(57)【要約】      （修正有）【課題】太陽エネルギーを集中できると共に、光起電力デバイスで使用される光起電材料の量をはるかに少なくすることが可能な、オンライン方式で製造されたパターン付きガラス構成部品を提供する。また、パターン付きガラスのオンライン式製造方法と、パターン付きガラスを組み込んだ光起電力デバイスの製造方法と、を提供する。【解決手段】太陽電池材料７０と、少なくとも２つの光学面を有するパターン付きガラス２０と、を備える光起電力デバイスであって、前記光学面のうちの少なくとも１つが、集光可能かつ／または光を合焦させることが可能な、隣接して配設された一連の略凸状の形状６０を形成しており、前記凸状の形状が前記太陽電池材料と反対の方を向いた状態で、前記パターン付きガラスが前記太陽電池材料に配設されている、光起電力デバイス。【選択図】図２
2015057836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池材料と、
少なくとも２つの光学面を有するパターン付きガラスと、を備える光起電力デバイスで
あって、
前記光学面のうちの少なくとも１つが、集光可能かつ／または光を合焦させることが可
能な、隣接して配設された一連の略凸状の形状を形成しており、
前記凸状の形状が前記太陽電池材料と反対の方を向いた状態で、前記パターン付きガラ
スが前記太陽電池材料に配設されている、光起電力デバイス。
【請求項２】
前記パターン付きガラスの前記光学面の１つが、平坦であり、前記隣接して配設された
略凸状の形状が形成された前記光学面と反対側にある、請求項１に記載の光起電力デバイ
ス。
【請求項３】
前記パターン付きガラスが１０ｍｍ未満の厚さを有する、請求項１に記載の光起電力デ
バイス。
【請求項４】
前記パターン付きガラスが８ｍｍ未満の厚さを有する、請求項１に記載の光起電力デバ
イス。
【請求項５】
前記パターン付きガラスが６ｍｍ未満の厚さを有する、請求項１に記載の光起電力デバ
イス。
【請求項６】
前記パターン付きガラスの前記凸状の形状の幅が１０ｍｍ未満である、請求項１に記載
の光起電力デバイス。
【請求項７】
前記パターン付きガラスの前記凸状の形状の幅が６ｍｍ未満である、請求項１に記載の
光起電力デバイス。
【請求項８】
少なくとも１つの太陽電池が、前記パターン付きガラスの前記凸状の形状の少なくとも
１つの下に中心に配設される、請求項１に記載の光起電力デバイス。
【請求項９】
前記太陽電池材料がシリコンを含む、請求項１に記載の光起電力デバイス。
【請求項１０】
前記ガラスの全鉄含有量が０．１０重量パーセント未満である、請求項１に記載の光起
電力デバイス。
【請求項１１】
前記ガラスの全鉄含有量が０．０２重量パーセント未満である、請求項１０に記載の光
起電力デバイス。
【請求項１２】
ａ）少なくとも２つの光学面を有するパターン付きガラスであって、前記光学面のうち
の少なくとも１つが、集光可能かつ／または光を合焦させることが可能な、隣接して配設
された一連の略凸状の形状を形成しているパターン付きガラスを設けるステップと、
ｂ）前記パターン付きガラスの下に太陽電池を設けるステップと、
ｃ）前記凸状の形状が前記材料と反対の方を向いた状態で、前記太陽電池に前記パター
ン付きガラスを配設するステップと、を含む、光起電力デバイスを製造する方法。
【請求項１３】
前記ガラスの全鉄含有量が０．１０重量パーセント未満である、請求項１２に記載の方
法。
【請求項１４】
前記ガラスの全鉄含有量が０．０２重量パーセント未満である、請求項１３に記載の方
法。
【請求項１５】
前記パターン付きガラスの前記光学面の１つが、平坦であり、前記隣接して配設された
略凸状の形状が形成された前記光学面と反対側にある、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記ガラスの厚さが１０ｍｍ未満である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記ガラスの厚さが６ｍｍ未満である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記ガラスの厚さが６ｍｍ未満である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
前記凸状の形状の幅が１０ｍｍ未満である、請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
前記凸状の形状の幅が６ｍｍ未満である、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記ガラスがオンライン方式で製造される、請求項１に記載の光起電力デバイス。
【請求項２２】
前記パターン付きガラスがオンライン方式で製造される、請求項１２に記載の方法。
【請求項２３】
太陽電池材料と、
前記太陽電池材料上に配設された、少なくとも２つの光学面を有するパターン付きガラ
スと、を備える太陽電池デバイスであって、
前記光学面のうちの少なくとも１つが、集光可能かつ／または光を合焦させることが可
能な、隣接して配設された一連の略凸状の形状を形成しており、
前記パターン付きガラスがオンライン方式によって形成される、光起電力デバイス。
【請求項２４】
前記パターン付きガラスが１０ｍｍ未満の厚さを有する、請求項２３に記載の光起電力
デバイス。
【請求項２５】
前記パターン付きガラスが８ｍｍ未満の厚さを有する、請求項２３に記載の光起電力デ
バイス。
【請求項２６】
前記パターン付きガラスが６ｍｍ未満の厚さを有する、請求項２３に記載の光起電力デ
