(57)【要約】放射線損傷耐性の改善を与えるために太陽電池の表面にゾル・ゲルコーティングを配合および配するための方法。ゾル・ゲルは、溶媒、アルコキシジルコニウムおよびオルガノシラン、ならびに有機酸触媒および任意に界面活性剤を含む。ゾル・ゲルコーティングは吹き付けによって配されることが可能であり、ゾル・ゲルコーティングは硬化される。この発明は製造工程および太陽電池アレイの総重量を削減する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池の放射線損傷耐性を改善するための方法であって、
溶媒を準備することと、
前記溶媒にオルガノシラン、アルコキシドおよび触媒を添加して混合物を形成することとを含み、オルガノシランに対するアルコキシドの割合は容量でオルガノシラン約２部対アルコキシド約１部であって、前記方法は、さらに、
前記混合物を加工してゾル・ゲル水溶液を調製することと、
前記溶液を濃縮してゾル・ゲルコーティングを形成することと、
少なくとも１つの表面を有する太陽電池を準備することと、
太陽電池の表面に前記ゾル・ゲルコーティングを配することと、
太陽電池の表面に前記ゾル・ゲルコーティングを硬化することとを含む方法。
【請求項２】
溶媒は脱イオン水である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
オルガノシランは３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
触媒は酢酸を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記溶媒に界面活性剤を添加することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記溶媒にセリウムを添加することをさらに含み、前記セリウムは水溶性の形態である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
セリウム酸化物、酢酸セリウム、アセチルアセトンセリウム、２−エチルヘキソネートセリウム、水酸化セリウム、硝酸セリウム、シュウ酸セリウム、ステアリン酸セリウムおよびトリフルオロアセチルアセトンセリウムならびにその混合物からなる群から選択される材料のうちの少なくとも１つを前記溶媒に添加することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記溶媒に酸化錫インジウムを添加することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記溶液を濃縮することは、溶液から前記溶媒を蒸発させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
ゾル・ゲル溶液の濃縮は、ゾル・ゲル溶液を濃縮約３０重量％に濃縮する、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記ゾル・ゲルコーティングを濾過するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記ゾル・ゲルコーティングの濾過は真空濾過によって行なわれる、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の方法によって作られる製品。
【請求項１４】
前記太陽電池の前記表面は半導性の材料を含む、請求項１に記載の製品。
【請求項１５】
太陽電池の表面に保護コーティングを適用するための方法であって、
溶媒を準備すること、前記溶媒にオルガノシラン、アルコキシドおよび触媒を添加して混合物を形成すること、前記混合物を加工してゾル・ゲル水溶液を調製すること、ならびに前記溶液を濃縮して太陽電池の表面へのコーティングおよび接着に好適なゾル・ゲルコーティングを形成することによって、ゾル・ゲルコーティングを調製することを含み、オルガノシランに対するアルコキシドの割合は容量でオルガノシラン約２部対アルコキシド約１部であって、前記方法は、さらに、
太陽電池の表面を準備することと、
前記太陽電池の前記表面に前記ゾル・ゲルコーティングを配することとを含み、前記ゾル・ゲルコーティングは前記表面にコーティングを形成し、前記方法は、さらに、
前記コーティングを硬化して前記太陽電池の前記表面にゾル・ゲルコーティングを形成することを含む方法。
【請求項１６】
