(57)【要約】  本発明は、ポリ（アリルアミン）またはポリ（ビニルアミン）でプライマー処理されたポリエステルフィルムの少なくとも１つの層を含む太陽電池モジュール、ならびに太陽電池モジュールの製造方法を提供する。【選択図】図３
2010503201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）カプセル材によりカプセル化された１つまたは複数の電子的に相互接続された太陽電池と、（ｂ）少なくとも１つの第１級アミン官能基を有するポリオレフィンでプライマー処理された少なくとも１つの表面を有するポリエステルフィルムとを含む太陽電池モジュール。
【請求項２】
上から下へ向かって、
（ｉ）入射層と、
（ｉｉ）フロントシートカプセル材層と、
（ｉｉｉ）１つまたは複数の電子的に相互接続された太陽電池を含み、受光側と裏側とを有する太陽電池層と、
（ｉｖ）任意のバックシートカプセル材層と、
（ｖ）バッキング層と
を含み、
（ａ）前記入射層および前記フロントシートカプセル材層が、前記太陽電池層の受光側に配置され、
（ｂ）前記任意のバックシートカプセル材層が存在するときは、前記バッキング層が、前記太陽電池層の前記裏側に配置され、
（ｃ）前記入射層、前記フロントシートカプセル材層、存在するときは前記任意のバックシートカプセル材層および前記バッキング層のうち少なくとも１つが、少なくとも１つの第１級アミン官能基を有するポリオレフィンのプライマーでプライマー処理された少なくとも１つの表面を有するポリエステルフィルムを含む、アセンブリから作製された太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記プライマーが、ポリ（アリルアミン）、ポリ（ビニルアミン）およびこれらの組み合わせからなる群から選択される請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記プライマーが、ポリ（アリルアミン）である請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記プライマーが、ポリ（ビニルアミン）である請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記ポリエステルフィルムが、二軸延伸ポリ（エチレンテレフタレート）フィルムである請求項１〜５のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記入射層が、前記プライマーでプライマー処理された内側表面を有し、前記フロントシートカプセル材層に接合した前記ポリエステルフィルムの第１の層を含む請求項２〜６のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記プライマー処理されたポリエステルフィルムの前記第１の層の受光外側表面が、バリアコーティング、反射防止コーティングおよび耐摩耗性コーティングからなる群から選択されるコーティング材料でさらに被覆されている請求項７に記載の太陽電池モジュール。
【請求項９】
前記バッキング層が、前記プライマーでプライマー処理された内側表面を有し、存在するときは前記任意のバックシートカプセル材層、または前記太陽電池層の背面の非受光表面に接合した前記ポリエステルフィルムの第２の層をさらに含む請求項７または８に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１０】
前記プライマー処理されたポリエステルフィルムの前記第２の層の背面外側表面が、バリアコーティング、耐摩耗性コーティングおよび金属コーティングからなる群から選択されるコーティング材料でさらに被覆されている請求項９に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１１】
前記バッキング層が、前記プライマーでプライマー処理された内側表面を有し、存在するときは前記任意のバックシートカプセル材層、または前記太陽電池層の背面に接合した前記ポリエステルフィルムの層を含む請求項２〜６のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１２】
前記プライマー処理されたポリエステルフィルムの背面外側表面が、バリアコーティング、耐摩耗性コーティングおよび金属コーティングからなる群から選択されるコーティング材料でさらに被覆されている請求項１１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１３】
前記フロントシートカプセル材層が、２つのポリマーフィルムまたはシート間にラミネートされた前記プライマー処理されたポリエステルフィルムの第１の層を含む請求項２〜６のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１４】
前記プライマー処理されたポリエステルフィルムの前記第１の層が、一表面または両表面で、バリアコーティングによりさらに被覆されている請求項１３に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１５】
前記任意のバックシートカプセル材層が存在し、２つのポリマーフィルムまたはシート間にラミネートされた前記プライマー処理されたポリエステルフィルムの第２の層をさらに含む請求項１３または１４に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１６】
前記プライマー処理されたポリエステルフィルムの前記第２の層が、一表面または両表面で、バリアコーティングによりさらに被覆されている請求項１５に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１７】
前記バッキング層が、前記プライマーでプライマー処理された内側表面を有し、存在するときは前記任意のバックシートカプセル材層、または前記太陽電池層の背面に接合した前記ポリエステルフィルムの第２の層をさらに含む請求項１３または１４に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１８】
前記プライマー処理されたポリエステルフィルムの前記第２の層の背面外側表面が、バリアコーティング、耐摩耗性コーティングおよび金属コーティングからなる群から選択されるコーティング材料でさらに被覆されている請求項１７に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１９】
前記任意のバックシートカプセル材層が存在し、２つのポリマーフィルムまたはシート間にラミネートされた前記プライマー処理されたポリエステルフィルムの層を含む請求項２〜６のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項２０】
前記プライマー処理されたポリエステルフィルムが、一表面または両表面で、バリアまたは金属コーティングによりさらに被覆されている請求項１９に記載の太陽電池モジュール。
【請求項２１】
太陽電池モジュールを製造する方法であって、
（ｉ）上から下へ、（ａ）入射層と、（ｂ）フロントシートカプセル材層と、（ｃ）１つまたは複数の電子的に相互接続された太陽電池を含む太陽電池層と、（ｄ）任意のバックシートカプセル材層と、（ｅ）バッキング層とを含むアセンブリを提供し、前記入射層、前記フロントシートカプセル材層、存在するときは前記任意のバックシートカプセル材層および前記バッキング層のうち少なくとも１つが、少なくとも１つの第１級アミン官能基を有するポリオレフィンのプライマーでプライマー処理された少なくとも１つの表面を有するポリエステルフィルムを含み、
（ｉｉ）前記アセンブリをラミネートして、前記太陽電池モジュールを形成すること
を含む方法。
【請求項２２】
前記ラミネーションの工程（ｉｉ）が、前記アセンブリに熱を加えることによってなされる請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つのポリエステルフィルムを含み、少なくとも１つの表面が、少なくとも１つの第１級アミン官能基、好ましくは、ポリ（アリルアミン）またはポリ（ビニルアミン）を有するポリオレフィンのコーティングで被覆されている、太陽電池モジュールおよびラミネートに関する。
【背景技術】
【０００２】
光起電（太陽）電池モジュールは、光エネルギーを、電気エネルギーに変換するユニットである。典型的な太陽電池モジュールは、上（すなわち、受光側）から始めて、（１）入射層、（２）電圧生成層（すなわち、カプセル化太陽電池の層）および（３）バッキング層を含む。
【０００３】
「カプセル化太陽電池の層」という用語は、本明細書では、ポリマー材料によりカプセル化された１つ以上の電子的に相互接続された太陽電池の層を指す。太陽電池の受光側のポリマー材料の層は、通常、フロントシートカプセル材層と呼ばれ、太陽電池の裏側のポリマー材料の層は、通常、バックシートカプセル材層と呼ばれる。２つのカプセル材層は、同じ材料で形成したり、異なる、違ったものとすることができる。フロントシートカプセル材層の光学特性は、光が太陽電池に効率的に伝達できるようなものとしなければならない。場合によっては、バックシートカプセル材層を省いてもよく、太陽電池は、フロントシートカプセル材層とバッキング層により直接挟み、カプセル化される。
【０００４】
入射層の機能は、日光を太陽電池モジュールに入れる透明保護窓を与えることである。入射層は、典型的に、ガラス板または薄いポリマーフィルム（フルオロポリマーまたはポリエステルフィルム等）であるが、日光を透過する材料であればいずれであってもよい。
