(57)【要約】      （修正有）【課題】光電池モジュールの寿命を高める防湿構造を提供する。【解決手段】第１の外側保護層と第２の外側保護層とを備える、シリコンウエハをベースとした光電池モジュール４００。両方の外側保護層が、低ナトリウムもしくはナトリウムを含有しないガラスまたは低アルカリもしくはアルカリを含有しない組成物を含む。光電池モジュールが、耐水侵入性、電位誘起ナトリウムイオン移動が無いかまたは低減、および電圧誘起出力低下の低減を示す。【選択図】図４Ａ
2019091913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）ナトリウムを含有せず、かつアルカリを含有しないガラス板を含む第１の外側保護層と、
（ｂ）ナトリウムを含有せず、かつアルカリを含有しないガラス板を含む第２の外側保護層と、
（ｃ）前記第１および第２の外側保護層の間の少なくとも１つの結晶シリコン光電池構造と、
（ｄ）付加的なガラス層と、
を含む光電池モジュールであって、
前記第１の外側保護層の組成が、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、およびＢ２Ｏ３を含み、ナトリウムを含有せず、かつアルカリを含有せず、
前記第２の外側保護層の組成が、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、およびＢ２Ｏ３を含み、ナトリウムを含有せず、かつアルカリを含有せず、
前記付加的なガラス層が、Ｎａ系ガラスを含み、前記第１及び第２の外側保護層の厚さより大きな厚さを有し、前記第１及び第２の外側保護層の剛性よりも大きな剛性を有し、
前記付加的なガラス層は、前記第１および第２の外側保護層のうちの選択された１層により、前記光電池構造から分離され、
構造を有さない光電池領域が、前記付加的なガラス層と前記選択された外側保護層との間に画定されている、
ことを特徴とする、光電池モジュール。
【請求項２】
前記光電池モジュールが、
ｉ）湿潤漏れ電流についてのＩＥＣ  ６１２１５測定ガイドライン下で試験される時に４００ＭΩ・ｍ２を超える絶縁抵抗値、
ｉｉ）ＩＥＣ  ６１２１５高温高湿標準によって８５℃／８５％の湿度および−１ｋＶのバイアス応力に２５００時間暴露される時に１０％未満の出力電力の低下、
ｉｉｉ）前記ＩＥＣ  ６１２１５高温高湿標準によって８５℃／８５％の湿度および−１ｋＶのバイアス応力に２５００時間暴露される時に１０％未満の曲線因子の低下、および
ｉｖ）前記ＩＥＣ  ６１２１５高温高湿標準によって８５℃／８５％の湿度および−１ｋＶのバイアス応力に２５００時間暴露される時に１０％未満の直列抵抗の増加、
の１つ以上を示すことを特徴とする、請求項１に記載の光電池モジュール。
【請求項３】
前記第１および第２の外側保護層の間の端封止であって、前記光電池構造を含む実質的に封止されたキャビティを形成する端封止をさらに含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の光電池モジュール。
【請求項４】
前記付加的なガラス層が、１．５ｍｍよりも大きな厚さを有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光電池モジュール。
【請求項５】
前記第１および第２の外側保護層が、各々、０．５ｍｍ以下の厚さを有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光電池モジュール。
【請求項６】
前記第１および第２の外側保護層が、
０．２ｍｍ−１〜０．９ｍｍ−１のβ−ＯＨ値を有し、
２０Å以下の平均表面粗さ（Ｒａ）を有し、
３ｍｍ未満の厚さを有し、式Ｗ＝Ｄ／Ｌ２（Ｄがμｍ単位のガラス板の最大曲がりであり、Ｌがｃｍ単位のガラス板の対角長である）によって表わされる、０．５マイクロメートル／ｃｍ２未満の曲がり変形、Ｗを有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光電池モジュール。
【請求項７】
前記選択された外側保護層が、前記付加的なガラス層と前記光電池構造との間にナトリウム移動バリアの層を形成することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の光電池モジュール。
【請求項８】
前記光電池構造が、前記第１および第２の外側保護層の間に０．２５ｍｍ以下の間隔を空ける封止剤シートを含み、
前記第１および第２の外側保護層が、１００ｃｍ未満の曲げ半径において自重をかけた実質的に不良のない曲げを示す可撓性度を有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の光電池モジュール。
【請求項９】
前記付加的なガラス層が、前記選択された外側保護層に直接固定されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の光電池モジュール。
【請求項１０】
前記第１および第２の外側保護層が、前記光電池モジュールの実質的全体にわたって厚さが１００μｍ未満であり、
前記付加的なガラス層が、１．５ｍｍより大きな厚さを有することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の光電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【優先権】
【０００１】
本出願は、２０１１年８月４日に出願された米国仮特許出願第６１／５１５，０４２号明細書および２０１１年１１月３０日に出願された米国仮特許出願第６１／５６５，０５０号明細書（その内容に依拠し、その全体において参照によって本明細書に組み込む）の米国法典第３５編第１１９条の下の優先権の利益を請求する。
【技術分野】
【０００２】
実施形態は、光電池（ＰＶ）モジュールおよび光電池モジュールの製造法に関する。
【背景技術】
【０００３】
光電池モジュールを使用して日光を電気に変換する。現在使用されるかまたは開発中の２つの主なタイプは、一緒に接続される複数のシリコンウエハを使用するウエハ付きモジュール（「ウエハ付きモジュール」または「ウエハ付きシリコンモジュール」または「ウエハ付きシリコンデバイス」−全て、交換可能に使用することができる用語）と、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、二セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ）または薄膜（非晶質および微晶質）シリコンを使用する薄膜モジュールとである。ウエハ付きモジュールのための典型的なパッケージ１００は、図１Ａの横断面によって示されるように、ソーダ石灰ガラスなどの１つの保護ガラス層１０、ポリマー後板１２、シリコンウエハ１６および保護ガラス層と後板との間の封入剤層２０、ならびに任意選択により、端封止１８、金属フレーム１４、および電気的コンタクト２２を有する。薄膜モジュールのための典型的なパッケージ１０１は、図１Ｂの横断面によって示されるように、ソーダ石灰などの２つの保護ガラス層１０、薄膜１７、２つのガラス板の間の封入剤層２０、端封止１８、および電気的コンタクト２２を有する。一般的にエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）または他の封入剤を使用して２つのシートを一緒に接着する。モジュールの外周にブチル封止剤などの封止材料を使用して防湿性を増加させる。
【０００４】
発電産業において既存の電力生産方法、例えば、水力、石炭、原子力、風力等と競争力のあるＰＶ技術を生み出す継続的な取り組みがある。そうするために、生産費、変換効率、および効率の低下は、取り組む必要がある設計課題の一部である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
モジュールの寿命にわたって高い初期変換効率および低い低下率を有し、生産される電気量を増加させ、均等化発電原価（ＬＣＯＥ）または＄／生産キロワット時間を減少させることが望ましい。図２は、これらの２つの領域の改良を図示する。線２４によって示される初期モジュール効率の改良を電池性能の改良によって生み出すことができる。初期のモジュール性能を改良する他の方法には、与えられたモジュールの大きさに対して電池アパーチャーを最大にすることが挙げられる。縁消し領域と電池間の回路を形成するためのスクライブによって利用される面積とは、ほかの場合なら電気を発生させるために使用され得る薄膜モジュール内の面積を使用する。縁消し領域は第一に防湿層のために使用することができ、その結果、それは両面のガラスと接触する。縁消し領域の幅は、良好な防湿性能を得るために必要な経路長によって本質的に決定され得る。防湿層の選択は、縁消し領域の幅ならびに線２６によって示される寿命の低下に影響を与える要因である場合がある。
【０００６】
ウエハ付き光電池モジュールおよび薄膜光電池モジュールの両方が、それらの耐用寿命について性能の連続的な低下を示し、薄膜モジュールはより急速に低下する。この低下は、イオン移動、水の侵入、およびデバイス材料の光劣化などの多くの問題につながることがある。さらに、電気ポテンシャル（電圧）は、この低下を促進する機構であり得る。図３は、それぞれ線２８および３０によって示される、ウエハ付きモジュールおよび薄膜モジュールの１％および２％の年低下率の効果を示すグラフである。３０年の耐用寿命の終わりに、これは、ウエハ付きモジュールについて２６％および薄膜モジュールについて４５％の性能低下をもたらす。
【０００７】
開示された実施形態は、モジュールの耐用寿命にわたってエネルギー出力を増加させる。理想的には、低下がなく、図３に示される曲線の上の面積がこの条件である。ウエハ付きモジュールについてはエネルギー出力を寿命にわたって約１５％以上増加させる可能性がある。これは、予想されるパネル耐用寿命を５０年まで増加させる時に約３０％まで増加し、産業目標とされている。低下率がより高くなる場合、ＬＣＯＥをさらに改善する機会が活かされる。上述の低下率のいくつかの理由は、環境湿気、材料に含有される湿気の存在、およびガラス中のイオンの移動度による電池の本質的低下と加速とに結びついている。例えば、ガラスからのナトリウムは光電池デバイス内で移動し得るが、例えば、シリコンウエハの裏面にも達し得る。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
開示の１つの態様によって、光電池モジュールが、ウエハ付きＳｉデバイスのために低ナトリウムもしくは実質的にナトリウムを含有しないかまたは低アルカリもしくは実質的にアルカリを含有しない特殊ガラスを利用する。開示の別の態様によって、ウエハ付きモジュールが、低ナトリウムもしくはナトリウムを含有しないかまたは低アルカリもしくは実質的にアルカリを含有しない特殊ガラスの２枚の板からなる。
【０００９】
開示の別の態様によって、光電池モジュールが、ガラス板を含む第１の外側保護層と、ガラス板を含む第２の外側保護層と、第１および第２の外側保護層の間の少なくとも１つの結晶シリコン太陽電池ウエハとを含み、そこでガラス板の組成は、以下を含む。
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【００１０】
別の態様において、光電池モジュールが、ガラス板を含む第１の外側保護層と、ガラス板を含む第２の外側保護層と、第１および第２の外側保護層の間の少なくとも１つの結晶シリコン太陽電池ウエハとを含み、そこでガラス板の組成は、以下を含む。
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【００１１】
別の態様において、光電池モジュールが、ガラス板を含む第１の外側保護層と、ガラス板を含む第２の外側保護層と、第１および第２の外側保護層の間の少なくとも１つの結晶シリコン太陽電池ウエハとを含み、そこでガラス板の組成は、以下を含む。
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【００１２】
別の態様において、光電池モジュールが、ガラス板を含む第１の外側保護層と、ガラス板を含む第２の外側保護層と、第１および第２の外側保護層の間の少なくとも１つの結晶シリコン太陽電池ウエハとを含み、そこでガラス板の組成は、以下を含む。
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【００１３】
別の態様において、光電池モジュールが、ガラス板を含む第１の外側保護層と、ガラス板を含む第２の外側保護層と、第１および第２の外側保護層の間の少なくとも１つの結晶シリコン太陽電池ウエハとを含み、そこでガラス板の組成は、以下を含む。
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【００１４】
別の態様において、光電池モジュールが、ガラス板を含む第１の外側保護層と、ガラス板を含む第２の外側保護層と、第１および第２の外側保護層の間の少なくとも１つの結晶シリコン太陽電池ウエハとを含み、そこでガラス板の組成は、以下を含む。
2019091913.tif 000008
【００１５】
別の態様において、光電池モジュールが、ガラス板を含む第１の外側保護層、ガラス板を含む第２の外側保護層と、第１および第２の外側保護層の間の少なくとも１つの結晶シリコン太陽電池ウエハとを含み、そこでガラス板の組成は、以下を含む。
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【００１６】
