(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ｉ）１つのポリマーシート内に少なくとも３つの隣接する領域を備え、前記領域が前記ポリマーシートの長手方向に延在している、ポリマーシートであって、
（１）第１の領域が、前記ポリマーシートの外側に面するその表面上に長尺導体の位置を固定するために十分な延性および／または接着性を有し、
（２）前記第１の領域に隣接する第２の領域が、前記第１の領域とは異なる重合度および／または架橋度を有し、
（３）前記第２の領域に隣接する第３の領域が、前記第２の領域とは異なる重合度および／または架橋度を有し、
前記ポリマーシート内の前記第１の領域が、前記第２の領域より低い重合度および／または架橋度を有し、前記ポリマーシート内の前記第３の領域が、前記第１の領域より低い重合度および／または架橋度を有する、ポリマーシートと、
（ｉｉ）前記ポリマーシートの外側に面する前記第１の領域の表面上に配置された少なくとも１つの長尺導体と、
を備えるポリマー導体シート。
【請求項２】
第１、第２、および／または第３の領域の重合度および／または架橋度の相違が、
前記ポリマーシート内での
１．領域特有の照射、好ましくは電子、イオン、原子、中性子、熱、または電磁照射、
２．領域特有の温度処理、
３．領域特有の化学処理、
の１つまたは複数の結果によるものである、請求項１に記載のポリマー導体シート。
【請求項３】
第１および／または第３の領域が熱接着性を有し、好ましくは、前記第１の領域が延性を有し、前記第３の領域が熱接着性を有する、請求項１または２に記載のポリマー導体シート。
【請求項４】
前記ポリマーが、熱可塑性物質、熱硬化性樹脂、エラストマ、および熱可塑性エラストマ、好ましくはポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリアクリレート、イオノマー、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、シリコーンおよびポリウレタン（ＰＵ）、より好ましくは熱可塑性ポリオレフィン（ＴＰＯ）、ポリオレフィン系エラストマ（ＰＯＥ）、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、ポリエチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、イオノマー、ポリエチレンメタクリル酸（ＥＭＡ）およびポリエチレンアクリル酸（ＥＡＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）およびナイロン、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリメタクリレート（ＰＭＡ）、ポリビニルシランまたはそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項１から３のいずれか一項に記載のポリマー導体シート。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のポリマー導体シートを備えた装置。
【請求項６】
前記装置が、好ましくは請求項１から４のいずれか一項に記載のポリマー導体シートによって相互接続された電流発生素子を備える、タブ付き太陽電池、太陽電池ストリング、マトリクスまたはモジュールである、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
太陽電池モジュールが、
（ａ）少なくとも２つの電流発生素子と、
（ｂ）少なくとも２つのポリマー導体シートと、
（ｃ）任意選択的に少なくとも２つの封止層と、
（ｄ）少なくとも２つのガラス板と、を備える
（Ｉ）上側および下側を有する太陽電池モジュールであって、
（ｉ）少なくとも２つの電流発生素子（ａ）が少なくとも２つのポリマー導体シート（ｂ）の導体によって導電相互接続されて太陽電池ストリングを形成しており、
（ｉｉａ）前記ガラス板（ｄ）が前記太陽モジュールの上側および下側で前記ポリマー導体シート（ｂ）に接続され、前記ガラス板が前記太陽電池モジュールの外面を形成している、もしくは
（ｉｉｂ）任意選択的な前記封止層（ｃ）が前記太陽モジュールの上側および／または下側で前記ガラス板（ｄ）を前記ポリマー導体シート（ｂ）に接続し、前記ガラス板が前記太陽モジュールの外面を形成している、太陽電池モジュール、
または
（ａ）少なくとも２つの電流発生素子と、
（ｂ）少なくとも２つのポリマー導体シートと、
（ｂ２）任意選択的に少なくとも２つの封止層と、
（ｃ）バックシート、好ましくは不透明バックシートと、
（ｄ）ガラス板と、を備える
（ＩＩ）光源に面する側および光源から離れた側を有する太陽電池モジュールであって、
（ｉ）少なくとも２つの電流発生素子（ａ）が少なくとも２つのポリマー導体シート（ｂ）の導体によって導電相互接続されており、
（ｉｉ）前記バックシート（ｃ）が太陽モジュールの光源から離れた側で前記ポリマー導体シート（ｂ）に接続されており、
（ｉｉｉ）前記ガラス板（ｄ）が太陽モジュールの光源に面する側で前記ポリマー導体シート（ｂ）に接続されており、
（ｉｖ）任意選択的な封止層（ｂ２）が太陽モジュールの上側および下側で前記ガラス板（ｄ）および／または前記バックシート（ｃ）をそれぞれ前記ポリマー導体シート（ｂ）に接続し、前記ガラス板および前記バックシートが太陽モジュールの外面を形成している、太陽電池モジュール、
または
（ＩＩＩ）１つのポリマーシート内に少なくとも２つの隣接する領域を備え、前記領域が前記ポリマーシートの長手方向に延在する、ポリマーシートから成る少なくとも１つの封止層をさらに備える上記（Ｉ）または（ＩＩ）による太陽電池モジュールであって、
