(57)【要約】  太陽電池モジュールと、その製造方法とを提供する。このアセンブリは、太陽電池モジュールを含む。太陽電池モジュールを支持する支持面を有するフレームが設けられる。構造シーラントは、太陽電池モジュールとフレームとの間に配置され、太陽電池モジュールをフレームに構造的に固着する。構造シーラントは、シリコーン含有構造用接着剤、構造用接着テープ、またはホットメルトシーラントを備える。フレームは、金属、樹脂、複合材料またはこれらの組合せを含む。フレームは、太陽電池モジュールが取り付けられる前に、予め組み立てられて一体のフレームを形成する。フレームは、電気的構成要素を収容するための開口を含んでもよい。
2010515272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池モジュールと、
前記太陽電池モジュールを支持する支持面を有するフレームと、
前記太陽電池モジュールと前記フレームとの間に配置され、前記太陽電池モジュールを前記フレームに構造的に固着する、構造シーラントとを備え、
前記構造シーラントは、シリコーンを含む、太陽電池アセンブリ。
【請求項２】
前記構造シーラントは、構造用接着剤を備える、請求項１に記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項３】
前記構造シーラントは、構造用接着テープを備える、請求項１に記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項４】
前記構造シーラントは、ホットメルトシーラントを備える、請求項１に記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項５】
前記支持面は、平坦である、請求項１に記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項６】
前記支持面から、前記支持面に対し横方向に延びる突き出し部をさらに備える、請求項５に記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項７】
前記フレームは、少なくとも一対のフレーム部材を備える、請求項１に記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項８】
前記フレームは、前記少なくとも一対のフレーム部材の中間に延びる、少なくとも一つのブレース部材をさらに備える、請求項７に記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項９】
前記太陽電池モジュールは、電気的構成要素を含み、前記少なくとも一つのブレース部材は、前記電気的構成要素の少なくともいくつかを受け入れる開口を規定する、請求項８に記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項１０】
前記フレームは、金属、複合材料、樹脂およびこれらの組合せからなる群から選択された材料により形成される、請求項７に記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項１１】
前記フレームは、金型成形されて一部品のフレームを形成する、請求項７に記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項１２】
前記太陽電池モジュールは、表板と、裏当て部と、前記表板と前記裏当て部との間に配置された少なくとも一つの太陽電池とを備え、前記構造シーラントは、前記支持面と前記表板との間に配置される、請求項１に記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項１３】
太陽電池モジュールと、
前記太陽電池モジュールを支持する支持面を有する、一部品のフレームと、
前記太陽電池モジュールと前記一部品のフレームとの間に配置され、前記太陽電池モジュールを前記フレームに構造的に固着する、構造シーラントとを備える、太陽電池アセンブリ。
【請求項１４】
前記構造シーラントは、構造用接着剤を備える、請求項１３に記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項１５】
前記構造用接着剤は、アクリル、ポリウレタン、エポキシ、シリコーンおよびこれらの組合せからなる群から選択される、請求項１４に記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項１６】
前記構造シーラントは、構造用接着テープを備える、請求項１３に記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項１７】
前記構造シーラントは、ホットメルトシーラントを備える、請求項１３に記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項１８】
前記一部品のフレームは、金型成形されている、請求項１３に記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項１９】
前記一部品のフレームは、金属、複合材料、樹脂およびこれらの組合せからなる群から選択された材料により形成される、請求項１８に記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項２０】
前記支持面は、平坦である、請求項１３に記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項２１】
前記支持面から、前記支持面に対し横方向に延びる突き出し部をさらに備える、請求項１３に記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項２２】
前記一部品のフレームは、少なくとも一対のフレーム部材を備える、請求項１３に記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項２３】
