(57)【要約】本発明は、後方電極、光起電層、前方電極、及び透明な上部層を含む太陽電池ユニットに関し、該上部層の上に、少なくとも１枚の取り外し可能な透明なポリマーフィルムが存在することを特徴とする。積み重ねられた、好ましくは２〜１０枚、より好ましくは３〜５枚の取り外し可能な透明なポリマーフィルムが、上部層の上に存在する。底部側に透明なポリマーフィルムが、下にある層に対してよりも該ポリマーフィルム自体に対してより強い接着を示すところの接着層を備え得る。好ましくは、太陽電池ユニットはまた、後方電極の背後に基板が備えられている。透明な取り外し可能な上側の層の存在は、汚れた表面の容易な取り外しを可能にする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
後方電極、光起電層、前方電極、及び透明な上部層を含む太陽電池ユニットにおいて、該上部層の上に、少なくとも１枚の取り外し可能な透明なポリマーフィルムが存在することを特徴とする太陽電池ユニット。
【請求項２】
積み重ねられた、２〜１０枚、好ましくは３〜５枚の取り外し可能な透明なポリマーフィルムが、上部層の上に存在するところの請求項１記載の太陽電池ユニット。
【請求項３】
透明なポリマーフィルムが、下にある層に対してよりも該ポリマーフィルム自体に対してより強い接着を示すところの接着層を底部側に備えているところの請求項１又は２記載の太陽電池ユニット。
【請求項４】
更に、後方電極の背後に基板が備えられているところの請求項１〜３のいずれか一つに記載の太陽電池ユニット。
【請求項５】
後方電極、光起電層、前方電極、透明な上部層、及び該上部層の上にある少なくとも１枚の取り外し可能な透明なポリマーフィルムを含む太陽電池ユニットが環境に曝されること、及び該太陽電池ユニットの上部に存在するポリマーフィルムの透明性が許容し得ないレベルに減少したとき、該上部ポリマーフィルムが取り外されること（ここで該工程は全てのポリマーフィルムが取り外されるまで繰返される）、その後、上部層自体が環境に曝されることを含む、請求項１〜４のいずれか一つに記載の太陽電池ユニットを使用して発電する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、取り外し可能な上側の層を持つ太陽電池ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池は通常、（ユニット前方、即ち、入射光側における）前方電極と（ユニットの後方における）後方電極との間に備えられるところの半導体物質から構成される光起電（ＰＶ）層を含む。前方電極は透明であって、入射光が半導体物質に到達することを可能にし、ここで、入射照射が電気エネルギーに変換される。このように、光は電力を発生するために使用されることができ、これは、例えば、化石燃料又は核燃料の興味ある代替物を提供する。
【０００３】
太陽電池ユニットの上部側、即ち、前方電極側は、例えば、ガラスのシート又はプラスチックに基いたシート若しくは層を含むところの透明な上部層によりその周囲の影響から保護されている。太陽電池ユニットが使用されるとき、その上部層は、例えば、すす、砂、及び周囲の領域に沈積されている他の汚れのために、やがて汚れるであろう。結果として、上部層の透明性が減じて、太陽電池ユニットの出力に減少が生ずるであろう。上部層がガラスで作られているとき、それは原則として清掃されることができるが、とりわけ、太陽電池ユニットがしばしば、屋根の上又は他には近寄りがたい場所に見出される故に、これは、労働集約的な方法である。プラスチックに基いた上部層は通常、ガラスシートに基いた上部層よりもろい。これは、一方では、例えば、砂による、周囲からの上部層への損傷の危険性がより一層大きいと共に、他方では、上部層の清掃がより多くの問題を含むことを意味する。他の適用、例えば、太陽電池が統合されているポータブル適用において、やがて、外表面が接触により損傷され、又は何らかの他の方法で余り魅力的でない外観を取得するであろうことが想像され得る。該効果の結果は、たとえ、通常言われているように、上部層が太陽電池ユニットの最も高価な部分ではなくても、結局は、太陽電池ユニットの寿命を決定するのは上部層であり得るということである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この理由のために、太陽電池ユニットの労働集約的な清掃が避けられ得、かつより詳細には、プラスチックに基いた上部層の場合に、太陽電池ユニットの寿命が延長され得るところのシステムの必要性がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、これらの問題を解決することをその目的のために有し、かつこの目的のために、後方電極、光起電層、前方電極、及び透明な上部層を含む太陽電池ユニットにおいて、該上部層の上に、少なくとも１枚の取り外し可能な透明なポリマーフィルムが存在することを特徴とする太陽電池ユニットを提供する。