別の態様において、光電池モジュールが、ガラス板を含む第１の外側保護層と、ガラス板を含む第２の外側保護層と、第１および第２の外側保護層の間の少なくとも１つの結晶シリコン太陽電池ウエハとを含み、そこでガラス板の組成は、以下を含む。
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【００１７】
別の態様において、上に記載された光電池モジュールは改善された信頼性を有する。上に記載された光電池モジュールのいくつかの実施形態において、光電池モジュールは、湿潤漏れ電流がＩＥＣ  ６１２１５測定ガイドライン下で試験される時に４００ＭΩ・ｍ２を超える絶縁抵抗値を示す。他の実施形態において、モジュールは、湿潤漏れ電流がＩＥＣ  ６１２１５測定ガイドライン下で試験される時に４０００ＭΩ・ｍ２を超える絶縁抵抗値を示す。他の実施形態において、光電池モジュールは、ＩＥＣ  ６１２１５高温高湿標準によって８５℃／８５％の湿度および−１０００Ｖのバイアス応力に約２５００時間暴露される時に１０％未満の出力電力の低下を示す。他の実施形態において、光電池モジュールは、ＩＥＣ  ６１２１５高温高湿標準によって８５℃／８５％の湿度および−１０００Ｖのバイアス応力に約２５００時間暴露される時に５％未満の出力電力の低下を示す。他の実施形態において、上に記載された光電池モジュールは、ＩＥＣ  ６１２１５高温高湿標準によって８５℃／８５％の湿度および−１０００Ｖのバイアス応力に約２５００時間暴露される時に１０未満％の曲線因子の低下を示す。他の実施形態において、モジュールは、ＩＥＣ  ６１２１５高温高湿標準によって８５℃／８５％の湿度および−１０００Ｖのバイアス応力に約２５００時間暴露される時に５％未満の曲線因子の低下を示す。他の実施形態において、光電池モジュールは、ＩＥＣ  ６１２１５高温高湿標準によって８５℃／８５％の湿度および−１０００Ｖのバイアス応力に約２５００時間暴露される時に１０未満％の直列抵抗の増加を示す。さらに他の実施形態において、光電池モジュールは、ＩＥＣ  ６１２１５高温高湿標準によって８５℃／８５％の湿度および−１０００Ｖのバイアス応力に約２５００時間暴露される時に５未満％の直列抵抗の増加を示す。
【００１８】
上に記載された光電池モジュールの別の態様において、光電池モジュールが、端縁に沿って且つ第１および第２の外側保護層の間に気密の／水密封止をさらに含み、少なくとも１つの結晶シリコン太陽電池ウエハを含む気密封止されたキャビティを形成する。
【００１９】
上に記載された光電池モジュールの別の態様において、ガラス板の少なくとも１つが≦２０Å、好ましくは≦１０Åの平均表面粗さ（Ｒａ）を有し、そこでガラス板は研磨されていない。上に記載された光電池モジュールの別の態様において、ガラス基材の少なくとも１つが３ｍｍ未満の厚さを有し、ガラス基材が、式Ｗ＝Ｄ／Ｌ２（Ｄがμｍ単位のガラス基材の最大曲がりであり、Ｌがｃｍ単位のガラス基材の対角長である）によって表わされる、０．５マイクロメートル／ｃｍ２未満の曲がり変形、Ｗを有する。
【００２０】
上に記載された光電池モジュールの別の態様において、少なくとも１つのガラス板が１．８ｍｍ以下の厚さを有する。上に記載された光電池モジュールの別の態様において、ガラス板の少なくとも１つが０．５ｍｍ以下の厚さを有する。いくつかの実施形態において、０．５ｍｍ以下の厚さを有するガラス板がロールツーロール条件下で加工され得る。上に記載された光電池モジュールの別の態様において、モジュールが、１．５ｍｍを超える厚さを有するＮａ含有構造用ガラス板をさらに含む。上に記載された光電池モジュールの別の態様において、ガラス組成物が、＞０〜１重量％のＣｅＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、またはＴｉＯ２をさらに含む。
【００２１】
いくつかの実施形態の以下の詳細な説明は、以下の図面と併せて読まれる時に最も良く理解することができ、そこで同じ構造物は同じ参照符号で示される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１Ａ】ウエハ付きモジュールの従来の断面図を示す。
【図１Ｂ】薄膜モジュールの従来の断面図を示す。
【図２】発生電力を改良し、ＬＣＯＥまたは＄／発電ｋｗｈを減少させる経路である。
【図３】５０年間にわたって１％および２％の低下率のモジュール効率を図示する。
【図４Ａ】特殊ガラスをベースとしたウエハ付きモジュールの実施形態の断面図である。
【図４Ｂ】特殊ガラスをベースとした薄膜モジュールの実施形態の断面図である。
【図５Ａ】ウエハのための全ガラス気密パッケージの横断面である。
【図５Ｂ】薄膜光電池モジュールのための全ガラス気密パッケージの横断面である。
【図６】接続箱への接続のために光電池モジュールの縁に定められたコンタクトを示す略図である。
【図７】インバータに直列に接続された複数のモジュールを示す略図である。
【図８】本開示の一実施形態による光電池モジュールの略図である。
【図９】本開示の一実施形態による光電池モジュールの製造プロセスの略図である。
【図１０】本開示の代替実施形態による光電池モジュールの略図である。
【図１１】体積導電率対温度のグラフである。
【図１２Ａ】様々な被覆材料を有する特定の光電池モジュール（「構成１」と称される）の性能低下を示す。図は、バイアス無しの光電池モジュールを示す。
【図１２Ｂ】様々な被覆材料を有する特定の光電池モジュール（「構成１」と称される）の性能低下を示す。図は、−１０００Ｖバイアスの光電池モジュールを示す。
【図１３】図１２Ｂにおいてグラフで表わされた光電池モジュールの性能を写真によって示す一連の画像を提供する。
【図１４Ａ】様々な被覆材料を有する特定の光電池モジュール（「構成２」と称される）の性能低下を示す。図は、バイアス無しの光電池モジュールを示す。
【図１４Ｂ】様々な被覆材料を有する特定の光電池モジュール（「構成２」と称される）の性能低下を示す。図は、−１０００Ｖバイアスの光電池モジュールを示す。
【図１５】図１４Ｂにおいてグラフで表わされた光電池モジュールの性能を写真によって示す一連の画像を提供する。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下の詳細な説明において、本発明の実施形態の完全な理解を提供するために多数の特定の詳細を示す。しかしながら、本発明の実施形態を実施する時にこれらの特定の詳細のいくつかを使用せずにまたは必ずしも全てを使用しなくてもよいことは当業者には明らかであろう。他の場合において、本発明を不必要に不明瞭にしないように公知の特徴またはプロセスを詳細に記載しない場合がある。さらに、同様なまたは同一の参照符号を用いて一般的なまたは類似の要素を特定することができる。さらに、特に記載しない限り、本明細書中で用いられるすべての技術用語および科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解される同じ意味を有する。対立する場合、ここでの定義を含めて本明細書が統括する。
【００２４】
他の方法および材料を本発明の実施または試験において使用することができるが、特定の適した方法および材料が本明細書に記載される。
【００２５】
開示された方法および組成物のために使用することができ、それらと併用することができ、それらの調製に使用することができ、またはそれらの実施形態である材料、化合物、組成物、および成分が開示される。これらのおよび他の材料が本明細書に開示され、そして、これらの材料の組合せ、サブセット、相互作用、グループ等が開示されるとき、各々の様々な単位体およびこれらの化合物の集合的な組合せおよび順列の特定の基準が明示的に開示されない場合があるが、各々が本明細書において具体的に考察および説明されることは理解されたい。
【００２６】
従って、成分Ａ、ＢおよびＣのクラスが開示され、ならびに成分Ｄ、ＥおよびＦのクラスならびに組み合わせた実施形態Ａ−Ｄの例が開示される場合、各々は個々におよび集合的に考えられる。従って、この例において、Ａ、Ｂおよび／またはＣ、Ｄ、Ｅおよび／またはＦ、ならびに組合せＡ−Ｄの例の開示から、組合せＡ−Ｅ、Ａ−Ｆ、Ｂ−Ｄ、Ｂ−Ｅ、Ｂ−Ｆ、Ｃ−Ｄ、Ｃ−ＥおよびＣ−Ｆの各々が具体的に考えられ、開示されるとみなされるべきである。同様に、これらの任意のサブセットまたは組合せもまた、具体的に考えられ、開示される。従って、例えば、Ａ、Ｂおよび／またはＣ、Ｄ、Ｅおよび／またはＦ、ならびに組合せＡ−Ｄの例の開示から、Ａ−Ｅ、Ｂ−ＦおよびＣ−Ｅのサブグループが、具体的に考えられ、開示されるとみなされるべきである。この考え方は、組成物の一切の成分と、開示される組成物を製造および使用する方法の工程とを含めるがそれらに限定されない、この開示の全ての局面に適用する。従って、実施され得る種々のさらなる工程が存在する場合、これらのさらなる工程の各々が、開示される方法の任意の特定の実施形態または実施形態の組合せで実施され得ること、および各々のそのような組合せが具体的に企図され、開示されるとみなされるべきであることは理解されたい。
【００２７】
さらに、高い側および低い側の値を含む数値の範囲がここに記載される場合、特定の状況において別記しない限り、範囲は、それらの端点、および範囲内のすべての整数および分数を含めるものとする。範囲を規定する時に記載された特定の値に本発明の範囲を限定することを意図しない。さらに、量、濃度、または他の値またはパラメータが範囲、１つまたは複数の好ましい範囲、または高い側の好ましい値および低い側の好ましい値のリストとして与えられるとき、これは、このような対が別々に開示されているかどうかに関係なく、任意の範囲上限または好ましい値と任意の範囲下限または好ましい値との任意の対から形成されたすべての範囲を具体的に開示するものとして理解されなければならない。最後に、用語「約」が範囲の値または端点を記載する時に用いられるとき、開示は、参照される特定の値または端点を含めることが理解されるべきである。
【００２８】
本明細書中で用いられるとき、用語「約」は量、サイズ、調合物、パラメータおよび他の量および特徴が厳密でなく、厳密である必要がなく、およそであってもよく、および／または望ましい場合、より大きいか、またはより小さくてもよいことを意味し、許容差、換算係数、四捨五入、測定誤差等、当業者に公知の他の要因を意味する。一般に、量、サイズ、調合物、パラメータまたは他の量または特徴は、このようなものであると特に記載されるかどうかにかかわらず、「約」または「およそ」である。
【００２９】
本明細書中で用いられるとき、用語「または」は包括的であり、より具体的には、語句「ＡまたはＢ」は「Ａ、Ｂ、またはＡおよびＢの両方」を意味する。限定的な「または」は、本明細書において例えば「ＡまたはＢのどちらか」および「ＡまたはＢの１つ」などの語によって示される。
【００３０】
単数形が本発明の要素および成分を記載するために使用される。これらの単数形の使用は、これらの要素または成分の１つまたは少なくとも１つが存在していることを意味する。これらの単数形は、この名詞が単数名詞であることを意味するように慣例的に使用されるが、本明細書中で用いられるとき単数形はまた、特定の場合において別記されない限り、複数形を包含する。
【００３１】
実施形態を説明する目的のために、本明細書においてパラメータまたは別の変数の「関数」である変数への参照は、この変数が排他的に、記載されたパラメータまたは変数の関数であることを意味するのを意図しないことに留意されたい。むしろ、本明細書において、記載されたパラメータの「関数」である変数への参照は、開放型であることを意図し、その結果、変数は単一のパラメータまたは複数のパラメータの関数であってもよい。
【００３２】
「好ましくは」、「一般的に」、および「典型的に」のような用語は、ここに用いられた場合、請求項に記載された本発明の範囲を制限したり、または特定の特徴が、請求項に記載された本発明の構造または機能にとって重大、必須、またはさらに重要であることを意味したりするように利用されるのではないことに留意されたい。むしろ、これらの用語は単に、本開示の実施形態の特定の態様を特定したり、本開示の特定の実施の形態に利用されてもされなくてもよい代替のまたは追加の特徴を強調したりすることを意図している。
【００３３】
権利請求された本発明を説明し、定義する目的のために、「実質的に」および「およそ」という用語は、任意の量的比較、値、測定値、または他の表示に帰せられてもよい固有の不確実度を表すために用いられることに留意されたい。「実質的に」および「およそ」という用語はまた、主題の基本的機能を変化させずに、量的表示が、述べられた基準から変動してもよい程度を示すために用いられている。
【００３４】
請求の範囲の１つまたは複数が、移行句として「そこで（ｗｈｅｒｅｉｎ）」という用語を利用する場合があることが指摘される。本発明を規定する目的のために、この用語が、構造の一連の特徴の列挙を導入するのに用いられる開放型の移行句として請求の範囲において導入され、そしてより一般的に用いられる開放型の前文（ｐｒｅａｍｂｌｅ）の用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」として同様な方法において解釈されなければならないことが指摘される。
【００３５】
本発明のガラス組成物を製造するために使用される原料および／または装置の結果として、意図的に添加されていない特定の不純物または成分が最終ガラス組成物中に存在し得る。このような材料はガラス組成物中に少量存在しており、本明細書において「混入物」と称される。
【００３６】
