(57)【要約】  太陽電池モジュールを製造するための改良型非オートクレーブ積層法が開示される。この方法は、加熱／真空工程に続いて付加される付加的な加熱ステップを含む。
2012507148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池モジュールの調製方法であって、
（Ａ）予備積層アセンブリを、閉じられたチャンバ内部において約１３３．３２２〜約１３３３２．２Ｐａの真空力にかけるステップであり、前記アセンブリの１つの面を第１熱源に曝露し、任意選択により予備積層アセンブリを約２５℃以上の温度に加熱し、予備積層アセンブリを前記真空力と任意選択の温度条件とに約１〜約１５分間維持するステップであって、その場合、前記予備積層アセンブリは、（ｉ）１つの太陽電池または電気的に相互接続された複数の太陽電池を含む太陽電池層であって、予備積層アセンブリは太陽側の前面と非太陽側の裏面とを有する太陽電池層と、（ｉｉ）前記太陽電池層の片面に配置される少なくとも１つの熱可塑性のシートであって、酸のコポリマー、酸のコポリマーのアイオノマー、およびこれらの２つ以上の組合せからなる群から選択される熱可塑性ポリマーを含む少なくとも１つの熱可塑性のシートと、（ｉｉｉ）前記少なくとも１つの熱可塑性のシートに隣接して配置される少なくとも１つのガラスシートとを含む、ステップと、
（Ｂ）前記閉じられたチャンバ内部で前記予備積層アセンブリの表面に約１０１３２５Ｐａの圧力を印加しながら、予備積層アセンブリを約５０℃〜約１５０℃に加熱するように前記第１熱源の温度を増大し、かつ、予備積層アセンブリを前記真空、温度および圧力条件に約１〜約１５分間維持するステップと、
（Ｃ）前記チャンバ内部の真空力を解放し、前記予備積層アセンブリを大気圧に曝露するステップと、
（Ｄ）さらに、太陽電池モジュールを形成するために、前記予備積層アセンブリの片面または両面を、予備積層アセンブリを約７０℃〜約１５０℃の温度に加熱する第２の熱源に約１分〜約２４時間曝露するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
ステップ（Ａ）〜（Ｃ）が、前記第１熱源が真空ラミネータの１つの側に配置される加熱されたプラテンであるような真空のラミネータチャンバ内部で実施され、さらに、ステップ（Ｄ）において用いられる前記第２熱源が、強制空気炉、対流炉、放射熱源、赤外線光、マイクロ波炉、高温空気、およびこれらの２つ以上の組合せからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップ（Ｄ）がコンベアベルトを用いて実行され、その場合、前記第２熱源は１つ以上の赤外線ランプから供給される赤外線光である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記熱可塑性ポリマーが、前駆物質のα−オレフィンカルボン酸コポリマーの中和されたイオン性誘導体であるアイオノマーであって、前記前駆物質のα−オレフィンカルボン酸コポリマー中に存在するカルボン酸基の全含有量の約１０％〜約６０％が金属イオンで中和されており、さらに、前記前駆物質のα−オレフィンカルボン酸コポリマーは、（ｉ）２〜１０個の炭素を有するα−オレフィンの共重合ユニットと、（ｉｉ）α−オレフィンカルボン酸コポリマーの全重量を基準として、約１８〜約３０重量％の、３〜８個の炭素を有するα，β−エチレン性不飽和カルボン酸の共重合ユニットとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記熱可塑性ポリマーが、（ｉ）２〜１０個の炭素を有するα−オレフィンの共重合ユニットと、（ｉｉ）α−オレフィンカルボン酸コポリマーの全重量を基準として、約１８〜約３０重量％の、３〜８個の炭素を有するα，β−エチレン性不飽和カルボン酸の共重合ユニットとを含む酸のコポリマーである、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つの熱可塑性シートが、太陽電池層の太陽側の前面に配置される前面の封止シート層であり、前記少なくとも１つのガラスシートが、前記少なくとも１つの熱可塑性封止シート層に隣接して太陽電池層と反対の側に配置される入射層である、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも１つの熱可塑性シートが、太陽電池層の非太陽側の裏面に配置される裏面の封止シート層であり、前記少なくとも１つのガラスシートが、前記裏面封止シート層に隣接して太陽電池層と反対の側の封止シート層の面に配置される裏面層である、請求項３に記載の方法。
【請求項８】
前記太陽電池が、結晶シリコンおよび多結晶シリコーンベースの太陽電池からなる群から選択されるウエハベースの太陽電池であり、かつ、前記予備積層アセンブリが、位置的な順序で基本的に、（ｉ）少なくとも１つのガラスシートから形成される入射層、（ｉｉ）少なくとも１つの熱可塑性シートから形成される前面の封止層、（ｉｉｉ）前記太陽電池層、（ｉｖ）第２の熱可塑性シートから形成される裏面封止層、および、（ｖ）第２のガラスシートから形成される裏面層、から構成される、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記太陽電池が、アモルファスシリコン、微結晶シリコン、テルル化カドミウム、セレン化銅インジウム、二セレン化銅インジウム／ガリウム、光吸収色素、および有機半導体ベースの太陽電池からなる群から選択される薄膜太陽電池であり、かつ、前記太陽電池層が、前記非太陽側の裏面における前記予備積層アセンブリの最外層としての基板であって前記薄膜太陽電池が蒸着される基板をさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記太陽電池が、アモルファスシリコン、微結晶シリコン、テルル化カドミウム、セレン化銅インジウム、二セレン化銅インジウム／ガリウム、光吸収色素、および有機半導体ベースの太陽電池からなる群から選択される薄膜太陽電池であり、かつ、前記太陽電池層が、前記太陽側の前面における前記予備積層アセンブリの最外層としての表板であって前記薄膜太陽電池が蒸着される表板をさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
ステップ（Ａ）〜（Ｃ）の間、前記予備積層アセンブリを、ラミネータチャンバ内において、前記予備積層アセンブリの基板の最外層の面が加熱されたプラテンに曝露されるように配置し、ステップ（Ｄ）の間は、前記予備積層アセンブリを、コンベアベルト上において、前記予備積層アセンブリの入射層の面が１つ以上の赤外線ランプに曝露されるように配置する、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
ステップ（Ａ）〜（Ｃ）の間、前記予備積層アセンブリを、ラミネータチャンバ内において、前記予備積層アセンブリの表板の側が加熱されたプラテンに曝露されるように配置し、ステップ（Ｄ）の間は、前記予備積層アセンブリを、コンベアベルト上において、前記予備積層アセンブリの裏面層の面が１つ以上の赤外線ランプに曝露されるように配置する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
請求項１の方法によって製造される太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２００８年１０月２４日に出願された米国特許仮出願第６１／１０８１４１号に対する優先権を主張するものであり、この仮出願第６１／１０８１４１号の内容は、その全体が参照によって本願に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、太陽電池モジュールの製造に有用な改良型非オートクレーブ積層法に関する。
【背景技術】
【０００３】
太陽電池は持続可能なエネルギー資源を提供するので、その使用が急速に拡大している。太陽電池は、通常、使用する光吸収材料に基づいて２つのタイプ、すなわち、バルクまたはウエハベースの太陽電池と、薄膜太陽電池とに分類される。
【０００４】
単結晶シリコン（ｃ−Ｓｉ）、ポリ結晶または多結晶シリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉまたはｍｃ−Ｓｉ）、およびリボンシリコンは、伝統的なウエハベースの太陽電池の形成に最も広く用いられる材料である。ウエハベースの太陽電池から作製される太陽電池モジュールは、一緒にハンダ付けされる一連の自己支持型ウエハ（またはセル）を含む場合が多い。ウエハの厚さは、一般的に、約１８０および約２４０μｍの間である。このような太陽電池のパネルは太陽電池層と呼称され、それは、さらに、個別のセルユニットを接続するクロスリボンと、１端がセルに接続され、もう一方の端部がモジュールから出ているバスバーとのような電気配線を含むことができる。太陽電池層は、さらに続いて封止層および保護層に積層され、２５〜３０年の長期の使用に耐える耐候性のモジュールが形成される。一般的に、ウエハベースの太陽電池から作製される太陽電池モジュールは、太陽側の前面から非太陽側の裏面への位置的な順序で、（１）入射層、（２）前面封止層、（３）太陽電池層、（４）裏面封止層、および（５）裏面層を含む。
