(57)【要約】太陽電池アレイ用の主電極アレイを製造する方法において、（ａ）対向電極に対して１個以上の電気的接続を生ずるために、導電体表面の第１領域に隆起輪郭を形成するステップと、（ｂ）導電体表面に被覆を塗布して太陽電池アレイのコンポーネントを形成するステップと、（ｃ）導電体を加熱して前記被覆を乾燥するステップと、（ｄ）導電体表面の第１領域にレーザーを照射し、したがって、ステップ（ｂ）により形成した第１領域の全ての前記被覆を除去し、ステップ（ｃ）により生じる第１領域の全ての反応生成物を除去するステップとを有する。
2010518552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池アレイに使用する主電極アレイを製造する方法において、
（ａ）対向電極との１個以上の電気的接続を生ずるために、導電体表面の第１領域に隆起した輪郭を形成するステップと、
（ｂ）太陽電池アレイのコンポーネントを形成するために、前記導電体表面に被覆を塗布するステップと、
（ｃ）前記被覆を乾燥するよう、前記導電体を加熱するステップと、
（ｄ）前記導電体表面の第１領域にレーザーを照射し、これにより、ステップ（ｂ）で形成される前記第１領域上の前記被覆をすべて除去し、またステップ（ｃ）により生じる前記第１領域上の全ての反応生成物を除去するステップと
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記第１領域は、前記導電体表面に沿う１個以上のトラックとすることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法において、ステップ（ｂ）は、前記第１領域とは異なる前記導電体表面上の第２領域のみに前記被覆を塗布するステップを有することを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項２に従属する請求項３に記載の方法において、前記第２領域は、前記第１領域における１個以上の前記トラック間の領域により画定される１個以上の前記トラックにより構成することを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の方法において、ステップ（ｂ）は、前記導電体の表面のほぼ全体に前記被覆を塗布するステップを有することを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに一項に記載の方法において、ステップ（ｄ）は、レーザー照射源に対して搬送方向に前記導電体を搬送するステップと、前記搬送方向を横切る方向に、前記第１領域にレーザー照射を走査するステップとを有することを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法において、ステップ（ｄ）は、レーザー照射源に対して搬送方向に前記導電体を搬送するステップと、前記第１領域のうち前記搬送方向を横切る方向に延びる直線的領域と交差する部分に、同時にレーザー照射を加えるステップとを有することを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法において、前記導電体をウェブの形式としたことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法において、前記導電体はチタンを含むものとしたことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法において、前記被覆は二酸化チタンを含むものとしたことを特徴とする方法。
【請求項１１】
可撓性太陽電池アレイ用の主電極を製造する方法において、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の前記主電極アレイを製造する方法を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
可撓性太陽電池アレイを製造する方法において、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の前記主電極アレイを製造する方法を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽電池（光電池）アレイに関するものであり、とくに太陽電池（光電池）アレイを製造するのに用いる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池アレイ用の主電極を製造する１つのプロセスにおいて、対向電極との電気的接続を生ずるため、例えば金属ウェブのような導電体の表面に隆起した輪郭を形成する。酸化物被覆のような被覆（コーティング）を導電体の表面上に塗布、または形成し、太陽電池アレイのコンポーネント、例えば絶縁層または染料キャリヤを設ける。この後、導電体を加熱して被覆を乾燥する。
【０００３】
被覆は導電体の隆起した輪郭上を塗布することができるが、その後に除去して、対向電極との良好な電気的接続部を形成できるようにしなければならない。
【０００４】
実際、被覆を導電体の選択した領域にのみ塗布し、隆起した輪郭上に塗布しない場合でも、加熱処理により、電気絶縁酸化物層または同様の被覆が、隆起した輪郭を含む導電体の表面全体上に形成される傾向をもつ。繰り返すが、隆起した輪郭上にある被覆は、対向電極とのしっかりとした電気的接続部の形成を可能にするために除去しなければならない。
【０００５】
しばしば、例えば研磨または研削によって下層の導電体に損傷を与えることなく、被覆を機械的に除去することができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような背景に対して、本発明の目的は、被覆または表面層を導電体表面の選択した領域から除去するとともに、導電体を損傷することなく除去することを可能とする、主電極を製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、太陽電池アレイ用の主電極アレイを製造する方法を提供し、この方法において、
（ａ）対向電極との１個以上の電気的接続を生ずるために、導電体表面の第１領域に隆起した輪郭を形成するステップと、
（ｂ）太陽電池アレイのコンポーネントを形成するために、導電体表面に被覆を塗布するステップと、
（ｃ）被覆を乾燥するよう、導電体を加熱するステップと、
（ｄ）導電体表面の第１領域にレーザーを照射し、これにより、ステップ（ｂ）で形成される前記第１領域上の前記被覆をすべて除去し、またステップ（ｃ）により生じる前記第１領域上の全ての反応生成物を除去するステップと
を有する。
【０００８】
レーザー照射の使用により、被覆以外の場所を損傷することなく、第１領域から被覆または反応生成物を正確かつ精密に除去できる。さらに、レーザー照射の使用後、導電体表面上に残滓（デブリ）は、ほとんどまたは全く残らない。
【０００９】
第１領域は、例えば、導電体表面に沿う１個以上のトラックとすることができる。その導電体は、ウェブの形式とすることができる。
【００１０】
この方法のステップ（ｂ）は、第１領域とは異なる導電体表面上の第２領域のみに被覆を塗布するステップを有するものとする。この場合、および第１領域を、導電体表面に沿う１個以上のトラックとする場合、第２領域は、随意的に、第１領域における１個以上のトラック間の領域により画定される１個以上のトラックとすることができる。
【００１１】
ステップ（ｂ）は、代案として、導電体表面のほぼ全体に被覆を塗布するステップを有することができる。この選択肢が可能なのは、本発明ではレーザー照射を使用することで、第１領域から正確かつ精密に被覆を除去できるからである。この方法によれば、導電体表面の第２領域のみに被覆を塗布するための、例えば押出装置のような複雑な装置を設ける必要はない。
【００１２】
本発明方法の１つのエレガントな実施形態においては、ステップ（ｄ）を、レーザー照射源に対して搬送方向に導電体を搬送するステップと、搬送方向を横切る方向に、第１領域にレーザー照射を走査するステップを有するものとする。代案として、ステップ（ｄ）は、レーザー照射源に対して搬送方向に導電体を搬送するステップと、第１領域のうち搬送方向を横切る方向に延びる直線的領域と交差する部分に、同時にレーザー照射を加えるステップとを有するものとことができる。
【００１３】
導電体は、チタンを含むものとことができる。被覆は、二酸化チタンを含むものとすることができる。
【００１４】
前記の方法は、とくに可撓性太陽電池アレイ用の電極を製造するのに好適であり、従って本発明は、上述した主電極アレイを調製する方法を含む可撓性太陽電池アレイ用の主電極の製造方法、および上述した主電極アレイを調製する方法を含むフレキシブル太陽電池アレイの製造方法に及ぶ。
【００１５】
本発明の好適な実施形態を、図面につき、以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】太陽電池を製造する、全体のプロセスを示す説明図である。
