(57)【要約】太陽電池モジュールは、複数の相互接続された光起電力電池と、光起電力電池をカプセル化するカプセル化層であって、カプセル化層は、第一の側面を有する、カプセル化層と、カプセル化層の第一の側面に結合された保護層と、保護層に結合された補剛層であって、補剛層は、太陽電池モジュールに剛性を提供する開口支持構造を有する、補剛層とを含んでいる。一実施形態において、開口支持構造は、波形構造を含み、波形構造は、正弦波形状、方形波形状、または台形波形状であり得る。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池モジュールであって、
複数の相互接続された光起電力電池と、
該光起電力電池をカプセル化するカプセル化層であって、該カプセル化層は、第一の側面を有する、カプセル化層と、
該カプセル化層の該第一の側面に結合された保護層と、
該保護層に結合された補剛層であって、該補剛層は、該太陽電池モジュールに剛性を提供する開口支持構造を有する、補剛層と
を備えている、太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記開口支持構造は、波形構造を含む、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記波形構造は、正弦波形状、方形波形状、または台形波形状である、請求項２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記開口支持構造は、幾何学的構造を含む、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記幾何学的構造は、ハニカム構造を含む、請求項４に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記開口支持構造は、金属または合金から形成される、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記開口支持構造は、ポリマーから形成される、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記カプセル化層の第二の側面に隣接する透明なスーパーストレートをさらに備えている、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項９】
前記光起電力電池と、前記カプセル化層と、前記保護層と、前記太陽電池モジュールを支持するための前記補剛層との周囲に配置されたフレームをさらに備えている、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１０】
前記補剛層は、前記開口支持構造の少なくとも一つの側面上に支持層を含む、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１１】
前記支持構造は、金属または合金から形成される、請求項１０に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１２】
前記補剛層は、その中に形成された一つ以上の開口部分を含む、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１３】
太陽電池モジュールを製造する方法であって、該方法は、
カプセル化層の中に複数の相互接続された光起電力電池を提供することであって、該カプセル化層は、第一の側面を有する、ことと、
該カプセル化層の該第一の側面上に保護層を形成することと、
該保護層の上に補剛層を形成することであって、該補剛層は、該太陽電池モジュールに剛性を提供する開口支持構造を有する、ことと
を包含する、方法。
【請求項１４】
前記開口支持構造は、波形構造を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記波形構造は、正弦波形状、方形波形状、または台形波形状である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記開口支持構造は、幾何学的構造を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記幾何学的構造は、ハニカム構造を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記開口支持構造は、金属または合金から形成される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記開口支持構造は、ポリマーから形成される、請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