【０００５】
バッキング層の機能は、モジュールに剛性支持体を与えることであり、ガラス、ポリマーまたは金属のシートで形成される。
【０００６】
太陽電池モジュールは、（１）入射層と、（２）フロントシートカプセル材層と、（３）１つ以上の電子的に相互接続された太陽電池と、（４）任意のバックシートカプセル材層と、（５）バッキング層とを含むプレラミネーションアセンブリをラミネートすることにより構築することができる。
【０００７】
カプセル材層を形成するのに用いることのできる材料としては、例えば、ポリ（ビニルアセタール）（例えば、ポリ（ビニルブチラール）（ＰＶＢ））、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、エチレンコポリマー（例えば、ポリ（エチレン−コ−酢酸ビニル）（ＥＶＡ））、α−オレフィンおよびα，β−エチレン化不飽和カルボン酸の酸コポリマー、α−オレフィンおよびα，β−エチレン化不飽和カルボン酸の酸コポリマーの部分または完全中和酸コポリマーから誘導されたイオノマー、シリコーンポリマーおよびポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）が挙げられる。
【０００８】
太陽電池モジュールの発展につれ、より大きな中間層接着力が望ましいことがわかってきた。太陽電池を、環境被害から保護して、耐用年数を長くする機能を果たす追加の層を組み込む高度仕様太陽電池モジュールについては、特にである。ポリエステルフィルム、特に、二軸延伸ポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）フィルムは、太陽電池モジュール構造に使われることが増えている。ポリエステルフィルムは、太陽電池ラミネートにおいて、入射層および／またはバッキング層として作用する。ポリエステルフィルムは、太陽電池と亜鉛めっき鋼またはアルミニウムホイルバッキング層との間で誘電体層としても作用する。さらに、ポリエステルフィルムは、バリア層、例えば、ナトリウムイオン、酸素または水分バリア層として、太陽電池ラミネートに用いられる。必要に応じて、ポリエステルフィルムを被覆してもよい。例えば、コーティングは、金属酸化物コーティング（例えば、米国特許第６，５２１，８２５号明細書、米国特許第６，８１８，８１９号明細書、欧州特許第１  １８２  ７１０号明細書参照）および他のコーティング（米国特許第６，４１４，２３６号明細書参照）等の酸素および水分バリアコーティングとして機能する。
【０００９】
ポリエステルフィルムの他の太陽電池層への接着力は、当該技術分野において、さらにはポリエステルフィルム表面処理の一般的な技術、例えば表面の火炎、プラズマまたはコロナ処理等および／またはアミノ−またはグリシドキシ官能性シラン等のプライマー接着剤の使用においても、欠点と認識されている。この欠点を克服するために多大の努力がなされてきた。例えば、米国特許第５，７２８，２３０号明細書、米国特許第６，０７５，２０２号明細書および米国特許第６，２３２，５４４号明細書には、太陽電池モジュール内に埋め込まれるポリエステルシートの接着力を改善するための複雑な５層構造が開示されている。
【００１０】
最近、ポリ（アリルアミン）およびポリ（ビニルアミン）材料が、ガラスラミネートの接着剤プライマーとして考えられている。例えば、米国特許第５，４１１，８４５号明細書、米国特許第５，４９２，７６５号明細書、米国特許第５，６９０，９９４号明細書、米国特許第５，６９８，３２９号明細書、米国特許第５，７７０，３１２号明細書、米国特許出願公開第２００５／０１２９９５４号明細書および欧州特許第０  ４３０  ０５４号明細書を参照のこと。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、技術の欠点を克服し、他のラミネート層に高接着力でポリエステルフィルムを組み込む太陽電池モジュールを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、カプセル材によりカプセル化された１つまたは複数の電子的に相互接続された太陽電池と、少なくとも１つの第１級アミン官能基を有するポリオレフィンでプライマー処理された少なくとも１つの表面を有するポリエステルフィルムとを含む太陽電池モジュールを提供する。
【００１３】
本発明は、上から下へ、（ｉ）入射層と、（ｉｉ）フロントシートカプセル材層と、（ｉｉｉ）１つまたは複数の電子的に相互接続された太陽電池を含み、受光側と裏側とを有する太陽電池層と、（ｉｖ）任意のバックシートカプセル材層と、（ｖ）バッキング層とを含み、（ａ）入射層およびフロントシートカプセル材層が、太陽電池層の受光側に配置され、（ｂ）任意のバックシートカプセル材層が存在するときは、バッキング層が、太陽電池層の裏側に配置され、（ｃ）入射層、フロントシートカプセル材層、存在するときは任意のバックシートカプセル材層およびバッキング層のうち少なくとも１つが、少なくとも１つの第１級アミン官能基を有するポリオレフィンのプライマーでプライマー処理された少なくとも１つの表面を有するポリエステルフィルムを含む、アセンブリから作製された太陽電池モジュールをさらに提供する。
【００１４】
本発明は、（ｉ）上から下へ、（ａ）入射層と、（ｂ）フロントシートカプセル材層と、（ｃ）１つまたは複数の電子的に相互接続された太陽電池を含む太陽電池層と、（ｄ）任意のバックシートカプセル材層と、（ｅ）バッキング層とを含むアセンブリを提供し、入射層、フロントシートカプセル材層、存在するときは任意のバックシートカプセル材層およびバッキング層のうち少なくとも１つが、少なくとも１つの第１級アミン官能基を有するポリオレフィンのプライマーでプライマー処理された少なくとも１つの表面を有するポリエステルフィルムを含み、（ｉｉ）アセンブリをラミネートして、太陽電池モジュールを形成することを含む太陽電池モジュールを製造する方法をさらに提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】少なくとも１つの第１級アミン官能基（１４）を有するポリオレフィンのコーティングでプライマー処理された一表面を有するポリエステルフィルム（１２）の断面図であり（縮尺は合っていない）、全体は（１０）と示してある。
【図２】少なくとも１つの第１級アミン官能基（１４）を有するポリオレフィンのコーティングでプライマー処理された両表面を有するポリエステルフィルム（１２）の断面図であり（縮尺は合っていない）、全体は（２０）と示してある。
【図３】（ｉ）入射層（３１）、（ｉｉ）フロントシートカプセル材層（３２）、（ｉｉｉ）太陽電池層（３３）、（ｉｖ）バックシートカプセル材層（３４）および（ｖ）バッキング層（３５）を含む典型的な太陽電池モジュール（３０）の断面図（縮尺は合っていない）である。
【図４】太陽電池モジュール（４０）が、（ｉ）入射層（３１）、プライマー処理されたポリエステルフィルム（１０）の一層、（ｉｉ）フロントシートカプセル材層（３２）、（ｉｉｉ）太陽電池層（３３）、（ｉｖ）バックシートカプセル材層（３４）および（ｖ）バッキング層（３５）を含む、本発明の一実施形態の断面図（縮尺は合っていない）である。
【図５】太陽電池モジュール（５０）が、（ｉ）入射層（３１）、（ｉｉ）フロントシートカプセル材層（３２）、（ｉｉｉ）太陽電池層（３３）、（ｉｖ）バックシートカプセル材層（３４）および（ｖ）プライマー処理されたポリエステルフィルム（１０）の一層を含むバッキング層（３５）を含む、本発明の他の実施形態の断面図（縮尺は合っていない）である。
【図６】太陽電池モジュール（６０）が、（ｉ）プライマー処理されたポリエステルフィルム（１０）の第１の層を含む入射層（３１）、（ｉｉ）フロントシートカプセル材層（３２）、（ｉｉｉ）太陽電池層（３３）、（ｉｖ）バックシートカプセル材層（３４）および（ｖ）プライマー処理されたポリエステルフィルム（１０）の第２の層を含むバッキング層（３５）を含む、本発明の他の実施形態の断面図（縮尺は合っていない）である。
【図７】太陽電池モジュール（７０）が、（ｉ）入射層（３１）、（ｉｉ）２つのポリマーフィルムまたはシート層（３２ａおよび３２ｂ）間にラミネートされたプライマー処理されたポリエステルフィルム（２０）の一層、フロントシートカプセル材層（３２）、（ｉｉｉ）太陽電池層（３３）、（ｉｖ）バックシートカプセル材層（３４）および（ｖ）バッキング層（３５）を含む、本発明の他の実施形態の断面図（縮尺は合っていない）である。
【図８】太陽電池モジュール（８０）が、（ｉ）入射層（３１）、（ｉｉ）フロントシートカプセル材層（３２）、（ｉｉｉ）太陽電池層（３３）、（ｉｖ）２つのポリマーフィルムまたはシート層（３４ａおよび３４ｂ）間にラミネートされたプライマー処理されたポリエステルフィルム（２０）の一層を含むバックシートカプセル材層（３４）および（ｖ）バッキング層（３５）を含む、本発明の他の実施形態の断面図（縮尺は合っていない）である。
【図９】太陽電池モジュール（９０）が、（ｉ）入射層（３１）、（ｉｉ）２つのポリマーフィルムまたはシート層（３２ａおよび３２ｂ）間にラミネートされたプライマー処理されたポリエステルフィルム（２０）の第１の層を含むフロントシートカプセル材層（３２）、（ｉｉｉ）太陽電池層（３３）、（ｉｖ）２つのポリマーフィルムまたはシート層（３４ａおよび３４ｂ）間にラミネートされたプライマー処理されたポリエステルフィルム（２０）の第２の層を含むバックシートカプセル材層（３４）および（ｖ）バッキング層（３５）を含む、本発明の他の実施形態の断面図（縮尺は合っていない）である。