前記一部品のフレームは、前記少なくとも一対のフレーム部材の中間に延びる、少なくとも一つのブレース部材をさらに備える、請求項２２に記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項２４】
前記太陽電池モジュールは、電気的構成要素を含み、前記少なくとも一つのブレース部材は、前記電気的構成要素の少なくともいくつかを受け入れる開口を規定する、請求項２３に記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項２５】
前記太陽電池モジュールは、表板と、裏当て部と、前記表板と前記裏当て部との間に配置された少なくとも一つの太陽電池とを備え、前記構造シーラントは、前記支持面と前記表板との間に配置される、請求項１３に記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項２６】
表板と、裏当て部と、前記表板と前記裏当て部との間の少なくとも一つの太陽電池とを備える、太陽電池モジュールと、
前記太陽電池モジュールを支持する支持面と、前記支持面に対して横方向の保護部とを備える、フレームと、
前記表板と前記支持面との間に配置され、前記太陽電池モジュールを前記フレームに構造的に固着する、構造シーラントと、を備える、太陽電池アセンブリ。
【請求項２７】
前記保護部と前記太陽電池モジュールとの間の間隙をさらに含む、請求項２６に記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項２８】
前記間隙内に配置された水障壁をさらに備える、請求項２７に記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項２９】
前記構造シーラントは、構造用接着剤を備える、請求項２６に記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項３０】
前記構造用接着剤は、アクリル、ポリウレタン、エポキシ、シリコーンおよびこれらの組合せからなる群から選択される、請求項２９に記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項３１】
前記構造シーラントは、構造用接着テープを備える、請求項２６に記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項３２】
前記構造シーラントは、ホットメルトシーラントを備える、請求項２６に記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項３３】
前記支持面は、平坦である、請求項２６に記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項３４】
前記フレームは、少なくとも一対のフレーム部材を備える、請求項２６に記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項３５】
前記フレームは、金属、複合材料、樹脂およびこれらの組合せからなる群から選択された材料により形成される、請求項２６に記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項３６】
前記フレームは、金型成形されて一部品のフレームを形成する、請求項３５に記載の太陽電池アセンブリ。
【請求項３７】
表板と、裏当て部と、前記表板と前記裏当て部との間の少なくとも一つの太陽電池とを有する、太陽電池モジュールを設けるステップと、
前記太陽電池モジュールを支持する支持面を有する、一体のフレームを形成するステップと、
前記支持面上に構造シーラントを設置し、前記構造シーラント上に前記太陽電池モジュールを設置し、これにより前記太陽電池モジュールを前記フレームに構造的に固着するステップと、を備える、太陽電池アセンブリの製造方法。
【請求項３８】
前記構造シーラントは、構造用接着剤を備える、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記構造用接着剤は、アクリル、ポリウレタン、エポキシ、シリコーンおよびこれらの組合せからなる群から選択される、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記構造シーラントは、構造用接着テープを備える、請求項３７に記載の方法。
【請求項４１】
前記構造シーラントは、ホットメルトシーラントを備える、請求項３７に記載の方法。
【請求項４２】
前記フレームは、少なくとも一対のフレーム部材を備える、請求項３７に記載の方法。
【請求項４３】
前記フレームは、前記少なくとも一対のフレーム部材の中間に延びる、少なくとも一つのブレース部材をさらに備える、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記ブレース部材の間に電気的構成要素を受け入れる開口を形成するステップをさらに備える、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記表板と前記支持面との間に前記構造シーラントを設置するステップをさらに備える、請求項３７に記載の方法。
【請求項４６】
前記フレームは、前記支持面に対し横方向の保護部をさらに備える、請求項４５に記載
の方法。
【請求項４７】
前記太陽電池モジュールと前記保護部との間に間隙を形成し、前記間隙内に水障壁を設置するステップをさらに備える、請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記フレームは、金型成形された一部品のフレームにより形成されている、請求項３７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本出願は、２００６年１２月２７日に出願された米国仮出願第６０／８７７，３０６号の優先権を主張し、その全明細書は引用によって本願明細書に明示的に援用される。
【０００２】
発明の分野
本発明は、太陽電池アセンブリおよびその製造方法に関する。より特定的には、本発明は、太陽電池モジュールをフレームに固着するための構造シーラントの使用に関する。