バイス。
【請求項２７】
前記パターン付きガラスの前記凸状の形状の幅が１０ｍｍ未満である、請求項２３に記
載の光起電力デバイス。
【請求項２８】
前記パターン付きガラスの前記凸状の形状の幅が６ｍｍ未満である、請求項２７に記載
の光起電力デバイス。
【請求項２９】
前記太陽電池材料が、前記パターン付きガラスの前記凸状の形状の少なくとも１つの下
に中心に配設される、請求項２３に記載の光起電力デバイス。
【請求項３０】
前記太陽電池材料がシリコンを含む、請求項２３に記載の光起電力デバイス。
【請求項３１】
前記ガラスの全鉄含有量が０．１０重量パーセント未満である、請求項２３に記載の光
起電力デバイス。
【請求項３２】
前記ガラスの全鉄含有量が０．０２重量パーセント未満である、請求項３１に記載の光
起電力デバイス。
【請求項３３】
ａ）少なくとも２つの光学面を有するパターン付きガラスであって、前記光学面のうち
の少なくとも１つが、集光可能かつ／または光を合焦させることが可能な、隣接して配設
された一連の略凸状の形状を形成しているパターン付きガラスを設けるステップと、
ｂ）前記パターン付きガラスの下に太陽電池を設けるステップと、を含み、
前記パターン付きガラスがオンライン方式で形成される、光起電力デバイスを製造する
方法。
【請求項３４】
前記パターン付きガラスが１０ｍｍ未満の厚さを有する、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記パターン付きガラスが８ｍｍ未満の厚さを有する、請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
前記パターン付きガラスが６ｍｍ未満の厚さを有する、請求項３３に記載の方法。
【請求項３７】
前記パターン付きガラスの前記凸状の形状の幅が１０ｍｍ未満である、請求項３３に記
載の方法。
【請求項３８】
前記パターン付きガラスの前記凸状の形状の幅が６ｍｍ未満である、請求項３７に記載
の方法。
【請求項３９】
前記太陽電池材料が、前記パターン付きガラスの前記凸状の形状の少なくとも１つの下
に中心に配設される、請求項３３に記載の方法。
【請求項４０】
前記太陽電池材料がシリコンを含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項４１】
前記ガラスの全鉄含有量が０．１０重量パーセント未満である、請求項３３に記載の方
法。
【請求項４２】
前記ガラスの全鉄含有量が０．０２重量パーセント未満である、請求項４１に記載の方
法。
【請求項４３】
前記パターン付きガラスがカバーガラスとして機能し、別個のカバーガラスが含まれな
い、請求項１に記載の光起電力デバイス。
【請求項４４】
前記パターン付きガラスがカバーガラスとして機能し、別個のカバーガラスが含まれな
い、請求項１２に記載の方法。
【請求項４５】
前記パターン付きガラスがカバーガラスとして機能し、別個のカバーガラスが含まれな
い、請求項２３に記載の光起電力デバイス。
【請求項４６】
前記パターン付きガラスがカバーガラスとして機能し、別個のカバーガラスが含まれな
い、請求項３３に記載の方法。
【請求項４７】
太陽電池材料と、
少なくとも２つの光学面を有するパターン付きガラスと、を備える光起電力デバイスで
あって、
前記光学面のうちの少なくとも１つが、集光可能かつ／または光を合焦させることが可
能な、隣接して配設された一連の略凸状の形状を形成しており、
前記凸状の形状が前記太陽電池材料と反対の方を向いた状態で、前記パターン付きガラ
スが前記太陽電池材料に配設されており、
前記パターン付きガラスがカバーガラスとして機能し、別個のカバーガラスが含まれな
い、光起電力デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２００９年７月１４日出願の米国仮特許出願第６１／２２５，５１３号の利益
を主張し、その全体は参照によりここに援用される。
【０００２】
本発明は、一般に光起電力（photovoltaic）デバイスに関し、より詳細には、太陽エネ
ルギーを集中可能な太陽電池で使用するためのパターン付きガラスに関する。
【背景技術】
【０００３】
本明細書で言及される全ての米国特許および特許出願は、その全体が参照によりここに
援用される。その内容が本明細書の内容と相容れない場合には、定義を含む本明細書が優
先する。
【０００４】
世界人口が増加し続けると、エネルギーおよびエネルギー源の需要も増加する。エネル
ギーを渇望する世界人口から予想されたように、前世紀中、化石燃料の消費は着実に増加
した。２００４年に人類が作り出したエネルギーの８６％は化石燃料の燃焼によるもので
あると推定されている。化石燃料は再生不能な資源であり、化石燃料の埋蔵量は補充可能
であるよりも速く枯渇が進んでいる。その結果、増大するエネルギー需要を満たすために
、再生可能エネルギー開発への動きが生じてきた。この１０〜２０年間にわたって、増大
する世界的需要を満たすために、太陽、水素および風力エネルギーなどの代替源からのエ
ネルギーを効率的に利用するための開発技術への注目が高まってきている。
【０００５】
これらの代替源のうち、太陽は、無限のエネルギー供給が毎日のように地球に注ぐもの
であり、最も豊富な天然資源と見なされている。太陽の光エネルギーの取り込みと、その
電気への変換に向けられた技術は、多数存在する。光起電力（ＰＶ）モジュールはかかる
技術を代表するものであり、これまで、遠隔電源システム、宇宙船、無線装置等の消費財
などの分野で数多くの応用例が見出だされてきた。
