(57)【要約】  電気エネルギー発生モジュールは、波付けされた屋根材のようなフラットではない面または建築上のエレメントにマッチするために、所望の二次元プロフィールを呈するように成形される。上記モジュールは、上側カプセル化材料層と下側カプセル化材料層との間にシールされた電気エネルギー発生フィルムを含んでいる。上記カプセル化材料のタイプおよび量は、高い温度および／または圧力が上記モジュールに与えられたときに上記カプセル化材料の形状が変更されることができるが、通常（すなわち、自然に生じる）温度および圧力のコンディションの下では上記カプセル化材料が上記電気エネルギー発生フィルムの周囲に剛構造を与えるものである。したがって、上記モジュールは、適当な圧力および／または高い温度が与えられることによって成形されることができるが、上記モジュールは、通常の温度および圧力のコンディションの下に置かれると直ちに、剛構造を有する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも部分的に透明である上側カプセル化材料層（１５０）と下側カプセル化材料層（１７０）との間にシールされている電気エネルギー発生の光起電力（ＰＶ）フィルム（１１０）を含んでいる電気エネルギー発生モジュール（１００）であって、
上記カプセル化材料のタイプおよび量は、高い温度と圧力とのうちの少なくとも一方がそこに与えられるときに、上記モジュールの形状が変更されることができるが、通常の温度および圧力のコンディションの下では上記カプセル化材料が上記電気エネルギー発生フィルム（１１０）の周囲に剛構造を与えるものであり、
上記電気エネルギー発生フィルムは、互いに電気的に接続されたストリップ形状の複数のセル（１３０）を含んでおり、
上記モジュールは、所望の二次元プロフィールを提供するように成形され、そして、
上記それぞれのストリップ形状のセル（１３０）の長さ方向（ｘ１）は、上記二次元プロフィールを規定している面（ｘ；ｚ）に対して平行に延びている電気エネルギー発生モジュール。
【請求項２】
上記ストリップ形状のセル（１３０）は、互いに直列に接続されている請求項１に記載のモジュール。
【請求項３】
上記カプセル化材料および他の層のタイプおよび量は、
高い温度を与えることによってカプセル化材料を軟化させること、
所望の形状を得るために上記モジュール（１００）に圧力を与えること、
上記カプセル化材料を硬化させること、
というステップを与えることによって、上記モジュールの形状が永久に変更されることができるものである請求項１または２に記載のモジュール。
【請求項４】
カプセル化材料のタイプおよび量は、およそ７０および２５０℃の間の温度とおよそ０．０１〜１バールの間の圧力とを与えられることによって、上記モジュールの形状が変更されるものである請求項３に記載のモジュール。
【請求項５】
上記モジュールの少なくとも１つの層に用いられる材料のタイプおよび量は、たとえ圧力が一時的にそこに与えられても、通常の温度のコンディションの下では上記モジュールの形状に亀裂を生じることがなくて永久に変更されることがないものである請求項３または４に記載のモジュール。
【請求項６】
上記電気エネルギー発生フィルム（１１０）は、通常の温度および圧力のコンディションの下ではフレキシブルであるサブストレート（１２０）を含んでいる請求項１〜５のうちのいずれか１つに記載のモジュール。
【請求項７】
上記電気エネルギー発生フィルム（１１０）のサブストレート（１２０）は、ポリイミド、ＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）またはＰＥＮ（ポリエチレン・ナフタレート）、アルミニウム、絶縁体−金属複合体または繊維強化材料のうちの少なくとも１つから成っている請求項６に記載のモジュール。
【請求項８】
上記モジュールの上記二次元プロフィールに従って、上記モジュール（１００）内の上記電気エネルギー発生フィルム（１１０）がフラットではない請求項１〜７のうちのいずれか１つに記載のモジュール。
【請求項９】
上記電気エネルギー発生フィルム（１１０）は、アモルファスシリコン半導体構造、微結晶シリコン、薄膜シリコン、ＣＩＳエレメント、ＣｄＴｅエレメントおよび／または薄膜縦列セルから成っている請求項１〜８のうちのいずれか１つに記載のモジュール。
【請求項１０】
上記電気エネルギー発生フィルム（１１０）、上記上側カプセル化材料（１５０）および上記下側カプセル化材料（１７０）は、上記モジュールが二次元プロフィールを与えるために成形されるのに先立って、フラットなプロフィールを有するスタックを与えるために一緒にボンディングされる請求項１〜９のうちのいずれか１つに記載のモジュール。
【請求項１１】
上記電気エネルギー発生フィルム（１１０）、上記上側カプセル化材料（１５０）および上記下側カプセル化材料（１７０）は、上記モジュールが成形されかつ所望の長さに切断されるのに先立って、連続的なラミネート工程において互いにシールされる請求項１〜１０のうちのいずれか１つに記載のモジュール。
【請求項１２】
上記モジュール（１００）は、射出成形プロセスを用いて成形され、上記上側および下側のカプセル化材料は、上記プロセスにおける射出に適している樹脂から成っている請求項１〜１１のうちのいずれか１つに記載のモジュール。
【請求項１３】
上記上側カプセル化材料が、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレン・ナフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＭＭＡ（ポリメチル・メタクリレート）、ＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル）、ＴＰＵ（熱可塑性ポリウレタン）およびＥＴＦＥ（エチレン・テトラフルオロエチレン）のうちの少なくとも１つの材料から成っている請求項１〜１２のうちのいずれか１つに記載のモジュール。
【請求項１４】
上記下側カプセル化材料は、上記上側カプセル化材料と同一の材料から成っている請求項１３に記載のモジュール。
【請求項１５】
上記モジュール（１００）の上記二次元プロフィールは、上記モジュールが建築上のユニットまたは面に取り付けられるか、または、１つまたはそれ以上の建築上のユニットと置き換えられるかができるように、上記建築上のユニットまたは面のフラットでないプロフィールと一致している請求項１〜１４のうちのいずれか１つに記載のモジュール。
【請求項１６】
上記モジュールの上記二次元プロフィールは、波付けされるかまたはプロファイリングされるかしている屋根材またはアーケード・エレメントのプロフィールと一致している請求項１５に記載のモジュール。
【請求項１７】
上記モジュールの上記二次元プロフィールは、上記波付けされたかまたはプロファイリングされた屋根材のプロフィールと一致しており、
上記モジュールは、上記モジュールが取り付けられたときに、上記屋根材の隆起部または縁部に対してほぼ平行な方向に沿って延びるように意図された少なくとも１つのストリップ（１３０）を含んでおり、
上記二次元プロフィールを規定している上記面（ｘ；ｚ）は、上記モジュールが取り付けられたときに、上記隆起部または縁部に対してほぼ平行な上方に延びている請求項１６に記載のモジュール。
【請求項１８】
上記モジュールの上記二次元プロフィールは、波付けされたかまたはプロファイリングされたアーケード・エレメントのプロフィールに一致しており、
上記モジュールは、上記モジュールが取り付けられたときに、ほぼ水平な方向に沿って延びるように意図された少なくとも１つのストリップ（１３０）を含んでおり、
上記二次元プロフィールを規定している上記面（ｘ；ｚ）は、上記モジュールが取り付けられたときに、ほぼ水平な方向に延びている請求項１６に記載のモジュール。
【請求項１９】
上記モジュールの上記二次元プロフィールは、波付けされたかまたはプロファイリングされた屋根材のプロフィールと一致しており、
上記モジュールは、上記モジュールが取り付けられたときに、上方に延びるように意図された少なくとも１つのストリップ（１３０）を含んでおり、
上記二次元プロフィールを規定している上記面（ｘ；ｚ）は、上記モジュールが取り付けられたときに、上記隆起部あるいは縁部に対してほぼ直交する上方に延びている請求項１〜１５のうちのいずれか１つに記載のモジュール。
【請求項２０】
上記モジュールの上記二次元プロフィールは、波付けされたかまたはプロファイリングされたアーケード・エレメントのプロフィールと一致しており、
上記モジュールは、上記モジュールが取り付けられたときに、ほぼ垂直な方向に沿って延びるように意図された少なくとも１つのストリップ（１３０）を含んでおり、
上記二次元プロフィールを規定している上記面（ｘ；ｚ）は、上記モジュールが取り付けられたときに、ほぼ垂直な方向に延びている請求項１６に記載のモジュール。
【請求項２１】
上記上側カプセル化材料層は、電気エネルギー発生フィルムのための上側層をも構成している請求項１〜２０に記載のモジュール。
