(57)【要約】  本発明は、太陽光発電部材を有する屋根用タイル、屋根用こけら板またはファサード要素、およびそのような屋根用タイル／屋根用こけら板／ファサード要素の製造方法に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光発電パネルを有する屋根用タイル、屋根用こけら板またはファサード要素であって、太陽光発電パネルが、その裏面および側面／周囲においてポリウレタンに埋封されていることを特徴とする、屋根用タイル、屋根用こけら板またはファサード要素。
【請求項２】
太陽光発電パネルが、ガラス、封入用フィルムおよび太陽電池を含んでなることを特徴とする、請求項１に記載の太陽光発電パネルを有する屋根用タイル、屋根用こけら板またはファサード要素。
【請求項３】
封入用フィルムが、エチレン酢酸ビニルフィルム、熱可塑性ポリウレタンフィルム、ポリビニルブチラールフィルムおよび／またはシリコーン封入剤を包含することを特徴とする、請求項１または２に記載の屋根用タイル、屋根用こけら板またはファサード要素。
【請求項４】
ポリマーコンクリート、特にポリウレタン含有コンクリートを有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の屋根用タイル、屋根用こけら板またはファサード要素。
【請求項５】
ポリマーコンクリート中に含有されるポリウレタンが０．９％〜１．５％、特に１．２％の調製中収縮率を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の屋根用タイル、屋根用こけら板またはファサード要素。
【請求項６】
ポリマーコンクリートが５０〜８５重量％、特に７０重量％の砂を含有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の屋根用タイル、屋根用こけら板またはファサード要素。
【請求項７】
砂が０．３〜１ｍｍの粒度を有することを特徴とする、請求項６に記載の屋根用タイル、屋根用こけら板またはファサード要素。
【請求項８】
砂添加ポリマーコンクリートが０．５％未満、特に０．３％未満の収縮率を有することを特徴とする、請求項６または７に記載の屋根用タイル、屋根用こけら板またはファサード要素。
【請求項９】
ポリマーコンクリートが、老化防止剤、難燃剤および着色剤を更に含有することを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の屋根用タイル、屋根用こけら板またはファサード要素。
【請求項１０】
太陽光発電パネルが、その裏面および側面／周囲に下塗剤を有することを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の屋根用タイル、屋根用こけら板またはファサード要素。
【請求項１１】
太陽光発電パネルが、その裏面および側面／周囲にポリウレタンフレームを有することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の屋根用タイル、屋根用こけら板またはファサード要素。
【請求項１２】
フレームが１〜５ｍｍ、特に２〜３ｍｍの厚さを有することを特徴とする、請求項１１に記載の屋根用タイル、屋根用こけら板またはファサード要素。
【請求項１３】
ポリウレタン生成用脂肪族および／または芳香族成分を含有することを特徴とする、請求項１１に記載の屋根用タイル、屋根用こけら板またはファサード要素。
【請求項１４】
太陽光発電パネルに面さない側に硬質フォームコアを更に有することを特徴とする、請求項１〜１３のいずれかに記載の屋根用タイル、屋根用こけら板またはファサード要素。
【請求項１５】
太陽光発電パネルの電気的接続が、屋根用タイル／屋根用こけら板／ファサード要素の裏面に存在することを特徴とする、請求項１〜１４のいずれかに記載の屋根用タイル、屋根用こけら板またはファサード要素。
【請求項１６】
太陽光発電パネルの裏面および側面／周囲に下塗剤を供給し、次いで、射出によって弾性ポリウレタンフレームを適用し、続いて、それを箱形型に入れ、その後、ポリマーコンクリートを導入することを特徴とする、請求項１〜１５のいずれかに記載の屋根用タイル、屋根用こけら板またはファサード要素の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電パネルを有する屋根用タイル、屋根用こけら板またはファサード要素、およびそのような屋根用タイル／屋根用こけら板／ファサード要素の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電パネルは、太陽光を電気エネルギーに直接変換する。太陽光発電パネルは、例えば、太陽光発電システムにおいて、送電網から独立した小負荷において、または宇宙船用電力供給装置のために、単独で使用されるかまたは配列に接続される。