【０００６】
本発明に従う太陽電池ユニットが使用の間に汚れ又は損傷され、従って、その表面の透明性が、許容し得ないレベルに減じられるとき、上部ポリマーフィルムが簡単に取り外されて、きれいかつ損傷されていない新しい表面が提供される。この方法は、取り外し可能な透明なポリマーフィルムが利用可能である限り多数回繰返され得る。
【０００７】
本発明の明細書の文脈において、述語上部層は、安定な上部層、即ち、内在的な物理的及び化学的性質、例えば、重合度が、使用の間に実質的に変化し得ないところの上部層を言う。
【０００８】
【発明の実施の形態】
取り外し可能な透明なポリマーフィルムの数は、当該条件により決定される。余りに多い数の透明なポリマーフィルムを使用すると、透明なポリマーフィルムを通過して太陽電池ユニットの活性層に到達する光の量が余りに少なくなる。透明なポリマーフィルムの数が余りに少ないとき、太陽電池ユニット表面はしばしば十分に回復されることができず、その結果として、本発明の効果が十分に達成されない。好ましくは、上部層の上に積み重ねられた、２〜１０枚の取り外し可能な透明なポリマーフィルム、より好ましくは３〜５枚のフィルムがある。取り外し可能な透明なポリマーフィルムの数はまた、結局、太陽電池ユニットが据えられるところの使用に依存するであろう。非常に汚染の激しい環境、例えば、幹線道路の傍に使用される太陽電池ユニットの場合に、太陽電池ユニットが、余り汚染のない環境に使用されるときより多くの数の取り外し可能な透明なポリマーフィルムが選ばれるであろう。
【０００９】
本発明は、図１及び２に関して更に説明される。図１は、周知の太陽電池ユニットを示しており、ここで、（１）は光起電層を示し、（２）は後方電極を示し、（３）は前方電極を示し、かつ（４）は、例えば、ガラス又はプラスチックに基いた透明な上部層であり、（５）は、キャリヤー又は保護層として提供される任意的に存在する基板を表す。図２は、本発明に従う太陽電池ユニットの例を示し、ここで、図１の太陽電池ユニットの上部に３枚の取り外し可能な透明なポリマーフィルムの積み重ねが与えられている。
【００１０】
図２に示された実施態様において、夫々のポリマーフィルムは、下にある層に対してよりもポリマーフィルム自体に対してより強い接着を示すところの接着層を底部側に備えている。従って、ポリマーフィルムが取り外されるとき、接着層が該フィルムと一緒に取り外される。しかし、ポリマーフィルムの性質、例えば、その静的性質に依存して、接着層の存在が常には必須ではない。
【００１１】
本発明はまた、本発明の太陽電池ユニットを使用する発電方法に関する。この方法において、上部層及び少なくとも１枚の取り外し可能な透明なポリマーフィルムを含む、本発明に従う太陽電池ユニットが環境に曝される。該太陽電池ユニットの上部に存在するポリマーフィルムの透明性が、例えば、汚れの堆積により、許容し得ないレベルに減少したとき、該上部ポリマーフィルムが取り外されて、環境にその下のポリマーフィルムが曝される。１枚より多いポリマーフィルムが存在するとき、この工程は、全てのポリマーフィルムが取り外されるまで繰返される。そのとき、上部層自体が環境に曝される。
【００１２】
取り外し可能な透明なポリマーフィルムのために適した物質は自体公知である。それらは、なかんずく、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリオレフィン、アクリレート、及びアセテートに基くフィルムを含む。適切な例は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、セルローストリアセテート、ポリカーボネート、及びポリアミドのフィルムを含む。激しい紫外線及び気体及び液体を阻止するために透明なバリヤー層を備えたポリマーフィルムがまた、汚れ防止層として、本発明に含まれる。
【００１３】
ポリマーフィルムは、通常５〜６０μｍ、好ましくは１０〜２５μｍの厚さを有する
【００１４】
もちろん、接着剤が存在するなら、それは透明でなければならない。その他、当業者に公知の適切なタイプの接着剤が使用され得る。本明細書において、述語透明は、光が光起電層により電気エネルギーに変換されるところの周波数範囲において光透過することの意味を有する。
【００１５】
取り外し可能な透明なポリマーフィルムのための物質を選択し、かつその厚みを決定するとき、下記のことが考慮に入れられなければならない。一方において、太陽電池ユニットの活性層に到達する光の量を可能な限り高く維持するために、ポリマーフィルムによる光の吸収を可能な限り低く維持することが要求される。他方において、ポリマーフィルムは、その容易な除去を可能にするであろうような固有の強度を有しなければならない。上記のことを考慮に入れれば、当業者は、適切な取り外し可能な透明なポリマーフィルムを選ぶことができるであろう。
【００１６】
