／ｄの範囲である。別の実施の形態では、本発明の接着剤組成物のＭＶＴＲは約０．１から約３ｇ／ｍ２／ｄの範囲である。別の実施の形態では、本発明の接着剤組成物のＭＶＴＲは約０．５から約２ｇ／ｍ２／ｄの範囲である。
【００５５】
ある実施の形態では、接着剤組成物は充填剤をさらに含む。ある実施の形態では、充填剤は、炭酸カルシウム、タルク、硫酸バリウム、粘土、シリカ、カーボンブラック、二酸化チタン、およびこれらの２つ以上からなる混合物を含む。
【００５６】
接着剤組成物は非導電性すなわち誘電材料であるべきであるため、使用される充填剤材料は非導電性であるべきである。たとえ導電性であっても、充填剤材料は、接着剤組成物がＡＳＴＭ  Ｄ２５７による測定で約１×１０８ｏｈｍ・ｃｍ未満の絶縁耐力を有することのないレベルで使用されるべきである。接着剤材料の典型的な所望の絶縁耐力は、ＡＳＴＭ  Ｄ２５７による測定で約１×１０９ｏｈｍ・ｃｍである。
【００５７】
ある実施の形態では、接着剤組成物は接着促進剤をさらに含む。ある実施の形態では、接着促進剤は、シラン、チタン酸塩、ジルコン酸塩、およびジルコ−アルミネートのうちの１つ以上を含む。
【００５８】
ある実施の形態では、シラン接着促進化合物は、ビニルシラン、アミン置換アルキルまたはアルキル／アルコキシシラン、およびその他の公知の接着促進シラン化合物を含む。ある実施の形態では、シラン接着促進化合物は、一般構造（ＩＶ）を有するシランを含む：
Ｓｉ（ＯＲ１）ｎ（Ｒ２）ｍ    （ＩＶ）
ここでＲ１の各々は独立して、Ｃ１からＣ８の分岐または非分岐アルキル基であり、Ｒ２の各々は独立して、Ｒ１またはＣ１からＣ８の分岐もしくは非分岐、置換もしくは非置換アルキル基もしくはハロゲンであり、ｎ＝１〜３、ｍ＝１〜３、およびｍ＋ｎ＝４である。アルキル基の置換は、例えば、第一級または第二級アミンおよびハロゲンを含む。従って例えば、シリル基は、トリメトキシシリル、トリエトキシシリル、メチルジメトキシシリル、トリメトキシクロロシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、またはγ−クロロブチルトリエトキシシランであってもよい。上式で示されるように、シリル基は１から３個のＯＲ１置換基を有し得、１から３個のＲ２置換基を有し得る。
【００５９】
ある実施の形態では、チタン酸塩およびジルコン酸塩接着促進化合物は、典型的には、中央のチタンまたはジルコニウム原子に結合した大きい（例えば約５から約２０個の炭素原子を有する）炭化水素基または実質的に炭化水素の基を有する。従って、ある実施の形態では、これらのチタン酸塩およびジルコン酸塩促進化合物は約５から約１００個の炭素原子を含み、ある実施の形態では約２０から約６０個の炭素原子を含む。「実質的に炭化水素」とは、その基の支配的な炭化水素の性質を変えないヘテロ原子置換基を含む基のことを指す。本発明の文脈において置換基の支配的な炭化水素の性質を変えない非炭化水素基を含むヘテロ原子置換基は、クロロおよびフルオロなどの基を含み、そのような基は当業者に知られている。概して炭化水素基には、炭素原子１０個ごとに約２個以下、ある実施の形態では約１個以下のヘテロ原子置換基が存在する。典型的には、炭化水素基にそのようなヘテロ原子置換基は存在しない。
【００６０】
適切なジルコ−アルミネート接着促進化合物は、Ｒｈｏｎｅ−Ｐｏｕｌｅｎｃから市販されている。アルミニウム−ジルコニウム錯体の調製は、米国特許第４，５３９，０４８号および同第４，５３９，０４９号に記載されている。これらの特許は、実験式（Ｖ）に対応するジルコ−アルミネート錯体反応生成物を記載している：
（Ａｌ２（ＯＲ１Ｏ）ａＡｂＢｃ）Ｘ（ＯＣ（Ｒ２）Ｏ）Ｙ（ＺｒＡｄＢｅ）Ｚ  （Ｖ）
ここで、Ｘ、ＹおよびＺは少なくとも１であり、Ｒ２は、２から１７個の炭素原子を有するアルキル基、アルケニル基、アミノアルキル基、カルボキシアルキル基、メルカプトアルキル基、またはエポキシアルキル基であり、Ｘ：Ｚの比は約２：１から約５：１である。その他のジルコ−アルミネート錯体が米国特許第４，６５０，５２６号に開示されている。本明細書において、ジルコ−アルミネート接着促進化合物に関する上記３つの特許の開示を参照により援用する。
【００６１】