【０００５】
別の選択肢として重要性が増大している薄膜太陽電池は、通常、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）、テルル化カドミウム（ｃｄｔｅ）、セレン化銅インジウム（ｃｕｉｎｓｅ2またはＣＩＳ）、二セレン化銅インジウム／ガリウム（ｃｕｉｎｇａ(1-x)Ｓｅ2またはＣＩＧＳ）、光吸収色素、および有機半導体を包含する材料から形成される。例として、薄膜太陽電池は、例えば、米国特許第５，５０７，８８１号明細書、同第５，５１２，１０７号明細書、同第５，９４８，１７６号明細書、同第５，９９４，１６３号明細書、同第６，０４０，５２１号明細書、同第６，１３７，０４８号明細書および同第６，２５８，６２０号明細書、並びに、米国特許出願公開第２００７／０２９８５９０号明細書、同第２００７／０２８１０９０号明細書、同第２００７／０２４０７５９号明細書、同第２００７／０２３２０５７号明細書、同第２００７／０２３８２８５号明細書、同第２００７／０２２７５７８号明細書、同第２００７／０２０９６９９号明細書および同第２００７／００７９８６６号明細書に開示されている。通常２μｍより薄い厚さの薄膜太陽電池は、半導体の層を、ガラスまたは可撓性のフィルムから形成される表板または基板上に蒸着することによって製造される。製造においては、一般的に、一連のレーザスクライビングが包含されるが、これによって、隣接するセルを、セル間を別途にハンダ付け接合する必要なく、直接直列に相互接続することが可能になる。ウエハセルの場合と同様に、太陽電池層は、さらに、クロスリボンおよびバスバーのような電気配線を含むことができる。同様に、薄膜太陽電池を、さらに他の封止材および保護層に積層して、環境において頑丈な耐候性のモジュールを製造する。多層蒸着を実行する順序に応じて、薄膜太陽電池を、最終モジュールにおいて最終的に入射層として用いられる表板上に蒸着するか、あるいは、セルを、最終モジュールにおいて結局裏面層として用いられる基板上に蒸着することができる。従って、薄膜太陽電池から作製される太陽電池モジュールは、２つのタイプの構造のいずれかを有することになる。第１のタイプは、太陽側の前面から非太陽側の裏面への位置的な順序で、（１）表板と、その非受光面側に蒸着された薄膜太陽電池の層とを含む太陽電池層、（２）（裏面の）封止層、および（３）裏面層を包含する。第２のタイプは、太陽側の前面から非太陽側の裏面への位置的な順序で、（１）入射層、（２）（前面の）封止層、（３）基板の受光面側に蒸着された薄膜太陽電池の層を含む太陽電池層を包含することができる。
【０００６】
さらに、入射層および／または裏面層に用いられる材料に基づいて、太陽電池モジュールを、ガラス／ガラス型、ガラス／プラスチック型、プラスチック／プラスチック型などに分類することも可能である。特に、ガラス／ガラス型太陽電池モジュールというのは、２つの最外表面層が両面共ガラスから形成されるタイプのことを言う。例えば、ウエハベースの太陽電池から作製されるガラス／ガラス型太陽電池モジュールは、２つの封止層の間に挟み込まれて封止される太陽電池層を含むであろうが、この２つの封止層が、さらに、太陽側の前面におけるガラス入射層と、非太陽側の裏面におけるガラス裏面層との間に挟み込まれる。一方、ガラス／ガラス型の薄膜太陽電池モジュールは、ガラス基板（または表板）上に蒸着され、かつさらに封止層に対して、さらにガラス入射（または裏面）層に対して積層された半導体層を有するであろう。
【０００７】
太陽電池モジュールを製造するための種々のタイプの方法が開発されてきた。オートクレーブを使用することなく、従って「非オートクレーブ積層法（ｎｏｎ−ａｕｔｏｃｌａｖｅ  ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ  ｐｒｏｃｅｓｓ）」と呼称されることが多い１つの特別なタイプの積層法が、これまで大きな関心の対象になってきた。このような非オートクレーブ積層法は、通常、積層構造のすべての構成要素の層を配置して予備積層アセンブリを形成するステップと、そのアセンブリに、熱、真空、そして任意選択により圧力を加えるステップとを含む。例えば次のような文献、すなわち、米国特許第３，２３４，０６２号明細書、同第４，４２１，５８９号明細書、同第５，２３８，５１９号明細書、同第５，５３６，３４７号明細書、同第５，７５９，６９８号明細書、同第５，５９３，５３２号明細書、同第５，９９３，５８２号明細書、同第６，００７，６５０号明細書、同第６，１３４，７８４号明細書、同第６，１４９，７５７号明細書、同第６，２４１，８３９号明細書、同第６，３６７，５３０号明細書、同第６，３６９，３１６号明細書、同第６，４８１，４８２号明細書、米国特許出願公開第２００４／０１８２４９３号明細書、同第２００７／０２１５２８７号明細書、およびＰＣＴ特許公報の国際公開第２００６／０５７７７１号パンフレットを参照されたい。非オートクレーブ積層法もしくは熱／真空積層法を遂行するための種々の型式のラミネータが開発されてきた。例えば、Ｍｅｉｅｒ  ＩＣＯＬＡＭ（登録商標）１０／０８ラミネータ（Ｍｅｉｅｒ  Ｖａｋｕｕｍｔｅｃｈｎｉｋ  ｇｍｂｈ社、Ｂｏｃｈｏｌｔ、ドイツ）、モデル番号１８３４Ｎ、１７３４Ｎ、６８０Ｎ、５８０Ｎ、５８０および４８０のＳＰＩラミネータ（Ｓｐｉｒｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社、Ｂｅｄｆｏｒｄ、マサチューセッツ州）、モジュールラミネータＬＭ、ＬＭ−ＡおよびＬＭ−ＳＡシリーズ（株式会社エヌ・ピー・シー、東京、日本）などである。特に、米国特許第５，５９３，５３２号明細書および同第６，３６９，３１６号明細書は、真空ラミネータ内において積層法を実施した後、そのモジュールスタック（すなわち予備積層アセンブリ）を硬化炉に移して、プラスチックのシール層（すなわち封止層）をさらに硬化させる改良型非オートクレーブ積層法を開示している。このような方法は、封止層が、硬化処理を必要とする熱硬化性樹脂（例えばポリ（エチレンビニルアセテート）（ＥＶＡ））から形成される場合に有用であることが述べられている。
【０００８】
Α−オレフィンとα，β−エチレン性不飽和カルボン酸との特定の酸のコポリマー、および、それらの中和されたイオン性誘導体（すなわちアイオノマー）は、その光学的および安全上の特性から、太陽電池モジュールにおける封止材料として多くの頻度で用いられている。さらに、酸のコポリマーおよびアイオノマーは熱可塑性のポリマーであるので、それらを太陽電池モジュールの製造に使用する場合、特別な硬化または硬化処理が必要でなく、従って積層法が簡単化される。例えば、米国特許第３，９５７，５３７号明細書、同第５，４７６，５５３号明細書、同第５，４７８，４０２号明細書、同第５，７３３，３８２号明細書、同第５，７６２，７２０号明細書、同第５，９８６，２０３号明細書、同第６，１１４，０４６号明細書、同第６，１８７，４４８号明細書、同第６，３２０，１１６号明細書、同第６，４１４，２３６号明細書、同第６，５８６，２７１号明細書、同第６，６６０，９３０号明細書、同第６，６９３，２３７号明細書、米国特許出願公開第２００３／００００５６８号明細書および同第２００５／０２７９４０１号明細書、並びに、特開２０００−１８６１１４号公報、特開２００１−０８９６１６号公報、特開２００１−１１９０４７号公報、特開２００１−１１９０５６号公報、特開２００１−１１９０５７号公報、特開２００１−１４４３１３号公報、特開２００１−２６１９０４号公報、特開２００４−０３１４４５号公報、特開２００４−０５８５８３号公報、特開２００６−０３２３０８号公報、特開２００６−０３６８７５号公報および特開２００６−１９０８６７号公報を参照されたい。
【０００９】