【図１０】太陽電池モジュール（１００）が、（ｉ）入射層（３１）、（ｉｉ）２つのポリマーフィルムまたはシート層（３２ａおよび３２ｂ）間にラミネートされたプライマー処理されたポリエステルフィルム（２０）の第１の層を含むフロントシートカプセル材層（３２）、（ｉｉｉ）太陽電池層（３３）、（ｉｖ）バックシートカプセル材層（３４）および（ｖ）プライマー処理されたポリエステルフィルム（１０）の第２の層を含むバッキング層（３５）を含む、本発明の他の実施形態の断面図（縮尺は合っていない）である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本明細書で言及した出版物、特許出願、特許およびその他参考文献は全て、その全内容が、参考文献として組み込まれる。
【００１７】
材料、方法および実施例は、本明細書において、一例に過ぎず、本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ判断すべきである。
【００１８】
定義
以下の定義は、特に、特定の例に限定されない限り、本明細書全体にわたって用いられる用語に適用される。
【００１９】
特に断りのない限り、パーセンテージ、部、比率等は全て重量基準である。
【００２０】
「約」という用語を、値、または範囲の端点を説明するのに用いるとき、開示内容には、参照された特定の値または端点が含まれると考えるものとする。
【００２１】
本出願において、「シート」および「フィルム」という用語は、広い意味で区別なく用いられる。
【００２２】
本発明の説明および／または請求範囲において、「コポリマー」という用語は、２つ以上のモノマーを含むポリマーを指すのに用いられる。
【００２３】
プライマー処理されたポリエステルフィルム
本発明は、太陽電池モジュールにプライマー処理されたポリエステルフィルムを用いることに関する。本明細書で用いるプライマー処理されたポリエステルフィルムおよびその製造プロセスは、米国特許第５，４１１，８４５号明細書、米国特許第５，４９２，７６５号明細書、米国特許第５，６９０，９９４号明細書、米国特許第５，６９８，３２９号明細書、米国特許第５，７７０，３１２号明細書および米国特許第７，１８９，４５７号明細書に開示されている。しかしながら、かかるプライマー処理されたポリエステルフィルムは、本発明の前には、太陽電池には使われていなかった。
【００２４】
本明細書で用いるプライマー処理されたポリエステルフィルムは、ポリエステルフィルムの一表面または両表面にプライマーを適用することにより作製される（図１および２）。ポリエステルフィルムは、好ましくはポリ（エチレンテレフタレート）フィルム、配向ポリ（エチレンテレフタレート）フィルムまたは二軸延伸ポリ（エチレンテレフタレート）フィルムである。ポリエステルフィルムの厚さは重要でなく、特定の用途に応じて異なる。通常、ポリエステルフィルムの厚さは、約０．１〜約１０ミル（約０．００３〜０．３ｍｍ）である。
【００２５】
ポリエステルフィルムをプライマー処理するために本明細書で用いたプライマーは、少なくとも１つの第１級アミン官能基を有するポリオレフィン材料を含む。好ましくは、プライマーは、ポリ（アリルアミン）、ポリ（ビニルアミン）またはこれらの組み合わせを含む。プライマーは、Ｎ−置換モノアリルアミンまたはモノビニルアミンコモノマー等の追加のコモノマーを含んでいてもよい。
【００２６】
通常、ポリエステルフィルムは、従来の方法により、押出され、フィルムとして成型され、伸長の前、または、機械方向伸長と横方向伸長操作との間、かつ／または２つの伸長操作およびステンターオーブン中での熱硬化後のいずれかに、プライマーは、ポリエステルフィルムに適用される。プライマーは、横方向伸長操作前に適用されて、プライマー処理されたポリエステルウェブが、ステンターオーブン中で、約２２０℃の温度まで拘束下で加熱され、プライマーが、ポリエステル表面で硬化するようにするのが好ましい。この硬化したプライマーコーティングに加えて、伸長およびステンターオーブン熱硬化後に、プライマーの追加のコーティングを、それに適用して、全体のプライマーコーティングを厚くしてもよい。
【００２７】
ポリエステルフィルムは、コーティングおよびラミネーションプロセスの際、十分に応力緩和され、収縮安定されるのが好ましい。ポリエステルフィルムは、熱安定化して、高温としたときに、低収縮特性（すなわち、１５０℃で、３０分後、両方向に、２％未満の収縮）を与えるのが好ましい。
【００２８】
プライマー処理されたポリエステルフィルムは、追加のコーティング材料によりさらに被覆されるため、酸素および／または水分バリア層として有用である。かかる追加のコーティング材料の一例は、米国特許第６，５２１，８２５号明細書、米国特許第６，８１８，８１９号明細書、欧州特許第１  １８２  ７１０号明細書に開示された金属酸化物コーティングである。プライマー処理されたポリエステルフィルムもまた、少なくとも一表面で、例えば、アルミニウムにより金属化される。
【００２９】
本明細書で用いるプライマー処理されたポリエステルフィルムは、特に、ポリエステルフィルムが、太陽電池モジュールの外側層を形成するときは、少なくとも一表面に、耐摩耗性ハードコートをさらに含んでいてもよい。好適な耐摩耗性ハードコートは、米国特許第５，５６７，５２９号明細書および米国特許第５，７６３，０８９号明細書に開示されているようなポリシロキサンまたは架橋（熱硬化性）ポリウレタンで形成される。同じく本明細書で適用可能なのは、米国特許出願公開第２００５／００７７００２号明細書に開示されたオリゴマーベースのコーティングであり、その組成物は、（Ａ）ヒドロキシル含有オリゴマーのイソシアネート含有オリゴマーとの反応、または（Ｂ）無水物含有オリゴマーのエポキシド含有化合物との反応により調製される。実際、ハードコート適用前、ポリエステルフィルム表面は、特定のエネルギー処理を行う必要がある、または特定のプライマーで被覆して、ポリエステルフィルムとハードコートとの間の結合を強化する必要がある。特定のエネルギー処理は、制御された火炎処理またはプラズマ処理である。例えば、火炎処理技術は、米国特許第２，６３２，９２１号明細書、米国特許第２，６４８，０９７号明細書、米国特許第２，６８３，９８４号明細書および米国特許第２，７０４，３８２号明細書に開示されており、プラズマ処理技術は、米国特許第４，７３２，８１４号明細書に開示されている。有用なプライマーとしては、ポリ（アルキルアミン）およびアクリルベースのプライマー、例えば、アクリルヒドロゾル（米国特許第５，４１５，９４２号明細書）が挙げられる。
【００３０】
プライマー処理されたポリエステルフィルムを含む太陽電池ラミネート
一態様において、本発明は、少なくとも１つの第１級アミン官能基、例えば、ポリ（アリルアミン）、ポリ（ビニルアミン）またはこれらの組み合わせを有するポリオレフィンのコーティングでプライマー処理された一表面または両表面を備えたポリエステルフィルムの少なくとも一層を含む太陽電池モジュールである。プライマー処理されたポリエステルフィルムは、入射層、フロントシートカプセル材層、バックシートカプセル材層および／または太陽電池ラミネートのバッキングとする、またはこれらに含めてもよい。
【００３１】
Ｉ．太陽電池モジュール：
本明細書に開示された太陽電池モジュールは、一連のフィルムまたはシート構造間にラミネートされた１つ以上の太陽電池で形成される。ここで、図３を参照すると、典型的な太陽電池ラミネート（３０）は、上から下へ、（ｉ）光伝達材料で形成された入射層（３１）と、（ｉｉ）光伝達ポリマー材料でできたフロントシートカプセル材層（３２）と、（ｉｉｉ）１つ以上の電子的に相互接続された太陽電池で形成された太陽電池層（３３）と、（ｉｖ）ポリマー材料で形成された任意のバックシートカプセル材層（３４）と、（ｖ）ガラス、金属またはポリマーフィルムまたはシートで形成されたバッキング層（３５）とを含み、太陽電池層は、フロントシートカプセル材層および存在するときは、任意のバックシートカプセル材層、またはフロントシートカプセル材層およびバッキング層によりカプセル化されている。
【００３２】
太陽（光起電）電池
太陽電池は、技術の発展と最適化に伴い、種々のものが一般に利用されるようになっている。本明細書で用いる太陽電池とは、光を電気エネルギーに変換できる物品のことを意味する。太陽電池の様々な形態の典型的な技術例としては、例えば、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、微結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコンベースの太陽電池、セレン化銅インジウム太陽電池、化合物半導体太陽電池、色素増感太陽電池等が挙げられる。最も一般的なタイプの太陽電池としては、大規模太陽電池を、比較的低費用で、製造しやすいことから、多結晶太陽電池、薄膜太陽電池、化合物半導体太陽電池およびアモルファスシリコン太陽電池が挙げられる。
【００３３】
薄膜太陽電池は、典型的に、ガラスや可撓性フィルムといった、数枚の薄膜層を、基板に堆積することにより製造される。層はパターン化されて、電気的に相互接続された複数の個々の電池を形成して、好適な電圧出力を生成する。多層堆積を行う順番に応じて、基板は、太陽電池モジュールの背面またはフロントウィンドウとして作用する。例を挙げると、薄膜太陽電池は、米国特許第５，５１２，１０７号明細書、米国特許第５，９４８，１７６号明細書、米国特許第５，９９４，１６３号明細書、米国特許第６，０４０，５２１号明細書、米国特許第６，１３７，０４８号明細書および米国特許第６，２５８，６２０号明細書に開示されている。薄膜太陽電池モジュールとしては、テルル化カドミウムまたはＣＩＧＳ（Ｃｕ（Ｉｎ−Ｇａ）（ＳｅＳ）２）、薄膜電池を含むものが例示される。