【０００６】
太陽からのエネルギーは膨大で豊富だが、実際には相当拡散している。例えば、今日の
光起電力システムを使用して約１ギガワットの電力を生成するには、約４平方マイルの面
積のシリコンが必要になるはずである。このような大量のシリコンの使用は光起電力デバ
イス製造業者に与えられる最大のコスト要因となっており、このコストは、光起電力デバ
イス製造業者によって、光起電力デバイスの購入／利用を望む顧客に転嫁される。これま
で、光起電力システムから生成された電気は、従来の化石燃料の燃焼から生成された電気
よりも価格が高く、このことにより、光起電力システムから生成された電気は、化石燃料
から生成された電気に対して経済的競争力をもつことができない。
【０００７】
光起電力システムから電気を生成するコストを低減するために採られる１つの方法は、
光起電力デバイスにおけるシリコンなどの光起電力材料の使用量を少なくすることである
。光起電力材料の使用量を少なくすれば、必然的に、太陽のエネルギーが当たるために潜
在的に利用可能なスペースすなわち表面積が少なくなる。光起電力デバイスの変換効率を
大幅に低下させることなく、シリコン材料の保有量がより少ない光起電力システムを実用
的に利用可能とするために、シリコンのより小さい領域に太陽のエネルギーを集中させる
手段として、太陽集光器が使用されてきた。
【０００８】
光起電力システムのサイズを低減するために太陽光を集光するアイデアは数十年ほど前
から存在するが、光起電力デバイスの効率の進歩と共に、最近になってようやく軌道に乗
った。太陽エネルギーを集中させるために使用できる光学部品としては、曲面鏡、パター
ン付きのプラスチック板、湾曲した金属製の反射器、およびフレネルレンズなどの特殊な
レンズを含んだ数種類がある。こういった光学部品を組み込むことによって、「集光型」
光起電力デバイスと呼ばれる部類の光起電力システムが生み出された。
【０００９】
「集光型」光起電力デバイスの製造には、平板型、すなわち非集光型の光起電力デバイ
スに勝る利点がある。こういった利点としては下記のものが含まれるが、これらに限定さ
れない。
１）集光型光起電力デバイスは、太陽電池の必要数を低減する一方で、同時に電力出力を
増大させることができる。
２）集光型光起電力デバイスは、はるかに小さい表面積の太陽電池を利用することができ
、これは大きい表面積の太陽電池と比較して量産し易い。
上述の利点がある一方、光学部品それ自体（例えば、曲面鏡や、パターン付きのプラス
チック板、湾曲した金属製の反射器、特殊なレンズ）はかなり高価になる可能性があり、
これにより、集光型光起電力デバイスで光起電力材料の使用を減らしたことに付随して低
減されたコストが幾分相殺されてしまう。さらに、こういった光学部品においては、光起
電力デバイスにもたらされるエネルギー出力の増加量（非集光型光起電力デバイスと比較
）やコスト増にばらつきがある。例えば、このような光起電力デバイスの１つ（ソラリア
（Ｓｏｌａｒｉａ）社製）においては、Ｖ字溝パターン付きプラスチック板が利用される
。このパターン付きプラスチック板は、一方の光学面が平坦であって、もう一方の光学面
に、隣接して配設された一連の三角形（Ｖ字溝など）のパターンが配設されている。この
光起電力デバイスは太陽電池材料を含み、その上にパターン付きのプラスチック板が配設
される（Ｖ字溝パターンが太陽電池材料の方を向いている）。この光起電力デバイスは、
このプラスチック板の上面に配設されるカバーガラスを使用する必要がある。上記光起電
力デバイスは、非集光型の光起電力デバイスよりもエネルギー効率が高い一方で、パター
ン付きプラスチック板の製造にコストがかかるという欠点があり、それによって、太陽電
池材料の低減に伴って低減されたコストが相殺されてしまう。さらに、上記プラスチック
板はカバーガラスを使用する必要があり、それによってコストが増大し、エネルギー出力
の増加量が制限される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、当該技術分野においては、最大限にコストを節減すると共に光起電力デバ
イスのエネルギー出力増を実現し、容易かつ安価に製造可能な光学部品を組み込んだ集光
型光起電力デバイスの必要性が依然として残されている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、容易かつ安価に製造される、パターン付きガラス集光器を備える光起電力デ
バイスと、このデバイスの製造方法と、を提供する。上記デバイスは、従来の集光型およ
び非集光型光起電力デバイスに伴う欠点を克服する。凸状のパターンを有するガラス板を
、本発明の光起電力デバイスにおける集光器として使用すると、エネルギー出力がかなり
増加するだけでなく、（従来の集光型および非集光型光起電力デバイスと比較して）製造
コストおよび部品コストがかなり低減する。本発明のパターン付きガラスは、オンライン
式に連続処理で製造することができ、光起電力デバイス内で、集光器とカバーガラスの両
方の機能を果たすことができる。
【００１２】
本発明の一態様では、太陽エネルギーの集中を効率的に行うパターン付き光学部品が提
供される。
【００１３】
本発明の一態様では、太陽エネルギーの集中を効率的に行うパターン付きガラス構成部
品が提供される。
【００１４】
本発明の他の態様では、オンラインガラス技術（on-line glass techniques）によって
上記パターン付きガラスを製造する方法が提供される。
【００１５】
本発明の他の態様では、上記パターン付きガラスが組み込まれた集光型光起電力デバイ