【請求項２２】
上記モジュールが成形された後に、上記モジュールの下側面に付与される熱絶縁層をさらに含んでいる請求項１〜２１のうちのいずれか１つに記載のモジュール。
【請求項２３】
上記モジュールのＰＶ活性部分への光の集中を改善させるようにデザインされた上記上側カプセル化材料層における三次元組織をさらに含んでいる請求項１〜２２のうちのいずれか１つに記載のモジュール。
【請求項２４】
互いに電気的に接続されたストリップ形状の複数のセル（１３０）、上側のカプセル化材料層（１５０）および下側のカプセル化材料層（１７０）から成る電気エネルギー発生フィルム（１１０）を提供することと、
上記電気エネルギー発生フィルム、上記上側カプセル化材料層および上記下側カプセル化材料層をボンディングされたスタックとして一緒にボンディングするために、高い温度と圧力とのうちの少なくとも一方を与えることと、
上記カプセル化材料を溶融／軟化させるために高い温度を保持しまたは付与し、そして、所望の二次元プロフィールを有する上記モジュールを提供するために上記ボンディングされたスタックを成形するための圧力を与えることとから成っている電気エネルギー発生モジュール（１００）を作成する方法であって、
そこにおいては、提供される上記カプセル化材料のタイプおよび量は、高い温度と圧力とのうちの少なくとも一方がそこに与えられたときに、上記モジュールの形状が変更されることができるが、上記カプセル化材料（１５０、１７０）は、通常の温度および圧力のコンディションの下では電気エネルギー発生フィルム（１１０）の周囲に剛構造を付与し、
上記それぞれのストリップ形状のセルの長さ方向（ｘ１）は、上記二次元プロフィールを規定する面（ｘ；ｚ）に対して平行に延びている方法。
【請求項２５】
上記ボンディングは、高い温度と圧力との両方を与えることから成っている請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
上記ボンディングは、大よそ７０および２５０℃の間の温度と大よそ０．３〜１０バールの間の圧力とを与えることから成り、そして、上記成形は、大よそ７０および２５０℃の間の温度と大よそ０．０１〜１バールの間の圧力とを与えることから成っている請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
上記成形は、上記ボンディングに続いて直ちに行われる請求項２４〜２６のうちのいずれか１つに記載の方法。
【請求項２８】
上記成形は、上記ボンディングと同時に行われる請求項２４〜２７のうちのいずれか１つに記載の方法。
【請求項２９】
上記成形は、射出成形プロセスを用いることから成り、そして、上記上側および下側のカプセル化材料は、上記プロセスの間に射出成形されるのに適した樹脂から成っている請求項２４〜２８のうちのいずれか１つに記載の方法。
【請求項３０】
上記高い温度は、上記電気エネルギー発生フィルム（１１０）にダメージを与えることなしに、上記カプセル化材料を軟化させるのに十分であり、上記方法は、成形された後に上記カプセル化材料を再硬化するために上記温度を解除するステップを含んでいる請求項２４〜２９のうちのいずれか１つに記載の方法。
【請求項３１】
上記上側カプセル化材料層に三次元面組織を与えるステップをさらに含んでいる請求項２４〜３０のうちのいずれか１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光起電力フィルムを用いている太陽電池モジュールのような、電気エネルギー発生モジュールの分野に関する。さらに詳細には、本発明は、屋根材や、フラットでない面を有する他の建築用のアプリケーションに特に適する電気エネルギー発生モジュールに関する。さらに、本発明は、このようなモジュールを作成する方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池技術から得られるエネルギーは、価値があり再生可能でありかつ一般的に偏在する資源として、ますます開発されてきている。太陽電池産業は、用いられる技術がエネルギー効率のさらに良好なものになりかつ生産するのにさらに安価になっているので、成長し続けている。太陽のまたは光起電力（ＰＶ）のセル（ここにおいて、用語「太陽の」および「光起電力の」は、互換性があるとして用いられている。）は、ＤＣ電流および電圧を作り出すために、光を電気エネルギーに変換する個別のエレメントを指している。典型的には、幾つかのこのようなセルは、さらに大規模にエネルギーを発生するＰＶモジュール（ときどきは、パネルとしても示される）を形成するために、電気的に直列に接続される。一般的に、ＰＶモジュールは、相互接続、接点、構造上のエレメント、カプセル化材料および（ダイオードのような）保護用のデバイスのような、太陽電池および他の付属のパーツを含んでいる。モジュールの構造上の（すなわち、負荷を保持する）エレメントは、しばしば、後側層のサブストレートまたは上側層のサブストレートのいずれかである。後者は、一般的に、ＰＶセルに光を伝導するように透明でなければならない。多くのＰＶモジュールは、さらに大きなアレイ構造を形成するために、一緒にさらに接続されることができる。
【０００３】
太陽電池に用いられる最も一般的な半導体材料は、シリコン（単結晶、多結晶またはアモルファスの形態のうちのいずれか）である。シリコンの種々な形態に加えて、ガリウムひ素、銅インジウム２−セレン化物およびテルル化カドミウムのような他の半導体材料も、太陽電池に用いられる。結晶シリコン太陽電池は、一般的に、単結晶または多結晶のインゴットからスライスされた比較的厚い（例えば、約２００μｍの）シリコンウエハから作られる。しかし、さらに最近には、周知の半導体生産技術を用いて低コストのサブストレート（ガラスまたはプラスチックのような）上に個別に析出されるためのはるかに薄い太陽電池フィルムのモジュールが、一般的になってきている。このような薄いフィルムは、さらに容易でさらに費用効果が高い製造と、大量生産（これは、一般的には、さらに低い効率という犠牲があるけれども）へのさらに良好な適合性とを含む幾つかの利点を提供する。薄膜技術において、レーザ・プロセスは、大きいエリアのサブストレートを個々のセルに分割するために、種々の析出ステップの間に用いられることができ、そして、これらのセルは、製造プロセスの間に個別に電気的な相互接続を施されることができる。特に、アモルファスシリコンは、良好に適合され、または、薄膜太陽電池に用いられる。これらのＰＶセルは、典型的には、ｐ型、ｉ型（真性型）およびｎ型の半導体層を有するＰ−Ｉ−Ｎ（または、Ｎ−Ｉ−Ｐ）半導体構造を形成するために、種々の不純物を有するシランのような反応ガスのプラズマ強化された化学蒸着を用いてシリコンを析出させることによって、作られる。
【０００４】
ＰＶモジュールは、典型的には、ＰＶエレメントを機械的にかつ腐食に対して保護するために、或る方法でシールされるか、または、カプセル化される。シールはまた、ダストおよび水の侵入を妨げる。少なくとも幾らかのパーセンテージの所望の波長の光が太陽電池に到達するように、太陽電池モジュールの上側面を被覆するカプセル化材料は、光に対して少なくとも部分的に透明でなければならない。さらに丈夫でかつ易損性がさらに低い構造を付与するために、ＰＶモジュールの下側面（太陽電池に光を伝導する必要がない）は、アルミニウムまたは他の適当な材料から形成される剛性のベース層から成っていてよい。このタイプのＰＶモジュールは、その内容が参照によってここに組み入れられている米国特許出願Ｎｏ．１０／６８８，５９６「光起電力製品およびその作成方法」に例示されているように、上側透明カプセル化材料と下側ベース層との間に太陽電池の薄いフィルムをラミネートすることによって、一般的には形成される。構造上において剛性のＰＶモジュールは、サブストレートまたは上側層として厚いガラス層を用いることによって、同様に形成されることができる。このような剛性のＰＶモジュールは、ベース層が壁または屋根面に対してフラットに横たわるように取付られる建築上のアプリケーションに用いられることができる。しかし、屋根または壁がフラットな面を有さない場合（例えば、波付けされたタイルを有する屋根）には、モジュールを屋根に取付けることは、モジュールの下面に比較的精巧な取付け形状を用いることが必要であり、そしてまた、フラットでない面の意図された機能（例えば、降水の除去）が損なわれないことを保証しなければならない。さらに、均一でない面上の平らなＰＶモジュールの使用は、しばしば、ビルディングまたは他の構造の審美的な外観にとって有害である。
【０００５】
