(57)【要約】本発明は、支持物及び透明被覆層を備える車両のボディ部品に関する。薄膜太陽電池は、前記支持物に搭載される。この支持物は、薄膜太陽電池と共に、透明被覆層によって覆われる。この透明被覆層は、塗料層、特にクリアワニス層からなる。薄膜太陽電池は、ＣＩＳ−、ＣＩＧＳ−、ＣＩＧＳＳ−、ＣｄＴｅ−、又はＳｉ−基（特にＳｉ／ＳｉＧｅ）薄膜太陽電池である。
2006508527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
担体と、透明カバー層とを有する車両のボディ部品であって、
少なくとも１つの薄膜太陽電池が前記担体に搭載され、薄膜太陽電池を有する前記担体は、前記透明カバー層によって覆われることを特徴とする車両のボディ部品。
【請求項２】
前記透明カバー層は、被膜層、特に、クリアコート層を構成することを特徴とする請求項１に記載の車両のボディ部品。
【請求項３】
前記薄膜太陽電池は、ＣＩＳ−、ＣＩＧＳ−、ＣＩＧＳＳ−、ＣｄＴｅ−、又はＳｉ−基薄膜太陽電池を構成することを特徴とする請求項１あるいは２に記載のボディ部品。
【請求項４】
特にＣｄＳ又はＺｎＳｅから作製される中間層が、前記透明カバー層と前記薄膜太陽電池との間に配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両のボディ部品。
【請求項５】
テフゼルから作製される層が、前記透明カバー層と前記薄膜太陽電池との間に配置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両のボディ部品。
【請求項６】
金属、特に、鋼から作製される前記担体と前記薄膜太陽電池との間に、特に、ポリイミド、又はＲＴVシリコーンから作製される分離層が配置されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の車両の車体部分
【請求項７】
金属、特に、鋼から作製される担体が設けられ、前記薄膜太陽電池の電極として、前記担体が使用されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の車両の車体部分
【請求項８】
前記薄膜太陽電池のための電気的コンタクトとして、上部電極が、インジウム錫酸化物を用いて形成され、下部電極が、銅、アルミニウム、鋼、コバール、又はモリブデンを用いて形成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の車両のボディ部品。
【請求項９】
カラー層が、前記薄膜太陽電池の前記透明カバー層が属する側に設けられ、前記カラー層は、特に、前記透明カバー層又は前記テフゼルから作製された層によって形成されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の車両のボディ部品。
【請求項１０】
前記担体は、湾曲面を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の車両のボディ部品。
【請求項１１】
前記ボディ部品は、車両屋根又はトランク蓋の一部、ボンネット又はフェンダーの一部、ドア又はバンパーの一部を構成することを特徴とする請求項１０に記載の車両のボディ部品。
【請求項１２】
請求項１〜９のいずれか一項に記載のボディ部品を製造する方法において、前記担体を製造することと、前記薄膜太陽電池の前記種々の層を、特に付加的な層によって、前記担体に順次塗膜することと、透明カバー層、特にクリアコートを最終的に塗膜すること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、特に金属、好ましくは、鋼又はプラスチックから作製される担体を有する車両のボディ部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のボディ部品の典型的な構造は、通常は型プレス成形された鋼パネルからなる担体を呈する。この担体は、特に、ベース被膜、１つ又は複数のカラー被膜、及びクリアコートの形態にある透明カバー層を有する複数の被膜層を備えている。浸漬浴又は噴霧によって塗膜されるこれらの被膜は、担体に対して高抵抗性の保護層をもたらす。さらに、ボディ部品は、その美的効果によって、特徴付けられる。
【０００３】