前記ゾル・ゲルコーティングを配するステップは、前記太陽電池の前記表面に前記ゾル・ゲルコーティングを吹き付けて前記コーティングを形成することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ゾル・ゲルコーティングを配するステップは、大容量低圧スプレーで前記ゾル・ゲルコーティングを吹き付けることを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記コーティングの厚さは約１ｍｉｌｓから約１０ｍｉｌｓである、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
改善された放射線損傷耐性を有する太陽電池を与える方法であって、
少なくとも１つの集光器面を有する太陽電池を準備することと、
溶媒を準備すること、前記溶媒にオルガノシラン、アルコキシドおよび触媒を添加して混合物を形成すること、前記混合物を加工してゾル・ゲル水溶液を調製すること、ならびに前記溶液を濃縮して太陽電池の集光器面へのコーティングおよび接着に好適なゾル・ゲルコーティングを形成することによって、ゾル・ゲルコーティングを調製することとを含み、オルガノシランに対するアルコキシドの割合は容量でオルガノシラン約２部対アルコキシド約１部であって、前記方法は、さらに、
太陽電池の前記集光器面に前記ゾル・ゲルコーティングを配することと、
前記コーティングを硬化して前記太陽電池に保護コーティングを形成することとを含む方法。
【請求項２０】
太陽電池はヒ化ガリウムを含む、請求項１９に記載の製品。
【請求項２１】
太陽電池はシリコンを含む、請求項１９に記載の製品。
【請求項２２】
太陽電池はヒ化ガリウムおよびゲルマニウムを含む、請求項１９に記載の製品。
【請求項２３】
太陽電池はインジウムガリウムおよびヒ化ガリウムを含む、請求項１９に記載の製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
この発明は太陽電池のためのカバーに関し、より具体的には太陽電池のためのゾル・ゲルコーティングに関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
太陽電池技術は、再生可能な、および持続可能なエネルギの選択肢として発展し続けている。一般に、太陽電池は放射エネルギを使用可能な電気エネルギに変換する。太陽電池は典型的に、使用時に、太陽電池の表面の保護装置またはカバーによって放射線などの環境の有害な影響から保護される。現在、ガラス製のカバーが太陽電池の表面に適用される。しかしながら、ガラス製のカバーはしばしば重く、壊れやすい。そして、それは労働集約的設置方法を含むかもしれない。典型的なガラス製カバースライドは、破損することなく加工することを可能にするための厚さ約２ミリインチ（以下「ｍｉｌｓ」とする）から約１２ｍｉｌｓのスライド、およびスライドを取付けるための厚さ約２ｍｉｌｓから約３ｍｉｌｓのシリコーン液体または感圧性接着剤である。しかしながら、ガラス製カバースライドシステムは太陽電池アレイの総重量の一因となり、製造プロセスを複雑にし、ガラスの壊れやすい特性のために破損の可能性を増大させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、十分な放射線損傷耐性を与える軽量で、耐久性のある太陽電池のための保護コーティングが当該技術分野に必要である。また、放射エネルギを太陽電池に送ることに好適な波長幅全体にわたって透明である太陽電池に保護および電気絶縁を与える簡単な方法が当該技術分野に必要である。さらに、多接合太陽電池の太陽電池基板の間で誘電セパレータとして使用するための保護層が当該技術分野に必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
発明の概要
太陽電池の表面にゾル・ゲルコーティングを適用することによって、改善された放射線損傷耐性を有する太陽電池を与えるための方法である。ゾル・ゲルコーティングは、許容レベルの放射エネルギを太陽電池に送り、同時に十分な放射線損傷耐性を与える。１つの実施例において、コーティングを準備するための方法が開示されるが、その方法はシリコン−ジルコニウム結合剤システムなどの水性結合剤システムを含み、太陽電池の表面にゾル・ゲルコーティングを形成する。ゾル・ゲルコーティングは放射エネルギを太陽電池に送る軽量で、耐久性のある太陽電池の表面コーティングを与え、同時に十分な放射線損傷耐性を与える。