しかし、商業的に利用可能な殆どのラミネータは、ラミネータチャンバの１つの側（例えば底面）に配置されたただ１つの熱源（例えば加熱されたプラテン）を有するだけなので、ラミネータチャンバ内部のアセンブリはただ１つの側からのみ加熱される。ガラス／ガラス型の太陽電池モジュールに用いられるガラスシートの厚さのために、アセンブリのもう一方の面への十分な熱の伝達を可能にし、従って、封止層および隣接するガラスシートの間の十分な接着を実現するためには、アセンブリの加熱時間を引き延ばすことが必要になる場合が多い。酸のコポリマーまたはアイオノマーが封止層に用いられるモジュールにおいては、この時間は一般的に約４０〜６０分の長さになる。このような長い時間は、アセンブリラインにおける生産速度を低下させる可能性があるので好ましくない。封止材料として酸のコポリマーまたはアイオノマーを組み込むガラス／ガラス型の太陽電池モジュールを製造するためのより効率的な積層法を開発する必要がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本明細書においては、次のステップを含む太陽電池モジュールの調製方法が開示される。すなわち、（Ａ）予備積層アセンブリを、閉じられたチャンバ内部において約１３３．３２２Ｐａ〜約１３３３２．２Ｐａ（約１〜約１００ｔｏｒｒ）の真空力にかけるステップであり、アセンブリの１つの面を第１熱源に曝露し、任意選択により予備積層アセンブリを約２５℃以上の温度に加熱し、予備積層アセンブリを前記真空力と任意選択の温度条件とに約１〜約１５分間維持するステップであって、その場合、この予備積層アセンブリは、次の各項を含む、すなわち、（ｉ）１つの太陽電池または電気的に相互接続された複数の太陽電池を含む太陽電池層であり、予備積層アセンブリは太陽側の前面と非太陽側の裏面とを有する太陽電池層と、（ｉｉ）その太陽電池層の片面に配置される少なくとも１つの熱可塑性のシートであり、酸のコポリマー、酸のコポリマーのアイオノマー、２つ以上の酸のコポリマーの組合せ、酸のコポリマーの２つ以上のアイオノマーの組合せ、および、１つ以上の酸のコポリマーと酸のコポリマーの１つ以上のアイオノマーとの混合物からなる群から選択される熱可塑性ポリマーを含む少なくとも１つの熱可塑性のシートと、（ｉｉｉ）その少なくとも１つの熱可塑性のシートに隣接して配置される少なくとも１つのガラスシートとを含む、ステップと、（Ｂ）閉じられたチャンバ内部で予備積層アセンブリの表面に約１０１３２５Ｐａ（約１ａｔｍ）の圧力を印加しながら、予備積層アセンブリを約５０℃〜約１５０℃に加熱するように第１熱源の温度を増大し、かつ、予備積層アセンブリを前記真空、温度および圧力条件に約１〜約１５分間維持するステップと、（Ｃ）チャンバ内部の真空力を解放し、予備積層アセンブリを大気圧に曝露するステップと、（Ｄ）さらに、太陽電池モジュールを形成するために、予備積層アセンブリの片面または両面を、予備積層アセンブリを約７０℃〜約１５０℃の温度に加熱する第２の熱源に約１分〜約２４時間曝露するステップとを含む方法である。
【００１１】
１つの実施形態においては、方法のステップ（Ａ）〜（Ｃ）が、第１熱源が真空ラミネータの１つの側に配置される加熱されたプラテンであるような真空ラミネータのチャンバ内部で実施され、さらに、ステップ（Ｄ）において用いられる第２熱源は、強制空気炉、対流炉、放射熱源、赤外線光、マイクロ波炉、高温空気、およびこれらの２つ以上の組合せからなる群から選択される。
【００１２】
別の実施形態においては、方法のステップ（Ｄ）はコンベアベルトを用いて実行され、その場合、第２熱源は１つ以上の赤外線ランプである。
【００１３】
さらに別の実施形態においては、熱可塑性シートに含まれる熱可塑性ポリマーが、前駆物質のα−オレフィンカルボン酸コポリマーの中和されたイオン性誘導体であるアイオノマーであり、前駆物質のα−オレフィンカルボン酸コポリマー中に存在するカルボン酸基の全含有量の約１０％〜約６０％が金属イオンで中和されており、さらに、前駆物質のα−オレフィンカルボン酸コポリマーは、（ｉ）２〜１０個の炭素を有するα−オレフィンの共重合ユニットと、（ｉｉ）α−オレフィンカルボン酸コポリマーの全重量を基準として、約１８〜約３０重量％の、３〜８個の炭素を有するα，β−エチレン性不飽和カルボン酸の共重合ユニットとを含む。
【００１４】
さらに別の実施形態においては、熱可塑性シートに含まれる熱可塑性ポリマーが、（ｉ）２〜１０個の炭素を有するα−オレフィンの共重合ユニットと、（ｉｉ）α−オレフィンカルボン酸コポリマーの全重量を基準として、約１８〜約３０重量％の、３〜８個の炭素を有するα，β−エチレン性不飽和カルボン酸の共重合ユニットとを含む酸のコポリマーである。
【００１５】
さらに別の実施形態においては、予備積層アセンブリに含まれる少なくとも１つの熱可塑性シートが、太陽電池層の太陽側の前面に配置される前面の封止シート層であり、予備積層アセンブリに含まれる少なくとも１つのガラスシートが、その少なくとも１つの熱可塑性封止シート層に隣接して封止シート層の太陽電池層と反対の面に配置される入射層である。
【００１６】
さらに別の実施形態においては、予備積層アセンブリに含まれる太陽電池が、結晶シリコン（ｃ−Ｓｉ）および多結晶シリコーン（ｍｃ−Ｓｉ）ベースの太陽電池からなる群から選択されるウエハベースの太陽電池であり、予備積層アセンブリは、位置的な順序で基本的に、（ｉ）少なくとも１つのガラスシートから形成される入射層、（ｉｉ）少なくとも１つの熱可塑性シートから形成される前面の封止層、（ｉｉｉ）太陽電池層、（ｉｖ）第２の熱可塑性シートから形成される裏面封止層、および、（ｖ）第２のガラスシートから形成される裏面層、から構成される。
【００１７】
さらに別の実施形態においては、予備積層アセンブリに含まれる太陽電池が、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）、テルル化カドミウム（ｃｄｔｅ）、セレン化銅インジウム（ＣＩＳ）、二セレン化銅インジウム／ガリウム（ＣＩＧＳ）、光吸収色素、および有機半導体ベースの太陽電池からなる群から選択される薄膜太陽電池である。
【００１８】
さらに別の実施形態においては、方法のステップ（Ａ）〜（Ｃ）の間、予備積層アセンブリを、ラミネータチャンバ内において、予備積層アセンブリの基板側が加熱されたプラテンに曝露されるように配置し、ステップ（Ｄ）の間は、予備積層アセンブリを、コンベアベルト上において、予備積層アセンブリの入射層の面が１つ以上の赤外線ランプに曝露されるように配置する。
【００１９】
さらに別の実施形態においては、方法のステップ（Ａ）〜（Ｃ）の間、予備積層アセンブリを、ラミネータチャンバ内において、予備積層アセンブリの表板の側が加熱されたプラテンに曝露されるように配置し、ステップ（Ｄ）の間は、予備積層アセンブリを、コンベアベルト上において、予備積層アセンブリの裏面層の面が１つ以上の赤外線ランプに曝露されるように配置する。
【００２０】
上記の方法によって製造された太陽電池モジュールも本明細書において開示される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本明細書に開示される方法によって調製されるガラス／ガラス型ウエハベース太陽電池モジュールのノンスケールの断面図である。
【図２】本明細書に開示される方法によって調製される１つの特定のガラス／ガラス型薄膜太陽電池モジュールのノンスケールの断面図である。
【図３】本明細書に開示される方法によって調製される別のガラス／ガラス型薄膜太陽電池モジュールのノンスケールの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本明細書で使用する技術的および科学的な用語は、特に定義しない限り、本発明が属する分野の当業者たる者が共通して理解するものと同じ意味を有する。競合する場合は、定義を包含して本明細書の規定が優先する。
【００２３】
本明細書に記載するものに類似のまたは等価の方法および材料が本発明の実践または試験において使用可能であるが、本明細書においては、適切な方法および材料について記述する。特に規定しない限り、すべての百分率、部、比（率）などは重量基準である。
【００２４】
量、濃度、あるいは、他の値もしくはパラメータが、範囲すなわち好ましい範囲、または、好ましい上限値および好ましい下限値のリストのいずれかとして与えられる場合は、これは、任意の上方の範囲限界もしくは好ましい値と任意の下方の範囲限界もしくは好ましい値との任意の対から形成されるすべての範囲を、範囲が別々に開示されるか否かには関係なく、特定して開示するものと理解されるべきである。本明細書において、数値の範囲に言及する場合は、特に規定しない限り、その範囲は、その端点と、その範囲内のすべての整数および分数とを包含するように意図されている。本発明の範囲は、範囲を規定する場合、引用される特定の値に限定されるようには意図されていない。
【００２５】
用語としての「約（ａｂｏｕｔ）」が値または範囲の端点の記述に用いられる場合は、この開示は、言及されるその特定値または端点を包含するように理解されるべきである。
【００２６】
本明細書において用いる用語としての「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ／ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「包含する（ｉｎｃｌｕｄｅｓ／ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「を特徴とする（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ  ｂｙ）」、「有する（ｈａｓ／ｈａｖｉｎｇ）」、あるいはこれらの任意の変形句は、非限定的な包摂を意味するように意図されている。例えば、要素のリストを含むプロセス、方法、製品または装置は、それらの要素のみに必ずしも限定されるのではなく、明示的には列挙されていない他の要素、あるいは、そのようなプロセス、方法、製品または装置には本来固有の他の要素を包含することができる。さらに、明示的に逆に規定しない限り、「または、あるいは（ｏｒ）」は、「排他的なまたは、あるいは」ではなく「包含的なまたは、あるいは」を意味する。