【図２】太陽電池アレイの主電極アレイを製造するプロセスの説明図である。
【図３】主電極アレイのチタンウェブ上にパターンをエンボス加工することに関連するプロセスの説明図である。
【図４】エンボス加工ローラーを通過する主電極のチタンウェブの経路を示す説明図である。
【図５】主電極アレイのチタンウェブ上に小さな球状突起を形成するエンボス加工ローラーの、雄形（隆起した）および雌形（くぼんだ）の輪郭をそれぞれ示す、ローラーの回転軸線に沿う方向に見た説明図である。
【図６】主電極アレイのチタンウェブの清浄化プロセスを示す説明図である。
【図７】エンボス加工したチタンウェブの清浄化装置の断面図である。
【図８】チタンウェブを二酸化チタンで被覆するプロセスを示す説明図である。
【図９ａ】チタンウェブを二酸化チタンと染料で被覆するために使用する押出ヘッドの分解図である。
【図９ｂ】２個の供給孔を有する押出ヘッドの、代替的実施形態の分解図である。
【図１０】チタンウェブが押出機を通過するよう導入されるときの、二酸化チタンペーストまたは染料の流路を示す説明図である。
【図１１】押出ヘッドに圧力を加える構成の説明図である。
【図１２】被覆したチタンウェブをレーザーで清浄化する状態を示す説明図である。
【図１３】チタンウェブ上の二酸化チタン層に、ルテニウムベースの染料で被覆するプロセスを示す説明図である。
【図１４】被覆したチタンウェブに対して、染料層を塗布する構成を示す説明図である。
【図１５】本発明の実施形態による主電極アレイの製作における最終段階の図である。
【図１６ａ】図１５の構成で使用する動的張力デバイスの、第１の代替的実施例の説明図である。
【図１６ｂ】図１５の構成で使用する動的張力デバイスの、第２の代替的実施例の説明図である。
【図１７】本発明の実施形態による対向電極アレイの製作における最終段階の説明図である。
【図１８】本発明の実施形態による主電極アレイと対向電極アレイとを、どのように結合するかを示す説明図である。
【図１９ａ】本発明の好適な実施形態による、各製作段階における太陽電池アレイの断面図である。
【図１９ｂ】本発明の好適な実施形態による、各製作段階における太陽電池アレイの断面図である。
【図１９ｃ】本発明の好適な実施形態による、各製作段階における太陽電池アレイの断面図である。
【図２０】本発明の他の実施形態による、主電極アレイと対向電極アレイとをどのように結合するかを示す説明図である。
【図２１】最終ラミネーション（積層）プロセスの断面図である。
【図２２ａ】本発明の好適な実施形態による太陽電池アレイに対して、どのように外部との電気的接続部を形成するかを示す説明図である。
【図２２ｂ】図２２ａに示す電気接続部の一部であるＸ−Ｘ線上の、断面図である。
【図２３】(ａ)は、組み立てる前の、主電極アレイおよび対向電極アレイの２個の隣接するセルの一部を示す分解断面図であり、(ｂ)は、積層した状態に組み立てた後の、主電極アレイおよび対向電極アレイの２個の隣接するセルの一部を示す断面図である。
【図２４】本発明の好適な実施形態による、組み立てた太陽電池アレイにおけるコンポーネントの寸法を示す断面図である。
【図２５】組み立てた太陽電池アレイの外観を示す説明図である。
【図２６ａ】ローラーの位置を調整する整列微調整器をローラーの回転軸線に沿う方向に見た図である。
【図２６ｂ】整列微調整器を有するローラーの等角図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１につき説明すると、太陽電池アレイを製造する方法は、
主電極アレイを形成するプロセス１００と、
主電極アレイに対応する対向電極のアレイを形成するプロセス２００と、
２個の電極アレイを、これら電極アレイ間に電解質を挟んで組み立てるプロセス３００と、および
組み立てた電極アレイの端縁を封止し、封止した組立体をラミネート（積層）するプロセス４００と
を有する。
【００１８】
好適な実施形態において、生じた封止組立体は、電極における１１対の機能ペアおよび１対のダミー電極を、アレイの側端縁に有し、この１対のダミー電極対を外部に対する電気的接点を形成するために使用する。好適には、電解質はダミー電極の対間には設けない。
【００１９】
図２に、主電極アレイを形成するプロセス１００をより詳細に示す。このプロセスは、５つの個別の段階、すなわち、エンボス加工段階１１０、清浄化段階１２０、二酸化チタン（ＴｉＯ２）によるコーティング段階１３０、太陽電池アレイにおいて光吸収材料として作用するルテニウムベースの染料によるコーティング段階１４０、コーティング（被覆）したウェブを細条として切断し、細条を絶縁基板に取り付ける段階１５０がある。
【００２０】
図３に、エンボス加工に使用する装置のより詳細な図を示す。このプロセスで、厚さ０．０５ｍｍを有するチタンウェブのロールを、２個の個別の繰り出し（アンワインド）ユニットを有する繰り出し（アンワインド）段階１１１で繰り出し、ウェブをエッジガイド機構１１２に通して溶接段階１１３に供給し、この溶接段階１１３では、チタンウェブの１個のロールにおける後端縁を、チタンウェブの後続ロールにおける前端縁に溶接するよう構成する。次に、以下に詳細に説明するように、ウェブをくぼみ（ディンプル）パターンでエンボス加工するエンボス加工段階１１４にチタンウェブを供給し、この後切断段階１１５に供給し、この切断段階１１５では溶接段階１１３で予め形成された接合部と、ほぼ同一位置でチタンウェブを切断する。次に、エンボス加工したチタンウェブを他のエッジガイド機構１１６を経て再巻き取り（リワインド）段階１１７に供給し、この再巻き取り段階１１７では、エンボス加工したチタンウェブを、２つの個別の再巻き取り（リワインド）ユニットそれぞれにおけるボール紙による巻き型上に再巻き取りする。
【００２１】
２個の個別の繰り出しユニット、溶接段階１１３、切断段階１１５、および２個の個別の再巻き取りユニットを設ける理由は、エンボス加工段階１１４において、各チタンウェブのロールを手動で供給する必要なく、エンボス加工をチタンの連続するウェブ上に施すためである。このようにして溶接段階１１３において、チタンウェブの第１ロールの後端縁を、チタンウェブの第２ロールの前端縁に溶接し、その後切断段階１１５において、溶接の接合部が到達したとき、接合部と同一箇所でウェブを切断する。次にチタンウェブの第３ロールを、空の繰り出しユニットに装着し、その前端縁を第２ロールの後端縁に溶接できるようにする。溶接プロセス中でも、チタンウェブをエンボス加工段階に一定速度で供給することを可能にするために、エンボス加工段階１１４の上流および下流の双方に、ローラーによるバッファ構成を配置する。しかし、代替的構成では、バッファ構成を省略し、エンボス加工プロセスの速度を可変とする。
【００２２】
図４に、エンボス加工段階１１４を詳細に示す。第１および第２のエンボスローラー１１４２、１１４３が画定するニップに、矢印１１４４で示す方向に沿って、約２０ｍ／分（０．３３ｍ／ｓ）の速度で、チタンウェブ１１４１を供給する。厚さ０．０５ｍｍのチタンウェブに係合するようにニップの寸法を選択し、そのため好適には０．０１ｍｍから０．１０ｍｍの範囲内の値となるよう選択する。チタンウェブ１１４１上のディンプルのラインに対応する平行ラインを形成するために、エンボス加工ローラー１１４２，１１４３に、４８本のエンボス加工パターンのラインを形成するが、図４には説明を簡単にするため数本のラインのみ示す。図４に示すように、チタンウェブ１１４１はエンボス加工ローラー１１４２，１１４３の２分の１の幅しか占めない。そのためチタンウェブ１１４１は、エンボス加工パターンの４８ラインのうち２４ラインに係合する。この有利な特徴によれば、エンボス加工ローラー１１４２，１１４３のうち一方または双方の片面上でエンボス加工パターンに欠陥が生じても、エンボス加工ローラー１１４２，１１４３を使用し続けることができる。そのため、チタンウェブの整列手段（図示せず）を設け、このような欠陥が生ずる場合には、ウェブを単純にエンボス加工パターンの他方の側に再整列することができ、エンボス加工プロセスを長く中断することなく続行することができるようにする。
【００２３】
図５に、エンボス加工ローラー１１４２，１１４３の表面をより詳細に示す。第１エンボス加工ローラー１１４２の表面に、隆起した（雄形）エンボス加工パターンを形成し、この隆起は、球形状突起１１４５のアレイの形式とし、これら球形状突起１１４５を、球形状窪み１１４６の対応するアレイの形式とした、窪んだ（雌形）エンボス加工パターンに整列させる。図５に示すエンボス加工パターンの縮尺は、エンボス加工ローラー１１４２，１１４３の大きさに比べて誇張し、分かり易くしてある。第１エンボス加工ローラー１１４２と第２エンボス加工ローラー１１４３との間にチタンウェブ１１４１を通過させることで、ディンプル１１４７のアレイをチタンウェブ１１４１上に形成する。ディンプル１１４７は矩形のアレイとして形成し、このアレイにおいて、チタンウェブ１１４１の移動方向に沿って隣接するディンプル間の間隔が、チタンウェブの幅方向に沿う間隔よりも十分に小さくなるよう形成する。このようにして、ディンプル１１４７を多数のライン上に形成するが、ディンプルの間隔は、各ラインにおいて規則正しく、かつ通常互いに約１ｍｍ離れ、ライン相互は１２．２５ｍｍ離れる。ディンプル１１４７は、組み合わせアレイ内で各太陽電池における２個の電極間の電気的接続を生ずる手段として作用する。