【００３４】
カプセル材層
ここでも、図３を参照すると、カプセル材層（すなわち、フロントシートカプセル材層（３２）およびバックシートカプセル材層（３４））は、壊れやすい太陽電池（３３）をカプセル化し、太陽電池と外側表面層、すなわち、入射層（３１）とバッキング層（３５）との間でバリア層として作用する。
【００３５】
カプセル材層は、ポリマー組成物、例えば、α−オレフィンおよびα，β−エチレン化不飽和カルボン酸の酸コポリマー、α−オレフィンおよびα，β−エチレン化不飽和カルボン酸の部分または完全中和酸コポリマーから誘導されたイオノマー、ポリ（エチレン−コ−酢酸ビニル）、ポリ（ビニルアセタール）（音響等級ポリ（ビニルアセタールを含む）、熱可塑性ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、鎖状低密度ポリエチレン（例えば、メタロセン−触媒低密度ポリエチレン）、ポリオレフィンブロックエラストマー、エチレンアクリレートエステルコポリマー（例えば、ポリ（エチレン−コ−メチルアクリレート）およびポリ（エチレン−コ−ブチルアクリレート））、シリコーンエラストマー、エポキシ樹脂およびこれらの組み合わせで形成してよい。
【００３６】
カプセル材層の形成において、様々な添加剤を、ポリマー組成物に添加してもよい。当該技術分野で公知の添加剤を本明細書で用いてよいものと考えられる。添加剤としては、これらに限られるものではないが、メルトフロー減少添加剤、開始剤（例えば、ジブチル錫ジラウレート）、阻害剤（例えば、ヒドロキノン、ヒドロキノンモノメチルエーテル、ｐ−ベンゾキノンおよびメチルヒドロキノン）、可塑剤、処理助剤、フロー促進添加剤、潤滑剤、顔料、染料、着色剤、難燃剤、衝撃改質剤、核形成剤、アンチブロッキング剤（例えば、シリカ）、熱安定剤、ＵＶ吸収剤、ＵＶ安定剤、ヒンダードアミン光安定剤（ＨＡＬＳ）、分散剤、界面活性剤、キレート化剤、カップリング剤、接着剤、プライマーおよび強化添加剤（例えば、ガラス繊維およびフィラー）が例示される。好適なメルトフロー減少添加剤としては、これらに限られるものではないが、有機過酸化物、例えば、２，５−ジメチルヘキサン−２，５−ジヒドロペルオキシド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）ヘキサンー３、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシド、ｔｅｒｔ−ブチルクミルペルオキシド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）ヘキサン、ジクミルペルオキシド、アルファ、アルファ’−ビス（ｔｅｒｔ−ブチル−ペルオキシイソプロピル）ベンゼン、ｎ−ブチル−４，４−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）バレエート、２，２−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）ブタン、１，１−ビス（ｔｅｒｔ−ブチル−ペルオキシ）シクロヘキサン、１，１−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）−３，３，５−トリメチル−シクロヘキサン、ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシベンゾエート、過酸化ベンゾイル等およびこれらを組み合わせた混合物が挙げられる。好ましい一般部類の熱安定剤としては、これらに限られるものではないが、フェノール酸化防止剤、アルキル化モノフェノール、アルキルチオメチルフェノール、ヒドロキノン、アルキル化ヒドロキノン、トコフェロール、ヒドロキシル化チオジフェニルエーテル、アルキリデンビスフェノール、Ｏ−、Ｎ−およびＳ−ベンジル化合物、ヒドロキシベンジル化マロネート、芳香族ヒドロキシベンジル化合物、トリアジン化合物、アミン系酸化防止剤、アリールアミン、ジアリールアミン、ポリアリールアミン、アシルアミノフェノール、オキサミド、金属不活性剤、フォスファイト、フォスフォナイト、ベンジルフォスフォネート、アスコルビン酸（ビタミンＣ）、過酸化物を破壊する化合物、ヒドロキシルアミン、ニトロン、チオ共力剤、ベンゾフラノン、インドリノン等およびこれらの混合物が挙げられる。好ましい一般部類のＵＶ吸収剤としては、これらに限られるものではないが、ベンゾトリアゾール、ヒドロキシベンゾフェノン、ヒドロキシフェニルトリアジン、置換および非置換安息香酸のエステル等およびこれらの混合物が挙げられる。通常、ＨＡＬＳは、第２級、第３級、アセチル化、Ｎ−ヒドロカルビルオキシ置換、ヒドロキシ置換、Ｎ−ヒドロカルビルオキシ置換またはその他置換環状アミンであり、さらに、通常、アミン官能基に近接した炭素原子にある脂肪族置換基から誘導された、立体障害がさらに組み込まれている。上述した添加剤の取扱いは当業者には周知である。通常、特定の用途に応じて、本明細書で用いるカプセル材層は、１つ以上の好適な添加剤を含有している。
【００３７】
本明細書で用いる太陽電池カプセル材層は、単層または多層の形態にあってよい。多層とは、太陽電池カプセル材が、２層以上のポリマーフィルムまたはシートを含むことを意味する。多層カプセル材層の１つの利点は、特定の特性を、フィルムおよびシートに与えて、重要な用途の必要性に合わせ、より高価な成分を、より大きな必要性を与える外側層に移動することができる点である。多層カプセル材層は、各層の組成、各層の厚さおよび多層フィルムまたはシート内の様々な層の位置によって異なる。例えば、三層構造においては、特定の酸コポリマーまたはイオノマーから誘導された表面層は、構造の接着力、アンチブロックまたは物理特性を改善し、中間層は、光学的透明度、構造上の支持、衝撃吸収等を与えたり、単に、より費用効率の高い構造を与える。
【００３８】
太陽電池カプセル材層フィルムおよびシートは、公知のプロセスにより製造される。多層太陽電池カプセル材層フィルムおよびシートは、プリフォームフィルムおよびシート、そのラミネート、押出しコート多層フィルムまたはシート、共押出し成型およびブローンフィルムプロセスを用いることにより製造される。通常、太陽電池カプセル材層フィルムおよびシートは、押出し成型またはブローンフィルムプロセスにより製造される。カプセル材層は、平滑、または、例えば、表面エンボス加工による粗面を有する。好ましくは、カプセル材層は、粗面を有する。太陽電池ラミネートのフロントシート部分の外観に影響する１つの因子は、例えば、カプセル材層と入射層または太陽電池層との間に生じるトラップされた空気または気泡を含むかどうかである。ラミネーションプロセス中に、効率的なやり方で空気を除去するのが望ましい。空気を逃すチャネルの提供およびラミネーション中の空気の除去は、許容できる外観を有するラミネートを得るための公知の方法である。これは、機械的なエンボス加工またはカプセル材層の押出し中のメルトフラクチャー、続く急冷によりなされ、取扱中、粗さが保たれるようになる。表面粗さを保つことは、ラミネート作製中にトラップされた空気を効率的に脱気するのを促すのに好ましい。
【００３９】
本明細書で用いる太陽電池カプセル材層の厚さは、約０．１〜２４０ミル（約０．００３〜６ｍｍ）である。これより薄い太陽電池カプセル材フィルム（厚さ約０．１〜５ミル（約０．００３〜０．１３ｍｍ））は、通常、可撓性の太陽電池ラミネートに利用される。一方、これより厚い太陽電池カプセル材シート（厚さ約１０〜２０ミル（約０．２５〜０．５１ｍｍ））は、通常、剛性の太陽電池ラミネートに利用される。さらに厚いカプセル材層（厚さ約２０〜２４０ミル（約０．５１〜６ｍｍ）は、安全ガラスに通常考えられる属性を、太陽電池モジュールに、さらに持たせるのが望ましいときに利用される。本発明の全体の多層カプセル材層を形成する個々のフィルムおよびシートコンポーネントの厚さは、重要でなく、特定の用途に応じて独立して変えてよい。
【００４０】
必要に応じて、カプセル材フィルムおよびシート層の一表面または両表面を処理して、他のラミネート層への接着力を強化してもよい。この処理は、当該技術分野で公知の任意の形態を採り、接着剤、プライマー、例えば、シラン、火炎処理（例えば、米国特許第２，６３２，９２１号明細書、米国特許第２，６４８，０９７号明細書、米国特許第２，６８３，８９４号明細書および米国特許第２，７０４，３８２号明細書を参照）、プラズマ処理（例えば、米国特許第４，７３２，８１４号明細書参照）、電子ビーム処理、酸化処理、コロナ放電処理、化学処理、クロム酸処理、ホットエア処理、オゾン処理、紫外線処理、サンドブラスト処理、溶剤処理等およびこれらの組み合わせが挙げられる。
【００４１】
特定の太陽電池ラミネートにおけるフロントシートおよびバックシートカプセル材層の組成および／または厚さは、同じでも、異なる、違ったものとしてもよい。さらに、フロントシートカプセル材層は、透明で、光を通すものでなければならない。ある特定の実施形態において、バックシートカプセル材層は、任意とすることができる。ある特定の実施形態において、バックシートカプセル材層は任意とすることができる。すなわち、ある特定の太陽電池モジュールにおいては、太陽電池層の非受光表面が、バッキング層構造と直接接触してもよい。