【背景技術】
【０００３】
発明の背景
現在、太陽電池パネルまたは太陽電池モジュール用のフレームは、典型的には、ガラス薄板を機械的に拘束する、予め切断された四部品のアルミニウム製フレーム成型品を備える。この成型品は、典型的には、太陽電池パネルを機械的に拘束するために使用される、Ｃ形チャンネルを含む。この四つのフレーム部品はその後、Ｃ形チャンネルにおいて、太陽電池パネルと、ねじまたはコーナーキーにより取り付けられたフレーム角部とに押圧される。典型的には、緩衝材が薄板とフレームとの間に設置され、薄板の内面とフレームとの緩衝を和らげる。この緩衝材は、構造上の有用性をほとんど有さない。緩衝材は、典型的には、Ｃ形チャンネル内への挿入用パネルに供給（ホットメルトまたはシーラントの場合）または貼付（両面緩衝テープの場合）される。緩衝材は、薄板の縁部がフレームに直接接触するのを防ぐのに役立つ。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この型式の太陽電池モジュールの組立システムには、いくつかの欠点がある。たとえば、成型部材は、比較的高価で複雑な形状の陽極酸化アルミニウムの外形を備える。さらに、太陽電池モジュールの組立中に多数のフレーム部品を取り扱うために、長い組立時間を必要とする。また、フレームは矩形形状に限られることにより、種々の形状の太陽電池パネルを装着する能力が制限される。組立後に太陽電池パネルアセンブリが移動可能になる前に、緩衝シーラントの硬化時間を長く必要とすることが多い。加えて、これらの組立システムには、縁を落とされていないモジュールを装着することができない。典型的には、太陽電池モジュールには、薄板の過剰な材料、すなわち、絞り出された溶けた封入材料および過剰なバックシートがガラス表板の縁部から切り落とされる、トリミングとして知られる時間がかかる処理が施される。
【０００５】
アーリング（Earling）への米国特許第７，０１２，１８８号明細書は、太陽電池パネル用の組立システムを示す。この組立システムは、上述したように、薄板を拘束するためのＣ形構造を組み込む。このアセンブリは、太陽電池タイル薄板を収容するチャンネルを含む。太陽電池タイル薄板は、ポリマーのチャンネル形シール材に密封されて係合している。
【０００６】
太陽発電モジュールに係る他の例が、ナポリ（Napoli）への米国特許第４，３９２，００９号明細書に示される。この文献はまた、太陽電池パネルまたは薄板を受け入れるための、Ｃ形チャンネルを示す。パネルは、チャンネルから突き出しＣ形の容器を形成する、二つの対向する鍔部の間に配置される。
【０００７】
特開２００２−２８９８９２号公報もまた、太陽電池モジュールを開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一実施の形態に従えば、太陽電池モジュールを備える太陽電池アセンブリが提供される。アセンブリは、太陽電池モジュールを支持する支持面を有するフレームをさらに備える。アセンブリは、太陽電池モジュールとフレームとの間に配置され、太陽電池モジュールをフレームに構造的に固着する、構造シーラントをさらに備える。構造シーラントは、シリコーンを含む。
【０００９】
一実施の形態に従えば、太陽電池モジュールを備える太陽電池アセンブリが提供される。アセンブリは、太陽電池モジュールを支持する支持面を有する、一部品のフレームをさらに備える。構造シーラントは、太陽電池モジュールとフレームとの間に配置され、太陽電池モジュールをフレームに構造的に固着する。
【００１０】
一実施の形態に従えば、太陽電池モジュールを備える太陽電池アセンブリが提供される。太陽電池モジュールは、表板と、裏当て部と、表板と裏当て部との間の少なくとも一つの太陽電池とを備える。アセンブリはさらに、フレームを備える。フレームは、太陽電池モジュールを支持する支持面と、支持面に対して横方向の保護部とを備える。アセンブリは、表板と支持面との間に配置され、太陽電池モジュールをフレームに構造的に固着する、構造シーラントをさらに備える。
【００１１】
本発明の一実施の形態に従えば、太陽電池アセンブリを製造する方法が提供される。この方法は、表板と、裏当て部と、表板と裏当て部との間の少なくとも一つの太陽電池とを有する、太陽電池モジュールを設けるステップを備える。この方法はまた、太陽電池モジュールを支持する支持面を有する、一体のフレームを形成するステップを備える。その面上に構造シーラントが設置され、構造シーラント上に太陽電池モジュールが設置される。これにより、太陽電池モジュールをフレームに固着する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る分解斜視図である。
【図２】図１の２−２線に沿う分解断面図である。
【図３Ａ】本発明の他の実施の形態に従った、他のフレームの断面図である。
【図３Ｂ】本発明の他の実施の形態に従った、他のフレームの断面図である。
【図３Ｃ】本発明の他の実施の形態に従った、他のフレームの断面図である。
【図３Ｄ】本発明の他の実施の形態に従った、他のフレームの断面図である。
【図３Ｅ】本発明の他の実施の形態に従った、他のフレームの断面図である。
【図３Ｆ】本発明の他の実施の形態に従った、他のフレームの断面図である。
【図４Ａ】本発明の他の実施の形態の、部分的に切り欠いた断面図である。
【図４Ｂ】本発明の他の実施の形態の、部分的に切り欠いた断面図である。
【図４Ｃ】本発明の他の実施の形態の、当該実施の形態の一製造方法を模式的に示す、部分的に切り欠いた断面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態に従った他のフレームの斜視図である。
【図６】本発明の他の実施の形態に従った、接合箱を組み入れている他のフレームの部分的に切り欠いた平面図である。
【図７】本発明の他の実施の形態の、部分的に切り欠いた断面図である。
【図８】本発明の他の実施の形態に係る分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