本明細書中で用いられるとき、或る化合物を０重量％有するガラス組成物は、この化合物、分子、または元素が組成物に意図的に添加されないが、組成物が典型的に混入物または極微量の化合物を依然として含む場合があることを意味するとされる。同様に、「ナトリウムを含有しない」、「アルカリを含有しない」、「カリウムを含有しない」等は、化合物、分子、または元素が組成物に意図的に添加されないが、組成物がナトリウム、アルカリ、またはカリウムを依然として含む場合があり、しかしほとんど混入物または極微量であることを意味するとされる。
【００３７】
モジュールの寿命について光電池（ＰＶ）モジュールの性能低下の２つの主因がある。すなわち、モジュールを作るために使用されるガラスからのナトリウム汚染と、外周封止を通してまたはモジュールの面の一方または両方を通してのどちらかでの水の侵入である。本明細書に記載された実施形態は、特定の特殊ガラス（すなわち、精密な適用のために特別設計されたガラス）の利点に影響を与え、ナトリウム汚染および水の侵入による不良モードを低減することによって光電池モジュールの長期的な信頼性を改善し、したがってウエハ付きＳｉおよび薄膜技術の両方のエネルギー生産能力を改善する。米国特許出願第１３／３０５，０５１号明細書および米国仮特許出願第６１／５２２，９５６号明細書に記載されたガラス組成物は、それらの全体において参照によって本明細書に組み込まれる。
【００３８】
本明細書中で用いられるとき用語「太陽電池」、「光電池」、「ＰＶ電池」、「ソーラーモジュール」、「光電池モジュール」、「ＰＶモジュール」、「ソーラーデバイス」、「光電池デバイス」、「ＰＶデバイス」、または「デバイス」は、光を電気エネルギーに変換することができる任意の物品を指す。適した太陽電池には、ウエハをベースとした太陽電池（例えば、結晶Ｓｉ（ｃ−Ｓｉ）、リボンＳｉ、または複数結晶Ｓｉ（ｍｃ−Ｓｉ）（多結晶Ｓｉとも呼ばれる）、およびそれらの混合物から選択される材料を含む太陽電池）がある。太陽電池組立体は、１つまたは複数の太陽電池を含むことができる。複数の太陽電池を電気的に相互接続するかまたは平面に配列することができる。さらに、太陽電池組立体は、太陽電池上に堆積された導電性ペーストまたは電気配線をさらに含むことができる。
【００３９】
単結晶シリコン（ｃ−Ｓｉ）または複数結晶シリコン（ｍｃ−Ｓｉ）およびリボンシリコンは、ウエハをベースとした太陽電池を形成する際に最も一般的に使用される材料である。ウエハをベースとした太陽電池から得られた太陽電池モジュールはしばしば、一緒にはんだ付けされる一連の自立ウエハ（または電池）を含む。ウエハは一般に、約１８０〜約２４０μｍの厚さを有する。はんだ付けされた太陽電池のパネルは、任意選択によりその上に堆積された導電性ペーストの層および／または導線および母線などの電気配線と一緒に、しばしば太陽電池層または組立体と称される。耐候性モジュールを形成するために、太陽電池組立体は典型的に２つの外側保護層の間に挟持または積層される。これらの第１および第２の外側保護層は、太陽電池を環境から絶縁し、および／またはモジュールへの機械的支持を提供する。
【００４０】
外側保護層はガラス板を含み、任意選択によりポリマー、有機または無機塗料、表面の改良、またはそれらを光電池用途に使用するために適したものにする他の改良をさらに含んでもよい。他の改良には、端縁の調整、端封のための孔またはスロット、接続箱、ブラケットまたはフレーミング等が挙げられる。
【００４１】
ガラスの形成に必要とされる酸化物ＳｉＯ２は、ガラスの網目状構造を安定化するように機能する。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が０〜約７０重量％のＳｉＯ２を含む。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が０〜約４５重量％のＳｉＯ２を含む。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が約３５〜約４５重量％のＳｉＯ２を含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が約４０〜約７０重量％のＳｉＯ２を含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が約５０〜約７０重量％のＳｉＯ２を含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が約５５〜約６５重量％のＳｉＯ２を含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が約４０〜約７０重量％、約４０〜約６５重量％、約４０〜約６０重量％、約４０〜約５５重量％、約４０〜５０重量％、約４０〜４５重量％、約５０〜約７０重量％、約５０〜約６５重量％、約５０〜約６０重量％、約５０〜約５５重量％、約５５〜約７０重量％、約６０〜約７０重量％、約６５〜約７０重量％、約５５〜約６５重量％、または約５５〜約６０重量％のＳｉＯ２を含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が０〜約４５重量％、０〜約４０重量％、０〜約３５重量％、０〜約３０重量％、０〜２５重量％、０〜２０重量％、０〜約１５重量％、０〜約１０重量％、０〜約５重量％、約５〜約４５重量％、約５〜約４０重量％、約５〜約３５重量％、約５〜約３０重量％、約５〜約２５重量％、約５〜約２０重量％、約５〜約１５重量％、約５〜約１０重量％、約１０〜約４５重量％、約１０〜約４０重量％、約１０〜約３５重量％、約１０〜約２５重量％、約１０〜約２０重量％、約１０〜約１５重量％、約１５〜約４５重量％、約１５〜約４０重量％、約１５〜約３５重量％、約１５〜約３０重量％、約１５〜約２５重量％、約１５〜約２０重量％、約２０〜約４５重量％、約２０〜約４５重量％、約２０〜約４０重量％、約２０〜約３５重量％、約２０〜約３０重量％、約２０〜約２５重量％、約２５〜約４５重量％、約２５〜約４０重量％、約２５〜約３５重量％、約２５〜約３０重量％、約３０〜約４５重量％、約３０〜約４０重量％、約３０〜約３５重量％、約３５〜約４５重量％、約３５〜約４０重量％、または約４０〜約４５重量％のＳｉＯ２を含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が約０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９、５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８、５９、６０、６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９、または７０重量％のＳｉＯ２を含む。
【００４２】
Ａｌ２Ｏ３は、ａ）可能な限り低い最低液相線温度を維持すること、ｂ）膨脹率を低下させること、またはｃ）歪点を高めることをもたらすことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が０〜約３５重量％のＡｌ２Ｏ３を含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が０〜約３０重量％のＡｌ２Ｏ３を含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が約８〜約２０重量％のＡｌ２Ｏ３を含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が約５〜約１５重量％のＡｌ２Ｏ３を含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が０〜約３５重量％、０〜約３０重量％、０〜２５重量％、０〜２０重量％、０〜約１５重量％、０〜約１０重量％、０〜約５重量％、約５〜約３５重量％、約５〜約３０重量％、約５〜約２５重量％、約５〜約２０重量％、約５〜約１５重量％、約５〜約１０重量％、約１０〜約３５重量％、約１０〜約２５重量％、約１０〜約２０重量％、約１０〜約１５重量％、約１５〜約３５重量％、約１５〜約３０重量％、約１５〜約２５重量％、約１５〜約２０重量％、約２０〜約３５重量％、約２０〜約３０重量％、約２０〜約２５重量％、約２５〜約３５重量％、約２５〜約３０重量％、または約３０〜約３５重量％のＡｌ２Ｏ３を含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が約８〜約２０重量％、約８〜約１８重量％、約８〜約１５重量％、約８〜約１２重量％、約８〜約１０重量％、約１０〜約２０重量％、約１０〜約１８重量％、約１０〜約１５重量％、約１０〜約１２重量％、１２〜約２０重量％、約１２〜約１８重量％、約１２〜約１５重量％、約１５〜約２０重量％、約１５〜約１８重量％、または約１８〜約２０重量％のＡｌ２Ｏ３を含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が約０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１，２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、または３５重量％のＡｌ２Ｏ３を含むことができる。
【００４３】
Ｂ２Ｏ３をフラックスとして使用してガラスを軟化させることができ、それらを容易に溶融させることができる。また、Ｂ２Ｏ３が非架橋酸素原子（ＮＢＯ）と反応する場合があり、ＢＯ４四面体の形成によってＮＢＯを架橋酸素原子に変換し、弱いＮＢＯの数を最小にすることによってガラスの靭性を増加させる。また、Ｂ２Ｏ３はガラスの硬度を低下させるが、それは、より高い靭性と結合されるとき、脆性を減少させ、それによって機械的耐久性ガラスをもたらし、それは光電池用途において使用される基材に有利であり得る。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が０〜約３０重量％のＢ２Ｏ３を含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が約１０〜約３０重量％のＢ２Ｏ３を含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が約５〜約２０重量％のＢ２Ｏ３を含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が約７〜約１７重量％のＢ２Ｏ３を含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が０〜約３０重量％、０〜２５重量％、０〜２０重量％、０〜約１５重量％、０〜約１０重量％、０〜約５重量％、約５〜約３０重量％、約５〜約２５重量％、約５〜約２０重量％、約５〜約１５重量％、約５〜約１０重量％、約１０〜約２５重量％、約１０〜約２０重量％、約１０〜約１５重量％、約１５〜約３０重量％、約１５〜約２５重量％、約１５〜約２０重量％、約２０〜約３０重量％、約２０〜約２５重量％、約２５〜約３０重量％、または約３０〜約３５重量％、Ｂ２Ｏ３を含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が約５〜約２０重量％、約５〜約１８重量％、約５〜約１５重量％、約５〜約１２重量％、約５〜約１０重量％、約５〜約８重量％、約８〜約２０重量％、約８〜約１８重量％、約８〜約１５重量％、約８〜約１２重量％、約８〜約１０重量％、約１０〜約２０重量％、約１０〜約１８重量％、約１０〜約１５重量％、約１０〜約１２重量％、約１２〜約２０重量％、約１２〜約１８重量％、約１２〜約１５重量％、約１５〜約２０重量％、約１５〜約１８重量％、または約１８〜約２０重量％のＢ２Ｏ３を含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が約０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、または３０重量％のＢ２Ｏ３を含むことができる。
【００４４】