前記補剛層は、前記開口支持構造の少なくとも一つの側面上に支持層を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２１】
前記支持層は、金属または合金から形成される、請求項１３に記載の方法。
【請求項２２】
太陽電池モジュールであって、
複数の相互接続された光起電力電池と、
該光起電力電池をカプセル化するカプセル化層であって、該カプセル化層は、第一の側面を有する、カプセル化層と、
該カプセル化層の該第一の側面に結合された補剛層であって、該補剛層は、該太陽電池モジュールに剛性を提供する開口支持構造を有する、補剛層と
を備えている、太陽電池モジュール。
【請求項２３】
前記開口支持構造は、波形構造を含む、請求項２２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項２４】
前記開口支持構造は、幾何学的構造を含む、請求項２２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項２５】
前記開口支持構造は、金属または合金から形成される、請求項２２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項２６】
前記開口支持構造は、ポリマーから形成される、請求項２２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項２７】
前記補剛層は、前記開口支持構造の少なくとも一つの側面上に支持層を含む、請求項２２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項２８】
前記支持層は、金属または合金から形成される、請求項２７に記載の太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願への参照）
本発明の出願は、ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＤＥＶＩＣＥ  ＦＯＲ  ＳＴＩＦＦＥＮＩＮＧ  Ａ  ＰＨＯＴＯＶＯＬＴＡＩＣ  ＭＯＤＵＬＥという名称で２００７年３月１４日に出願された米国仮特許出願第６０／９０６，８８０号への優先権を主張し、その開示は、その全体において本明細書で参照することで援用される。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、概して太陽電池モジュールに関し、より具体的には、本発明は、モジュールの屈曲の量を低減するための補剛層を有する太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００３】
（発明の背景）
太陽電池モジュール、特に結晶シリコン光起電力電池で作られるもののための従来の設計は、典型的には、熱強化ガラスのスーパーストレート（ｓｕｐｅｒｓｔｒａｔｅ）、スーパーストレートに隣接する透明なカプセル化材料の層、相互接続された光起電力電池、光起電力電池をカプセル化するカプセル化材料の別の層、ポリマー保護バックシート、および層の周囲に固定されたアルミニウムのフレームを含む。加えて、ストリップまたはガスケットが、縁の衝撃に起因するシャタリングからガラスを保護するためのクッション層として、周囲のフレームと強化ガラスの縁との間に適用され得る。周囲のフレームは、強化ガラススーパーストレートの縁を保護するように、モジュールにある程度のレベルの剛性を提供するように、および屋根または他の表面に装着されたラックのような他の構造物への据え付けを可能にするように機能する。
【０００４】
結晶シリコン太陽電池モジュールにおける現在の動向は、モジュールの大きさの増大およびより薄い結晶シリコンウェーハの使用を含む。より大きなモジュールおよび／またはより薄いウェーハは、モジュールの屈曲を過大にもたらし、太陽電池が受容し得ないほど亀裂を生じる原因となり得る。モジュールが支える屈曲の量を低減するために、より厚いガラスのスーパーストレートおよび／またはより重い周囲のフレームが用いられ得る。しかしながら、これらの解決法の両方とも、より大きな太陽電池モジュールのコストおよび重量を増加させる。また、支持がモジュールの縁に対してのみあるので、周囲のフレームがモジュールに提供し得る剛性の程度に関して限界がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（発明の概要）