【００２７】
移行句としての「から実質的に構成される（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ）」は、特許請求の範囲を、規定される材料またはステップと、特許請求される本発明の基本的かつ新規の特性に実質的な影響を及ぼさない材料またはステップとに限定する。
【００２８】
出願人らが、１つの発明またはその部分を、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」のような非制約語句で規定した個所は、次の点が躊躇なく理解されるべきである。すなわち、その記述は、（特に規定しない限り、）その発明を「から実質的に構成される（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ）」の語句を用いて記述しているとも解釈されるべきであるという点である。
【００２９】
本発明の要素および構成要素を記述するのに、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」を用いている。これは単に便宜上のためであり、本発明の一般的な意味を与えるためである。この記述は、「１つの」または「少なくとも１つの」を包含するように読まれるべきである。また、単数は、それが複数を含意しないことが明らかでない限り、複数をも包含する。
【００３０】
特定のいくつかのポリマーを記述する場合、出願人らは、時に、そのポリマーの作製に使用するモノマー、あるいは、それらのポリマーの作製に使用するモノマーの量によってそのポリマーに言及する場合があることが理解されるべきである。このような記述は、その最終ポリマーの記述に用いられる特定の命名法を包含しておらず、あるいは、プロダクト・バイ・プロセスの用語法を含有していないかもしれないが、モノマーおよび量に対するいかなるかかる言及も、そのポリマーがそれらのモノマー（すなわち、それらのモノマーの共重合ユニット）またはそのモノマーのその量から作製されることを意味するように、そして、相当するポリマーおよびその組成物を意味するように解釈されるべきである。
【００３１】
本発明の明細書および／または特許請求の範囲においては、「コポリマー（ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）」という用語は、２種以上のモノマーの共重合によって形成されるポリマーのことを言うのに用いられる。このようなコポリマーには、ジポリマー、ターポリマー、あるいはさらに高次のコポリマーが包含される。
【００３２】
本明細書において用いる「酸のコポリマー（ａｃｉｄ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）」という用語は、α−オレフィンと、α，β−エチレン性不飽和カルボン酸と、任意選択により他の適切なコモノマー、例えばα，β−エチレン性不飽和カルボン酸エステルとの共重合ユニットを含むポリマーのことを言う。
【００３３】
本明細書において用いる「アイオノマー（ｉｏｎｏｍｅｒ）」という用語は、例えば、アルカリ金属カルボン酸塩、アルカリ土類金属カルボン酸塩、遷移金属カルボン酸塩および／またはこれらのカルボン酸塩の混合物のような金属イオンカルボン酸塩であるイオン基を含むポリマーのことを言う。このようなポリマーは、通常、本明細書で定義するような酸のコポリマーである前駆物質または「親化合物」のポリマーのカルボン酸基を、例えば塩基との反応によって部分的にまたは完全に中和して製造される。本明細書で使用するアルカリ金属アイオノマーの例は、ナトリウムアイオノマー（またはナトリウム中和アイオノマー）、例えば、エチレンおよびメタクリル酸のコポリマーであって、共重合化メタクリル酸ユニットのカルボン酸基のすべてまたは一部分がカルボン酸ナトリウムの形になっているようなコポリマーである。
【００３４】
本明細書においては、特にガラス／ガラス型の太陽電池モジュールを包含する、少なくとも１つのガラス層を有する太陽電池モジュールを製造するための改良型非オートクレーブ積層法が開示される。この場合、このモジュールは少なくとも１つの熱可塑性の封止シート層を含み、このシートは、１つの酸のコポリマー、酸のコポリマーの１つのアイオノマー、あるいはそれらの２つ以上の混合物を含む熱可塑性ポリマー組成物を含む。すなわち、この熱可塑性ポリマー組成物は、追加的に、２つ以上の酸のコポリマーの混合物、酸のコポリマーの２つ以上のアイオノマーの混合物としてもよく、あるいは、１つ以上の酸のコポリマーと酸のコポリマーの１つ以上のアイオノマーとの混合物としてもよい。熱可塑性ポリマー組成物の構成成分として有用な酸のコポリマーは、α−オレフィン、α，β−エチレン性不飽和カルボン酸、および、任意選択によりα，β−エチレン性不飽和カルボン酸エステルのような他の適切な構成成分の共重合ユニットを含む。熱可塑性ポリマー組成物の構成成分として有用なアイオノマーは、例えば、アルカリ金属カルボン酸塩、アルカリ土類金属カルボン酸塩、遷移金属カルボン酸塩および／またはこれらのカルボン酸塩の混合物のような金属イオンカルボン酸塩であるイオン基を含む。すなわち、アイオノマーは、２つ以上のアルカリ金属カルボン酸塩の混合物、２つ以上のアルカリ土類金属カルボン酸塩の混合物、および２つ以上の遷移金属カルボン酸塩の混合物である金属イオンのカルボン酸塩を含むことができる。アイオノマーは、また、これらの化学種の１つ以上の種類の混合物、例えば、アルカリ金属カルボン酸塩および遷移金属カルボン酸塩の混合物を含むことができる。このようなポリマーは、通常、本明細書で定義するような酸のコポリマーである前駆物質または「親化合物」のポリマーのカルボン酸基を、例えば１つの塩基または複数の塩基の混合物との反応によって部分的にまたは完全に中和して製造される。本明細書で使用するアルカリ金属アイオノマーの例は、ナトリウムアイオノマー（またはナトリウム中和アイオノマー）、例えば、エチレンおよびメタクリル酸のコポリマーであって、共重合化メタクリル酸ユニットのカルボン酸基のすべてまたは一部分がカルボン酸ナトリウムの形になっているようなコポリマーである。
【００３５】
本明細書に開示される改良型非オートクレーブ積層法を用いると、ラミネータの加熱されたチャンバ内部で実施される加熱ステップに必要な時間の短縮が可能になるので、モジュールの生産速度が向上し、これによって、太陽電池モジュールの生産において工業的に共通して実際に運用されている組み立てラインの操業効率が向上する。
【００３６】
この改良型非オートクレーブ積層法は少なくとも４つのステップを含むことができる。第１ステップにおいては、予備積層アセンブリを、チャンバ内部、通常、チャンバの１つの側に配置された熱源を有するラミネータ内部において真空力にかけ、第２ステップにおいては、予備積層アセンブリに熱および圧力を加え、第３ステップにおいては、真空および圧力を解放し、第４ステップにおいては、積層法を仕上げるために、以上のように処理された予備積層アセンブリを大気圧において少なくとも７０℃の温度に加熱する。本発明のこの方法によって、最初の３つのステップを、太陽電池の積層手順、特に、酸のコポリマーおよび／またはアイオノマーの封止層を含む太陽電池モジュールの生産手順において一般的な時間枠よりも遥かに短い時間枠内で実行できるようになる。
【００３７】
この積層法は少なくとも次のステップを含むであろう。すなわち、
（１）太陽電池層と熱可塑性の封止シート層と少なくとも１つのガラスシート層とを含む多層構造を有する予備積層アセンブリを、閉じられたチャンバ内部において、約１３３．３２２Ｐａ〜約１３３３２．２Ｐａ（約１〜約１００ｔｏｒｒ）、または約１３３．３２２Ｐａ〜約９３３２．５４Ｐａ（約１〜約７０ｔｏｒｒ）、または約１３３．３２２Ｐａ〜約６６６６．１Ｐａ（約１〜約５０ｔｏｒｒ）、または約２６６．６４４Ｐａ〜約５３３２．８８Ｐａ（約２〜約４０ｔｏｒｒ）の真空力にかけ、予備積層アセンブリの第１の面を第１熱源に曝露し、任意選択により予備積層アセンブリを約２５℃以上、または２５℃〜約１００℃の温度に加熱し、予備積層アセンブリを前記真空力と任意選択の温度条件との下に約１〜約１５分間、または約５〜約１０分間維持するステップと、（２）予備積層アセンブリの表面に約１気圧の圧力を印加しながら、予備積層アセンブリを約５０℃〜約１５０℃、または約５０℃〜約１３５℃、または約７０℃〜約１３５℃の温度に加熱するように第１熱源の温度を増大し、かつ、その真空、温度および圧力条件を約１〜約１５分間、または約５〜約１０分間維持するステップと、（３）真空力および圧力を解放して、予備積層アセンブリを大気圧に曝露するステップと、（４）このように処理した予備積層アセンブリをチャンバから取り出し、さらに、積層された太陽電池モジュールを得るために、予備積層アセンブリの１つ以上の面を、アセンブリを約７０℃〜約１５０℃、または約７０℃〜約１３５℃、または約８０℃〜約１３５℃、または約９０℃〜約１３５℃の温度に加熱する第２の熱源に約１分〜約２４時間、または約５分〜約１２時間曝露するステップと、である。