好ましい実施例の詳細な説明
本明細書中に使用されるように、種々の実施の形態を通じて、同様の部品を表すために
同様の参照符号が用いられる。図１は、本発明の一実施の形態に係る分解斜視図である。図２は、図１に示す実施の形態の分解断面図である。図１および図２において、太陽電池アセンブリは、概して１０で示される。太陽電池アセンブリ１０は、概して１２で示される太陽電池モジュールを含む。太陽電池アセンブリ１０は、概して１４で示されるフレームをさらに含む。フレーム１４は、太陽電池モジュール１２を支持するための支持面１６を含む。太陽電池アセンブリ１０はさらに、太陽電池モジュール１２をフレーム１４に構造的に固着するために太陽電池モジュール１２とフレーム１４との間に配置された、構造シーラント１８を含む。
【００１４】
太陽電池または光電池は、フレームに電気的に接続され、封入され、装着されてモジュールを形成することが多い。太陽電池モジュールは、太陽に曝され太陽電池が装着される側に、ガラスの薄板（表板）を有することが多い。保護用樹脂バリアが、太陽電池の背面に設置される。このようにして、太陽電池モジュールは、ガラス表板と、保護用樹脂バリアまたは裏当て部と、表板とバリアとの間の少なくとも一つの太陽電池セルとを含み、公知の積層構造が設けられる。白ガラスが好ましいものの、任意の好適な表板が使用可能であることが認識されよう。この組立品はその後、フレームに装着される。太陽電池は、典型的には、電気的に接続されてモジュールを形成する。モジュールはその後、電気的に相互接続されて、太陽電池パネルまたは太陽電池アレイを生成する。本明細書中で使用されるように、太陽電池モジュールの語は、フレームに入っておらず、組み立てられ、通常積層された、太陽電池と、電気的接続部と、封入材料と、表板の保護用裏当て部または基板と、の構造を意味する、太陽電池モジュール、太陽電池パネルまたは太陽電池アレイを意味する。
【００１５】
図１および図２に示すように、太陽電池モジュール１２は、フレーム１４に固着されるのに適している。図示された実施の形態では、フレーム１４は、相互に固着されて一体のフレームを形成する、略矩形筒状の複数のフレーム部材２０を備える。筒状の部材２０の上面１６は、太陽電池モジュール１２を支持するための支持面１６を備える。フレーム部材２０は、筒状の部材２０から上方に延び部材２０と一体の、保護部２２を含んでもよい。保護部２２は、太陽電池モジュール１２の縁部に対する保護を提供する。保護部は、太陽電池モジュール１２の縁部、特に、典型的にガラスの、モジュール１２の一部を形作る表板の縁部を、保護するのに役立つ。
【００１６】
フレーム部材２０はさらに、フレーム部材２０と一体であってフレーム部材２０から延びる、鍔部２４を含んでもよい。鍔部２４は、フレーム１４に対する支持を提供してもよい。鍔部２４はさらに、取り付け面を備えてもよい。つまり、鍔部２４は太陽電池アセンブリを支持構造に固着するために使用されてもよい。さらに、たとえばジャンクションボックス（図示せず）または同種の、電気的構成部品が鍔部２４に固着されてもよい。
【００１７】
フレーム１４は、任意の好適な材料で形成されてもよい。限定されない例としては、フレームは、たとえばアルミニウムを含む金属で形成されてもよい。そのアルミニウムは、耐食表面処理されてもよい。さらに、限定されない例としては、フレーム１４は好適な樹脂材料または複合材料で形成されてもよい。さらに、フレーム１４は、複数の材料の組合せから形成されてもよい。さらに、フレームは、任意の成形プロセスにより形作られてもよい。限定されない例としては、個々のフレーム部材２０が押出成型または金型成形され、その後固着されてもよい。または、フレーム１４全体がたとえば金型成形によって一体に形作られてもよい。フレーム１４が任意の材料で形成できるので、種々の色および表面仕上げで形成することが可能である。
【００１８】
図１に説明されるように、４つのフレーム部材２０が図示される。フレーム部材２０は、たとえば、限定されない例として、ねじ、コーナーキー、クリップまたは同種の、任意
の好適な方法で相互に固着される。本発明の一実施の形態では、フレーム部材は、太陽電池モジュールが接着される前に組み立てられ、単一で一体のフレームを形成して組立工程を改善する。フレーム部材２０は、太陽電池モジュール１２を支持するための支持面１６を含む。図示されるように、複数のフレーム部材２０のうちのいくつかのみが保護部２２を含む。太陽電池モジュール１２の縁部を保護することが望まれることが多いが、必ずしも必要というわけではない。他の例では、太陽電池モジュール１２の縁部を保護されないままにしておくことが望ましい。そのような例では、アセンブリ１０が使用された場合、土砂、氷雪または雨水は、保護されていない縁部から流れ去るであろう。つまり、典型的には、太陽電池アセンブリ１０は、その発電効率を最適化するために、使用中、水平方向に対して傾けられる。そのような場合、土砂、氷雪、雨水または同種のものが、保護部２２のどの部分によっても拘束されることなく、太陽電池モジュール１２の上面から一層容易に流れ去るように、地面に最近接する位置の縁部は保護されないであろう。他の例では、たとえばクリップまたはその他の拘束具のような、拘束具を追加するのが望ましい。または、太陽電池モジュール１２をさらに固着して、接着材および下にある基板に加わるせん断力を低減するように、地面に最近接する縁部にフレーム機能が追加されてもよい。
【００１９】
他の実施の形態では、図８に示すように、フレーム１４は一部品のフレームを備える。当該フレーム１４は、その他の点では図１に示すフレーム１４と同一であり、同様の番号が同様の構成要素を表すために使用される。フレーム部材２０は、好ましくは樹脂材料または複合材料から一体に金型成形されて、一部品のフレーム１４の全体が形成されてもよい。この実施の形態では、太陽電池モジュール１２、フレーム部材２０、保護部２２および鍔部２４を支持するための支持面１６は、任意の好適な製造方法、たとえば金型成形によって、すべて一部品として形成される。
【００２０】