【００２４】
エンボス加工プロセスを開始する前に、約１５ｍの長さを有するステンレス鋼の先導ウェブを、チタンウェブの第１ロールの前端縁に溶接し、エンボス加工ローラー１１４２，１１４３間に供給し、この段階ではローラーは相互に離れており、エンボス加工ローラー１１４２，１１４３の下流に長い連続したウェブが存在し、これによりチタンウェブ１１４１のエンボス加工されない廃棄分を生ずるのを回避し、さもないとこの下流位置にエンボス加工されない廃棄分が存在することになる。ステンレス鋼とした先導ウェブの長さは、エンボス加工ローラー１１４２，１１４３の下流に位置するブリッジを含むエンボス加工段階１１４全体の物理的構成により決まる、このブリッジは、再巻き取り段階１１７の２個の個別再巻き取りユニットのための空間を提供する。実際には、先導ウェブの長さは、代表的には、２０ｍ〜３０ｍである。上述したように、チタンウェブの第１ロールを繰り出し尽くした場合、溶接段階１１３において、第１ロールのウェブの後端縁は、その次のロールにおけるチタンウェブの前端縁に溶接してあるので、エンボス加工プロセスは一度開始されると連続的に行われる。作動にあたり、溶接段階１１３で、チタンウェブの第１ロールの後端縁が次のチタンウェブの前端縁に溶接されている位置でウェブに孔を押し抜き、この孔は、切断段階１１５でセンサにより検出し、これにより、チタンウェブをこのポイントで切断し、ステンレス鋼の尾端部分をそのチタンウェブの後端縁に溶接する。このようにして、チタンウェブのその後における処理中、ステンレス鋼のウェブ部分を、チタンウェブの前端縁、および後端縁の双方に取り付ける。
【００２５】
しかし、以下に詳細に説明する、その後のチタンウェブの熱加工により、先導および尾端のステンレス鋼のウェブ部分をチタンウェブに溶接する位置で、２種類の金属は熱膨張率が異なるため、ウェブの座屈が生じることが分かった。
【００２６】
そのため代替的構成では、先導および尾端におけるステンレス鋼のウェブ部分に代えて、チタンウェブ自体の先導ウェブ部分および尾端ウェブ部分を使用する。このことは、高価なチタンの無駄使いに見えるかもしれないが、最終プロセス段階においてチタンロールの各ウェブにおける主要加工部分から取り外した後に、先導部分および尾端部分を再使用できることは、勿論である。さらに、先導部分および尾端部分の使用寿命が尽きるときは、例えば溶解して新しいウェブとして形成して、リサイクルできる。
【００２７】
チタンウェブをエンボス加工した後、そのエンボス加工したウェブは、随意的に、図６により詳細に示す清浄化段階１２０を通過させる。この清浄化段階は、オイル、残留物、および他の汚染物を除去するためのものであり、また、順次に、繰り出し機（アンワインダ）１２１、エッジガイド１２２、清浄化ユニット１２３、浮遊ドライヤ１２４、エッジガイド１２５、および再巻き取り機（リワインダ）１２６を有する。作動にあたり、エンボス加工したチタンウェブを繰り出し、エッジガイド１２２を経て清浄化ユニット１２３内に通過させる。図７につき説明すると、清浄化ユニット１２３は、例えばＬｉｑｕｉＮｏｘ（登録商標）という商標名で市販されているような液体浄化剤の浴１２３１およびすすぎチャンバ１２３２を有する。この浴１２３１およびすすぎチャンバ１２３２を、ともに８５℃に加熱する。エンボス加工したチタンウェブ１２３３を、浴１２３１内の浄化剤を通過するよう案内し、分離壁１２３４を越えてすすぎチャンバ１２３２内へ導く。次に脱イオン化水をスプレーノズル１２３５からウェブ１２３３上に吹き付け、すすぎチャンバ１２３２の底面の排水口１２３６から、再使用のために回収する。いくつかの本発明の実施形態において、清浄化段階１２０は省略される。
【００２８】
二次（交差）汚染を避けるため、空気ナイフの第１列１２３７および第２列１２３８を、それぞれウェブ１２３３の経路の上下に、壁面１２３４から少し上流側に離して配置する。それらの空気ナイフは、ウェブ１２３３上の全ての浄化剤残余物を浴１２３１内へ戻すためにある。
【００２９】
次に、すすいだチタンウェブ１２３３をエタノール浴（図示せず）に浸し、ウェブ１２３３を乾燥させる浮遊ユニット１２４（図６参照）に送る。浮遊ユニット１２４内では、８０℃〜１２０℃に加熱した空気を、２個のローラー間に緊張した状態に保持されたウェブ１２３３の上下に指向させる。
【００３０】
次に乾燥したチタンウェブを、エッジガイド１２５を経て再巻き取りステーション１２６に送る。
【００３１】
再び図２につき説明すると、エンボス加工しまた清浄化したチタンウェブを、二酸化チタン（ＴｉＯ２）層をチタンウェブ上に堆積するため、コーティング段階１３０に供給する。このことを図８により詳細に示す。以下に詳細に説明するように、繰り出し機（アンワインダ）１３１は、そのウェブを、エッジガイド１３２を通して押出段階（ステーション）１３３に供給する。押出段階１３３において、ＴｉＯ２を含む水ベースのペーストを、加圧容器からウェブ上に押し出し、エンボス加工したディンプルの隣接行間に延びる細条部分に堆積する。
【００３２】
好適な実施形態において、ペーストとしては、
・増粘剤として、不必要な残留物をウェブ上に残すことなく分解する利点を有するヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）と、
・ペーストの表面張力を減少させて、ＴｉＯ２がより素早くチタン箔の表面溝内に進入することを可能とする、例えばＴＸ−１００の商品名で市販されているような界面活性剤と、
・ＨＰＣ存在下でしばしば発見されるかびや細菌を殺すための、バイオサイド（殺微生物剤）
がある。ウェブ上に堆積したＴｉＯ２ペーストの厚さは、押出ヘッドの形状（および特に以下に説明する、押出くし状体（コーム）の厚さ）、ウェブが押出ヘッドを通過する速度、およびペーストの粘性に依存する。
【００３３】
次に、ＴｉＯ２ペーストを３段階１３４，１３５，１３６で乾燥する。第１段階１３４は、ペーストを内部から乾燥するよう約６０℃に加熱する、赤外線オーブンを有し、これにより、コーティング表面上に好ましくない発泡が起こらないようにする。随意的に、第１段階１３４は、代わりに、図６につき前もって説明するように、浮遊ドライヤを有する。第２段階１３５は、ウェブを懸垂状態にして、約１８０℃の赤外線および高温空気により乾燥する浮遊ドライヤオーブンを含む。第３段階１３６は、ペーストからのＴｉＯ2を下側のチタンウェブ表面上に結合させる、赤外線焼結オーブンを含む。この後、冷却段階１３７に進入させてから、被覆したウェブを、エッジガイド１３８を経て再巻き取り機（リワインダ）１３９に送給する。
【００３４】
図９（ａ）に、第１実施形態における射出ヘッドのコンポーネントをより詳細に示す。押出ヘッド１３３１は、ステンレス鋼の押出機本体１３３２、ステンレス鋼の押出機くし状体１３３３、およびステンレス鋼の押出機カバープレート１３３４を含む。押出機本体１３３２の各端部にそれぞれ、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の封止ガスケット１３３６を設けた、ステンレス鋼の端部プレート１３３５を固定する。押出ヘッドのくし状体１３３３は、簡単のためにその押出チャネルを１０個で示しているが、実際には好適な実施例において押出チャネルは２４個ある。押出機くし状体１３３３の各歯の末端には、それぞれ切欠き１３３７を形成し、これら切欠きは射出機本体１３３２の一方の側面上に形成した、対応する溝１３３８に整列する。これにより、チタンウェブ上のディンプルのエンボス加工したラインを、汚染することなく押出ヘッド１３３１上に通過させることができる。また、押出ヘッドの正確な組立にも役立つ。押出機本体１３３２内に形成する単独の中心供給孔１３３９により、ＴｉＯ２ペーストを射出機本体１３３２に形成した２個の供給チャネル１３４０のうち一方を通過することができる。
【００３５】
図９（ｂ）は代替的実施形態である。この実施形態において、実際には２４個のチャネルがあるが、上述したのと同様１０個のみ示す押出機くし状体１３３３を、例えばＰＴＦＥまたはポリエチレンのような可撓性プラスチック材料から形成する。この押出機くし状体は、高圧水流を用いて必要な形状に形成する。これにより、押出機くし状体１３３３に使用する弾性材料が、押出機本体１３３２およびカバープレート１３３４におけるいかなる僅かな不規則面も補償するため、ＴｉＯ２ペーストの漏れに対する封止品質が向上する。
【００３６】