さらに、家屋の太陽電池パネルに太陽電池を配列させることが知られている。エバラ・ソーラ社（Ｅｂａｒａ  Ｓｏｌａｒ  Ｉｎｃ．）及びユナイテッド・ソーラ・システム社（Ｕｎｉｔｅｄ  Ｓｏｌａｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｃｏｒｐ．）は、このような太陽電池パネルを製品の範囲で提供している。ここで用いられる太陽電池は、薄膜太陽電池を構成している。この製品の範囲及び操作の方法に関する情報は、インターネットページｗｗｗ．ｅｂａｒａｓｏｌａｒ．ｃｏｍ又はｗｗｗ．ｕｎｉｓｏｌａｒ．ｃｏｍ．において得ることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、魅力的な美的効果を有し、エネルギーを提供するのに好適であるボディ部品及びそれを製造するための方法を特定することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、請求項１の特徴を有するボディ部品と、請求項１２の特徴を有するボディ部品を製造するための方法によって、達成される。
【０００６】
従属項は、有利な発展に関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明は、特に金属、好ましくは、鋼又はプラスチックから作製される担体を有する車両のボディ部品に関する。ボディ部品の保護のために、及びボディ部品の所望の光学的及び美的効果を達成するために、ボディ部品は、特に耐擦過傷性の合成樹脂被膜から作製される透明カバー層を備えている。透明カバー層は、ボディ部品の機械的及び化学的保護を確実にもたらす。これによって、ボディ部品の並外れた寿命が確実に得られる。本発明によれば、随意的に領域が湾曲している担体と透明カバー層との間において、１つ又は複数の薄膜太陽電池が担体に搭載される。
【０００８】
従って、ボディ部品内に一体化され、透明カバー層によって覆われる１つ又は複数の薄膜太陽電池によって、エネルギーの供給を達成し、従って、自動車に対してエネルギーを供与することができる。このエネルギーは、特に静止操作中にも入手可能な再生エネルギーとなる。透明カバー層は、好ましくは、クリアコート層として形成される。好ましくは、銅インジウムジセレナイド薄膜太陽電池（ＣＩＳ薄膜太陽電池、ＣｕＩｎＳｅ２）、銅インジウムガリウムセレナイド薄膜太陽電池（ＣＩＧＳ薄膜太陽電池、ＣｕＩｎ１−ｘＧａｘＳｅ２）、銅インジウムガリウム硫化物セレナイド薄膜太陽電池（ＣＩＧＳＳ薄膜太陽電池、ＣｕＩｎ１−ｘＧａｘＳｙＳｅ２−ｙ）、ＣｄＴｅ薄膜太陽電池、又はＳｉ／ＳｉＧｅ薄膜太陽電池を構成する薄膜太陽電池を本発明において選択することによって、車両製造プロセス内に統合させることができ、必要とされる抵抗力を呈する車両のボディ部品を特定することができる。この場合、家屋用の太陽電池モジュールにおいて知られているように、薄膜太陽電池をガラス担体に搭載し、複数のガラス層のサンドイッチ状構造を形成するために、このガラス構造を追加的なガラスカバー層によって被覆し、それによって、それらの間に配置された薄膜太陽電池を外部の有害な影響から保護することは、本発明の主題ではないことが、特に重要である。これらの構造は、自動車のボディ部品を製造するプロセスに統合させることができない。
【０００９】
特に価値があると判明しているのは、住宅建設に用いられる太陽電池モジュールの用途に対する薄膜太陽電池の開発からも知られているような、ＣＩＳ−、ＣＩＧＳ−、ＣＩＧＳＳ−、ＣｄＴｅ−、又はＳｉ−基技術による薄膜太陽電池である。
【００１０】
本発明の場合、薄膜太陽電池を、単一セルではなく、典型的に太陽光線の異なるスペクトル範囲に対して異なる感度を呈する一体化直列セル、すなわち、多重セルとして実現することが特に価値があることがわかっている。これによって、内部に放射された広域の光を、電気エネルギーへの変換に、極めて効率的に利用することができる。
【００１１】
