(57)【要約】  電子収集グリッドなどの導電体を取り込んだタイプのＣＩＧＳ系マイクロエレクトロニクスデバイスのための改良された保護システム。１つの態様において、本発明は光入射表面及び裏面を有する光電池デバイスに関する。このデバイスは銅、インジウム及び／又はガリウムのうちの少なくとも１つを含むカルコゲニド含有光電池層を含む。透明導電層は光電池層と光入射表面との間に配置され、ここで、透明導電層は光電池層に電気接続されている。電子収集グリッドは透明導電層に電気接続されており、かつ、透明導電層の少なくとも一部の上に配置されている。エラストマー構造は光入射表面を有し、エラストマー構造の光入射表面が導電体の主要部分から間隔を開けて離れているように、電子収集グリッド及び透明導電層の少なくとも一部の上に配置されており、そして、エラストマー構造は少なくとも０．１ｇ／ｍ２-日のＷＶＴＲを有するエラストマーシロキサンポリマーを含む。任意の保護バリアはエラストマー構造の上に配置される。本発明の保護システムはＣＩＧＳ系デバイスの関係で非定型的に高い水蒸気透過速度を有するエラストマーを含む。
2013516789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入射表面及び裏面を有する光電池デバイスであって、
a)銅、インジウム及び/又はガリウムのうちの少なくとも１つを含むカルコゲニド含有光電池層、
b)前記光電池層と前記光入射表面との間に配置され、前記光電池層に電気的に接続された透明導電層、
c)前記透明導電層に電気的に接続されておりかつ前記透明導電層の少なくとも一部の上に配置された電子収集グリッド、
d)光入射表面を有するエラストマー構造であって、該エラストマー構造の光入射表面が導電体の主要部分から間隔を開けて離れているように、該エラストマー構造は前記電子収集グリッド及び透明導電層の少なくとも一部の上に配置され、該エラストマー構造は少なくとも０．１ｇ／ｍ２-日のＷＶＴＲを有するエラストマーシロキサンポリマーを含む、エラストマー構造、及び、
e)前記エラストマー構造の上に配置された任意の保護バリア、
を含む、光電池デバイス。
【請求項２】
前記エラストマー構造は約０．５ｇ／ｍ２-日〜約５００ｇ／ｍ２-日の範囲のＷＶＴＲを有する、請求項１記載のデバイス。
【請求項３】
前記エラストマー構造は約０．５ｇ／ｍ２-日〜約１５０ｇ／ｍ２-日の範囲のＷＶＴＲを有する、先行の請求項のいずれか1項記載のデバイス。
【請求項４】
前記エラストマー構造は１種以上のシロキサン前駆体を含む成分からその場で生成されるシロキサンポリマーを含む、先行の請求項のいずれか1項記載のデバイス。
【請求項５】
前記エラストマー構造はＳｉ-アルケニル官能基を有する第一のシロキサン前駆体及び水素化ケイ素官能基を有する第二の前駆体を含む成分からその場で生成されるシロキサンポリマーを含む、先行の請求項のいずれか1項記載のデバイス。
【請求項６】
前記エラストマー構造はアルコキシ官能性シロキサン前駆体からその場で生成されるシロキサンポリマーを含む、先行の請求項のいずれか1項記載のデバイス。
【請求項７】
前記シロキサンポリマーは室温加硫技術を用いて、少なくともアルコキシ官能性シロキサン前駆体からその場で生成される、請求項６記載のデバイス。
【請求項８】
前記電子収集グリッドはＡｇ、Ｎｉ、ＣｕもしくはＡｌ又はそれらの組み合わせを含む、先行の請求項のいずれか1項記載のデバイス。
【請求項９】
前記エラストマー構造の光入射表面は約０．５ミル〜約５０ミルの範囲の深さで導電体から間隔を開けて離れている、先行の請求項のいずれか1項記載のデバイス。
【請求項１０】
前記デバイスは保護バリアを含み、該保護バリアは無機誘電性組成物を含む、先行の請求項のいずれか1項記載のデバイス。
【請求項１１】
前記デバイスは保護バリアを含み、該保護バリアはケイ素及びアルミニウムのうちの少なくとも１つの酸化物、窒化物、炭化物又はそれらの組み合わせを含む、先行の請求項のいずれか1項記載のデバイス。
【請求項１２】
前記デバイスは保護バリアを含み、該保護バリアは基材上に支持された少なくとも１つのダイアドを含む多層構造を有し、各ダイアドは独立に無機組成物層及び有機組成物層を含む、先行の請求項のいずれか1項記載のデバイス。
【請求項１３】
前記無機組成物は無機誘電性組成物を含む、請求項１２記載のデバイス。
【請求項１４】
前記無機誘電性組成物はケイ素、チタン及び／又はアルミニウムの酸化物、炭化物及び／又は窒化物から選ばれる、請求項１３記載のデバイス。
【請求項１５】
前記保護バリアは複数の前記ダイアドを含む、請求項１２記載のデバイス。
【請求項１６】
ダイアド基材はポリマーフィルムを含む、請求項１２記載のデバイス。
【請求項１７】
前記ポリマーフィルムはポリエステルを含む、請求項１６記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権
本非仮特許出願は、35U.S.C.§119(e)に基づいて、Popaらにより２０１０年１月６日に出願された「エラストマー性ポリシロキサン保護層を有する耐湿分性光電池デバイス」(MOISTURE RESISTANT PHOTOVOLTAIC DEVICE WITH ELASTOMERIC, POLYSILOXANE PROTECTION LAYER)という発明の名称である出願番号第６１／２９２，６４６号の米国仮特許出願の優先権を主張する。その仮特許出願の全体を参照により本明細書中に取り込む。
【０００２】
発明の分野
本発明は外部電気接続の形成を容易にする導電性収集グリッドを取り込んだタイプの光電池デバイスに関し、より詳細には、収集グリッドが少なくとも１つの側でエラストマー性ポリシロキサン保護層により接触されているカルコゲン系光電池デバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
発明の背景
ｎ-型カルコゲニド組成物及び／又はｐ-型カルコゲニド組成物の両方は、光電池デバイスの成分中に取り込まれてきた。ｐ-型カルコゲニド組成物はこれらのデバイスの光電池アブソーバ領域として使用されてきた。例示のｐ-型光電池活性カルコゲニド組成物は、しばしば、銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）及び／又はガリウム（Ｇａ）のうちの１つ以上の硫化物及び／又はセレン化物を含む。より典型的には、Ｃｕ、Ｉｎ及びＧａの少なくとも２つ又はさらには３つすべてが存在する。このような材料はＣＩＳ、ＣＩＳＳ、ＣＩＧＳ及び／又はＣＩＧＳＳ組成物など呼ばれる（以下に、包括的にＣＩＧＳ組成物と呼ぶ）。
【０００４】
ＣＩＧＳ組成物をベースとするアブソーバは幾つかの利点を提供する。１つとして、これらの組成物は入射光を吸収するために非常に広い断面積を有する。このことは、非常に高い百分率の入射光が非常に薄いＣＩＧＳをベースとするアブソーバ層により捕獲されうることを意味する。たとえば、多くのデバイスにおいて、ＣＩＧＳをベースとするアブソーバ層は厚さが約１μｍ〜約３μｍの範囲にある。これらの薄い層により、これらの層を取り込むデバイスは可とう性となることができる。これは結晶性シリコンをベースとするアブソーバとは対照的である。結晶性シリコンをベースとするアブソーバは光捕獲のためにより低い断面積を有し、一般に、同一量の入射光を捕獲するために、ずっと厚くしなければならない。結晶性シリコンをベースとするアブソーバは剛性であって、可とう性でない傾向がある。
【０００５】
ｎ-型カルコゲニド組成物、特に少なくともカドミウムを取り込んだものは光電池デバイス中でアブソーバ層として使用されてきた。これらの材料は、一般に、ｎ-型材料及びｐ-型材料との間の界面付近にｐ-ｎ接合を形成するのを助けるのに有用なバンドギャップを有する。ｐ-型材料と同様に、ｎ-型カルコゲニド層は可とう性光電池デバイス中に使用されるのに十分に薄くすることができる。これらのカルコゲニド系光電池は、また、頻繁に、透明導電層及びウィンドー層などの他の層をも含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
有害な湿分崩壊からカルコゲニド系太陽電池を保護するために、１層以上の密封バリアフィルムはデバイス上に堆積されうる。不運なことに、ｐ-型カルコゲニド及びｎ-型カルコゲニド系光電池は水感受性であり、そして多量すぎる水の存在下に不当に崩壊することがある。バリア方法の改良が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明の要旨
本発明は電子収集グリッドなどの導電体を取り込んだタイプのＣＩＧＳ系マイクロエレクトロニクスデバイスのための改良された保護システムを提供する。本発明の保護システムはＣＩＧＳ系デバイスの関係で非定型的に高い水蒸気透過率を有するエラストマーを含む。非常に驚くべきことに、エラストマー材料が水蒸気に対して非常に透過性であるにもかかわらず、組み込まれた保護システムは水による損傷に対して優れた保護性をなおも提供する。
【０００８】
保護システムは、保護システムが下層の電子収集グリッドの少なくとも一部の上にありかつそれを埋めるようにデバイス中に取り込まれる。保護システムは環境からデバイスを保護するだけでなく、デバイスを収納しそして離層応力からデバイスを保護する特徴部を含む。模式的に、保護システムは離層応力を吸収しそして散逸するのを助ける三次元ショックアブソーバとして機能するエラストマー領域を取り込むものと見ることができる。
【０００９】
システムは、エラストマーバリアが下層の電子グリッドに強固に結合しているときでさえ、非常にうまく応力を受け入れる。このことは、離層応力及びこのような接着特性の組み合わせが過去に問題となっていたので重要である。この組み合わせの結果として、バリアフィルムに関する多くの従来の提案は、一般に、カルコゲニド系太陽電池により要求される長期保護を提供するのに不十分であった。一方で、従来のバリアフィルムの幾つかの実施形態はデバイスの上部表面への低い接着性を示す傾向があった。特に、バリア材料と、下層の導電性収集グリッドとの接着力は所望されるほどには強くなかったであろう。これらの接着力の問題は不当な離層又は連続密封バリアフィルムの破壊をもたらすことがあり、及び／又は、カルコゲニド組成物に水が非常に容易に侵入することができる開放経路を提供することがある。他方、もし、バリアフィルムのグリッドへの接着力を多くの従来法を用いて強化するならば、離層応力はグリッドをとおして伝播し、デバイス中の別の箇所で離層の問題を生じる傾向があるだろう。端的に言うと、従来のバリアフィルムとグリッドとの間の良好な接着力及び低い接着力の両方は離層の問題をもたらし、デバイス性能の低下及び究極的に破損をもたらす。本発明は、エラストマー層の使用が離層応力をグリッド接着力から切り離すことを助け、そのため、電池寿命の間の離層の危険性を実質的に低下させながら、強いグリッド接着を行うことを可能にする点で重要である。