【０００５】
さらなる実施例において、太陽電池のゾル・ゲルコーティングを調製するための方法が開示されるが、その方法はオルガノシラン、ジルコニウムアルコキシド、酢酸などの触媒、水などの溶媒および任意に界面活性剤を混合して、ゾル・ゲル溶液を形成することを含み、ジルコニウムアルコキシドに対するオルガノシランの割合はオルガノシラン約１部対ジルコニウムアルコキシド約２部である。ゾル・ゲル溶液は濃縮され、太陽電池の表面に適用および硬化され得るゾル・ゲルコーティングを形成することができる。
【０００６】
さらなる実施例において、太陽電池の表面にゾル・ゲルコーティングを配する方法が与えられるが、その方法は太陽電池の表面に水性のゾル・ゲルコーティングを吹き付け、好
適な寸法のゾル・ゲルコーティングを形成することを含む。
【０００７】
他の実施例においては、開示される方法の製品が与えられるが、それらの製品は改善された放射線損傷耐性を有するヒ化ガリウム太陽電池などの太陽電池を含む。
【０００８】
この発明の主たる利点および特徴が上記に記載されてきたが、この発明の他の特徴および利点ならびにより完全で完璧な理解が、図面の簡単な説明、詳細な説明、特許請求の範囲および添付の図面を参照することによって達成されることができる。
【０００９】
ここで、例示的および非限定的であるものとして意図される図面を参照する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
好ましい実施例の詳細な説明
ここに記載されるのは、表面にゾル・ゲルコーティングを調製および配することによって改善された放射線損傷耐性を有する太陽電池を与えるための方法である。この発明はさらに、地球および宇宙環境条件下において軽量で耐久性があり、好適に透明であるゾル・ゲルコーティングに関する。この発明の太陽電池はさらに、温度サイクリング、真空および、より具体的には、放射線などの環境のさまざまな要素の有害な影響から十分に保護される。材料系の温度サイクリングは、剪断、バックリングおよび剥離を引起こすかもしれないので、有害である。真空条件は気体放出を引起こし、材料を脆くするかもしれない。放射線は、エネルギとしても粒子としても有害である。この発明のゾル・ゲルコーティングされる太陽電池は、ある程度の衝撃耐性および粒子耐性を与える。地球環境は、気候、雨、埃および風などのさらなる有害な要素をもたらす。したがって、ゾル・ゲルコーティングは、宇宙および地球での適用において、太陽電池に十分な粒子耐性および保護を与える。
【００１１】
ここで使用される「太陽電池」という言葉は、直接的には光起電力効果のように、間接的には太陽エネルギを熱または化学エネルギに変換することによって、太陽エネルギを電気エネルギに変換する装置を指し、当業者に公知の通常の意味を付与される。
【００１２】
この発明の１つの実施例において、太陽電池のためのゾル・ゲルコーティングが与えられる。「ゾル・ゲル」という言葉は「溶液」および「ゲル化」という言葉の短縮形であり、加水分解および縮合を含む一連の反応を経る材料を指す。典型的には、金属アルコキシドまたは金属塩などの金属が加水分解し、金属水酸化物を形成する。次に、金属水酸化物は溶液の中で縮合し、有機／無機ポリマーハイブリッドを形成する。
【００１３】
一定の条件の下で、これらのポリマーは縮合し、コロイド状の粒子またはネットワークゲルを形成する。ゾル・ゲルコーティングのポリマーマトリックスにおける有機に対する無機の割合は制御されることができ、特定の適用のために効率を最大化させる。たとえば、有機基の量を増加させることはゾル・ゲルコーティングの耐久性および柔軟性を向上させるだろう。また逆に、コーティングの有機の割合を増加させることによって、特に宇宙環境において、コーティングは劣化および黄変の影響をより受けやすくなるだろう。コーティングの透明度が劣化および黄変によって有害な影響を受けると、典型的なゾル・ゲルコーティングされる太陽電池の光起電力効果は損なわれるかもしれない。宇宙および地球環境において、コーティングの加工性と環境の損傷に対する耐性量との間のバランスが満たされるべきである。
【００１４】
典型的には、図１に示されるように、先行技術のシステム１０は太陽電池をガラス製のカバー１４で保護する。ガラス製のカバー１４の厚さは約２ｍｉｌｓから約１２ｍｉｌｓであり、厚さ約２ｍｉｌｓから約３ｍｉｌｓの接着剤１６で太陽電池１２の上表面１３Ａ