スが提供される。
【００１６】
本発明の他の態様では、上記パターン付きガラスが組み込まれた集光型光起電力デバイ
スを製造する方法が提供される。
【００１７】
本発明の他の態様では、パターン付きガラスが集光器とカバーガラスの両方の機能を果
たし、これにより従来の集光型光起電力デバイスよりも利用する物理的構成部品が少ない
集光型光起電力デバイスが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】凸状の光学部品による集光を示す幾何学図である。
【図２】本発明による集光型光起電力デバイスのパターン付きガラス構成部品の構成と、太陽エネルギーを太陽電池上へ集中するためのパターン付きガラスの設計方法を示す図である。
【図３】本発明によるパターン付きガラスの形成に使用されるローラの一実施形態を示す図である。
【図４Ａ】本発明によるパターン付きガラスの一実施形態の寸法を規定する図である。
【図４Ｂ】本発明によるパターン付きガラスの一実施形態の特定の寸法を規定する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明は多くの様々な形態で具体化できるが、この開示は本発明の原理の例を提供する
ものであり、かかる例は本明細書に記載かつ／または例示する好ましい実施形態に本発明
を限定するためのものではないと見なすべきである。このような理解の下で、ここではい
くつかの例示的実施形態について説明する。これら様々な実施形態は、当業者による本発
明の実施が可能なほど十分詳細に開示されている。他の実施形態も利用可能であること、
および本発明の趣旨または範囲から逸脱することなしに構造的、論理的な変更ができるこ
とを理解されたい。
【００２０】
本発明は、周知のパターン付きガラス製造技術によって容易かつ安価に製造される、光
起電力デバイス用パターン付きガラス構成部品を提供する。本発明はまた、パターン付き
ガラスの製造方法と、本発明によるパターン付きガラスが組み込まれた光起電力デバイス
の製造方法を提供する。
【００２１】
本明細書で言及する限り、「集光器」、または「集光型光起電力デバイス」はそれぞれ
、例えばシリコン材料などの太陽電池材料上に太陽エネルギーを集中または光を合焦させ
るように設計された構成部品、または当該構成部品が組み込まれた光起電力デバイスを表
す。
【００２２】
本明細書で言及する限り、「平板」または「平板型光起電力デバイス」は、例えばシリ
コン材料などの太陽電池材料上に太陽エネルギーを集中または合焦させない構成部品、ま
たは当該構成部品が組み込まれた光起電力デバイスを表す。
【００２３】
本明細書で言及する限り、「〜に配設された」は、構成部品、基板または材料が、参照
先の構成部品、基板または材料の上に直接的または間接的に配置または適用されることを
意味する。間接的に配置または適用される場合には、１つまたは複数の構成部品、基板ま
たは材料が間に入り得る。
【００２４】
本件の発明者らは、有益な集光特性を備えるパターン付きガラス板を、簡易かつ周知の
パターン付きガラス板の製造技術によって提供できることを見出した。かかる集光特性に
より、利用する光起電力材料がかなり少ない集光型光起電力デバイスを製造することが可
能になる。これにより、かかる光起電力デバイスの製造コストが低減される。
【００２５】
そのパターンの非限定的な例には、光学レンズとして機能するか、またはその挙動を模
倣する形状（feature）を有するパターンが含まれる。より具体的に言うと、光学レンズ
として機能するか、またはその挙動を模倣する形状であって、かつここで述べる集光型光
起電力デバイスおよびその用途に求められる形状とは、凸形の形状である。凸形の形状は
、当該凸形の形状を透過する光の焦点を、凸形の形状の上方（beyond）、または下方（be
low）の所定の距離（焦点距離と呼ばれる）のところに合わせることが知られている。光
学レンズについては、２つの主要な凸状の形状、すなわち、両凸および平凸がある。両凸
レンズすなわち両凸状の形状とは、２つの主要な光学面が凸状であるもののことである。
平凸レンズすなわち平凸状の形状とは、一方の主要な光学面が凸状であり、他の主要光学
面が平坦、すなわち平面であるもののことである。図１には、平凸レンズ１０が示されて
おり、当該レンズがどのように集光するのかが示されている。光は、凸状レンズを通過す
ると、その凸状レンズの上方または下方で合焦する。この光の合焦地点は焦点距離と呼ば
れる。したがって、上述の凸形の形状をガラス板の少なくとも一方の光学面に組み込むこ
とによって、集光型光起電力デバイスやその応用にとって望ましい集光特性を有するパタ
ーン付きガラスを実現することができる。
【００２６】
パターン付きガラス板の製造は当業者に周知である。このような製造方法には、オンラ
イン方式およびキャスティング方式が含まれる。キャスティング法では、ガラス原料が炉
内で溶融され、そしてガラス溶融物が金型または型枠に注入される。ガラス溶融物が十分
に冷却されると、型が取り外されて、パターン付きガラスが残る。オンライン方式では、
ガラス原料が炉内で溶融され、次いでガラス溶融物がローラを通して繰り出され、または
引き出される。このローラは、最終的なパターン付きガラス板の少なくとも一方の表面に
付与することが求められる形状を有する。オンライン方式には、一般にリボンと呼ばれる
連続的なガラス板を製造することができるという利点がある。つまり、オンライン方式で
製造されたパターン付きガラスは、キャスティング法で製造されたパターン付きガラスよ