保護部２２および鍔部２４は、選択自由であり、必ずしも含まれなくてもよいことが認識されよう。さらに、フレーム部材２０、保護部２２および鍔部２４は、任意の好適な幾何学的形状を備えてもよい。フレームが金型成形される一実施の形態では、フレーム部材は一つしかないために、複数の異なる部分を有する単数のフレーム部材２０と述べるのがより正確であることが認識されよう。たとえば、矩形状の実施の形態において、そのようなフレーム部材は、４つのフレーム部分、すなわち矩形の四方の側部を含む。本明細書中で使用されるように、相互に組み立てられて一体のフレームを形成する多数の部品を備える型式のフレームの場合、フレーム部材とは個々のフレーム部材をいう。または、金型成形されて一部品のフレームを形成する型式のフレームの場合、フレーム部材とはフレームの一部をいう。
【００２１】
一部品のフレーム１４、または予め組み立てられたフレーム１４を使用することにより、太陽電池モジュール１２をフレームに接着する前に、フレーム１４は単一で一体のフレームとして予め組み立てられる。フレーム１４は、太陽電池モジュール１２をフレームに接着する工程中に相互に固着される多数の部品として製造される必要はない。これにより、個々のフレーム部材を組み立てる必要性を除外することによりフレームの製造が改善され、また一方、フレームの太陽電池モジュールへの固着を改善する。さらに、フレーム１２を金型成形することにより、追加の機能をフレーム１４に組み入れることができる。限定されない例としては、付属物、建築上または修飾用の機能がフレーム１４に成型されてもよい。このようにして、一部品に金型成形されたフレーム１４を使用することで、実質的に任意の形状および好適な位置に付属品を有するフレーム１４を設けることができる。
【００２２】
構造シーラント１８を有する単一のフレーム１４を使用することにより、以下に説明するように、太陽電池アセンブリ１０を設けるための組立工程を改善できる。そのようなアセンブリは、太陽電池アセンブリ１０の製造時間を減少し、製造コスト低減に役立つ。
【００２３】
上記に説明されるように、太陽電池アセンブリ１０は、太陽電池モジュール１２とフレーム１４との間に配置された、太陽電池モジュール１２をフレーム１４に構造的に固着させるための、構造シーラント１８を含む。構造シーラント１８は、機械的拘束から独立して、太陽電池モジュール１２とフレーム１４とを構造的に固着するために有用な、任意の構造シーラントの成分を備えてもよい。構造シーラントは、構造用接着剤、構造用接着テープ、およびホットメルト構造シーラントを含んでもよいが、これに限られるものではない。使用される構造シーラント１８は、好ましくは、たとえばＵＬ１７０３またはＩＥＣ６１２１５に指定されるような、太陽光産業電池の負荷試験および耐久試験の要求を満たすべきであると認識されよう。一実施の形態では、シリコーン含有構造用接着剤が構造シーラントとして使用される。シリコーン接着剤は、アセンブリ１０に強度を付加し、アセンブリ１０が上に示した負荷試験の基準に合格できるのに役立つ、構造材料を備える。シリコーン接着剤はまた、アセンブリ１０がさらされる広い温度範囲において、有効性を供する。
【００２４】
限定されない例では、好適な構造用接着剤の成分は、アクリル、ポリウレタン、エポキシ、および、たとえば構造用シリコーン成分を硬化可能な凝縮反応のようなシリコーンを含む。構造用シリコーン成分の例は、ミシガン州ミッドランドのＤｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ
Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから、ＤＯＷ  ＣＯＲＮＩＮＧ（登録商標）７９５、ＤＯＷ  ＣＯＲＮＩＮＧ（登録商標）９８３およびＤＯＷ  ＣＯＲＮＩＮＧ（登録商標）９９５の名称で商業的に入手可能なものを含み、ベルギー国セネフ（Seneffe）のＤｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｓ．Ａ．から入手可能なＤＯＷ  ＣＯＲＮＩＮＧ（登録商標）８９５、ＤＯＷ
ＣＯＲＮＩＮＧ（登録商標）ＰＶ８０４およびＤＯＷ  ＣＯＲＮＩＮＧ（登録商標）９９３を含む。その他の好適な構造シリコーン成分は、米国特許第５９８３５９３号明細書および米国特許第５０５１４５５号明細書に開示されているが、これらは本明細書中に引用により援用される。しかしながら、本発明の状況において、他の任意の好適な構造用接着剤が使用されてもよいことが認識されよう。
【００２５】
一実施の形態では、シリコーンを含む構造用接着剤が構造シーラントとして使用される。シリコーン接着剤は、アセンブリ１０に強度を付加し、アセンブリ１０が上に示した負荷試験の基準に合格できるのに役立つ、構造材料を備える。シリコーン接着剤はまた、アセンブリ１０がさらされる広い温度範囲において、有効性を供する。
【００２６】
限定されない例では、好適な構造用接着テープは、発泡シリコーンの支持材と、発泡シリコーン支持材の反対側に付けられた硬化可能な接着成分とを含む、発泡アクリルのテープを含む。このような接着テープは、たとえば出願中の国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ０６／０２６３９８号および国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ０６／０２６３８７号に開示されている。しかしながら、本発明に従って、他の任意の好適な構造用接着テープが使用されてもよいことが認識されよう。
【００２７】
限定されない例では、好適なホットメルト構造用接着剤は、ミシガン州ミッドランドのＤｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから、ＤＯＷ  ＣＯＲＮＩＮＧ（登録商標）ＩｎｓｔａｎｔＧｌａｚｅ、およびＤＯＷ  ＣＯＲＮＩＮＧ（登録商標）Ｉｎｓｔａｎｔ  Ｓｅａｌの名称で商業的に入手可能な接着剤を含む。しかしながら、本発明の状況において、他の任意の好適な構造用接着剤が使用されてもよいことが認識されよう。
【００２８】