に固定される。層状構造全体の厚さは、典型的には、約４ｍｉｌｓから約１５ｍｉｌｓである。太陽電池１２の表面１３Ａは太陽に面して位置決めされており、底面１３Ｂは周囲に放射する。太陽電池１２からのエネルギは、コンダクタ１８を介して、宇宙船などの航空機の電気システムに転送される。ガラス製のカバー１４は、約０．３５マイクロメートル（以下「μｍ」とする）から約１．６μｍの波長範囲にわたって約９０％の透明度を有する。このレベルの透明度により、所望の波長の放射エネルギが、電気エネルギの使用可能な形態に変換するため、カバーを介して、太陽電池に送られることが可能になる。
【００１５】
この発明について、図２に示されるように、ゾル・ゲルコーティング２０は集光器表面などの太陽電池２２の外側表面２１に配される。この図には示されていないが、ゾル・ゲルコーティング２０は太陽電池２２のラジエータ面２３に配されてもよい。ゾル・ゲルコーティングの配合は、太陽電池の外側表面に接着するように行われる。ゾル・ゲルコーティングの厚さは約０．５ｍｉｌｓから約１０．０ｍｉｌｓであってもよいが、好ましくは約１．０ｍｉｌｓから約２．０ｍｉｌｓである。約０．５ｍｉｌｓから約１．０ｍｉｌｓのゾル・ゲルコーティングは最小の保護を与えるかもしれない。太陽電池２２からのエネルギは、コンダクタ２８を介して、宇宙船などの航空機の電気システムに転送される。
【００１６】
図３に示されるように、この発明に従うゾル・ゲルコーティングは約３５０ナノメートル（以下「ｎｍ」とする）から約１６００ｎｍの波長範囲にわたって９０％より大きな値の透過率を有し、その波長範囲はそれぞれ約０．３５μｍから約１．６μｍの波長の値に換算される。ゾル・ゲルコーティングの厚さは約１．０ｍｉｌｓから約２．０ｍｉｌｓである。ゾル・ゲルコーティングは、太陽電池のガラス製カバーシステムと好適に置き換えられる。
【００１７】
この発明のゾル・ゲルコーティングは、溶媒、オルガノシラン、アルコキシドおよび触媒の均質な混合物であり、それらは加工され、太陽電池への適用に好適なコーティングを形成する。ここで使用される「均質な」という言葉は、全体に一様なまたは同様な構造を有する形態を指し、当業者に公知の通常の意味を付与される。ゾル・ゲルコーティングは、集光器表面などの太陽電池の表面に配されてもよい。ゾル・ゲルコーティングが適用される太陽電池の表面は典型的に、半導性の材料から構成される。ここで使用される「半導性の」という言葉は、熱または光などのエネルギを供給されるときに電気的に伝導性を帯びることができるが、低温では絶縁体として機能することができる材料を指し、当業者に公知の通常の意味を付与される。しかしながら、コーティングは、アルミニウム、２０２４、２２１９および６０６１などの金属合金、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖなどのチタン合金、ならびにグラファイト−エポキシ、グラファイト−シアン酸エステルなどの複合基板を含む他の基板に適用されてもよい。
【００１８】
他の実施例において、この発明のゾル・ゲルコーティングは界面活性剤を含み、界面活性剤はコーティングの吸湿性を高め、太陽電池の表面に対するコーティングの接着性を向上させることができる。しばしばゾル・ゲル水溶液は不均一に表面を濡らし、たるむ可能性があり、その結果、基板上の厚さに変動が生じる。ゾル・ゲルの組成の中に界面活性剤を含むことにより、より均一に配されるゾル・ゲルコーティングが与えられる。
【００１９】
さらなる実施例において、ゾル・ゲルコーティングは酸化錫インジウム（ＩＴＯ）を含んでもよい。（ＩＴＯ）は保護コーティングの中に蓄積し得る静電荷を放散させることができる。しばしば保護コーティングは、太陽電池に損傷を与える可能性のある放電を防ぐために接地される。コーティングをドープするためにＩＴＯを付加することは、ゾル・ゲルコーティングを維持し、太陽電池を保護することに有益である。
【００２０】
さらなる実施例において、ゾル・ゲルコーティングは通常水溶性の形態のセリウムから
構成される。セリウムを付加することによって、太陽電池および／またはゾル・ゲルコーティングに有害であり得る紫外線放射の一部が吸収されるかもしれない。セリウムの好適な形態は、セリウム酸化物、酢酸セリウム、アセチルアセトンセリウム、２−エチルヘキソネートセリウム、水酸化セリウム、硝酸セリウム、シュウ酸セリウム、ステアリン酸セリウムおよびトリフルオロアセチルアセトンセリウムならびにその混合物を含む。セリウムの他の好適な形態は、当業者に公知となり、ゾル・ゲル組成の中に含まれてもよい。