【０００３】
太陽光発電用システムの要求を満たすため、各種材料を用いて太陽電池を組み合わせ、太陽光発電パネルを製造しなければならない。太陽光発電パネルは通常、ガラス板、透明プラスチック層、単結晶または多結晶太陽電池および裏面遮断フィルムからなるフレーム付き集成部品を包含する。
【０００４】
ガラス板は、前面カバーとして、また、物理的影響および気象影響からの保護のために機能する。可能な限り少ないスペクトルの光領域における吸収損失、すなわち効率損失を維持するために、ガラス板は極めて高い透明性を有さなければならない。温度変化に対する耐性が高い、単板安全ガラス（ＳＰＳＧ）で作られたガラス板を通常使用する。
【０００５】
透明プラスチック層は、太陽電池を埋封するための封入用フィルムを包含する。特に、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル）フィルム、ＴＰＵ（熱可塑性ポリウレタン）フィルム、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）フィルムおよび／またはシリコーン封入剤を、封入用フィルムとして使用する。これらの材料は、パネル集成部品全体を合わせて接着結合するのに役立つ。シリコンで作られた太陽電池は、はんだ付けリボンによって互いに電気的に接続される。集成部品の裏面は、例えばポリフッ化ビニルおよび／またはポリエステルの耐侯性複合プラスチックシートで形成される。
【０００６】
太陽光発電パネルの製造は、多くの場合、ガラス板の太陽に面さない側から始める。適当に清浄化したガラスに、ＥＶＡフィルムを適用する。接続した太陽電池を、ＥＶＡフィルム付きガラス板上に配置する。次いで、別のＥＶＡフィルムおよび裏面フィルムによって全体を被覆する。約１５０℃での貼り合わせ過程で、ＥＶＡフィルムは溶融し、はんだ付けされた太陽電池の間の隙間に流れ込み、熱架橋する。乳白色であったＥＶＡフィルムから、澄明な三次元架橋したプラスチック層が生じる。この層は、もはや溶融することはできず、太陽電池は、ガラス板および裏面フィルムに埋封され、しっかり結合される。反射損をもたらし得る気泡の形成は、真空下で貼り合わせることにより回避される。複合シートで形成したパネル裏面は、太陽電池および封入用材料を、湿気および酸素から保護する。湿気または酸素は、金属接点の腐蝕およびＥＶＡ封入用材料の化学分解を招くことがある。
【０００７】
太陽光発電パネル内の太陽電池は全て、通常は直列に電気接続されているので、腐蝕により、パネルは完全に故障し得る。ＥＶＡの分解は、光吸収による性能低下と関連しているパネルの黄変、および外観劣化に現れる。複合シート以外に、別のガラス板を裏面貼り合わせ層として使用することもできる。
【０００８】
太陽光発電パネルは通常、アルミニウム製フレームを備えている。アルミニウム製フレームは、輸送、取扱いおよび取付けの際、ガラス板を保護し、更に、複合体を結合および補強するのに役立つ。
【０００９】
宇宙技術におけるまたは送電網から独立した小負荷における太陽光発電パネルの使用に加えて、そのようなパネルは、（一般）家庭への電力供給にもますます使用されてきている。この目的のために、太陽光発電パネルは、屋根に取り付けられる。その際、そのような太陽光発電パネルがかなりの自重を有することを考慮する必要がある。太陽光発電パネルの自重は、屋根の静力学、すなわち家全体の静力学に影響を及ぼす。常套の屋根用タイル／屋根用こけら板に代えて太陽光発電パネルを使用するならば、屋根の外観が不均一になる。同じことは、ファサード太陽光発電パネルの使用にも当てはまる。同様に、ファサード太陽光発電パネルは、建物の外壁に不均一な外観をもたらす。
【００１０】
屋根用被覆材の複数のメーカーは、太陽電池屋根用こけら板を提供している。例えば、CSS（登録商標）太陽電池屋根用こけら板（Creative Solar Systems GmbH（ドイツ国ズール−ヴィヒツハウゼン在）、太陽光発電システム（Braas Monier GmbH（ドイツ国オーバーウルゼル在））、KoraSun（登録商標）（Koramic社（ベルギー国コルトレイク在））、またはPREFA SOLAR（登録商標）（Prefa GmbH（ドイツ国在ヴァウンゲンおよびベルギッシュ・グラートバッハ在））のような市販されているシステムはしばしば、複数の常套の屋根用こけら板／屋根用タイルの寸法を有し、いずれのシステムも、存在する屋根用こけら板／屋根用タイルを複数枚取り換えるか、または存在する屋根用こけら板／屋根用タイルに加えて取り付けられる。
【００１１】
これまで、太陽光発電パネルは、屋根用こけら板または屋根用タイルまたはファサード要素の通常の外形に見かけ上対応しない様々な形状またはケーシングを有するものと考えられてきた。先行技術では、太陽光発電パネルを屋根材に組み込む種々の可能性が知られている。