ＥＰ−Ａ２−０８７４４０４は、通常の屋根材料の場合と同じ方法でこれを使用するのに必要とされる形状および剛性をこれに与えるための作動圧力を付与することによってベンディングされた太陽電池モジュールを記述している。モジュールは、剛性の導電性サブストレートを有する起電力層を含んでいる。さらに、支持部材は、屋根材料としても機能する太陽電池モジュールを実現するためのモジュールの機械的な強さを増大させるために、後側の面の外側に貼られる。したがって、支持部材の材料は、屋根を作るエレメントのための厳しい必要条件を満足している強くかつ剛性の材料の中から選択されなければならない。このために、モジュールの成形およびベンディングは、高価なプレス装置を必要とする実質的な圧力のみの付与によって行われる。複雑な層のアレンジは、内側の層に対する高い圧力、または、エネルギー発生層にダメージを与えるかもしれない小さな半径の湾曲を回避するように、提供されなければならない。
【０００６】
さらに、ＥＰ−Ａ２−０８７４４０４のモジュールは、相互に接続された個別のエネルギー発生の長方形セルを含んでいる。接続プロセスは、冗長でかつ高価であり、連続的な作成方法が必要である。さらに、異なるセルは、異なる箇所でベンディングされ、このために、異なる量の日光にされされる。認識されるであろうように、これらのセルが直列接続される場合には、この結果として生じるモジュールにおける電流は、どれか１つのセルにおける最も低い電流に制限される。したがって、この結果として生じるモジュールの効率は、幾つかのセルにおける高いシェージング損失によって大幅に減少する。
【０００７】
同様のソリューションは、ＵＳ２００１／００４５２２８に示されている。さらに、記述された太陽電池モジュールは、剛性の例えばステンレススチールのサブストレートを含んでいる。アルミニウムのひずみ保持プレートは、太陽電池がないエリアにおいて形状を与えるのに必要とされる。ベンディングは、高圧でかつ高価な装置を必要とし、そして、メジャーは、光起電力層に対するダメージを防止するのに必要とされる。
【０００８】
剛性のサブストレートによってその形状が与えられている別の光起電力モジュールは、ＵＳ−Ａ１−２００３／０１４０９５９に開示されている。サブストレートの形成は、機械的な制限のみを通して得られる。
【０００９】
太陽電池は、この結果として生じる薄いフィルムのＰＶモジュールがフレキシブルな構造を有するように、ポリイミドまたはＰＥＴプラスチックから作られたもののようなフレキシブルなサブストレート上にも、作成されることができる。ついで、例えばフッ素ポリマーフィルムのようなカプセル化材料が、モジュールのフレキシビリティを著しく減少させることなしに、フレキシブルなＰＶモジュール全体をシールするのに用いられることができる。フレキシブルなＰＶモジュールに用いられるこのような１つのカプセル化材料は、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）と一緒に用いられるＴｅｆｚｅｌ（登録商標）のフィルム（デュポングループ社によって作られる）である。
【００１０】
フレキシブルなＰＶフィルムは、ロール・トゥ・ロール製造技術を用いて作られることができるので、これらは、バッチ技術を用いて作られなければならないフィルムと比較すると、非常に低コストの生産の可能性を誇りにする。この結果として生じるフレキシブルなモジュールは、ポータブルＰＶ充電器モジュールに対するような或るタイプのアプリケーションにおいて、同様に軽量かつ有用である。なぜならば、これらは、使用されていないときに、さらに少ないスペースを占めるようにチューブ状の形状に都合よく巻かれることができるからである。さらに、フレキシブルなＰＶモジュールは、フラットでない構造上のエレメントでもって、はるかに良好な組み込みを提供することも可能でもある。この結果、例えば、フレキシブルなＰＶモジュールは、一般的にフラットな面を有していない屋根タイル上にモジュールを取付けることによって、屋根材のアプリケーションに用いられてきた。これらのフレキシビリティのために、フレキシブルなモジュールは、波付けされているか、または、起伏しているかしている屋根タイル（または、これらのタイルに取付けられる同様の形状の剛性ベース層）のような、フラットでない面のプロフィールを大よそ想定して作られることができる。しかし、最もフレキシブルなＰＶモジュールは、これらが天候および／または他の環境条件にさらされる建築上のアプリケーションにおける使用にとってこれらをあまり適していないようにするこれらの剛性の類似物よりも、あまり耐久性がなくかつさらに易損性である。さらに、そのプロフィールが屋根材エレメントの所望のプロフィールにマッチするようなそれぞれのフレキシブルなＰＶモジュールの成形および取付けは、比較的労力を要するプロセスのままである。
【００１１】
上述の点を考慮すれば、波付けされた屋根材のような、二次元プロフィールを有するフラットでない面があるアプリケーション（特に、屋根材または建築上のアプリケーションにおいて）にさらに良好に適合するＰＶモジュールの必要性が明らかにある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、フラットでない物理的な面が存在するかまたは所望される箇所（ビルディングのアーケードまたは屋根のような）における取付けおよび組み込みに特に良好に適合している電気エネルギー発生モジュール（ＰＶモジュールのような）に関している。これは、モジュールがフラットでない面またはフラットでない建築上のエレメントにマッチするために所望の二次元プロフィールを有するようにモジュールを成形することによって、達成される。さらに、本発明は、電気エネルギー発生モジュールを作成する方法にも関している。また、本発明は、モジュールの他の部分へのモジュールのプロフィールされた部分によるシェージングによる効率損失が低減されるモジュールにも関している。
【００１３】
したがって、本発明は、１つの観点においては、上側カプセル化材料層と下側カプセル化材料層との間にシールされている電気エネルギー発生フィルムを含んでいる電気エネルギー発生モジュールを提供している。カプセル化材料のタイプおよび量は、高い温度と圧力とのうちの少なくとも一方がそこに与えられるときに、カプセル化材料の形状が変更されることができるが、上記カプセル化材料が通常の（すなわち、自然に生じる）温度および圧力のコンディションの下では電気エネルギー発生フィルムの周囲に剛構造を提供するようなものである。圧力および／または高い温度の適用によって、モジュールは、所望の二次元プロフィールを有しかつ提供するように、成形される。その後に、モジュールは、通常の温度および圧力のコンディション（これらの現在の外側のような）の下に置かれると直ちに、剛構造を有する。
【００１４】
電気エネルギー発生フィルムは、相互に電気的に接続されたストリップ形状の複数のセルを含んでいる。それぞれのストリップ形状のセルの長さ方向は、二次元プロフィールを規定する面に平行に延びている。したがって、総ての直列接続されたストリップでのシェージングは、同一であるか、または、少なくともほぼ近似しているかであり、そして、モジュールの効率は、異なる電流を有するセルが直列に接続されるときに生じるシェージング損失によって低減されることはない。
【００１５】
好ましい実施例においては、電気エネルギー発生フィルムは、ＰＶフィルム（例えば、アモルファスシリコンｐ−ｉ−ｎ半導体構造を含むための）を含み、そして、上側のカプセル化材料は、少なくとも部分的に透明である。また、上側カプセル化材料は、好ましくは、ＵＶ抵抗性である。下側カプセル化材料は、上側カプセル化材料と同一の材料であってもよいが、異なっていてもよい。
【００１６】
本発明は、別の観点においては、このような電気エネルギー発生モジュールを作成する方法を提供している。この方法は、電気エネルギー発生フィルム、上側カプセル化材料層および下側カプセル化材料層を提供することを含んでいる。ついで、高い温度と圧力とのうちの少なくとも一方が、電気エネルギー発生フィルム、上側カプセル化材料層および下側カプセル化材料層にボンディングされたスタックのために一緒に適用される。さらに、高い温度と圧力とのうちの少なくとも一方が、所望の二次元プロフィールを有するモジュールを提供するために、上記ボンディングされたスタックを成形するように同様に適用される。１つの好ましい実施例においては、上記ボンディングは、およそ７０および２５０℃の間の温度ならびにおよそ０．３から１０バールの間の圧力を付与することを含んでおり、そして、上記成形は、およそ７０および２５０℃の間の温度ならびにおよそ０．０１から１バールの間の圧力を付与することを含んでいる。上記成形は、上記ボンディングに続いて直ちにまたは上記ボンディングと正に同時に実行されることができる。再び、ベンディング／成形が、ストリップに成形された複数のセルの長さ方向が二次元プロフィールを規定する面に対して平行に延びるように、遂行される。
【００１７】