【００４２】
入射層、バッキング層および任意の追加の層
再び図３を参照すると、本明細書に開示された太陽電池モジュールは、入射層（３１）、バッキング層（３５）および他の追加の層として作用する１つ以上のシート層またはフィルム層をさらに含む。本発明において、入射層（３１）は、ガラスもしくは透明ポリマーフィルムまたはシート等の光伝達材料で形成され、バッキング層（３５）は、太陽電池モジュール構造の支持体となるのに十分に強いフィルムまたはシートで形成される。
【００４３】
本明細書で用いるシート層、例えば、入射およびバッキング層は、ガラスまたはプラスチックシート、例えば、ポリカーボネート、アクリル、ポリアクリレート、環状ポリオレフィン、例えば、エチレンノルボルネンポリマー、メタロセン−触媒ポリスチレン、ポリアミド、ポリエステル、フルオロポリマー等およびこれらの組み合わせ、または金属シート、例えば、アルミニウム、鋼、亜鉛めっき鋼およびセラミックプレートである。ガラスは、太陽電池ラミネートの入射層として作用し、太陽電池モジュールの支持バッキング層は、ガラス、剛性プラスチックシートまたは金属シートから誘導される。
【００４４】
「ガラス」という用語は、窓ガラス、板ガラス、シリケートガラス、シートガラス、低鉄ガラス、強化ガラス、強化ＣｅＯフリーガラスおよびフロートガラスばかりでなく、着色ガラス、例えば、太陽加熱を制御する成分を含む特殊ガラス、例えば、太陽光制御目的で、銀や酸化インジウム錫等のスパッタ金属により、例えば、被覆されたガラス、Ｅ−ガラス、Ｔｏｒｏｇｌａｓｓ、Ｓｏｌｅｘ（登録商標）ガラス（ＰＡ，Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＰＰＧ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）等も含むものとする。かかる特殊ガラスは、例えば、米国特許第４，６１５，９８９号明細書、米国特許第５，１７３，２１２号明細書、米国特許第５，２６４，２８６号明細書、米国特許第６，１５０，０２８号明細書、米国特許第６，３４０，６４６号明細書、米国特許第６，４６１，７３６号明細書、米国特許第６，４６８，９３４号明細書に開示されている。特定のラミネートに選択すべきガラスのタイプは、意図する用途に応じて異なる。
【００４５】
本明細書で用いる、入射、バッキングまたはその他層等のフィルム層は、アルミニウムホイルまたはポリマー等の金属であってよい。好ましいポリマーフィルム材料としては、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、環状ポリオレフィン、ノルボルネンポリマー、ポリスチレン、シンジオタクチックポリスチレン、スチレン−アクリレートコポリマー、アクリロニトリル−スチレンコポリマー、ポリ（エチレンナフタレート）、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ナイロン、ポリ（ウレタン）、アクリル、酢酸セルロース、三酢酸セルロース、セロファン、塩化ビニルポリマー、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニリデンコポリマー、フルオロポリマー、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー等が挙げられる。最も好ましくは、ポリマーフィルムは、二軸延伸ポリ（エチレンテレフタレート）、アルミニウムホイルまたはフルオロポリマーフィルム、例えば、Ｔｅｄｌａｒ（登録商標）またはＴｅｆｚｅｌ（登録商標）フィルム（Ｅ．Ｉ．  ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ、ＤＥ）（「ＤｕＰｏｎｔ」））である。本明細書で用いるポリマーフィルムはまた、多層ラミネート材料、例えば、フルオロポリマー／ポリエステル／フルオロポリマー（例えば、Ｔｅｄｌａｒ（登録商標）／ポリエステル／Ｔｅｄｌａｒ（登録商標））ラミネート材料またはフルオロポリマー／ポリエステル／ＥＶＡラミネート材料であってもよい。
【００４６】
ポリマーフィルムの厚さは重要ではなく、特定の用途に応じて変えてよい。通常、ポリマーフィルムの厚さは、約０．１〜１０ミル（約０．００３〜０．２６ｍｍ）または約１〜４ミル（約０．０２５〜０．１ｍｍ）である。
【００４７】
ポリマーフィルムは、コーティングおよびラミネーションプロセスの際に、十分に応力緩和され、収縮安定であるのが好ましい。ポリマーフィルムは熱安定化して、高温を与えたときに、低収縮特性を与えるのが好ましい（すなわち、１５０°で３０分後、両方向に収縮２％未満）。
【００４８】
本明細書で用いるフィルムは、入射層（例えば、フルオロポリマーまたはポリ（エチレンテレフタレート）フィルム）またはバッキング層（例えば、フルオロポリマー、アルミニウムホイルまたはポリ（エチレンテレフタレート）フィルム）として作用する。フィルムはまた、誘電体層またはバリア層、例えば、酸素または水分バリア層として、太陽電池モジュールに含めてもよい。
【００４９】
必要に応じて、不織ガラス繊維（スクリム）の層を、太陽電池ラミネートに含めて、ラミネーションプロセス中の脱気を促進したり、カプセル材層の補強として作用させてもよい。太陽電池ラミネート内のかかるスクリム層の使用は、例えば、米国特許第５，５８３，０５７号明細書、米国特許第６，０７５，２０２号明細書、米国特許第６，２０４，４４３号明細書、米国特許第６，３２０，１１５号明細書、米国特許第６，３２３，４１６号明細書および欧州特許第０  ７６９  ８１８号明細書に開示されている。
【００５０】
ＩＩ．入射層および／またはバックシートとしてプライマー処理されたポリエステルフィルムを含む太陽電池モジュール
図４〜６を参照すると、本発明の太陽電池ラミネートは、入射層（３１）および／またはバッキング層（３５）として１つ以上のプライマー処理されたポリエステルフィルムを含む。
【００５１】
ポリエステルフィルムを、入射層（３１）として用いるときは、フロント−シートカプセル材層（３２）に近接するポリエステルフィルムの内側表面がプライマー処理されているのが好ましい（図４および６）。さらに、上に開示されたバリアコーティング、反射防止コーティングおよび／または耐摩耗性コーティングを、さらに、両表面、または好ましくは、プライマー処理されたポリエステルフィルム（１０）の受光外側表面に適用してもよい。
【００５２】
ポリエステルフィルムをバッキング層（３５）として用いるかかる実施形態において（図５および６）、バックシートカプセル材層（３４）に近接するポリエステルフィルムの内側表面はプライマー処理されているのが好ましい。バリアコーティング、金属コーティングおよび／または耐摩耗性コーティングを、さらに、両表面、または好ましくは、プライマー処理されたポリエステルフィルム（１０）の背面外側表面に適用してもよい。
【００５３】
さらに、太陽電池モジュール内の入射およびバッキング層（３１および３５）の両方を、プライマー処理されたポリエステルフィルムで形成してもよい（図６）。
【００５４】
ＩＩＩ．カプセル材層に埋め込まれたプライマー処理されたポリエステルフィルムを含む太陽電池モジュール
本発明の他の実施形態において、太陽電池モジュールは、カプセル材層に埋め込まれた１つ以上のプライマー処理されたポリエステルフィルムを含む（図７〜９）。これらの実施形態において、プライマー処理されたポリエステルフィルムは、カプセル材層のコンポーネント副層として含まれる。本明細書で用いるポリエステルの両表面共、プライマー処理されているのが好ましい（図２）。さらに、本明細書で用いるプライマー処理されたポリエステルフィルムは、太陽電池層または外側表面層（すなわち、入射およびバッキング層）のいずれかと直接接触しないのが好ましい。言い換えると、プライマー処理されたポリエステルフィルムは、他のポリマーフィルムまたはカプセル材層を形成するシート層間にラミネートされるのが好ましい。さらに、プライマー処理されたポリエステルフィルムの一表面、または両表面共、１つ以上のバリアコーティングでさらにプライマー処理されている。プライマー処理されたポリエステルフィルムを、カプセル材層に含めると、さらなる酸素および／または水分バリアが太陽電池に与えられる。また、バッキング層（３５）が、亜鉛めっき鋼またはアルミニウムホイルで形成されている実施形態において、バックシートカプセル材層（３４）に埋め込まれたプライマー処理されたポリエステルフィルムは、太陽電池層（３３）と金属バックシート（３５）との間で誘電体層としても作用する。
【００５５】
図７にある具体的な実施形態を示す。プライマー処理されたポリエステルフィルム層（２０）が、２つのポリマーフィルムまたはシート層（３２ａおよび３２ｂ）間にラミネートされ、フロントシートカプセル材層（３２）に埋め込まれている。図８に他の実施形態を示す。プライマー処理されたポリエステルフィルム層（２０）が、２つのポリマーフィルムまたはシート層（３４ａおよび３４ｂ）間にラミネートされ、バックシートカプセル材層（３４）に埋め込まれている。図９にさらに他の実施形態を示す。プライマー処理されたポリエステルフィルム（２０）の第１の層が、２つのポリマーフィルムまたはシート層（３２ａおよび３２ｂ）間にラミネートされ、フロントシートカプセル材層（３２）に埋め込まれており、プライマー処理されたポリエステルフィルム（２０）の第２の層は、２つのポリマーフィルムまたはシート層（３４ａおよび３４ｂ）間にラミネートされ、バックシートカプセル材層（３４）に埋め込まれている。