【００１２】
例えばＤＥ  １９８  ２７  ７７６  Ａ１およびＤＥ  ２００  １０  ６２０  Ｕ１は、透明な屋根瓦／屋根用タイルを扱っている。太陽光発電パネルは、光学的に透明な屋根瓦または屋根用タイルの下側に供給されている。
【００１３】
ＤＥ  ３３  １４  ６３７  Ａ１は、傾斜のある屋根領域の部分的重複適用範囲のための屋根用こけら板であって、半導体太陽光発電要素が、隣接した屋根用こけら板によって被覆されていない前記領域に供給されており、屋根用こけら板が、半導体太陽光発電要素の下側に、下および上にある屋根用こけら板の空洞とつながった空洞を有する、屋根用こけら板に関する。
【００１４】
ＤＥ  １０３  ５６  ６９０  Ｂ４は、透明なカバーを通常備えた複数の結晶シリコン電池からなる屋根組込製品のための太陽光発電パネルに関する。カバーには、シリコン電池を収容するためのシリコン電池数に相当する多数のくぼみが、太陽に面さない側に、シリコン電池の厚みに少なくとも対応する深さで供給されている。
【００１５】
ＤＥ  ２０３  ０４  ０９９  Ｕ１は、屋根用タイルに取り付けることができる物理的固定デバイスを扱っている。固定デバイスは、対象物、特に太陽光発電モジュールを取り外し可能に結合するのに役立つ。固定デバイスによって、屋根被覆要素に関する受容対象物の位置を変えたり配置したりすることができる。固定デバイスは、屋根被覆要素を超えて伸び、対象物を保持するための調節可能な受容ヘッドに接続された、支持要素を少なくとも１つ有する。そのような固定デバイスは、広範な種類の屋根用タイルに適している。ＵＳ  ５，４０９，５４９  Ａ、ＥＰ  ０  ４４０  １０３  Ａ２およびＥＰ  ０  ７１０  ８０６  Ｂ１もまた、屋根用タイルまたは屋根用こけら板の上への太陽光発電パネルの物理的取り付けを扱っている。
【００１６】
ＤＥ  １９９  ５３  ４６６  Ａ１は、寸法の大きい太陽電池屋根用こけら板を扱っている。その基礎となる本体は、特定のポリマーコンクリートからなり、それによって、光起電力量に関して好ましい温度挙動を達成している。屋根用こけら板の著しい強度および弾性の故に、屋根の堅固さを助長するタイル貼り方法を実現することができる。
【００１７】
ＤＥ  ２９６  １６  ０１５  Ｕ１は、市販屋根用こけら板または屋根用タイルの外面形状を有する、ビルおよび他の施設の屋根材のためのデバイスに関するが、それらは、広範な種類の材料から製造され、電力を発生させる太陽光発電パネルに組み込まれる。例えば、屋根用タイルは、リサイクルプラスチックから製造されている。太陽光発電パネルは、取り外し可能な接合手段によって太陽電池屋根用こけら板に組み込まれる。
【００１８】
ＤＥ  １０  ２００５  ０５０  ８８４  Ａ１は、光起電性パネル、その製造方法、および複数の光起電性パネルからなるシステムを扱っている。同特許公報は、例えば屋根材またはファサード表面の設計に使用するための光起電性パネルに関し、特に、保持フレームを有する光起電性パネル、その製造方法、および複数のそのような光起電性パネルを有するシステムに関する。
【００１９】
ＪＰ  ２００４−１３２１２３  Ａは、屋根用タイルまたは屋根用こけら板への太陽光発電パネルの取り付けを扱っている。太陽光発電パネルは、屋根用材料上に供給される。電気的接続は、太陽光発電パネルの裏面に存在し、屋根用材料は、これらの接続のためのくぼみを有する。
【００２０】
ＤＥ  ４４  １１  ４５８  Ａ１では、最初に従来通りタイル貼りした屋根の屋根用タイルに、その後、太陽光発電パネルをプレスして滑らないよう固定している。この固定は、太陽光発電パネル上の横方向に伸びる弾性突起物によって可能となる。これらの弾性突起物は、屋根用タイル／屋根用こけら板の広範な寸法誤差に適合することができるので、安全かつ確実な支持が常に確保される。太陽光発電パネル上の突起物は、非金属材料、特にプラスチック材料、例えばシリコーンとして接着剤を含む、複数の微小容器を有する。
【００２１】
屋根用タイルまたは屋根用こけら板の上への太陽光発電パネルの物理的取り付けに加えて、接着によって直接太陽光発電パネルを取り付けることもできる。ＤＥ  ３９  ３２  ５７３  Ｃ３は、通例押し出されたおよび／またはロールオンされた表面被覆を有するコンクリート製屋根用こけら板、その製造方法、およびその製造のためのデバイスを扱っている。
【００２２】
ＤＥ  １００  ４８  ０３４  Ｂ４は、裏面に電線を有する、自己接着性層を含むガラス不含有可撓性太陽電池ラミネートを扱っている。太陽電池ラミネートは、ガラス層または透明プラスチック層の間に結晶太陽電池がフレームなしで埋封されたものである。
【００２３】