（ｉ）前記封止層の第１の領域が、前記ポリマーシートの外側に面する表面で太陽モジュールの外層に接着するために十分な延性および／または接着性を有し、
（ｉｉ）前記封止層の前記第１の領域に隣接する第２の領域が、前記第１の領域とは異なる重合度および／または架橋度を有する、太陽電池モジュールである、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
太陽電池ストリング、マトリクスまたはモジュールにおいて電流発生素子を相互接続するための請求項１から４のいずれか一項に記載のポリマー導体シートの使用。
【請求項９】
タブ付き太陽電池、太陽電池ストリング、マトリクスまたはモジュールを製造する方法であって、
（ｉ）請求項１から４のいずれか一項に記載のポリマー導体シートを提供する段階と、
（ｉｉ）少なくとも１つの電流発生素子に段階（ｉ）の前記ポリマー導体シートを整列および接触させる段階と、
（ｉｉｉ）任意選択的に圧力および／または熱の下で、前記少なくとも１つの電流発生素子に前記ポリマー導体シートを導電接続する段階と、を含む方法。
【請求項１０】
請求項１から４のいずれか一項に記載のポリマー導体シートの少なくとも１つを、少なくとも１つの電流発生素子のそれぞれの面に整列、接触および接続する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
請求項１から４のいずれか一項に記載のポリマー導体シートの少なくとも１つを、少なくとも２つの電流発生素子の少なくとも１つの面に整列、接触および接続することにより、前記素子を機械的および電気的に相互接続する、請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
請求項１に記載のポリマー導体シートを形成するための方法であって、
ａ）少なくとも部分的に重合および／または架橋することができる重合性および／また架橋性シートを提供する段階と、
ｂ）１つのポリマーシート内での
‐領域特有の照射、好ましくは電子、イオン、原子、中性子、熱または電磁照射、
‐領域特有の温度処理、および
‐領域特有の化学処理
から成る群から選択される１つまたは複数の処理によって、前記ポリマーシート内に第１、第２および／または第３の領域を生成するように、重合性および／または架橋性シートを領域特有に重合および／または架橋する段階と、
ｃ）長尺導体を提供する段階と、
ｄ）前記ポリマーシートの外側に面する第１の領域の表面上に前記長尺導体を配置、好ましくは一時的に付着させる段階と、を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同一のポリマーシート内に異なる重合度および／または架橋度を有する領域を備え、前記領域が、例えば機械的安定性、延性、および／または（熱）接着性の点で異なる、ポリマー導体シートに関する。本発明はさらに、これらの領域を有するポリマー導体シートを備えた太陽電池ストリング、マトリクスおよびモジュールなどの装置、その使用および製造方法を教示する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池内または太陽電池アレイにおける太陽電池間の導電接続は、個々の電気伝導体または電気伝導体のグリッドを太陽電池の電流発生素子にはんだ付けすることによって通常は実現される。太陽電池の電流発生素子は、ｐ−ｎ素子、グレッツェルセルなどの有機電流発生素子を含む。ポリマー材料は、太陽電池の製造において、様々な外的影響から太陽電池を封止および保護するために一般的に使用される。
【０００３】
ＵＳ６，５８６，２７１Ｂ１には、放射線重合によって生成された高い耐熱クリープ性を有する均一重合材料が記載されている。前記ポリマーは太陽電池の様々な箇所に使用され、ポリマーは太陽電池のバックスキン層上に位置する金属相互接続パターンと結合され得る。この金属相互接続パターンは、バックスキン材料上にパターンを配置した後に、導電エポキシによって太陽電池にはんだ付けまたは接続される。
【０００４】
ＷＯ２０１１／０８９４７３には、太陽電池の複数の層を互いに押し付けるために、太陽電池を膜または接着性箔で覆うシステムおよび方法が記載されている。ＷＯ２００４／０２１４５５は、導電ワイヤを接着層に取り付け、接着層を別の任意選択的に透明かつ絶縁性のフィルムに取り付けることを対象としている。接着層および絶縁フィルムは、化学的に異なる材料から成る。ワイヤが取り付けられた接着性箔は、次いでｐ−ｎ素子の表面に接触される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６，５８６，２７１号明細書
【特許文献２】国際公開第２０１１／０８９４７３号
【特許文献３】国際公開第２００４／０２１４５５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、効率的かつ経済的に太陽電池を製造するための新規かつ向上した手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
該目的は、
（ｉ）同一のポリマーシート内に少なくとも２つの隣接する領域を備え、その領域がポリマーシートの長手方向に延在している、ポリマーシートであって、
（１）第１の領域が、ポリマーシートの外側に面するその表面上に長尺導体の位置を固定するために十分な延性および／または接着性を有し、
（２）第１の領域に隣接する第２の領域が、第１の領域とは異なる重合度および／または架橋度を有する、ポリマーシートと、
（ｉｉ）ポリマーシートの外側に面する第１の領域の表面上に配置された少なくとも１つの長尺導体と、を備えるポリマー導体シートによって解決される。