【００２１】
好適なオルガノシランは、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（ＧＴＭＳ）を含む。ゾル・ゲルコーティングを作るための他の好適なオルガノシランは以下を含むが、以下に限定されない。
【００２２】
３−アミノプロピルトリエトキシシラン
３−グリシドキシ−プロピルトリエトキシシラン
ｐ−アミノフェニルシラン
アリルトリメトキシシラン
ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン
３−アミノプロピルトリエトキシシラン
３−アミノプロピルトリメトキシシラン
３−グリシドキシプロピルジイソプロピルエトキシシラン
（３−グリシドキシプロピル）メチルジエトキシシラン
３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン
３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン
３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン
３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン
３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
ｎ−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン
ビニルメチルジエトキシシラン
ビニルトリエトキシシラン、または
ビニルトリメトキシシラン
ジルコニウム化合物も、ゾル・ゲルコーティングに利用される。好適なジルコニウム化合物は一般式（Ｒ−Ｏ）4Ｚｒを有する化合物を含み、Ｒは２個から５個の炭素原子を有する低級脂肪族、特に直鎖脂肪族（アルカリ基）、テトラｎ−ジルコニウム、分岐脂肪族、脂環族基およびアリール基である。たとえば、プロパノール中で約７０％であるジルコニウムｎ−プロポキシド（ＴＰＯＺ）は、この発明に従うゾル・ゲルコーティングの配合に好適である。
【００２３】
この発明で使用され得る有機触媒は、認定されたＡＣＳ等級である氷酢酸（ＧＡＡ）を含む。酸性触媒は縮合反応よりも加水分解反応を促進することができる。硝酸などの他の酸は触媒と同様に有効であるが、酢酸の酢酸イオンほど有効にジルコン酸塩を安定化させないかもしれない。
【００２４】
選択肢として、ゾル・ゲルコーティングの配合は界面活性剤を含んでもよい。好適な界面活性剤は、オリン・ケミカルズ（Olin Chemicals）からのＳ−４０５ＬＦポリタージェントおよびゾル・ゲルコーティングの吸湿性を高めることができる他の界面活性剤化合物を含む。
【００２５】
ゾル・ゲルコーティングを作るための好ましい方法は、成分を脱イオン水に混合し、溶液を形成することを含む。溶液は次に、溶媒を取除くことによって濃縮される。溶媒を取除くための１つの方法は、溶媒を蒸発させることであり、より具体的には回転蒸発させる
ことである。濃縮された溶液は、任意の小さな粒子を取除くために濾過されてもよい。ゾル・ゲルは次に、太陽電池の表面に配されて硬化され、太陽電池に保護コーティングおよび改善された放射線損傷耐性を与える。
【００２６】
好適なゾル・ゲルコーティングの配合が例１に示される。例１に列挙される配合は例示の目的のみで与えられ、この発明を限定するものではないということが理解されるであろう。
【００２７】
例１
成分                                                    量
脱イオン水                                              ４００ｍＬ
３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（ＧＴＭＳ）  １３３．３ｍＬ
ジルコニウムｎ−プロポキシド（ＴＰＯＺ）                ６６．６ｍＬ
酢酸（ＧＡＡ）                                          ３０．０ｍＬ
界面活性剤                                              ２０滴