ある実施の形態では、接着剤組成物は可塑剤をさらに含む。ある実施の形態では、可塑剤は、炭化水素油、二塩基酸のエステル誘導体、鉱油、パラフィン、パラフィン誘導体、およびポリブテンのうちの１つ以上を含む。
【００６２】
ある実施の形態では、接着剤組成物は粘着付与樹脂をさらに含む。ある実施の形態では、粘着付与樹脂は、ロジンエステル、ポリテルペン、ポリテルペン誘導体、Ｃ５炭化水素樹脂、Ｃ９炭化水素樹脂、フェノール樹脂、および天然樹脂のうちの１つ以上を含む。
【００６３】
ある実施の形態では、ソーラパネルは、モジュール配線開口部と、モジュール配線開口部を封止するモジュール配線接着剤組成物とをさらに含む。ある実施の形態では、モジュール配線接着剤組成物は、低ＭＶＴＲポリマーまたはコポリマーとシラン変性ポリマーまたはコポリマーとを含むが、光起電性材料層とバックパネルとの間に配置されてこれらを接着させる接着層における処方とは異なる処方を有する。
【００６４】
従って、ある実施の形態では、本発明はさらに、光起電性材料層と、バックパネルと、光起電性材料層またはバックパネルの少なくとも一方に形成されるモジュール配線開口部と、モジュール配線開口部を封止するモジュール配線封止剤／接着剤組成物とを含むソーラパネルであって、モジュール配線封止剤／接着剤組成物が低ＭＶＴＲポリマーまたはコポリマーとシラン変性ポリマーまたはコポリマーとを含むソーラパネルに関する。ある実施の形態では、モジュール配線接着剤は、組み立て接着剤に使用される接着剤と同じ接着剤である。別の実施の形態では、モジュール配線接着剤は、組み立て接着剤の処方とは異なる処方を有する。
【００６５】
図６は、本発明の別の実施の形態を含むソーラパネルの概略断面図である。図６は、図１から図３に関して上で説明したものと同じ要素を含み、モジュール配線１１８およびモジュール配線開口部１２０をさらに含むソーラパネル４００を示す。図６に示されるように、ある実施の形態では、モジュール配線開口部１２０はバック層１０８を貫通しており、モジュール配線１１８がソーラパネル４００の外部に延びる通路を形成する。従ってモジュール配線１１８は、電流を発生する複数の個々の光セル素子１１２から、電流が使用される外部への電気接続を与える。
【００６６】
図７は、図６に示されたソーラパネルのようなソーラパネル４００であって、モジュール配線１１８とモジュール配線開口部１２０とを封止するモジュール配線接着剤１２２をさらに含むソーラパネル４００の概略断面図である。ある実施の形態では、モジュール配線接着剤１２２は、本発明による低ＭＶＴＲ接着剤である。ある実施の形態では、モジュール配線接着剤１２２は、組み立て接着剤１０６としての使用について上で説明したものと同じ接着剤である。ある実施の形態では、モジュール配線接着剤１２２は、シラン変性ポリマーまたはコポリマーの割合と比べて、より大きい割合の低ＭＶＴＲポリマーまたはコポリマー成分を含む。モジュール配線接着剤は組み立て接着剤に必要とされる高強度を必要としないため、接着剤組成物において、シラン変性ポリマーまたはコポリマー成分と比べてＭＶＴＲポリマーまたはコポリマー成分の量を増やすことが可能である。この変形例は、ＭＶＴＲポリマーまたはコポリマーの量の増加により、ソーラパネルに侵入できる湿気の絶対量がさらに低減されるという点で有益である。この変形例は次の点でも有益である。シラン変性ポリマーまたはコポリマーの量が減らされるため、モジュール配線接着剤１２２をより軟らかく、従ってモジュール配線１１８の起こり得る動きに対してより追従可能にすることができ、湿気がソーラパネルの内部に侵入し得る直接の通路を作り出す危険性もない。
【００６７】
幾つかの実施の形態（図示せず）では、ソーラパネルの周りにアルミニウムフレームなどのフレームが形成されてもよい。そのようなフレームは、安定性と、実装が行われ得る場所とを与える。フレームは、適切な接着剤によりソーラパネルに封止され得る。ある実施の形態では、フレームは、本発明の低ＭＶＴＲ接着剤組成物などの低ＭＶＴＲ接着剤組成物によりソーラパネルに封止される。１つのそのような実施の形態では、フレームをソーラパネルに接着するために用いられる低ＭＶＴＲ接着剤組成物は、上述の組み立て接着剤である。別の実施の形態では、フレームをソーラパネルに接着するために用いられる低ＭＶＴＲ接着剤組成物は、上述のモジュール配線接着剤である。低ＭＶＴＲ接着剤組成物を用いてフレームをソーラパネルに接着するこれらの実施の形態の両方において、接着剤およびフレームは、ソーラパネルに、水蒸気の侵入に対してさらなる保護を与える。