【００３８】
ステップ（１）〜（３）においては、予備積層アセンブリを、任意の適切な型式のラミネータの真空ラミネータチャンバの内部に入れることができる。この適切な型式のラミネータは、例えば、Ｍｅｉｅｒ  ＩＣＯＬＡＭ（登録商標）１０／０８ラミネータ（Ｍｅｉｅｒ  Ｖａｋｕｕｍｔｅｃｈｎｉｋ  ｇｍｂｈ社、Ｂｏｃｈｏｌｔ、ドイツ）、モデル番号１８３４Ｎ、１７３４Ｎ、６８０Ｎ、５８０Ｎ、５８０および４８０のＳＰＩラミネータ（Ｓｐｉｒｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社、Ｂｅｄｆｏｒｄ、マサチューセッツ州）、モジュールラミネータＬＭ、ＬＭ−ＡおよびＬＭ−ＳＡシリーズ（株式会社エヌ・ピー・シー、東京、日本）などであるが、これらのラミネータにおいては、熱源は、１つの側、通常ラミネータチャンバの底面に配置される。さらに具体的には、ラミネータは、ラミネータチャンバの１つの側、通常底面に配置される加熱されたプラテン（例えば電気加熱されるプラテン）を有することができる。この場合は、予備積層アセンブリは、底面からの熱伝導加熱によって加熱されることになる。さらに、ステップ（２）における予備積層アセンブリへの圧力印加は、アセンブリの頂部の上に配置される空気膨張嚢袋によって行うことができる。
【００３９】
方法のステップ（４）における第２熱源としては、任意の各種熱源を用いることができる。例えば、この熱源は、炉（例えば強制空気炉または対流炉）、または放射熱源、赤外線光（例えば中波赤外線ランプのような赤外線ランプによって得られる赤外線光）、高温空気、マイクロ波炉、あるいはこれらの２つ以上の組合せとすることができる。ステップ（４）において、予備積層アセンブリの１つ以上の面に配置される熱源から、予備積層アセンブリに熱を加えることができる。１つの特定の実施形態においては、方法のステップ（４）を、アセンブリをコンベアベルト上で搬送しながら、アセンブリを２つの面（すなわち上面および底面）から加熱して実施することができる。さらに別の実施形態においては、予備積層アセンブリをコンベアベルトの上に載せて、１つの側、通常コンベアベルトに接触しない側からのみ赤外線ランプで加熱する。一般的に、ステップ（４）を完遂するのに必要な時間は、予備積層アセンブリが曝露される具体的な加熱温度に左右される。さらに別の実施形態においては、ステップ（４）に先行する付加的なステップとして、ステップ（３）の完了に引き続いて、しかしステップ（４）における第２熱源に曝露する前に、予備積層アセンブリを冷却することができる。またさらに別の実施形態においては、本明細書に開示する方法が連続法である。この連続法においては、ステップ（３）においてチャンバ内の真空および圧力が解放された後、アセンブリが直接すぐにステップ（４）にかけられる。
【００４０】
本明細書においては、さらに、改良型非オートクレーブ積層法によって製造される太陽電池モジュールが開示される。この場合、この太陽電池モジュールは次の各項を含む。すなわち、（ａ）１つまたは複数の太陽電池を含む太陽電池層と、（ｂ）熱可塑性ポリマー組成物から形成される少なくとも１つの熱可塑性シートであり、太陽電池層の片面に配置される熱可塑性シートであって、この熱可塑性ポリマー組成物は、酸のコポリマー、酸のコポリマーのアイオノマー、あるいはこれらの混合物（すなわち、２つ以上の酸のコポリマーの組合せ、酸のコポリマーの２つ以上のアイオノマーの組合せ、あるいは、少なくとも１つの酸のコポリマーと酸のコポリマーの１つ以上のアイオノマーとの組合せ）を含む熱可塑性シートと、（ｃ）少なくとも１つのガラスシートであって、前記少なくとも１つの熱可塑性シートが太陽電池層とこの少なくとも１つのガラスシートとの間に位置するように配置されるガラスシートとを含む。
【００４１】
熱可塑性ポリマー組成物の構成成分として有用な酸のコポリマーは、２〜１０個の炭素を有するα−オレフィンと、３〜８個の炭素を有するα，β−エチレン性不飽和カルボン酸とのコポリマーである。１つの実施形態においては、この酸のコポリマーは、コポリマーの全重量を基準として、約１８〜約３０重量％、または約１８〜約２５重量％、または約２０〜約２５重量％、または約２１〜約２４重量％のα，β−エチレン性不飽和カルボン酸の共重合ユニットを含む。
【００４２】
適切なα−オレフィンコモノマーには、エチレン、プロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、１−ヘプテン、３−メチル−１−ブテン、４−メチル−１−ペンテンなど、およびかかるコモノマーの２つ以上の組合せが包含され得るが、これに限定されるわけではない。一実施形態では、α−オレフィンはエチレンである。
【００４３】
適切なα，β−エチレン性不飽和カルボン酸コモノマーには、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、モノメチルマレイン酸、およびこれらの２つ以上の組合せが包含され得るが、これに限定されるわけではない。一実施形態では、α，β−エチレン性不飽和カルボン酸は、アクリル酸、メタクリル酸、およびこれらの２つ以上の組合せから選択される。
【００４４】
酸のコポリマーは、さらに、２〜１０個の炭素、あるいは好ましくは３〜８個の炭素を有する不飽和カルボン酸のような、あるいはそれらの誘導体のような他のコモノマーの共重合ユニットを含むことができる。適切な酸の誘導体には、酸無水物、アミドおよびエステルが包含される。一実施形態では、使用される酸の誘導体はエステルである。不飽和カルボン酸の好適なエステルの具体的な例として、次のようなものが包含されるが、これに限定されるわけではない。すなわち、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、プロピルアクリレート、プロピルメタクリレート、イソプロピルアクリレート、イソプロピルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、イソブチルアクリレート、イソブチルメタクリレート、ｔｅｒｔ−ブチルアクリレート、ｔｅｒｔ−ブチルメタクリレート、オクチルアクリレート、オクチルメタクリレート、ウンデシルアクリレート、ウンデシルメタクリレート、オクタデシルアクリレート、オクタデシルメタクリレート、ドデシルアクリレート、ドデシルメタクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、イソボルニルアクリレート、イソボルニルメタクリレート、ラウリルアクリレート、ラウリルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、ポリ（エチレングリコール）アクリレート、ポリ（エチレングリコール）メタクリレート、ポリ（エチレングリコール）メチルエーテルアクリレート、ポリ（エチレングリコール）メチルエーテルメタクリレート、ポリ（エチレングリコール）ベヘニルエーテルアクリレート、ポリ（エチレングリコール）ベヘニルエーテルメタクリレート、ポリ（エチレングリコール）４−ノニルフェニルエーテルアクリレート、ポリ（エチレングリコール）４−ノニルフェニルエーテルメタクリレート、ポリ（エチレングリコール）フェニルエーテルアクリレート、ポリ（エチレングリコール）フェニルエーテルメタクリレート、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル、マレイン酸ジブチル、フマル酸ジメチル、フマル酸ジエチル、フマル酸ジブチル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、およびこれらの２つ以上の混合物である。また、グリシジルメタクリレート、ビニルアセテート、およびこれらの２つ以上の組合せも包含される。特定の実施形態においては、酸のコポリマーを、１つのα−オレフィンおよび１つのα，β−エチレン性不飽和カルボン酸のみから構成されるジポリマーとすることができる。
【００４５】
酸のコポリマーは、米国特許第３，４０４，１３４号明細書、同第５，０２８，６７４号明細書、同第６，５００，８８８号明細書および同第６，５１８，３６５号明細書に開示されているように重合させればよい。
【００４６】
適切な酸のコポリマーは、ＡＳＴＭ  Ｄ１２３８に従って１９０℃および２．１６ｋｇにおいて測定されるメルトフローレート（ＭＦＲ）として、約０．５〜約１０００ｇ／１０分間、または約０．５〜約５００ｇ／１０分間、または約１〜約１００ｇ／１０分間、または約１〜約２０ｇ／１０分間、または約１．５〜約１０ｇ／１０分間のＭＦＲを有することができる。
【００４７】