例１に示されるように、成分は４００ｍＬの脱イオン水に混合される。溶液は次に計量され、溶液の約３５０ｇｍを取除く回転蒸発によって濃縮される。濃縮された溶液は０．２ミクロンのフィルタを介して真空濾過される。所望の堆積、硬化および機械的性質に好適なゾル・ゲルコーティングは、約１０重量％から約４０重量％の範囲に濃縮し、好ましくは３０重量％である。ゾル・ゲルコーティングの濃縮の計算方法は、濃縮工程より前のゾル・ゲル溶液の重量と結果として生じる濃縮されたゾル・ゲル溶液の重量との比較分析で行う。
【００２８】
ゾル・ゲル配合の特定の選択は、所望の適用に基づいて決定されてもよい。コーティングの接着および交差結合の目的で、シランの官能基は典型的には、変性エポキシなどの活性側基から構成される。約２個から約５個の炭素を有するより短い炭化水素鎖は、特に宇宙環境において、有機側基の重量および安定性のために、より長い鎖よりも好ましい。逆に、配合の中のある程度の有機官能性により、コーティングの加工性は向上するかもしれない。無機ネットワークに対する有機ネットワークの割合は、オルガノシランおよびジルコニウムｎ−プロポキシドなどのジルコン酸塩の相対量を調整することによって修正され得る。
【００２９】
図４に示されるように、保護コーティングおよび改善された放射線損傷耐性を有する太陽電池を形成するために太陽電池の表面にゾル・ゲルコーティングを配する典型的なプロセスは、ゾル・ゲルコーティングの接着を目的に所望の表面を与えるために洗浄４０によって太陽電池の表面を準備することを含む。一般に、これは、たとえばイソプロピルアルコールでふく溶媒によって達成されてもよい。他の洗浄、組成物の準備および表面準備の方法は当業者に公知であろう。
【００３０】
図４にさらに示されるように、ゾル・ゲルの配合は、太陽電池の表面を洗浄する工程４０より前にまたは同時に、調製される４２。一般に、この発明のゾル・ゲルコーティングの配合は、約２４時間のポットライフを有する。ここで使用される「ポットライフ」という言葉は、すべてのゾル・ゲルコーティングの配合成分が混合され、誘導が完了した後の時間を指し、その時間内にコーティング材料は太陽電池の表面に配され得る４４。ポットライフは適切な保存条件によって決定されるように延長され得る。組成物は冷蔵されるか、または、延長される保存期間中、成分として保管されてもよい。ゾル・ゲルは太陽電池の表面に配され４４（図示せず）、ゾル・ゲルコーティングは硬化され４６、保護コーティングおよび改善された放射線損傷耐性を有する太陽電池を形成する。
【００３１】
ゾル・ゲルコーティングは、吹き付け、浸し塗り、刷毛塗りおよび当業者に公知であろ
う任意の他の好適な方法によって、太陽電池の表面に適用され得る。吹き付けは、従来のスプレーガンつまり大容量低圧（ＨＶＬＰ）スプレーガン、または重力フィードガンおよびサイホンフィードガンなどの許容できる表面を与える他の好適な塗布装置を使用することによって達成されてもよい。典型的なゾル・ゲルコーティングは約１．０ｍｉｌｓ未満の厚さから約１０．０ｍｉｌｓの厚さである。ゾル・ゲルは、所望の厚さおよび保護を達成するために、一連の連続した層または薄い膜によって表面に適用され得る。各々の層または薄い膜は、付加的な層または薄い膜を配する前に蒸発させてもよい。コーティングは次に、乾燥によってなど周囲の条件の下で硬化され得る。製造フローの速度を速めるために、ゾル・ゲルコーティングは高温下で硬化され得る。高温でない温度下で硬化される場合も、ゾル・ゲルコーティングは同様に有効であり、その状況はハードウェアの製造コストを下げ、決定的に熱に敏感な構成を保護することができる。
【００３２】
常温でのゾル・ゲルコーティングの硬化時間は、コーティングの厚さによって０から２４時間である。熱硬化は、ヒートガン、加熱ランプ、または所望のゾル・ゲルコーティングを達成するための他の好適な方法を使用することによって達成されてもよい。図５に示されるように、ゾル・ゲルコーティングされる太陽電池は時間−温度スケジュールに従って、オーブンで熱硬化されてもよい。特定の硬化時間は、ゾル・ゲルコーティングの構成および温度を含む硬化する場所の条件によって決定されることになる。オーブンを使用する際の好ましい硬化条件は図５の領域５０の範囲内である。
【００３３】
ゾル・ゲルコーティングを太陽電池の表面に配する方法は、好ましくは、十分な換気および周囲の条件を有する場所で実施される。温度は華氏約７５＋／−１０度であり、相対湿度は好ましくは約８５％またはそれより低い値である。