ＭｇＯ、ＣａＯおよびＢａＯはガラスの粘度をより高い温度において減少させ、かつガラスの粘度をより低い温度において強化させるのに有効であるので、それらは、溶融特性の改良および歪点を高めるために使用されてもよい。しかしながら、過剰な量のＭｇＯおよびＣａＯの両方が使用される場合、ガラスの相分離および失透の傾向が増大する。本明細書において定義されるように、ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、およびＢａＯの重量％を含む。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が０〜約６８重量％のＲＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が０〜約５０重量％のＲＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が０〜約２５重量％のＲＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が約１０〜約２５重量％のＲＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が約１０〜約２５重量％のＲＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が約３０〜約６８重量％のＲＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が約２０〜約４０重量％のＲＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が０〜約２５重量％のＲＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が約１０〜約２０重量％のＲＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が０〜約５０重量％、０〜約４５重量％、０〜約４０重量％、０〜約３５重量％、０〜約３０重量％、０〜２５重量％、０〜２０重量％、０〜約１５重量％、０〜約１０重量％、０〜約５重量％、約５〜約５０重量％、約５〜約４５重量％、約５〜約４０重量％、約５〜約３５重量％、約５〜約３０重量％、約５〜約２５重量％、約５〜約２０重量％、約５〜約１５重量％、約５〜約１０重量％、約１０〜約５０重量％、約１０〜約４５重量％、約１０〜約４０重量％、約１０〜約３５重量％、約１０〜約２５重量％、約１０〜約２０重量％、約１０〜約１５重量％、約１５〜約５０重量％、約１５〜約４５重量％、約１５〜約４０重量％、約１５〜約３５重量％、約１５〜約３０重量％、約１５〜約２５重量％、約１５〜約２０重量％、約２０〜約５０重量％、約２０〜約４５重量％、約２０〜約４５重量％、約２０〜約４０重量％、約２０〜約３５重量％、約２０〜約３０重量％、約２０〜約２５重量％、約２５〜約５０重量％、約２５〜約４５重量％、約２５〜約４０重量％、約２５〜約３５重量％、約２５〜約３０重量％、約３０〜約５０重量％、約３０〜約４５重量％、約３０〜約４０重量％、約３０〜約３５重量％、約３５〜約５０重量％、約３５〜約４５重量％、約３５〜約４０重量％、約４０〜約５０重量％、約４０〜約４５重量％、または約４５〜約５０重量％のＲＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が約３０〜約６８重量％、約３０〜約６５重量％、約３０〜約６０重量％、約３０〜約５５重量％、約３０〜約５０重量％、約３０〜約４５重量％、約３０〜約４０重量％、約３０〜約３５重量％、約４０〜約６８重量％、約４０〜約６５重量％、約４０〜約６０重量％、約４０〜約５５重量％、約４０〜５０重量％、約４０〜４５重量％、５０〜約６８重量％、約５０〜約６５重量％、約５０〜約６０重量％、約５０〜約５５重量％、約５５〜約６８重量％、約６０〜約６８重量％、約６５〜約６８重量％、約５５〜約６５重量％、または約５５〜約６０重量％のＲＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が約０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４，３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９、５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８、５９、６０、６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、または６８重量％のＲＯを含むことができる。
【００４５】
いくつかの実施形態において、他のアルカリ土類化合物（例えば、ＣａＯ、ＳｒＯ、およびＢａＯ）と組合せて使用するとき、ＭｇＯをガラスに添加して融解温度を低下させ、歪点を上昇させることができ、またはＣＴＥを調節することができる。いくつかの実施形態において、ガラスが約０〜約１２重量％のＭｇＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が０超〜約５重量％のＭｇＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が０超〜約５重量％のＭｇＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が０〜約１２重量％、０〜約１０重量％、０〜約８重量％、０〜約５重量％、０〜約４重量％、０〜約３重量％、０〜約２重量％、０〜約１重量％、約１〜約１２重量％、約１〜約１０重量％、約１〜約８重量％、約１〜約５重量％、約１〜約４重量％、約１〜約３重量％、約１〜約２重量％、約２〜約１２重量％、約２〜約１０重量％、約２〜約８重量％、約２〜約５重量％、約２〜約４重量％、約２〜約３重量％、約３〜約１２重量％、約３〜約１０重量％、約３〜約８重量％、約３〜約５重量％、約３〜約４重量％、約４〜約１２重量％、約４〜約１０重量％、約４〜約８重量％、約４〜約５重量％、約５〜約１２重量％、約４〜約１０重量％、約５〜約８重量％、約８〜約１２重量％、約８〜約１０重量％、約１０〜約１２重量％のＭｇＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が約０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、または１２重量％のＭｇＯを含むことができる。
【００４６】
いくつかの実施形態において、ＣａＯが、より高い歪点、より低い密度、およびより低い融解温度に寄与することができる。より一般的には、それは特定のあり得る失透相の成分、特にアノーサイト（ＣａＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８）であり得るが、この相は、類似ナトリウム相、アルバイト（ＮａＡｌＳｉ３Ｏ８）を有する完全な固溶体を有する。ＣａＯ供給源には安価な材料である石灰石があり、体積および低コストが要因となり、いくつかの実施形態においてはＣａＯ含有量を他のアルカリ土類酸化物に対して適度に高くすることが有用であり得る。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が０〜約６７重量％のＣａＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が約０〜約３５重量％のＣａＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が０〜約２５重量％のＣａＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が０〜約１０重量％のＣａＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が＞０〜約１０重量％のＣａＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が約３０〜約６８重量％、約３０〜約６５重量％、約３０〜約６０重量％、約３０〜約５５重量％、約３０〜約５０重量％、約３０〜約４５重量％、約３０〜約４０重量％、約３０〜約３５重量％、約４０〜約６８重量％、約４０〜約６５重量％、約４０〜約６０重量％、約４０〜約５５重量％、約４０〜５０重量％、約４０〜４５重量％、５０〜約６８重量％、約５０〜約６５重量％、約５０〜約６０重量％、約５０〜約５５重量％、約５５〜約６８重量％、約６０〜約６８重量％、約６５〜約６８重量％、約５５〜約６５重量％、または約５５〜約６０重量％のＣａＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が０〜約５０重量％、０〜約４５重量％、０〜約４０重量％、０〜約３５重量％、０〜約３０重量％、０〜２５重量％、０〜２０重量％、０〜約１５重量％、０〜約１０重量％、０〜約５重量％、約５〜約５０重量％、約５〜約４５重量％、約５〜約４０重量％、約５〜約３５重量％、約５〜約３０重量％、約５〜約２５重量％、約５〜約２０重量％、約５〜約１５重量％、約５〜約１０重量％、約１０〜約５０重量％、約１０〜約４５重量％、約１０〜約４０重量％、約１０〜約３５重量％、約１０〜約２５重量％、約１０〜約２０重量％、約１０〜約１５重量％、約１５〜約５０重量％、約１５〜約４５重量％、約１５〜約４０重量％、約１５〜約３５重量％、約１５〜約３０重量％、約１５〜約２５重量％、約１５〜約２０重量％、約２０〜約５０重量％、約２０〜約４５重量％、約２０〜約４５重量％、約２０〜約４０重量％、約２０〜約３５重量％、約２０〜約３０重量％、約２０〜約２５重量％、約２５〜約５０重量％、約２５〜約４５重量％、約２５〜約４０重量％、約２５〜約３５重量％、約２５〜約３０重量％、約３０〜約５０重量％、約３０〜約４５重量％、約３０〜約４０重量％、約３０〜約３５重量％、約３５〜約５０重量％、約３５〜約４５重量％、約３５〜約４０重量％、約４０〜約５０重量％、約４０〜約４５重量％、または約４５〜約５０重量％のＣａＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が約０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４，３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９、５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８、５９、６０、６１、６２、６３、６４、６５、６６、または６７重量％のＣａＯを含むことができる。
【００４７】
いくつかの実施形態において、ガラスが０〜２０重量％のＳｒＯを含むことができる。ＳｒＯがより高い熱膨脹率に寄与することができ、ＳｒＯとＣａＯとの相対的比率を操作して液相線温度、したがって液相線粘度を改良することができる。いくつかの実施形態において、ガラスが０〜約２０重量％のＳｒＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラスが０〜約１８重量％のＳｒＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラスが０〜約１５重量％のＳｒＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラスが約〜約１０重量％のＳｒＯを含むことができる。他の実施形態において、ガラスが０超〜約１０重量％のＳｒＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が０〜約２０重量％、０〜約１８重量％、０〜約１５重量％、０〜約１２重量％、０〜約１０重量％、０〜約８重量％、０〜約５重量％、０〜約３重量％、約３〜約２０重量％、約３〜約１８重量％、約３〜約１５重量％、約３〜約１２重量％、約３〜約１０重量％、約３〜約８重量％、約３〜約５重量％、約５〜約２０重量％、約５〜約１８重量％、約５〜約１５重量％、約５〜約１２重量％、約５〜約１０重量％、約５〜約８重量％、約８〜約２０重量％、約８〜約１８重量％、約８〜約１５重量％、約８〜約１２重量％、約８〜約１０重量％、約１０〜約２０重量％、約１０〜約１８重量％、約１０〜約１５重量％、約１０〜約１２重量％、約１２〜約２０重量％、約１２〜約１８重量％、約１２〜約１５重量％、約１５〜約２０重量％、約１５〜約１８重量％、または約１８〜約２０重量％のＳｒＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が約０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、または２０重量％のＢａＯを含むことができる。
【００４８】
いくつかの実施形態において、ガラス組成物が０〜３３重量％のＢａＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が０〜２５重量％のＢａＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が約２０超〜約３０重量％のＢａＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が＞０〜１０重量％のＢａＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が０〜約３３、０〜約３０重量％、０〜約２５重量％、０〜約２３重量％、０〜約２０重量％、０〜約１８重量％、０〜約１５重量％、０〜約１２重量％、０〜約１０重量％、０〜約８重量％、０〜約５重量％、０〜約３重量％、約３〜約３３重量％、約３〜約３０重量％、約３〜約２５重量％、約３〜約２３重量％、約３〜約２０重量％、約３〜約１８重量％、約３〜約１５重量％、約３〜約１２重量％、約３〜約１０重量％、約３〜約８重量％、約３〜約５重量％、約５〜約３３重量％、約５〜約３０重量％、約５〜約２５重量％、約５〜約２３重量％、約５〜約２０重量％、約５〜約１８重量％、約５〜約１５重量％、約５〜約１２重量％、約５〜約１０重量％、約５〜約８重量％、約８〜約３３重量％、約８〜約３０重量％、約８〜約２５重量％、約８〜約２３重量％、約８〜約２０重量％、約８〜約１８重量％、約８〜約１５重量％、約８〜約１２重量％、約８〜約１０重量％、約１０〜約３３重量％、約１０〜約３０重量％、約１０〜約２５重量％、約１０〜約２３重量％、約１０〜約２０重量％、約１０〜約１８重量％、約１０〜約１５重量％、約１０〜約１２重量％、約１２〜約３３重量％、約１２〜約３０重量％、約１２〜約２５重量％、約１２〜約２３重量％、１２〜約２０重量％、約１２〜約１８重量％、約１２〜約１５重量％、約１５〜約３３重量％、約１５〜約３０重量％、約１５〜約２５重量％、約１５〜約２３重量％、約１５〜約２０重量％、約１５〜約１８重量％、約１８〜約３３重量％、約１８〜約３０重量％、約１８〜約２５重量％、約１８〜約２３重量％、約１８〜約２０重量％、約２０〜約３３重量％、約２０〜約３０重量％、約２０〜約２５重量％、約２０〜約２３重量％、約２３〜約３３重量％、約２３〜約３０重量％、約２３〜約２５重量％、約２５〜約３３重量％、約２５〜約３０重量％、または約３０〜約３３重量％のＢａＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が約０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０，３１、３２、または３３重量％のＢａＯを含む。