本発明の目的および利点は、本発明の好ましい実施例を一例として示しているつぎの詳細な既述および添付の図面とともに考慮されるとき、さらによく理解されかつさらに容易に明らかであるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の好ましい実施例に従って、図１は、モジュールがボンディング・ステップを施される前の、ＰＶモジュール１００内の異なったフィルム（すなわち、層）を示す分解図である。本発明は、電気エネルギーを発生するフィルムおよびモジュールの別のタイプにもまた適用されることができるけれども、ＰＶ分野に特に適しており、そして、この結果として、ここにおいては、ＰＶへの適用が参照されている。このことは、例えばハイブリッド熱光起電力効果（ＴＰＶ）フィルムのような、電気エネルギーを発生するフィルムおよびモジュールの別の適当なタイプに本発明の範囲を限定することを意図してはいない。
【００１９】
図１に示されているように、ＰＶモジュール１００は、薄いフレキシブルなＰＶフィルム１１０、一枚の上側カプセル化材料１５０および一枚の下側カプセル化材料１７０から形成されている。フラットのように（すなわち、サイドから見たときの一次元のプロフィールで）示されているけれども、フレキシブルなＰＶフィルム１１０がシートの面において種々の２次元プロフィールを採用することが可能であるということが認識されるだろう。（第３の次元における変化は、一般的に、他の２つの次元におけるよりもさらに明白ではないけれども、幾つかのケースにおいては、材料、構造およびプロセスに応じて３次元プロフィールさえもが採用されることができる。）図１を参照して、フィルム１１０は、この上にＰＶ半導体電池構造１３０が作られているフレキシブルなサブストレート１２０を含んでいる。サブストレート１２０は、好ましくは、ポリイミド、ＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）またはＰＥＮ（ポリエチレン・ナフタレート）のシートのようなプラスチックの箔から成っている。また、アルミニウム、絶縁体−金属複合体または繊維強化プラスチックのような他のフレキシブルなサブストレートも用いられることができる。また、図示の実施例において、そして、以下にさらに詳細に記述されるように、それぞれのＰＶセルは、ストリップとして成形され、そして、複数の薄い導体１４０および２つのより厚い電流収集母線１４５は、ＰＶセル構造１３０の上側面に沿って延びている。フィルム１１０の少なくとも幾らかの異方性の剛性は、ストリップ１３０、導体１４０および母線１４５によって与えられる。垂直な方向におけるより重要な剛性は、以下において記述されているベンディング・ステップによって与えられるだろう。
【００２０】
上側カプセル化材料１５０は、少なくとも幾らかのパーセンテージの所望の波長の光がＰＶフィルム１１０に到達するように、光１６０に対して透明である。好ましくは、上側カプセル化材料１５０は、高いパーセンテージ、例えば少なくとも９０％の入射光を透過する。また、ＵＶ放射に長期間さらされたときにその透明性、構造上の信頼性および腐食に対する抵抗が著しく悪化することがないように、上側カプセル化材料１５０は、ＵＶ抵抗がある（またはＵＶ安定化されている）のが好ましい。さらに、幾つかのケースにおいては、ＵＶ放射は、フィルムのＰＶ特性を悪化させるかもしれない。このようなケースにおいては、フィルムに到達することからこのような放射のかなりの量を阻止することが、上側カプセル化材料１５０にとってまた重要である。もしも、上側カプセル化材料１５０が、ＵＶ抵抗性では本来なければ、一緒に押し出し加工されるかまたは材料１５０の外側面にラミネートされるかしている添加物または保護層を用いることによって、これらのＵＶ抵抗特性（すなわち、ＵＶ安定化）を与えられてもよい。そのような添加物または保護材料は、ＵＶ吸収材料またはフッ素化されたポリマーのようなＵＶ安定化ポリマーを含むことができる。下側カプセル化材料１７０は、不透明であることができ、そして、ＵＶ抵抗性であるかまたはＵＶ安定化されているかしている必要は必ずしもなくてよい。しかし、幾つかの実施例においては、上側カプセル化材料と下側カプセル化材料との両方に同一の材料を単に用いることは、最も好都合であることができる。
【００２１】
本発明に従って、上側および下側のカプセル化材料は、好ましくは、熱の適用によって軟化されることができかつその後の冷却時に再硬化する、熱可塑性ポリマーのような熱成形可能な材料から成っている。例えば、材料１５０および１７０は、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレン・ナフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＭＭＡ（ポリメチル・メタクリレート）、ＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル）、ＴＰＵ（熱可塑性ポリウレタン）、ＥＴＦＥ（エチレン・テトラフルオロエチレン）またはこのような材料の種々の組み合わせから成っていてよい。好ましくは、カプセル化材料１５０および１７０の軟化温度は、約７０〜２５０℃の間である。以下にさらに既述する別の実施例において、熱成形することができる材料の代りに（または、この材料に加えて）、これらの材料のそれぞれは、射出成形材料から成ることができる。
【００２２】
明瞭さのために、図１が一定の比率で描かれていないことが留意されるべきである。しかし、ＰＶセル構造１３０は、例えば、０．１〜２０μｍの間の厚みを有することができ、サブストレート１２０は、約１０〜３００μｍの間の厚みを有することができる。このようなＰＶフィルム１１０のために、材料シート１５０および１７０の厚みは、同様に、約０．１〜５ｍｍに及ぶことができる。また、材料シート１５０の厚みは、材料１７０の厚みと同一であってもよいし、これらは異なっていてもよい。重要なことは、そして、以下にさらに詳細に述べられているように、本発明に従って用いられるカプセル化材料１５０および１７０のタイプおよび／または量は、フレキシブルなＰＶフィルム製品をシールするのに通常用いられるカプセル化材料とは異なって、作り出されるＰＶモジュールが通常の状態（すなわち、自然に生じている温度および圧力）において剛性で耐久性のある構造を有するものである。
【００２３】
薄いフレキシブルなＰＶフィルムは、当業者によく知られているように、種々の異なった材料を用いることができ、そして、種々の異なった構造を有することができる。一般的に、ＰＶフィルムは、荷電キャリア（電子およびホール）の生成につながりかつそのエネルギーバンドギャップ以上の光子を吸収するように、半導体を用いる。ついで、これらの荷電キャリアは、半導体内のｐ−ｎまたはｐ−ｉ−ｎ接合のいずれかによりまたは半導体と別の材料との間におけるヘテロ接合により作り出される内部の電界によって、分離される。ついで、荷電キャリアは、電極によって集められ、そして、外部の回路において電流を発生させるのに用いられる。
【００２４】
本発明のＰＶモジュールは、一般的に、薄いＰＶフィルムのいずれかのタイプを用いてよい。１つの図示の実施例において、図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿ったフィルム１１０の部分的な断面図を示している。図示されているように、図２におけるＰＶセル構造１３０は、下側電極層１３２および透明な上側電極１３８の間に位置するｐ型（ｐ）、真性型（ｉ）およびｎ型（ｎ）の層を形成するために析出されるアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）を用いている。このようなＰＶセル構造の作成は、良く知られているので、ほんの簡潔に既述されるだろう。アモルファスシリコン層の析出に先立って、アルミニウム（Ａｌ）の下側電極層１３２は、スパッタリングまたは他の適当な技術によって形成される。ついで、この層は、それぞれのセルの下側電極を分離するために（すなわち、レーザエッチング・プロセスを用いて）、形づくられる。ついで、ｎ型のａ−Ｓｉ層１３４は、ホスフィンのような適当なドープ剤を伴っている、シリコンと水素との混合物から、ＰＥＣＶＤによって下側電極層上に析出される。一般的に、真性型のａ−Ｓｉ層１３５の析出の間には、不純物は用いられない。一方、メタンおよびジボラン（または、トリメチルボロン）は、つぎのｐ型のａ−Ｓｉ層１３６に必要なドーピングを付与するために、シランおよび水素に加えられることができる。つぎに、透明な導電性の酸化物（ＴＣＯ）の上側電極層１３８は、析出され、ついで、周囲のセルの上側電極を電気的に分離するためにボイド・エリア１３９を形成するように形づくられる。上側電極１３８の材料は、光子の高い導電性を可能にすべきであり、そして、適当な材料は、酸化インジュウムスズ（ＩＴＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）および酸化亜鉛（ＺｎＯ）を含んでいる。一方、下側電極１３２は、それを不透明にする何らかの導電性材料（例えば、アルミニウムまたは銀）または上述のようなＴＣＯから成っていてよい。
【００２５】