【０００８】
少なくとも２つの隣接する領域を備え、本発明によって使用するためのポリマーシートは、１つまたは複数のモノマーから生成される。本発明において使用するためのポリマーシートは、その元のモノマー組成に関して化学的に均一な材料である。同一のポリマーシート内の隣接する領域を区別する重合度および／または架橋度の相違は、位置的に限定された、すなわち領域特有の重合および／または架橋の結果によるものである。言い換えると、少なくとも２つの隣接する領域は、同一の開始材料の重合度および／または架橋度の相違の結果によるものである。この開始材料は、架橋性シートとも称される。例えば、異なる領域は、例えば領域特有の照射、領域特有の温度制御、および／または領域特有の化学処理による、（さらに）重合および／または（さらに）架橋されるモノマーまたはポリマーの領域特有の処理の結果であり得る。別々に作製された異なる化学組成を有する別々の層の組立体とは対照的に、本発明のポリマーシートは、１枚のシートにおける同一の均一な開始材料を位置毎に異なる重合および／または架橋処理したものである。領域は同一のポリマーシートの部分を形成するため、領域は互いに直接隣接し、近接に接触して、重合移行領域を形成している。１つの領域から別の領域への重合度および／または架橋度がポリマーシート内で突然または連続的に変化し得るという意味で、１つの領域から隣接する領域への移行は、連続的、漸進的または急激であり得る。本発明において使用するためのポリマーシートの領域は、異なるおよび／または別個の層の段階的な組立の結果ではなく、同一のポリマーマトリクスシート内に包含された、重合度および／または架橋度の異なる個々の領域である。
【０００９】
一般的に理解されるように、ポリマーは、同一のまたは異なるモノマーの間の反応の結果である。重合度は、ポリマー中のモノマー単位の数として知られている。架橋とは、例えば共有またはイオン結合によって、１つのポリマー部分と別のポリマー部分を、場合によっては同一のまたは異なるポリマーの部分をつなぐ１つまたは複数の結合の形成を意味する。
【００１０】
同一の組成であるが異なる重合度および／または架橋度を有するポリマーは、典型的に異なる物理および／または化学特性を表す。一般的に、重合度および／または架橋度の増大は、ポリマーのより高い融点およびより高い機械強度に関係する。
【００１１】
ポリマー導体シート内の領域は、ポリマーシートの長手方向に延在する、すなわちシートの平坦な面に平行である。また、ポリマー導体シートの領域は、長手方向において上下に重なっている。好ましくは、領域は重複し得る。
【００１２】
本発明によると、ある領域は、重合および／または架橋の少ない他の領域と比較して、高い重合度および／または架橋度に起因してシート全体に高い安定性を提供し得る。ある領域は、他の領域と比較して高い延性、低い剛性および場合によっては接着性または熱接着性を有し得るため、電流発生素子またはガラス表面にポリマー導体シートを例えば積層させることができる。第１の領域は、電流発生素子および／または導体、例えばワイヤまたはワイヤウェブを支持し、固定し、さらにはその形状にある程度一致させるのに適している。
【００１３】
導体は、電流を伝導することができる任意の手段である。例えば、ワイヤ、バー、電極、または、例えばワイヤウェブ、バーまたは電極などのワイヤの組立体の形態であってよい。典型的に、導体は、自立しなくてもよく、例えば電着またはプラズマ噴霧によって塗布され得る、金属構造である。導体は、その表面上に合金を含み得、合金ははんだ接続を形成するかまたは導体に接続される表面、例えば太陽電池製造用電流発生素子と共晶系を形成し得る。導体は、光学的および／または美的理由のために材料で被覆され得る。
【００１４】
導体によって、好ましくは導体ウェブによって、２つまたは複数のポリマー導体シートが相互接続され得る。言い換えると、同一の導体、好ましくは導体ウェブ上の異なる箇所に２つまたは複数のポリマーシートが配置され得、こうして同一の導体または導体ウェブによって相互接続されたポリマー導体シートが形成される。
【００１５】
本発明によって使用される電流発生素子という用語は、ｐ‐ｎ接合素子、有機電流発生素子、またはグレッツェルセルなどの色素増感太陽電池を包含することを意味する。典型的に、ｐ‐ｎ接合素子は、太陽電池の一部を形成し得る半導体の単結晶内部の境界要素または２種類の半導体材料（ｐ型およびｎ型）の間の界面である。有機電流発生素子は、典型的に、導電有機ポリマーまたは導電有機小分子から生成される。色素増感太陽電池は、光増感型アノードと光電気化学系を形成する電解質との間に形成された半導体に基づくものである。
【００１６】
ポリマーシートの第１の領域上に配置された導体は、ポリマーシートの延性および／または（熱）接着性に起因してポリマーシート上の位置が安定化されるため、ポリマー導体シートの組立、輸送および／または最終的な応用の間に、ポリマーシート上の導体を例えば太陽電池を製造するための電流発生素子に空間的に固定することが可能となる。
【００１７】
本明細書中で使用される接着性という用語は、接着領域が少なくとも１つの導体を支持して位置的に固定することを意味し、熱接着性という用語を包含する。熱接着性とは、領域の接着特性が温度によるものであることを意味し、例えば加熱したときにその領域の接着性が増加し得る。少なくとも１つの導体の支持および固定は、領域の接着力および／または延性特性および／または少なくとも１つの導体の形状への適合の結果であり得、それによりシート上での横方向の移動および／または第１の領域から導体が分離することを防止する。接着性という用語は、粘着する表面に限定されず、好ましくは第１の領域に対する導体の任意の接着を特徴とする。本明細書中で使用される延性とは、領域が少なくとも１つの導体の形状に三次元的に順応し得ることを意味する。