【００１０】
１つの態様において、本発明は光入射表面及び裏面を有する光電池デバイスに関する。このデバイスは銅、インジウム及び／又はガリウムのうちの少なくとも１つを含むカルコゲニド含有光電池層を含む。透明導電層は光電池層と光入射表面との間に配置され、ここで、透明導電層は光電池層に電気接続されている。電子収集グリッドは透明導電層に電気接続されており、かつ、透明導電層の少なくとも一部の上に配置されている。エラストマー構造は光入射表面を有し、エラストマー構造の光入射表面が導電体の主要部分から間隔を開けて離れているように、電子収集グリッド及び透明導電層の少なくとも一部の上に配置されており、そして、エラストマー構造は少なくとも０．１ｇ／ｍ２-日のＷＶＴＲを有するエラストマーシロキサンポリマーを含む。任意の保護バリアはエラストマー構造の上に配置される。
【００１１】
１つの好ましい実施形態によると、保護バリアは、もし存在するならば、無機金属酸化物、金属炭化物及び／又は金属窒化物を含む少なくとも１層のフィルムを場合により含む。
【００１２】
図面の簡単な説明
本発明の上記及び他の利点ならびその達成方法は添付の図面と組み合わせて本発明の実施形態の以下の説明を参照することにより、より明らかになりそして発明自体がより良好に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は本発明の原理による光電池デバイスの１つの実施形態の模式断面図である。
【図２ａ】図２ａはシロキサンポリマーを生成するためのヒドロシリル化硬化スキームにおいて有用なＳｉ−アルケニル官能基を有する第一のシロキサンポリマー前駆体の模式図である。
【図２ｂ】図２ｂはシロキサンポリマーを生成するためのヒドロシリル化硬化スキームにおいて有用な水素化ケイ素官能基を有する第二のシロキサンポリマー前駆体の模式図である。
【図２ｃ】図２ｃはシロキサンポリマーを生成するための室温加硫硬化スキームにおいて有用なアルコキシ官能性シロキサンポリマー前駆体の模式図である。
【図３】図３はＳｉ-アルケニル基を有するシロキサン前駆体の好ましい実施形態を示し、ここで、その前駆体はヒドロシリル化反応スキームにおける使用に適する。
【図４】図４は水素化ケイ素官能基を有するシロキサン前駆体の好ましい実施形態を示し、ここで、その前駆体はヒドロシリル化反応スキームにおける使用に適する。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
現在好ましい実施形態の詳細な説明
下記に示す本発明の実施形態は発明が以下の詳細な説明に開示されるまさにその形態に尽くされ又は限定されることを意図しない。むしろ、当業者が本発明の原理及び実施を評価しそして理解することができるように実施形態を選択しそして記載している。本明細書中に引用するすべての特許、係属中の特許出願、公開特許出願及び技術文献をすべての目的でそれぞれの全体を参照により本明細書中に取り込む。
【００１５】
図１は本発明の光電池デバイス１０の１つの実施形態を模式的に示す。デバイス１０は望ましくは可とう性であり、それにより、デバイス１０をある曲面を含む表面に取り付けることが可能になる。好ましい実施形態において、デバイス１０は、２５℃の温度で亀裂を生じることなく、５０ｃｍ、好ましくは約４０ｃｍ、より好ましくは約２５ｃｍの直径を有するマンドレルの周囲に包囲されるのに十分に可とう性である。デバイス１０は光線１６を受ける光入射表面１２及び裏面１４を含む。
【００１６】
デバイス１０は基材１８を含み、その基材はカルコゲニド含有光電池アブソーバ領域２０を含む。領域２０は示すとおりの単一一体層であっても、又は、１層以上の層から形成されてもよい。領域２０は光線１６で表される光エネルギーを吸収し、その後、この光エネルギーを電気エネルギーに変換する。
【００１７】
カルコゲニドアブソーバ領域２０は、好ましくは、銅、インジウム及び／又はガリウムのうちの少なくとも１つを含む、ＩＢ−ＩＩＩＢセレン化物、ＩＢ−ＩＩＩＢ硫化物及びＩＢ−ＩＩＩＢセレン化物−硫化物などの少なくとも１種のＩＢ−ＩＩＩＢ−カルコゲニドを取り込む。多くの実施形態において、これらの材料は多結晶形態で存在する。有利には、これらの材料は光吸収のための優れた断面を示し、それにより、領域２０を非常に薄くかつ可とう性とすることができる。例示の実施形態において、典型的なアブソーバ領域２０は約１μｍ〜約５μｍ、好ましくは約２μｍ〜約３μｍの範囲の厚さを有することができる。
【００１８】
このようなＩＢ−ＩＩＩＢ−カルコゲニドの代表的な例は銅、インジウム及び／又はガリウムのうちの１つ以上をセレン及び／又は硫黄に加えて取り込む。ある実施形態は、銅及びインジウムの硫化物又はセレン化物を含む。さらなる実施形態は銅、インジウム及びガリウムのセレン化物又は硫化物を含む。特定の例は、限定するわけではないが、銅インジウムセレン化物、銅インジウムガリウムセレン化物、銅ガリウムセレン化物、銅インジウム硫化物、銅インジウムガリウム硫化物、銅ガリウムセレン化物、銅インジウム硫化物セレン化物、銅ガリウム硫化物セレン化物及び銅インジウムガリウム硫化物セレン化物（本明細書中、そのすべてはＣＩＧＳと呼ばれる）材料を含む。ある実施形態において、ＣＩＧＳ材料はアルミニウムを含むことができる。アルミニウムは、たとえば、ガリウムの代わりに又はそれに加えて用いることができるＣＩＧＳ材料は、また、性能を向上させるために、Ｎａなどの他の材料でドーピングされてよい。
【００１９】
代表的な実施形態において、光電池特性を有するＣＩＧＳ材料は式ＣｕＩｎ（１−ｘ）ＧａｘＳｅ（２−ｙ）Ｓｙ（式中、ｘは０〜１であり、ｙは０〜２である）により表すことができる。銅インジウムセレン化物及び銅インジウムガリウムセレン化物は好ましい。アブソーバ領域２０は蒸発、スパッタリング、電着、スプレイ及び焼結などの１つ以上の種々の技術を用いて適切な方法によって形成されうる。１つの好ましい方法は１つ以上の適切なターゲットからの構成元素の同時蒸発であり、ここで、個々の構成元素は同時に又は順次にあるいはこれらの組み合わせで高温表面上で熱的に蒸発させて、領域２０を形成する。堆積の後に、堆積された材料を１つ以上のさらなる処理に付して領域２０を最終仕上することができる。多くの実施形態において、ＣＩＧＳ材料はｐ-型特性を有する。
【００２０】
アブソーバ領域２０に加えて、基材１８は、また、１つ以上の他の構成要素を含むことができ、その構成要素は支持体２２、裏側電気接触領域２４、任意のウィンドー領域２６、バッファー領域２８及び透明導電層３０を含む。示しているとおり、これらの領域の各々は単一の一体層であっても、又は、１層以上の層から形成されてもよい。支持体２２は剛性であっても、又は、可とう性であってもよいが、望ましくは、デバイス１０が非平坦表面との組み合わせで使用される実施形態では可とう性である。支持体２２は広範な材料から形成されうる。これらとしては、ガラス、石英、他のセラミック材料、ポリマー、金属、金属合金、金属間化合物組成、紙、織物又は不織布、これらの組み合わせなどを挙げることができる。ステンレススチールは好ましい。
【００２１】
裏側電気接触領域２４は外部回路にデバイス１０を電気接続するための便利な方法を提供する。接触領域２４は広い範囲の導電性材料から形成することができ、その材料はＣｕ、Ｍｏ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｗの１つ以上、これらの組み合わせなどを含む。Ｍｏを取り込んだ導電性組成物は例示の実施形態で使用されうる。裏側電気接触領域２４は、また、支持体からアブソーバ領域２０を分離して、支持体成分がアブソーバ層中に移行するのを最少限にすることも助ける。たとえば、裏側電気接触領域２４はステンレススチール支持体２２のＦｅ及びＮｉ成分がアブソーバ領域２０中に移行するのをブロックするのを助けることができる。裏側電気接触領域２４は、また、もし、アブソーバ領域２０の形成にＳｅを使用するならば、Ｓｅに対する保護などにより支持体２２を保護することもできる。
【００２２】
任意の層（示していない）は、裏側電気接触領域２４及び支持体２２の間の接着力及び／又は裏側電気接触領域２４及びアブソーバ領域２０の間の接着力を向上させるための現在知られている従来の実施又は今後開発される実施により電気接触領域２４に隣接して使用されてよい。さらに、１つ以上のバリア層（示していない）も面１４の上に提供されて、周囲からデバイス１０を分離し、及び／又は、デバイス１０を電気的に分離してもよい。このような追加の層（示していない）の１つ以上は、また、電池製造の間の基材のセレン化の防止を助けることを含む、種々の他の理由でデバイス１０に取り込まれてよい。
【００２３】
カルコゲニド材料をベースとするときに、デバイス１０は、しばしば、ヘテロ接合構造を備えている。このことは、通常にホモ接合構造を有するシリコン系半導体電池とは対照的である。ヘテロ接合はアブソーバ領域２０及び透明導電層３０との間に形成されうる。ヘテロ接合はバッファー領域２８によりバッファーされる。任意のウィンドー領域２６は、また、基材１８の構成要素としても存在しうる。これらの領域の各々は単一の一体層として示しているが、示すように単一の一体層であっても、又は、１層以上の層から形成されてもよい。
【００２４】
バッファー領域２８は、一般に、アブソーバ領域２０及びバッファー領域２８の間の界面３２付近にｐ-ｎ接合を形成するのを助ける適切なバンドギャップを有するｎ-型半導体材料を含む。バッファー領域２８のための適切なバンドギャップは、一般に、アブソーバ層が約１．０〜約１．６ｅＶの範囲のバンドギャップを有するＣＩＧＳ材料であるときには、約１．７ｅＶ〜約３．６ｅＶの範囲にある。ＣｄＳはバンドギャップが約２．４ｅＶである。バッファー領域２８の例示の実施形態は、一般に、厚さが約１０ｎｍ〜約２００ｎｍの範囲にあることができる。