上述のステップは、フィッシャ他による米国特許出願公開Ｎｏ．２００３／０１７２８７３Ａ１に記述されている単一のチャンバのロール・トウ・ロール装置および方法を用いて実行されることができる。そして、その全体の内容は、その参照によって、ここに組み入れられている。さらに、平行な個々のストリップ形状のＰＶセルの間の直列接続を提供するために、機械的な（またはレーザの）スクライブが、層１３８、１３６、１３５、１３４および（部分的に）１３２を通して電流保持のグリッドパターンをエッチングするのに、用いられる。ついで、エッチングされたエリアは、薄い導体１４０を作成するために、導電性ペースト（例えば、銀ペースト）で満たされる。この方法において、電気的な直列接続が、上側電極１３８と周囲のセルの下側電極１３２との間で、付与される。
【００２６】
また、単一接合のｐ−ｉ−ｎ型のａ−ＳｉのＰＶセル構造とは別に、さらに高い効率の太陽電池構造が、積み重ねられた縦列（ｐ−ｉ−ｎ／ｐ−ｉ−ｎ）または三重（ｐ−ｉ−ｎ／ｐ−ｉ−ｎ／ｐ−ｉ−ｎ）の接合を用いて、または、ＰＥＣＶＤプロセスによって析出されることもできる微結晶シリコンのより厚いｉ型の層を含むセルを用いて、作成され得るということが認識されるだろう。さらに、すでに述べたように、フレキシブルな薄いＰＶフィルムは、多結晶シリコン、微結晶シリコン、薄膜シリコン、薄膜縦列セル、銅インジュウムガリウム２−セレン化物（ＣＩＧＳ）、ＣＩＳエレメント、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、ナノ結晶で染料高感知性の材料または導電性ポリマーのような、他の半導体材料に基づかれていてもよい。半導体構造は、一般的に、用いられる材料に依存して異なるであろうことが認識されるであろう。
【００２７】
図３を参照すれば、薄いフレキシブルなＰＶフィルム１１０を上側カプセル化材料シート１５０および下側カプセル化材料シート１７０とボンディングするためのラミネート・ステップが、図示されている。シート１５０、フィルム１１０およびシート１７０は、高い温度の下で３つのシートを一緒にボンディングすることが可能であるラミネータまたは他の適当な装置に供給される。図示の実施例においては、ラミネータ２００は、シートを一緒にボンディングしてこのボンディングされたＰＶモジュール・スタック１００’を提供するために、約７０〜２５０℃の間の温度で圧力を加える２つの回転ドラム２１０および２２０を備えている熱ロールプレスである。好ましい実施例においては、ラミネータ２００によって付与される圧力は、約０．３バール〜１０バール（１バール＝１００ｋＰａ）の間であり、１つの特定の例においては、１バールの圧力が用いられる。ボンディング・プロセスは、カプセル化材料１５０および１７０の自己接着特性を利用することができ、あるいは、にかわ、シリコンまたはエチレン−酢酸ビニルのような接着材料の追加の層（図示せず）がＰＶフィルム１１０およびそれぞれのカプセル化シートの間に挿入されることができる。ラミネータ２００は、圧力および高い温度の両方の組み合わせを付与しているけれども、幾つかの実施例においては、唯一の／主としての圧力または唯一の／主としての高い温度が、ボンディングを達成するために用いられることができ、このような技術の達成は、一般的に、用いられるカプセル化材料１５０および１７０のタイプに依存するだろう。温度および圧力の組み合わせが付加されると、この付与されたコンディションは、そうでなければモジュール１００がさらされるであろう自然に生じているコンディション、すなわち、温度および／または圧力の組み合わせではないであろうことは、やはり認識されるだろう。
【００２８】
ボンディング・ステップは、種々の異なった方法において生起するかもしれない。１つの実施例においては、ボンディング・ステップは、単一のＰＶモジュールのためのボンディングされたスタック１００’（好ましくは、カプセル化材料のオーバーラップがすべてのサイドでＰＶフィルムを囲むように）を形成するために、フィルム１１０、上側カプセル化材料１５０および下側カプセル化材料１７０の個々のフラットなセクションを一緒にボンディングするフラットプレスを用いて、全くのバッチプロセスとして行われる。この技術は、接着性の層（ＥＶＡ層のような）がボンディングされたスタック１００’を作成するのを助けるためにも用いられれば、好ましいかもしれない。この代りとして、フィルムシート１１０、上側カプセル化材料シート１５０および下側カプセル化材料シート１７０が３つの個別のロールからロールプレス（図３におけるラミネータ２００のような）に供給されるロールバッチプロセスが、用いられることができる。これに代る別のものとして、フィルム１１０、上側カプセル化材料１５０および下側カプセル化材料１７０から成る複数のＰＶモジュールに相当している連続的なフィルムが、３つの個別のロールからロールプレスに供給され、そして、ラミネートの後または成形の後に所望の長さに切断されることができる。
【００２９】
カプセル化材料がエッジのシールを付与するためにＰＶフィルムのそれぞれのサイドをオーバーラップさせており、そして、このことが上述の第１の２つの技術のいずれか一方を用いるのを可能にしているのが、好ましい。しかし、第３の技術における連続的なフィルムのために、連続的なラミネートされた材料が切断されるときに、ＰＶフィルムは切断エッジをさらされるだろうし、このために、浸透および／または劣化に対する影響を受けやすいであろう。この場合において、切断エッジをシールするための付加的なステップは、切断されかつボンディングされたスタックを再加熱することと、これをシールするために、露出されたエッジの周囲のスタックにおける現存の熱可塑性材料をウエルディングすることとによって、実行される。もしも、必要であるかまたは所望されるかすれば、付加的なかつ熱成形可能な材料も、切断／露出されたエッジをシールするときに、ボンディングされたスタックに加えられることができる。
【００３０】
幾つかの実施例においては、シールされかつボンディングされたスタック１００’に何らかの空気が取り入れられるのを阻止するのを助けるために、真空においてボンディング・ステップを実行することも、望ましいかもしれない。さらに、ボンディングされたＰＶモジュールスタック１００’の上側面が全く平らであるかもしれないときに、その面は、反射特性を変えること、ぎらぎらを回避すること、光のトラップを改良することおよび／またはモジュールの審美的な外観を改良することのために、織り目模様を付けられてもよい。この織り目模様は、層を一緒にボンディングするのに用いられるラミネート・プレス／ロールに適当な面構造を用いることによって、付与されることができる。
【００３１】
本発明に従って、ＰＶモジュールの異なったシートが一緒にボンディングされた後に、ボンディングされたスタック１００’は、ＰＶモジュール１００に所望の二次元プロフィール（すなわち、サイドから見られたときの２次元の輪郭）を付与するために、圧力（好ましくは、高い温度と一緒に）を付加することによって、さらに成形される。図４に図示の実施例においては、プロファイリング装置３００は、モジュール１００を所望のプロフィール形状に機械的に強要するために、高い温度で操作される補足的なモールド・セクション３１０および３２０を含んでいる。好ましい実施例においては、装置３００によって付与される圧力は、約０．０１〜１バールの間で変化し、そして、１つの特定の実施例においては、付与される圧力は、０．０５バールである。装置３００における温度は、上述のように７０〜２５０℃の間であってよい、熱成形可能なカプセル化材料１５０および１７０の軟化温度と一致している。これに代る実施例においては、プロファイリング・ステップは、ボンディングされたスタック１００’をモールド装置のフレームに固定することと、スタックを加熱することと、ついで、空気圧力がボンディング・スタック１００’に対しモールド・セクションを圧縮してスタックがこれらのモールド・セクションの形状を呈するように、２つの補足的なモールド・セクションに孔を通して真空を付与することとによって、達成されることができる。
【００３２】
ボンディング・ステップと同様に、プロファイリング・ステップは、バッチプロセス（図示のように）として達成されることができ、あるいは、連続的なロールプロセスが用いられることができる。さらに、ボンディングされたＰＶモジュールスタック１００’が、一般的に、プロファイリング・ステップを受けるに先立って冷却を必要にしないので、プロファイリング・ステップは、できる限り同一の装置（すなわち、ラミネータ２００およびプロファイリング装置２００が組み合わせられることができる。）内において、ボンディング・ステップの後に直ちに実行されることができる。さらに代りのものとして、ボンディングおよびプロファイリング・ステップの両方は、単一のプロセス・ステップとして、同時に行われることができる。上述の方法は、カプセル化材料１５０および１７０が繰り返して加熱および冷却されるときに化学的に劣化する熱可塑性ポリマーから成っているか、あるいは、特に、カプセル化材料１５０および１７０が単に加熱されて直ちに硬化されることができる熱硬化性の材料から成っていれば、好ましい。
【００３３】