特に硫化カドミウム（ＣｄＳ）又は亜鉛セレナイド（ＺｎＳｅ）から作製される中間層を、透明カバー層と薄膜太陽電池との間に配置することが特に価値があることがわかっている。この種の薄い中間層を導入することによって、太陽電池の効率が著しく増大する。さらに、中間層によって、セルの鋭敏な太陽エネルギー活性層を、車両の駆動操作による阻害性の外部影響、特に、化学的かつ機械的な影響から、さらに一層保護することができる。この場合、中間層は、好ましくは、ＣＢＤ（化学浴堆積）、ＣＶＤ（化学蒸着）、又はＰＶＤ（物理蒸着）によって、塗膜される。用いられる中間層は、典型的には、５０ｎｍ未満の厚みを有している。化学浴（ＣＢＴＤ）での中間層の好ましい堆積によって、バッファ層の厚みよりも著しく大きい粗さを有する、太陽電池の太陽エネルギー活性層の表面が完全に覆われ、それによって、特定の保護及びバッファ効果を与えずにすむことが確実になる。これらの特性によって、高効率、及び高品質かつ高寿命を有する太陽電池を有するボディ部品を特定することができる。特に好ましいシステムにおいて、適切な中間層の選択によって、効率を４％〜８％を超えて増大させることができる。
【００１２】
１つ以上の薄膜太陽電池を有するボディ部品の抵抗をさらに一層改良するために、透明カバー層の下方で、薄膜太陽電池の上方に、テフゼル（Ｔｅｆｚｅｌ）から作製される層を塗膜することが価値のあることが判明している。テフゼルは、デュポン（ＤｕＰｏｎｔ）社の製品である（「テフゼル」はデュポン社の登録商標）。それは、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）を構成している。特に薄膜太陽電池を有する担体への膜として塗布されるテフゼルを用いることによって、極めて抵抗性及び耐久性のある薄膜太陽電池を有するボディ部品を実現することができる。この抵抗力は、太陽電池の効率を著しく阻害することなく、達成される。機械的又は化学的な保護以外に、テフゼル層は、太陽エネルギー活性セルを望ましくない劣化から確実に保護する。この場合、テフゼルの柔軟な構造と低い相対的密度によって、自動車構造に対する特別の適合性が得られる。
【００１３】
金属から作製されるボディ部品の担体を、それが薄膜太陽電池に対する電極として使用され得るように、構成することが特に価値があると、わかっている。これによって、１つ又は複数の薄膜太陽電池を有するボディ部品の極めて簡単な構成を実現し、薄膜太陽電池を有するボディ部品に対するコストを低減させることができる。
【００１４】
本発明の他の好ましい実施形態によれば、分離層が、薄膜太陽電池と、金属、特に鋼から作られる担体との間に配置される。分離層は、好ましくは、ポリイミド、又は室温架橋シリコーン（ＲＴＶシリコーン）から作られる。この分離層は、一方では、担体に対する薄膜太陽電池の電気絶縁をもたらすのみならず、他方では、特にテフゼルから作られる層と協同して、薄膜太陽電池を極めて効率的に封入し、薄膜太陽電池に対する格別の機械的かつ化学的な保護を可能とする。さらに、分離膜は、担体と薄膜太陽電池の異なる熱膨張動作を補償する。これは、正確には、鋼から作製される担体の場合に、特に顕著である。ポリイミド層を、好ましくは鋼から作られる担体に、噴霧又はスピンコートによって、塗膜することが特に有利であることが判明している。特に、噴霧は、車両構造において特に価値があると、判明している。
【００１５】
薄膜太陽電池に対する電気的コンタクトとして、好ましくは、上部電極に対するインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）と、下部電極に対する銅、鋼、コバール（Ｋｏｖａｒ）、又はモリブデンの提供がなされている。この特定の電極材料を用いることによって、自動車分野に好適に用いられる極めて効果的な薄膜太陽電池が得られる。この場合、インジウム錫酸化物は、極めて有利な上部電極であることが判明している。何故なら、それは、わずかしか太陽光線を吸収しないので、薄膜太陽電池の活性層が光エネルギーを極めて効率的に電気エネルギーに変換することができるからである。これらの電極は、好ましくは、スパッタリング又は蒸着によって、塗膜される。
【００１６】
特に、好ましくは、耐擦過傷性の合成樹脂被膜から作られる透明カバー層によって保護層を設けるのに加えて、上記の電極材料を用いることによって、本来的には不十分であるが、組合せることによって、極めて有利な機械的かつ化学的な保護効果が達成される。
【００１７】
薄膜太陽電池の活性層の上方の領域、特に、テフゼル層、中間層、又は透明カバー層の領域にカラー層を用いることによって、薄膜太陽電池を有するボディ部品を、車両の他のボディ部品と美的に調和する、極めて快適、かつ美的な心地よい印象を達成することができる。特にテフゼル層、中間層、及び／又は透明カバー層によって形成される適切なカラー層を用いることによって、当該車両部分に対して、車両の残りの部分に対して与えられると同一の均一な色彩印象を与えることができる。これによって、高い機能的なボディ部品を提供することができるだけでなく、非常に美的な魅力、従って、販売促進が容易なボディ部品、その結果として、このようなボディ部品を有する極めて魅力的な車両を提供することができる。