本発明の一実施形態に従って、太陽電池モジュールは、複数の相互接続された光起電力電池、光起電力電池をカプセル化し第一の側面を有するカプセル化層、カプセル化層の第一の側面に結合された保護層、および保護層に結合された補剛層を含む。補剛層は、太陽電池モジュールに剛性を提供する開口支持構造を有する。
【０００６】
関連する実施形態に従って、開口支持構造は、波形構造を含み得る。中でも、波形構造は、正弦波形状、方形波形状、または台形波形状であり得る。開口支持構造は、ハニカム構造のような幾何学的構造を含み得る。開口支持構造は、金属、合金、またはポリマーから形成され得る。モジュールは、カプセル化層の第二の側面に隣接する透明なスーパーストレートをさらに含み得る。太陽電池モジュールを支持するために、モジュールは、下にある装置の周囲に配置されたフレームをさらに含み得、下にある装置は、光起電力電池、カプセル化層、保護層および補剛層を含む。補剛層は、開口支持構造の少なくとも一つの側面上にある支持層を含み得る。支持層は、金属または合金から形成され得る。補剛層は、その中に形成される一つ以上の開口部分を含み得る。
【０００７】
本発明の別の実施形態に従って、太陽電池モジュールを製造する方法は、第一の側面を有するカプセル化層の中の複数の相互接続された光起電力電池を提供すること、カプセル化層の第一の側面上に保護層を形成すること、および保護層の上に補剛層を形成することを含む。補剛層は、太陽電池モジュールに剛性を提供する開口支持構造を有する。
【０００８】
本発明の別の実施形態に従って、太陽電池モジュールは、複数の相互接続された光起電力電池、光起電力電池をカプセル化し第一の側面を有するカプセル化層、およびカプセル化層の第一の側面に結合された補剛層を含む。補剛層は、太陽電池モジュールに剛性を提供する開口支持構造を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
上記および本発明の利点は、添付の図面を参照することで、以下のさらなる説明からより十分に認識される。
【図１】図１は、本発明の実施形態に従った、屋根の上に据え付けられた太陽電池モジュールを図式的に示している。
【図２】図２は、本発明の実施形態に従った、例示的な太陽電池モジュールの断面図を図式的に示している。
【図３】図３は、本発明の実施形態に従った、補剛層のいずれかの側面上に支持層を有する例示的な太陽電池モジュールの断面図を図式的に示している。
【図４】図４は、本発明の実施形態に従った、保護層およびスーパーストレートを有する例示的な太陽電池モジュールの断面図を図式的に示している。
【図５】図５は、本発明の実施形態に従った、補剛層のいずれかの側面上に保護層および支持層を有する例示的な太陽電池モジュールの断面図を図式的に示している。
【図６】図６は、本発明の実施形態に従った、形成された開口部分を中に有する補剛層を備えた太陽電池モジュールの透視図を図式的に示している。
【図７】図７は、本発明の実施形態に従った、補剛層を有する太陽電池モジュールを形成するプロセスを示している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（例示的な実施形態の説明）
本発明の実施形態は、補剛層がモジュールに付加する重量を最小化しながら、モジュールに剛性を提供する開口支持構造を有する補剛層を備えた太陽電池モジュールを提供する。開口支持構造は、波形構造または幾何学的構造（例えば、ハニカム構造）を含み得、波形構造または幾何学的構造は、金属、合金、またはポリマー材料で構成され得る。補剛層は、モジュールが受ける屈曲の量を低減するために、モジュールの中心部を横切るように、モジュールへの支持を提供する。一部の実施形態において、ガラスのスーパーストレートおよび／または周囲のフレームは、全面的に除去され得る。
【００１１】
図１は、本発明の実施形態に従って製造される太陽電池モジュール１０の配列を図式的に示している。配列は、当業者に周知であるように、屋根または他の表面に据え付けられ得る。図２は、本発明の例示的な実施形態に従った例示的な太陽電池モジュールの断面図を図式的に示している。太陽電池モジュールは、リード線１４によって相互接続され、カプセル化層１６の中でカプセル化された複数の光起電力電池１２と、カプセル化層１６の一つの側面に結合された補剛層１８とを含み得る。光起電力電池１２は、示されるように一列に配列されて直列に接続されるか、または他の構成を有し得る。カプセル化層１６は、一つ以上の透明な層を有し得、光起電力電池１２およびリード線１４に対する保護を提供し得る。一部のカプセル化材料の例は、米国特許第６，１１４，０４６号に記載されている。