熱可塑性ポリマー組成物の構成成分として有用なアイオノマーは、例えば上記に開示したような前駆物質の酸のコポリマーの中和されたイオン性誘導体である。１つの実施形態においては、アイオノマーは、前駆物質の酸のコポリマーの酸基を、金属イオン源である反応物質によって、次のような量において中和することによって製造される。すなわち、この中和の量は、中和されていない前駆物質の酸のコポリマーについて計算または測定される前駆物質の酸のコポリマーの全カルボン酸含有量を基準として、約１０％〜約６０％、または約２０％〜約５５％、または約３５％〜約５０％のカルボン酸基の中和が生起するような量である。中和は、多くの場合、前駆物質の酸のコポリマーを、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、または水酸化亜鉛のような塩基と反応させることによって実施することができる。
【００４８】
金属イオンは、一価イオン、二価イオン、三価イオン、多価イオン、あるいはこれらの混合物とすることができる。有用な一価金属イオンには、ナトリウム、カリウム、リチウム、銀、水銀および銅が包含されるが、これに限定されるわけではない。有用な二価金属イオンには、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、銅、カドミウム、水銀、スズ、鉛、鉄、コバルト、ニッケルおよび亜鉛が包含されるが、これに限定されるわけではない。有用な三価金属イオンには、アルミニウム、スカンジウム、鉄およびイットリウムが包含されるが、これに限定されるわけではない。有用な多価金属イオンには、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、タンタル、タングステン、クロム、セリウムおよび鉄が包含されるが、これに限定されるわけではない。多価金属イオンの場合には、米国特許第３，４０４，１３４号明細書に開示されているように、ステアレート基、オレエート基、サリチレート基およびフェノレート基のような錯化剤が包含され得ることが留意される。１つの実施形態においては、金属イオンは一価または二価金属イオンである。別の実施形態においては、金属イオンは、ナトリウム、リチウム、マグネシウム、亜鉛、カリウムおよびそれらの混合物から選択される。さらに別の実施形態においては、金属イオンは、ナトリウム、亜鉛およびそれらの混合物から選択される。さらに別の実施形態においては、この金属イオンはナトリウムである。
【００４９】
前駆物質の酸のコポリマーは、米国特許第３，４０４，１３４号明細書に開示されているように中和することができる。
【００５０】
熱可塑性ポリマー組成物の構成成分として有用なアイオノマーは、ＡＳＴＭ  Ｄ１２３８に従って１９０℃および２．１６ｋｇにおいて測定されるＭＦＲとして、約０．７５〜約１９ｇ／１０分間、または約１〜約１０ｇ／１０分間、または約１．５〜約５ｇ／１０分間、または約２〜約４ｇ／１０分間の値を有することができる。また、このアイオノマーが誘導される前駆物質の酸のコポリマーは、ＡＳＴＭ  Ｄ１２３８に従って１９０℃および２．１６ｋｇにおいて測定されるＭＦＲとして、約０．５〜約１０００ｇ／１０分間、または約０．５〜約５００ｇ／１０分間、または約１〜約１００ｇ／１０分間、または約１〜約２０ｇ／１０分間、または約１．５〜約１０ｇ／１０分間の値を有することができる。
【００５１】
熱可塑性ポリマー組成物は、さらに、１つ以上の添加剤を含有することができる。このような添加剤の例として、加工処理助剤、流動性強化剤、潤滑剤、顔料、染料、難燃剤、衝撃改質剤、成核剤、シリカのようなブロッキング防止剤、熱安定剤、ＵＶ吸収剤、ＵＶ安定剤、ヒンダードアミン系光安定剤（ＨＡＬＳ）、シランカップリング剤、分散剤、界面活性剤、キレート剤、カップリング剤、補強添加材（例えばガラス繊維）、および充填剤がある。
【００５２】
熱可塑性シートは単層または多層の形態にすることができる。「単層（ｓｉｎｇｌｅ  ｌａｙｅｒ）」というのは、シートが、酸のコポリマー、酸のコポリマーのアイオノマー、またはこれらの２つ以上の組合せを含む熱可塑性ポリマー組成物から作製されるかまたは基本的に構成されることを意味する。多層の形態の場合は、多層シートの少なくとも１つの表面副層が、酸のコポリマー、酸のコポリマーのアイオノマー、またはこれらの２つ以上の組合せを含む熱可塑性ポリマー組成物から作製されるかまたは基本的に構成され、一方、他の副層は、任意の他の適切なポリマー材料から作製することができる。他の適切なポリマー材料は、例えば、ポリ（エチレンビニルアセテート）、ポリ（ビニルアセタール）（吸音グレードのポリ（ビニルアセタール）を包含する）、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン（例えば、直鎖低密度ポリエチレン）、ポリオレフィンブロックコポリマーエラストマー、α−オレフィンおよびα，β−エチレン性不飽和カルボン酸エステルのコポリマー（例えば、エチレンメチルアクリレートコポリマーおよびエチレンブチルアクリレートコポリマー）、シリコーンエラストマー、エポキシ樹脂、およびこれらの２つ以上の組合せである。
【００５３】
熱可塑性シートの全厚さは、約１０〜約５９１ミル（約０．２５〜約１５ｍｍ）、または約１０〜約２４０ミル（約０．２５〜約６．１ｍｍ）、または約１５〜約９０ミル（約０．３８〜約２．３ｍｍ）、または約２０〜約６０ミル（約０．５１〜約１．５ｍｍ）、または約２５〜約４５ミル（約０．６４〜約１．１ｍｍ）、または約２５〜約３５ミル（約０．６４〜約０．８９ｍｍ）の範囲内とすることができる。
【００５４】
熱可塑性シートは、それが太陽電池モジュールの他の構成要素の層に積層される前に、片面または両面に平滑表面または粗表面を有することができる。１つの実施形態においては、積層工程の間の脱気を容易にするため、シートは両面に粗表面を有する。
【００５５】
熱可塑性シートは任意の適切な方法によって製造できる。例えば、シートを、浸漬被覆法、溶液キャスティング法、圧縮成形法、射出成形法、積層法、溶融押し出し法、インフレーションフィルム法、押し出しコーティング法、タンデム押し出しコーティング法、あるいは当業者に知られる任意の他の手順によって形成することができる。一実施形態では、シートは、溶融押し出し法、溶融共押し出し法、溶融押し出しコーティング法、あるいはタンデム溶融押し出しコーティング法によって形成される。
【００５６】
「太陽電池（ｓｏｌａｒ  ｃｅｌｌ）」という用語は、光を電気エネルギーに変換するいかなる製品をも包含するものとする。本発明において有効な太陽電池は、ウエハベースの太陽電池（例えば、背景技術の項で説明したｃ−Ｓｉまたはｍｃ−Ｓｉに基づく太陽電池）および薄膜太陽電池（例えば、背景技術の項で説明したａ−Ｓｉ、μｃ−Ｓｉ、ｃｄｔｅ、ＣＩＳ、ＣＩＧＳ、光吸収染料または有機半導体に基づく太陽電池）を包含するがこれに限定されるわけではない。太陽電池層内部においては、太陽電池を電気的に相互接続するおよび／または平面に配置することができる。さらに、太陽電池層は、クロスリボンおよびバスバーのような電気結線をも含むことができる。使用時には、太陽電池層は、光源に面する「太陽側の前面（ｆｒｏｎｔ  ｓｕｎ−ｆａｃｉｎｇ  ｓｉｄｅ）」と、光源とは反対側を向く「非太陽側の裏面（ｂａｃｋ  ｎｏｎ−ｓｕｎ−ｆａｃｉｎｇ  ｓｉｄｅ）」とを有する。従って、太陽電池モジュールが組み立てられると、全体としてのモジュールもしくは予備積層アセンブリ、あるいはその任意の構成要素の層（すなわち太陽電池層または封止層）も同様に、使用時に光源に面する「太陽側の前面」と、使用時に光源の反対側を向く「非太陽側の裏面」とを有する。太陽電池への太陽光の効率的な伝達を可能にするために、太陽電池層の太陽側の前面に配置されるフィルムまたはシート層は、透明な材料から作製することが望ましい。
【００５７】
「ガラス」という用語は、窓ガラス、板ガラス、ケイ酸塩ガラス、シートガラス、低鉄ガラス、強化ガラス、ｃｅｏフリー強化ガラスおよびフロートガラスを包含するだけでなく、着色ガラス、特殊ガラス（例えば、太陽加熱を制御する材料を含有するタイプのガラス）、被覆ガラス（例えば、太陽光制御目的用の金属（例えば、銀または酸化インジウムスズ）でスパッタリング処理したガラス）、低Ｅガラス、Ｔｏｒｏｇｌａｓ（登録商標）ガラス（Ｓａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎ  Ｎ．Ａ．Ｉｎｃ．社、Ｔｒｕｍｂａｕｅｒｓｖｉｌｌｅ、ペンシルベニア州）、Ｓｏｌｅｘｉａ（商標）ガラス（ＰＰＧ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ社、Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇ、ペンシルベニア州）、およびＳｔａｒｐｈｉｒｅ（登録商標）ガラス（ＰＰＧ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ社）をも包含する。このような特殊ガラスは、例えば、米国特許第４，６１５，９８９号明細書、同第５，１７３，２１２号明細書、同第５，２６４，２８６号明細書、同第６，１５０，０２８号明細書、同第６，３４０，６４６号明細書、同第６，４６１，７３６号明細書および同第６，４６８，９３４号明細書に開示されている。しかし、選択されるべきガラスの種類は想定される用途によって変化することが理解される。