屋根用こけら板または屋根用タイルおよび屋根用パネルシステムは、ＤＥ  １０  ２００５  ０３２  ８２６  Ａ１でも使用されており、同文献では、基材または支持材に太陽電池の被覆が適用（接着）されている。
【００２４】
ＪＰ  ２００４−１６２４４３  Ａは、有機太陽電池を扱っている。有機太陽電池は、樹脂系の屋根用タイルまたは屋根用こけら板の上に供給されている。
【００２５】
しかしながら、特定の固定デバイスまたは追加部品、追加シール、並びに取り付けおよび点検作業についての増大した支出が必要なので、屋根表面への太陽光発電パネルの組み込みは、複雑かつ高価である。太陽光発電パネルの組み込みはしばしば、付加的な作業を必要とし、このことが、太陽電気価格を最終的に上昇させている。加えて、負荷重量も増える。屋根用こけら板／屋根用タイルに加えて、太陽光発電パネルをビルの上に載せることもできるが、このことは、静力学を計算する際に考慮しなければならない。家の外装材における追加の負荷重量もまた、考慮しなければならない。
【００２６】
例えば、この方法の改善点は、屋根用タイル／屋根用こけら板／ファサード要素に太陽光発電パネルを直接組み込むことであろう。結合は、太陽光発電パネルと屋根用こけら板／屋根用タイル／ファサード要素の間の長期的な接着を確実にしなければならない。ビルの壁に垂直に適用されたファサード要素については、太陽光発電パネルがファサード要素から外れて落下するといけないので、そのような長期的接着は重要である。太陽光発電パネルとポリマー材料の長期的接合は知られている。
【００２７】
例えば、ＵＳ  ５，７４３，９７０  Ａは、ポリマー材料に完全に埋封された太陽光発電パネルを記載している。同様に、ＥＰ  １  ２２５  ６４２  Ａ１は、ポリウレタン封入を伴った太陽光発電パネル、その製造方法を記載している。その前面は透明ポリウレタンからなる。
【００２８】
ＵＳ  ４，８３０，０３８およびＵＳ  ５，００８，０６２は、太陽光発電パネルの裏面、側面および一部の前面に適用されたエラストマーによって隔絶された、湿気から保護された太陽光発電パネルを扱っている。
【００２９】
太陽光発電パネルを屋根用こけら板／屋根用タイル／ファサード要素に組み込む際、太陽光発電パネルと屋根用こけら板／屋根用タイル／ファサード要素の間の、温度変化による応力を考慮しなければならない。
【００３０】
プラスチック材料による平面ガラスとポリマー人造石の間の結合は、ＤＥ  １９９  ３３  １７８  Ａ１に記載されている。ガラス添加ポリマー人造石は、耐引掻き性平面ガラス板と分離不可能に結合される。平面ガラス板はポリ酢酸ビニル層を備えており、製造中、少なくともポリマー人造石コア層は、既に硬化した成形部材として使用される。ポリマー人造石は、ガラス粒体を添加した不飽和ポリエステル樹脂（ＵＰ樹脂）からなる。平面ガラス板に加えて、太陽光発電パネルも、ＤＥ  １９９  ５８  ０５３  Ａ１に記載されているように使用される。発電成形部品は、４つの層からなる。最上層は、薄膜太陽電池で被覆された、透明性の高いポリ酢酸ビニル（ＰＶＡＣ）の弾性下塗層を有する平面ガラス板である。第３の層は、ガラス粒体を添加したＵＰ樹脂に基づくポリマー人造石の装飾層である。基層はポリマー人造石からなる。基層は、既に硬化した成形部品として使用されるが、装飾層はまだ未硬化のまま使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３１】
【特許文献１】ＤＥ  １９８  ２７  ７７６  Ａ１
【特許文献２】ＤＥ  ２００  １０  ６２０  Ｕ１
【特許文献３】ＤＥ  ３３  １４  ６３７  Ａ１
【特許文献４】ＤＥ  １０３  ５６  ６９０  Ｂ４
【特許文献５】ＤＥ  ２０３  ０４  ０９９  Ｕ１
【特許文献６】ＵＳ  ５，４０９，５４９  Ａ
【特許文献７】ＥＰ  ０  ４４０  １０３  Ａ２
【特許文献８】ＥＰ  ０  ７１０  ８０６  Ｂ１
【特許文献９】ＤＥ  １９９  ５３  ４６６  Ａ１
【特許文献１０】ＤＥ  ２９６  １６  ０１５  Ｕ１
【特許文献１１】ＤＥ  １０  ２００５  ０５０  ８８４  Ａ１
【特許文献１２】ＪＰ  ２００４−１３２１２３  Ａ
【特許文献１３】ＤＥ  ４４  １１  ４５８  Ａ１
【特許文献１４】ＤＥ  ３９  ３２  ５７３  Ｃ３
【特許文献１５】ＤＥ  １００  ４８  ０３４  Ｂ４
【特許文献１６】ＤＥ  １０  ２００５  ０３２  ８２６  Ａ１
【特許文献１７】ＪＰ  ２００４−１６２４４３  Ａ
【特許文献１８】ＵＳ  ５，７４３，９７０  Ａ
【特許文献１９】ＥＰ  １  ２２５  ６４２  Ａ１
【特許文献２０】ＵＳ  ４，８３０，０３８
【特許文献２１】ＵＳ  ５，００８，０６２
【特許文献２２】ＤＥ  １９９  ３３  １７８  Ａ１