【００６８】
別の実施の形態では、フレームは、当該分野において公知でありこの目的で通常使用されているように、ブチルホットメルト接着剤などの接着剤によりソーラパネルに封止される。さらに、幾つかの実施の形態では、ブチルホットメルト接着剤は、モジュール配線の周りを封止するためのモジュール接着剤として使用されてもよい。
【００６９】
（ソーラパネルの製造方法）
ある実施の形態では、本発明は、光起電性材料層とバックパネルとを含むソーラパネルの製造方法であって、（ａ）低ＭＶＴＲポリマーまたはコポリマーとシラン変性ポリマーまたはコポリマーとを組み合わせることにより低水蒸気透過度を有する接着剤組成物を形成する工程と、（ｂ）接着剤組成物を用いて光起電性材料層をバックパネルに接着する工程と、（ｃ）シラン変性ポリマーまたはコポリマーを架橋する工程とを包含する方法に関する。ある実施の形態では、架橋時に、シラン変性ポリマーまたはコポリマーは、低ＭＶＴＲポリマーまたはコポリマーが相互侵入する網目を形成する。
【００７０】
ある実施の形態では、工程（ｂ）は、光起電性材料の上に接着剤組成物の層を付与する工程を包含する。
【００７１】
ある実施の形態では、ソーラパネルはモジュール配線開口部を含み、上記方法は、接着剤組成物をモジュール配線開口部に付与する工程をさらに包含する。
【００７２】
図８は、本発明によるソーラパネルの製造方法の工程を概略的に示すフロー図である。図８に示されるように、工程Ｓ８０１として示される本方法の第１の工程において、光起電性層が提供される。通常の場合、光起電性層は、上述のプロセスなどの適切なプロセスによりフロントパネルの一方の表面に堆積されている。さらに、光起電性層は通常、個々の光起電力セルまたは光セルに分離されている。光セルの各々は、太陽電池の設計に応じて電気的に接続されている。そのような態様は、当業者により適切に設計または選択され得るものであり、本発明は、いかなる特定の形態の光起電性材料層にも限定されない。
【００７３】
図８に工程Ｓ８０２として示される本方法の第２の工程において、低ＭＶＴＲを有する接着剤組成物が形成される。この低ＭＶＴＲ接着剤組成物は、低ＭＶＴＲポリマーまたはコポリマーとシラン変性ポリマーまたはコポリマーとを組み合わせることにより形成される。ある実施の形態では、低ＭＶＴＲポリマーまたはコポリマーとシラン変性ポリマーまたはコポリマーとの混合物に、適切な架橋触媒が含まれる。
【００７４】
低ＭＶＴＲポリマーまたはコポリマーは、上に開示された材料のいずれであってもよい。ある実施の形態では、低ＭＶＴＲポリマーまたはコポリマーはイソブチレンのポリマーまたはコポリマーであり、ある実施の形態では、低ＭＶＴＲポリマーはポリイソブチレンである。
【００７５】
シラン変性ポリマーまたはコポリマーは、上に開示されたポリマーまたはコポリマーのいずれであってもよく、ポリマーまたはコポリマーが変性されるシリル基は、上に開示されたシリル基のいずれであってもよい。ある実施の形態では、ポリマーまたはコポリマーはプロピレンを含み、ある実施の形態では、ポリマーはアモルファスポリプロピレンである。ある実施の形態では、シリル基は、トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基、トリメトキシシリル基もしくはトリエトキシシリル基のアルキル誘導体、アミノアルコキシシラン、またはビニルトリメトキシシランなどの不飽和有機シラン、またはこれらのシリル基の２つ以上からなる混合物、または本明細書に開示されたシランのいずれかである。
【００７６】
工程Ｓ８０２は、バンバリーミキサなどの適切な混合装置において実行され得る。ある実施の形態では、混合工程は、シラン変性ポリマーまたはコポリマーの早期架橋を避けるために低湿気条件下で行われる。別の実施の形態では、混合工程は、シラン変性ポリマーまたはコポリマーの早期架橋を避けるために不活性ガス雰囲気下で行われる。不活性ガスは例えば窒素であってもよい。別の実施の形態では、混合工程は、シラン変性ポリマーまたはコポリマーの早期架橋を避けるために、空気が例えば冷却により乾燥された乾燥空気の雰囲気下で行われる。いずれの実施の形態でも、早期架橋を避ける条件下でシラン変性ポリマーまたはコポリマーを取り扱うことが賢明である。