【００５８】
改良型非オートクレーブ積層法によって製造される太陽電池モジュールは、通常、太陽電池層の片面に積層された少なくとも１つの熱可塑性シートと、その熱可塑性シートにさらに積層された少なくとも１つのガラスシートとを含むように構成される。「積層される」というのは、積層構造の内部において、２つの層が、直接的に（すなわち、２つの層間にいかなる付加材料をも加えることなしに）、あるいは間接的に（すなわち、２つの層間に中間層または接着剤のような付加材料を含めて）接合されることを意味する。１つの特定の実施形態においては、熱可塑性シートが太陽電池層の片面に直接的に積層され、一方、少なくとも１つのガラスシートは、その熱可塑性シートにさらに積層される。
【００５９】
太陽電池モジュールは、さらに、他のポリマー材料を含む付加的な封止層を含むことができる。このポリマー材料は、例えば、ポリ（エチレンビニルアセテート）、ポリ（ビニルアセタール）（吸音グレードのポリ（ビニルアセタール）を包含する）、ポリウレタン、ポリ（塩化ビニル）、ポリエチレン（例えば直鎖低密度ポリエチレン）、ポリオレフィンブロックエラストマー、α−オレフィンおよびα，β−エチレン性不飽和カルボン酸エステルのコポリマー（例えば、エチレンメチルアクリレートコポリマーおよびエチレンブチルアクリレートコポリマー）、シリコーンエラストマー、エポキシ樹脂、およびこれらの２つ以上の組合せのようなものである。このような付加的な封止層の厚さは、約１〜約１２０ミル（０．０２６〜約３ｍｍ）、または約１０〜約９０ミル（約０．２５〜約２．３ｍｍ）、または約１５〜約６０ミル（約０．３８〜約１．５ｍｍ）、または約２０〜約４５ミル（０．５１〜約１．１ｍｍ）とすることができる。
【００６０】
太陽電池モジュールは、さらに、モジュール内部に埋入される他の機能的なフィルムまたはシート層（例えば、誘電体層または遮蔽層）を含むことができる。このような機能層は、上記のポリマーフィルムのいずれか、または、追加的な機能被膜を被覆された上記のポリマーフィルムのいずれかから作製することができる。例えば、金属酸化物被膜を被覆されたポリ（エチレンテレフタレート）フィルム、例えば、米国特許第６，５２１，８２５号明細書および同第６，８１８，８１９号明細書並びに欧州特許第１１８２７１０号明細書に開示されているようなフィルムは、ラミネート内において酸素および湿分の遮蔽層として機能することができる。
【００６１】
望ましい場合には、積層プロセスにおける脱気を容易にするために、あるいは封止材用の補強材として役立たせるために、太陽電池層と封止材との間に不織のガラス繊維（スクリム）の層を包含させることができる。このようなスクリム層の使用は、米国特許第５，５８３，０５７号明細書、同第６，０７５，２０２号明細書、同第６，２０４，４４３号明細書、同第６，３２０，１１５号明細書および同第６，３２３，４１６号明細書、並びに、欧州特許第０７６９８１８号明細書に開示されている。
【００６２】
望ましい場合には、太陽電池モジュールの任意の構成要素の層の片面または両面を、他のラミネート層への付着性を強化するために、積層プロセスに先立って処理してもよい。この付着性強化処理は当分野において知られるいかなる方式でも行うことができる。この処理方式としては、フレーム処理（例えば、米国特許第２，６３２，９２１号明細書、同第２，６４８，０９７号明細書、同第２，６８３，８９４号明細書および同第２，７０４，３８２号明細書参照）、プラズマ処理（例えば、米国特許第４，７３２，８１４号明細書参照）、電子ビーム処理、酸化処理、コロナ放電処理、化学処理、クロム酸処理、高温空気処理、オゾン処理、紫外線処理、サンドブラスト処理、溶剤処理、およびこれらの２つ以上の組合せが包含される。また、付着強度は、ラミネート層の表面に接着剤またはプライマーのコーティングを別に塗布することによってさらに改善することができる。例えば、米国特許第４，８６５，７１１号明細書は、炭素の薄膜を片面または両面に蒸着することによって接合性を改善したフィルムまたはシートを開示している。他の典型的な接着剤またはプライマーとして、シラン、ポリ（アリルアミン）ベースのプライマー（例えば、米国特許第５，４１１，８４５号明細書、同第５，７７０，３１２号明細書、同第５，６９０，９９４号明細書および同第５，６９８，３２９号明細書参照）、およびアクリルベースのプライマー（例えば、米国特許第５，４１５，９４２号明細書参照）を挙げることができる。この接着剤またはプライマーのコーティングは接着剤またはプライマーの単層の形態にすることができ、その厚さは、約０．０００４〜約１ミル（約０．００００１〜約０．０３ｍｍ）、あるいは好ましくは約０．００４〜約０．５ミル（約０．０００１〜約０．０１５ｍｍ）、あるいはさらに好ましくは約０．００４〜約０．１ミル（約０．０００１〜約０．００３ｍｍ）である。
【００６３】
太陽電池がウエハベースの自己支持型太陽電池ユニットから作製される１つの特定の実施形態（この場合、図１を参照している）においては、太陽電池モジュール（２０）が、太陽側の前面から非太陽側の裏面への位置的な順序で、（ａ）ガラスの入射層（１０）、（ｂ）前面封止層（１２）、（ｃ）電気的に相互接続された１つ以上の太陽電池から構成される太陽電池層（１４）、（ｄ）裏面封止層（１６）、および、（ｅ）ガラスの裏面層（１８）を含むことができる。この場合、前面および裏面の封止層（１２および１６）の少なくともいずれかまたは両者が、酸のコポリマー、酸のコポリマーのアイオノマー、またはこれらの２つ以上の組合せを含む熱可塑性シートから形成される。
【００６４】
太陽電池が薄膜太陽電池から作製される別の実施形態（この場合、図２を参照している）においては、太陽電池モジュール（３０）が、太陽側の前面から非太陽側の裏面への位置的な順序で、（ａ）ガラスの表板（２４）と、その表板（２４）の非太陽側の面に蒸着された薄膜太陽電池（２２）の層とを含む太陽電池層（１４ａ）、（ｂ）前記熱可塑性シートから形成される（裏面の）封止層（１６）、および、（ｃ）ガラスの裏面層（１８）を含むことができる。この実施形態においては、積層工程の間、所定位置に積み重ねられたすべての構成要素の層を含む予備積層アセンブリを、ラミネータのチャンバ内部に、予備積層アセンブリの表板の側が第１熱源に面するように置くことができる。例えば、第１熱源が、ラミネータの真空チャンバの底面に配置される加熱されたプラテンである場合は、予備積層アセンブリを、その表板の側がチャンバの底面に位置するように真空チャンバ内部に配置することができる。別の実施形態においては、ステップ（４）の間、予備積層アセンブリの裏面側の層のみが第２熱源に面するように、アセンブリを配置することができる。例えば、第２熱源が、コンベアベルト上部に配置される１つ以上の赤外線ランプである場合は、表板の側がコンベアベルト表面上に載って、ガラスの裏面層が１つ以上の赤外線ランプに面するように、予備積層アセンブリをコンベアベルトの上に置くことができる。
【００６５】
太陽電池に同様に薄膜太陽電池が組み込まれるさらに別の実施形態（この場合、図３を参照している）においては、太陽電池モジュール（４０）が、太陽側の前面から非太陽側の裏面への位置的な順序で、（ａ）ガラスの入射層（１０）、（ｂ）前記熱可塑性シートから形成される（前面の）封止層（１２）、および、（ｃ）ガラス基板（２６）の太陽側の面に蒸着された薄膜太陽電池（２２）の層を含む太陽電池層（１４ｂ）を含むことができる。この実施形態においては、積層工程の間、所定位置に積み重ねられたすべての構成要素の層を含む予備積層アセンブリを、アセンブリのガラス基板の側が第１熱源に面するように配置することができる。例えば、第１熱源が、ラミネータの真空チャンバの底面に配置される加熱されたプラテンである場合は、予備積層アセンブリを、アセンブリのガラス基板の側が底面に位置するように真空チャンバ内部に配置することができる。別の実施形態においては、ステップ（４）の間、予備積層アセンブリの片面のみが第２熱源に面するように、アセンブリを配置することができる。例えば、第２熱源が、コンベアベルト上部に配置される１つ以上の赤外線ランプである場合は、ガラス基板の側がコンベアベルト表面に接触してガラスの入射層が１つ以上の赤外線ランプに面するように、予備積層アセンブリをコンベアベルトの上に配置することができる。
【００６６】
なおさらに、本明細書においては、以上に述べた改良型非オートクレーブ積層法によって製造された一連の太陽電池モジュールを含む太陽電池アレーが開示される。
【実施例】
【００６７】
実施例Ｅ１〜Ｅ８