【００２５】
広範なｎ-型半導体材料はバッファー領域２８を形成するために使用されうる。例示の材料として、カドミウム、亜鉛、鉛、インジウム、スズの１つ以上又はそれらの組み合わせなどのセレン化物、硫化物及び／又は酸化物であって、場合により、フッ素、ナトリウムの１つ以上、これらの組み合わせなどを含む材料でドーピングされたものが挙げられる。ある例示の実施形態において、バッファー領域２８はカドミウム及び場合により亜鉛などの少なくとも１つの他の金属を含むセレン化物及び／又は硫化物である。他の例示の実施形態としては亜鉛の硫化物及び／又はセレン化物が挙げられる。追加の例示の実施形態は、フッ素などの材料により場合によりドープされた、スズの酸化物を含むことができる。バッファー領域２８はケミカルバス堆積、部分電解質処理、蒸発、スパッタリング又は他の堆積技術などの幅広い方法により形成されうる。
【００２６】
任意のウィンドー領域２６はシャントに対する保護を助けることができる。ウィンドー領域２６は、また、続いて行う透明導電層３０の堆積の間にバッファー領域２８を保護することができる。ウィンドー領域２６は広範な材料から形成することができ、そしてしばしば、抵抗性透明酸化物、たとえば、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｃｄ、Ｓｎ、これらの組み合わせなどの酸化物から形成される。例示のウィンドー材料は真性ＺｎＯである。典型的なウィンドー領域２６は厚さが約１０ｎｍ〜約２００ｎｍの範囲にあることができ、好ましくは約５０ｎｍ〜約１５０ｎｍであり、より好ましくは約８０ｎｍ〜約１２０ｎｍである。
【００２７】
アブソーバ領域２０により発生する電流を収集するためにデバイス１０中に１つ以上の導電体が取り込まれる。広範な導電体は使用されてよい。一般に、導電体はアブソーバ領域２０の裏面及び光入射面上の両方に含まれ、所望の電気回路が完成される。裏面では、たとえば、裏側電気接触領域２４は例示の実施形態において裏側電気接触を提供する。例示の実施形態において、アブソーバ領域２０の光入射面の上では、デバイス１０は透明導電層３０及び収集グリッド３６を取り込む。場合により、導電性リボン（示していない）は、また、外部電気接続に収集グリッド３６を電気接続するために使用されてもよい。
【００２８】
透明導電層３０は基材１８の構成要素であり、そしてバッファー領域２８と光入射表面１２との間に配置される。透明導電層３０はバッファー領域２８に電気接続し、それにより、基材１８のための上部導電性電極を提供する。多くの適切な実施形態において、透明導電層３０は厚さが約１０ｎｍ〜約１５００ｎｍの範囲にあり、好ましくは約１５０ｎｍ〜約２００ｎｍである。示すとおり、透明導電層３０はウィンドー領域２６と接触している。別の場合の例として、透明導電層３０はバッファー領域２８と直接接触してもよい。１つ以上の他の種類の介在層は、接着性を促進する、電気特性を改善するなど、種々の理由のために、場合により挿入されてもよい。
【００２９】
透明導電層３０は非常に薄い金属膜であってよい（たとえば、代表的な実施形態において厚さが約５ｎｍ〜約２００ｎｍの範囲にあり、好ましくは約３０ｎｍ〜約１００ｎｍである金属膜であって、得られた膜は入射光がアブソーバ領域２０に到達するのに十分に透明である）が、好ましくは透明導電性酸化物である。本明細書中に使用するときに、用語「金属」は金属だけでなく、金属混合物、たとえば、合金、金属間化合物組成、これらの組み合わせなどをも指す。これらの金属組成物は場合によりドープされていてよい。薄い光学的に透明な層３０を形成するために使用されうる金属の例としては、裏側接触領域２４中での使用に適する金属、これらの組み合わせなどが挙げられる。
【００３０】
金属の代わりに又は金属の組み合わせとして、広範な透明導電性酸化物又はこれらの組み合わせは透明導電層３０中に取り込まれてよい。例としては、フッ素ドープされた酸化スズ、酸化スズ、酸化インジウム、インジウムスズオキシド（ＩＴＯ）、アルミニウムドープされた酸化亜鉛（ＡＺＯ）、酸化亜鉛、これらの組み合わせなどが挙げられる。１つの例示の実施形態において、透明導電層３０はインジウムスズオキシドである。ＴＣＯ層は便利には、スパッタリング又は他の適切な堆積技術により形成される。
【００３１】
導電性収集グリッド３６も本発明の目的での基材１８の構成要素である。電気グリッド３６は広範な導電性材料を含む成分から形成できるが、最も望ましくは、１種以上の金属、金属合金又は金属間化合物組成から形成される。例示の接触材料としては、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉの１つ以上、これらの組み合わせなどが挙げられる。１つの例示の実施形態において、グリッド３６はニッケル及び銀を含む二層構造（示していない）を有する。Ｎｉである第一の層はＡｇである第二の層の基材１８への接着力を改良するために堆積される。有利には、本発明は離層応力に対する保護を助け、結果として、改良された接着力があまり問題になる不当な危険性がなく、グリッド３６の下層の基材構成要素に対する接着力を向上することができる。
【００３２】
このような導電性材料は、一般に、不透明である傾向があるので、それらは間隔を開けたラインからなるグリッドとして堆積され、それにより、グリッドは表面上に比較的に小さい設置面積を占める（たとえば、ある実施形態では、グリッドは光捕獲に関連する合計表面積の約５％以下、さらには約２％以下、又は、さらには約１％以下であり、それにより、光活性材料は入射光に暴露されうる）。望ましくは、相互接続システム（示していない）はグリッド３６と外部電子回路との間の電気接続を提供するように使用される。このようなシステムは、たとえば、１つ以上のパネル内又はパネルの間で複数の光電池デバイスの電気出力を統合させるために使用されうる。多くの実施形態において、このシステムは導電性リボン（しばしば、スズコート化銅（たとえば、１ｍｍ×３〜５ｍｍ））を含み、それは複数のデバイスを直列及び／又は並列様式で相互接続するために使用される。この種のシステムの代わりとして、他のアプローチも使用されてよい。たとえば、代わりのアプローチは連続的に堆積された底部導電体、光電池アブソーバ材料、バッファー材料及び上部透明導電体材料を単一化（分離）するが、連続堆積基材を保持することである。
【００３３】
保護バリアシステム４０は基材１８上に提供される。保護バリアシステム４０は電子グリッド３６の上に配置される。バリアシステム４０は水分崩壊に対する保護を含めて、環境から基材１８を分離しそして保護するのを助ける。バリアシステムは、また、熱サイクルを原因とすることがあるような離層応力、及び／又は、雹からの衝撃を原因とすることがあるような局所応力、及び／又は、設置の間のインストーラー又は落下した工具の重量による局所点荷重によるデバイス１０の損傷の危険性を低減させることを助ける特徴部を取り込んでいる。模式的に、これらの特徴部は三次元ショックアブソーバのように作用し、内部離層応力を吸収しそして散逸することを助ける。離層応力の伝播は結果として実質的に抑制され、それにより、デバイス１０などの本発明の実施形態をより強健にする。
【００３４】
保護バリアシステム４０は多くの実施形態において少なくとも２つの構成要素を含む。第一の構成要素は電子グリッド３６に近接して配置されたエラストマー構造４２であり、そして任意の第二の構成要素はグリッド３６から遠位にある保護バリア４４である。図１に示すとおり、好ましい態様に関して、エラストマー構造４２は介在層なしに下方のグリッド３６に直接的に隣接しそして付着している。しかしながら、場合により、所望ならば、１つ以上の追加の層４３、たとえば、結合層はエラストマー構造４２と下方のグリッド３６との間に配置されてよい。また、図示されるとおり、エラストマー構造４２は単一の一体層として示されているが、構造４２は他の実施形態において複数層（示していない）から形成されることもできる。
【００３５】
図１に示すデバイス１０の例示の実施形態に関して、電子グリッド３６のグリッド構成要素の各々はエラストマー構造４２と保護バリア４４との界面よりも下方で独立の深さｄにて配置されていることに注意されたい。このように、エラストマー構造の光入射表面４６はグリッド３６から間隔を開けて離れており、グリッド３６と表面４６との間に、三次元で、ある体積のエラストマークッション構造を形成している。この深さｄはグリッド３６と上方表面４６との間にあるけれども、構造４２のこのエラストマークッション効果はグリッド３６の上方及び／又は下方にあるデバイス１０内の源に基づくであろう離層応力、及び／又は、エラストマー構造４２の上方又は下方にある源に基づくであろう離層応力からグリッドを保護する。
【００３６】
一般に、各グリッド構成要素の深さｄは、エラストマー構造４２がグリッドの下方の基材１８などからデバイス１０内で生じる離層応力、及び／又は、保護バリア４４、及び、もし存在するならば保護バリア４４の上に提供されうる他の任意の層（示していない）内で生じる離層応力の伝達から電子グリッド３６を保護しそして分離することを助けることができるのに十分となるように独立に選択される。適切な深さｄは広い範囲にわたって様々であることができる。もし深さｄが小さすぎると、エラストマー構造４２は所望されうるほどに離層応力からグリッド３６を分離させそして保護することを助けることができないであろう。もし厚すぎるならば、硬化の間にエラストマー構造中に空気が捕獲され又はボイドが形成されうる可能性が高くなるであろう。これらの考慮点をバランスさせると、デバイス１０の代表的な実施形態は深さｄが０．５ミル〜約５０ミルの範囲にあることを特徴とすることができ、好ましくは１ミル〜約２０ミルである。例示の実施形態において、厚さがそれぞれ３ミル及び１７ミルであるシロキサン層は適切であることが判った。
【００３７】