【００１８】
対象の装置、例えば太陽電池を製造するための電流発生素子に導体の突出部が接触することができるように、ポリマーシートの第１の領域は、導体の一部のみを埋め込み得る。
【００１９】
好ましい実施形態では、本発明のポリマー導体シートは、同一のポリマーシート内に第２の領域とは異なる重合度および／または架橋度を有する第３の領域をさらに備え、第３の領域は第２の領域に隣接して配置される。
【００２０】
さらに好ましい実施形態では、本発明のポリマーシートの第３の領域は、第２の領域より低い、好ましくは第１の領域より低い重合度および／または架橋度を有する。
【００２１】
例えば、本発明のポリマー導体シートは、３つの領域を含む以下の構造を有し得る。第１の領域は、隣接する第２の領域と比較して低い重合度および／または架橋度を有し、少なくとも１つの導体を支持する。さらに重合された第２の領域は、第１の領域と比較して高い重合度および／または架橋度に起因して、ポリマー導体シートに安定性を提供する。第３の領域は第２の領域に隣接して配置され、第３の領域は第１および第２の領域として重合度および／または架橋度が低い。第３の領域の低い重合度および／または架橋度は、第３の領域を介してポリマー導体シートを外部表面、例えばガラス板に容易に接着する。本発明の可能な領域の実施形態の図として、以下の図１から８を参照する。
【００２２】
本発明のポリマー導体シートは、好ましくは２０から４００μｍ、より好ましくは４０から３００μｍ、最も好ましくは６０から２００μｍ厚である。ポリマー導体シートの各領域の厚さは、それぞれ異なってよく、好ましくはポリマー導体シートの総厚の２０から８０％、より好ましくは２０から６０％、最も好ましくは３０から５０％である。また、第１の領域の厚さは少なくとも１つの導体の厚さまたは直径の３０から８０％であり、より好ましくは少なくとも１つの導体の厚さの４０から６０％であることが好ましい。
【００２３】
第１の領域と第２の領域の重合度および／または架橋度の相対差は、好ましくは少なくとも５、１０または２０％であり、好ましくは少なくとも４０または５０％である。
【００２４】
好ましくは、ポリマー導体シートの少なくとも１つの領域は、少なくとも５％、より好ましくは少なくとも１５％、最も好ましくは少なくとも２５％まで硬化される。重合度は、ＩＳＯ  １０１４７：２０１１またはＥＮ  ＩＳＯ  １０１４７：２０１２に置き換えられたＤＩＮ  ＥＮ  ５７９：１９９３−０９に従って測定される。
【００２５】
少なくとも１つの領域の重合および／または架橋は、領域全体で、特にシートの平坦な面に垂直な方向において、一定でないことが好ましい。
【００２６】
同一のシート内の１つの領域の重合および／または架橋は、同一もしくは異なる照射タイプまたは同一もしくは異なる照射強度でのシートの片側または両側からの照射によって実現され得、こうして部分的および／または重複照射に起因して領域コースの変更がもたらされる。例えば、両側から照射されたポリマーシートは、シートの中央で重複パターンを生成し得、すなわち重複範囲が重合および／または架橋領域を形成する。照射強度は、ポリマーシート材料の吸収能に応じた照射の侵入深さによるものであり得る。言い換えると、照射エネルギーは、侵入深さで吸収され得、重合度および／または架橋度のゆるやかな変化をもたらす。例えば、ポリマー導体シートの重合度／架橋度は、照射源に面するシートの側でより高くなり得る。
【００２７】
ポリマー導体シートの領域は、照射の間にポリマーシートを部分的にマスクすることによって好ましくは不規則的または構造的となり得る。例えば、照射の前に導体が第１の支持領域に付着される場合、導体は照射を部分的にマスクまたは反射して、マスク領域は重合が低く、隣接する非マスク領域においてはより重合および／または架橋される。この部分的にマスクされた領域は、マスクされた導体接触部でより延性および／または接着性が高く、隣接する領域においてより安定であり、すなわちより重合および／または架橋されているため、導体の固定および同時にシートの安定性に好都合である。また、例えば照射の間に導体によってマスクされない部分などの領域または部分のより高い重合度は、好ましくは電流発生素子によって使用される波長に対するシートの透光性を向上させ得る。
【００２８】
さらに好ましい実施形態では、本発明のポリマー導体シートの第１の領域は、第２の領域より低い重合度および／または架橋度を有し、同一のポリマーシート内の第３の領域は、第１の領域より低い重合度および／または架橋度を有する。
【００２９】
さらに別の好ましい実施形態では、本発明のポリマー導体シートの第１、第２および／または第３の領域の重合度および／または架橋度の相違は、以下の１つまたは複数の結果によるものである。
同一のポリマーシート内での
１．領域特有の照射、好ましくは電子、イオン、原子、熱または電磁照射
２．領域特有の温度処理
３．領域特有の化学処理
【００３０】
領域特有の処理は、シート上に少なくとも１つの導体を配置する前、その間、または後に行われ得る。領域特有の処理は、制御された方法で高分子材料の重合および／または架橋を誘発、促進または阻害し得、処理された材料は、好ましくは、他の表面に積層されるのに適した状態となる。印加される照射エネルギーの量、強度および／またはプロファイル、温度および／または温度プロファイル、重合および／または架橋誘発、促進または阻害化学物質の濃度および／または処理時間は、制御された重合度および／または架橋度をもたらす。当業者は、材料によって異なる処理エネルギー、処理手段／濃度および／または処理プロファイルを必要とし得ることを理解する。