【００７７】
成分を完全に混ぜることにより低ＭＶＴＲ接着剤組成物が形成されると、この低ＭＶＴＲ接着剤組成物は付与可能な状態である。
【００７８】
図８に示されるように、工程Ｓ８０３として示される本発明の第３の工程において、低ＭＶＴＲ接着剤組成物は、光起電性材料層およびバックパネルの少なくとも一方に付与される。上述のように、低ＭＶＴＲ接着剤組成物は、フロントパネルまたはバックパネルの一方または両方に付与され得る。低ＭＶＴＲ接着剤がフロントパネルに付与される実施の形態では、低ＭＶＴＲ接着剤は、保護層が存在するかどうかに応じて光起電性層または保護層のいずれかに全体的に付与される。
【００７９】
選択された層またはパネルへの低ＭＶＴＲ接着剤組成物の付与は、当該分野において公知のいかなる適切な方法によって行われてもよい。例えば、低ＭＶＴＲ接着剤組成物は、スプレー、押し出し、ドクターブレードなどの適切な装置を用いた展着、および剥離ライナーなどの転写フィルムなどのその他の方法により付与され得る。適切な剥離ライナーは、水分をほとんどまたは全く含有していないものであるべきである。従って、剥離ライナーの適切な材料は、適切な剥離剤で処理されたポリオレフィンまたはポリエチレンである。ある実施の形態では、ナイロンは、残留水分またはその他の活性水素源を含み得るため、剥離ライナーには適していない。
【００８０】
図８に示されるように、工程Ｓ８０４として示される本発明の第４の工程において、それぞれの層が合わされて封止密着される。従って、光起電性材料層、低ＭＶＴＲ接着剤組成物層およびバックパネルが合わされて１つのユニットを形成する。ある実施の形態では、低ＭＶＴＲ接着剤組成物は、フロントパネルとバックパネルとを互いに結合するのに十分な粘着性を有する。光起電性材料層、低ＭＶＴＲ接着剤組成物層およびバックパネルは、圧力、真空および熱のうち少なくとも１つが存在する状態で合わされる。そのような力の付与は、接着剤が、接着剤が付着される表面を濡らして密接で完全な結合を与えるのを助ける。接着剤は、フロントパネルとバックパネルとの間にエアポケットまたは気泡の形成を避けるような態様で付与されるべきである。当該分野において公知のように、そのようなエアポケットまたは気泡は、使用中のソーラパネルの故障を引き起こし得る。
【００８１】
図８に示されるように、工程Ｓ８０５として示される本発明の第５の工程において、低ＭＶＴＲ接着剤組成物は、シラン変性ポリマーまたはコポリマーの反応により架橋される。ある実施の形態では、架橋は大気中の湿気により開始される。ある実施の形態では、低ＭＶＴＲ接着剤組成物は、上で開示された架橋触媒のうちのいずれかなどの適切な架橋触媒をさらに含む。そのような触媒を含む実施の形態では、架橋反応は触媒により加速される。触媒が無ければ架橋反応はかなり低速になり得る。
【００８２】
ある実施の形態では、低ＭＶＴＲ接着剤組成物の架橋は、ソーラパネルの組み立て中または組み立て後に低ＭＶＴＲ接着剤組成物が大気中の湿気に曝露されることにより開始される。
【００８３】
ある実施の形態では、上述のように、ソーラパネルはモジュール配線開口部を含み、モジュール配線開口部を通ってモジュール配線が延びる。そのような実施の形態では、低ＭＶＴＲ接着剤組成物は、ソーラパネルの組み立て中の適切な時点でモジュール配線開口部に挿入され得る。上述のように、モジュール配線接着剤は組み立て接着剤と同じ組成を有していてもよく、より多くの割合の低ＭＶＴＲポリマーまたはコポリマーを含む組成を有していてもよい。以下の説明では、モジュール配線接着剤に使用される組成のどちらの実施の形態も、モジュール配線接着剤と呼ぶ。
【００８４】
概して、ソーラパネルが組み立てられるとき、モジュール配線１１８はまず光起電性層１０２に電気的に接続される。バックパネル１０８とフロントパネル１０４（および光起電性層１０２）が合わされるとき、モジュール配線１１８は、付与された接着層１０６を貫通してモジュール配線開口部１２０に入り、モジュール配線開口部１２０を通って延びる。モジュール配線開口部１２０には、任意の適切な時点でモジュール配線接着剤１２２が充填され得る。