【特許文献２３】ＤＥ  １９９  ５８  ０５３  Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３２】
従って、本発明の目的は、太陽光発電パネルを有する屋根用タイル／屋根用こけら板／ファサード要素を提供することである。先行技術と比べた改良点として、太陽光発電モジュールは、屋根用タイル／屋根用こけら板／ファサード要素と長期的に接合されなければならない。湿気の進入を防ぐために、接合は、十分な耐候性を有さなければならない。太陽光発電パネルは、屋根構造物または組積造建造物の上に追加の負荷重量をかけてはならない。従って、太陽光発電パネルは、屋根用こけら板／屋根用タイル／ファサード要素に組み込まれなければならない。対応する屋根用タイル／屋根用こけら板／ファサード要素は、概して屋根構造物または住宅構造物に組み込まれるので、ドイツの建築基準法ＤＩＮ  ４１０２−７に従った必要条件を満たさなければならない。特に、対応する屋根用タイル／屋根用こけら板／ファサード要素は、火花および放射熱に対する耐性を示さなければならない。従って、本発明の別の目的は、十分な難燃性を有する太陽電池屋根用タイル／太陽電池屋根用こけら板／太陽電池ファサード要素を設計することである。
【００３３】
太陽電池屋根用こけら板／太陽電池屋根用タイル／太陽電池ファサード要素は、光学の面から、特に色に関して、常套の屋根用こけら板／屋根用タイル／ファサード要素と区別されてはならない。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
第一の態様において、本発明の目的は、太陽光発電パネルを有する屋根用タイル／屋根用こけら板／ファサード要素であって、太陽光発電パネルが、その裏面および側面／周囲においてポリウレタン（好ましくは弾性ポリウレタン）に埋封されていることを特徴とする、屋根用タイル／屋根用こけら板／ファサード要素によって達成される。
【００３５】
別の好ましい態様では、裏面フィルムを有さない太陽光発電パネルを供給する。この場合、太陽光発電パネルは、ガラス板と、ＥＶＡフィルムに埋封されているが裏面保護フィルムは伴わない太陽電池とを含んでなる。本発明によれば、そのような太陽光発電複合体は、その裏面および側面／周囲においてポリウレタン（好ましくは弾性ポリウレタン）に埋封されている。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
屋根用タイル／屋根用こけら板／ファサード要素は、ポリマーコンクリート、特にポリウレタン含有コンクリートを更に有する。ポリマーコンクリートは、フレーム付き太陽光発電パネルの側面／周囲および裏面に供給される。太陽光発電パネルが裏面複合シートを有さないならば、ポリマーコンクリートは、この省かれた高価な裏面複合シートの代わりに、水分および酸素遮断機能を果たす。
【００３７】
ポリマーコンクリートは、場合により硬化剤、促進剤、阻害剤、難燃剤または他の添加剤の添加を伴っていてよい、有機バインダーおよび無機充填材からなる複合材である。常套のコンクリートと比べると、ポリマーコンクリートは、向上した性能特性、少ない加工量および長い有効寿命を特徴とする。ポリマーコンクリートは良好な熱放散を可能にし、これにより太陽電池の発電量は高くなる。太陽光照射が強いとき、モジュールは８０℃に達する発熱性を示し、これにより太陽電池効率が温度に伴って低下し、従って最終的に太陽電力のコストが高くなる。ポリマーコンクリートの機能は、これを回避する。
【００３８】
屋根用タイル／屋根用こけら板／ファサード要素を製造するとき、収縮率は、常套のコンクリートと同程度と観察される。「収縮」は、乾燥の故のセメント石の体積縮小を意味する。ポリマーコンクリートにしばしば使用されるＵＰ樹脂は、約９％の収縮率を有する。ＵＰ樹脂からなるポリマー人造石と接触する太陽光発電パネルは当然、ポリマーコンクリートと同様に収縮することはできない。ＵＰポリマーコンクリートの収縮の故に、太陽光発電パネルは、太陽光発電パネルを破壊するかまたは太陽電池に損傷を与える、硬化中のそのような高い機械的負荷に付される。パネルを見る方向によって、太陽光発電パネルは凹状または凸状に曲げられる。
【００３９】
本発明のポリマーコンクリートに使用されるポリウレタンは、０．９〜１．５％、特に１．２％の収縮率を有する。
【００４０】
収縮率は、１種以上の充填材の添加によって更に小さくすることができる。例えば、本発明のポリウレタンは、ポリマーコンクリートの調製のために５０〜８５重量％、特に７０重量％の充填材、例えば砂を混合することができる。均一な生成物を得ると同時に充填材の割合を高くするために、砂は、種々の粒度分布からの相互補完的な粒度分布を有する混合物を含有してよい。これらの粒度は、好ましくは０．３〜１ｍｍの直径範囲を含む。そのような砂添加コンクリートは、０．５％未満、特に０．３％未満の収縮率を有する。ポリマーコンクリートの収縮率は、老化防止剤、難燃剤および着色剤の添加によって変化しない。そのような小さい収縮率によって、太陽光発電パネルと屋根用タイル／屋根用こけら板の間の分離不可能な結合が可能になる。