【００５６】
同じく、本発明の範囲内にあるのは、太陽電池モジュール（１００）が、２つのポリマーフィルムまたはシート層（３２ａおよび３２ｂ）間にラミネートされ、フロントシートカプセル材層（３２）に埋め込まれたプライマー処理されたポリエステルフィルム（２０）の第１の層と、バッキング層（３５）として、プライマー処理されたポリエステルフィルム（１０）の第２の層とを含む実施形態（図１０）である。この実施形態において、プライマー処理されたポリエステルフィルムの第１の層は、一表面または両表面が、１つ以上のバリアコーティングによりさらに被覆され、プライマー処理されたポリエステルフィルムの第２の層は、一表面または両表面が、１つ以上のバリア、耐摩耗性および／または金属コーティングによりさらに被覆されていてもよい。
【００５７】
ＩＶ．太陽電池モジュール構造：
本明細書に開示した太陽電池ラミネートは、当該技術分野に公知の任意の形態を採ってよい。簡潔にするために、上述したプライマー処理されたポリエステルフィルム層は、「Ｐ−ＰＥＴフィルム」と略記する。好ましい具体的な太陽電池ラミネート構造としては、例えば、
・ガラス／カプセル材層／Ｐ−ＰＥＴフィルム／カプセル材層／太陽電池／カプセル材層／ガラス
・ガラス／カプセル材層／Ｐ−ＰＥＴフィルム／カプセル材層／太陽電池／カプセル材層／Ｐ−ＰＥＴフィルム／カプセル材層／ガラス
・ガラス／カプセル材層／Ｐ−ＰＥＴフィルム／カプセル材層／太陽電池／カプセル材層／フルオロポリマーフィルム（例えば、Ｔｅｄｌａｒ（登録商標）フィルム）
・フルオロポリマーフィルム／カプセル材層／太陽電池／カプセル材層／Ｐ−ＰＥＴフィルム
・Ｐ−ＰＥＴフィルム／カプセル材層／太陽電池／カプセル材層／Ｐ−ＰＥＴフィルム
・ガラス／カプセル材層／太陽電池／カプセル材層／Ｐ−ＰＥＴフィルム
・ガラス／カプセル材層／太陽電池／カプセル材層／Ｐ−ＰＥＴフィルム／カプセル材層／アルミニウムホイル
・フルオロポリマーフィルム／カプセル材層／太陽電池／カプセル材層／Ｐ−ＰＥＴフィルム／カプセル材層／アルミニウムホイル
・ガラス／カプセル材層／太陽電池／カプセル材層／Ｐ−ＰＥＴフィルム／カプセル材層／亜鉛めっき鋼シート
・フルオロポリマーフィルム／カプセル材層／太陽電池／カプセル材層／Ｐ−ＰＥＴフィルム／カプセル材層／亜鉛めっき鋼シート
等が挙げられる。
【００５８】
太陽電池ラミネーションプロセス
他の態様において、本発明は、上述した太陽電池モジュールを作製するプロセスである。
【００５９】
本発明の太陽電池モジュールは、後述するように、オートクレーブおよびノンオートクレーブプロセスにより製造される。例えば、太陽電池ラミネートのプリフォームコンポーネント層を、真空ラミネーションプロセスでレイアップし、熱および標準大気または高圧で、真空下で一緒にラミネートする。
【００６０】
例えば、典型的なプロセスでは、ガラスシート、フロントシートカプセル材層の第１の層、プライマー処理されたポリエステルフィルム（上記に開示されたもの）、フロントシートカプセル材層の第２の層、太陽電池層、バックシートカプセル材層、Ｔｅｄｌａｒ（登録商標）フルオロポリマーフィルムおよびカバーガラスシートを加熱、加圧、真空（例えば、約６８９〜７１１ｍｍＨｇ）下で一緒にラミネートして、空気を除去する。ガラスシートは洗浄し乾燥しておくのが好ましい。典型的なガラスタイプは、厚さ約９０ミル（２．３ｍｍ）のアニールされた低鉄ガラスである。典型的な手順において、本発明のラミネートアセンブリは、真空を保持できる袋（「真空袋」）に入れ、真空ラインまたは袋に真空を引くその他手段を用いて、袋から空気を引き出し、真空を維持しながら袋を封止し、封止した袋を、約２００ｐｓｉ（約１４バール）の圧力および約１２０℃〜１８０℃、約１２０℃〜１６０℃または約１３５℃〜１６０℃の温度で、約１０〜５０分間、約２０〜４５分間または約２０〜４０分間オートクレーブに入れる。真空リングを真空袋の代わりにしてもよい。他のタイプの真空袋は、米国特許第３，３１１，５１７号明細書に開示されている。
【００６１】
ラミネートアセンブリ内にトラップされた空気は、ニップロールプロセスにより除去される。例えば、ラミネートアセンブリは、約８０℃〜１２０℃、約９０℃〜１００℃で、約３０分間オーブン中で加熱される。その後、加熱されたラミネートアセンブリは、一組のニップロールを通過して、太陽電池外側層、太陽電池およびカプセル材層間の空隙にある空気が絞り出され、アセンブリの端部が封止される。このプロセスにより、用いた構造の材料および正確な条件に応じて、最終的な太陽電池ラミネートが提供される、または、プリプレスアセンブリと呼ばれるものが提供される。
【００６２】
プリプレスアセンブリを、エアオートクレーブに入れ、温度を、約１２０℃〜１６０℃または約１３５℃〜１６０℃の温度まで上げ、約１００〜３００ｐｓｉｇ（約７〜２１バール）または約２００ｐｓｉｇ（約１４バール）の圧力まで上げる。これらの条件を、約１５〜６０分または約２０〜５０分間維持した後、空気をもうオートクレーブに添加せずに、空気を冷却する。約２０分の冷却後、過剰の空気圧を排気し、太陽電池ラミネートをオートクレーブから除去する。これは限定とは考えないものとする。実質的に任意の好適なプロセスを、アセンブリのラミネーティングに用いてよい。
【００６３】
本発明のラミネートはまた、ノンオートクレーブプロセスで作製してもよい。かかるノンオートクレーブプロセスとしては、例えば、米国特許第３，２３４，０６２号明細書、米国特許第３，８５２，１３６号明細書、米国特許第４，３４１，５７６号明細書、米国特許第４，３８５，９５１号明細書、米国特許第４，３９８，９７９号明細書、米国特許第５，４１５，９０９号明細書、米国特許第５，５３６，３４７号明細書、米国特許第５，８５３，５１６号明細書、米国特許第６，３４２，１１６号明細書、米国特許出願公開第２００４／０１８２４９３号明細書、欧州特許第１  ２３５  ６８３Ｂ１号明細書、国際公開第９１／０１８８０号パンフレットおよび国際公開第０３／０５７４７８Ａ１号パンフレットに開示されている。通常、ノンオートクレーブプロセスには、ラミネートアセンブリまたはプリプレスアセンブリの加熱、真空、圧力または両者の印加が挙げられる。例えば、プリプレスは、加熱オーブンおよびニップロールを連続通過してもよい。
【００６４】
必要に応じて、太陽電池モジュールの端部を封止して、太陽電池の効率および寿命に与える水分および空気の侵入、ならびに潜在的な劣化の影響を減じてもよい。通常技術の端部封止材料としては、これらに限られるものではないが、ブチルゴム、ポリスルフィド、シリコーン、ポリウレタン、ポリプロピレンエラストマー、ポリスチレンエラストマー、ブロックエラストマー、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン（ＳＥＢＳ）等が挙げられる。
【実施例】
【００６５】
以下の実施例は、本発明の実例を挙げようとするものであり、本発明の範囲を決して限定しようとするものではない。太陽電池相互接続は、以下の実施例においては、構造を明瞭にするために省いてあるが、一般技術の太陽電池相互接続を、本発明において利用してよい。
【００６６】
方法
Ｉ．ラミネーションプロセス１：
後述するラミネート層をスタック（レイアップ）して、実施例に記載したプレラミネート構造を形成する。入射またはバッキング層としてフィルム層を含有するラミネートについては、カバーガラスシートをフィルム層上に配置する。プレラミネート構造を、真空袋に入れ、真空袋を封止し、真空を印加して、空気を真空袋から除去する。袋をオーブンに入れ、真空袋への真空の印加を維持しながら、真空袋を１３５℃で３０分間加熱する。真空袋をオーブンから取り出し、室温（２５±５℃）まで冷却する。真空を止めた後、ラミネートを真空袋から取り出す。
【００６７】
ＩＩ．ラミネーションプロセス２：
後述するラミネート層をスタック（レイアップ）して、実施例に記載したプレラミネート構造を形成する。入射またはバックシート層としてフィルム層を含有するラミネートについては、カバーガラスシートをフィルム層上に配置する。プレラミネート構造を、真空袋に入れ、真空袋を封止し、真空を印加して、空気を真空袋から除去する。袋をオーブンに入れ、９０〜１００℃まで３０分間加熱して、アセンブリ間に含まれた空気を除去する。プリプレスアセンブリに、上述したように、１３５℃で３０分間、エアオートクレーブ中で、２００ｐｓｉｇ（１４バール）の圧力までオートクレーブ処理を行う。そうしたら、空気をもうオートクレーブに添加せずに、空気を冷却する。冷却２０分後、空気温度が、約５０℃未満に達したら、過剰の圧力を抜いて、ラミネートをオートクレーブから取り出す。
【００６８】
実施例１〜１７
以下の表１に示す１２×１２インチ（３０×３０ｃｍ）の太陽電池ラミネート構造を、ラミネーションプロセス１により、組立て、ラミネートする。層１および２は、入射層およびフロントシートカプセル材層をそれぞれ構成し、層４および５は、バックシートカプセル材層およびバッキング層をそれぞれ構成する。
【００６９】
表1.  太陽電池ラミネート構造                                                 
実施例        層1          層2            層3            層4          層5    
1, 18        ガラス1      イオノマー1    太陽電池 1      EVA 1        P-PET 1
2, 19        ガラス2      イオノマー2    太陽電池 2      PVB 1        P-PET 2