【００１８】
さらに、魅力的な外観構造を作成するために、別個のカラー層を制限的に設け得ることに加えて、薄膜太陽電池の層厚みを選択するか、又は薄膜太陽電池の個々の層を選択することによって、補足的に又は自立的に特別の色彩印象を意図的にもたらすことができる。もしそれほど薄くない層厚みを有するＣｄＳ薄膜太陽電池を選択した場合、２．５ｅＶの範囲内のバンドギャップによって、緑の色彩印象が生じ、一方、ＣＩＳ又はＣＩＧＳＳ薄膜太陽電池を用いることによって、１ｅＶ又は１．５５ｅＶの範囲内のバンドギャップによって、赤の色彩印象が生じる。ＺｎＯ層を用いることによって、青の色彩印象が達成され得る。異なる層厚みのこれらの層の組合せ、及び付加的なカラー層の可能な追加によって、広範囲の色彩印象を達成することができる。薄膜太陽電池の特定な層のこの色彩効果を利用することは、これまで望まれていなかったし、従って、以前には用いられていなかった。
【００１９】
本発明によるこのようなボディ部品を製造するための本発明による方法によって製造された湾曲面を有するボディ部品は、特に重要である。住宅建築用の予め製造された太陽電池モジュールから知られているような、予め製造された薄膜太陽電池と対照的に、本発明によるボディ部品を製造するための本発明による方法は、湾曲面を有する上記のボディ部品を実現することができる。これは、このような薄膜太陽電池の使用を著しく拡張する。一例を挙げれば、本発明によって、車両屋根、トランク蓋、ボンネット、フェンダー、ドア、又はバンパーのようなシート状の湾曲されたボディ部品を実現することができる。
【００２０】
本発明のボディ部品を製造するための本発明による方法によれば、特に鋼板を再成形することによって担体を製造したあと、薄膜太陽電池の種々の層を順次塗膜する。この場合、特に、透明カバー層を塗膜する前に、ポリイミド層、中間層、及び／又はテフゼル層のような付加的層を塗膜する。透明カバー層は、好ましくは、浸漬浴によって、樹脂被膜としてボディ部品に塗膜される。ボディ部品のこの製造によって、高い機能性と抵抗性のある太陽電池を有するボディ部品が実現される。
【００２１】
以下、ボディ部品の例示的構成に基づいて、本発明を説明する。
【００２２】
ボディ部品１は、鋼からなるボデーフレーム金属シートから作製される担体２を呈している。噴霧によって、ポリイミド層３を担体２に塗膜する。前記ポリイミド層３は、それに続く薄膜太陽電池の電気絶縁及び機械的かつ化学的な封入のために設けられる。ポリイミド層３の後に、モリブデンから形成される下部電極４が続く。モリブデンから作製される下部電極４は、スパッタリングによって得られている。下部電極４の後に、太陽エネルギー活性ｎｐ層配列６、５が続く。この薄膜太陽電池は、ＣＩＧＳＳタイプである。この場合、ｐドープ層５は、銅（Ｃｕ）−インジウム（Ｉｎ）−ガリウム（Ｇａ）−セレニウム（Ｓｅ）−硫黄（Ｓ）−結晶から形成され、ｎドープ層６は、硫化カドミウムから形成されている。上部電極７は、ｎドープインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）によって形成されている。インジウム錫酸化物層７は、蒸着によって太陽エネルギー活性層５、６に塗膜される透明な電気的コンタクトを構成する。その透明性によって、層７は太陽光線を概して遮らずに透過させ得るので、太陽光線は、太陽エネルギー活性層５、６によって電気エネルギーに変換され、２つの電極４、７によって導出され得る。
【００２３】
太陽エネルギー活性層５、６は、電極４、７とポリイミド層３によって、また上方においてテフゼル層８によって、包囲されている。この包囲によって、封止がなされ、従って、薄膜太陽電池の機械的及び化学的な保護が得られる。これによって、担体と薄層太陽電池を有するボディ部品からなる極めて耐久性と抵抗性がある有効な構造が得られる。この抵抗は、特に浸漬浴によって塗膜される、透明な耐擦過傷性の合成性樹脂被膜９によって、さらに一層改良される。その結果として、改良された耐食性を有するボディ部品が得られる。用いられるクリアコートは、同一のクリアコートによって被覆される他のボディ部品と相互作用して、ボディ部品１に極めて均一な光学的効果をもたらす。さらに、クリアコート９の適切な着色によって、車両の他のボディ部品と関連して、薄膜太陽電池を有するボディ部品１の適応した光学的色彩効果が得られる。