太陽電池ユニットの寸法に依存して、取り外し可能な透明なポリマーフィルムは、多数の隣接するセクションから構成されるであろうことがあり得る。その場合、積み重ねられているたくさんのセクションから構成される幾枚かのポリマーフィルムにおいて、各々のフィルムは、多数のフィルムが同時に取り外されることを防ぐために、その直上及び直下に位置するフィルム中の変移とは異なる場所に与えられた種々のセクション間にその変移を有する。
【００１７】
存在するポリマーフィルム及び任意の接着層は、当業者に公知の方法、例えば、積層、ブラッシング等により太陽電池ユニットに提供され得る。
【００１８】
少なくとも１枚の取り外し可能な透明なポリマーフィルムを持つ、本発明に従って提供されるところの太陽電池ユニットの性質は重要ではない。
【００１９】
本発明はまた、剛直な太陽電池ユニット、例えば、上部層がガラスシートから構成されるところの太陽電池ユニットに適用され得る。この例は、結晶性ケイ素に基いた周知の太陽電池ユニットである。
【００２０】
しかし、上記のように、本発明は、プラスチックの上部層を持つ太陽電池ユニットに使用するために特に魅力的である。何故ならば、概して、そのような太陽電池ユニットは、ガラスから作られた上部層を持つ太陽電池ユニットが受けるより多くの損傷及び汚れを被るからである。プラスチック上部層を持つ太陽電池ユニットは、例えば、セラミックキャリヤーに基いた剛直な太陽電池ユニットを含むが、例えば、金属又はプラスチック物質のキャリヤーに基いた可とう性の太陽電池ユニットを特に含む。本発明は、連続プロセスにより作られた太陽電池ユニットにおいて、より詳しくは、例えば、国際特許出願公開第９８／１３８８２号公報又は国際特許出願公開第９９／４９４８３号公報に開示されているようなロール‐ツウ‐ロールプロセスにおいて作られた可とう性太陽電池ユニットにおいて使用されるために特に適している。該公報は、可とう性太陽電池ユニットを製造するための方法及び該方法において使用される物質に関して、本発明の説明に引用することにより組み込まれる。
【００２１】
上記のように、太陽電池ユニットは、後方電極、光起電層、及び前方電極、並びに透明な上部層を含む。条件に依存して、太陽電池ユニットはまた、後方電極の背後に、キャリヤー又は保護層として働く基板を含むであろう。キャリヤー、後方電極、光起電層、及び前方電極の性質は本発明に重要ではない。次の記述は、単なる説明のためにのみ提供される。
【００２２】
透明な上部層は、任意の周知の透明な上部層で有り得、かつ例えば、ガラスのシート又はプラスチックのシート若しくはフィルムを含む。
【００２３】
前方電極は通常、透明な導電性酸化物（ＴＣＯ）である。適切なＴＣＯは、インジウムスズ酸化物、亜鉛酸化物、アルミニウム‐、フッ素‐又はホウ素‐ドープされた亜鉛酸化物、カドミウム硫化物、カドミウム酸化物、スズ酸化物、及びＦ‐ドープされたＳｎＯ２を含む。
【００２４】
光起電層は、当業者に公知の任意の適切な系、例えば、無定形ケイ素（ａ‐Ｓｉ：Ｈ）、微晶質ケイ素、多結晶質ケイ素、無定形炭化ケイ素（ａ‐ＳｉＣ）及びａ‐ＳｉＣ：Ｈ、無定形ケイ素ゲルマニウム（ａ‐ＳｉＧｅ）及びａ‐ＳｉＧｅ：Ｈ、ａ‐ＳｉＳｎ：Ｈ、ＣＩＳ（銅インジウムジセレニド、ＣｕＩｎＳｅ２）、カドミウムテルリド、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ、ＺｎＳｅ／ＣＩＳ、ＺｎＯ／ＣＩＳ、Ｍｏ／ＣＩＳ／ＣｄＳ／ＺｎＯ、及び染料増感電池を含み得る。また、上記物質を積み重ねた電池が使用され得る。
【００２５】
太陽電池ユニットが向けられる使用に依存して、リフレクターとしてまた供され得るところの後方電極は、任意的に、金属層と光活性半導体との間に配置されたＺｎＯのような誘電体の中間層を有していてもよい、例えば、アルミニウム、銀又はその二つの組合せにより作られ得る。系の性質に依存して、後方電極の後に任意的に存在する基板は、キャリヤーとして働き得、又は単に保護機能のみを有し得る。所望なら、太陽電池ユニットが全体的に又は部分的に透明でなければならないときに、該基板は透明であり得る。（後者の場合に、もちろん、後方電極はまた、全体的に又は部分的に透明でなければならない。）適切な物質は、該基板の機能により決定される。該基板が、キャリヤーの機能を有するとき、それは、例えば、剛直又は可とう性の支持物質、例えば、プラスチック又は金属のシート又は箔であり得る。該基板が主として保護機能を有するとき、それは、例えば、薄いプラスチックフィルムであり得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、周知の太陽電池ユニットを示している。
【図２】
図２は、本発明に従う太陽電池ユニットの例を示している。
【図１】
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【図２】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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