【００８５】
ある実施の形態では、モジュール配線接着剤１２２は、低ＭＶＴＲ組み立て接着剤１０２がバックパネル１０８の表面に付与されるのと同時にモジュール配線開口部１２０に付与される。しかしこの場合、モジュール配線１１８を、接着剤が充填されたモジュール配線開口部１２０に通すことが必要であり、これは望ましくない場合がある。別の実施の形態では、モジュール配線接着剤１２２は、フロントパネル１０４とバックパネル１０８とが合わされて封止密着された後、シラン変性ポリマーまたはコポリマーの架橋開始前に、モジュール配線開口部１２０を充填するように付与される。さらに別の実施の形態では、モジュール配線接着剤１２２は、架橋開始後に付与されてもよい。組み立て中に大気中の湿気との接触により架橋が開始される実施の形態では、モジュール配線接着剤１２２は、架橋の開始後に付与される。架橋は、低ＭＶＴＲ接着剤組成物が大気中の湿気に曝露されるとすぐに開始されるからである。
【００８６】
図８に示されるように、一旦架橋反応が開始されると、ソーラパネルの製造を続行してもよい。なお、架橋反応はしばらくの間続き得る。ある実施の形態では、架橋反応は、架橋開始後数時間続く。別の実施の形態では、架橋反応は、何日もの間または何週間もの間続く。別の実施の形態では、架橋反応は無限に続き、無視できる速度に低下し、しばらくして低ＭＶＴＲ接着剤組成物に湿気が入ると再開または加速され得る。
【実施例】
【００８７】
以下の実施例は、本発明のソーラパネルで使用される接着剤組成物、接着剤組成物の処方およびテストに関する。テストは、テストパネルに適用されているが、本明細書に記載されるソーラパネルに完全に適用可能であると考えられる。各々の場合、示された処方は、示された原材料から上述の態様で調製される。すなわち、概して湿気の無い状態で適切に混合して調製される。これらの実施例は例示であって、本発明の範囲を限定するものではない。
【００８８】
（処方例）
以下の処方例は、本発明による低ＭＶＴＲポリマーおよびシラン変性ＡＰＡＯを含む。
【表１】
2005539374.tif 000003
【表２】
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【００８９】
上記処方例で使用された材料は下記の通りである。
【表３】
2005539374.tif 000005
【表４】
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【表５】
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【表６】
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【表７】
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【表８】
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【表９】
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【表１０】
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【表１１】
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【表１２】
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【００９０】
上記の処方例では、下記の原材料が使用される。
【表１３】
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【００９１】
（シラン変性ＡＰＡＯを含む接着剤組成物の強度テスト）
上に示した処方例Ａと同様の以下の処方物を調製し、例示的なソーラパネルの製造中フロントパネルとバックパネルとの結合後の様々な時間に引張強さおよびラップ剪断強さを調べる。引張強さのテストは、ＡＳＴＭ  Ｄ４１２−８７に従って行われる。ラップ剪断強さのテストは、ＡＳＴＭ  Ｃ９６１−８７に従って行われる。