本明細書中に使用するときに、エラストマーは変形力を取り除いたときに元の形状に実質的に戻る材料である。好ましいエラストマーは、また、ＡＳＴＭ  Ｄ４１２（２００６）により、２５℃での破断点伸び率が少なくとも約２５％であり、好ましくは約５０％であり、そしてより好ましくは少なくとも約１００％である。例として、市販のSylgard 184製品（下記に詳細に記載する）から形成されるポリシロキサンポリマーは約２５℃で約１００％の破断点伸び率を有する。このポリシロキサンポリマーは本発明の原理を用いるエラストマー構造を形成するのに適する。用語「エラストマー」はこのセットのエラストマー特性を有する熱可塑性、熱硬化性及び／又は熱硬化ポリマーを包含するが、熱硬化エラストマーはより一般的である。
【００３８】
より好ましくは、もし３インチ長さ、０．２５インチ幅及び０．０６２５インチ厚さである材料のサンプルがサンプルを２５℃で３．５インチ、好ましくは３．７５インチ、より好ましくは４．５インチに伸ばした後に変形力を取り除いたときに、約３０秒未満、好ましくは約１０秒未満、より好ましくは約２秒未満の時間内に、約２．４インチ〜約３．９インチ、好ましくは約２．８インチ〜約３．２インチの範囲の長さに戻ることができるならば、材料はエラストマー性であると認められるであろう。
【００３９】
エラストマー材料は硬度が広い範囲にあることができる。しかしながら、材料が硬すぎると、デバイス層の離層をもたらしうる熱応力を受け入れるには剛性すぎることがある。さらに、もし材料が硬すぎるならば、デバイス内で基材から生じる応力を上方及び／又は下方に散逸することができないことがある。もし柔らかすぎるならば、層は十分な耐久性を有せず及び／又は所望されるように応力を散逸できないことがある。これらの考慮点をバランスさせて、例示のエラストマー材料はＡＳＴＭ  Ｄ２２４０（２００５）によるショアＡ硬度（ジュロメータ）が約１５〜約７５の範囲にあり、好ましくは約２０〜約６５であり、より好ましくは約２５〜約５０である。
【００４０】
エラストマー構造４２は水蒸気透過速度（ＷＶＴＲ）が少なくとも約０．１ｇ／ｍ２-日、好ましくは少なくとも約２ｇ／ｍ２-日、より好ましくは少なくとも約１０ｇ／ｍ２-日である少なくとも１種のエラストマー性シロキサンポリマー（本明細書中でポリシロキサンポリマーとも呼ぶ）を含む。高いほうでは、ＷＶＴＲの上限は、得られたデバイスが水感受性に対する所望の仕様を満たす性能を示すように良好な湿潤接着性を維持するなどの実用上の問題を前提とする。一般的な指針として、多くの実施形態のＷＶＴＲの上限は約５００ｇ／ｍ２-日以下、好ましくは約３５０ｇ／ｍ２-日以下、より好ましくは約１５０ｇ／ｍ２-日以下であることができる。
【００４１】
水蒸気透過速度（しばしば、湿分蒸気透過速度又はＭＶＴＲとも呼ぶ）は材料を通過する水蒸気の速度の測定値である。本発明の実施において、シロキサンポリマーのＷＶＴＲはＡＳＴＭ  Ｆ１２４９（２００６）に記載されている方法により測定される。ＷＶＴＲデータは便利には３８℃及び５０℃で回収される。
【００４２】
種々のシロキサンポリマー又はその前駆体は市販されている。多くの例では、市販製品は使用の直前に調合されそして混合される複数部分キットとして供給される。調合された混合物を、その後、その場で反応させてシロキサンポリマーを生成する。例として、Dow Corning から商品番号DC3-1765で市販されているシロキサンポリマー前駆体製品は硬化してシロキサンポリマーを提供し、そのシロキサンポリマーは３８℃及び１００％湿度で試験したときにＷＶＴＲが約７６〜７８ｇ／ｍ２-日であり、５０℃及び１００％湿度で試験したときにＷＶＴＲが約１２３〜１２７ｇ／ｍ２-日である。別の例として、Dow Corningから商品番号Sylgard 184で市販しているシロキサンポリマー前駆体製品は硬化してシロキサンポリマーを提供し、そのシロキサンポリマーは３８℃及び１００％湿度で試験したときにＷＶＴＲが約５７〜５８ｇ／ｍ２-日であり、５０℃及び１００％湿度で試験したときにＷＶＴＲが約９６〜９７ｇ／ｍ２-日である。
【００４３】
ＣＩＧＳ系太陽電池の関係で、このようなＷＶＴＲ特性は極端に高い。これらのＷＶＴＲ特性は従来知識がＣＩＧＳデバイスを保護するために使用される封入剤にとって許容されうるものと認めている速度よりも少なくとも１０，０００倍、さらには１０６倍大きい。ＣＩＧＳ系電池の水感受性のために、ＷＶＴＲが約１０−４ｇ／ｍ２-日を超える（３８℃で測定）バリア材料を使用するのを避けること、さらにより厳格には約１０−６ｇ／ｍ２-日を超える（３８℃で測定）バリア材料を使用するのを避けることが従来の理解であった。従来の知識は、水感受性アブソーバ層及びバッファー層が高いＷＶＴＲ特性を有する材料をとおして容易に移行することができる水蒸気に対して弱いであろうという予測がなされる傾向があった。この否定的なバイアスは、一般に、シリコンはＣＩＧＳ材料と比較して有意に水感受性が低いから、シリコン系電池には当てはまっていないことに注意されたい。
【００４４】
本発明の発明者は比較的に高いＷＶＴＲ材料を取り込んだＣＩＧＳ系電池が、驚くべきことに、離層応力に対して改良された耐性を示すだけでなく、水による崩壊に対して非常に耐性であることを発見した。このことは反直感的である。一般的な直感では、シロキサンポリマーは電池中に水が浸入するための容易な経路を提供し、そして水感受性の電池構成要素に損傷を与えることが示唆されるであろう。理論に固執するつもりはないが、このようなシロキサンポリマーを使用するときになぜ高レベルの耐水性が維持されるのかという理由を説明することができる可能な理論は提案されうる。まず、水蒸気がシロキサン材料中に容易に浸入することが可能ではあろうが、シロキサン材料と隣接の電池構成要素との乾燥接着力及び湿潤接着力はこれらの界面に過度に液体の水を溜めることができないほど十分に高い品質である。別の言い方をすると、界面はなおも液体の水から保護されている。第二に、電池における湿分による崩壊に寄与する主要な要因は液体の水が存在する際の腐食機構であるものと信じられる。結果的に、シロキサン材料が水蒸気に高い透過性であっても、この材料と他の電池構成要素との間の界面は液体の水の溜まりを防止するのに十分に高い品質である。結果として、腐食は実質的に低減される。有利には、エラストマー性シロキサンポリマーの多くの実施形態は透明で、可とう性で、疎水性でそして耐候性である。これらの材料は、また、ＵＶ暴露に対して安定である傾向があり、そして光電池デバイス中に使用される種類の材料に対して良好な湿潤及び乾燥接着力を示す傾向がある。シロキサンポリマーは主鎖が少なくとも１種のシロキサン繰り返し単位を含み、その繰り返し単位の主鎖が主鎖酸素原子に隣接した少なくとも１個のケイ素原子（以下において、シロキサン繰り返し単位）を含むポリマーを指す。シロキサン繰り返し単位の鎖は交互のＳｉ原子とＯ原子の主鎖（シロキサン）を形成する。シロキサン繰り返し単位に加えて、シロキサンポリマーは、場合により、１つ以上の他の種類の繰り返し単位を含むことができる。しかしながら、これらの他のブロックの含有分が高くなりすぎると、エラストマー特性及び／又は接着特性は所望されるよりも低くなることがある。種々の種類のシロキサン及び他の種類（存在するならば）の繰り返し単位はポリマー中にランダムに及び／又はブロックとして取り込まれてよい。
【００４５】
シロキサンポリマーを含むエラストマー構造４２は種々の方法で提供されうる。例示の技術は適切な前駆体を適度に混合しそして同時に基材１８に塗布することにより、その場でシロキサンポリマー含有構造を形成する。塗布された後に、前駆体を重合させ及び／又は所望のシロキサンポリマーをベースとする構造４２を形成させる。模範的な前駆体は種々の硬化方法を用いて硬化されうる。たとえば、２つの代表的な硬化方法としてはヒドロシリル化硬化技術及び／又はアルコキシ基の湿分による加水分解／縮合が挙げられる。ヒドロシリル化硬化技術は室温加硫スキーム（室温加硫スキームは本明細書中、湿分／アルコキシ反応とも呼ぶ）よりも速い速度で起こるので、ある例ではヒドロシリル化硬化技術がより好ましいことがある。
【００４６】
基材１８上でその場でシロキサンポリマーを形成するために使用されうる広範な市販前駆体製品がある。たとえば、Dow CorningからのSylgard（登録商標）184 Silicone Elastomer Kit及びSE 1740材料の各々は２液型で無溶剤の適切な前駆体の組み合わせであり、副生成物を生成することなく硬化する。Sylgard （登録商標）184製品は種々の温度で硬化でき、たとえば、室温で硬化し又は硬化速度を上げるために熱硬化する。SE1740製品は、一般に、熱硬化が有利である。Dow Corningの3-1765Conformal Coating 製品は無溶剤型シリコーンであり、室温加硫性（RTV）コーティングである。材料は周囲湿分によるアルコキシ基の加水分解／縮合によって硬化する。
【００４７】
代表的なヒドロシリル化硬化スキームは、少なくとも２つのアルケニル部分を含む第一の前駆体を少なくとも２つの共反応性水素化ケイ素部分を含む第二の前駆体と反応させることを含む。その反応はエラストマー性シロキサンポリマー生成物を提供する。実際の実施に使用される前駆体はあらゆる種類の主鎖構造を有することができ、直鎖構造に限定されない。たとえば、前駆体主鎖は直鎖部分だけでなく、枝分かれ及び／又は環式部分も含むことができる。
【００４８】
第一の前駆体の１つの代表的な実施形態は図２ａによる式を有し、ここで、各Ｒ０は独立に、直鎖、枝分かれ及び／又は環式の一価部分であるか、又は、別のＲ０又はＺとの環構造の共同要素であり、それはヒドロシリル化反応に適合性である。好ましくは、各Ｒ０は独立に、１〜２０個の炭素原子、好ましくは１〜１０個の炭素原子、より好ましくは１〜３個の炭素原子、最も好ましくは１個の炭素原子を有する脂肪族もしくは芳香族ヒドロカルビル部分及び／又はアルコキシ部分である。各Ｒ０が独立に直鎖、枝分かれ又は環式アルキル、たとえば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ヘキシル、シクロヘキシル、これらの組み合わせなどである実施形態の使用はより適切であろう。メチル及びエチル基は好ましい。メチル基は最も好ましい。各アルケニル基Ｒ１は独立に２〜１０個の炭素原子を有し、そして少なくとも１個の炭素-炭素二重結合を含む。Ｒ１の例としては、限定するわけではないが、ビニル、アリル、アリルオキシ、ヘキセニル、これらの組み合わせなどが挙げられる。各Ｚは独立に、Ｒ０又はＲ１であり、好ましくはＲ１である。