以下の各実施例に用いたアイオノマーシートは、エチレンおよびメタクリル酸のコポリマーのアイオノマーであって、２１．７重量％のメタクリル酸の共重合ユニットを含有し、２６％がナトリウムイオンで中和され、１．８ｇ／１０分間のＭＦＲ（ＡＳＴＭ  Ｄ１２３８に従って１９０℃、２．１６ｋｇにおいて測定される）を有するアイオノマーから作製された、厚さが６０ミル（１．７８ｍｍ）のエンボス加工されたアイオノマーシートであった。前駆物質のエチレンメタクリル酸のコポリマーのＭＦＲは、中和前に、２３ｇ／１０分間（ＡＳＴＭ  Ｄ１２３８に従って１９０℃、２．１６ｋｇにおいて測定される）であった。各実施例においては、アイオノマーシートが２ｍｍ厚さのアニーリング処理した２枚のガラスシートの間に挟み込まれたガラスラミネート（１２×１２インチ（３０５×３０５ｍｍ））を次のように調製した。アイオノマーシートを２枚のガラスシート間に配置して予備積層アセンブリを形成し、続いて、それを、ＮＰＣ真空プレスラミネータ（株式会社エヌ・ピー・シー、東京、日本）の中に入れた。この予備積層アセンブリは空圧で上昇するピンの上に載せられ、電気加熱される底板プレート上の約３〜約５ｍｍのレベルに置かれる。この底板プレートが加熱保持される温度は表１に記載のとおりである。ラミネータの蓋を閉じ、ラミネータチャンバを真空に引いて２６６．６４４Ｐａ〜６６６．６１Ｐａ（２〜５ｔｏｒｒ）の完全真空を約６秒で達成した。この真空を、表１に示す種々の時間維持し、その後、ガラス予備積層アセンブリを加熱底板プレートの上に降ろし、真空プレスラミネータの頂部における空気膨張嚢袋を１０１３２５Ｐａ（１ａｔｍ）に加圧して、アセンブリの表面上に、表１に示す加圧時間の間押し付けた。続いて、ラミネータを急速に大気圧に戻し、得られたラミネートをラミネータから取り出した。その後、それぞれの実施例となる各アセンブリからいくつかのサンプルを取り出して室温に冷却し、残りの分はさらに熱処理にかけた。具体的には、採用した熱処理は、ラミネートのサンプルを強制空気炉内にセットして、温度を１１０℃に１時間維持し、続いて１２０℃に１時間、さらに続いて１３０℃に１時間、さらに続いて１４０℃に１時間、さらに続いて１５０℃に１時間維持するという操作であった。このように処理したラミネートを炉から取り出し、室温に冷却した。
【００６８】
【表１】
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【００６９】
次に、上記の熱処理を行ったあるいは行わないラミネートのサンプルを、以下のようにパンメル試験（ｐｕｍｍｅｌ  ｔｅｓｔｉｎｇ）にかけた。すなわち、各サンプルから１５×３０ｃｍの試験片を切り取り、−１８℃において８時間冷却して、この試験片を、パンメル試験機内において支持テーブルに対して４５°の角度で保持した。試験片の１０×１５ｃｍの面積の上に、４５０ｇのフラットヘッドハンマーによって所定の速さで、ガラスが粉砕されるまで均等に力を加えた。ガラスが粉砕されると、ガラスシートから剥がれたアイオノマーシートの表面積率を計算し、表２に示すようにパンメル値を割り当てた。
【００７０】
【表２】
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【００７１】
パンメル試験はラミネートサンプルの両面に対して行った。結果を表３に示す。「底面」というのは、サンプルをラミネータ内に置いた場合に加熱されたプラテンに近い方のガラスシートのことであり、「頂面」というのは加熱されたプラテンと反対側のガラスシートを言う。
【００７２】
【表３】
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【００７３】
実施例Ｅ９〜Ｅ１４
以下の表４に示す一連の１２×１２インチ（３０５×３０５ｍｍ）太陽電池モジュールを調製した。各太陽電池モジュールについて、設けられる場合は、層１および２は、それぞれ入射層および前面の封止層を構成し、層４および５は、それぞれ裏面封止層および裏面層を構成する。
【００７４】
採用した積層法は次のとおりである。モジュールの構成要素の層を積み重ねて予備積層アセンブリを形成する。外面層としてポリマーフィルムの層を含むアセンブリ（例えばＥ１２）については、そのフィルムの層の上にカバーのガラスシートを載せる。続いて、この予備積層アセンブリを、Ｍｅｉｅｒ  ＩＣＯＬＡＭ（登録商標）真空プレスラミネータ（Ｍｅｉｅｒラミネータ；Ｍｅｉｅｒ  Ｖａｋｕｕｍｔｅｃｈｎｉｋ  ｇｍｂｈ社、Ｂｏｃｈｏｌｔ、ドイツ）の中に、第１層（すなわち、Ｅ９、Ｅ１１、Ｅ１２およびＥ１４については層１、あるいはＥ１０およびＥ１３については層３）が加熱されたプラテンに隣接する底面上に位置するようにセットする。このプラテンの予備加熱温度は、以下の表５に示すとおりである。予備積層アセンブリを、真空ステップの間は、空圧で上昇させたピンの上に載せ（加熱されたプラテンの５ｍｍ上部）、続いて加圧ステップの間は、加熱されたプラテンの上に降ろす。積層サイクルは、以下の表５に示す時間の真空ステップ（３インチＨｇ（７６ｍｍｈｇ）の真空）と、ラミネータの頂面における空気膨張嚢袋を、表５に示す時間１０１３２５Ｐａ（１ａｔｍ）の空気で膨張させる加圧ステップとを包含する。その後、予備積層アセンブリをラミネータから取り出してさらに別の熱処理を実施する。具体的には、Ｅ９、Ｅ１０およびＥ１３のアセンブリは、１列の中波赤外線ランプの下に置いて１０分間、最上層（すなわち、Ｅ９の層３、あるいはＥ１０およびＥ１３については層５）に対してのみ赤外線放射する。Ｅ１１およびＥ１２は１００℃の温度の対流炉の中に１２時間入れる。Ｅ１４は１５０℃の温度の強制空気炉の中に０．５時間入れる。引き続いて、得られたラミネートを室温に冷却する。
【００７５】
【表４】
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【００７６】
●ＡＣＲ１は、１８重量％のメタクリル酸の重合残留物を含有すると共に２．５ｇ／１０分間のメルトフローレート（ＭＦＲ）（ＡＳＴＭ  Ｄ１２３８に従って１９０℃および２．１６ｋｇにおいて測定される）を有するエチレンおよびメタクリル酸のコポリマーから作製された２０ミル（０．５１ｍｍ）厚さのエンボス加工シートである。
●ＩＯＮ−１は、エチレンおよびメタクリル酸のコポリマーのアイオノマーであって、２１．７重量％のメタクリル酸の共重合ユニットを含有し、２６％がナトリウムイオンで中和され、１．８ｇ／１０分間のＭＦＲ（ＡＳＴＭ  Ｄ１２３８に従って１９０℃および２．１６ｋｇにおいて測定される）を有するアイオノマーから作製された６０ミル（１．５ｍｍ）厚さのエンボス加工シートである。親化合物のエチレンおよびメタクリル酸のコポリマーは、中和前に２３ｇ／１０分間のＭＦＲを有する。
●ＩＯＮ−２は、エチレンおよびメタクリル酸のコポリマーのアイオノマーであって、２３．２重量％のメタクリル酸の共重合ユニットを含有し、４３％がナトリウムイオンで中和され、３．２ｇ／１０分間のＭＦＲ（１９０℃および２．１６ｋｇ）を有するアイオノマーから作製された２０ミル（０．５１ｍｍ）厚さのエンボス加工シートである。前駆物質のエチレンおよびメタクリル酸のコポリマーは、中和前に２７０ｇ／１０分間のＭＦＲを有する。
●ＩＯＮ−３は、エチレンおよびメタクリル酸のコポリマーのアイオノマーであって、２１．７重量％のメタクリル酸の共重合ユニットを含有し、２５％が亜鉛イオンで中和され、１．７ｇ／１０分間のＭＦＲ（１９０℃および２．１６ｋｇ）を有するアイオノマーから作製された３５ミル（０．８９ｍｍ）厚さのエンボス加工シートである。エチレンおよびメタクリル酸のコポリマーは、中和前に２３ｇ／１０分間のＭＦＲを有する。
●太陽電池１は、ガラスの表板を有する１０×１０インチ（２５４×２５４ｍｍ）のａ−Ｓｉベースの薄膜太陽電池である（米国特許第６，３５３，０４２号明細書、第６欄、３６行目）。
●太陽電池２は、ガラス基板を有する１０×１０インチ（２５４×２５４ｍｍ）のＣＩＳベースの薄膜太陽電池である（米国特許第６，３５３，０４２号明細書、第６欄、１９行目）。
●太陽電池３は、ガラスの表板を有する１０×１０インチ（２５４×２５４ｍｍ）のｃｄｔｅベースの薄膜太陽電池である（米国特許第６，３５３，０４２号明細書、第６欄、４９行目）。
●太陽電池４は、１０×１０インチ（２５４×２５４ｍｍ）の多結晶ＥＦＧ成長ウエハから作製されたシリコン太陽電池である（米国特許第６，６６０，９３０号明細書、第７欄、６１行目）。
●太陽電池５は、１２×１２インチ（３０５×３０５ｍｍ）のガラスシート上に蒸着された薄膜太陽電池である（米国特許第５，５１２，１０７号明細書、同第５，９４８，１７６号明細書、同第５，９９４，１６３号明細書、同第６，０４０，５２１号明細書、同第６，１３７，０４８号明細書および同第６，２５８，６２０号明細書）。
●ガラス１は、ＰＰＧ  Ｉｎｄｕｔｒｉｅｓ社のＳｔａｒｐｈｉｒｅ（登録商標）ガラスである。
●ガラス２は、２．３ｍｍ厚さのアニーリング処理された清澄なフロートガラスシートである。
【００７７】
【表５】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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