3, 20        ガラス1      イオノマー2    太陽電池 3      イオノマー2  P-PET 3
4, 21        ガラス2      EVA 1          太陽電池 4      EVA 1        P-PET 4
5, 22        ガラス1      PVB 1          太陽電池 1      PVB 1        P-PET 5
6, 23        ガラス1      イオノマー3    太陽電池 2      EVA 2        P-PET 6
7, 24        ガラス3      PVB A          太陽電池 3      PVB 2        P-PET 3
8, 25        FPF          イオノマー4    太陽電池 4      EVA 3        P-PET 4
9, 26        P-PET 3      イオノマー4    太陽電池 1      イオノマー4  P-PET 5
10, 27       P-PET 4      EVA 3          太陽電池 2      EVA 3        P-PET 6
11, 28       P-PET 3      イオノマー4    太陽電池 3      イオノマー4  P-PET 3
12, 29       FPF          EBA            太陽電池 4      EBA          P-PET 5
13, 30       ガラス1      イオノマー5    太陽電池 1      ACR 1        P-PET 6
14, 31       P-PET 3      イオノマー6    太陽電池 4      EBA          AL
15, 32       P-PET 4      EMA            太陽電池 1      ACR 2        AL
16, 33       P-PET 3      EMA            太陽電池 4      EMA          AL
17, 34       P-PET 3      イオノマー4    太陽電池 1      ACR 3        ガラス2  
【００７０】
・ACR 1は、5.0 g/10分のMI(190℃, ISO 1133, ASTM D1238)を有するメタクリル酸の15 wt%重合残渣を含有するポリ(エチレン−コ−メタクリル酸)の厚さ20ミル(0.51 mm)のエンボス加工されたシートである。
・ACR 2は、2.5 g/10分のMI(190℃, ISO 1133, ASTM D1238)を有するメタクリル酸の18 wt%重合残渣を含有するポリ(エチレン−コ−メタクリル酸)の厚さ20ミル(0.51 mm)のエンボス加工されたシートである。
・ACR 3は、5.0 g/10分のMI(190℃, ISO 1133, ASTM D1238)を有するメタクリル酸の21 wt%重合残渣を含有するポリ(エチレン−コ−メタクリル酸)の厚さ2ミル(0.05 mm)のエンボス加工されたシートである。
・ALは、アルミニウムシート(厚さ3.2 mm )であり、2.5wt%のマグネシウムの合金５０５２で、連邦規格QQ-A-250/8およびASTM B209に適合するものである。
・EBAは、コポリマーの合計重量に基づいて、ブチルアクリレートの重合残渣を20wt%含有するポリ(エチレン−コ−ブチルアクリレート)に基づく処方組成物であり、厚さ２０ミル(0.51mm)のシートの形態にある。
・EMAは、コポリマーの合計重量に基づいて、メチルアクリレートの重合残渣を20wt%含有するポリ(エチレン−コ−メチルアクリレート)に基づく処方組成物であり、厚さ２０ミル(0.51mm)のシートの形態にある。
・EVA 1は、厚さ20ミル(0.51 mm)のEVAシートSC50B（登録商標）(Hi-Sheet, JP)である。
・EVA 2は、厚さ17ミル(0.43 mm)のEVAシートEVASAFE（登録商標）(Bridgestone, Nashville, TN)である。
・EVA 3は、厚さ2ミル(0.05 mm)のEVAフィルムである。
【００７１】
・FPFは、厚さ1.5ミル(0.038 mm)のコロナ表面処理されたTedlar（登録商標）フィルム(DuPont)である。
・ガラス1は、Starphire（登録商標）ガラス(PPG)である。
・ガラス 2は、厚さ２．５ｍｍの透明なアニールされたフロートガラス板層である。
・ガラス 3は、厚さ3.0 mmのSolex（登録商標）太陽光制御ガラス(PPG)である。
・イオノマー1は、5 g/10分のMI(190℃, ISO 1133, ASTM D1238)を有する、亜鉛イオンで35%中和されたメタクリル酸の15 wt%重合残渣を含有するポリ(エチレン−コ−メタクリル酸)の厚さ20ミル(0.51 mm)のエンボス加工されたシートである。イオノマー1は、60g/10分のMIを有するポリ(エチレン−コ−メタクリル酸)から調製される。
・イオノマー2は、2.5g/10分のMI(190℃, ISO 1133, ASTM D1238)を有する、ナトリウムイオンで35%中和されたメタクリル酸の18 wt%重合残渣を含有するポリ(エチレン−コ−メタクリル酸)の厚さ20ミル(0.51 mm)のエンボス加工されたシートである。イオノマー2は、 60g/10分のMIを有するポリ(エチレン−コ−メタクリル酸)から調製される。
・イオノマー 3は、1g/10分のMI(190℃, ISO 1133, ASTM D1238)を有する、亜鉛イオンで30%中和されたメタクリル酸の18 wt%重合残渣を有するポリ(エチレン−コ−メタクリル酸)の厚さ9ミル(2.25 mm)のエンボス加工されたシートである。イオノマー3は、 60g/10分のMIを有するポリ(エチレン−コ−メタクリル酸)から調製される。
【００７２】
・イオノマー 4は、イオノマー3の同じコポリマーの厚さ2ミル(0.05 mm)のフィルムである。
・イオノマー 5は、1.5g/10分のMI(190℃, ISO 1133, ASTM D1238)を有する、亜鉛イオンで28%中和されたメタクリル酸の20 wt%重合残渣を含有するポリ(エチレン−コ−メタクリル酸)の厚さ20ミル(0.51 mm)のエンボス加工されたシートである。イオノマー5は、 25g/10分のMIを有するポリ(エチレン−コ−メタクリル酸)から調製される。
・イオノマー 6は、0.75g/10分のMI(190℃, ISO 1133, ASTM D1238)を有する、亜鉛イオンで26%中和されたメタクリル酸の22 wt%重合残渣を含有するポリ(エチレン−コ−メタクリル酸)の厚さ20ミル(0.51 mm)のエンボス加工されたシートである。イオノマー6は、 60g/10分のMIを有するポリ(エチレン−コ−メタクリル酸)から調製される。
・P-PET 1は、米国特許第7,189,457号明細書、実施例１の「プライマー」について記載されたポリ(アリルアミン)プライマー組成物で被覆されたポリ(エチレンテレフタレート)フィルムである。
【００７３】
・P-PET 2は、米国特許第7,189,457号明細書、実施例１の「プライマー」について記載されたのと同様のポリ(ビニルアミン)プライマー組成物で被覆されたポリ(エチレンテレフタレート)フィルムである。
・P-PET 3は、米国特許第7,189,457号明細書、実施例５に記載された、一表面がポリ(アリルアミン)プライマー組成物で被覆され、他表面がポリシロキサン耐摩耗性コーティングで被覆されたポリ(エチレンテレフタレート)フィルムである。ポリ(アリルアミン)で被覆されたフィルム表面は、カプセル材層と接触配置され、ポリシロキサンで被覆された表面は、太陽電池ラミネートの外側表面として作用する。
・P-PET 4は、米国特許第7,189,457号明細書、実施例５に記載されたのと同様の一表面がポリ(ビニルアミン)プライマー組成物で被覆され、他表面がポリシロキサン耐摩耗性コーティングで被覆されたポリ(エチレンテレフタレート)フィルムである。ポリ(ビニルアミン)で被覆されたフィルム表面は、カプセル材層と接触配置され、ポリシロキサンで被覆された表面は、太陽電池ラミネートの外側表面として作用する。
・P-PET 5は、米国特許第7,189,457号明細書、実施例１の「プライマー」について記載されたのと同様のポリ(ビニルアミン)プライマー組成物で被覆されたポリ(エチレンテレフタレート)フィルムであり、プライマー処理されたポリ(エチレンテレフタレート)フィルムの一表面が、アルミニウムで金属化されている。ポリ(ビニルアミン)で被覆されたフィルム表面は、カプセル材層と接触配置され、金属化表面は、太陽電池ラミネートの外側表面として作用する。
【００７４】
・P-PET 6は、米国特許第7,189,457号明細書、実施例１の「プライマー」について記載されたのと同様のポリ(ビニルアミン)プライマー組成物で被覆されたポリ(エチレンテレフタレート)フィルムであり、プライマー処理されたポリ(エチレンテレフタレート)フィルムの一表面が、アルミニウムで金属化されている。ポリ(ビニルアミン)で被覆されたフィルム表面は、カプセル材層と接触配置され、金属化表面は、太陽電池ラミネートの外側表面として作用する。
・PVB 1は、厚さ20ミル(0.51 mm)のPVBシートB51V（登録商標）(DuPont)である。