【００４９】
シロキサン繰り返し単位に加えて、第一の前駆体は場合により他の１種以上の繰り返し単位を含んでよく、その繰り返し単位は、たとえば、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエーテル、ポリビニル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、スルホン、これらの組み合わせなどである。追加の繰り返し単位は、存在するならば、脂肪族又は芳香族であることができるが、好ましくは屋外耐候性のために脂肪族である。しかし、このような追加の繰り返し単位を多量に使用しすぎると、得られるシロキサンポリマーのエラストマー性、ＷＶＴＲ、透明性及び／又は接着性が悪くなることがある。したがって、このような追加の繰り返し単位の含有分は、望ましくは、このような繰り返し単位が第一の前駆体の１０モル％以下、好ましくは５モル％以下、より好ましくは０．５モル％以下、さらには０モル％を構成するように制限される。異なる種類のシロキサン及び他の種類の（もし存在するならば）の繰り返し単位はランダムで及び／又はブロックとして第一の前駆体中に取り込まれて良い。
【００５０】
第一の前駆体中に取り込まれる異なるシロキサン繰り返し単位の相対モル量は下付文字ｘ及びｙにより表される。一般的な指針として、ｘは０又はそれ以上であり、ｙは少なくとも２である。しかしながら、ｙがｘ及びｙの合計と比較して高いと、得られる製品の架橋密度は高すぎ、そして製品は所望するほどのエラストマー性ではなくなることがある。したがって、ｙは対応するアルケニル官能基を含有する繰り返し単位が第一の前駆体の約５０モル％以下、より好ましくは約２０モル％以下を構成するように制限されることが好ましい。
【００５１】
ｘの最大値は広い範囲で変更可能である。ｘの最大値は最も実用的な配慮点に従属される。ｘ及びｙの合計が高すぎると、第一の前駆体の粘度は所望の塗布技術に合わないほど高くなりすぎることがある。また、得られる製品の架橋密度が低すぎて、所望の特性を備えた製品を提供できなくなる。このような配慮点をバランスさせて、そしてｙの値を考慮して、第一の前駆体が約５〜約５０，０００ｍＰａ−秒（センチポアズ）、好ましくは約２５〜約２０，０００ｍＰａ−秒、そして最も好ましくは約１５０〜約５，０００ｍＰａ−秒の範囲の配合粘度を有するような最大値をｘが有することが望ましい。配合粘度を決定するために、適切ならば、供給者の指示に従って材料を配合し、そして粘度をＡＳＴＭ  Ｄ２１９６（２００５）により測定する。このような特性を有する第一の前駆体は重量平均分子量が約３００〜約５０，０００の範囲にあり、より好ましくは約３００〜約２５，０００であり、さらにより好ましくは約３００〜約１５，０００であるものと信じられる。このような前駆体から調製された、得られたエラストマーは重量平均分子量が約２５，０００〜１，０００，０００の範囲にあり、好ましくは約５０，０００〜約２００，０００であり、より好ましくは約８０，０００〜１２０，０００であろう。
【００５２】
水素化ケイ素官能基を含む第二の前駆体の１つの代表的な実施形態は図２ｂによる式を有し、ここで、各Ｒ０は独立に、直鎖、枝分かれ及び／又は環式の一価部分であるか、又は、別のＲ０又はＡとの環構造の共同要素であり、それはヒドロシリル化反応に適合性である。好ましくは、各Ｒ０は独立に、１〜２０個の炭素原子、好ましくは１〜１０個の炭素原子、より好ましくは１〜３個の炭素原子、最も好ましくは１個の炭素原子を有する脂肪族もしくは芳香族ヒドロカルビル部分及び／又はアルコキシ部分である。各Ｒ０が独立に直鎖、枝分かれ又は環式アルキル、たとえば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ヘキシル、シクロヘキシル、これらの組み合わせなどである実施形態の使用はより適切であろう。メチル及びエチル基は好ましい。メチル基は最も好ましい。
【００５３】
シロキサン繰り返し単位に加えて、第二の前駆体は場合により他の１種以上の繰り返し単位を含んでよく、その繰り返し単位は、たとえば、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエーテル、ポリビニル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、スルホン、これらの組み合わせなどである。追加の繰り返し単位は、存在するならば、脂肪族又は芳香族であることができるが、好ましくは屋外耐候性のために脂肪族である。しかし、このような追加の繰り返し単位を多量に使用しすぎると、得られるシロキサンポリマーのエラストマー性、ＷＶＴＲ、透明性及び／又は接着性が悪くなることがある。したがって、第二の前駆体中のこのような追加の繰り返し単位の含有分は、望ましくは、このような繰り返し単位が第一の前駆体の１０モル％以下、好ましくは５モル％以下、より好ましくは０．５モル％以下、さらには０モル％を構成するように制限される。異なる種類のシロキサン及び他の種類の（もし存在するならば）の繰り返し単位はランダムで及び／又はブロックとして第二の前駆体中に取り込まれてよい。
【００５４】
第二の前駆体中に取り込まれる異なるシロキサン繰り返し単位の相対モル量は下付文字ｍ及びｎにより表される。一般的な指針として、ｍは０又はそれ以上であり、ｎは２又はそれ以上である。
【００５５】
ｍの最大値は最も実用的な配慮点に従属される。ｍ及びｎの合計が高すぎると、第二の前駆体の粘度は所望の塗布技術に合わないほど高くなりすぎることがある。また、得られるシロキサンポリマー製品の架橋密度が低すぎて、所望の特性を備えた製品を提供できなくなる。このような配慮点をバランスさせて、そしてｎの望ましい値を考慮して、第二の前駆体が約５０〜約５０，０００ｍＰａ−秒（センチポアズ）、好ましくは約１００〜約２０，０００ｍＰａ−秒、そして最も好ましくは約１５０〜約５，０００ｍＰａ−秒の範囲の配合粘度を有するような最大値をｍが有することが望ましい。このような特性を有する第一の前駆体は重量平均分子量が約３００〜約１００，０００の範囲にあり、より好ましくは約３００〜約５０，０００であり、さらにより好ましくは約３００〜約２５，０００であるものと信じられる。このような前駆体から調製された、得られたエラストマーは重量平均分子量が約２５，０００〜１，０００，０００の範囲にあり、好ましくは約５０，０００〜約２００，０００であり、より好ましくは約８０，０００〜１２０，０００であろう。さらに、ｎがｍ及びｐの合計と比較して高いと、得られるシロキサンポリマー製品の架橋密度は高すぎ、そして製品は所望するほどのエラストマー性ではなくなることがある。したがって、ｎは繰り返し単位１１４が第二の前駆体の約７０モル％以下、より好ましくは約２０モル％以下を構成するように制限されることが好ましい。
【００５６】
ヒドロシリル化反応スキームは、第一の前駆体及び第二の前駆体の残基がＳｉ−アルケニル官能基と水素化ケイ素官能基との間の反応により生じる二価部分により結合されているシロキサンポリマー製品を生成する。反応スキームは広い範囲の温度で行うことができる。反応体は、たとえば、冷却されても、加熱されても又は室温にて用いてもよい。多くの実施形態において、室温で反応を行うことが適切である。他の実施形態において、穏やかな加熱を伴う反応の実施は反応速度を上げるために用いられてよい。便利には、反応は周囲空気中で周囲圧力にて行われることができる。
【００５７】
反応スキームは有効量の適切なヒドロシリル化触媒の存在下に行われることができる。代表的な触媒の実施形態は白金、ロジウム、イリジウム、パラジウム、ルテニウム、触媒的に活性な金のうちの１種以上、これらの組み合わせなどを含むことができる。触媒の使用量は広い範囲で変更可能である。一般的な指針として、前駆体１０２及び１０４の合計量１００，０００〜２，０００，０００質量部当たりに触媒約０．００１〜約１０００質量部を用いることが適切である。
【００５８】
実際に、反応成分は適切な混合物を形成するための使用時点に近い時点で調合され、その後、その混合物は液体形態で基材１８上にスプレイ塗布、ブラシ塗布、ポアリング、スピンコーティング、ロールコーティング、ディッピングなどを含む適切な塗布方法を用いて塗布されうる。混合物の粘度は所望の塗布技術に適合するものとすべきである。また、粘度及び他のレオロジー特性により、混合物が調合後に短時間で自立的に平らになることができることは望ましい。一般的な指針として、２５℃で測定して、粘度が約１０ｍＰａ−ｓ〜約２０００ｍＰａ−ｓの範囲であり、好ましくは約５０〜約３００ｍＰａ−ｓであり、より好ましくは約１００〜約２００ｍＰａ−ｓである混合物を用いることが適切である。材料のレオロジー又は粘度は溶剤の使用により変更できる。乾燥した非プロトン溶剤は、アルコキシ基を有するシロキサン前駆体を用いるときに、その基と溶剤との間の所望されない相互作用を回避するために非常に望ましい。適切な非プロトン溶剤の例としては、限定するわけではないが、脂肪族炭化水素（ヘキサン、ヘプタン、パラフィン系溶剤、たとえば、Isopar G、ミネラルスピリットなど）、芳香族炭化水素（トルエン、キシレンなど）、アルキル芳香族化合物（エチルベンゼン、プロピルベンゼンなど）、塩素化容剤（塩化メチレン、トリクロロエタン）、プロピオネート（ｎ−ブチルプロピオネート、ｎ−プロピルプロピオネートなど）、ケトン（シクロヘキサノン、ＭＥＫ、ＭＩＢＫなど）が挙げられる。
【００５９】
図３は図２の第一の前駆体１０２のすべてとして又は一部として使用できる、Ｓｉ−アルケニル官能基を有するシロキサン前駆体の好ましい実施形態を示す。図４は図２の前駆体１０４のすべてとして又は一部として使用できる、水素化ケイ素官能基を有するシロキサン前駆体の好ましい実施形態を示す。
【００６０】