【００３１】
領域特有の照射は、好ましくは、高エネルギー電子ビームで実施される。照射量は、ポリマー導体シートの材料および所望の重合度および／または架橋度に応じて、４０から２００ｋＶ、好ましくは８０から１２０ｋＶまたは１０から２００ｋＧｙの範囲であり得る。
【００３２】
熱による領域特有の照射もまた好ましい。典型的に、熱照射のために印加される温度は、ポリマー導体シートの材料および所望の重合度および／または架橋度に応じて、２０から１７５℃の間である。
【００３３】
例えばプラズマを発生させることによって、イオン照射を実現することができる。
【００３４】
さらに、電磁エネルギー、好ましくはＩＲからＵＶ光の領域の光照射での領域特有の照射が好ましい。
【００３５】
原子放射線によってポリマーの特性を修飾することは、一般的な知識であり、例えば“Ａｔｏｍｉｃ  Ｒａｄｉａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ”，  Ａ  Ｃｈａｒｌｅｓｂｙ，  Ｐｅｒｇａｍｏｎ  Ｐｒｅｓｓ，  ＮＹ，  １９６０において公開されている。
【００３６】
領域特有の温度処理は、好ましくは、重合および／または架橋を誘発、促進または阻害するために、領域特有の熱または冷熱の印加を含む。
【００３７】
また、領域特有の化学処理は、重合度および／または架橋度に影響を及ぼすために使用され得る。化学処理は、好ましくは、ラジカルまたはラジカル源（例えばＡＩＢＮ、ＡＢＣＮ）、過酸化物または酸化剤（例えばｔ‐ブチルペルオキシ２‐エチルヘキシルカーボネート（ＴＢＰＥＨＣまたはＴＢＥＣ）、過酸化ベンゾイル、過酸化水素、ジ‐ｔ‐ブチルペルオキシド、メチルエチルケトンペルオキシド、過酸化アセトン、ペルオキシ二硫酸塩）、求核強塩基（例えばブチルリチウム、ＫＮＨ２）、プロトン酸（例えばリン酸、硫酸、フルオロ酸およびトリフリン酸）、ルイス酸（例えばＳｎＣｌ４、ＡｌＣｌ３、ＢＦ３、ＴｉＣｌ４）、金属触媒（例えばＺｉｅｇｌｅｒ−Ｎａｔｔａ触媒、ジルコノセン、フィリップス触媒、窒素とのニッケルもしくはパラジウム錯体）、ラジカルクエンチャ（例えばヒドロキノン、ヒドロキノンのモノメチルエーテル、）、ＴＡＩＣ（トリアリルイソシアネート）などの周知の化学重合および架橋誘発剤、促進剤または阻害剤の適用を含む。
【００３８】
さらに好ましい実施形態では、本発明のポリマー導体シートの第１および／または第３の領域は、接着性を有し、好ましくは５０℃超、より好ましくは６５℃超、最も好ましくは８９℃超の温度で熱接着性を有し、第１の領域は延性を有し、好ましくは変形可能であり、第３の領域は接着性である。
【００３９】
本発明のポリマー導体シートは、少なくとも部分的に透明であり得る。
【００４０】
部分的に透明とは、光がシートを少なくとも部分的に透過することを意味する。好ましくは、少なくとも部分的に透明なシートは、好ましくは太陽電池用に関連する周波数領域のほとんどにおいて８０％を超える透過率を有して完全に透明であるか、または半透明である。
【００４１】
本発明のポリマー導体シートの少なくとも１つの長尺導体は、ワイヤ、ストリップ、リボンから成る群から好ましくは選択され、好ましくはメッシュ、ウェブ、またはグリッド状構造を有する。
【００４２】
さらに別の好ましい実施形態では、本発明のポリマー導体シートのポリマーは、熱可塑性物質、熱硬化性樹脂、エラストマ、および熱可塑性エラストマ、好ましくはポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリアクリレート、イオノマー、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、シリコーンおよびポリウレタン（ＰＵ）、より好ましくは熱可塑性ポリオレフィン（ＴＰＯ）、ポリオレフィン系エラストマ（ＰＯＥ）、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、ポリエチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、イオノマー、ポリエチレンメタクリル酸（ＥＭＡ）およびポリエチレンアクリル酸（ＥＡＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）およびナイロン、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリメタクリレート（ＰＭＡ）、ポリビニルシランまたは任意のそれらの組み合わせから成る群から選択される。
【００４３】
ポリマー導体シートは、様々な高分子材料、およびそれらの誘導体から構成され得る。例えば、そのような材料は、エチレンのコポリマーまたは酢酸ビニルおよびエチレンのコポリマーであり得る。
【００４４】
また、ポリマーシート材料は、イオノマーであり得る。イオノマーは、式Ｒ−ＣＨ＝ＣＨ２（式中Ｒは、水素および好ましくは１から８の炭素原子を含むアリールラジカルから成る群から選択されたラジカルである）を有するαオレフィンおよび好ましくは３から８の炭素原子を含むかまたはより長いα、β‐エチレン性不飽和カルボン酸の任意の直接またはグラフトエチレンコポリマーから誘導され得る。酸部分は、高分子鎖中にランダムまたは非ランダムに分配される。αオレフィン‐酸コポリマーに基づいて、コポリマーのαオレフィン含有量は、好ましくは５０〜９２％の範囲であり、一方でコポリマーの不飽和カルボン酸含有量は、好ましくは、略２から２５ｍｏｌ％の範囲であり、前記酸コポリマーは、好ましくはＩ、ＩＩまたはＩＩＩ型の金属の任意の群からの金属イオンで中和することによってイオン化された１０から９０％のカルボン酸基を備える。より好ましい実施形態では、イオノマーは、メタクリル酸を含むナトリウムイオノマーまたはＺｎおよびＮａイオノマーであり得る。また、ポリマーは、エチレンおよびヘキセン、オクテンおよびブテンおよびより高級のαオレフィンのコポリマー（またはコモノマー）を含むメタロセンポリエチレンを含み得る。好ましい実施形態では、メタロセンポリエチレンは、オクテンのコモノマーを含むエチレンαオレフィンである。また、ポリマーは、イオノマー‐メタロセンポリエチレン‐イオノマー（ＩＭＩ）の共押出であり得る。