この実施例において、図９（ａ）の実施形態における単独の供給孔１３３９の代わりに、押出機本体１３３２の中心部周辺に、２個以上の供給孔１３３９を対称に配置する。追加の対称配置した供給孔を設けることにより、ＴｉＯ２ペースト内の圧力差を減らすことができ、これにより塗布するＴｉＯ２コーティングの厚さの制御がより高い程度で可能になる。この構成によれば、
（ａ）ＴｉＯ２ペーストが射出ヘッドの全幅に渡って広がらなければならない単独の供給孔のみを有する構成と比べて、２個の孔がある場合にはペーストは射出ヘッドの幅の半分のみに広がるため、ペーストの移動距離が短縮されて、圧力差が減少する、また
（ｂ）各供給孔１３３９内を通過するペーストの量は半分であるため、移動率が半分になり、圧力差が減少する
という２種類の個別の利点が得られることが理解できるであろう。
【００３７】
さらに、第１実施形態のＰＴＦＥガスケット１３３６を、ゴム引きコルクガスケット１３３６により置き換えることができる。ゴム引きコルクはガスケット１３３６の封止品質を向上することを見出しており、このことは組立中にステンレス鋼の押出機本体１３３２およびステンレス鋼の端部プレート１３３５が塑性変形してしまった場合に、しばしば望ましい。
【００３８】
図１０において、押出ヘッド１３３１上でのチタンウェブ１３４１の移動方向を、矢印１３４２で示す。押出ヘッド内におけるＴｉＯ２ペーストの流れ方向を矢印１３４３で、ペーストがチタンウェブ１３４１に到達したときのＴｉＯ２ペーストの流れ方向を矢印１３４４で示す。
【００３９】
好適な構成においては、図１１に線図的に示すように、押出ヘッドに対して外部のクランプ１３４５により圧力を与え、クランプ１３４５により押出ヘッド１３３１に加わる圧縮力の大きさを、バーニャ（微調整）機能ねじ１３４６の形式とした精密ねじ構成によって制御する。押出ヘッド１３３１に加える圧力を精密に制御することにより、チタン箔に塗布するＴｉＯ２被覆（コーティング）の厚さ制御することができる。すなわち、加える圧力が大きいほど、被覆は薄くなる。
【００４０】
好適な実施形態においては、クランプ１３４５により加える圧力の大きさを、押出ヘッド１３３１の下流位置における被覆の厚さを感知することに基づいて、自動的に制御する。被覆の厚さは光学的に感知する、例えば、光などの放射ビームの位置を、被覆（コーティング）表面で反射させた後に感知することにより行う。
【００４１】
焼結プロセスによれば、二酸化チタン被覆のトラックの間でチタン箔の領域上に、望ましくない酸化物の層が生ずることがあることが分かっている。この領域はエンボス加工をしたディンプルを含むため、従来技術の研磨技術では、ディンプルを損傷する危険を伴うことなく酸化物層を除去することは不可能である。しかし、この好ましくない酸化物被覆は、高出力レーザービームを、除去すべき酸化物の存在する領域上の表面上に走査することで、効果的に除去できることを見出している。このようなレーザー清浄化で得られる精度によれば、二酸化チタン被覆のトラックに影響を与えることなく望ましくない酸化物層を除去することができる。さらに、この方法によれば、チタン箔の表面上には、除去が必要な残留物を残さないため、清潔である。さらに、レーザーを使用して、品質管理の目的で、チタン箔の後面にマークを付与することができる。
【００４２】
この構成を図１２に示す。レーザー１３９１を、被覆（コーティング）したチタンウェブ１３９３の矢印１３９２で示す経路上方に取り付ける。ウェブは、二酸化チタンで被覆したトラック１３９４、および焼結プロセスの間、不所望にも二酸化チタン層で被覆されたエンボス加工したディンプルを含む中間トラック１３９５を有する。レーザー１３９１は走査ライン１３９６に沿って直接放射ビームを照射するが、エンボス加工したディンプルを含む中間トラック１３９５のみを照射するように行う。これは、ウェブ全体の幅にわたって、走査ヘッドもしくはビームスプリッタを使用し、レーザービームを走査し、適宜その強度を変調する、または例えばファイバ光学装置により中間トラック１３９５のみにレーザービームを直接照射することにより、達成できる。いずれの場合にも、レーザービームの出力および周波数を選択するおよび／または放射がチタンウェブ１３９３の表面から酸化物の層を除去できるように制御する。この結果、清浄化された中間トラック１３９７が、図１２でレーザービームの下流に見える。
【００４３】
代替的構成では、簡単な押出ヘッドを用いてチタン箔の全表面を二酸化チタンペーストで被覆し、ついで上述したのと同様に３段階で乾燥する。この後、高出力レーザーを使用して、トラック間の領域から二酸化チタンを除去することで、トラックを画定する。この構成は、複雑な構体を有する押出ヘッドを必要としないという利点を有するが、チタン箔の上部表面を全て被覆するためにより多くの二酸化チタンペーストが必要であることが分かるであろう。好適な実施形態において、二酸化チタン被覆の各トラックの幅は９．０ｍｍであり、各隣接トラック対間の距離は３．５ｍｍであるため、この実施形態で追加するチタンペーストの量は、およそ４０％増であろう。
【００４４】
図１３につき説明すると、次にＴｉＯ２で被覆したＴｉウェブに、ルテニウム染料を含む被覆（コーティング）を塗布する。繰り出し機（アンワインダ）１４１により、ＴｉＯ２で被覆したＴｉウェブを、エッジガイド１４２を経て染料被覆段階（ステーション）１４３に供給する。１つの実施形態においては、この後に、Ｔｉウェブを、染料被覆を乾燥する２個の真空ユニット１４４を通して、超音波でウェブを清浄化する第１浴１４５に送り、次に溶剤清浄機を有する第２浴１４６に送る。他の実施形態においは、真空ユニット１４４、超音波浴１４５および溶剤浴１４６を省略する。代わりに、染料がＴｉＯ２ 被覆に浸透する、または吸収される吸収エリア内へ送り、次に攪拌すすぎ浴へ送って過剰な染料を除去する。
【００４５】
次に、浮遊ドライヤ１２４（図６参照）につき説明したのと同様の原理を用いて浮遊ユニット１４７によりウェブを乾燥する。次に、エッジガイド１４８を経て、乾燥済みの被覆した箔を再巻き取り機（リワインダ）１４９に供給する。
【００４６】
ＴｉＯ２で被覆したＴｉウェブにこの染料被覆を塗布するのは、ＴｉウェブにＴｉＯ２ペーストを塗布する際に使用したのと同一の押出ヘッドを用いて行うことができ、この場合、染料被覆ステーション１４３は押出ステーション１３３とほぼ同一とすることができる。
【００４７】
しかし、爆発し得る揮発性の染料溶剤がもたらす危険性の観点から、図１４に示すように、精密に制御できる注入バルブの直線状に配置した２列のアレイを使用して染料を塗布すると好適である。
【００４８】
図１４につき説明すると、２列の直線的なアレイ１４３６、１４３７として配置した複数のソレノイド制御注入バルブ１４３５を有する染料被覆ステーション１４３４を経て矢印１４３３の方向へ、二酸化チタンのストリップ（細条）１４３２で被覆したチタンウェブ１４３１を通過させる。図１４において、２４個の注入バルブを示したが、好適な実施形態においては２２個の注入バルブを設ける。染料供給源は２２個の各バルブ１４３５に供給し、各バルブ１４３５は、染料を各二酸化チタンストリップ１４３２の中心領域に供給する。染料は二酸化チタン内に吸収され、これによって各二酸化チタンストリップ１４３２の幅全体にわたって拡散するが、注入バルブのニードルと被覆したウェブ１４３１との間の距離を調整することで、その拡散を制御することができる。
【００４９】
注入バルブ１４３５は、ダイヤフラム弁とすることができる。各バルブ１４３５の端部は、角度をつけてカット（または「スラッシュカット」）したニードルを有し、これは本発明において特に有利である。２２個のバルブ１４３５を全て、被覆したチタンウェブ１４３１に沿って直線的な２列のアレイとして配置するためには、バルブ１４３５をウェブ１４３１に対して斜めに、２列で交互に配置する。すなわち、１４３５（ａ）は下流側に指向させ、中間バルブ１４３５（ｂ）は上流側に指向させる。さらに、各バルブ１４３５のニードルにおける端部の斜めカットにより、各ニードルの開孔を、被覆したウェブ１４３１に対して、ほぼ平行にかつ小さな間隔で配置することができる。
【００５０】
染料が各バルブ１４３５を通過する流量（流速）は、
（ａ）各バルブ１４３５に染料を供給する圧力、および
（ｂ）バルブ１４３５に対して行う、手動によるバーニヤ（微調整）機構の調整
によって制御する。その流量（流速）は、また、各バルブに使用するニードルの内径を選択することでも制御できる。異なる粘性の染料を使用するとき、交換可能なニードルを使用することは特に有用である。
【００５１】
ウェブを被覆プロセスに案内するとき、ウェブの単位幅あたり３４６Ｎ／ｍの張力で保持する。この張力は、ウェブの移動を制御するのには適切であり、かつ被覆に亀裂を生じるほどではないことを見出した。ウェブの幅が０．３０６ｍである一般的な用途において、実際に使用する張力は１０６Ｎである。
【００５２】