ヒドロシリル化硬化スキームの代わりとして、シロキサンポリマーは室温加硫（ＲＴＶ）により生成することができ、その室温加硫下に、１種以上のアルコキシ官能性シロキサン前駆体を湿分と反応させて、シロキサンポリマーを形成させることにより硬化する。例示のアルコキシ官能性シロキサンは図２ｃに示す式を有し、ここで、各ｘは独立に０又は１であり、各Ｒ０は独立に、直鎖、枝分かれ及び／又は環式の一価部分であるか、又は、別のＲ０との環構造の共同要素である。好ましくは、各Ｒ０は独立に、１〜２０個の炭素原子、好ましくは１〜１０個の炭素原子、より好ましくは１〜３個の炭素原子、最も好ましくは１個の炭素原子を有する脂肪族もしくは芳香族ヒドロカルビル部分及び／又はアルコキシ部分である。各Ｒ０が独立に直鎖、枝分かれ又は環式アルキル、たとえば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ヘキシル、シクロヘキシル、これらの組み合わせなどである実施形態の使用はより適切であろう。メチル及びエチル基は好ましい。メチル基は最も好ましい。
【００６１】
各Ｒ”は独立にＲ０であるか、又は、５個未満の炭素を含む一価の脂肪族炭化水素基（たとえば、限定するわけではないが、メチル、エチル、プロピル及びブチル）である。
【００６２】
シロキサン繰り返し単位に加えて、図２ｃのシロキサン前駆体は場合により他の１種以上の繰り返し単位を含んでよく、その繰り返し単位は、たとえば、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエーテル、ポリビニル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、スルホン、これらの組み合わせなどである。追加の繰り返し単位は、存在するならば、脂肪族又は芳香族であることができるが、好ましくは屋外耐候性のために脂肪族である。しかし、このような追加の繰り返し単位を多量に使用しすぎると、得られるシロキサンポリマーのエラストマー性、ＷＶＴＲ、透明性及び／又は接着性が悪くなることがある。したがって、第二の前駆体中のこのような追加の繰り返し単位の含有分は、望ましくは、このような繰り返し単位が第一の前駆体の１０モル％以下、好ましくは５モル％以下、より好ましくは０．５モル％以下、さらには０モル％を構成するように制限される。異なる種類のシロキサン及び他の種類の（もし存在するならば）の繰り返し単位はランダムで及び／又はブロックとして第二の前駆体中に取り込まれてよい。
【００６３】
再び、図１を参照すると、任意の保護バリア４４はエラストマー構造４２の上に提供される。場合により、適当ならば、バリア４４などの追加の層又は特徴部がデバイス１０中に取り込まれる前に、得られたエラストマー構造４２は平坦化されてもよい。示すとおり、保護バリア４４は単一層であるが、保護バリア４４は所望ならば多層から形成されうる。さらに、図１は保護バリア４４は下層のエラストマー構造４２上に直接的に形成されることを示している。他の実施形態において、エラストマー構造４２と保護バリア４４との間に、所望ならば、１層以上の追加の層（示していない）は配置されてよい。このような追加の層は接着力を向上させるための結合層であることができ、電池の上方の湿分バリアをさらに改良し、ＵＶブロッキングを提供し、耐衝撃性を付与し、屈折率適合性を付与し又は屈折率不適合を最小化するための追加の保護層であることができ、及び／又は、これらの組み合わせなどであることができる。
【００６４】
好ましい実施形態によると、保護バリア４４は１つ以上の成分及び／又は層から形成され、ここで、少なくとも１つの成分及び／又は層は誘電性無機組成物であり、保護バリア４４が、導電性グリッド３６に対する電気接触部（示していない）をとおした電気接触を行うことを望んでいる箇所を除いて、周囲環境からＴＣＯコーティング３０を電気的に分離することを助けるように十分に低い誘電率を有する。多くの実施形態において、保護バリア４４は２〜約１２０、好ましくは２〜約５０、より好ましくは３〜約１０の誘電率を有する。さらに、保護バリア４４は、また、望ましくは、水蒸気浸入に対するバリア保護を提供する。多くの実施形態において、保護バリア４４は８５℃及び８５％相対湿度で１００〜約１０−５ｇ／ｍ２−日の範囲の水蒸気透過速度（ＷＶＴＲ）を有することを特徴とするが、最も好ましくは５×１０−４ｇ／ｍ２−日未満である。さらに、本発明に有用なバリアコーティングは、好ましくは、約３５０ｎｍ〜約１３００ｎｍの透過波長範囲で≧８０％の光透過率を示し、より好ましくは、同一の範囲で≧８５％の透過率を示す。
【００６５】
バリア４４のすべて又は一部として有用な誘電性バリアコーティングは広い範囲の厚さを有することができる。もし薄すぎると、電気絶縁性及び湿分浸入に対する保護性が所望されるほどに強くないことがある。厚すぎると、十分な追加の性能を提供することなく、過度に透明性が悪くなることがある。これらの配慮点をバランスさせると、誘電層の例示の実施形態は厚さが１０ｎｍ〜約１０００ｎｍであることができ、好ましくは約１０ｎｍ〜約２５０ｎｍであり、より好ましくは約５０ｎｍ〜約１５０ｎｍである。
【００６６】
保護バリア４４のすべて又は一部を形成するのに使用される誘電性無機材料は１種以上の金属酸化物、炭化物、窒化物など又はそれらの組み合わせから選択されうる。１つの好ましい実施形態において、バリア材料はケイ素の酸化物、炭化物及び／又は窒化物である。これらの実施形態は優れた誘電性及び湿分保護性を提供する。ある実施形態において、保護バリア４４は、好ましくは、窒化ケイ素、又は、ケイ素、窒素及び酸素を含む材料（酸窒化ケイ素）から形成される。保護バリア４４が２層以上の副次層から形成される他の実施形態において、第一の副次層は窒化ケイ素から形成されることができ、そして第二の副次層は酸窒化ケイ素から形成されることができる。２つ以上の副次層を使用するときには、ボトム層（すなわち、ＴＣＯ層と接触している層）は窒化ケイ素であることが好ましい。アルミニウムの化合物も保護バリア４４のすべて又は一部を形成するために使用されうる。
【００６７】
窒化ケイ素の代表的な実施形態は式ＳｉＮｘにより表され、そして酸窒化ケイ素の代表的な実施形態は式ＳｉＯｙＮｚにより表され、ここで、ｘは約１．２〜約１．５の範囲にあり、好ましくは約１．３〜約１．４であり、ｙは好ましくは０を超え、約０．８までであり、好ましくは約０．１〜約０．５であり、ｚは約０．８〜約１．４の範囲にあり、好ましくは約１．０〜約１．３である。望ましくは、ｘ、ｙ及びｚはバリアコーティング３４、又は、適当なときには、その副次層の各々の屈折率が約１．８０〜約３の範囲にあるように選択される。１つの適切な実施形態の例として、式ＳｉＮ１．３である屈折率が２．０３である窒化ケイ素は本発明の実施に適するであろう。
【００６８】
保護バリア４４は種々の方法で形成されうる。バリア４４が無機誘電性組成物から主として形成される１つの代表的な方法によると、保護バリア４４は、約２００℃未満、好ましくは約１５０℃未満、より好ましくは約１００℃未満で行う低温法により太陽電池上に堆積されうる。この関係での温度は堆積を行う表面での温度を指す。好ましくは、無機バリアはマグネトロンスパッタリングにより堆積される。好ましい窒化ケイ素層を形成しようとする場合に、誘電性バリア層は好ましくは、ケイ素ターゲット及び窒素とアルゴンガスとの混合物を用いて反応性マグネトロンスパッタリングにより堆積される。ガスフィード中の窒素のモル分率は、好ましくは０．１を超え、より好ましくは０．２を超え、そして好ましくは１．０未満であり、より好ましくは０．５未満である。堆積の前に、チャンバー内の適切なベース圧力は約１×１０−８〜約１×１０−５トルの範囲にある。スパッタリングを行う際の操作圧力は、望ましくは、約２ミリトル〜約１０ミリトルの範囲にある。
【００６９】
これらのスパッタリング条件を用いて保護バリア４４を形成するときに、ＴＣＯ領域３０と保護バリア４４との間の界面付近に介在性の比較的に薄い副次層（示していない）は望ましくは形成しているものと信じられる。保護バリア４４のより厚い誘電性副次層（示していない）はその上方に形成する。走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）分析に示されるコントラスト差に基づいて、介在性副次層はコーティング３４のバルクと比較して、より低い密度を有するようであると信じられる。介在性副次層の元素組成の特性はコーティング３４のバルクよりも大きな酸素含有分を有する傾向があるだろう。固執するつもりはないが、この介在性副次層の形成はコーティング３４の環境バリア性にとって有利であることができ、また、膜形成の間の過剰電子及びイオン衝突により生じる格子欠陥の低減／治癒を促進することができるものと推論される。保護バリア４４を堆積するために低温法を使用するこの方法は「METHOD OF FORMING A PROTECTIVE LAYER ON THIN-FILM PHOTOVOLTAIC ARTICLES AND ARTICLES MADE WITH SUCH LAYER」でDeGrootらの名義で２００９年３月２５日に出願された、弁護士整理番号第６７６９５号である譲受人の同時係属出願にさらに記載されている。その出願の全体をすべての目的で参照により本明細書中に取り込む。
【００７０】
保護バリア４４の好ましい実施形態は、約４００ｎｍ〜約１３００ｎｍの透過波長範囲で≧８０％の光透過率を示し、好ましくは、同一の範囲で≧８５％の透過率を示す。さらに、保護バリア４４の好ましい実施形態は１×１０−２ｇ／ｍ２−日未満の水蒸気透過速度を示すことができ、好ましくは５×１０−４ｇ／ｍ２−日未満である。保護バリア４４は単一層として又は多層副次層として塗布されてもよい。
【００７１】
任意領域（示していない）はデバイス１０をさらに保護することを助けるために保護バリア４４の上に１つ以上の追加のバリア層を含んでよい。多くの実施形態において、これらの追加のバリア層は、存在するならば、所望の電気接続がグリッド３６に対してなされた後にデバイス１０中に取り込まれる。このような上部膜が誘電性又は他の絶縁性材料から形成されようとするならば、上部膜は電気接触がグリッド３６になされた後に形成されうる。又は、上部膜は、所望の電気接続を行うために利用可能な適当なビアを残すようにして、電気接続を行う前に形成されうる。
【００７２】