・PVB 2は、厚さ20ミル(0.51 mm)のPVBシートB51S（登録商標）(DuPont)である。
・PVB Aは、百分率で１００(ｐｐｈ)のポリ(ビニルブチラール)を含有し、ヒドロキシル価が１５で、国際公開第2004/039581号パンフレットに開示されたものと同様にして調製された４８．５ｐｐｈの可塑剤テトラエチレングリコールジヘプタノエートで可塑化された音響ポリ(ビニルブチラール)シートである。
【００７５】
・太陽電池 1は、アモルファスシリコン半導体層を備えたステンレス鋼基板(125 μm)を含む10×10インチ(25×25 cm)のアモルファスシリコン光起電デバイスである (米国特許第6,093,581号明細書、実施例1)。
・太陽電池 2は、10×10インチ(25×25 cm) ジセレン化銅インジウム(CIS)起電デバイスである。(米国特許第 6,353,042号明細書、6欄, 19行)。
・太陽電池 3は、10×10インチ(25×25 cm)テルル化カドミウム (CdTe)起電デバイスである(米国特許第6,353,042号明細書、6欄、49行)。
・太陽電池 4は、10×10インチ(25×25 cm)多結晶EFG成長ウェハ(米国特許第6,660,930号明細書、7欄、 61行)。
【００７６】
上記のエンボス加工シート構造は、一般技術のシート形成プロセスを用いてエンボス加工ロールを備えた押出しシートラインで作製される。これには、メルトをカレンダーロールスタックに供給するシートダイを備えた二軸押出し機からなる押出しラインの使用が実質的に必要である。カレンダーロールは、金属表面に刻まれたエンボス加工表面パターンを有しており、これが、テクスチャ加工ロール間およびその周囲を通過する際に、表面テクスチャの逆画像を、程度の差はあるが、ポリマーへ与える。シートの両表面を、以下の特性を備えたパターンでエンボス加工する。
マウンド平均深さ：２１±４μｍ
マウンドピーク深さ：２５±５μｍ
パターン頻度／ｍｍ：２
マウンド幅：０．３５０±０．０２ｍｍ
谷幅：０．１４０±０．０２ｍｍ
【００７７】
表面粗さＲｚは、国際標準化機構のＩＳＯ−Ｒ４６８に従った１０点平均粗さによりミクロンで表わすことができる。粗さ測定は、ＡＳＭＥ  Ｂ４６．１−１９９５に記載されたとおり、トレース長２６ｍｍを用いて、触針式段差計（Ｊａｐａｎ，Ｔｏｋｙｏ，Ｔｏｋｙｏ  Ｓｅｉｍｉｔｓｕ  Ｋａｂｕｓｈｉｋｉ  Ｋａｉｓｈａ，ＳＵＲＦＣＯＭ  １５００Ａ）を用いて行う。ＡＲｐ、ＡＲｔ、面積尖度は、Ｇｅｒｍａｎｙ，Ｇｏｔｔｉｎｇｅｎ，Ｍａｈｒ  ＧｍｂＨ，Ｐｅｒｔｈｏｍｅｔｅｒ  Ｃｏｎｃｅｐｔシステムを用いて、２０１ステップで、５．６×５．６ｍｍの面積についての粗さをトレースすることにより測定される。シートのＲｚは約１５〜約２５μｍの範囲である。
【００７８】
実施例１８〜３４
表１で上述した１２×１２インチ（３０×３０ｃｍ）の太陽電池ラミネート構造を、上述のラミネーションプロセス２により組み立て、ラミネートする。
【００７９】
実施例３５〜４６
表２〜４に後述する１２×１２インチ（３０×３０ｃｍ）の太陽電池ラミネート構造を、ラミネーションプロセス１により組み立て、ラミネートする。実施例３５〜４２において、層１は、入射層を構成し、層２、３および４は、フロントシートカプセル材層を構成し、層６は、バックシートカプセル材層を構成し、層７は、バッキング層を構成する。実施例４３〜４６において、層１は、入射層を構成し、層２、３および４は、フロントシートカプセル材層を構成し、層６、７および８は、バックシートカプセル材層を構成し、層９は、バッキング層を構成する。
【００８０】
表2. 太陽電池ラミネート構造                                                 
実施例        35, 47        36, 48        37, 49        38, 50      
層
1          ガラス1        FPF          ガラス1        ガラス2
2          EVA 2          EVA 3        イオノマー5    イオノマー6
3          P-PET 1        P-PET 7      太陽電池3      太陽電池4
4          EVA 2          EVA 1        イオノマー4    イオノマー6
5          太陽電池1      太陽電池2    P-PET 8        P-PET 2
6          EVA 2          EVA 1        イオノマー5    イオノマー
7          ガラス1        ガラス2      FPF            AL          
【００８１】
・P-PET 7は、米国特許第6,521,825号明細書、実施例１に記載されたのと同様の一表面がポリ(ビニルアミン)プライマー組成物で被覆され、他表面が耐湿コーティングで被覆されたポリ(エチレンテレフタレート)フィルムである。
・P-PET 8は、米国特許第6,521,825号明細書、実施例１に記載されたのと同様の一表面がポリ(アリルアミン)プライマー組成物で被覆され、他表面が耐湿コーティングで被覆されたポリ(エチレンテレフタレート)フィルムである。
【００８２】
表3.  太陽電池ラミネート構造                                  
実施例          39, 51          40, 52          41, 53        42, 54      
層
1              FPF            FPF            ガラス1        FPF
2          イオノマー4        EVA 3          EVA 1          ACR 3
3          P-PET 7            P-PET 8        P-PET 1        P-PET 8
4          イオノマー4        EVA 3          EVA 1          イオノマー6
5          太陽電池1        太陽電池4      太陽電池1        太陽電池4
6          イオノマー4        EVA 3          EVA 1          イオノマー6
7          P-PET 6            P-PET 5        P-PET 3        P-PET 4    
【００８３】
表4.  太陽電池ラミネート構造                                
例          43, 55          44, 56            45, 57        46, 58    
層
1          ガラス1            FPF              FPF          FPF
2          EVA 2            イオノマー5        EVA 3        ACR 3
3          P-PET 1          P-PET 7            P-PET 8      P-PET 7
4          EVA 2            イオノマー5        EVA 3        イオノマー4
5          太陽電池1        太陽電池4          太陽電池4    太陽電池1
6          EVA 2            イオノマー5        EVA 3        イオノマー4
7          P-PET 1          P-PET 2            P-PET 8      P-PET 7
8          EVA 2            イオノマー5        EVA 3        ACR 3
9          AL                AL                FPF          FPF        
【００８４】
実施例４７〜５８
表２〜４で上述した１２×１２インチ（３０×３０ｃｍ）の太陽電池ラミネート構造を、ラミネーションプロセス２により組み立て、ラミネートする。実施例４７〜５４において、層１は、入射層を構成し、層２、３および４は、フロントシートカプセル材層を構成し、層６は、バックシートカプセル材層を構成し、層７は、バッキング層を構成する。実施例５５〜５８において、層１は、入射層を構成し、層２、３および４は、フロントシートカプセル材層を構成し、層６、７および８は、バックシートカプセル材層を構成し、層９は、バッキング層を構成する。
【図１】
2010503201.tif 000003
【図２】
2010503201.tif 000004
【図３】
2010503201.tif 000005
【図４】
2010503201.tif 000006
【図５】
2010503201.tif 000007
【図６】
2010503201.tif 000008
【図７】
2010503201.tif 000009
【図８】
2010503201.tif 000010
【図９】
2010503201.tif 000011
【図１０】
2010503201.tif 000012
【国際調査報告】
2010503201.tif 000013
2010503201.tif 000014
2010503201.tif 000015