太陽電池アセンブリ１０を製造するために、太陽電池モジュール１２が設けられる。太陽電池モジュール１２を支持するための表面を有するフレーム１４も設けられる。フレーム１４は、予め組み立てられている、または一部品として金型成形されている。構造シーラント１８は、表面１６上に設置されている。太陽電池モジュール１２はその後、構造シーラント１８上に設置される。太陽電池モジュール１０の保護用樹脂バリアまたは裏当て
部が、構造シーラント１８に接触する。構造シーラント１８は、必要に応じて硬化されまたは取り付けられて、これにより太陽電池モジュール１２をフレーム１４へ構造的に固着させる。
【００２９】
構造シーラント１８は、任意の好適な方法で表面１６上に設置されてもよい。構造用接着剤およびホットメルト構造用接着剤の場合、構造シーラント１８は、好適な塗布器具を介して、フレーム１４の表面１６と、表面１６の上に載る太陽電池モジュール１２の縁部とのいずれかに供給されてもよい。最も好ましくは、構造シーラントはフレーム１４の表面１６上に設置される。構造用接着テープの場合、テープは最初に、フレーム１４の表面１６と、表面１６の上に載る太陽電池モジュール１２の縁部とのいずれかに付けられてもよい。構造シーラント１８が太陽電池モジュール１２と表面１６とのいずれかに付けられた後、太陽電池モジュール１２は、図２中の矢印により示されるように、フレーム１４の表面１６上に設置される。典型的には、太陽電池モジュール１２の重量は、太陽電池モジュールを構造シーラント１８に取り付けるのに十分である。他の例では、太陽電池モジュール１２を構造シーラント１８に取り付けるために、太陽電池モジュール１２に圧力が負荷されてもよい。これは、図４Ｂに示され以下に説明される実施の形態の場合のように、太陽電池モジュール１２が固着されるフレーム表面が太陽電池モジュールの上方に位置する場合に多い。
【００３０】
上述した工程により、太陽電池モジュール１２のフレーム１４とのガラス取り付け（glazing）がもたらされる。つまり、太陽電池モジュール１２は、機械的に保持する構造を必要とせずにフレーム１４に固着される。このガラス取り付け工程により、太陽電池モジュール１２を機械的に保持する必要性が除かれるために、使用できる種々のフレーム形状が著しく増加する。太陽電池モジュール１２が固着され得る好適な表面１６をフレーム１４が備えていることだけが、必要なことである。多くの例では、表面は、図２の表面１６のように、平坦であることが好ましい。しかし、太陽電池モジュール１２が固着される表面は平坦でない他のものであってもよいことが認識されよう。たとえば、フレーム１４は、円形の断面を有してもよい。
【００３１】
図３Ａ〜図３Ｆは、本発明の種々の実施の形態に従った、他のフレーム部材の種々の断面図を示す。図３Ａは、概して３０で示されるフレーム部材の断面図である。フレーム部材３０は、略Ｌ字形状の部材を備える。側部３２は、横方向の脚部３４と一体となっている。脚部３４は、太陽電池モジュール１２を支持する。太陽電池モジュール１２をフレーム部材３０に固着するために構造シーラントが使用されるので、太陽電池モジュール１２は横方向の脚部３４の上面または底面のいずれかに支持される。太陽電池モジュール１２が横方向の脚部３４の上面に支持されるとき、太陽電池モジュール１２の縁部はフレーム部材３０によって保護されない。太陽電池モジュール１２が横方向の脚部３４の底面に支持されるとき、太陽電池モジュール１２の縁部は側部３２によって保護される。
【００３２】
図３Ｂは、概して３６で示されるフレーム部材の断面図である。フレーム部材３６は、矩形の断面を有する略筒状部材を備える。フレーム部材３６は、二つの側面３８ａ，３８ｂと、上面３８ｃと底面３８ｄとを有する。太陽電池モジュール１２は、上面３８ｃまたは底面３８ｄのいずれかに支持される。
【００３３】
図３Ｃは、概して４０で示されるフレーム部材の断面図である。フレーム部材４０は、円形の断面を有する、略筒状部材４２を備える。Ｌ字状フレーム部材４４は、筒状部材４２に固着されている。Ｌ字状部材４４は、太陽電池モジュール１２を支持する表面４６を有する。
【００３４】
図３Ｄは、概して４８で示されるフレーム部材の断面図である。フレーム部材４８は、
三角形の断面を有する、略筒状部材５０を備える。太陽電池モジュール１２は、筒状部材５０の平坦な上面５２に支持される。太陽電池モジュール１２の縁部を保護するために、保護部５４が筒状部材５０から延びている。
【００３５】
図３Ｅは、概して５６で示されるフレーム部材の断面図である。フレーム部材３０は、側部５８と、側部５８から横方向に延びる脚部６０とを備える。脚部６０は、太陽電池モジュール１２を支持する。太陽電池モジュール１２は、横方向の脚部６０の上面または底面のいずれかに支持される。太陽電池モジュール１２が横方向の脚部６０の上面または底面のいずれかに支持されるとき、太陽電池モジュール１２の縁部は側部５８によって保護される。
【００３６】
図３Ｆは、概して６２で示されるフレーム部材の断面図である。フレーム部材６２は、矩形の断面を有する、略筒状部材を備える。フレーム部材６２は、二つの側面６４ａ，６４ｂと、上面６４ｃと底面６４ｄとを有する。保護部６６が上面６４ｃから上方へ延びている。太陽電池モジュール１２は、上面６４ｃまたは底面６４ｄのいずれかに支持される。太陽電池モジュール１２が上面６４ｃに支持されるとき、太陽電池モジュール１２の縁部は保護部６６によって保護される。太陽電池モジュール１２が底面６４ｄに支持されるとき、太陽電池モジュール１２の縁部は保護されない。
【００３７】
たとえば、図３Ａ〜図３Ｆからわかるように、フレームの構造は実質的に任意の形状を取り得る。フレームが太陽電池モジュール１２を支持するための表面を有することが必要である。加えて、フレームは、構造シーラントに固着する任意の材料を備えてもよい。フレームは、たとえば押出成型または金型成形のような、任意の好適な製造技術を用いて形成されてもよい。フレーム部材が個々に製造されるのであれば、任意の方法で接続されて任意の形状を形成することができる。典型的には、４つのフレーム部材が矩形状に相互接続されて、太陽電池モジュール１２が固着されるフレームを形成する。しかしながら、フレーム部材が相互接続される必要はないことが認識されよう。