【００４９】
一般に、アルカリカチオンはＣＴＥを急に増加させ得るが、また、歪点を低下させ得ると共に、それらが添加される方法に応じて、融解温度を上昇させ得る。ＣＴＥを増加させるために最も有効でないアルカリ酸化物はＬｉ２Ｏであり、ＣＴＥを増加させるために最も有効なアルカリ酸化物はＣｓ２Ｏである。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が、０〜約５重量％のＭ２Ｏ（Ｍは、アルカリカチオンＮａ、Ｌｉ、Ｋ、Ｒｂ、およびＣｓの１つまたは複数である）を含むことができる。いくつかの実施形態において、Ｍ２Ｏが極微量のＮａ２Ｏだけを含むことができる。いくつかの実施形態において、Ｍ２Ｏが極微量のＮａ２ＯおよびＫ２Ｏだけを含むことができる。特定の実施形態において、当該アルカリは、Ｌｉ、ＫおよびＣｓまたはそれらの組合せであってもよい。いくつかの実施形態において、ガラス組成物は、実質的にアルカリを含有せず、例えば、アルカリ金属の含有量は約１重量パーセント以下、０．５重量パーセント以下、０．２５重量％以下、０．１重量％以下または０．０５重量％以下であってもよい。いくつかの実施形態によるガラス板は、意図的に添加されたアルカリカチオン、化合物、または金属を実質的に含有しなくてもよい。いくつかの実施形態において、ガラス組成物は、０〜約５重量％、０〜約４重量％、０〜約３重量％、０〜約２重量％、０〜約１重量％、約１〜約５重量％、約１〜約４重量％、約１〜約３重量％、約１〜約２重量％、約２〜約５重量％、約２〜約４重量％、約２〜約３重量％、約３〜約５重量％、約３〜約４重量％、または約４〜約５重量％のＭ２Ｏを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物は約０、１、２、３、４、または５重量％のＭ２Ｏを含むことができる。
【００５０】
ナトリウムは、標準的な窓のソーダ石灰ガラス組成物において一般に使用される可動元素またはイオンであり得る。光電池モジュールの寿命についてナトリウムが印加電界下でガラスから流出してモジュールの能動デバイス層上に移動し、時間とともに性能を低下させることがあるので、ナトリウムの移動度は、光電池モジュールの長期的な信頼性に問題がある場合がある。図４は、ウエハ付きＳｉモジュールの上部ガラスおよび下部ガラスの両方および薄膜モジュールの上部および下部ガラスの両方を低ナトリウム含有またはナトリウムを含有しない特殊ガラスと取り代える実施形態を図示する。両方の場合において特殊ガラスは、標準窓ガラスと比べてかなり厚さを低減することができ、結果としてモジュールの重量を大幅に低減することができる。光電池モジュール内のナトリウムまたはアルカリ含有ガラスを、添加したナトリウムまたは特定の実施形態においては添加したアルカリを含有しない特殊ガラスと取り代えることによって、ナトリウムの移動の不良モードを最小にすることができる。図４Ａに示されたウエハ付きシリコンモジュールのための典型的な光電池モジュール４００は、少なくとも２つの実質的にナトリウムを含有しないかまたは低ナトリウムのガラス板１１、少なくとも１つのシリコンウエハ１６および少なくとも１つの封入剤層２０がガラス板の間に挟まれている。モジュールは、図４Ａの横断面に示されるように端封止１８、金属フレーム１４、および電気的コンタクト２２をさらに含むことができる。図４Ｂに示される薄膜光電池モジュールのための典型的な光電池モジュール４０１は、少なくとも２つの実質的にナトリウムを含有しないかまたは低ナトリウムのガラス板１１、薄膜光電池構造体１７および少なくとも１つの封入剤層２０がガラス板の間に挟まれている。モジュールは、図４Ｂの横断面に示されるように端封止１８、金属フレーム１４、および電気的コンタクト２２をさらに含むことができる。
【００５１】
ガラス板が実質的にナトリウムを含有せず、例えば、Ｎａ２Ｏの含有量が０．５重量パーセント以下、０．２５重量％以下、０．１重量％以下、約０．０５重量％以下、０．００１重量％以下、０．０００５重量％以下、または０．０００１重量％以下である場合である。いくつかの実施形態によるガラス板は、意図的に添加されたナトリウムを含有しない。いくつかの実施形態において、ガラスが０〜約１重量％のＮａ２Ｏを含むことができる。他の実施形態において、ガラスが０超〜約１重量％のＮａ２Ｏを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が０〜約１重量％、０〜約０．９重量％、０〜約０．８重量％０〜約０．７重量％、０〜約０．６重量％、０〜約０．５重量％、０〜約０．４重量％、０〜約０．３重量％、０〜約０．２重量％、０〜約０．１重量％、０．００１〜約１重量％、０．００１〜約０．９重量％、０．００１〜約０．８重量％、０．００１〜約０．７重量％、０．００１〜約０．６重量％、０．００１〜約０．５重量％、０．００１〜約０．４重量％、０．００１〜約０．３重量％、０．００１〜約０．２重量％、０．００１〜約０．１重量％、０．００１〜約０．０１重量％、０．０１〜約１重量％、０．０１〜約０．９重量％、０．０１〜約０．８重量％、約０．０１〜約０．７重量％、約０．０１〜約０．６重量％、約０．０１〜約０．５重量％、約０．０１〜約０．４重量％、約０．０１〜約０．３重量％、約０．０１〜約０．２重量％、約０．０１〜約０．１重量％、約０．１〜約１重量％、約０．１〜約０．９重量％、約０．１〜約０．８重量％、約０．１〜約０．７重量％、約０．１〜約０．６重量％、約０．１〜約０．５重量％、約０．１〜約０．４重量％、約０．１〜約０．３重量％、約０．１〜約０．２重量％、約０．２〜約０．１０重量％、約０．２〜約０．９重量％、約０．２〜約０．８重量％、約０．２〜約０．７重量％、約０．２〜約０．６重量％、約０．２〜約０．５重量％、約０．２〜約０．４重量％、約０．２〜約０．３重量％、約０．３〜約１重量％、約０．３〜約０．９重量％、約０．３〜約０．８重量％、約０．３〜約０．７重量％、約０．３〜約０．６重量％、約０．３〜約０．５重量％、約０．３〜約０．４重量％、約０．４〜約１重量％、約０．４〜約０．９重量％、約０．４〜約０．８重量％、約０．４〜約０．７重量％、約０．４〜約０．６重量％、約０．４〜約０．５重量％、約０．５〜約１重量％、約０．５〜約０．９重量％、約０．５〜約０．８重量％、約０．５〜約０．７重量％、約０．５〜約０．６重量％、約０．６〜約１重量％、約０．６〜約０．９重量％、約０．６〜約０．８重量％、約０．６〜約０．７重量％、約０．７〜約１重量％、約０．７〜約０．９重量％、約０．７〜約０．８重量％、約０．８〜約１重量％、約０．８〜約０．９重量％、または約０．９〜約１重量％のＮａ２Ｏを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラスが約０、０．０００１、０．０００２５、０．０００５、０．０００７５、０．００１、０．００２、０．００３、０．００４、０．００５、０．０１、０．０２、０．０３、０．０４、０．０５、０．０６、０．０７、０．０８、０．０９、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、または１重量％のＮａ２Ｏを含むことができる。
【００５２】
ナトリウムの場合のように、カリウムもまた、相当な移動度を有しかつガラスから流れ出る場合がある標準的な窓のソーダ石灰ガラス組成物中に一般に見出される元素またはイオンである。いくつかの実施形態において、ガラスが０〜約５重量％Ｋ２Ｏを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が０超〜約５重量％のＫ２Ｏを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が０〜約５重量％、０〜約４重量％、０〜約３重量％、０〜約２重量％、０〜約１重量％、約１〜約５重量％、約１〜約４重量％、約１〜約３重量％、約１〜約２重量％、約２〜約５重量％、約２〜約４重量％、約２〜約３重量％、約３〜約５重量％、約３〜約４重量％、または約４〜約５重量％のＫ２Ｏを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が０〜約１重量％、０〜約０．９重量％、０〜約０．８重量％、０〜約０．７重量％、０〜約０．６重量％、０〜約０．５重量％、０〜約０．４重量％、０〜約０．３重量％、０〜約０．２重量％、または０〜約０．１重量％のＫ２Ｏを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が約０、１、２、３、４、または５重量％のＫ２Ｏを含むことができる。
【００５３】
付加的な成分をガラス組成物に導入して付加的な利点を提供することができる。例えば、付加的な成分を清澄剤（ｆｉｎｉｎｇ  ａｇｅｎｔｓ）として（例えば、ガラスを製造するために使用される溶融されたバッチ材料からガス含有物の除去を容易にする）および／または他の目的のために添加することができる。いくつかの実施形態において、ガラスが、紫外線吸収剤として有用な１つまたは複数化合物を含んでもよい。いくつかの実施形態において、ガラスが３重量％以下のＴｉＯ２、ＭｎＯ、ＺｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、ＭｏＯ３、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＣｄＯ、ＳｎＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、Ｃｌ、Ｂｒ、またはそれらの組合せを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラスが０〜約３重量％、０〜約２重量％、０〜約１重量％、０〜０．５重量％、０〜０．１重量％、０〜０．０５重量％、または０〜０．０１重量％のＴｉＯ２、ＭｎＯ、ＺｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、ＭｏＯ３、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＣｄＯ、ＳｎＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、Ｃｌ、Ｂｒ、またはそれらの組合せを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラスが０〜約３重量％、０〜約２重量％、０〜約１重量％、０〜約０．５重量％、０〜約０．１重量％、０〜約０．０５重量％、または０〜約０．０１重量％のＴｉＯ２、ＣｅＯ２、またはＦｅ２Ｏ３、またはそれらの組合せを含むことができる。
【００５４】
いくつかの実施形態によるガラス組成物（例えば、上述のガラスのいずれか）は、例えば、ガラスが清澄剤としてＣｌおよび／またはＢｒを含む場合のように、Ｆ、Ｃｌ、またはＢｒを含有することができる。
【００５５】
いくつかの実施形態によるガラス組成物は、ＢａＯを含むことができる。特定の実施形態において、ガラスは、５重量％未満、４重量％未満、３重量％未満、２重量％未満、１重量％未満、０．５重量％未満、または０．１重量％未満のＢａＯを含むことができる。
【００５６】
いくつかの実施形態において、ガラスが実質的にＳｂ２Ｏ３、Ａｓ２Ｏ３、またはそれらの組合せを含有しない場合がある。例えば、ガラスが０．０５重量パーセント以下のＳｂ２Ｏ３またはＡｓ２Ｏ３またはそれらの組合せを含むことができ、ガラスが０重量パーセントのＳｂ２Ｏ３またはＡｓ２Ｏ３またはそれらの組合せを含んでもよく、あるいはガラスが、例えば、任意の意図的に添加されたＳｂ２Ｏ３、Ａｓ２Ｏ３、またはそれらの組合せを含有しなくてもよい。
【００５７】
いくつかの実施形態によるガラスは、商業的に製造されたガラスに典型的に見出される汚染物質をさらに含み得る。さらに、または代わりに、ガラス組成物の溶融または成形特性を損なわずに、他のガラス成分と調整してではあるが、様々な他の酸化物（例えば、ＴｉＯ２、ＭｎＯ、ＺｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、ＭｏＯ３、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５等）が添加され得る。いくつかの実施形態によるガラスがこのような他の酸化物をさらに含有する場合、このような他の酸化物の各々は典型的に約３重量％、約２重量％、または約１重量％を超えない量で存在しており、それらの組合せられた全濃度は典型的に、約５重量％以下、約４重量％以下、約３重量％以下、約２重量％以下、または約１重量％以下である。いくつかの状況において、使用される量が組成を上述の範囲外にしない限り、より多めの量を使用することができる。また、いくつかの実施形態によるガラスは、バッチ材料に混在されたおよび／またはガラスを製造するために使用される溶融、清澄、および／または成形装置によってガラスに導入される様々な汚染物質を含有し得る（例えば、ＺｒＯ２）。
【００５８】
いくつかの実施形態において、ガラス組成物は以下を含むことができる。
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【００５９】
適したガラス組成物の特定の実施形態が表１において（およその重量％単位で）示される。
【００６０】
【表１−１】