別の代りのものとして、上述のようなボンディングおよびプロファイリングの代りに、プロファイリングされたＰＶモジュール１００が射出成型技術を用いて実現されることができる。このケースにおいては、ＰＶフィルム１１０は、プロファイリングされた射出モールド（図示せず）内に置かれ、そして、カプセル化の樹脂材料（上述の透明性およびＵＶ抵抗特性を有する）は、モジュールを所望のプロフィール形状に組み込むために射出される。射出成形されるカプセル化材料の適当な例は、ＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＡ（ポリアミド）、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）またはこのような材料の種々の組み合わせを含んでいる。
【００３４】
成形後のカプセル化材料を再硬化することは、冷却、または、周囲の温度コンディションにモジュールを戻すことによって、好ましくは行われる。しかし、用いられる材料に依存して、硬化は、例えば、化学剤または紫外光を用いて、改良、開始または加速されることができる。
【００３５】
たとえ、剛性のプレートまたは支持部材（アルミニウムまたはガラスベースのような）がモジュールの一部に形成されていなくても、プロファイリング・ステップが完了し、そして、ＰＶモジュール１００が冷却されるや否や、剛性で強度があり耐久性がありまだ比較的軽量であるＰＶモジュールが提供される。認識されるように、モジュールが冷却されかつ通常のコンディション（すなわち、自然に生じている温度および圧力）のもとで用いられれば、用いられるカプセル化材料のタイプおよび量がそのような剛性および耐久性を有する構造をＰＶモジュール１００に付与するのに十分であることは、本発明の重要な特徴である。このことは、用いられるカプセル化材料のタイプおよび／または量が通常のコンディションの下でこれらのフレキシブルな性質をモジュールに保持させる現存の薄膜のフレキシブルなＰＶモジュールのカプセル化とは、異なっている。本発明の１つの模範的な実施例においては、ＰＶモジュール１００の全体の厚さは、強度があり剛性がありそれでも軽量である構造を付与する約２ｍｍである。
【００３６】
ＰＶモジュール１００のプロフィールの形状は、波形（すなわち、隆起部および溝部を交互に有している）を付けられているか、または、立上がっている継ぎ目（すなわち、かみ合せ）であるか、あるいは、与えられたアプリケーションのために必要とされる他の所望のフラットでない（すなわち、２次元プロフィール）の形状であることができる。図４の実施例においては、ＰＶモジュール１００は、おおよそ正弦波のプロフィールを有するように波付けされている。このようなＰＶモジュールのさらに詳細な上側の斜視図が、図５に示されている。この代りのＰＶモジュールのプロフィールが、図６Ａおよび図６Ｂにも、模範的に示されている。さらに詳細には、図６Ａは、波付けされた台形のプロフィールを有するＰＶの波付きモジュール１００Ａの側面図を示し、図６Ｂは、周囲のＰＶモジュールが互いにかみ合うことができるように、立上がっている継ぎ目の効果を付与するのに適したプロフィールを有するＰＶの波付けモジュール１００Ｂの側面図を示している。図示されているように、図６Ｂの特定の実施例においては、たとえＰＶモジュール１００Ｂが２次元のプロフィールを有しているとしても、モジュール１００Ｂ内のＰＶフィルム１１０のプロフィールは、このケースにおいても、なおフラット（すなわち、フィルム１１０は１次元のプロフィール）である。
【００３７】
典型的には、ＰＶモジュールの上側および下側の面は、２次元のプロフィールのそれに平行である面におけるモジュールの断面が同一の２次元プロフィールを共有しているであろうという点において、互いに同一である。しかし、このことは、必要ではなく、そして、固定点、より広いセクションまたは電気接点を作ることのためとして作用するセクションがＰＶモジュールに含まれているケースでなくてもよい。
【００３８】
さらに、３次元の織り目模様は、たとえば、織り目模様を付けられた面を有するモールド・セクション３１０およびできる限り３２０を用いることによって、上側カプセル化材料層に付与されることができる。織り目模様は、フィルム１１０の光起電力活性の部分への光の集中を向上させることと、フィルムの不活性部分（相互接続エリア１３９および１４０ならびに付加的な電流を収集するフィンガー・グリッドで覆われるエリアのような）から離れる光を逸脱させることとのために、マイクロ光学エレメント、例えばマイクロレンズを構成することができる。付加的にまたはその代りに、織り目模様は、モジュールの光学的な外観を改良するかもしれず、および／または、モジュール面の不必要なギラギラを減少させるだろう。
【００３９】
認識されるであろうように、ＰＶモジュール１００におけるＰＶセルが直列接続である場合には、ＰＶモジュールにおける電流は、すべてのＰＶセルにおいて最少の電流に制限される。この結果として、図５に示されているように、ストリップ形状のセルと、周囲のセルの間における電気的な直列接続をモノリシックに付与する薄い導体１４０との長さ方向の軸ｘ１は、好ましくは、モジュールの２次元プロフィール（すなわち、図面の面）を規定している面ｘ；ｚに平行に方向付けされている。このことは、セルが全体としてＰＶモジュールを通して流れる電流を著しく制限するであろう単なる最少の日光にさらされるかもしれない場合に、ＰＶセルが２次元プロフィール内の溝または谷に沿って完全に（または、主として）位置していることはないことを保証している。この代りに、図５のセルのオリエンテーションでもって、それぞれのセルが、一般的に、同量の日光にさらされ、このために、同量の電流を発生するであろうから、シェージング損失は（純粋に幾何学的な損失以外は）発生しない。したがって、ストリップの直列接続は、セル上でこの結果として生じる電流を減少させることなしに、可能であるだろう。
【００４０】
同様に、セルのオリエンテーションは、図６Ａおよび図６Ｂに示されてはいないけれども、セルと、モジュール１００Ａおよび１００Ｂのための直列接続とが、ストリップ形状である場合には、これらは、さらに、モジュールの２次元プロフィールを規定する面に平行にオリエンテーションされているのが好ましい。もちろん、モジュール１００におけるＰＶセルが異なった方向において電気的に接続されていれば、異なったセルのオリエンテーションが好ましいかもしれない。
【００４１】
図５にも示されているように、ＰＶモジュール１００は、ＰＶフィルム１１０におけるそれぞれの電流収集母線１４５に電線１４８を接続するために、カプセル化材料を通して形成されている２つの接点開口１４６を有することができる。図示の目的のために、接点開口１４６は、図５においては、ＰＶモジュール１００の上側面を通して作られているように示されている。しかし、さらに典型的には、接点部分は、モジュールの下側面からカプセル化材料を通して形成されている開口によって形成されるだろう。その内容が参照によってここに組み入れられている米国特許出願Ｎｏ．１０／６８８，５９６「光起電力製品およびその作成方法」に記載されている方法において、接点開口１４６は、ボンディングおよびプロファイリング・ステップが完成した後に、好ましくは形成される。必要な接続がなされるや否や、開口１４６は、保護の目的でシールされることができる。認識されるであろうようように、ＰＶモジュール１００にワイヤ１４８を接続することによって、モジュールは、ＰＶアレーの一部としての他のＰＶモジュールおよび／または外部の電気回路に接続されることができる。この代りとして、ワイヤ１４８を取付けるのに代えて、開口１４６が下側にあるＰＶ接続箱にＰＶモジュール１００を直接に電気接続することを単に可能にすることもできる。
【００４２】
記述されたように、ＰＶモジュールは、これらが成形された後には、剛性であり、強度があり、そして、耐久性がある。この結果として、モジュールは、従来の大部分のフレキシブルなＰＶフィルム製品に較べて、悪天候およびその他の環境コンディションへの露出に対してより良好に耐えることが可能である。同時に、所望の２次元プロフィール形状をとることによって、本発明のＰＶモジュールは、これらがより良好な構造上の適合性を提供するので、所望のアプリケーションにさらに十分に組み込まれることができる。これらの理由のために、本発明のＰＶモジュールは、フラットでない現存の建築用の面（波付けされるかまたはプロファイリングされるかした屋根材またはアーケード・エレメントのような）に取付けられるのに良好に適合する。さらに、幾つかのケースにおいては、本発明のＰＶモジュールは、このようなＰＶモジュールがＰＶ機能と所望の建築上／構造上の機能との両方を付与されるように、現存の建築用エレメント（屋根用タイルまたはアーケード・エレメントのような）に全く置き変えられることができる。さらに一般的に、本発明のモジュールは、フラットでない面を有する何からの箇所に用いるのによく適している。
【００４３】