【００３８】
図４Ａは、本発明の他の実施の形態の、部分的に切り欠いた断面図である。本実施の形態では、フレーム部材は、概して６８で示される。フレーム部材６８は、下方部７０を有する。脚部７２は、下方部７０から横方向に延びている。保護部７４は、下方部７０から上方へ延びている。図示されるように、好適な構造シーラント１８が、脚部７２の上側面に配置される。太陽電池モジュール１２は、構造シーラント１８上に配置される。本実施の形態では、太陽電池モジュール１２の縁部は、保護部７４によって保護される。
【００３９】
図４Ｂは、本発明の他の実施の形態の、部分的に切り欠いた断面図である。本実施の形態では、フレーム部材は、概して７６で示される。フレーム部材７６は、略Ｌ字状部材を備える。側部７８は、横方向の脚部８０と一体になっている。脚部８０は、その底面において、太陽電池モジュール１２を支持する。つまり、構造シーラント１８は、脚部８０の底面に付けられる。太陽電池モジュール１２はその後、太陽電池モジュール１２をフレーム部材７６と固着するための構造シーラントに固着される。この構造では、構造シーラント１８は、太陽電池モジュール１２のガラスの表板に接触する。この構造は、ある例において、構造シーラント１８と太陽電池モジュール１２のガラスの表板との接触を有することにより、フレーム部材と太陽電池モジュールとの間の応力が低減され得る点において有益であろう。このフレーム対ガラスの構造によって、アセンブリ１０が種々の大気条件に曝されるときの種々の構成要素間の熱膨張の不一致に、一層耐えることができる。これは、フレーム１４が繊維ガラスを備えるときに、特に有効である。
【００４０】
太陽電池モジュール１２が横方向の脚部８０の底面に支持されるので、太陽電池モジュール１２の縁部は側部７８によって保護される。したがって、側部７８は、太陽電池モジ
ュール１２の縁部のための保護部を備える。図４Ｂはまた、モジュール１２と側部７８との間の空間７７を示す。空間７７は、縁を落とされていないモジュールを装着できるように、寸法を定められる。図４Ｂに示される実施の形態の状況に示されるが、縁を落とされていないモジュールを装着できるための空間は、多数の異なるフレーム構造に組み入れられてもよい。さらにある例において、空間７７には、太陽電池モジュール１２とフレーム１４との間の水の浸入を防ぐのに役立つ、水障壁および／または縁部シーラント材料（図示せず）が完全にまたは部分的に充填されてもよい。これは、太陽電池モジュール薄板の縁部を介した水および水蒸気の浸入を防ぐことにより、太陽電池の劣化を最小限にし、アセンブリ１０の寿命を長くするのに役立つ。好適な水障壁および／または縁部シーラントは、シリコーン、ブチルまたはその他の、流動可能、硬化可能またはホットメルトエラストマー障壁シーラントを備えてもよい。
【００４１】
図４Ｃは、本発明の他の実施の形態の、当該実施の形態の一製造方法を模式的に示す、部分的に切り欠いた断面図である。本実施の形態において、フレーム部材は、概して８２で示される。フレーム部材８２は、略Ｌ字状部材を備える。側部８４は、横方向の脚部８６と一体となり、横方向の脚部８６から上方に延びている。脚部８６は、その上面に、太陽電池モジュール１２を支持する。
【００４２】
図４Ｃは、太陽電池アセンブリの他の製造方法を模式的に示す。ここで、太陽電池モジュール１２は、脚部８６の上方の位置において、好適な支持具８８によって支持されている。太陽電池モジュール１２の側縁部は、塗布器具が側部８４と太陽電池モジュール１２との間に挿入され得るように、側部８４から十分な間隔を空けて配置されている。好適な塗布器具９０が、太陽電池モジュール１２の側縁部と側部８４との間の空間９２に挿入されている。構造シーラント１８がその後、太陽電池モジュール１２と脚部８６の上面との間に、塗布器具９０から塗布される。支持具８８はその後、太陽電池モジュール１２が構造シーラントに接触できるように、取り外される。この方法で、太陽電池モジュールは、フレーム部材に構造的に固着される。この方法は、ホットメルト構造シーラントが使用されるときに、特に便利である。
【００４３】
図５は、本発明の他の実施の形態に従った他のフレームの斜視図である。本実施の形態では、フレームは、概して９２で示される。フレーム９２は、４つの側方部材９４ａ，９４ｂ，９４ｃ，９４ｄを備える。ブレース（筋交い）部材９６ａ，９６ｂは、４つの側方部材９４ａ，９４ｂ，９４ｃ，９４ｄの中間に延びる。ここで、ブレース部材９６ａ，９６ｂは交差して、４つの側方部材９４ａ，９４ｂ，９４ｃ，９４ｄの間にＸ形状を形成している。４つの側方部材９４ａ，９４ｂ，９４ｃ，９４ｄおよびブレース部材９６ａ，９６ｂの各々の上面は、太陽電池モジュール１２を支持するための表面９８を備える。この方法において、縁部のシールまたは保護部とは別個の構造を用いて、フレーム９２は、その表面９８上に太陽電池モジュール１２を支持する。図５に示すように、構造シーラントは、４つの側方部材９４ａ，９４ｂ，９４ｃ，９４ｄの各々の上面の周囲の縁部周りに配置されている。加えて、すべての用途に必要ではないものの、太陽電池モジュール１２をフレーム９２にさらに固着するために、ブレース部材９６ａ，９６ｂのいずれかに構造シーラント１８が配置されてもよい（図示せず）。
【００４４】
図５に示される実施の形態において、フレーム９２はさらに、角保護部１００を含む。角保護部１００は、側方部材９４ａ，９４ｂ，９４ｃ，９４ｄの上面の、その角に位置する部分から外側へ延びている。角保護部１００は、太陽電池モジュール１２の縁部を保護するために使用されてもよい。
【００４５】
フレーム９２は、好適な方法で製造されてもよいことが認識されよう。たとえば、側方部材９４ａ，９４ｂ，９４ｃ，９４ｄおよびブレース部材９６ａ，９６ｂの各々は、たと
えば限定されない例として、押出成型によって別々に製造され、任意の好適な方法で相互に固着されてもよい。または、フレーム９２は、たとえば限定されない例として、金型成形によって一体的に製造されてもよい。さらに、上で説明されたように、フレーム９２は任意の好適な材料から製造されてもよい。