【表１４】
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【００９２】
（テスト結果）
上記処方物をテスト基板に付与し、上記ＡＳＴＭ法に従って調べる。得られた結果を以下に示す。
【表１５】
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【００９３】
テスト結果に示されるように、この処方では、引張強さおよび剪断強さはともにテストパネルの製造後何週間にもわたって増加する。
【００９４】
（比較例のシラン変性ＡＰＡＯ対標準ＡＰＡＯ）
以下の処方を、湿気が無い状態で適切な混合装置において混ぜ合わせることにより上述のように調製する。
【表１６】
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【００９５】
（ラップ剪断テスト）
以下の処方をテスト基板に付与し、ＡＳＴＭ  Ｃ９６１−８７に従ってラップ剪断強さを判定する。得られた結果を以下に示す。
【表１７】
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【００９６】
上記のテスト結果において、「凝集」破壊モードでは、接着剤組成物は内部で分離し、両基板への接着は維持される。「接着」破壊モードでは、接着剤組成物の一方の基板への接着が破壊され、接着剤のすべてが一方または他方の基板に残る。したがって上記のテストは、シラン変性ポリマーまたはコポリマーが、シラン変性ポリマーまたはコポリマーを使用せずに調製された同じ処方と比較して、テスト基板への接着の強度を高めることを実証している。
【００９７】
以上、本発明を特定の好適な実施の形態に関して示し且つ説明したが、本明細書および添付の図面を読んで理解すれば、等価の改変例および変形例が当業者に明らかになる。特に上述の完全体（構成要素、アセンブリ、装置、組成物、工程など）が果たす様々な機能に関して、これらの完全体を説明するために用いた用語（「手段」の言及も含む）は、特に明記しない限り、説明した完全体の特定の機能を果たす（即ち、機能的に等価な）いかなる完全体にも対応することが意図される。これらの用語は、説明した完全体の特定の機能を果たす（即ち、機能的に等価な）完全体であれば、たとえ本明細書に示された本発明の１つまたは複数の例示的な実施の形態においてその機能を果たす開示された構造と構造的に等価でなくてもその完全体に対応することが意図される。さらに、本発明の特定の特徴は、示された幾つかの実施の形態のうち１つの実施の形態のみに関して説明されている場合があり得るが、そのような特徴は、おそらく任意の所与のまたは特定の応用例に望ましいまたは有利なように、その他の実施の形態における１つ以上のその他の特徴と組み合わされてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明の低ＭＶＴＲ接着剤材料は、ソーラパネルでの使用に適している。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明による低ＭＶＴＲ接着剤材料の層を含むソーラパネルの層の概略断面図である。
【図２】本発明による保護層と低ＭＶＴＲ接着剤材料の層とを含むソーラパネルの層の図１と同様の概略断面図である。
【図３】ソーラパネルの概略平面図である。
【図４】本発明のある実施の形態による架橋前のシラン変性ポリマーの分子の概略化学構造を示す図である。
【図５】本発明のある実施の形態による架橋後のシラン変性ポリマーの分子の概略化学構造を示す図である。
【図６】本発明のある実施の形態によるモジュール配線開口部を含むソーラパネルの概略断面図である。
【図７】本発明のある実施の形態によるモジュール配線接着剤が充填されたモジュール配線開口部を含む図６のソーラパネルの概略断面図である。
【図８】本発明のある実施の形態によるソーラパネル製造方法の工程を概略的に示すフロー図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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