【００４５】
さらに、ポリマーは、好ましくはポリオレフィンを含み、より好ましくは無機フィラーを含むかまたは含まないポリエチレンまたはポリプロピレンを含み得る。
【００４６】
第２の態様では、本発明は、本発明のポリマー導体シートを備える装置を対象とする。
【００４７】
好ましい実施形態では、本発明の装置は、タブ付き太陽電池、太陽電池ストリング、マトリクスまたはモジュールである。本発明において、タブ付き太陽電池とは、単一の電流発生素子に導電接続されたポリマー導体シートであり、ポリマー導体シートの導体がさらなる電流発生素子に接続され得る。
【００４８】
本発明による太陽電池ストリングは、ポリマー導体シートによって導電相互接続される少なくとも２つの太陽電池の二次元配置である。太陽電池マトリクスとは、ポリマー導体シートによって導電相互接続される太陽電池の三次元配置を意味する。太陽電池モジュールとは、互いに積層され、例えばガラス板などのさらなる要素を備え得る太陽電池ストリングまたはマトリクスを指す。
【００４９】
別の好ましい実施形態では、本発明の太陽電池モジュールは、
（ａ）少なくとも２つの電流発生素子と、
（ｂ）少なくとも２つのポリマー導体シートと、
（ｃ）任意選択的に少なくとも２つの封止層と、
（ｄ）少なくとも２つのガラス板と、を備える
（Ｉ）上側および下側を有する太陽電池モジュールであって、
（ｉ）少なくとも２つの電流発生素子（ａ）が少なくとも２つのポリマー導体シート（ｂ）の導体によって導電相互接続されて太陽電池ストリングを形成しており、かつ
（ｉｉａ）ガラス板（ｄ）が太陽モジュールの上側および下側でポリマー導体シート（ｂ）に接続され、ガラス板が太陽電池モジュールの外面を形成している、もしくは
（ｉｉｂ）任意選択的な封止層（ｃ）が太陽モジュールの上側および／または下側でガラス板をポリマー導体シートに接続し、ガラス板が太陽モジュールの外面を形成している、太陽電池モジュール
または
（ａ）少なくとも２つの電流発生素子と、
（ｂ）少なくとも２つのポリマー導体シートと、
（ｂ２）任意選択的に少なくとも２つの封止層と、
（ｃ）バックシート、好ましくは不透明バックシートと、
（ｄ）ガラス板と、を備える
（ＩＩ）光源に面する側および光源から離れた側を有する太陽電池モジュールであって、
（ｉ）少なくとも２つの電流発生素子（ａ）が少なくとも２つのポリマー導体シート（ｂ）の導体によって導電相互接続されており、
（ｉｉ）バックシート（ｃ）が太陽モジュールの光源から離れた側でポリマー導体シート（ｂ）に接続されており、
（ｉｉｉ）ガラス板（ｄ）が太陽モジュールの光源に面する側でポリマー導体シート（ｂ）に接続されており、
（ｉｖ）任意選択的な封止層（ｂ２）が太陽モジュールの上側および下側でガラス板（ｄ）および／またはバックシート（ｃ）をそれぞれポリマー導体シート（ｂ）に接続し、ガラス板およびバックシートが太陽モジュールの外面を形成している、太陽電池モジュール
または
（ＩＩＩ）同一のポリマーシート内に少なくとも２つの隣接する領域を備え、前記領域がポリマーシートの長手方向に延在する、ポリマーシートから成る少なくとも１つの封止層をさらに備える上記（Ｉ）または（ＩＩ）による太陽電池モジュールであって、
（ｉ）封止層の第１の領域が、ポリマーシートの外側に面する表面で太陽モジュールの外層に接着するために十分な延性および／または接着性を有し、
（ｉｉ）封止層の第１の領域に隣接する第２の領域が、第１の領域とは異なる重合度および／または架橋度を有する、太陽電池モジュールである。
【００５０】
上記の要素（ａ）から（ｄ）が積層によって接続されることが好ましい。以下の要素：ポリマー導体シートの領域、封止層またはバックシートの少なくとも１つが、積層の間に、電流発生素子（ａ）とポリマー導体シートの導体との間に生じる空隙を充填するために十分な延性を有することがさらに好ましい。
【００５１】
図７および８は、上記太陽電池モジュール（Ｉ）および（ＩＩ）の特定の実施形態を示す。太陽電池モジュールの光源に面する側は、電流を生成するために、光、例えば太陽光を受光するモジュールの側である。太陽電池モジュールの光源から離れた側は、光源、例えば太陽から離れたモジュールの側である。光源は、電流発生素子が電流に変換することができるエネルギーを放出することができる任意のソースである。
【００５２】
電流発生素子を備える太陽電池ストリング、マトリクスまたはモジュールは、１つまたは複数の本発明のポリマー導体シートによって好ましくは相互接続される。
【００５３】
第３の態様では、本発明は、太陽電池ストリング、マトリクスまたはモジュールにおいて電流発生素子を相互接続するための本発明のポリマー導体シートの使用を対象とする。
【００５４】
第４の態様では、本発明は、タブ付き太陽電池、太陽電池ストリング、マトリクスまたはモジュールの製造方法であって、
（ｉ）本発明によるポリマー導体シートを提供する段階と、
（ｉｉ）少なくとも１つの電流発生素子に段階（ｉ）のポリマー導体シートを整列および接触させる段階と、
（ｉｉｉ）任意選択的に圧力および／または熱の下で、少なくとも１つの電流発生素子にポリマー導体シートを導電接続する段階と、
を含む方法を対象とする。