【００３４】
ゾル・ゲルコーティングは、約１．０ｍｉｌｓ未満から約１０．０ｍｉｌｓの厚さである。太陽電池に接着性保護コーティングを有するガラス製カバーの厚さは、約４．０ｍｉｌｓから約１５．０ｍｉｌｓである。ゾル・ゲルコーティングおよび接着性の構成を有するガラス製のカバーは、１ｍｉｌｓごとに約２．６グラム／立方センチメートル（以下「ｇ／ｃｃ」とする）の概算重量を有する。したがって、ガラス製のカバーおよび接着性の構成をゾル・ゲルコーティングと置き換えることにより、約６５％の重量削減が可能になるだろう。
【００３５】
図６に示されるように、６枚の太陽電池パネル６６から構成される太陽電池アレイを有する代表的な人工衛星６０が示される。太陽電池パネル６６の大きさは典型的には、約８フィート×１２フィートであり、この図には示されていないが複数の太陽電池を含む。典型的な人工衛星６０において、各々の太陽電池パネル６６の重さは約１．０２ポンド／パネル（以下「ポンド」は「ｌｂ」とする）であってもよい。したがって、この発明を有する人工衛星６０の重さは、約６．１２ｌｂｓから約２．１２ｌｂｓに低減され得る。重量の減少は、発射コストを減少させることによって多接合ソーラー技術を含む太陽電池技術を向上させ、同時に、許容できる放射線透過および放射線損傷保護を有する太陽電池を与えることになる。
【００３６】
図７において、この発明に従うゾル・ゲルでコーティングされる太陽電池７０の斜視図が示される。この図において、太陽電池７０はヒ化ガリウムから構成される表面７２を有する。しかしながら、ゾル・ゲルコーティング７４が適用される太陽電池は、シリコン、ヒ化ガリウム＼ゲルマニウム、リン化インジウムガリウム＼ヒ化ガリウムを含む当業者に公知の任意の基板から構成される表面を有してもよいということが理解される。ゾル・ゲルコーティング７４は太陽電池７０の表面７２に適用される。太陽電池７０はさらに接合部７６を含み、そこでは陽電荷の多くが陰電荷から分離する。太陽電池７０はさらに、第２の表面７８を含む。ここに図示されていない他の実施例において、第１および第２の表
面はゾル・ゲルコーティング７４でコーティングされる。
【００３７】
別段の指示がない限り、明細書および請求項の中で使用される成分の量、分子量などの性質、反応条件などを表わすすべての数字は、「約」という言葉によってすべての例の中で修正されるものとして理解されるべきである。したがって、それと反対の指示がない限り、以下の明細書および特許請求の範囲で述べられる数値パラメータは概数であり、この発明によって得られるように求められる所望の性質に応じて、変化してもよい。
【００３８】
当業者は特許請求の範囲および意図の中で、ここに記載される特定の実施例に対して修正を行ってもよいことが理解される。この発明はその特定の実施例において実施されるように記載されてきたが、それによって限定されることを意図しているのではなく、特許請求の範囲および精神の中で広くこの発明をカバーすることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】先行技術に従うガラス製カバーおよび接着剤を有する太陽電池の概略図である。
【図２】この発明に従うゾル・ゲルコーティングでコーティングされる太陽電池の概略図である。
【図３】この発明に従うゾル・ゲルコーティングの放射線透過率を示すグラフである。
【図４】この発明に従うゾル・ゲルコーティングを有する太陽電池を与えるための方法の概略図である。
【図５】この発明に従う太陽電池の表面にゾル・ゲルコーティングをオーブン硬化するための時間−温度スケジュールを示すグラフである。
【図６】この発明に従って複数の太陽電池を各々が有する、６枚の太陽電池パネルを有する人工衛星パネルの概略図である。
【図７】この発明に従うゾル・ゲルでコーティングされる太陽電池の斜視図である。
【図１】
2006509352.tif 000002
【図２】
2006509352.tif 000003
【図３】
2006509352.tif 000004
【図４】
2006509352.tif 000005
【図５】
2006509352.tif 000006
【図６】
2006509352.tif 000007
【図７】
2006509352.tif 000008
【国際調査報告】
2006509352.tif 000009
2006509352.tif 000010