【００２４】
薄膜太陽電池の種々のセルの適応した配列と、異なるセル同士の適切なコンタクト−接続とによって、所望の出力電圧とエネルギー密度を有する太陽電池構造が、特に、下層電極４への上層電極７のいわゆるビアホールコンタクト−接続を介するセルの適切な連通によって、達成され得る。
【００２５】
要約すれば、本発明による薄膜太陽電池を有するボディ部品の実現によって、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換することによってエネルギーを供給する機能に加えて、機械的かつ化学的な抵抗からなる要求事項と、美的効果からなる要求事項とを有利に実現することができる点が強調される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】ボディ部品１の構成を示す。
【図１】
2006508527.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成17年3月30日(2005.3.30)
【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】
金属、特に鋼から作製される担体と、透明カバー層とを有する車両のボディ部品であって、
少なくとも１つの薄膜太陽電池が、前記ボディ部品の前記担体に搭載され、薄膜太陽電池を有する前記担体は、前記透明カバー層によって覆われる車両のボディ部品において、
金属、特に、鋼から作製される前記担体は、前記薄膜太陽電池の電極を形成することを特徴とする車両のボディ部品。
【請求項２】
前記透明カバー層は、被膜層、特に、クリアコート層を構成することを特徴とする請求項１に記載の車両の車両部分。
【請求項３】
前記薄膜太陽電池は、ＣＩＳ−、ＣＩＧＳ−、ＣＩＧＳＳ−、ＣｄＴｅ−、又はＳｉ−基薄膜太陽電池を構成することを特徴とする請求項１あるいは２に記載のボディ部品。
【請求項４】
特にＣｄＳ又はＺｎＳｅから作製される中間層が、前記透明カバー層と前記薄膜太陽電池との間に配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両のボディ部品。
【請求項５】
テフゼルから作製される層が、前記透明カバー層と前記薄膜太陽電池との間に配置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両のボディ部品。
【請求項６】
前記薄膜太陽電池のための電気的コンタクトとして、上部電極が、インジウム錫酸化物を用いて形成され、下部電極が、銅、アルミニウム、鋼、コバール、又はモリブデンを用いて形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の車両のボディ部品。
【請求項７】
カラー層が、前記薄膜太陽電池の前記透明カバー層が属する側に設けられ、前記カラー層は、特に、前記透明カバー層又は前記テフゼルから作製された層によって形成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の車両のボディ部品。
【請求項８】
前記担体は、湾曲面を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の車両のボディ部品。
【請求項９】
前記ボディ部品は、車両屋根又はトランク蓋の一部、ボンネット又はフェンダーの一部、ドア又はバンパーの一部を構成することを特徴とする請求項８に記載の車両のボディ部品。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載のボディ部品を製造する方法において、前記金属性担体を製造することと、前記薄膜太陽電池の前記種々の層を、特に付加的な層によって、前記薄膜太陽電池の電極として使用される前記担体に順次塗膜することと、透明カバー層、特にクリアコートを最終的に塗膜することとを特徴とする方法。
【国際調査報告】
2006508527.tif 000004
2006508527.tif 000005
2006508527.tif 000006
2006508527.tif 000007
2006508527.tif 000008
2006508527.tif 000009