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【００６１】
【表１−２】
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【００６２】
いくつかの実施形態において、ガラス組成物は以下を含むことができる。
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【００６３】
適したガラス組成物の特定の実施形態が表２において（およその重量％単位で）示される。
【００６４】
【表２−１】
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【００６５】
【表２−２】
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【００６６】
【表２−３】
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【００６７】
いくつかの実施形態において、ガラス組成物は以下を含むことができる。
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【００６８】
いくつかの実施形態において、ガラス組成物は以下を含むことができる。
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【００６９】
適したガラス組成物の特定の実施形態が、およその重量％単位で表３に示される。
【００７０】
【表３−１】
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【００７１】
【表３−２】
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【００７２】
いくつかの実施形態において、ガラス組成物は以下を含むことができる。
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【００７３】
いくつかの実施形態において、ガラス組成物は以下を含む。
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【００７４】
いくつかの実施形態において、ガラス組成物は以下を含む。
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【００７５】
いくつかの実施形態において、ガラス組成物は以下を含むことができる。
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【００７６】
いくつかの実施形態において、ガラス組成物は以下を含む。
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【００７７】
外側保護層において使用されるガラス板は、記載された実施形態のためにかなり有用である任意の厚さを有することができる。しかしながら、構造剛性を保持したまま光電池モジュールをできるだけ軽量にすることがしばしば理想的である。さらに、より薄いガラスを使用することによって材料の光損失は少なくなる。任意の適したガラス厚さを使用することができる。ガラス板の実施形態は、約４ｍｍ以下、約３ｍｍ以下、約２．９ｍｍ以下、約２．８ｍｍ以下、約２．７ｍｍ以下、約２．６ｍｍ以下、約２．５ｍｍ以下、約２．４ｍｍ以下、約２．３ｍｍ以下、約２．２ｍｍ以下、約２．１ｍｍ以下、約２．０ｍｍ以下、約１．９ｍｍ以下、約１．８ｍｍ以下、約１．７ｍｍ以下、約１．６ｍｍ以下、約１．５ｍｍ以下、約１．４ｍｍ以下、約１．３ｍｍ以下、約１．２ｍｍ以下、約１．１ｍｍ以下、約１．０ｍｍ以下、０．９ｍｍ以下、０．８ｍｍ以下、０．７ｍｍ以下、０．６ｍｍ以下、０．５ｍｍ以下、０．４ｍｍ以下、０．３ｍｍ以下、０．２ｍｍ以下、０．１ｍｍ以下、約９００μｍ以下、約８００μｍ以下、約７００μｍ以下、約６００μｍ以下、約５００μｍ以下、約４００μｍ以下、約３００μｍ以下、約２００μｍ以下、約１００μｍ以下、約９０μｍ以下、約８０μｍ以下、約７０μｍ以下、約８０μｍ以下、約７０μｍ以下、約６０μｍ以下、または約５０μｍ以下の厚さを有してもよい。
【００７８】
いくつかの実施形態によるガラスはダウンドロー可能である−すなわち、ガラスは、ガラス製造技術の当業者に公知であるダウンドロー方法、例えば、限定されないが、フュージョン・ドロー方法およびスロット・ドロー方法を使用して板に成形され得る。このようなダウンドロー法は、平板ガラス、例えば、ディスプレイガラスまたはイオン交換性ガラスの大規模製造において使用される。
【００７９】
フュージョン・ドロー法は、溶融ガラス原料を受容するための溝を有するアイソパイプを使用する。溝は、溝の両側に溝の長さに沿って上部が開いている堰を有する。溝が溶融材料で充満するとき、溶融ガラスは堰から溢れ出る。重力のために、溶融ガラスはアイソパイプの外面を流れ落ちる。これらの外面は下方へ且つ内側へ延在し、その結果、それらは、延伸タンク（ｄｒａｗｉｎｇ  ｔａｎｋ）の下の端縁において接合する。２つの流動ガラス表面は、この端縁において接合して融合し、単一の流動板を形成する。フュージョン・ドロー方法は、溝上で流れる２つのガラスフィルムが一緒に融合するので、得られたガラス板のどちらの外面も装置のどの部品とも接触しないという利点を提供する。したがって、表面特性はこのような接触によって影響されない。
【００８０】
スロット・ドロー方法は、フュージョン・ドロー方法とは異なっている。ここでは溶融原料ガラスが導管に提供される。導管の下部が、一方の寸法が他方の寸法より幅が広い開放スロットを有し、スロットの長さを伸長するノズルを有する。溶融ガラスがスロット／ノズルを通って流れ、アニーリング領域を通って且つその中へそこで連続した板として下方に延伸される。フュージョン・ドロー法と比べて、スロット・ドロー法は、フュージョン・ダウンドロー法におけるように、２つのシートが一緒に融合されるのではなく、単一シートだけがスロットを通って延伸されるので、より薄いシートを提供する。
【００８１】
ダウンドロー法に適合するために、ここに記載されたガラス組成物は高い液相線粘度を有することができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成物が約１０，０００ポアズ以上、約２０，０００ポアズ以上、約３０，０００ポアズ以上、約４０，０００ポアズ以上、約５０，０００ポアズ以上、約６０，０００ポアズ以上、約７０，０００ポアズ以上、約８０，０００ポアズ以上、約９０，０００ポアズ以上、約１００，０００ポアズ以上、約１１０，０００ポアズ以上、約１２００，０００ポアズ以上、約１３０，０００ポアズ以上、約１４０，０００ポアズ以上、約１５０，０００ポアズ以上、約１６０，０００ポアズ以上、約１７０，０００ポアズ以上、約１８０，０００ポアズ以上、約１９０，０００ポアズ以上、約２００，０００ポアズ以上、約２２５，０００ポアズ以上、約２５０，０００ポアズ以上、約２７５，０００ポアズ以上、約３００，０００ポアズ以上、約３２５，０００ポアズ以上、約３５０，０００ポアズ以上、約３７５，０００ポアズ以上、約４００，０００ポアズ以上、約４２５，０００ポアズ以上、約４５０，０００ポアズ以上、約４７５，０００ポアズ以上、または約５００，０００ポアズ以上の液相線粘度を有することができる。
【００８２】
いくつかの実施形態において、ガラス組成物が約５００℃以上、約５１０℃以上、約５２０℃以上、約５３０℃以上、約５４０℃以上、約５５０℃以上、約５６０℃以上、約５７０℃以上、約５８０℃以上、約５９０℃以上、約６００℃以上、約６１０℃以上、約６２０℃以上、約６３０℃以上、約６４０℃以上、約６５０℃以上、約６６０℃以上、約６７０℃以上、約６８０℃以上、約６９０℃以上、または約６９０℃以上の歪点を有することができる。
【００８３】
いくつかの実施形態において、ガラスが約２５×１０−７以上、約２６×１０−７以上、約２７×１０−７以上、約２８×１０−７以上、約２９×１０−７以上、約３０×１０−７以上、約３１×１０−７以上、約３２×１０−７以上、約３３×１０−７以上、約３４×１０−７以上、約３５×１０−７以上、約３６×１０−７以上、約３７×１０−７以上、約３８×１０−７以上、約３９×１０−７以上、約４０×１０−７以上、約４１×１０−７以上、約４２×１０−７以上、約４３×１０−７以上、約４４×１０−７以上、約４５×１０−７以上、約４６×１０−７以上、約４７×１０−７以上、約４８×１０−７以上、約４９×１０−７以上、約５０×１０−７以上、約５１×１０−７以上、約５２×１０−７以上、約５３×１０−７以上、約５４×１０−７以上、約５５×１０−７以上、約５６×１０−７以上、約５７×１０−７以上、約５８×１０−７以上、約５９×１０−７以上、約６０×１０−７以上、約６１×１０−７以上、約６２×１０−７以上、約６３×１０−７以上、約６４×１０−７以上、約６５×１０−７以上、約６６×１０−７以上、約６７×１０−７以上、約６８×１０−７以上、約６９×１０−７以上、約７０×１０−７以上、約７１×１０−７以上、約７２×１０−７以上、約７３×１０−７以上、約７４×１０−７以上、約７５×１０−７以上、約７６×１０−７以上、約７７×１０−７以上、約７８×１０−７以上、約７９×１０−７以上、約８０×１０−７以上、約８１×１０−７以上、約８２×１０−７以上、約８３×１０−７以上、約８４×１０−７以上、約８５×１０−７以上、約８６×１０−７以上、約８７×１０−７以上、約８８×１０−７以上、約８９×１０−７以上、または約９０×１０−７以上の熱膨脹率を有することができる。
【００８４】
いくつかの実施形態において、ガラス板は、≧５４０℃の歪点、６．５〜１０．５ｐｐｍ／℃の熱膨脹率、ならびに５０，０００ポアズを超える液相線粘度を有することを特徴とし得る。それ故、それらは、フュージョン法によって板に成形するために理想的に適している。
【００８５】
あるいは、ガラス組成物は、本技術分野に公知の浮動法または圧延法によって成形されてもよい。
【００８６】
本明細書中で用いられるとき、β−ＯＨは、赤外分光法によって測定されたガラス中のヒドロキシル含有量の尺度であり、ガラスのヒドロキシルの基本吸収を用いて定量される（米国特許第６，１２８，９２４号明細書、その内容を参照によってその全体において組み込む）。β−ＯＨは、ガラス中の含水量を測定する１つの方法である。含水量は、ガラス組成物の特性において役割を果たし得ると共に、おそらくデバイスの性能に影響を与える。いくつかの実施形態において、ガラス組成物は、０．１〜約１、０．１〜０．９、０．１〜０．８、０．１〜０．７、０．１〜０．６、０．１〜０．５、０．１〜０．４、０．１〜０．３、０．１〜０．２、０．２〜０．１０、０．２〜０．９、０．２〜０．８、０．２〜０．７、０．２〜０．６、０．２〜０．５、０．２〜０．４、０．２〜０．３、０．３〜約１、０．３〜０．９、０．３〜０．８、０．３〜０．７、０．３〜０．６、０．３〜０．５、０．３〜０．４、０．４〜約１、０．４〜０．９、０．４〜０．８、０．４〜０．７、０．４〜０．６、０．４〜０．５、０．５〜約１、０．５〜０．９、０．５〜０．５、０．５〜０．７、０．５〜０．６、０．６〜約１、０．６〜０．９、０．６〜０．８、０．６〜０．７、０．７〜約１、０．７〜０．９、０．７〜０．８、０．８〜約１、０．８〜０．９、または０．９〜約１のβ−ＯＨ値を含む。いくつかの実施形態において、β−ＯＨ値は０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、または１である。
【００８７】
光電池モジュールの実施形態は、封止剤、封入剤、充填剤、乾燥剤、紫外線吸収剤、およびその他の材料をさらに含んでもよい。いくつかの実施形態において、光電池モジュールは、封止剤、封入剤、充填剤、紫外線吸収剤として作用し得るポリマー材料、およびその他の材料をさらに含んでもよい。これらの実施形態のいくつかにおいて、湿分が入るのを防ぐように作用するポリマーは、光電池モジュールが暴露される全ての温度においてそれらのガラス転移温度より低い。いくつかの実施形態において、封入剤、封止剤、または充填剤を含むポリマー材料のガラス転移温度は、６０℃、６５℃、７０℃、７５℃、８０℃、８５℃、９０℃、または９５℃を超えるガラス転移温度を有することができる。光電池モジュールにおいて使用されるポリマーのいくつかは、可能性としてはデバイスに有害であり得る生成物、例えば、水の存在下で酢酸に分解し得るポリ（エチレンビニルアセテート）の形成を抑えることができる。いくつかの実施形態において、使用されるポリマーは、デバイスに有害であり得る苛性材料または他の材料に熱または紫外線によって分解するのを減少させる材料を含むことができる。
【００８８】
実施形態は、封入剤、例えば、コポリマー、ポリ（エチレンビニルアセテート）（ＥＶＡ）、ポリ（ビニルアセタール）（例えば、ポリ（ビニルブチラール）（ＰＶＢ））、ポリウレタン、ポリ（塩化ビニル）、ポリエチレン（例えば、直鎖低密度ポリエチレン）、ポリオレフィンブロックコポリマーエラストマー、α−オレフィンとα,β−エチレン性不飽和カルボン酸エステルとのコポリマー（例えば、エチレンメチルアクリレートコポリマーおよびエチレンブチルアクリレートコポリマー）、シリコーンエラストマー、エポキシ樹脂、および２つ以上のこれらのポリマー材料の組合せの他、ＤＵＰＯＮＴ（登録商標）のＰＶ５４００、ＰＶ５３００、ＰＶ５２００、またはＰＶ８６００などのイオノマーを含むことができる。また、実施形態は、モジュールの外周または接続箱に、ブチル封止剤またはシリコーン封止剤など、湿分の侵入を減少させるかまたは防止する封止用材料を含むことができる。また、実施形態は、エポキシまたはシリコーンなどの接着剤またはグルーを含むことができ、それらは液体、ペースト、または固体の形態、例えばロールまたはテープとして適用されてもよい。