染料被覆機（コーター）１４３の上流に位置するエッジガイド１４２（図１３参照）は、受動型の純機械的なガイドとし、ウェブを染料被覆機１４３の方向に搬送するローラー上に固定したガイドホイール対の形式とする。ローラーの側方位置は、マイクロメートルねじゲージにより調整する。
【００５３】
上述のおよび後述するエッジガイドは、２種類のうち一方とすることができる。すなわち、上述のような純機械的なガイドとする、または、ウェブの一方もしくは双方における端縁のずれを検知し、生じる信号がウェブを再配置する電動モータにフィードバックするような、電気駆動のサーボシステムとすることができる。
【００５４】
染料被覆機１４３の上流に、純機械的なエッジガイド１４２を設ける理由は、エッジガイド１４２を電気的に駆動するときに発生しうる発火および／または爆発の危険性をなくすためである。
【００５５】
図１２につき説明した上述のレーザー清浄化プロセスは、ウェブが染料被覆ステーションを通過する前または通過した後に適用できることを理解されたい。
【００５６】
図１５に、主電極アレイの製作における次の段階を示す。被覆したチタンウェブまたはチタン箔１５１を、矢印１５２で示す方向に沿って切断ヘッド１５３に搬送し、この切断ヘッド１５３は、被覆したチタンウェブ１５１をそれぞれ１２．２５ｍｍの幅を有する２４個のストリップ（細条）１５４に切断するよう直線的に配列した２３個の回転式の切断ブレードよりなるアレイを有し、それによって、得られる太陽電池アレイの主電極を形成する。しかし、切断プロセスが開始する前に、初期的長手方向溝孔を、被覆したチタン箔１５１の幅にわたって、所要の２３箇所の横方向位置で、押し抜きツールにより手作業で切断する。このことで、可撓性の切断ブレードが所要の横方向位置から逸脱する傾向を、克服できることを見出した。得られる２４個のストリップ１５４それぞれの端縁は、被覆していないチタンからなり、また各ストリップ１５４はそれぞれ、２個ののうち一方に隣接して延在するエンボス加工したディンプルのラインを有する。
【００５７】
次にストリップ１５４を、第１および第２の円筒形のガイドローラー１５５，１５６へ供給し、これらガイドローラーは、２４個の被覆したチタンウェブのストリップ１５４をそれぞれガイドするよう、２４個の互いに離れた平行チャネルを画定する輪郭を有する。各隣接チャネル対間の間隔は、単に０．２５ｍｍにすぎないが、にも係わらず、最も外側のストリップと最も内側のストリップと間に経路長の差を生じてしまうことを理解されたい。この問題を克服するために、第１ガイドローラー１５５と第２ガイドローラー１５６との間に、動的張力デバイス１５７を設ける。この動的張力デバイスは、
（ａ）切断ヘッド１５３と第２円筒ガイドローラー１５６との間の経路長を、被覆したチタン箔の中心から切断されたストリップ１５４における経路長が、端縁から切断されたストリップにおける経路長よりも長くなるよう画定し、
（ｂ）２４個のストリップ１５４それぞれにほぼ同一の張力を加える
という２重の機能を果たす。
【００５８】
動的張力デバイス１５７は、２種類の異なる形式のうち一方の形式とすることができる。図１６（ａ）に示す第１の構成において、デバイス１５７は、フレーム１５７２の下方に支持し、それぞれ独立して制御する、直線的に配列した２４個のダンサ（舞踏子）１５７１よりなるアレイを有し、これらダンサ１５７１は垂直方向下方、すなわち矢印１５７３で示す方向に押圧偏倚（バイアス）する。各ダンサ１５７１は、ＰＴＦＥで形成した半円形の円筒アクチュエータ１５７４を有し、その円形部分を下向きにし、したがって被覆したチタンウェブのストリップ１５４の上面に接触する位置にある。さらに各ダンサ１５７１は、圧縮ばね１５７５を有し、その押圧偏倚（バイアス）力を第１ねじ１５７６により調整する。さらに、ダンサのストローク長、すなわちダンサが動きうる最大の垂直方向距離を、該ダンサ１５７１をフレーム１５７２に固定する第２ねじ１５７７により調整する。フレーム１５７２の高さは空気圧により制御し、それによって、被覆したチタンウェブの２４個のストリップ１５４にかかる全体張力を調整することができる。
【００５９】
図１６（ｂ）に示す第２の構成においては、図１６（ａ）につき説明した２４個のダンサ１５７１それぞれを、張力素子１５７８で置き換える。この張力素子は、アーム１５８０の下方で回転可能に支持したプラスチック製のホイール１５７９を有し、アーム１５８０自体は、旋回軸線１５８２を画定するシャフト１５８１周りに回動可能に配置する。張力は、加えるモーメントを最大とするよう、旋回軸線１５８２から直交する方向に最も距離が遠い位置でアーム１５８０の上面に取り付けた錘１５８３によって、加える。この構成によれば、ホイール１５７９は被覆したチタンウェブの各ストリップ１５４の移動により回転させられるため、ホイール１５７９とストリップ１５４との間で表面摩擦が最小となり、これによって、
（ａ）ストリップ１５４に対する損傷、および
（ｂ）ホイール１５７９の表面摩耗
の双方を軽減する。さらに、アーム１５８０が水平軸線の周りに自由に回動し、移動するストリップ１５４が、ストリップ１５４の移動方向に沿う力を動的張力デバイス１５７に加えようとする傾向により生じる該デバイス１５７に対するいかなる損傷も、そうした力により該デバイス１５７は単に軸線１５８２の周りに回動するだけであるため、起こらない。
【００６０】
図１５に戻って説明すると、被覆チタンウェブの切断したストリップ１５４を、エンボス加工したディンプルを上向きにした状態で、２個のローラー１５８、１５９間に画定されるニップに搬送する。また、ロール１６１からのポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）のウェブ１６０を、切断した被覆チタンウェブのストリップ１５４の下側位置のニップに供給し、これにより主電極アレイの基板を形成する。ＰＥＴウェブ１６０には、４列の角を丸めた細長い孔１６２を予め作成する。その孔は、幅５ｍｍ、長さ２０ｍｍで、１番目、１２番目、１３番目および２４番目の被覆したチタンウェブのストリップ１５４と一致するようにウェブの幅に沿って位置し、その結果、最後の太陽電池アレイ内のストリップ１５４の一部を露出させ、最終の太陽電池アレイの各側端縁における露出したチタン箔に直接的に、電気的接続を行うことができる。ＰＥＴウェブ１６０は、熱接着剤の層を担持し、ローラー１５８，１５９により、ストリップ１５４を熱接着剤に押しつける。ローラー１５８，１５９を加熱し、ストリップ１５４をＰＥＴウェブ１６０に接着するために、熱接着剤を活性化する。それによってストリップ１５４は、下層のＰＥＴウェブ１６０に対して接着し、隣接ストリップ１５４対間の空間は０．２５ｍｍで、主電極アレイ内で主電極を分離する絶縁トラックを形成する。
【００６１】
代替的な実施形態において、図１５につき説明した上述のチャネルローラーを、ローラー軸線に直交する方向に沿って見たときに凸状表面を形成したローラーに置き換えることができる。この構成において、ローラーの表面形状により、被覆したチタンウェブのストリップ１５４が相互に横方向に間隔をあけて配置され、またストリップ１５４内に生じる張力が異なるのを防ぐ。次に切断したストリップ１５４を、約２ｍｍの高さを有する一列の垂直方向隆起部を形成したガイドローラーに送り、このガイドローラーは、切断したストリップ１５４を、下層のＰＥＴ基板１６０上に堆積させる前に、必要な横方向位置に保持する作用を行う。
【００６２】
図２３（ａ）の下半分に、以下により詳細に説明するような、得られる主電極アレイの構造を示し、被覆したチタン層５０１の隣接するストリップ対は、エンボス加工したディンプル５０２のラインに隣接する絶縁ギャップ５０３によって、互いに分離する。太陽電池アレイを形成するために組み立てた主電極アレイおよび対向電極アレイを示す図２３（ｂ）に見られるように、ディンプルは、主電極と対向電極との間における分離を画定する、および組み立てた太陽電池アレイにおける電極間の電気的接続を確立する、という２種類の機能を果たす。
【００６３】
図１７に、対向電極アレイを形成するプロセスを示す。例えば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などの導電層で被覆したポリエチレンナフタレン（ＰＥＮ）のウェブ２０１を、供給ロール２０２から搬送し、タングステンで形成し、炭化タングステン先端を設け、また１５０°Ｃに加熱する２４個のスコアリングピン２０３の列に案内する。このピンスコアリング２０３は、最終的な各太陽電池アレイの幅である１２．５０ｍｍの間隔がおかれた２４本の平行線に沿って被覆ＰＥＮ層の表面を引っかき、各セル内の同じ場所に単一のラインが存在するように、ＩＴＯ被覆を除去して、それにより下層のＰＥＮ基板を露出する。図２３（ａ）および図２３（ｂ）に参照符号５１０で示すこのラインは、以下に詳細に説明するように絶縁トラックである。
【００６４】
