(57)【要約】  第１のフロートガラスシート上に堆積された薄膜型太陽電池と、アイオノマー封止材シートと、フロートガラス保護シートと、を含む薄膜型太陽電池モジュール。
2012513126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）第１のフロートガラスシート上に堆積された薄膜型太陽電池を含み、前記第１のフロートガラスシートと反対側にある面が（ｂ）にラミネートされる太陽電池層と、
（ｂ）アイオノマーを含み、（ｃ）にラミネートされる封止材シートと、
（ｃ）第２のフロートガラスシートと、
を含む、太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記薄膜型太陽電池が、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）、セレン化インジウム銅（ＣＩＳ）、二セレン化インジウム／ガリウム銅（ＣＩＧＳ）、光吸収染料、および有機半導体に基づく薄膜型太陽電池からなる群から選択される、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記第１のフロートガラスシートおよび前記第２のフロートガラスシートのそれぞれが、独立して、約２〜約５ｍｍの厚さを有する、請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記アイオノマーが、カルボキシレート基とカチオンとを含み、かつ前駆体α−オレフィンカルボン酸コポリマーの中和生成物であり、前記前駆体α−オレフィンカルボン酸コポリマーが、（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）前記α−オレフィンカルボン酸コポリマーの全重量を基準にして約１８〜約３０ｗｔ％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、を含み、前記前駆体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５％〜約９０％が、中和されて前記アイオノマーを形成する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記アイオノマー封止材シートが、約１〜約１２０ミル（約０．０２５〜約３ｍｍ）の厚さを有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記アイオノマー封止材シートが、約５〜約４５ミル（約０．１２７〜約１．１４ｍｍ）の厚さを有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
使用時、前記第１のフロートガラスシートが、太陽の方向を向き、かつ前記太陽電池用のスーパーストレートとして機能し、前記第２のフロートガラスが、太陽から離れる方向を向き、かつバックシートとして機能する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記太陽電池層がさらに、前記フロートガラスバックシート上に定置された孔を介して前記モジュールから出る電気ワイヤーを含む、請求項７に記載の太陽電池モジュール。
【請求項９】
前記孔が、約１０〜約１００ｍｍの直径を有する、請求項８に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１０】
前記孔が、中心をはずれて定置される、請求項８に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１１】
使用時、前記第１のフロートガラスシートが、太陽から離れる方向を向き、かつ前記太陽電池用のサブストレートとして機能し、前記第２のフロートガラスが、太陽の方向を向き、かつフロントシートとして機能する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１２】
前記アイオノマー含有封止材シートが十分に透明である、請求項１１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１３】
（ｉ）請求項１〜１２のいずれか一項に挙げられた構成層をすべて含む集成体を提供する工程と、（ｉｉ）前記集成体をラミネートして太陽電池モジュールを形成する工程と、を含む、太陽電池モジュールの作製方法。
【請求項１４】
前記ラミネート工程が、前記集成体を加熱することにより行われ、前記集成体を真空または圧力に付していてもよい、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２００８年１２月１９日出願の米国仮特許出願第６１／１３９１３９号（その全体が参照により本明細書に組み入れられるものとする）に基づく優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、機械的信頼性のある薄膜型太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００３】