りかなり安価であることから、オンライン方式が有利である。
【００２７】
図２には、本発明によるパターン付きガラス板２０の一実施形態が示されており、当該
パターン付きガラスを透過する光がそのガラスの下に配設された太陽電池材料７０の細片
上にどのように集光するかが示されている。図２に示されたパターン付きガラス板では、
凸状の光学レンズとして作用する一連の凸状部分６０を利用することによって、その所望
の集光特性が実現される。図２に示されている実施形態は代表的なものである。図示され
た実施形態は、隣接して配設された一連の４つの凸状の形状６０を有する。本発明による
パターン付きガラス板は、隣接して配設された４つを超えるまたは４つ未満の凸状の形状
を有していてもよく、所望に応じた数の隣接する凸状の形状を備えるように製造可能であ
ることが当業者には認識、理解されるだろう。
【００２８】
オンライン方式で製造されたガラスリボンは一般に長く連続的なガラス板であり、追加
の処理および／または包装を行って顧客へ出荷する前に、裁断する必要がある。このパタ
ーン付きガラスリボンの、パターン付き表面の裁断が問題となる。というのは、ガラスリ
ボンの表面に沿って進みながらその表面との接触を維持する刻設ツール（scoring tool）
によって、一方の縁から他方の縁までそのガラスリボンを刻設しなければならないからで
ある。したがって、ここで記載した目的のためには、パターン付きガラスの平坦な、すな
わち平面の光学面を用いるとガラスリボンの効率的な刻設が可能になることから、平凸パ
ターン付きガラスを使用することが好ましい。図３には、本発明によるパターン付きガラ
ス板の製造に使用できるローラの実施形態が示されている。ガラス原料は、炉内で溶融さ
れ、次いで上側ローラ３０と下側ローラ４０を通して高温で繰り出され、または引き出さ
れる。上側ローラ３０は一般に、平坦な光学面をガラスリボンに押し付けるために、平坦
な表面を有する円筒形の形状をしている。下側ローラ４０は一般に、図３に示されている
形状をしている。下側ローラ４０により一連の隣接する凸状の光学面がガラスリボン上に
刻印されるように、下側ローラ４０上には、一連の凹形部分５０が隣接して配設される。
パターン付きガラスリボンの形成後、このリボンはコンベヤ・ラインに沿ってローラで運
ばれ、そのラインにおいて、焼鈍炉で焼鈍されてから刻設され、より処理しやすいサイズ
に割断される。
【００２９】
本発明のパターン付きガラスは、太陽電池材料の細片に対する集光に使用されることに
なる。したがって、本発明の光起電力構成部品を用いて集光型光起電力デバイスの潜在的
な効率を最適化するために、通常、可能な限り多くの光がパターン付きガラスを透過する
ことが求められる。これは、無色すなわち透明のパターン付きガラスによって実現するこ
とができる。ここで述べる目的に適した透明ガラスのタイプは当業者に周知である。こう
いったガラスのタイプには、標準的なソーダ石灰タイプのガラスや、全鉄含有量が低いガ
ラスなどのソーラータイプ（solar type）のガラスが含まれるが、これに限定されない。
ここで述べる目的のためには、全鉄含有量が約０．００１〜０．１００重量パーセントの
範囲にあるソーラータイプのガラスを利用することが好ましい。全鉄含有量が約０．００
５〜０．０５０重量パーセントのソーラータイプのガラスを利用すると、より好ましい。
全鉄含有量が約０．００５〜０．０２０重量パーセントのソーラータイプのガラスを利用
すると、最も好ましい。
【００３０】
当業者は認識しているだろうが、機能的な光起電力デバイスは、しばしば、強風や降雨
といった過酷な環境条件にさらされる。したがって、本発明によるパターン付きガラス板
は、そのパターン付きガラスの耐久性を確実に高めるために、熱強化すなわち焼き戻しさ
れていると好ましい。特に、本発明のパターン付きガラスは、光起電力デバイスにおいて
集光器として機能することに加えて、カバーガラスとしても機能するので、製造コストが
さらに低減される。
【００３１】
これまで、太陽電池で使用される光起電力材料すなわち太陽電池材料は、光起電力デバ
イス製造において最も費用のかかる面となっていた。したがって、太陽電池材料の使用量
を最小限にできる光起電力デバイスが必要とされている。本発明によるパターン付きガラ
スは、太陽からの拡散エネルギーの集中効率が良い。このエネルギーの集中により、太陽
電池材料の利用が大幅に少ない光起電力デバイスの製造が可能となる。本発明により使用
される太陽電池材料は、その材料が周知であって、光起電力デバイスで使用される材料と
して容認される限り、特に限定されない。
【００３２】
シリコンは、入手し易く、性能特性が周知であることから、光起電力デバイスに最も頻
繁に使用される。上述の理由から、ここで記載した目的のために、太陽電池材料としてシ
リコンを利用すると好ましい。シリコンは、アモルファス（非晶質）であっても、結晶質
タイプであってもよい。本発明により使用できるシリコンの結晶タイプは、ナノ結晶シリ
コン、微結晶シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコンおよびそれらの組合せである。
太陽電池材料のサイズは特に限定されない。太陽電池材料は、長さ、幅および／または高
さが約１ｍｍ〜数メートルほどであってよい。好ましい実施形態では、太陽電池材料は、
長さ約１ｍ未満、幅および高さ２０ｍｍ未満である。より好ましい実施形態では、長さ約
５００ｍｍ未満、幅および高さ１０ｍｍ未満である。最も好ましい実施形態では、長さ約
１５５ｍｍ未満、幅および／または高さ５ｍｍ未満である。