【００４１】
好ましくは、本発明の屋根用タイル／屋根用こけら板／ファサード要素のポリマーコンクリートは、少なくとも１種の難燃剤を含む。本発明によれば、「難燃剤」は特に、有機化合物（とりわけ、ハロゲン化有機化合物、リン含有有機化合物、例えば、リン酸トリクレジル、トリス（２−クロロエチル）ホスフェート、トリス（クロロプロピル）ホスフェートおよびトリス（２，３−ジブロモプロピル）ホスフェート、並びに窒素含有有機化合物）、無機リン化合物（例えば、赤リン、ポリリン酸アンモニウム）、無機金属水酸化物（例えば三水酸化アルミニウム）、酸化アルミニウム水和物、ポリリン酸アンモニウム、ポリメタリン酸ナトリウム、リン酸アミン（例えばリン酸メラミン）および無機ホウ素化合物（例えば、ホウ酸、ホウ砂）を意味する。
【００４２】
本発明の範囲内で適用することができる市販難燃剤の例は、例えば、Disflamoll（登録商標） DPK（リン酸クレジルジフェニル）、Levagard（登録商標） DMPP（ジメチルプロパンホスホネート）、Levagard（登録商標） PP（トリス（２−クロロイソプロピル）ホスフェート）、メラミン、Exolite（登録商標） AP 422（式：（ＮＨ４ＰＯ３）ｎ［式中、ｎは２０〜１０００、特に２００〜１０００である］で示されるさらさらした粉末状の難水溶性ポリリン酸アンモニウム）、Apyral（登録商標）（Ａｌ（ＯＨ）３）を包含する。
メラミンが難燃剤として特に好ましい。
【００４３】
太陽光発電パネル自体はまず、裏面および側面／周囲に下塗剤を有している。この下塗剤に、ポリウレタンフレーム（ＰＵフレーム）を、裏面および側面／周囲に適用する。脂肪族および／または芳香族成分を使用してポリウレタンを生成する。本発明によれば、このフレームは、１〜５ｍｍ、特に２〜３ｍｍの厚さを有する。任意に、太陽光発電部材の前面、すなわちガラス側に、周縁完成縁を有していてもよい。しかしながら、周縁完成縁が、太陽電池と重なることはない。
【００４４】
太陽光発電部材、ＰＵフレームおよび屋根用こけら板／屋根用タイル／ファサード要素の間の移動が平坦であって、雨水および汚れがたまり得る段差、縁または同様のでこぼこを含まないことが重要である。汚れ層は、ガラス板の透明性を減少させ、従って、太陽発電量を低下させる。
【００４５】
下塗剤によって、ポリウレタンは太陽電池にしっかりと結合される。酸素または湿気の進入は回避される。太陽光発電パネルと屋根用タイル／屋根用こけら板／ファサード要素の間の応力を補償することによって、本発明のフレームの厚さは、屋根用タイル／屋根用こけら板／ファサード要素への太陽光発電パネルの長期的接着を確保する。そのような応力は、例えば温度変化に起因し得る。ポリマーコンクリートおよび太陽光発電部材は、異なった熱膨張係数を有する。太陽光照射が強いと、これらの材料は異なった膨張を示し、凍結中、これらの材料は異なった収縮を示す。この熱膨張差は、ポリウレタンフレームによって補償される。
【００４６】
更に、太陽光発電モジュールのフレームは、等方性および／または異方性充填材を含有することができる。異方性充填材、特に針状および／または繊維状充填材が特に好ましい。
【００４７】
本発明によれば、「充填材」は、有機および／または無機化合物、好ましくは以下を除く有機および／または無機化合物を意味する：
ａ）ハロゲン化有機化合物、リン含有有機化合物または窒素含有有機化合物；および
ｂ）無機リン化合物、無機金属水酸化物および無機ホウ素化合物。
ａ）およびｂ）に記載した化合物の群は、好ましくは、本発明の難燃剤に分類される。
【００４８】
異方性の針状および／または繊維状充填材の利点は、ポリマー内の配向、それに起因する特に低い熱膨張値および熱収縮値にある。
【００４９】
フレームに含まれる充填材の量は、ポリウレタンの重量に基づいて、好ましくは１０〜３０重量％の範囲、より好ましくは１５〜２５重量％の範囲である。
【００５０】
Ｒ−ＲＩＭ（強化反応射出成形）法に加えて、例えばファイバースプレー法、すなわちいわゆるＳ−ＲＩＭ（Ｓ＝構造）法で、充填材入りポリウレタン中に強化材を高含量で含む物体を製造することができる。ファイバースプレー法では、ファイバー−ポリウレタン混合物を、型内の所望の場所にスプレーする。次いで、型を閉じ、ＰＵＲ系の反応を完了させる。Ｓ−ＲＩＭ法では、予備成形（連続）ファイバー構造体を（フレーム）型に挿入し、続いて、まだ開放したままのまたは既に閉じられた型にＰＵＲ反応混合物を射出する。
【００５１】
更に、ファイバー含量の高いフレームの製造は、型に挿入されたファイバー構造体が今度は真空の適用によって含浸されるＲＴＭ（樹脂移送成形）法によっても可能である。