次に、絶縁ファイバ２０４を引っかいた被覆ＰＥＮ基板２０１上に堆積する。該絶縁ファイバ２０４は、４８個のボビン２０６による４×１２のアレイ２０５から供給し、それぞれ、絶縁ファイバ２０４を供給する。好適には、各絶縁ファイバ２０４は、例えばパラアラミド合成材料である、登録商標ケブラー（Ｋｅｖｌａｒ）のブランド名で市販されているような、アラミド材料から形成し、樹脂製の熱溶融した熱可塑性ポリマー接着剤で被覆する。４８本のファイバ２０４それぞれのパラアラミドコアは、多数の個別スレッドを構成し、それぞれ５０μｍの直径を有する。２４本のファイバ２０４の樹脂被覆は、１００μｍの厚さを有するとともに、残りの２４本のファイバ２０４の被覆厚さは５０μｍとし、したがって、２タイプの被覆したファイバ２０４の外部直径は、それぞれ１５０μｍと２５０μｍである。
【００６５】
引っかいたウェブ２０１を、４８本の絶縁ファイバ２０４とともに、ファイバ整列ヘッド２０７に供給し、このファイバ整列ヘッド２０７において、４８本のファイバ２０４のそれぞれが、下層の被覆したＰＥＮ基板上に堆積するため、適正な横方向位置で、対応するガイドピン対（図示せず）間に横方向に整列するする。ファイバ２０４を対にして堆積し、各対におけるファイバ２０４間の分離は、隣接する対間の間隔よりも十分に小さい。代表的には、ファイバ２０４の各対間の距離は約１ｍｍで、隣接する対間の距離は約１２．５ｍｍである。小さな外径を有する２４本の被覆したファイバ２０４を、ＰＥＮ基板上の２４本の引っかきライン上に直接堆積し、大きな外径を有する２４本の被覆したファイバ２０４を、小さな外径を有するファイバ２０４の近くに隣接して延在する平行線として形成する。
【００６６】
次に整列したファイバ２０４を、４個の熱風ナイフ２０８よりなるアレイの下方に通過させ、これら熱風ナイフ２０８は、８０℃〜１５０℃に加熱した空気を直接ファイバ２０４に指向させる。次に、加熱したファイバ２０４を、２個の熱ローラー２０９，２１０間に画定されるニップに供給し、これら熱ローラー２０９，２１０は、接着樹脂被覆を溶融し、これによりファイバ２０４を被覆したＰＥＮ基板に結合する。熱風ナイフ２０８の機能は、ファイバ２０４を予加熱し、これにより、熱ローラー２０９，２１０により接着樹脂がより容易に溶融することができるようにするものである。
【００６７】
代替的な実施形態においては、空気ナイフの代わりに空気ノズルを使用する。
【００６８】
図２３（ａ）および図２３（ｂ）でより明確に分かる通り、以下により詳細に説明するが、ファイバは、最終的な仕上がった太陽電池アレイにおける、主電極アレイと対向電極アレイとの間に絶縁空間を形成する。図２３（ａ）および図２３（ｂ）において、ＰＥＮ絶縁基板５０６上の、引っかいた絶縁ライン５１０に整列する位置に小さな直径のファイバ５０８を示し、大きな直径のファイバ５０９はそれに対して平行に延在する。太陽電池アレイにおいて、各対内における２本のファイバは、それぞれ主電極上に形成するエンボス加工したディンプルの対応するラインの両側に沿って延在する。
【００６９】
次に、取り付けたファイバを有する被覆したＰＥＮ基板を、等間隔に配列した液圧動作の１０個の切断ヘッド（図示せず）よりなるアレイのうち１個またはそれ以上選択することで、必要な幅に切断する。必要な幅は、最終的な仕上げアレイに必要な太陽電池の数を示す。この後、仕上がった対向電極アレイを再巻取り機（リワインダ）ステーションでロール状に巻き取る。
【００７０】
この段階で、個別の主電極アレイおよび対向電極アレイの製造が完了する。図１８につき以下に説明するように、２個の電極アレイをともに結合し、２個の電極アレイ間に画定されて得られるチャネルに、電解質を充填する。
【００７１】
２個の電極アレイをともに結合するために、主電極アレイ３０１および対向電極アレイ３０２を矢印３０３，３０４で示す各方向に、対向するローラー３０５，３０６による３個の対に画定される垂直経路の頂部に搬送し、これらローラー３０５，３０６に設けたチャネル３０７にオイル源から加熱したオイルを供給することで熱加熱する。ローラー３０５，３０６の各対は、弾性ゴム引きの表面を有する。同時に、液体電解質をノズル３０８の列から、このとき主電極アレイ３０１と対電極アレイ３０２との間に存在する対向電極のファイバ対間に画定されるチャネル内に噴射して供給する。１つの実施例においては、２２個のノズルを設ける。単独の蠕動ポンプを用いて、２２個のノズル全てに電解質を供給することができる。しかし、このような構成では、各ノズル３０８から対応のチャネル内へ、独立に制御して電解質を流入させることができない。したがって、ノズル３０８を、図１４につき説明した上述の染料被覆ステーションで用いたものと同じ１列以上のソレノイド制御注入バルブにより形成する。２２個のチャネル内の電解質レベルを、注入バルブ３０８の下流に位置する２２個の反射光学センサ３０９を用いて感知し、光学センサ３０９からの出力信号を使用してチャネル内への電解質の流量を制御する。各チャネル内への電解質の流れの制御は、２２個の注入バルブそれぞれから放出される電解質の量を独立的に制御することにより行う。しかし、チャネルを満たす全体の流量（流速）は、２個の電極アレイ３０１，３０２を３対のローラー３０５，３０６対間に搬送する速度を調整することによっても制御できる。
【００７２】
ローラー３０５，３０６の各対の表面に、電極ウェブ３０１，３０２に対して相対位置決めした対向隆起部を形成し、これにより、被覆したファイバ対をこれら対向隆起部間に圧縮し、したがって、ファイバ上における樹脂接着被覆を主電極構体の形状に合致させる（この状態を図２３（ａ）および図２３（ｂ）に明示する）ようにする。
【００７３】
代替的な構成において、４８本の被覆した絶縁ファイバを、対向電極アレイの代わりに、主電極アレイ上に堆積する。この構成では、４８本のファイバとともに主電極アレイを、２個の加熱ローラーの間に画定されるニップに供給し、これら加熱ローラーは接着樹脂被覆を溶融し、エンボス加工したディンプルのラインの両側に延在する平行ライン対に沿う対応位置でファイバをチタンウェブに結合する。ファイバを対向電極アレイ上に堆積する上述の構成のように、直線的に配列した熱風ナイフよりなるアレイを配置しニップのすぐ上流でファイバに直接熱風を当て、ファイバを予加熱し、これにより、加熱ローラーによって接着樹脂をより早く溶融させることができる。この結果得られる主電極アレイ１７１の構体を、図１９（ａ）に示し、この図中、絶縁ファイバ１７２，１７３の被覆が部分的に溶融し、２種類のファイバ対のうち細い方のファイバ１７２が、下層のチタンウェブのストリップ１７４に強固に付着し、２種類のファイバ対のうち太いファイバ１７３は、チタンストリップ１７４の端部間で主電極１７１に形成される絶縁トラック１７５に沿って延在し、隣接する下層のチタンストリップ１７４の端部領域およびＰＥＴ基板１７６の双方に強固に付着する。ファイバ１７２，１７３の隣接する各対は、エンボス加工したディンプル１７７の対応するラインの両側に延在するライン上に、それぞれ堆積する。
【００７４】
この構成では、図２０に示すプロセスにおいて、主電極を水平方向に指向させるときに、被覆した絶縁ファイバ１７２，１７３の交互の対間に形成されるチャネル内に、電解質を堆積する。この構成では主電極アレイ１７１を、供給ロール１７８から、電解質充填ステーション１７９に搬送し、この電解質充填ステーション１７９において、水平方向に指向する主電極アレイ１７１上に電解質を堆積する。電解質は、図１４につき説明したのと同様の、直線的に配列した１列以上のアレイに配置した２２個のソレノイド制御注入バルブで供給する。主電極アレイ１７１は水平であるため、重力の下に電解質は被覆したファイバの交互対間のチャネルを充填する。充填プロセス中、主電極アレイ１７１の移動方向に見て電解質充填ステーション１７９の下流に位置する２２個の光学比色分析センサ１８０を用いて、２２個のチャネル内の電解質レベルを感知する。該センサ１８０は条件応答型のセンサであり、主電極アレイ中の染料被覆した二酸化チタン層が電解質で覆われるとすぐに生じる色彩の変化を感知するよう構成する。
（ａ）電解質の流量
（ｂ）主電極アレイが電解質充填ステーション１７９を通過する速度
の一方もしくは双方を調整することで、電解質の堆積率の制御を達成する。図１９（ｂ）に電解質の充填直後における主電極アレイ１７１の構造を示す。そこにおいて、電解質１８１は、絶縁ファイバ１７２，１７３の交互対間に画定されるチャネルを充填していることがわかる。
【００７５】