【００３３】
太陽からの光の入射のため、太陽電池は、本発明によるパターン付きガラスの平坦な、
すなわち平面である光学面の下に、凸状部分を有するパターン付きの光学面が太陽電池と
反対の方を向いているように配設されることが望ましい。太陽電池は、パターン付きガラ
スの平坦な面、すなわち平面と接触するように配設されることがさらに望ましい。集光型
光起電力デバイスでは、太陽電池の表面積全体にわたって光が均等に広がっている方が、
同じ太陽電池の表面積に光が狭い範囲に合焦した場合と比べて、光起電力デバイスの効率
がよくなる。したがって、ここで記載されたパターン付きガラスの凸状の形状の焦点距離
より有限の距離だけ上に太陽電池を配設すると有利である。これにより、本発明によるパ
ターン付きガラスによって、利用する光起電力材料の量が大幅に少ない集光型光起電力デ
バイスの製造が可能になる。例えば、シリコンベースの平板型光起電力デバイスには、一
般に、かなり大きなシリコンブロック材が必要である。しかしながら、本発明によるパタ
ーン付きガラスを組み込んだ集光型光起電力デバイスを用いると、光起電力デバイスで使
用するシリコンブロック材の量をはるかに少なくすることが可能になる。シリコンブロッ
ク材は細片に裁断され、図２に示されているように、ここで記載されたパターン付きガラ
スの凸状の形状の下の中心に配設することができる。
【００３４】
さらに、従来の集光型光起電力デバイスは一般に、少なくとも３つの主要な構成部品、
つまり１）光起電力（ＰＶ）材料と、２）カバーガラスと、３）太陽集光器と、を利用す
る。本発明によるパターン付きガラスを用いると、カバーガラスと太陽集光器とを、単一
の構成部品に個別に組み合わせることが可能になる。したがって、本発明のパターン付き
ガラスは、太陽エネルギーを集中する手段としてだけでなく、光起電力カバーガラスとし
て機能することが可能である。これにより光起電力デバイスの製造における工程段階が削
減され、光起電力デバイスの物理的な構成部品の数が最小限になり、したがって、主要な
構成部品が２点のみの集光型光起電力デバイスが可能になる。
【００３５】
本発明のパターン付きガラスのサイズは特に限定されない。この段落で扱う寸法は図４
Ａに示されている。本発明のパターン付きガラスの厚さ１００は約１ｍｍ〜１ｍであって
よい。好ましい実施形態では、厚さ１００は約１０ｍｍ未満である。より好ましい実施形
態では、厚さ１００は約８ｍｍ未満である。最も好ましい実施形態では、厚さ１００は約
６ｍｍ未満である。本発明のパターン付きガラスの各凸状の形状の幅１１０は、約１ｍｍ
〜１ｍほどにすることができる。好ましい実施形態では、各凸状の形状の幅１１０は約１
０ｍｍ未満である。より好ましい実施形態では、各凸状の形状の幅１１０は約８ｍｍ未満
である。最も好ましい実施形態では、各凸状の形状の幅１１０は約６ｍｍ未満である。本
発明のパターン付きガラスの凸状の形状の半径１３０は、約１ｍｍ〜１ｍほどにすること
ができる。好ましい実施形態では、各凸状の形状の半径１３０は約２０ｍｍ未満である。
より好ましい実施形態では、各凸状の形状の半径１３０は約１０ｍｍ未満である。最も好
ましい実施形態では、各凸状の形状の半径１３０は約５ｍｍ未満である。本発明のパター
ン付きガラスの各凸状の形状の高さ１２０は、約０．５ｍｍ〜１ｍほどにすることができ
る。好ましい実施形態では、各凸状の形状の高さ１２０は約２０ｍｍ未満である。より好
ましい実施形態では、各凸状の形状の高さ１２０は約１０ｍｍ未満である。最も好ましい
実施形態では、各凸状の形状の高さ１２０は約５ｍｍ未満である。
【実施例１】
【００３６】
図４Ｂには、本発明によるパターン付きガラス２０の一実施形態が示されている。パタ
ーン付きガラス２０は、表１に記載の組成を有するように、溶融ガラス原料から形成され
る。ガラス原料は、ガラス溶融炉内で溶融され、図３の、上側ローラ３０と下側ローラ４
０を通して引き出される。上側ローラ３０および下側ローラ４０により、ガラス溶融物は
図４Ｂに示されているパターン付きガラス２０に形作られる。パターン付きガラス２０は
、平面の光学面から凸状の形状の上端までの厚さ１００が約５．６ｍｍ、各凸状の形状の
幅１１０が約５．８ｍｍである。ここで記載されたパターン付きガラス２０の光学面上に
配設された凸状の形状については、凸状の形状の高さ１２０は約１．５ｍｍ、半径１３０
は約３．５ｍｍである。
【００３７】
【表１】
2015057836.tif 000003
【実施例２】
【００３８】
ここで、本発明による光起電力デバイスの一実施形態を示す。シリコンブロックのフィ
ルム材料は約３．５０ｍｍの幅の細片に裁断される。図２（左端の凸状の形状）において
部分的に示されているように、上記実施例１のパターン付きガラスを使用して、その各凸
状の形状の下に中心に、シリコンのフィルム材料からなる幅３．５０ｍｍの細片が配設さ
れる。
【００３９】
特定の実施形態について本発明を説明したが、本発明は、記載した特定の詳細事項に限
定されず、当業者が想起できる様々な変更および改変を含む。これらの変更および改変は
全て、以下の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲内に含まれる。
【図１】
2015057836.tif 000004
【図２】
2015057836.tif 000005
【図３】
2015057836.tif 000006
【図４Ａ】
2015057836.tif 000007
【図４Ｂ】