【００５５】
ポリマー導体シートの導体部材と電流発生素子との間の導電接続は、好ましくは熱および／または圧力を印加しつつ、好ましくは真空下で、電流発生素子にポリマー導体シートの第１の領域を付着、例えば積層させることによって好ましくは達成される。積層段階の間、第１の領域は、導体を所定位置に保持し、その弾性および／または接着性および／または熱接着性特性が積層プロセスを好ましくは補助する。しかしながら、本発明の上述の方法の段階（ｉｉ）におけるポリマー導体シートの導電接続は、電流発生素子から導体への電流の伝導が達成される限り、少なくとも１つの導体を電流発生素子と機械的に接続せずに実現することも可能である。好ましい実施形態では、ポリマー導体シートの第１の領域は、積層の間に少なくとも１つの導体と電流発生素子との間の空隙を充填することができる。
【００５６】
本発明のポリマー導体シートが連続した導体要素（例えば連続したワイヤ）およびシートで予備製造され、ロールの形態で保管されることが好ましい。積層の前に、ロールを伸ばし、好ましくは相互接続される太陽電池と一致するサイズに切断される。１つ、２つ、または多数の電流発生素子がポリマー導体シート上に適当に配置され、太陽電池を製造するためにポリマー導体シートが取り付けられる。
【００５７】
好ましい実施形態では、本発明の少なくとも１つのポリマー導体シートは、本発明による方法において、少なくとも１つの電流発生素子の各側に整列、接触および接続される。
【００５８】
さらに好ましい実施形態では、本発明の少なくとも１つの  ポリマー導体シートは、少なくとも２つの電流発生素子の少なくとも１つの側に整列、接触および接続され、こうして本発明の方法によって前記要素が機械的および電気的に相互接続される。
【００５９】
例えば誘導またはレーザはんだ付けによってさらなる積層の前に、または太陽電池モジュールの積層の間に、導体要素が電流発生素子に導電接続され得る。
【００６０】
ポリマー導体シートは、好ましくはラミネータにおいて電流発生素子に接続される。
【００６１】
第５の態様では、本発明は、本発明によるポリマー導体シートを形成する方法であって、
ａ）少なくとも部分的に重合および／または架橋することができる重合性シートを提供する段階と、
ｂ）同一のポリマーシート内での
‐領域特有の照射、好ましくは電子、イオン、原子、中性子、熱または電磁照射、
‐領域特有の温度処理、および
‐領域特有の化学処理
から成る群から選択される１つまたは複数の処理によって、同一のポリマーシート内に第１、第２および／または第３の領域を生成するように、重合性シートを領域特有に重合および／または架橋する段階と、
ｃ）長尺導体を提供する段階と、
ｄ）ポリマーシートの外側に面する第１の領域の表面上に長尺導体を配置、好ましくは一時的に付着させる段階と、
を含む方法を対象とする。
【００６２】
段階ｄ）は、段階ｂ）の後または前に実施され得る。
【００６３】
以下では、本発明の特定の非限定的な実施形態であって、添付の特許請求の範囲を超えて発明を限定するものと解釈されない実施形態を表す図面を参照して本発明がさらに説明される。図中、同一、機能的に同一または類似の部分は同一の参照符号で示される。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】２つの領域および導体を備えるポリマー導体シートを示す。
【図２】２つの領域および導体を備えるポリマー導体シートを示す。
【図３】３つの領域および導体を備えるポリマー導体シートを示す。
【図４】領域に対する重合度および／または架橋度を示す図表である。
【図５】コネクタを備える２つのポリマー導体シートを示す。
【図６】２つのポリマー導体シートの導体によって相互接続された２つの太陽電池を示す。
【図７】封止層を備える太陽モジュールのレイアップを示す。
【図８】封止層を備えていない太陽モジュールのレイアップを示す。
【図９】２つのガラス板を備える太陽電池モジュールのレイアップを示す。
【発明を実施するための形態】
【００６５】
図１は、同一のポリマーシート（１）内に２つの隣接する領域（２）および（３）を備え、第１の領域（３）が第２の領域（２）と前記シートの平坦な面１５との間に延在している、ポリマーシート（１）の側面図を示す。第２の領域（２）は、第１の領域（３）より高い重合度および／または架橋度を有し、重合および／または架橋に起因する高い安定性を有し、第１の領域（３）は、第２の領域（２）より延性および／または接着性が高く、重合および／または架橋がないかまたは第２の領域（２）より低いことに起因して、第２の領域（２）より低い重合度および／または架橋度を有する。長尺導体  （４）  （図面の面に垂直な方向に延在）は、より少ない程度に重合および／または架橋した第１の領域（３）上に配置され、支持される。図１から３の左側には、ポリマーシート（１）における位置に応じた重合度および／または架橋度が示されている。
【００６６】
図２は、同一のポリマーシート（１）内に２つの隣接する領域（２）および（３）を備えるポリマーシート（１）の側面図を示す。第１の領域（３）は、第２の領域（２）より高い重合度および／または架橋度を有し、重合および／または架橋に起因する高い安定性を有し、第２の領域（２）は、第１の領域（３）より延性および／または接着性が高く、重合および／または架橋がないかまたは第１の領域（３）より低いことに起因して、第１の領域（３）より低い重合度および／または架橋度を有する。長尺導体（４）（図面の面に垂直な方向に延在）は、より高度に重合および／または架橋された第１の領域（３）上に配置され、支持される。
【００６７】