【００４６】
図６は、本発明の他の実施の形態に従った、概して１０２で示される他のフレームの部分的に切り欠いた平面図である。フレーム１０２は、４つの側方部材を備え、そのうちの３つである側方部材１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃが図示されている。一連のブレース部材１０６は、側方部材１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃの中間に延びている。ブレース部材１０６は、任意の方法で配置されている。図示されるように、ブレース部材１０６は、側方部材１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃの中間に略三角形のブレースを設けるように延びている。ブレース部材は、付加的な構造を太陽電池アセンブリに装着するために使用できる開口１０８を規定する。たとえば、開口１０８は、電気的構成要素１１０を収容するために使用されてもよい。この方法では、フレーム１０２は、典型的には太陽電池アセンブリ内に必要な、接合箱の機能を組み入れる。接合箱は、典型的には太陽電池モジュールの裏側に装着され、モジュール内部の電線と、典型的には一の配列にある一の太陽電池モジュールを次のものに接続する外部の電線またはコードと、を接続する働きをする、電気的な接続箱である。典型的には、接合箱は樹脂材料で形成され、金属製の電気的タブおよびコネクタだけでなく、ダイオードまたはその他のモジュールから来る電流の流れ方向を制御するための構成部品を含んでもよい。図６に示される実施の形態では、接合箱の機能は、種々の側方部材１０４ｂとブレース部材１０６との間のフレーム１０２内にまとめられている。電気的構成部品１１０は、開口１０８に収容される。電線１１２はそこから外側へ延びる。
【００４７】
図６の実施の形態では、構造シーラント１８は、図６に示すように、周囲の縁部に近い側方部材１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃの上面に配置されている。構造シーラントはまた、必要に応じて、ブレース部材１０６の上面に付けられてもよいことが認識されよう（図示せず）。太陽電池モジュール１２はその後、構造シーラント１８の上に置かれて、太陽電池モジュールをフレーム１２に構造的に固着させる。
【００４８】
図５および図６は、太陽電池モジュール１２の背面を支持するサポートブレースの種々の構造を有するフレームを示す。サポートブレースは、任意の好適な形態に配置され得ることが認識されよう。同様に、フレームは、図示されるように略矩形である必要はない。本発明に従ったフレームの設計における融通性により、組み立てられたまたは金型成形された、金属、樹脂または複合材料を用いて、種々の形状が形成され得る。
【実施例】
【００４９】
本発明に従った太陽電池アセンブリ１０’の一例が製造され試験された。この試験のために、太陽電池モジュール１２は、アルミニウムのＬ字形状のフレーム３０上に装着された太陽電池モジュール用の表板として典型的に使用される型式の、強化ガラス１１４の薄板に置き換えられた。フレーム３０は、図７に示す型式のものである。構造用接着テープの形式の構造シーラント１８は、ガラスパネル１１４を支持するための脚部３４の下側に付けられた。ガラス１１４の薄板の寸法は、２０．５インチ×４６．５インチであった。ガラス板は、２１インチ×４７インチのフレームに装着された。脚部３４は、１／４インチ×１／２インチの寸法であった。
【００５０】
アセンブリは定盤上に載置され、ガラスの表面に重量が負荷された（Ｌ）。接着ボンドの不具合はなかった。アセンブリは、人工気候室内でエイジングされた。試験の結果を以下の表１に説明する。
【００５１】
【表１】
2010515272.tif 000003
【００５２】
以上説明された型式の太陽電池アセンブリを使用することにより、任意の数の組立様式、任意の外形、任意の材料を使用することができる。これらの構造は、従前必要であった太陽電池モジュールの縁部の機械的拘束によって拘束されない。さらに、フレームで太陽電池モジュールを機械的に拘束する必要がないために、フレームが太陽電池モジュールのすべての縁部を支持する必要がない。たとえば、ある特定の例においては、太陽電池モジュールの縁部よりも少ないフレーム支持部を有することが望ましい。
【００５３】
以上説明された型式の太陽電池アセンブリを使用することにより、太陽電池アセンブリは、太陽電池アセンブリを使用のためにどのように据え付けることができるかという点において、さらなる融通性を備える。太陽電池モジュールは、使用中に、従前の機械的に拘束された固定システムを用いるときに可能であったよりも、多数の追加の位置において支持されてもよい。
【００５４】
本発明は、例示的に説明されている。使用された用語は、説明の語の本質であることが意図されることを理解されたい。明らかに、上記の教示に照らして、多くの修正および変更が可能である。それゆえに、請求項で述べられた本発明は、明示的に説明された以外に実施されてもよいことを理解されたい。
【図１】
2010515272.tif 000004
【図２】
2010515272.tif 000005
【図３Ａ】
2010515272.tif 000006
【図３Ｂ】
2010515272.tif 000007
【図３Ｃ】
2010515272.tif 000008
【図３Ｄ】
2010515272.tif 000009
【図３Ｅ】
2010515272.tif 000010
【図３Ｆ】
2010515272.tif 000011
【図４Ａ】
2010515272.tif 000012
【図４Ｂ】
2010515272.tif 000013
【図４Ｃ】
2010515272.tif 000014
【図５】
2010515272.tif 000015
【図６】
2010515272.tif 000016
【図７】
2010515272.tif 000017
【図８】
2010515272.tif 000018
【国際調査報告】
2010515272.tif 000019