2015057836.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成26年11月7日(2014.11.7)
【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】
第１の幅を有する太陽電池材料と、
少なくとも２つの光学面を有するパターン付きガラスと、を備える光起電力デバイスで
あって、
前記パターン付きガラスの前記光学面のうちの少なくとも１つが、集光可能かつ／または光を合焦させることが可能な、隣接して配設された一連の複数の凸状の形状を形成しており、
前記凸状の形状は平坦な上側部分を備えており、
前記平坦な上側部分は第２の幅を有しており、
前記第２の幅は前記第１の幅未満であり、
前記パターン付きガラスは、前記凸状の形状が前記太陽電池材料とは反対の方を向いた状態で、前記太陽電池材料と直接接触するように前記太陽電池材料に配設されていて、
さらに、前記太陽電池材料に集光かつ／または合焦された前記光が前記凸状の形状により前記太陽電池材料の表面全体にわたり均等に広がるようにした、光起電力デバイス。
【請求項２】
前記パターン付きガラスの前記光学面の１つが、平坦であり、前記一連の複数の凸状の形状が形成された前記光学面と反対側にある、請求項１に記載の光起電力デバイス。
【請求項３】
前記パターン付きガラスが１０ｍｍ未満の厚さを有する、請求項１に記載の光起電力デバイス。
【請求項４】
前記パターン付きガラスが８ｍｍ未満の厚さを有する、請求項１に記載の光起電力デバイス。
【請求項５】
前記パターン付きガラスが６ｍｍ未満の厚さを有する、請求項１に記載の光起電力デバイス。
【請求項６】
前記パターン付きガラスの前記凸状の形状の幅が１０ｍｍ未満である、請求項１に記載の光起電力デバイス。
【請求項７】
前記パターン付きガラスの前記凸状の形状の幅が６ｍｍ未満である、請求項１に記載の光起電力デバイス。
【請求項８】
少なくとも１つの太陽電池が、前記パターン付きガラスの前記凸状の形状の少なくとも１つの下でその中心に配設される、請求項１に記載の光起電力デバイス。
【請求項９】
前記太陽電池材料がシリコンを含む、請求項１に記載の光起電力デバイス。
【請求項１０】
前記パターン付きガラスの全鉄含有量が０．１０重量パーセント未満である、請求項１に記載の光起電力デバイス。
【請求項１１】
前記パターン付きガラスの全鉄含有量が０．０２重量パーセント未満である、請求項１０に記載の光起電力デバイス。
【請求項１２】
光起電力デバイスを製造する方法であって、
ａ）少なくとも２つの光学面を有しており、前記光学面のうちの少なくとも１つが、集光可能かつ／または光を合焦させることが可能な、隣接して配設された一連の複数の凸状の形状を形成していると共に、該凸状の形状が平坦な上側部分を備えている、パターン付きガラスを設けるステップと、
ｂ）前記パターン付きガラスの下に第１の幅を有する太陽電池を設けるステップと、
ｃ）前記パターン付きガラスを、前記凸状の形状が前記太陽電池と反対の方を向いた状態で、前記太陽電池と直接接触するように、前記太陽電池に配設するステップと、を含み、
前記太陽電池が第１の幅を有すると共に、前記凸状の形状の前記平坦な上側部分が第２の幅を有しており、
前記第２の幅は前記第１の幅未満である、
光起電力デバイスを製造する方法。
【請求項１３】
前記パターン付きガラスの全鉄含有量が０．１０重量パーセント未満である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記パターン付きガラスの全鉄含有量が０．０２重量パーセント未満である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記パターン付きガラスの前記光学面の１つが、平坦であり、前記一連の複数の凸状の形状が形成された前記光学面と反対側にある、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記パターン付きガラスの厚さが１０ｍｍ未満である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記パターン付きガラスの厚さが８ｍｍ未満である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記パターン付きガラスの厚さが６ｍｍ未満である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
前記凸状の形状の幅が１０ｍｍ未満である、請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
前記凸状の形状の幅が６ｍｍ未満である、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記パターン付きガラスがオンライン方式で製造される、請求項１に記載の光起電力デバイス。
【請求項２２】
前記パターン付きガラスがオンライン方式で製造される、請求項１２に記載の方法。
【請求項２３】
第１の幅を有する太陽電池材料と、
前記太陽電池材料と直接接触するように前記太陽電池材料に配設された、少なくとも２つの光学面を有するパターン付きガラスと、を備える光起電力デバイスであって、
前記パターン付きガラスの前記光学面のうちの少なくとも１つが、集光可能かつ／または光を合焦させることが可能な、隣接して配設された一連の複数の凸状の形状を形成しており、該凸状の形状が平坦な上側部分を有し、
前記平坦な上側部分は第２の幅を有しており、
前記第２の幅は前記第１の幅未満であり、
前記パターン付きガラスがオンライン方式によって形成されており、