【００１２】
本発明の例示的な実施形態に従って、補剛層１８は、モジュールの重量を最小化しながら太陽電池モジュールに剛性を提供する開口支持構造２０を有する。このことを達成するために、開口支持構造２０は、補剛層１８の中に開口領域２２を形成する。開口支持構造２０と開口領域２２との組み合わせは、補剛層１８の重量が固体の平面シートまたは同じ剛性の特性を有する材料のフィルムと比べて低減されることを可能にする。
【００１３】
開口支持構造２０は、多様な構成を有し得る。例えば、開口支持構造２０は、（例えば、図２に示されるような）正弦波形状、方形波形状、（例えば、図３に示されるような）台形波形状などのような、この用途に適用され得る任意の形状を有する波形構造を含み得る。開口支持構造２０は、（例えば、図４に示されるような）互いに隣接する開口または閉鎖セルの繰り返しパターンを有する幾何学的構造を含み得る。幾何学的構造の中のセルは、多角形の形状（例えば、三角形の形状、四角形の形状、六の角形の形状またはハニカム形状など）または曲線の形状（例えば、円形の形状、楕円形の形状など）のような、任意の形状を有し得る。開口支持構造２０は、ポリマー材料（例えば、樹脂）のような、（例えば、図５に示されるような）材料の中に開口領域２２を形成する材料を含み得る。
【００１４】
図５に示されるように、開口支持構造２２は、完全に補剛層１８の中にある開口領域２２を形成し得る。そのような領域は、補剛層１８の外部のいかなる表面またはコンポーネントにも露出されない。代替案として、一部の実施形態は、完全に補剛層１８の中にある一部の開口領域２２と、（例えば、図２〜図４に示されるような）補剛層１８の表面の一つに露出された他の開口領域２２とを形成し得る。いずれにしても、例示的な実施形態は、層１８に関しては、すなわち、層１８の程度の厚さでは、開口領域２２の大きさが肉眼で見えるように、開口領域２２を形成する。
【００１５】
好ましくは、開口領域２２は、補剛層１８が不必要な重量を付加することなく適切な剛性をモジュールに提供するように、補剛層１８の特定の量またはパーセンテージを有している。例えば、開口領域２２は、補剛層１８の容量の約３０％以上を有し得る。
【００１６】
図３に示されるように、補剛層１８は、開口支持構造２０の一つまたは両方の側面上に支持層２４を含み得る。開口支持構造２０および支持層２４は、金属材料、合金材料またはポリマー材料のような複数の材料のうちの任意の材料で形成され得る。開口支持構造２０および支持層２４は、同一または異なる材料で形成され得る。例えば、開口支持構造２０および／または支持層２４は、アルミニウムで形成され得る。別の例として、開口支持構造２０は、ポリマー材料で形成され得、支持層２４は、アルミニウムの薄いシートで作られ得る。開口支持構造２０および支持層２４は、複数の異なる厚さのうちの任意の厚さを有し得、厚さは、用いられる材料に依存して変化し得る。例えば、開口支持構造２０は、約２ｍｍから約５０ｍｍまでの厚さを有し得、支持層２４は、約０．５ｍｍから約２ｍｍまでの厚さを有し得る。支持層２４が補剛層１８とカプセル化層１６との間に形成される場合には、支持層２４は、カプセル化層１６の一つの側面に結合される。
【００１７】
本発明の一部の実施形態は、カプセル化層１６および／または補剛層１８に結合した一つ以上のさらなる層を含み得る。例えば、保護用バックスキン（ｂａｃｋｓｋｉｎ）層２６が、図４に示されるように、カプセル化層１６と補剛層１８との間に形成され得る。一部のバックスキン材料の例は、米国特許第５，７４１，３７０号（熱可塑性オレフィンで作られるバックスキンであり、熱可塑性オレフィンは、第一イオノマーおよび第二イオノマーを含む熱可塑性オレフィンのようなＲＴＩ要求事項を満たす耐高温クリープ性を依然として示しながら、積層中に軟化、成形、および形成されることができる）と、米国特許第６，３２０，１１６号（電子ビーム放射に暴露されるポリマー材料で作られるバックスキンであり、電子ビーム放射は、ポリマーに改善された耐高温クリープ性を提供するために、ポリマー材料の熱可塑性特性を完全には排除することなくポリマー材料を架橋する）とに記載されている。保護用バックスキン層２６は、（例えば、図４に示されるように）開口支持構造２０に結合されるか、または（例えば、図５に示されるように）支持層２４に結合され得る。米国特許第５，７４１，３７０号および米国特許第６，３２０，１１６号に記載されているようなバックスキン材料を用いる利点は、開口支持構造２０または支持層２４を形成するために用いられる一つの例示的な材料であるアルミニウムと非常に強い結合を形成するバックスキン材料の能力である。