ＰＶモジュール１００のプロフィールは、構造および屋根材の産業においてすでに用いられかつ標準化されている現存の材料、例えば、７６ｍｍまたは１８ｍｍの波付き屋根タイルのサイズおよび形状と一致していてよい。さらに、それぞれのＰＶモジュールは、１つまたは幾つかの標準化された建築用ユニット上に取付けられる（または補充する）ことができる。例えば、単一のＰＶモジュール１００は、１×２ｍの面サイズで作られることができ、そして、幾つかの屋根タイルを被覆（または補充）するために用いられることができる。現存のＰＶ製造プロセスでもって、このようなモジュールは、約１２〜３００ボルトで約５０〜３００ワットのピークＰＶ電力を作り出すことができるだろう。オプションでもって、モジュールのサイズは、屋根セクション全体またはアーケードの全長を被覆するために、例えば２×１０ｍまで増加させることができる。この代りのものとして、ＰＶモジュールの面エリアは、単一の別個の屋根タイル、すなわち、３０×５０ｃｍのサイズに一致するように、低減されることができる。
【００４４】
ＰＶモジュール１００の取付け（建築用エレメントへの、または、としてのいずれでも）は、何らかの従来方法で行われることができる。例えば、モジュール１００は、クリップを用いて、または、プロフィールを通して穴あけされた取付け孔を通したねじを用いて、もしくは、何らかの他の固定技術を用いて、他のエレメントまたは面に固定されることができる。幾つかのケースにおいて、ＰＶフィルムの冷却を助けかつその効率を改良するために、プロファイリングされたＰＶモジュールの下にエアギャップを付与することが望ましいかもしれない。また、多重のＰＶモジュール１００は、屋根またはアーケードのためのより大きなシールされたセクションを形成するために、一緒に溶着されるかまたは接着されるかすることができる。さらに、ＰＶモジュール１００は、モジュールの下の熱絶縁層（例えば、ウレタンフォーム）に結合されることができる。このような絶縁層は、例えば、押出しによりその面にフォームを適用することによって、プロファイリングされたＰＶモジュールの下側面全体に沿って付与されるのが好ましい。このような絶縁層は、プロファイリングされたモジュールの機械的および構造的な特性を付加的に改良しかつ安定化させることができる。特に、裏面を絶縁されたプロファイリング化モジュールは、このようなモジュールの出力電力の温度係数が比較的小さいので、ＰＶ材料としてのアモルファスシリコンの使用と連係すれば、特に有利である。
【００４５】
本発明が特定の実施例と連係して記述されてきたが、上記記述を考慮すれば、多数の代替、修正および変形が当業者にとって明白であることが明らかであろう。例えば、１つの可能なバリエーションにおいて、図７は、ＰＶモジュール４００において（ボンディングおよびプロファイリングよりも前に）用いられる層を図示している。図示されているように、モジュール４００は、ＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）と下側カプセル化材料シート４７０とから例えば成っている比較的厚い上層４５０上に作成されたＰＶセルモジュール４３０を含むＰＶフィルム４１０を含んでいる。この実施例においては、上層４５０は、引き続いてのボンディング・ステップにおいて、上側カプセル化材料層と同様に、ＰＶセル構造４３０がその上に作成される絶縁ベースとの両方として機能する。この方法においては、上層４５０は、上側カプセル化層１５０に対してすでに記述された透明性およびＵＶ抵抗性を有するべきである。この結果として生じるＰＶフィルム４１０が通常（すなわち、自然に生じる）の温度の下でフレキシブルではないように、上層４５０が比較的大きな厚さを有していてもよいことが注目されるかもしれない。この代りのものとして、上層４５０の厚みは、比較的小さくてもよいが、下側カプセル化材料シート４７０の厚みは、ＰＶフィルム４１０がまだフレキシブルであることができるように、相対的に増加されてもよい。さらに、この実施例においては、上層４５０上に最初に析出されるベース電極は、ＴＣＯから成るべきであり、そして、もしもｐ−ｉ−ｎ接合がＰＶセル構造４３０におけるセルのために用いられれば、ついで、ｐ型、ｉ型およびｎ型の層がＴＣＯ電極層上に順次析出されることが、認識されるだろう。最終的に、上層４５０がＰＶセル構造４３０よりも大きい面を有するように図７に示されているけれども、この方法でＰＶフィルム４１０を作成することは、実用的ではないかもしれない。もしもそうであれば、それを保証するために、ＰＶセル構造４３０は、ボンディングの後に、カプセル化材料によって十分に保護および被覆され、より大きな下側カプセル化材料シート４７０が用いられること、および／または、ＰＶフィルム４１０および下側カプセル化材料シート４７０が初めに一緒にボンディングされた後に付加的なカプセル化材料が加えられることができる。ついで、この結果として生じるボンディングされたスタックは、上述の方法でプロファイリングされることができる。
【００４６】
幾つかのモジュールは、成形の後で好ましくは屋根への取付けの前に、幅および／または長さもしくはこの結果として生じる光起電力エレメントを延ばすために、一緒にアッセンブリされることができる。周囲のモジュールの間の電気的接続は、所望の直列または並列の接続を付与するために、母線１４５をオーバーラップさせること、または、接触させることによって、ワイヤなしで達成されるのが好ましい。しかし、異なるモジュールのアッセンブリは、アッセンブルされた光起電力エレメントがマウントされるときに、相互に直列接続されたセルに同一のまたは同様の日光量を保証するような方法で作られる。
【００４７】
さらに詳細には、モジュールが波付けされたかまたはプロファイリングされたかしている屋根材エレメントに、または、として用いるように意図されている実施例においては、モジュールの２次元プロフィールを規定する面ｘ；ｚは、屋根の隆起部または縁部に対して実質的に平行になるように上方に延びていることができる。このケースにおいては、ストリップ１３０は、好ましくは、上記隆起部または縁部に対して平行である水平方向に沿って延びている。
【００４８】
一方、２次元プロフィールを規定している面ｘ；zが屋根材の隆起部または縁部に対して垂直である上方に延びていれば、ストリップ１３０は、上記隆起部または縁部に対して垂直な方向である上方に延びているのが好ましい。
【００４９】
また、モジュールは、プロファイリングされたかまたは波付けされたかした実質的に垂直なアーケード・エレメントとして用いられることができる。このケースにおいて、上記モジュールがマウントされるときに、２次元プロフィールを規定している面（ｘ；ｚ）が水平であれば、ストリップは、水平に延びているのが好ましいだろう。もしも、別のサイドにおいて、上記面が垂直であれば、ストリップは上方に延びているのが好ましいだろう。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の１つの好ましい実施例に従った、ボンディング・ステップ前のＰＶモジュール内の種々の層の分解図である。
【図２】図１のＰＶフィルムのための１つの可能な構造を示している、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った部分的な断面図である。
【図３】図１のＰＶモジュールのためのボンディング・ステップを示しているハイレベル・ダイアグラムである。
【図４】所望される２次元プロフィールを有するようにＰＶモジュールを成形するためのプロファイリング・ステップを示しているハイレベル・ダイアグラムである。
【図５】１つの実施例における、プロファイリングされたＰＶモジュールの上側の斜視図である。
【図６Ａ】別の可能な実施例におけるＰＶモジュールの側面図である。
【図６Ｂ】さらに別の可能な実施例におけるＰＶモジュールの側面図である。
【図７】本発明の別の実施例に従った、ボンディング・ステップ前のＰＶモジュール内の層の分解図である。
【図１】
2007529889.tif 000003
【図２】
2007529889.tif 000004
【図３】
2007529889.tif 000005
【図４】
2007529889.tif 000006
【図５】
2007529889.tif 000007
【図６Ａ】
2007529889.tif 000008
【図６Ｂ】
2007529889.tif 000009
【図７】
2007529889.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成19年3月13日(2007.3.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも部分的に透明である上側カプセル化材料層（１５０）と下側カプセル化材料層（１７０）との間にシールされている電気エネルギー発生の光起電力（ＰＶ）フィルム（１１０）を含んでいる電気エネルギー発生モジュール（１００）であって、