場合により、無機誘電性組成物から主として形成される保護バリア４４の実施形態は、また、他の方法によっても調製でき、その方法としては、限定するわけではないが、化学蒸着（ＣＶＤ）、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）を含む、当業者に知られた低温真空法などが挙げられる。
【００７３】
保護バリア４４は、また、単一層もしくは多層シートからのラミネーションにより形成されうる。１つより多くのシートを使用することができる。結合層は、下層もしくは上層の電池層又はバリア構造４４の他のシートに対するシートの接着力を向上させるために場合により使用されうる。DaiNippon Printing Co., Ltd.から市販されている４００ミクロン厚のDNP Z68フィルムなどの熱可塑性ポリオレフィンは多くの実施形態において適切な結合層である。例示の多層シートは、いわゆるポリマー多層（ＰＭＬ）構造を有する。ＰＭＬ構造によると、バリアシートは１つ以上のダイアドを含む。各ダイアドは、一般に、ポリマー層上に支持された無機誘電層を含む。無機誘電層は本明細書中に記載された無機材料のいずれであってもよいが、しばしば、ケイ素及び／又はアルミニウムの酸化物、窒化物及び／又は炭化物である。ある実施形態において、無機誘電層は厚さが約３０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲にある。ポリエステル膜は多くの実施形態においてダイアド基材として使用されるが、他のポリマー膜は使用されてよい。例示の膜は厚さが約０．１ｍｍ〜数ミリメートルの範囲にあることができる。膜を保護するために、無機層は比較的に低い温度で形成され、たとえば、５０℃〜約６０℃はある実施形態において適切であることができる。
【００７４】
ある製品において、各ダイアド中のポリマー基材は比較的に薄く、そして１つ以上のダイアドは製品一体性のために、より実質的な「マスター」基材上に支持されている。ポリエステル又は他のポリマー膜もマスター基材に適する。各々のダイアドでは、ポリマー基材は無機誘電層を堆積させるために滑らかな表面を提供する。多層ダイアドは向上したバリア保護のために積層される。多層ダイアドは１つのダイアド中の欠陥、たとえば、誘電層中のピンホール欠陥が他のダイアドに伝播する危険性を最少限に抑えるために使用される。
【００７５】
市販のＰＭＬ構造の例としては、Brush Engineered Materials Inc.の子会社であるWilliams Advanced Materialsの子会社であるTechni-Met, LLCから市販のFG100膜、及び、3M Company, St. Paul, Minnesota から市販の3M 2377膜が挙げられる。ＰＭＬバリア構造は下記の米国特許及び特許公開にさらに記載されている：7,486,019; 7,393,557; 7,351,479; 7,342,356; 7,300,859; 7,300,538; 7,276,291; 7,261,950; 7,186,465; 7,157,117; 7,140,741; 7,140,741; 7,067,405; 7,052,772; 7,018,713; 7,005,161; 6,960,393; 6,933,051; 6,929,864; 6,909,230; 6,887,346; 6,858,259; 6,838,183; 6,818,291; 6,811,829; 6,774,018; 6,706,412; 6,656,537; 6,649,433; 6,420,003; 6,627,267; 6,613,395; 6,594,134; 6,570,325; 6,544,600; 6,522,067; 6,509,065; 6,506,461; 6,497,924; 6,497,598; 6,492,026; 6,468,595; 6,451,947; 6,447,553; 6,441,553; 6,420,003; 6,413,645; 6,358,570; 6,309,508; 6,274,204; 6,270,841; 6,268,695; 6,264,747; 6,264,747; 6,231,939; 6,228,436; 6,228,434; 6,224,948; 6,218,004; 6,218,004; 6,217,947; 6,214,422; 6,207,239; 6,207,238; 6,118,218; 6,106,627; 6,092,269; 6,083,628; 6,066,826; 6,040,017; 6,010,751; 6,010,751; 5,945,174; 5,912,069; 5,902,641; 5,877,895; 5,811,183; 5,731,948; 5,725,909; 5,716,532; 5,681,666; 5,681,615; 5,654,084; 5,547,508; 5,440,446; 5,395,644; 5,260,095; 4,490,774; 2005-00176181A1;及び2007-0196682A1。それらの各々参照によりそれぞれの全体をすべての目的で本明細書中に取り込む。
【実施例】
【００７６】
ここで、本発明を以下の例示の実施例を参照して説明する。
例１
本例はＣＩＧＳ系電池の上への高ＷＶＴＲシリコーンエラストマーの堆積が湿気環境で電池効率を保護しそして電池安定性を劇的に改良することを示す。
【００７７】
電池調製
本例で使用されるすべての電池は同一であり、そして金属基材、裏側電気接触、ＣＩＧＳアブソーバ、ＣｄＳバッファー、ＴＣＯ及び銀からなる上部導電性グリッドを含む。個々のＣＩＧＳ系太陽電池はデバイスの正極及び負極をそれぞれ表す電池の右側及び左側に１×１０ｍｍＳｎメッキ銅バスバーを溶接することにより電気的に構成した。バスバー材料は太陽電池材料の上部縁を約３インチ超えて延在しており、それにより、デバイスの電気試験及びモニタリングを容易にしている。これらの個々のＣＩＧＳ系太陽電池を５０％（体積）の水：５０％（体積）のイソプロパノールアルコールの溶液中にて２５℃で３０秒間の単純な手動攪拌により洗浄した。その後、炉内で５０℃に３０分間加熱した。
【００７８】
コーティング配合物
本例において、エラストマー性ポリシロキサンポリマーコーティングのために３つの前駆体製品を用いた。Dow Corning Corporation, Midland, MIからの3-1765 Conformal Coatingを入手したまま用いた。Dow Corningからの3-1765 Conformal Coatingは無溶剤型シリコーンの室温加硫 (RTV)コーティングである。その材料は利用可能な周囲湿分によるアルコキシ基の加水分解／縮合により硬化する。Dow Corning Corporation, Midland, MIからのSylgard（登録商標）184 Silicone Elastomer Kitを入手したまま用いた。Sylgard（登録商標） 184 Silicone Elastomer Kit及びDow CorningからのSE 1740 は２液型無溶剤型シロキサンであり、副生成物を生じずに硬化する。Sylgard（登録商標） 184は室温で又は熱的に硬化されうる。SE 1740は熱硬化を必要とする。10部のパートAを1部のパートBと混合し、そして下記のとおりに電池に塗布した。
【００７９】
Dow Corning Corporation, Midland, MIからのSE 1740を入手したまま用いた。質量基準で等しい量のパートA及びパートBを一緒に混合し、下記のとおりに電池に塗布した。
【００８０】
コーティング塗布及び硬化
3-1765 Conformal Coating製品を、３つのＣＩＧＳ系電池(サンプル１〜３)に、Paul N. Gardner Company, Inc, Pompano Beach, FLからの15ミルギャップ (約7.5ミル湿潤厚さ)の8-パス湿潤フィルムアプリケータを用いて塗布した。コーティングを実験室周囲条件下に４〜５時間硬化させた。第二のコートを15ミルギャップを用いて塗布し、周囲実験室条件で少なくとも７日間硬化させた。コーティングの前に、電池上の電子収集グリッドを露出させた。コーティングは収集グリッドを完全に覆った。
【００８１】
Sylgard（登録商標） 184製品を、３つのＣＩＧＳ系電池(サンプル４〜６)に、Paul N. Gardner Company, Inc, Pompano Beach, FLからの15ミルギャップ (約7.5ミル湿潤厚さ)の8-パス湿潤フィルムアプリケータを用いて塗布した。コーティングを実験室周囲条件下に４〜５時間硬化させた。その後、コートした電池を１００℃の炉内に３０分間入れた。コートした電池を実験室温度に冷却し、第二のコートを15ミルギャップを用いて塗布し、炉内で１００℃で３０分間硬化した。コーティングの前に、電池上の電子収集グリッドを露出させた。コーティングは収集グリッドを埋めた。
【００８２】
SE 1740製品を、３つのＣＩＧＳ系電池(サンプル７〜９)に、Paul N. Gardner Company, Inc, Pompano Beach, FLからの15ミルギャップ (約7.5ミル湿潤厚さ)の8-パス湿潤フィルムアプリケータを用いて塗布した。コートした電池を８０℃の炉内に３０分間入れた。コートした電池を実験室温度に冷却し、第二のコートを15ミルギャップを用いて塗布し、炉内で８０℃で３０分間硬化した。２日後に、電池を炉内に１００℃で３０分間入れた。コーティングの前に、電池上の電子収集グリッドを露出させた。コーティングは収集グリッドを埋めた。
【００８３】
下記の表はエラストマーコーティングを電池上に組み込む前及び後の電池効率（百分率）を報告する。
【００８４】
【表１】
2013516789.tif 000003
これは、電池効率がシロキサンコーティングを塗布した後に少なくとも実質的に維持されそしてさらに増加されることを示す。
【００８５】
例２
例１において調製されたコートされた電池を８５℃及び８５％相対湿度（ＲＨ）で湿潤加熱試験に付した。この暴露の関数として保持効率を評価した。比較のために、コートされていない電池も試験した。
【００８６】