【００５２】
好ましくは、充填材は、合成または天然の、特に無機の充填材である。より好ましくは、充填材は、下記群から選択される：マイカ、プレート状および／または繊維状珪灰石、ガラスファイバー、カーボンファイバー、アラミドファイバーまたはそれらの混合物。これらの充填材のうち、繊維状珪灰石が、安価であり入手しやすいので好適である。
【００５３】
好ましくは、充填材は、被膜、特にアミノシラン系被膜を付加的に有する。この場合、充填材とポリマーマトリックスの間の相互作用は強化される。これにより性能特性がよくなる。なぜなら、被膜は、ファイバーをポリウレタンマトリックスに長期的に結合するからである。
【００５４】
好ましくは、前記した屋根用タイル／屋根用こけら板／ファサード要素に含まれる本発明の太陽光発電パネルのフレームは、少なくとも１種の難燃剤を含む。本発明で使用される「難燃剤」とは、特に有機化合物（とりわけ、ハロゲン化有機化合物、リン含有有機化合物、例えば、リン酸トリクレジル、トリス（２−クロロエチル）ホスフェート、トリス（クロロプロピル）ホスフェートおよびトリス（２，３−ジブロモプロピル）ホスフェート、並びに窒素含有有機化合物）、無機リン化合物（例えば、赤リン、ポリリン酸アンモニウム）、無機金属水酸化物（例えば三水酸化アルミニウム）、酸化アルミニウム水和物、ポリリン酸アンモニウム、ポリメタリン酸ナトリウム、リン酸アミン（例えばリン酸メラミン）および無機ホウ素化合物（例えば、ホウ酸、ホウ砂）を意味する。
【００５５】
本発明の範囲内で適用することができる市販難燃剤の例は、例えば、Disflamoll（登録商標） DPK（リン酸クレジルジフェニル）、Levagard（登録商標） DMPP（ジメチルプロパンホスホネート）、Levagard（登録商標） PP（トリス（２−クロロイソプロピル）ホスフェート）、メラミン、Exolite（登録商標） AP 422（式：（ＮＨ４ＰＯ３）ｎ［式中、ｎは２０〜１０００、特に２００〜１０００である］で示されるさらさらした粉末状の難水溶性ポリリン酸アンモニウム）、Apyral（登録商標）（Ａｌ（ＯＨ）３）を包含する。
メラミンが難燃剤として特に好ましい。
【００５６】
好ましくは、太陽光発電モジュールのフレームは、充填材と難燃剤の両方を含む。これら二成分の存在は良好な機械的性質をもたらし、同時に、太陽光発電モジュールは十分な難燃性を示す。
【００５７】
太陽電池屋根用タイル／太陽電池屋根用こけら板／太陽電池ファサード要素の重量を減らすために、屋根用タイル／屋根用こけら板／ファサード要素の太陽光発電パネルに面さない側に、硬質フォームコアを挿入することもできる。そのような硬質フォームコアは、ポリマーコンクリートによって完全に封入されたまま導入してもよい。別の態様として、硬質フォームコアは、その裏面および側面／周囲に、１〜５ｍｍ、特に２〜３ｍｍの厚さを有するポリウレタンフレームを有してもよい。前記した太陽電池屋根用タイル／太陽電池屋根用こけら板／太陽電池ファサード要素の裏終端面を形成するために、このポリウレタンフレーム付き硬質フォームコアを挿入することができる。この場合も、脂肪族および／または芳香族成分を使用してポリウレタンを生成する。ポリウレタンフレームの使用により、硬質フォームコアは、屋根用タイル／屋根用こけら板／ファサード要素に長期的に結合される。気象条件に起因する硬質フォームコアと屋根用タイル／屋根用こけら板／ファサード要素の間の材料応力は補償される。硬質フォームコアは、前記した屋根用タイル／屋根用こけら板／ファサード要素の重量軽減に加えて、建物の断熱性も改善する。
【００５８】
本発明によれば、太陽光発電パネルの電気的接続は、屋根用タイル／屋根用こけら板／ファサード要素の裏面に存在する。これにより、個々の太陽光発電パネルを簡単に接続することが可能になる。
【００５９】
本発明の別の態様では、太陽電池屋根用タイル／太陽電池屋根用こけら板／太陽電池ファサード要素を製造するとき、まず、太陽光発電パネルの裏面および側面／周囲に下塗剤を供給し、次いで、その裏面および側面／周囲に弾性フレームを供給する。続いて、ポリウレタンエラストマーでこのようにフレーム付けした太陽光発電パネルを、型に挿入する。使用条件下で太陽に面する側を、箱形型の底面領域上に配置する。その後、ポリマー／コンクリート混合物をラミネートの裏面に注入または射出し、例えば超音波によって、振動させながら拡げる。振動させながら拡げることにより、気泡がコンクリート中に封入されることを防ぐ。
【００６０】
別の方法では、下塗剤を有する太陽光発電要素を二個取型に直接配置する。使用条件下で太陽に面する側を、箱形型の底面領域上に配置する。この型に、弾性フレームをまず適用する。次いで、二個取型の上型を、ポリマーコンクリートの体積に相当する、より大きい上型に取り替える。容積の大きくなったこの型に、その後、ポリマーコンクリートを導入し、場合により振動させながら拡げてもよい。