対電極アレイ１８２を、例えば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）のような導電層で被覆された、ポリエチレンナフタレン（ＰＥＮ）のウェブから形成し、供給ロール１８３から、上述したのと同様の直線的に配列した２４個のよりなるスコアリングピンのアレイ１８４を通過するよう搬送し、２４本の互いに平行な絶縁トラックを形成する。次に、引っかいた対向電極アレイ１８２を、電解質を充填した主電極アレイ１７１とともに、第１ローラー対である加熱ロール１８３１，１８４１の対間に画定されるニップに搬送し、２個の電極アレイ１７１，１８２を互いに封止する。主電極アレイ１７１と対電極アレイ１８２との間の整列は、上述した機械的なエッジガイドにより行う。この場合、主電極アレイ１７１には、すでに被覆したファイバ１７２，１７３を形成しているが、対向電極アレイ１８２上に形成した２４個の絶縁トラック１８５を、主電極アレイ１７２上の対応する２４個の細いファイバ１７２に整列させるために、２個の電極アレイ１７１，１８２間の整列が必要である。この整列は、この構成においては、スコアリングピンのアレイを、電解質充填ステーション１７９をも取り付けるフレーム（図示せず）に取り付けることで、達成し、これにより、主電極アレイ１７１と対電極アレイ１８２との間における相対的整列を厳密にする必要性を少なくする。封止した電極アレイ１７１，１８２を、第２ローラー対であるローラー１８６，１８７の対間に搬送し、これらローラー１８６，１８７により２個の電極アレイ１７１、１８２をともに圧縮し、この圧縮量は、２個の電極アレイ１７１，１８２間における所望間隔を生ずるものとする。好適には、２個の電極アレイは、相互にできる限り接近するが、電極アレイ１７１、１８２間に短絡が生じるほど接近させないように、位置決めする。第２ローラー対であるローラー１８６，１８７の対は、いかなる過剰な電解質をも、各対応するチャネルに沿って、電極アレイ１７１，１８２の移動方向の上流側に強制的に押しやる作用も行う。電極アセンブリの最終構体を、図１９（ｃ）に示し、この図では、対向電極アレイ１８２における導電性のＩＴＯ層１８８が、主電極アレイ１７１のエンボス加工したディンプル１７７の１個と直接電気的接続を生じており、被覆した絶縁ファイバ１７２，１７３は電解質を、予め画定したチャネル内に保持し、これによってエンボス加工したディンプル１７７の領域から絶縁することが分かる。
【００７６】
他の構成においては、４８本のファイバのうち太い２４本を、主電極アレイに形成する絶縁トラック上に直接堆積し、４８本のファイバのうち細い２４本を、対向電極アレイに形成する絶縁トラック上に直接堆積する。各ファイバの堆積方法は上述したように行う。この構成においては、全てのファイバを整列させるのが容易になる。
【００７７】
他の実施形態においては、絶縁スペーサとして熱溶融接着剤で被覆するケブラー（Ｋｅｖｌａｒ）ファイバを使用する代わりに、熱溶融接着剤のみを使用し、その場合、熱溶融接着剤を予め加熱して、次に、
（ａ）エンボス加工したディンプルのラインに隣接して延在する平行ラインに沿って主電極アレイ、もしくは
（ｂ）対応する位置の平行ラインに沿って、対電極アレイ
の一方または双方の表面上に直接押し出す。この構成においては、エンボス加工したディンプルのみが、主電極アレイと対向電極アレイとの間における間隔を画定する。
【００７８】
この他の実施形態の変更例としては、熱溶融接着剤に二酸化シリコンガラスからなる直径５０μｍの球形ビーズを供給し、この球形ビーズは、主電極アレイまたは対向電極アレイのいずれかの上に堆積するときに、エンボス加工したディンプルのラインとともに、組み立てた太陽電池アレイにおける２個の電極アレイ間の間隔を画定するようにする。
【００７９】
２個の電極アレイの組立体を形成する上述の各構成において、次に電極組立体を、ギロチンを用いて、必要な長さに手作業で切断する。
【００８０】
電解質が２個の電極ウェブ間におけるチャネルの端部から流出することを防ぐために、切断した長さの前端縁および後端縁は、端縁封止テーブル上に組立体を配置し、１８０℃に加熱した熱溶融接着剤を各端縁に塗布することにより、封止する。
【００８１】
端縁を封止した後、この結果得られた封止済み組立体に対して、次に図２１に示す積層ステーションを用いて、積層（ラミネート）する。封止した組立体４０１を、表面がそれぞれ弾性的である２個のローラー４０２，４０３間に画定されるニップに供給する。保護ラミネート層４０４の２個のロールを、１個はロール４０２の上方に、もう１個はロール４０３の下方に設ける。ラミネート層４０４は、リール上に、剥離可能な保護層４０５でカバーした外向きの接着剤層を設ける。２個のローラー４０２，４０３間に画定されるニップに、保護層４０５を除去するステーションを通して、ラミネート層４０４による２個の層を供給する。次にラミネート層４０４を、それぞれ輻射ヒーター４０６に通通させ、接着剤を活性化するために接着剤表面は該ヒーター４０６に対向させる。封止した組立体の上面および下面に、ラミネート層４０４が接着するように、手動で２個のローラー４０２，４０３間のニップに送る。この結果得られる積層組立体を積層ステーションに通過させた後、ラミネート層４０４の後端縁を除去する。
【００８２】
２個のローラー４０２，４０３の弾性により、ラミネート層４０４の下方に生じた気泡を有効に排除することができる。
【００８３】
積層ステーションを設置するために、まず、接着剤をカバーする保護層を除去せずに、２個のローラー４０２，４０３間のニップにラミネート層４０４を通す。これにより、露出した接着層が存在するとしたら阻害されるはずのラミネート層の整列を可能にし、また接着剤がローラー４０２，４０３に接触することを防ぐ。
【００８４】
ラミネート層は湿度バリヤとして機能し、有害な紫外線から太陽電池アレイを保護する。
【００８５】
可撓性の太陽電池アレイを製造する最終段階は、各電気的端子を、アレイの側端縁に接続することであり、また、このことは、下層にあるチタン箔を露出するようＰＥＴ基板内の細長スリットを覆うラミネート層の選択した領域を除去し、好適な電気コネクタを露出したチタン表面に固定することにより達成する。上述したように、側端縁における２個の太陽電池のうち一方または双方はアクティブ（有効）ではなく、単にダミーセルとして機能し、外部との電気的接続を生ずることができる。
【００８６】
図２２（ａ）および（ｂ）に示す代替的構成において、アレイ内の最初と最後のセル５０２１のそれぞれに開孔５０１１を形成し、双方の開孔５０１１にアイレット５０３１をカシメにより固定することで、カシメ接続部を達成する。外部接続は、各端子５０４１をカシメ連結したアイレット５０３１の双方に直接はんだ付けする、または各アイレット５０３１を、対応の端子５０４１とともにカシメることで、達成される。
【００８７】
図２２（ａ）および（ｂ）は、電解質を含むセル５０２１に形成したカシメ接続部を示す。しかし、好適な実施形態において（図示せず）、ダミーセル５０２１は電解質または染料被覆を含まないようにする。さらに、組み立てたアレイの端縁（図２２（ａ）および（ｂ）のアレイの右側に示す）に最も近い主電極アレイにはディンプルのラインを省略することができ、図２２（ａ）および（ｂ）に示す２本の被覆したファイバに代えて、単に１本の被覆したファイバ、または最も好適には熱溶融接着剤の単独のラインを設けることができる。
【００８８】
好適には、ダミーセル５０２１内に電解質を設けないので、電解質の望まない全ての漏れ、または電解質による電気的接続部におけるあらゆる腐食攻撃のどちらも生じる危険性がない。このように、ダミーセル５０２１の一部を形成する内部のチタンウェブのストリップに対する外部電気的接続が有効に行われる。さらにこの構成により、主電極アレイのＰＥＴ基板に細長孔を形成する必要はない。
【００８９】
図２３（ａ）は、組み立てる前の太陽電池アレイの、２個の隣接するセル部分の分解断面図であり、この実施形態において被覆した絶縁ファイバは対向電極アレイ上に堆積する。セルの主電極は、それぞれエンボス加工したディンプル５０２のラインを有するチタンウェブ５０１のストリップを備え、その１つのエッジに沿って有する、チタンウェブのストリップは絶縁ギャップ５０３により分離する。各チタンウェブのストリップ５０１は、部分的に、二酸化チタンおよびルテニウム染料の層５０４で被覆される。下層の連続ＰＥＴ基板５０５上に、チタンウェブ５０１を形成する。
【００９０】
対電極アレイは、ＰＥＮで形成した、連続絶縁基板５０６により形成し、この絶縁基板５０６は、ＩＴＯの導電層５０７で被覆し、また比較的細い被覆したファイバ５０８および比較的太い被覆したファイバ５０９を有する。その細い被覆したファイバ５０８は、ＩＴＯの導電層５０７に形成する絶縁トラック５１０に整列する。
【００９１】
図２３（ｂ）は、組立およびラミネート後の太陽電池アレイにおける２個の隣接セル部分の断面図であり、２個の絶縁基板５０５，５０６の外部表面を、それぞれラミネート層５１１で被覆する。
【００９２】
図２４に、本発明の好適な実施形態による完成した太陽電池アレイのコンポーネントの寸法を示す。図の表示は縮尺通りではなく、分かり易くするため垂直方向の寸法は誇張してある。
【００９３】
図２５に、１２個の太陽電池による完成したアレイ概観図を示す。この場合、外部電気接続部７０１は、主電極アレイのＰＥＴ基板の側端縁に沿って形成する２個の細長開孔７０２を通して、チタンウェブに対して行う。完成したアレイは、異なる数の太陽電池を有することを理解されたい。好適な実施形態において、例えば完成したアレイは１１個の太陽電池を有する。
【００９４】