【００８９】
別の実施形態は、水の侵入による不良モードに対処することができる。図５Ａおよび図５Ｂは、水の侵入を減少させることができる光電池モジュールの特徴５００および５０１の図解を示す。光電池モジュールは、少なくとも２つの実質的にナトリウムを含有しないかまたは低ナトリウムのガラス板１１、薄膜光電池構造物１７または少なくとも１つのシリコンウエハ１６を有することができる。薄膜モジュールおよびシリコンウエハモジュールのポリマーベースの外周封止は、融合ガラスまたはガラスフリットを含む端封止１８と取り代えられ、したがって実質的気密性の水バリアを形成する。水の侵入は、ポリマーを使用して処理するのは非常に難しく、通常、十分な性能を得るために物理的に厚い封止をもたらすので、これは非常に重要であり得る。それにもかかわらず、ポリマーベースの封止は、それらが晒される環境条件に依存して本質的に信頼性をもつことができない。融合ガラス／フリット封止は様々な環境条件下で不活性且つ安定しており、ここに記載されたような全ガラスパッケージング方式において水の侵入を除去するために理想的である。
【００９０】
いくつかの実施形態において示される実質的気密パッケージは、モジュールの信頼性の著しい改善を示すことが強調されるべきである。実質的にナトリウムを含有しないかまたは低ナトリウムの特殊ガラスを実質的気密の融合ガラス／フリット封止と組み合わせることによって、２つの最も重大な不良モード、ナトリウムの移動および水の侵入を最小にすることができる。さらに、薄い特殊ガラスを使用することによってモジュールの重量をかなり低減することができる。２枚の３．２ｍｍソーダ石灰ガラスを２枚の０．７ｍｍ特殊ガラスと取り代えることによって、１平方メートルのモジュールの重量を３２．５ポンドから７ポンドに低減することができ、７８％の重量軽減が可能である。最後に、融合ガラス／フリット封止の気密性質は、より薄い封止を使用することができるので、モジュールの活性面積を増加させることができる。例えば、薄膜モジュールは典型的に、１２ｍｍのポリマーの外周封止厚さを使用する。１ｍ×１ｍのモジュールについて封止厚さを３ｍｍに低減することによって、モジュールの活性面積を９４％から９８％に増加させることができ、活性面積効率１２％と仮定するとモジュール効率の１１．３％から１１．７％への増加に相当する。
【００９１】
実質的気密パッケージの一態様は、光電池モジュールの活性層への電気接続を形成するためのフィード・スルーであり得る。この場合、端縁に取り付けられる接続箱が必要とされ、それ故に、電気的コンタクトはモジュールの側面を通って経路選択されるのがよい。図６は、この経路選択を実施する実施形態を図示する。この場合、電気的コンタクト３２、例えば、金属コンタクトは、シャドウ・マスキングおよびいくつかの形態の物理的蒸着によってモジュール内の下部ガラス板１１Ａであり得るガラス板の１つの上に堆積され得る。金属コンタクトを下部ガラス板の端縁に経路選択することができ、そこでそれらは接続箱への接続のために物理的に利用可能である。コンタクトが融合ガラス／フリット端封止１８を貫通する端縁において気密性が維持されることが重要である場合がある。
【００９２】
いくつかの実施形態において、機能性層を第１の外側保護層のガラス基材上に配置することができる。機能性層は、艶消し層、汚れ防止層、自己清浄性層、反射防止層、指紋防止層、紫外線保護層、光散乱層、およびそれらの組合せから選択されてもよい。
【００９３】
いくつかの実施形態において、１つまたは複数の付加的なガラス板が、太陽電池ウエハの反対側の外側保護層の１つの面上の光電池モジュールに導入されてもよい。付加的なシートは構造部材として有用であり、その組成にナトリウムを有しても有しなくてもよい。付加的なガラス板は、構造安定性をデバイスに与えるのに十分な厚さを有することができる。いくつかの実施形態において、付加的なガラス板は、約１．５ｍｍ、約１．６ｍｍ、約１．７ｍｍ、約１．８ｍｍ、約１．９ｍｍ、約、２．０ｍｍ、約２．１ｍｍ、約２．２ｍｍ、約２．３ｍｍ、約２．４ｍｍ、約２．５ｍｍ、約２．６ｍｍ、約２．７ｍｍ、約２．８ｍｍ、約２．９ｍｍ、約３．０ｍｍ、約３．１ｍｍ、約３．２ｍｍ、約３．３ｍｍ、約３．４ｍｍ、または約３．５ｍｍの厚さを有することができる。
【００９４】
本明細書において例示された光電池モジュールは、先行のデバイスと比べた時に劇的に一層良い性能を示すことができる。モジュールの安定性および性能を試験するために様々な方法が考案された。１つの試験は、湿潤漏れ電流試験である（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ＩＥＣ  ６１２１５、地上設置の結晶シリコン光電池（ＰＶ）モジュール−設計認定および型式承認、ｐｐ．７７〜７９、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ（第２版、２００５年４月）を参照、その内容を参照によってその全体において組み込む）ＩＥＣ  ６１２１５である。湿潤漏れ電流試験の目的は、腐蝕、接地事故、したがって感電の危険を避けるために、湿潤作業条件（雨、霧、露、溶けた雪）下で透湿に対するモジュールの絶縁化を測定することである。モジュールは、（ＩＰＸ７より低い）浸漬用に設計されていない接続箱のケーブル入口を除いて全ての表面を覆う深さまで浅いタンク内に浸漬される。試験電圧が短絡出力コネクタと水槽溶液との間にモジュールの最大システム電圧まで２分間印加される。絶縁抵抗は、０．１ｍ２より大きい面積を有するモジュールの１平方メートル当たり４０ＭΩ以上とする。湿潤漏れ電流試験は、試験所のＰＶ認定の間の最も多い再発不良の１つとして評価される。いくつかの実施形態において、湿潤−漏れ電流試験は、ＩＥＣ  ６１２１５測定ガイドラインに従って２分間６００Ｖで行われた。
【００９５】
モジュールの安定性および性能を試験する別の方法は、高温高湿試験（「ＤＨ」）である。（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ＩＥＣ  ６１２１５、地上設置の結晶シリコン光電池（ＰＶ）モジュール−設計認定および型式承認、ｐｐ．７３〜７５、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ（第２版、２００５年４月）を参照、その内容を参照によってその全体において組み込む）。高温高湿試験は、モジュールを非常に過酷な条件に晒すことによって光電池モジュールの長い現場時間をシミュレートし、様々な性能基準の記録をとる環境試験である。ＤＨ試験は、任意の時間行われてもよいが、しばしば１０００時間または２５００時間行なわれる。目的は、８５℃±２℃の温度および８５％±５％の相対湿度を１０００（ＤＨ１０００）または２５００（ＤＨ２５００）時間適用することによって湿度の浸透への長時間暴露にモジュールが耐える能力を定量することであり、−１０００Ｖ等の印加電圧において行なわれてもよい。ＤＨ１０００試験は最も「悪影響を及ぼす」試験であり、いくつかの実験所においての不良率の上位リストにあり、ｃ−Ｓｉモジュールの不良全体の４０〜５０％まで占めている。同様な不良率は、薄膜もまた有するＤＨ１０００について観察され得る。ＤＨ２５００は、時間が１５０％さらに延長されるので、一層過酷である。この試験の苛酷性は特に、積層プロセスおよび湿度からの端封を試す。電池部品の離層および腐蝕が湿度の浸透の結果として観察される場合がある。ＤＨ１０００の後に見い出される重大な欠点がない場合でも、モジュールが「脆く」なる程度まで応力をかけられており、後続の機械負荷試験に合格できないのがしばしば事実である。いくつかの実施形態において、高温高湿試験は１０００時間行われた。他の実施形態において、高温高湿試験は２５００時間行われた。他の実施形態において、高温高湿試験は２５００時間を超える時間行われた。いくつかの実施形態において、高温高湿試験は−１０００Ｖにおいて行なわれる。
【００９６】
高温高湿試験の結果として出力電力の低下が直接に測定され得る。いくつかの実施形態において、光電池モジュールは、−１０００Ｖにおいて１０００時間８５％±５％の相対湿度で８５℃±２℃の高温高湿試験に暴露される時に約１５％未満、約１４％未満、約１３％未満、約１２％未満、約１１％未満、約１０％未満、約９％未満、約８％未満、約７％未満、約６％未満、約５％未満、約４％未満、約３％未満、または約２％未満の出力電力の低下を示すことがある。いくつかの実施形態において、光電池モジュールは、−１０００Ｖにおいて２５００時間８５％±５％の相対湿度で８５℃±２℃の高温高湿試験に暴露される時に約１５％未満、約１４％未満、約１３％未満、約１２％未満、約１１％未満、約１０％未満、約９％未満、約８％未満、約７％未満、約６％未満、約５％未満、または約４％未満の出力電力の低下を示す。
【００９７】
曲線因子は、高温高湿試験の関数として測定され得る別の特性である。曲線因子は、モジュールの出力電力に直接に影響を与える。曲線因子に影響を与える機構は、モジュールガラスからシリコンセル領域への、例えばナトリウムイオンなどのイオン移動であり、それは短絡および最終的には曲線因子の望ましくない低下につながる。いくつかの実施形態において、光電池モジュールは、−１０００Ｖにおいて１０００時間８５％±５％の相対湿度で８５℃±２℃の高温高湿試験に暴露される時に約１５％未満、約１４％未満、約１３％未満、約１２％未満、約１１％未満、約１０％未満、約９％未満、約８％未満、約７％未満、約６％未満、約５％未満、約４％未満、約３％未満、または約２％未満の曲線因子の低下を示すことがある。いくつかの実施形態において、光電池モジュールは、−１０００Ｖにおいて２５００時間８５％±５％の相対湿度で８５℃±２℃の高温高湿試験に暴露される時に１５％未満、１４％未満、１３％未満、１２％未満、１１％未満、１０％未満、９％未満、８％未満、７％未満、６％未満、５％未満、または４％未満の曲線因子の低下を示す。
【００９８】
直列抵抗は、高温高湿試験の関数として測定され得る別の特性である。直列抵抗は、モジュールがより高い効率を達成することを可能にし、したがってより大きな出力電力を生じさせることができる。ポリマー後板を通ってなどで湿分が入ると電極の腐蝕につながる場合があり、モジュールの直列抵抗を増加させ、最終的にモジュールの出力電力を低下させる。いくつかの実施形態において、直列抵抗の増加は、−１０００Ｖにおいて１０００時間８５％±５％の相対湿度で８５℃±２℃の高温高湿試験に暴露される時に約１５％未満、約１４％未満、約１３％未満、約１２％未満、約１１％未満、約１０％未満、約９％未満、約８％未満、約７％未満、約６％未満、約５％未満、約４％未満、約３％未満、または約２％未満である。いくつかの実施形態において、低い直列抵抗の増加は、−１０００Ｖにおいて２５００時間８５％±５％の相対湿度で８５℃±２℃の高温高湿試験に暴露される時に約１５％未満、約１４％未満、約１３％未満、約１２％未満、約１１％未満、約１０％未満、約９％未満、約８％未満、約７％未満、約６％未満、約５％未満、または約４％未満である。
【００９９】
光電池モジュールの信頼性に役割を果たすことができる１つの要因は、デバイスの品質である。低品質のガラス基材は、製造のばらつきおよび後で生じる不十分なデバイスの性能および信頼性につながる場合がある。いくつかの実施形態において、ガラス板の少なくとも１つの平均表面粗さは、ＳＥＭＩ  ＳＴＤ  Ｄ１５−１２９６  ＦＰＤガラス基材表面うねりの測定方法によって測定された時に約２０Å以下、約１９Å以下、約１８Å以下、約１７Å以下、約１６Å以下、約１５Å以下、約１４Å以下、約１３Å以下、約１２Å以下、約１１Å以下、または約１０Å以下である。いくつかの実施形態において、研削または研磨または他の後成形プロセスをガラス板に加えずにこの平均表面粗さを達成することができる。
【０１００】
光電池モジュールの信頼性に役割を果たすことができる別の要因は、ガラス板の曲がりまたは反りである。薄いガラス板は、加工するかまたはフィルムまたは材料を内面または外面のどちらかに適用することによって変形される場合がある。変形は、封入剤、接着剤、または封止剤の付着による問題の原因となる場合があり、それは最終的に劣化につながる。いくつかの実施形態において、少なくとも１つの外側保護層が、約３ｍｍ／ｃｍ２以下、約２ｍｍ／ｃｍ２以下、約１．５ｍｍ／ｃｍ２以下、約１．０ｍｍ／ｃｍ２以下、０．９ｍｍ／ｃｍ２以下、０．８ｍｍ／ｃｍ２以下、０．７ｍｍ／ｃｍ２以下、０．６ｍｍ／ｃｍ２以下、０．５ｍｍ／ｃｍ２以下、０．４ｍｍ／ｃｍ２以下、０．３ｍｍ／ｃｍ２以下、０．２ｍｍ／ｃｍ２以下、または０．１ｍｍ／ｃｍ２以下の反り変形量Ｗを有することができ、そこでＷは式Ｗ＝Ｄ／Ｌ２（Ｄがマイクロメートル単位のガラス基材の最大反りであり、Ｌがｃｍ単位の外側保護層の対角長である）によって確認される。
【０１０１】
モジュール効率の低下率の改良によって上述のようにモジュール耐用寿命にわたって発生された全電力を増加させることができる。また、それは直列に配置され得るモジュールの数を増加させることができる。図７は、直列に接続された多数の光電池モジュール３４を図示する。鎖の一方の端部は地電位３６になり得る。他方の端部は、システムが設計される方法に応じて高い正電位または負電位３８を有することができる。このより高い電位を受ける鎖のこの端部のモジュールは、より低い電位４１のモジュールよりも大きい低下率を有する。薄い特殊ガラスおよび気密シールの使用により得られる低下率の減少は、許容範囲の低下率でより長いモジュール鎖を可能にする。回路は、ＡＣ出力４４およびインバータ４２を有することができる。