【００６１】
硬化過程で、ポリマーコンクリートとフレーム付き太陽光発電パネルは、分離不可能に接合される。硬化過程は、炉内で、例えば６５℃で１０分間、加熱することによって促進することができる。
【００６２】
いずれの場合も、場合により弾性フレームを有していてよい硬質フォームコアは、まだ湿潤したままの型内ポリマーコンクリートに付加的に挿入してよい。この場合も、硬化過程で、ポリマーコンクリートと、フレーム付けされたまたは完全に封入された硬質フォームコアとは、分離不可能な結合を形成する。
【００６３】
以下の実施例は、本発明の太陽電池屋根用こけら板／太陽電池屋根用タイル／太陽電池ファサード要素の製造方法を記載する。
【実施例】
【００６４】
実施例：
太陽電池屋根用こけら板を、以下の各工程で製造した。
実施例１：
最初の実施例では、裏面フィルムを有する太陽電池ラミネートを製造した。厚さ４ｍｍおよび寸法１５０ｍｍ×１５０ｍｍの硬化平面ガラス板を、前面層として使用した。厚さ４８０μｍのＥＶＡフィルム（Etimex社（ドイツ国ロッテナッカー在）のタイプVistasolar（登録商標））を２枚、接着層として使用した。これらの接着フィルムの間に、シリコン太陽電池（Solarworld社（ドイツ国ドレスデン在）のタイプSolartec（登録商標） SC 2450）を配置した。厚さ３５０μｍのTedlar（登録商標）／ポリエステルTedlar（登録商標）複合シート（Madico（米国在））を裏面に使用した。ガラス板、ＥＶＡフィルム、シリコン太陽電池、ＥＶＡフィルム、そして最後にTedlar（登録商標） PVF複合シートの順に各成分を配置してラミネートを形成し、真空ラミネーター（NPC（日本国東京在））で、まず１４０℃で６分間排気し、次いで１ｂａｒの圧力および１４０℃で２０分間、太陽光発電モジュールに圧縮した。
【００６５】
実施例２：
別の実施例では、裏面フィルムを有さない太陽電池ラミネートを製造した。Tedlar（登録商標） PVF複合シートを用いなかったこと以外は、実施例１と同様に製造した。従って、この態様では、太陽電池ラミネートは、ガラス、ＥＶＡフィルムおよび太陽電池のみからなっていた。
【００６６】
実施例３：
次いで、実施例１および２で製造した太陽電池ラミネートの両方を、ポリウレタン製型に挿入し、裏面および外側縁がポリウレタンで完全に封入されるように、射出により弾性ポリウレタン系で封入した。前面（ガラス側）上には、太陽電池がポリウレタンによって被覆されないようにして、幅１０ｍｍの周縁完成縁が存在していた。周縁ポリウレタンフレームの厚さは、裏面で３ｍｍ、外側縁および前面で２ｍｍであった。Bayer MaterialScience AG（ドイツ国レーフエルクーゼン在）のBayflex（登録商標）系Bayflex（登録商標） VP.PU 51BD11／Desmodur（登録商標） VP.PU 18IF18を使用した。ポリウレタンエラストマー中の強化材料として、Quarzwerke社（ドイツ国フレッヘン在）のタイプTremin（登録商標） 939.955の繊維状珪灰石を１８．５重量％使用した。更に、ポリウレタンエラストマー中の難燃剤として、BASF SE（ドイツ国在ルートヴィヒスハーフェン在）の微結晶性粉末メラミン（２，４，６−トリアミノ−１，３，５−トリアジン）を６．５重量％使用した。加工システムとして、実験室用ピストン計量供給システムを使用した。
【００６７】
続いて、このようにポリウレタンエラストマーでフレーム付けした太陽電池ラミネートを、第二の型に移動した。使用条件下で太陽に面する側を、箱形型の底面領域上に配置した。その後、ポリマー／コンクリート混合物を、太陽電池ラミネートの裏面に注入し、振動させながら拡げた。
【００６８】
ポリマー／コンクリート混合物を硬化し、フレーム付きラミネートと分離不可能に接合した。
【００６９】
ポリマー／コンクリート混合物は、Bayer MaterialScience AG（ドイツ国レーフエルクーゼン在）のBaydur（登録商標） GS（VP.PU 85BD 11/Desmodur 44V10L）に基づいて調製した。第一工程では、成分を手動で混合した後に、Baydurポリマー系を撹拌した。次いで、予め乾燥しておいた砂混合物を添加した。砂混合物は、微粒子砂（Cemix（登録商標）、手動適合された石膏、粒度０．３〜０．６ｍｍ、Lasselsbergerグループ）およびより粗い砂（Cemix（登録商標）、乾燥石膏砂、０．６〜１ｍｍ、Lasselsbergerグループ）の当量混合物からなっていた。その後、このように調製したポリマー／コンクリート混合物を太陽電池ラミネート上に均一に注入した。
【国際調査報告】
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