特定のローラーは整列調整を必要とする。図２６（ａ）および図２６（ｂ）にこの調整方法を示す。固定取付ブロック６０１を、取付ボルト６０３によりガイドトラック６０２に固く固定する。調整可能な調整ブロック６０４を、固定取付ブロック６０１に対して上側および下側のねじ付きボルト６０５によりスライド可能に取り付け、これらねじ付きボルト６０５は各クリアランスボア６０６内に収容し、また調整ブロック６０４の対応するねじ付きボア６０７に収容する。ねじ付きボルト６０５を時計回りに回転することで、調整ブロック６０４を固定ブロック６０１の方向へ動かすことができる。第３のねじ付きボルト６０８は、上側および下側のねじ付きボルト６０５間で、固定取付ブロック６０１内のねじ付きボア６０９内に収容し、固定取付ブロック６０１から調整ブロック６０４へ向けて突出する。第３ねじ付きボルト６０８は、調整ブロック６０４の表面に衝合することで留め具として機能する六角ヘッド６１０を有する。第３ねじ付きボルト６０８は、六角ヘッド６１０が調整ブロック６０４の所望位置を画定する分だけ回転し、また上側および下側のねじ付きボルト６０５を締め込み、調整ブロック６４０を固定ブロック６０１の方向に徳角ヘッド６１０に衝合するまで引き寄せ、この衝合位置が調整ブロックの所望位置とする。次に、固定ボルト６１１を用いて、調整ブロック６０４をガイドトラック６０２に強固に固定することができる。
【００９５】
図２６（ｂ）に示すように、ローラー６１２の軸線の位置を調整するために、固定取付ブロック６０１および調整可能な調整ブロック６０４の各対を使用し、ローラー６１２の端部６１３を２個の調整ブロック６０４の対応窪み内に取り付ける。そのような構成によれば、ローラー６１２の軸線を正確に固定ガイドトラック６０２に整列することができることを理解されたい。
【００９６】
上述のプロセスにより製造した太陽電池の可撓性アレイは、
（ａ）アレイを水面に浮かべ、光源の下にアレイを曝すことで発電し、
（ｂ）アレイを水面に浮かべ、アレイを光源の下、例えば太陽光もしくは月光にさえ曝し、逆浸透による脱塩プロセスに電力を供給するために、アレイによって発電して得られる電気を使用することで、大量の海水を脱塩し、
（ｃ）広大な水面に太陽電池アレイを浮かべることで、この水面からの蒸発を減らし、
（ｄ）スイミングプールの水面に太陽電池アレイを浮かべ、またアレイの出力を電気作動ヒーターに接続することにより、スイミングプールを温める
といった幅広い用途があることを理解されたい。
【図１】
2010518552.tif 000003
【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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【図８】
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【図９（ａ）】
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【図９（ｂ）】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６（ａ）】
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【図１６（ｂ）】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９（ａ）】
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【図１９（ｂ）】
2010518552.tif 000024
【図１９（ｃ）】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２（ａ）】
2010518552.tif 000028
【図２２（ｂ）】
2010518552.tif 000029
【図２３（ａ）】
2010518552.tif 000030
【図２３（ｂ）】
2010518552.tif 000031
【図２４】
2010518552.tif 000032
【図２５】
2010518552.tif 000033
【図２６（ａ）】
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【図２６（ｂ）】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年10月1日(2009.10.1)
【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】
太陽電池アレイに使用する主電極アレイを製造する方法において、
（ａ）対向電極との１個以上の電気的接続を生ずるために、導電体表面の第１領域に隆起した輪郭を形成するステップと、
（ｂ）太陽電池アレイのコンポーネントを形成するために、前記導電体表面における前記第１領域とは異なり、この第１領域とはオーバーラップしない第２領域にのみ被覆を塗布するステップと、
（ｃ）前記被覆を乾燥するよう、前記導電体を加熱するステップと、
（ｄ）前記導電体表面の第１領域にレーザーを照射し、これにより、ステップ（ｂ）で形成される前記第１領域上の前記被覆をすべて除去し、またステップ（ｃ）により生じる前記第１領域上の全ての反応生成物を除去するステップと
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記第１領域は、前記導電体表面に沿う１個以上のトラックとすることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、前記第１領域は、複数個のトラックを有し、また前記第２領域は、前記第１領域における前記トラック間の領域により画定される１個以上の前記トラックにより構成することを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに一項に記載の方法において、ステップ（ｄ）は、レーザー照射源に対して搬送方向に前記導電体を搬送するステップと、前記搬送方向を横切る方向に、前記第１領域にレーザー照射を走査するステップとを有することを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法において、ステップ（ｄ）は、レーザー照射源に対して搬送方向に前記導電体を搬送するステップと、前記第１領域のうち前記搬送方向を横切る方向に延びる直線的領域と交差する部分に、同時にレーザー照射を加えるステップとを有することを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法において、前記導電体をウェブの形式としたことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法において、前記導電体はチタンを含むものとしたことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法において、前記被覆は二酸化チタンを含むものとしたことを特徴とする方法。
【請求項９】
可撓性太陽電池アレイ用の主電極を製造する方法において、請求項１〜８のいずれか一項に記載の前記主電極アレイを製造する方法を含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
可撓性太陽電池アレイを製造する方法において、請求項１〜９のいずれか一項に記載の前記主電極アレイを製造する方法を含むことを特徴とする方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明によれば、太陽電池アレイ用の主電極アレイを製造する方法を提供し、この方法において、
（ａ）対向電極との１個以上の電気的接続を生ずるために、導電体表面の第１領域に隆起した輪郭を形成するステップと、
（ｂ）太陽電池アレイのコンポーネントを形成するために、導電体表面における前記第１領域とは異なり、この第１領域とはオーバーラップしない第２領域にのみ被覆を塗布するステップと、
（ｃ）被覆を乾燥するよう、導電体を加熱するステップと、
（ｄ）導電体表面の第１領域にレーザーを照射し、これにより、ステップ（ｂ）で形成される前記第１領域上の前記被覆をすべて除去し、またステップ（ｃ）により生じる前記第１領域上の全ての反応生成物を除去するステップと
を有する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
第１領域が、導電体表面に沿う複数個のトラックを有するとき、第２領域は、随意的に、第１領域におけるトラック間の領域により画定される１個以上のトラックを有することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【国際調査報告】
2010518552.tif 000036
2010518552.tif 000037
2010518552.tif 000038