【００１８】
補剛層１８は、太陽電池モジュールに剛性を提供し、モジュールが典型的なガラスのスーパーストレートおよび／または周囲のアルミニウムフレーム、またはより低コストおよび／またはより大きなモジュールを可能にする他の補剛機構を用いる必要なしに形成されることを可能にする。しかしながら、実施形態はまた、典型的な材料でまたは他の材料を用いて作られたスーパーストレートおよび／または周囲のフレームを含み得る。例えば、図４および図５は、本発明の実施形態に従ったスーパーストレート２８を有する例示的な太陽電池モジュールの断面図を図式的に示す。スーパーストレート２８は、ガラス（例えば、強化ガラス）で作られ得、従来のモジュールで用いられているような厚さ（例えば、３．２ｍｍ）を有し得るか、または厚さが典型的に用いられているよりも薄くあり得る。スーパーストレート２８は、ガラス以外の材料で作られ得る。例えば、スーパーストレート２８は、テフロン（登録商標）（例えば、ＦＥＰ）、ポリカーボネートまたはポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）のような透明なポリマーで作られ得る。透明なスーパーストレート２８は、任意の厚さ、例えば、約３０μｍと約１，０００μｍとの間の厚さ、またはそれを超える厚さを有し得る。そのようなポリマーは、例えば、これらの材料の酸素および水蒸気に対する透過性を減らす、および／またはＳｉＯ２またはＡｌ２Ｏ３のようなものに対する耐ひっかき性を高めるために、材料の薄い層でコーティングされ得る。代替の被覆材料を用いることは、より低コストであり得、および／またはモジュールの効率を高めるおよび／またはワット当たりのコストを低減する、より大きな光伝送を可能にし得る。
【００１９】
実施形態は、モジュールの周囲に搭載されるかまたは固定されたアルミニウムフレームのような（図示されていない）周囲のフレームを含み得るか、または、例えばスーパーストレートまたは保護層のようなポリマー層が、カプセル化された光起電力電池の縁の周囲を包む、ポリマーで縁取られたモジュールを含み得る。
【００２０】
補剛層１８は、図６に示されるように、層内の一つ以上の開口部分３０とともに形成され得る。開口部分３０は、任意の形状であり得、補剛層１８の中に任意の態様で配列され得る。開口部分３０は、補剛層１８の重量が補剛層１８の剛性に実質的に影響することなくさらに低減されることを可能にし得る。補剛層１８が形成されているとき、またはその形成の後に、開口部分３０は、補剛層１８の中（例えば、開口支持構造２０および／または支持層２４の中）に形成され得る。
【００２１】
図７は、例示的な実施形態に従った太陽電池モジュールを形成するプロセスを示している。以下の議論は、補剛層を有する太陽電池モジュールを形成する多様な関連するステップを記載しているが、すべての必要なステップを記載しているわけではない。他の処理ステップがまた、議論されるステップの前、途中、および／または後に実行され得る。実行されても、そのようなステップは、単純化するために省略されている。処理ステップの順序はまた、変化および／または組み合わされ得る。したがって、一部のステップは、記載および図示されていない。
【００２２】
プロセスは、カプセル化層１６の中に複数の相互接続された光起電力電池１２を提供するステップ１００において始まる。光起電力電池１２は、互いに相互接続されて、当業者に周知のプロセスによってカプセル化層１６の中にカプセル化され得る。ステップ１１０において、光学的な保護用バックスキン２６は、カプセル化層１６上に形成され得る。ステップ１２０において、開口支持構造２０を有する補剛層１８は、保護層２６が用いられる場合に保護層２６上に形成され得るか、または直接、カプセル化層１６上に形成され得る。ステップ１３０において、オプションの支持層２４は、補剛層１８が保護層２６またはカプセル化層１６に結合される前に、開口支持構造２０の一つまたは両方の側面上に形成され得る。例えば、支持層２４は、一体化した補剛層１８を形成するように、開口支持構造２０に積層されるか、または別な態様で一緒に結合され得る。
【００２３】
上記の議論は本発明の多様な例示的な実施形態を開示するが、当業者が本発明の真の範囲から逸脱することなく本発明の利点の一部を達成する多様な修正を行い得ることは明らかなはずである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
2010521822.tif 000010
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