図３は、同一のポリマーシート（５）内に３つの隣接する領域（２）、（３）および（６）を備えるポリマーシート（５）の側面図を示す。第２の領域（２）は、第１の領域（３）より高い重合度および／または架橋度を有し、重合および／または架橋に起因してより高い安定性を有し、第１の領域（３）は、第２の領域（２）より高い延性および／または接着性を有し、重合および／または架橋がないかまたは少ないことに起因して重合度および／または架橋度がより低い。長尺導体（４）は、重合および／または架橋がより少ない第１の領域上に配置される。第２の領域（２）に隣接して位置する第３の領域（６）は、第２の領域（２）より高い延性および／または接着性を有し、重合および／または架橋がないかまたは少ないことに起因して重合度および／または架橋度がより低く、第１の領域（３）より低い重合度および／または架橋度を有する。
【００６８】
図４は、ｘ軸（８）上に第１の領域（３）、第２の領域（２）および第３の領域（６）を示し、ｙ軸（７）上に重合度および／または架橋度を示すグラフである（図１から３の左側のものに匹敵する）。
【００６９】
図５は、長尺導体（４）によって相互接続された２つのポリマー導体シート（９）を示す。シートは、左側のポリマーシート（９）の第１の領域（３）が上向きであり導体（４）が見える状態となり、右側のシート（９）の第１の領域（３）が導体を覆うように下向きに配置されている。
【００７０】
図６は、２つのポリマー導体シート（９）の導体（４）によって相互接続された２つの電流発生素子（１０）を示す。
【００７１】
図７は、２つのポリマー導体シート（９）の長尺導体（４）によって相互接続された２つの電流発生素子（１０）を備える太陽モジュール（１１）のレイアップを示す。それぞれのポリマー導体シート（９）の長尺導体（４）は、太陽電池モジュール（１１）の外に延びる。封止層（１４）は、２つのガラス板（１２）をポリマー導体シート（９）に機械的に接触させ、ガラス板（１２）は、積層後に太陽モジュールの外郭を形成する。
【００７２】
図８は、封止層を備えないレイアップを示す。ここでは、ポリマー導体シート（９）は、電流発生素子（１０）、導体（４）およびガラス板（１２）／バックシート（１３）の間の空隙を充填するのに十分な大きさを有する。太陽モジュールの太陽に面しない側は、不透明であってよいバックシート（１３）で覆われる。
【００７３】
図９は、長尺導体（４）によって相互接続された２つの電流発生素子（１０）を備える太陽モジュール（１１）のレイアップを示す。長尺導体（４）は、太陽モジュール（１１）の外側に延びる。封止層（１４）は、２つのガラス板を長尺導体（４）によって相互接続された２つの電流発生素子（１０）に機械的に接続し、ガラス板（１２）が積層後に太陽モジュールの外郭を形成する。封止層（１４）の各々は、少なくとも２つの隣接する領域を備えるポリマーシート（１４’）から構成され、第１の領域は、上面（１５）を形成し、モジュールの外層を形成する上部ガラス板（１２）に接着するために十分な延性および／または接着性を有し、第１の領域に隣接する第２の領域は、第１の領域とは異なる重合度および／または架橋度を有する。
【００７４】
［実施例］
本発明によるポリマー導体シートおよび太陽モジュールを製造するための非限定的な実施例を提供する。
【００７５】
ＥＢｌａｂ電子ビーム装置（ｅｂｅａｍ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，  ＣＯＭＥＴ  ＡＧ，  Ｆｌａｍａｔｔ，  Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）を使用して、４００μｍ厚さのＰＶ−ＦＳ  ＣＶＦシート（ｄｎｐＳｏｌａｒ，  Ｋａｒｌｓｌｕｎｄｅ，  Ｄｅｎｍａｒｋ）を２００ｋＶの加速電圧で照射した。この照射段階は、８５℃で略４×１０４Ｐａｓの複素粘度を有する、照射源に面するポリマーシートの第１の領域を重合および／または架橋し、シートの残りの部分は重合および／または架橋がより少ない第２の領域を形成する。
【００７６】
続いて、ポリマーシートの第１の領域上に導体のグリッドを配置し、ポリマー導体シートを形成した。導体を加熱することによって、第１の領域が局所的に溶融し、導体を保持するために十分な接着性を有するようになった。
【００７７】
最高温度１７０℃で電流発生素子を、上記のポリマー導体シート、対向する側で２層の４００μｍ厚のＰＶ−ＦＳ  ＣＶＦシート（ｄｎｐＳｏｌａｒ，  Ｋａｒｌｓｌｕｎｄｅ，  Ｄｅｎｍａｒｋ）、および対向する側で２枚の３．２ｍｍ厚のガラス板（ソーラグレードガラス、ｆ  ｓｏｌａｒ  ＧｍｂＨ，  Ｓｕｅｌｚｅｔａｌ，  Ｇｅｒｍａｎｙ）で、電流発生素子を最高温度１７０℃で２０分間ラミネートし、図７に示すように組み立てられた太陽電池モジュールを製造した。
【符号の説明】
【００７８】
１  ２つの領域を備えるポリマー導体シート
２  第２の領域
３  第１の領域
４  導体
５  ３つの領域を備えるポリマー導体シート
６  第３の領域
７  ｙ軸（重合度および／または架橋度）
８  ｘ軸
９  ポリマー導体シート
１０  電流発生素子
１１  太陽モジュールのレイアップ
１２  ガラス板
１３  バックシート
１４  封止層
１５  シートの平坦な面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0006773779.tif 000005
【図５】
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【図６】
0006773779.tif 000007
【図７】
0006773779.tif 000008
【図８】
0006773779.tif 000009
【図９】
0006773779.tif 000010