湿潤加熱試験の目的は長期湿気暴露及び浸入の効果に抗することができるサンプルの能力を評価することである。試験をIEC60068-2-78(2001-08)により行ったが、室温の電池を予備状態設定を行わずに試験チャンバー中に導入した。また、下記の過酷さを課した。
試験温度：８５℃±２℃
相対湿度：８５％±５％
試験時間：１１０７時間
【００８７】
暴露の関数としての保持効率を下記の表に示す。
すべての表に記載した値は特に指示がないかぎり３つのサンプルの平均である。バスバーを電池に取り付ける接着不良により、幾つかの電池では単一データポイントを得た。
【００８８】
【表２】
2013516789.tif 000004
露出電池（コーティングなし）では、導電性リードを接着するために使用される導電性接着剤は破損し、シロキサンコーティングによりコートされていない領域において、電池の腐食を生じた。これらのデータは、また、コートされていない電池は湿潤加熱試験にて速く破損することを示す。
【００８９】
例３
電池調製
本例において用いたすべての電池は下記に示すとおりの比較を除いて同一である。各電池は金属基材、裏側電気接触、ＣＩＧＳアブソーバ、ＣｄＳバッファー、ＴＣＯ及び銀からなる上部導電性グリッドを含む。個々のＣＩＧＳ系太陽電池はデバイスの正極及び負極をそれぞれ表す電池の右側及び左側に１×１０ｍｍＳｎメッキ銅バスバーを溶接することにより電気的に構成した。バスバー材料は太陽電池材料の上部縁を約３インチ超えて延在しており、それにより、デバイスの電気試験及びモニタリングを容易にしている。これらの個々のＣＩＧＳ系太陽電池を５０％（体積）の水：５０％（体積）のイソプロパノールアルコールの溶液中にて２５℃で３０秒間の単純な手動攪拌により洗浄した。その後、炉内で５０℃に３０分間加熱した。
【００９０】
コーティング配合物
Dow Corning Corporation, Midland, MIからの3-1765 Conformal Coating製品を入手したまま用いた。
Dow Corning Corporation, Midland, MIからのSylgard（登録商標）184 Silicone Elastomer Kitを下記のとおりに配合した。
85ｇのSylgard 184パートAを50ｇのトルエンとガラスジャー中で調合した。このブレンドを均一になるまで混合した。そして、
8.5gのSylgardパートBをガラスジャーに加え、そして均一になるまで混合した。
【００９１】
コーティング塗布
3-1765 Conformal Coating製品をガラスジャーに添加し、12個のCIGS電池(垂直配向で保持)にPrecision Valve Corporation, Yonkers, NYのPreval Sprayer部により供給されているPreval（登録商標）Sprayerを用いて塗布し、少なくとも3ミルの厚さの最終乾燥膜を得た。
上記のSylgard 184 コーティング配合物を12個のCIGS電池 (垂直方向に保持)にPrecision Valve Corporation, Yonkers, NYのPreval Sprayer部により供給されているPreval（登録商標）Sprayerを用いて塗布し、少なくとも3ミルの厚さの最終乾燥膜を得た。
【００９２】
硬化
コーティングされたすべての電池を水平配向を維持しながら周囲実験室条件で72 時間硬化し、その後、この同一の配向で100℃で１時間熱硬化した。
【００９３】
ラミネーション
電池をラミネート化構造中に取り込み、ここで、エラストマーコーティングの上に追加の保護バリア膜をラミネートした。２種の保護バリア膜を用いた。これらはTechni-Met FG100 バリア膜及び3M Companyから市販されている3M 2377膜 (以下、3M)であった。各バリア膜に関して、Dai Nippon Printing Co., Ltd.から市販されている商品名DNP Z68 膜(以下、DNP)の熱可塑性ポリオレフィン膜を用いて、保護バリア膜の下層のエラストマー層への接着力を向上させた。上層のエラストマー上の保護バリアはサンプル間で変更したが、電池の裏側に同一種のバリア構造を積層し、すべての電池を、収集グリッド上にコーティングされたエラストマー及びエラストマー上にコーティングされた保護バリアの種類以外で同一とした。
【００９４】
一般に、積層を行うために、積層される構造のすべての成分は位置合わせを容易にするように同一のサイズに切断した。テフロンペーパーをラミネートされる積層体の上部及び底部の両方で剥離ライナーとして用いた。第一に、各サンプルで、裏側保護構造の膜をテフロンシート上に積層した。底部から上部の順序として、これらの層はTPO膜(45ミルFirestone TPO膜)、結合層 (DNP Z68 材料)、バックシート層 (222μｍProtekt TFB HD バリア膜、Woburn, MA, USAのMadicoより)及び封入剤/結合層 (DNP Z68材料)を含む。エラストマーでコーティングしたＣＩＧＳ系電池を、その後、エラストマー面を上にして積層体上に配置した。その後、バリア構造の層及び所望の封入剤/結合層を所望の順序で積層体に追加した。第二のテフロンシートを積層体上に適用した。その後、積層体をラミネート化し、構造を完成した。ラミネーションを150℃の設定温度で行い、加熱板で記録された温度は約143℃であった。ラミネータを圧力を加えずに閉じた。「アップポジション」で可とう性膜で５分間真空を引く。その後、圧力を101 kPaに上げ、それにより、可とう性膜を構造と接触させ始める。12 kPaへのゆっくりとした傾斜が約21秒間で起こった。その後、約40 kPaへの中位の速度の傾斜が約23秒間起こった。101 kPaへの急速な傾斜が16秒間起こった。ラミネーション圧力は101 kPaに６分間維持した。その後、ラミネータを開けた。仕上がった構造を取り出した。
【００９５】
エラストマーコーティングから上部バリア構造までの様々な構造を、下記の表に各サンプルについて最底部（下記リストの左）から最上部（下記リストの右）の順序で報告する。CIGS電池自体から積層体の最底層までの構造はすべてのサンプルについて同一であった。
【００９６】
比較のために (サンプルG)、ラミネート化構造をエラストマーコーティング以外は他のサンプルと同一の層で構築した。サンプルGは一般に、比較の電池が約1 5/16〜1 5/8 インチ×7 1/4 インチの低減された領域を有し、バスバーが異なって接続されていることを除いては、試験した他のＣＩＧＳ系電池と同様の構造であった(3 15/16 インチ×8 1/4 インチ)。サンプルGの低減されたサイズ及び異なるバスバー接続は本例において評価された性能特性に影響を及ぼさないはずである。
【００９７】
【表３】
2013516789.tif 000005
【００９８】
湿潤加熱（８５℃／８５％ＲＨ）暴露試験
サンプルを例２の湿潤化熱試験手順に付した。暴露の関数としての保持効率を下記の表に示す。表に記載したすべての値は特に指示がないかぎり３つのサンプルの平均である。
【００９９】
【表４】
2013516789.tif 000006
【０１００】
本発明の他の実施形態は本明細書を考慮したときに、又は、本明細書中に開示された発明を実施することにより当業者に明らかであろう。本明細書中に記載された原理及び実施形態に対する種々の省略、改変及び変更は以下の特許請求の範囲により示される発明の真の範囲及び精神から逸脱することなく当業者によってなされることができる。
【図１】
2013516789.tif 000007
【図２ａ】
2013516789.tif 000008
【図２ｂ】
2013516789.tif 000009
【図２ｃ】
2013516789.tif 000010
【図３】
2013516789.tif 000011
【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年9月6日(2012.9.6)
【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】
光入射表面及び裏面を有する光電池デバイスであって、
ａ）銅、インジウム及び/又はガリウムのうちの少なくとも１つを含むカルコゲニド含有光電池層、
ｂ）前記光電池層と前記光入射表面との間に配置され、前記光電池層に電気的に接続された透明導電層、
ｃ）前記透明導電層に電気的に接続されておりかつ前記透明導電層の少なくとも一部の上に配置された電子収集グリッド、
ｄ）光入射表面を有するエラストマー構造であって、該エラストマー構造の該光入射表面が当該導電体の主要部分から間隔を開けて離れているように、該エラストマー構造は前記電子収集グリッド及び透明導電層の少なくとも一部の上に配置され、該エラストマー構造は少なくとも０．１ｇ／ｍ２-日の水蒸気透過速度を有するエラストマーシロキサンポリマーを含む、エラストマー構造、並びに
e)前記エラストマー構造の上に配置された保護バリア
を含む、光電池デバイス。
【請求項２】
前記エラストマー構造は０．５ｇ／ｍ２-日〜５００ｇ／ｍ２-日の範囲の水蒸気透過速度を有する、請求項１記載のデバイス。
【請求項３】
前記エラストマー構造は１種以上のシロキサン前駆体を含む成分からその場で生成されるシロキサンポリマーを含む、請求項１又は２記載のデバイス。
【請求項４】
前記電子収集グリッドはＡｇ、Ｎｉ、ＣｕもしくはＡｌ又はそれらの組み合わせを含む、請求項１〜３のいずれか１項記載のデバイス。
【請求項５】
前記デバイスは保護バリアを含み、該保護バリアは無機誘電性組成物を含む、請求項１〜４のいずれか１項記載のデバイス。
【請求項６】
前記デバイスは保護バリアを含み、該保護バリアはケイ素及びアルミニウムのうちの少なくとも１つの酸化物、窒化物、炭化物又はそれらの組み合わせを含む、請求項１〜５のいずれか１項記載のデバイス。
【請求項７】
前記デバイスは保護バリアを含み、該保護バリアは基材上に支持された少なくとも１つのダイアドを含む多層構造を有し、各ダイアドは独立に無機組成物層及び有機組成物層を含む、請求項１〜６のいずれか１項記載のデバイス。
【請求項８】
ダイアド基材はポリマーフィルムを含む、請求項７記載のデバイス。
【国際調査報告】
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