【０１０２】
実施形態による光電池モジュール８００が図８に図解的に示され、複数の光電池ウエハ、例えば、シリコンウエハ１６、例えば、結晶シリコンウエハ、１つの封入剤層２０、例えばウエハ封入剤、少なくとも２つの実質的にナトリウムを含有しないガラス板、例えば、第１の外側保護層４０、第２の外側保護層５０、および付加的なガラス層６０を含む。光電池ウエハ１６は、光電池モジュール８００の活性面積２５を画定し、第１の外側保護層４０と第２の外側保護層５０との間のウエハ封入剤によって少なくとも部分的に囲まれている。
【０１０３】
第１の外側保護層４０および第２の外側保護層５０は、極薄の可撓性（ＵＴＦ）特殊ガラス−約１００μｍ以下の厚さを有する特殊ガラスを含むことができ、それ故に、光電池モジュールの活性面積２５の実質的全体にわたって厚さが約１００μｍ未満であり、いくつかの実施形態においてロールの形態の非破壊貯蔵のために十分であり得る度合の可撓性を明確に示す。第１の外側保護層４０および第２の外側保護層５０のそれぞれのガラス組成物を様々な従来のおよび開発がまだ行なわれなければならないＵＴＦ特殊ガラスから得ることができるが、ただし、適したガラスは実質的にナトリウムを含有しない。例えば、制限条件としてではなく、適したＵＴＦは、アルミノ、アルミノホウケイ酸塩、およびホウケイ酸塩ガラスを含む。得られたモジュールは高気密性である可能性があり、したがって水の侵入を防ぐことができ、非常に軽量で、且つ典型的な設置の重量制限を超えずにより大きなサイズに合わせて増減され得る。
【０１０４】
付加的なガラス層６０はＮａ系ガラスであってもよく、それは約１重量％超のＮａを含み、第１の外側保護層４０および第２の外側保護層５０の厚さおよび剛性よりも大きい厚さおよび剛性を有すると規定される。付加的なガラス層６０は第２の外側保護層５０に直接に固定されてもよく、それ故に、それと第２の外側保護層５０との間のＰＶ構造を含有しない領域を画定する。
【０１０５】
図示された実施形態において、光電池ウエハを第２の外側保護層５０によって付加的なガラス層６０から分離して、付加的なガラス層６０と光電池ウエハ２０との間にＮａ移動バリアを形成することができる。しかしながら、光電池ウエハを第１の外側保護層４０または第２の外側保護層５０によって付加的なガラス層６０から分離することができる。いずれの場合においても、得られた不純物バリアは、付加的なガラス層６０からモジュールのＵＴＦ封入部分内への不純物の移動を妨げる。不純物は、とりわけ、強化された構造用ガラスから出て能動デバイス層中に拡散するアルカリ金属であり得るため、したがって、デバイスの性能を低下させる。得られた光電池モジュールは、高効率薄膜モジュールとして製造可能であり、ＵＴＦ特殊ガラスのパッケージングと製造の両方の利点に影響を及ぼす低コスト光電池モジュールに至る道を開くことができる。
【０１０６】
ＰＶウエハは、限定されないが、ウエハ付き−Ｓｉ  ＰＶ用途などの様々な形態で提示されてもよい。あるいは、図１０に示される光電池モジュール１０００において（そこで同じ構造物は同じ参照番号で図示される）、ＰＶウエハ、例えば、シリコンウエハ１６は、限定されないが、ＣｄＴｅ、Ｓｉ−タンデム、ａ−Ｓｉ、および（二）セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ）薄膜構造物などの薄膜ＰＶ構造物１６’と取り代えられてもよい。本開示の概念は第一に、薄膜または他のＰＶ技術と対照してＰＶウエハの特定の文脈において本明細書に記載されるが、本明細書においてＰＶ構造物への参照は、限定されないがＰＶウエハおよび薄膜ＰＶ構造物などの様々なＰＶ用途を包含することが意図されることに留意されたい。
【０１０７】
本開示のいくつかの実施形態において、第１の外側保護層４０および第２の外側保護層５０は、第１の外側保護層４０と第２の外側保護層５０との間の表面形状の変化から生じるモジュールの厚さの増加を緩和するために十分であり得る度合の可撓性を示すように選択されてもよい。例えば、市販の封入剤材料（例えばＥＶＡ、ＰＶＢ、イオノマー等）および標準光電池モジュール積層装置および技術を使用してＵＴＦ特殊ガラス上のＣＩＧＳ電池の個別シートを組み立てることができる。封入剤材料の典型的なシートは厚さ０．５ｍｍであり、隣接するガラス板の特定の表面形状の変化を可能にする。ＵＴＦ特殊ガラスの第１の外側保護層４０および第２の外側保護層５０の可撓性は、第１の外側保護層４０と第２の外側保護層５０との間の平面度の小さな偏差にさらに適合する手段を提供することができ、したがって、より薄めの（０．２５ｍｍ以下）封入剤シートの使用を可能にし、モジュールのコストをさらに低減する。
【０１０８】
例えば、特定の実施形態において、外側保護層の可撓性度は、約１００ｃｍ未満の曲げ半径において自重をかけた実質的に不良のない（１％未満の不良の確率）曲げに十分であり得る。可撓性が主要な問題である一層限られた場合において、外側保護層の可撓性度は、約３０ｃｍ未満の曲げ半径において自重をかけた実質的に不良のない曲げに十分であり得る。
【０１０９】
ＵＴＦ特殊ガラスは光電池モジュールの活性面積２５の実質的全体にわたって典型的に厚さ約０．７ｍｍ未満、より一般的には、厚さ約２．０ｍｍ未満であることを我々は上に指摘したが、いくつかの実施形態は、光電池モジュールの活性面積２５の実質的全体にわたって厚さ約０．０５ｍｍ〜約０．３ｍｍである第１の外側保護層４０および／または第２の外側保護層５０のためのガラス板であってもよい。いくつかの実施形態において、ガラス板の厚さは約０．３ｍｍ以下であってもよい。ガラス板のために異なった厚さを使用して、最終組立体の全体的な強度を最適にし、コストを最小にすることができる。
【０１１０】
いくつかの実施形態において、実質的にアルカリを含有しない外側保護層のためのガラス組成物を使用することによって作業効率を高め、デバイスの低下を最小にすることができる。いくつかの実施形態において、第１の外側保護層４０および第２の外側保護層５０のガラス組成物は、少なくとも光電池モジュールの作業温度の範囲にわたって、すなわち、約−４５℃〜約１５０℃にわたって光電池ウエハの熱膨脹率に整合する熱膨脹率を特徴とし得る。この熱膨張率の整合は、非常に薄いＳｉウエハの使用によりコストを最小に抑えることを可能にする。また、熱膨張率の整合は、１つの封入剤層の除去、最も可能性があるのはウエハと基材ＵＴＦガラスとの間の層を除去して製造の複雑さとコストを低減することを可能にするであろう。
【０１１１】
多くの場合において、付加的なガラス層６０は、ソーダ石灰ガラス組成物を含むことができる。しかしながら、付加的なガラス層６０は、強化された低Ｆｅ分ソーダ石灰ガラス、または容易に配置可能なＵＴＦ特殊ガラスをベースとしたウエハ付き−Ｓｉモジュールの形成に適した任意の構造用ガラスのような、高透過性の強化構造用ガラスとして一般に考えられる。
【０１１２】
図９は、本開示による光電池モジュールを製造する方法９００の略図である。上述のように、光電池モジュールの実施形態は、複数の光電池ウエハ、例えば、シリコンウエハ１６、封入剤層２０、例えば、ウエハ封入剤、第１の外側保護層４０、第２の外側保護層５０、および付加的なガラス層６０を含むことができる。この製造プロセスによって第１の外側保護層４０および第２の外側保護層５０は巻上げられた形態で提供される。複数の光電池ウエハを第１の外側保護層４０の広げられた部分の上に配置して、光電池モジュールの活性面積を画定する。このように配置された光電池ウエハをウエハ封入剤で封入し、第２の外側保護層５０の広げられた部分を光電池ウエハ、ウエハ封入剤、および第１の外側保護層４０の上に配置することができる。その後、付加的なガラス層６０を第２の外側保護層５０の上に配置する。製造プロセスは、図９の７０に図解的に示されるダイシング作業をさらに含み、そこで付加的なガラス層６０を外側保護層の上に配置する前に個別のモジュール小組立品を作る。
【実施例】
【０１１３】
実施例１
ガラス内の電荷の伝導は第一に、印加電圧に反応するイオンによる。図１１に示されるガラスの体積導電率（抵抗率の逆数である）は、確立した試料調製手順および測定技術を使用して得られる。試験下のガラス試料はＡＳＴＭ  Ｄ２５７に記載されているように作製され、そこで平らな試料を画定された面積および厚さに仕上げてから、金電極を反対側の平らな表面上で焼成して平行板キャパシタを形成する。次に、ＡＳＴＭ  Ｃ６５７によって記載されているように試料への電気接続部を形成して炉内に置く。インピーダンススペクトル分析器を使用して平行板電極試料のインピーダンスを測定し、導電率は抵抗率ρ （Ω・ｃｍ）の以下の２つの式を用いて計算される:（１）ρ＝Ｒ・（Ａ／ｔ）（Ｒ＝抵抗（Ω）であり、Ａおよびｔがそれぞれ試料の有効面積および厚さである）、（２）ρ＝ρ０・ｅ（−ＥＡ／ｋＢＴ）（ρ０が前指数因子（Ω・ｃｍ）であり、ＥＡが活性化エネルギー（ｅＶ）であり、ｋＢがボルツマン定数であり、Ｔが温度（Ｋ）である）。
【０１１４】
実施例２
湿潤漏れ試験がＩＥＣ  ６１２１５測定ガイドラインに従って＋６００Ｖにおいて行なわれ、２分間安定化される。モジュールの最低測定要件は４０Ｍｏｈｍ＊ｍ２である。
2019091913.tif 000027
【０１１５】
そこで「ＳＬＧ」は、Ｔｅｄｌａｒポリマーからなる標準ソーダ石灰ガラス前板および後板である。我々の測定から、ソーダ石灰ガラス（ＳＬＧ）／ポリマーパッケージはＩＥＣ  要件に合格する。例示された光電池モジュールパッケージは、組成物１０６（表３）の前板および後板ガラス板組成物を含む。例示された光電池モジュールパッケージは、性能が＞３桁ほど良くなり、合格する。例示されたＰＶパッケージの一層高い抵抗は、１つには、ＳＬＧに対して１０６ガラスの＞３桁大きい抵抗率に帰せられる。
【０１１６】
実施例３
電圧誘起出力低下（「ＰＩＤ」）を多数の光電池モジュール上の高温高湿試験によって試験し、実施形態の信頼性、性能、および安定性を比較する。標準ｃ−Ｓｉモジュール設計を使用し、全てのデバイスが構成１または構成２（表４を参照）のどちらかの成分を含む。モジュールは全て、ｃ−Ｓｉ電池、封入剤コーティング、前板および後板成分、フレーム用ガスケット、押出アルミニウムフレーム、接続箱および接続箱接着剤を含む。
【０１１７】
【表４】
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【０１１８】
構成の一覧１からの成分を使用して５つの異なった光電池モジュールを製造する−１）ソーダ石灰ガラス前板／ポリマー後板、２）ソーダ石灰ガラス前板／ソーダ石灰ガラス後板、３）組成物１０６前板／ポリマー後板、４）組成物１０６前板／ソーダ石灰ガラス後板、および５）組成物１０６前板／組成物１０６後板。高温高湿測定をバイアス無しで（図１２Ａ）および−１０００Ｖのバイアスで（図１２Ｂ）３０００時間まで実施する。図１３に見ることができるように、ソーダ石灰ガラスの前板および後支持板は過酷な試験条件により急速に駄目になる。ポリマー後支持モジュールは比較的良いが、それでも、２０００＋時間において著しい低下を示した。驚くべきことに、低ナトリウムのガラス組成物を有する例示された光電池モジュールは、３０００時間までずっと、ほとんど〜全く低下を示さない。
【０１１９】
表５は、組成物１０６を含む例示された光電池モジュールについておよび構成１の成分を使用して、出力、曲線因子（ＦＦ）、および直列抵抗、Ｒｓのパーセントの変化を示す。
【０１２０】
【表５】
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【０１２１】
構成の一覧２からの成分を使用して４つの異なった光電池モジュールを製造する−１）ソーダ石灰ガラス前板／ポリマー後板、２）ソーダ石灰ガラス前板／ソーダ石灰ガラス後板、３）組成物１０６前板／ポリマー後板、および４）組成物１０６前板／組成物１０６後板。高温高湿測定をバイアス無しで（図１４Ａ）および−１０００Ｖのバイアスで（図１４Ｂ）３０００時間まで実施する。これらの試験の結果は、構成１の成分の結果と同様である。また、図１５に見ることができるように、ソーダ石灰ガラス前板および後支持シートは、過酷な試験条件下で著しい低下を示す。ポリマー後支持モジュールは比較的良いが、それでも、２５００＋時間において著しい低下を示した。驚くべきことに、低ナトリウムのガラス組成物を有する例示された光電池モジュールは、３０００時間までずっと、ほとんど〜全く低下を示さない。
【０１２２】
詳細に、そしてその特定の実施形態への言及によって本開示の主題を説明したが、特定の要素が本説明に添付する図面の各々で例示される場合でも、これらの詳細内容が、ここに説明する様々な実施形態の本質的な成分である要素に関するものであることを意味するものとしてここに開示された様々な詳細な内容がみなされてはならないことに留意されたい。むしろ、本明細書に添付された請求の範囲が、本開示の広さおよびここに記述された様々な発明の相当する範囲の唯一の表現としてみなされなければならない。さらに、添付の請求の範囲において定められる発明の範囲から逸脱することなく、修正および変更が可能であることは明らかである。より詳しくは、本開示のいくつかの態様が好ましいかまたは特に有利であるとしてここで認識されるが、請求の範囲の本発明および本開示はこれらの態様に限定されない。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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