かつ、前記太陽電池材料に集光かつ／または合焦された前記光が前記凸状の形状により前記太陽電池材料の表面全体にわたり均等に広がるようにした、光起電力デバイス。
【請求項２４】
前記パターン付きガラスが１０ｍｍ未満の厚さを有する、請求項２３に記載の光起電力デバイス。
【請求項２５】
前記パターン付きガラスが８ｍｍ未満の厚さを有する、請求項２３に記載の光起電力デバイス。
【請求項２６】
前記パターン付きガラスが６ｍｍ未満の厚さを有する、請求項２３に記載の光起電力デバイス。
【請求項２７】
前記パターン付きガラスの前記凸状の形状の幅が１０ｍｍ未満である、請求項２３に記載の光起電力デバイス。
【請求項２８】
前記パターン付きガラスの前記凸状の形状の幅が６ｍｍ未満である、請求項２７に記載の光起電力デバイス。
【請求項２９】
前記太陽電池材料が、前記パターン付きガラスの前記凸状の形状の少なくとも１つの下でその中心に配設される、請求項２３に記載の光起電力デバイス。
【請求項３０】
前記太陽電池材料がシリコンを含む、請求項２３に記載の光起電力デバイス。
【請求項３１】
前記パターン付きガラスの全鉄含有量が０．１０重量パーセント未満である、請求項２３に記載の光起電力デバイス。
【請求項３２】
前記パターン付きガラスの全鉄含有量が０．０２重量パーセント未満である、請求項３１に記載の光起電力デバイス。
【請求項３３】
光起電力デバイスを製造する方法であって、
ａ）少なくとも２つの光学面を有しており、前記光学面のうちの少なくとも１つが、集光可能かつ／または光を合焦させることが可能な、隣接して配設された一連の複数の凸状の形状を形成していると共に、該凸状の形状が平坦な上側部分を備えている、パターン付きガラスを設けるステップと、
ｂ）前記パターン付きガラスの下に前記パターン付きガラスと直接接触するように太陽電池を設けるステップと、を含み、
前記太陽電池が第１の幅を有すると共に、前記凸状の形状の前記平坦な上側部分が第２の幅を有しており、
前記第２の幅は前記第１の幅未満であり、
前記パターン付きガラスがオンライン方式で形成される、光起電力デバイスを製造する方法。
【請求項３４】
前記パターン付きガラスが１０ｍｍ未満の厚さを有する、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記パターン付きガラスが８ｍｍ未満の厚さを有する、請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
前記パターン付きガラスが６ｍｍ未満の厚さを有する、請求項３３に記載の方法。
【請求項３７】
前記パターン付きガラスの前記凸状の形状の幅が１０ｍｍ未満である、請求項３３に記載の方法。
【請求項３８】
前記パターン付きガラスの前記凸状の形状の幅が６ｍｍ未満である、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記太陽電池が、前記パターン付きガラスの前記凸状の形状の少なくとも１つの下でその中心に配設される、請求項３３に記載の方法。
【請求項４０】
前記太陽電池の材料がシリコンを含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項４１】
前記パターン付きガラスの全鉄含有量が０．１０重量パーセント未満である、請求項３３に記載の方法。
【請求項４２】
前記パターン付きガラスの全鉄含有量が０．０２重量パーセント未満である、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記パターン付きガラスがカバーガラスとして機能し、別個のカバーガラスが含まれない、請求項１に記載の光起電力デバイス。
【請求項４４】
前記パターン付きガラスがカバーガラスとして機能し、別個のカバーガラスが含まれない、請求項１２に記載の方法。
【請求項４５】
前記パターン付きガラスがカバーガラスとして機能し、別個のカバーガラスが含まれない、請求項２３に記載の光起電力デバイス。
【請求項４６】
前記パターン付きガラスがカバーガラスとして機能し、別個のカバーガラスが含まれない、請求項３３に記載の方法。
【請求項４７】
第１の幅を有する太陽電池材料と、
少なくとも２つの光学面を有するパターン付きガラスと、を備える光起電力デバイスであって、
前記光学面のうちの少なくとも１つが、集光可能かつ／または光を合焦させることが可能な、隣接して配設された一連の複数の凸状の形状を形成しており、
前記凸状の形状は、平坦な上側部分を備えており、
前記平坦な上側部分は第２の幅を有しており、
前記第２の幅は前記第１の幅未満であり、
前記パターン付きガラスは、前記一連の複数の凸状の形状が前記太陽電池材料と反対の方を向いた状態で、前記太陽電池材料と直接接触するように前記太陽電池材料に配設されていると共に、
前記パターン付きガラスがカバーガラスとして機能して、別個のカバーガラスが含まれておらず、
かつ、前記太陽電池材料に集光かつ／または合焦された前記光が前記凸状の形状により前記太陽電池材料の表面全体にわたり均等に広がるようにした、光起電力デバイス。
【請求項４８】
前記太陽電池材料が前記パターン付きガラスの前記凸状の形状から所定距離のところに配置されており、
前記所定距離が前記凸状の形状の焦点距離より短い、請求項１に記載の光起電力デバイス。
【請求項４９】
前記パターン付きガラスが熱強化すなわち焼き戻しされている、請求項１に記載の光起電力デバイス。
【請求項５０】
前記太陽電池材料がシリコンのブロック材料から切り出された薄片を含む、請求項１に記載の光起電力デバイス。