上記カプセル化材料のタイプおよび量は、高い温度と圧力とのうちの少なくとも一方がそこに与えられるときに、上記モジュールの形状が変更されることができるが、通常の温度および圧力のコンディションの下では上記カプセル化材料が上記電気エネルギー発生フィルム（１１０）の周囲に剛構造を与えるものであり、
上記電気エネルギー発生フィルムは、互いに電気的に接続されたストリップ形状の複数のセル（１３０）を含んでおり、
上記モジュールは、所望の二次元プロフィールを提供するように成形され、そして、
上記それぞれのストリップ形状のセル（１３０）の長さ方向（ｘ１）は、上記二次元プロフィールを規定している面（ｘ；ｚ）に対して平行に延びている電気エネルギー発生モジュール。
【請求項２】
上記カプセル化材料および他の層のタイプおよび量は、
高い温度を与えることによってカプセル化材料を軟化させること、
所望の形状を得るために上記モジュール（１００）に圧力を与えること、
上記カプセル化材料を硬化させること、
というステップを与えることによって、上記モジュールの形状が永久に変更されることができるものである請求項１に記載のモジュール。
【請求項３】
カプセル化材料のタイプおよび量は、およそ７０および２５０℃の間の温度とおよそ０．０１〜１バールの間の圧力とを与えられることによって、上記モジュールの形状が変更されるものである請求項２に記載のモジュール。
【請求項４】
上記モジュールの少なくとも１つの層に用いられる材料のタイプおよび量は、たとえ圧力が一時的にそこに与えられても、通常の温度のコンディションの下では上記モジュールの形状に亀裂を生じることがなくて永久に変更されることがないものである請求項２または３に記載のモジュール。
【請求項５】
上記電気エネルギー発生フィルム（１１０）は、通常の温度および圧力のコンディションの下ではフレキシブルであるサブストレート（１２０）を含んでいる請求項１〜４のうちのいずれか１つに記載のモジュール。
【請求項６】
上記電気エネルギー発生フィルム（１１０）のサブストレート（１２０）は、ポリイミド、ＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）またはＰＥＮ（ポリエチレン・ナフタレート）、アルミニウム、絶縁体−金属複合体または繊維強化材料のうちの少なくとも１つから成っている請求項５に記載のモジュール。
【請求項７】
上記モジュールの上記二次元プロフィールに従って、上記モジュール（１００）内の上記電気エネルギー発生フィルム（１１０）がフラットではない請求項１〜６のうちのいずれか１つに記載のモジュール。
【請求項８】
上記電気エネルギー発生フィルム（１１０）、上記上側カプセル化材料（１５０）および上記下側カプセル化材料（１７０）は、上記モジュールが二次元プロフィールを与えるために成形されるのに先立って、フラットなプロフィールを有するスタックを与えるために一緒にボンディングされる請求項１〜７のうちのいずれか１つに記載のモジュール。
【請求項９】
上記電気エネルギー発生フィルム（１１０）、上記上側カプセル化材料（１５０）および上記下側カプセル化材料（１７０）は、上記モジュールが成形されかつ所望の長さに切断されるのに先立って、連続的なラミネート工程において互いにシールされる請求項１〜８のうちのいずれか１つに記載のモジュール。
【請求項１０】
上記モジュール（１００）は、射出成形プロセスを用いて成形され、上記上側および下側のカプセル化材料は、上記プロセスにおける射出に適している樹脂から成っている請求項１〜９のうちのいずれか１つに記載のモジュール。
【請求項１１】
上記下側カプセル化材料は、上記上側カプセル化材料と同一の材料から成っている請求項１〜１０のうちのいずれか１つに記載のモジュール。
【請求項１２】
上記モジュール（１００）の上記二次元プロフィールは、上記モジュールが建築上のユニットまたは面に取り付けられるか、または、１つまたはそれ以上の建築上のユニットと置き換えられるかができるように、波付けされるかまたはプロファイリングされるかしている屋根材またはアーケード・エレメントのプロフィールと一致している請求項１〜１１のうちのいずれか１つに記載のモジュール。
【請求項１３】
上記モジュールの上記二次元プロフィールは、上記波付けされたかまたはプロファイリングされた屋根材のプロフィールと一致しており、
上記モジュールは、上記モジュールが取り付けられたときに、上記屋根材の隆起部または縁部に対してほぼ平行な方向に沿って延びるように意図された少なくとも１つのストリップ（１３０）を含んでおり、
上記二次元プロフィールを規定している上記面（ｘ；ｚ）は、上記モジュールが取り付けられたときに、上記隆起部または縁部に対してほぼ平行な上方に延びている請求項１２に記載のモジュール。
【請求項１４】
上記モジュールの上記二次元プロフィールは、波付けされたかまたはプロファイリングされたアーケード・エレメントのプロフィールに一致しており、
上記モジュールは、上記モジュールが取り付けられたときに、ほぼ水平な方向に沿って延びるように意図された少なくとも１つのストリップ（１３０）を含んでおり、
上記二次元プロフィールを規定している上記面（ｘ；ｚ）は、上記モジュールが取り付けられたときに、ほぼ水平な方向に延びている請求項１２に記載のモジュール。
【請求項１５】
上記モジュールの上記二次元プロフィールは、波付けされたかまたはプロファイリングされた屋根材のプロフィールと一致しており、
上記モジュールは、上記モジュールが取り付けられたときに、上方に延びるように意図された少なくとも１つのストリップ（１３０）を含んでおり、
上記二次元プロフィールを規定している上記面（ｘ；ｚ）は、上記モジュールが取り付けられたときに、上記隆起部あるいは縁部に対してほぼ直交する上方に延びている請求項１〜１１のうちのいずれか１つに記載のモジュール。
【請求項１６】
上記モジュールの上記二次元プロフィールは、波付けされたかまたはプロファイリングされたアーケード・エレメントのプロフィールと一致しており、
上記モジュールは、上記モジュールが取り付けられたときに、ほぼ垂直な方向に沿って延びるように意図された少なくとも１つのストリップ（１３０）を含んでおり、
上記二次元プロフィールを規定している上記面（ｘ；ｚ）は、上記モジュールが取り付けられたときに、ほぼ垂直な方向に延びている請求項１２に記載のモジュール。
【請求項１７】
上記モジュールのＰＶ活性部分への光の集中を改善させるようにデザインされた上記上側カプセル化材料層における三次元組織をさらに含んでいる請求項１〜１６のうちのいずれか１つに記載のモジュール。
【請求項１８】
互いに電気的に接続されたストリップ形状の複数のセル（１３０）、上側のカプセル化材料層（１５０）および下側のカプセル化材料層（１７０）から成る電気エネルギー発生フィルム（１１０）を提供することと、
上記電気エネルギー発生フィルム、上記上側カプセル化材料層および上記下側カプセル化材料層をボンディングされたスタックとして一緒にボンディングするために、高い温度と圧力とのうちの少なくとも一方を与えることと、
上記カプセル化材料を溶融／軟化させるために高い温度を保持しまたは付与し、そして、所望の二次元プロフィールを有する上記モジュールを提供するために上記ボンディングされたスタックを成形するための圧力を与えることとから成っている電気エネルギー発生モジュール（１００）を作成する方法であって、
そこにおいては、提供される上記カプセル化材料のタイプおよび量は、高い温度と圧力とのうちの少なくとも一方がそこに与えられたときに、上記モジュールの形状が変更されることができるが、上記カプセル化材料（１５０、１７０）は、通常の温度および圧力のコンディションの下では電気エネルギー発生フィルム（１１０）の周囲に剛構造を付与し、
上記それぞれのストリップ形状のセルの長さ方向（ｘ１）は、上記二次元プロフィールを規定する面（ｘ；ｚ）に対して平行に延びている方法。
【請求項１９】
上記ボンディングは、大よそ７０および２５０℃の間の温度と大よそ０．３〜１０バールの間の圧力とを与えることから成り、そして、上記成形は、大よそ７０および２５０℃の間の温度と大よそ０．０１〜１バールの間の圧力とを与えることから成っている請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
上記成形は、上記ボンディングに続いて直ちに行われる請求項１８または１９に記載の方法。
【請求項２１】
上記成形は、上記ボンディングと同時に行われる請求項１８〜２０のうちのいずれか１つに記載の方法。
【請求項２２】
上記成形は、射出成形プロセスを用いることから成り、そして、上記上側および下側のカプセル化材料は、上記プロセスの間に射出成形されるのに適した樹脂から成っている請求項１８〜２１のうちのいずれか１つに記載の方法。
【請求項２３】
上記上側カプセル化材料層に三次元面組織を与えるステップをさらに含んでいる請求項１８〜２２のうちのいずれか１つに記載の方法。
【国際調査報告】
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