持続可能なエネルギー資源を提供するので、太陽電池の使用は、急速に拡大している。太陽電池は、典型的には、使用される光吸収材料に基づいて２つのタイプすなわちバルク型またはウエハ型太陽電池と薄膜型太陽電池とに分類可能である。
【０００４】
単結晶シリコン（ｃ−Ｓｉ）、多結晶シリコンまたは多重結晶シリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉまたはｍｃ−Ｓｉ）、およびリボンシリコンは、より伝統的なウエハ型太陽電池を形成する際に最も一般的に使用される材料である。ウエハ型太陽電池から得られる太陽電池モジュールは、多くの場合、接合一体化された一連の自己支持性ウエハ（またはセル）を含む。ウエハは、一般的には、約１８０〜約２４０μｍの厚さを有する。そのような太陽電池パネルは、太陽電池層と呼ばれ、それはさらに、個別セルユニットと、一端がセルに接続されかつ他端がモジュールから出るバスバーと、を接続するクロスリボンのような電気配線を含みうる。次に、太陽電池層はさらに、少なくとも２０年間使用可能な耐候性モジュールを形成するために、封止材層および保護層にラミネートされる。一般的には、ウエハ型太陽電池から得られる太陽電池モジュールは、太陽側の表面から非太陽側の裏面までの位置の順に、（１）入射層（またはフロントシート）、（２）表面封止材層、（３）太陽電池層、（４）裏面封止材層、および（５）バッキング層（またはバックシート）を含む。そのようなモジュールでは、太陽電池層の太陽側の面に定置される材料（すなわち、入射層および表面封止材層）は、十分な太陽光が太陽電池に到達できるように良好な透明性を有することが不可欠である。それに加えて、いくつかのモジュールは、両面型太陽電池を含みうる。この場合、太陽電池は、その太陽側の面に直接到達する太陽光を受光することによりかつ反射されてその非太陽側の面に戻る太陽光を受光することにより電力を発生可能である。そのようなモジュールでは、太陽電池層を取り囲む材料はすべて、十分に透明であることが不可欠である。
【０００５】
ますます重要になってきている他の選択肢の薄膜型太陽電池は、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）、セレン化インジウム銅（ＣｕＩｎＳｅ2またはＣＩＳ）、二セレン化インジウム／ガリウム銅（ＣｕＩｎxＧａ(1-x)Ｓｅ2またはＣＩＧＳ）、光吸収染料、および有機半導体を含む材料から一般に形成される。例として、薄膜型太陽電池は、たとえば、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、ならびに米国特許出願公開第２００７／９８５９０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。２μｍ未満の典型的な厚さを有する薄膜型太陽電池は、スーパーストレート（使用時に太陽の方向を向く）またはサブストレート（使用時に太陽から離れる方向を向く）の上に半導体層を堆積させることにより製造される。モジュール中に組み込むために、薄膜型太陽電池は、次に、（ａ）高分子（裏面）封止材シートおよび保護バックシート（バッキング層としても参照され、太陽電池をスーパーストレート上に堆積させる場合に使用される）または（ｂ）高分子（表面）封止材シートおよび保護フロントシート（入射層としても参照され、太陽電池をサブストレート上に堆積させる場合に使用される）にラミネートされる。サブストレート、スーパーストレート、フロントシート、およびバックシートは、モジュールに機械的支持を提供したり太陽電池を環境から保護したりするなどのように太陽電池モジュールにおいていくつかの共通機能を共有するので、それらはまた、保護シートまたは保護層としても参照される。それに加えて、電力出力を最大化するために、保護シートの一部、すなわち、スーパーストレートおよびフロントシートは、十分な太陽光が太陽電池に到達できるように実質的に透明である必要がある。ガラスおよび可撓性フィルム（プラスチックフィルムおよび金属フィルムの両方）は、そのような薄膜型太陽電池モジュールで種々の保護シートを形成する際に使用されてきた。しかしながら、ガラスは、その機械的性質および光学的性質に起因して依然として最も望ましい選択肢である。
【０００６】
そのようなガラス／ガラスタイプの薄膜型太陽電池モジュールでは、太陽電池は、最初に、ガラススーパーストレート上またはガラスサブストレート上に半導電性材料を直接堆積させることにより形成され、次にさらに、高分子封止材シートを覆うガラス保護シート（すなわち、バックシートまたはフロントシート）にラミネートされる。
【０００７】
フロートガラス（アニールガラスまたはアニールフロートガラスとしても参照される）は、溶融スズ浴上に溶融ガラスを浮かべてから急冷せずに徐々に冷却させることにより作製される。このほかに、ガラスは、不均一な冷却および熱勾配に起因する残留応力を最小限に抑えるために、アニールプロセスで熱処理される。そのようなプロセスは、フロートガラスシートに均一な厚さおよび非常にフラットな表面を与える。したがって、フロートガラスは、薄膜型太陽電池が上に堆積されるスーパーストレートまたはサブストレートとして使用するための主要な選択肢になっている。しかしながら、そのようなフロートガラスシートは、さらなる熱処理または化学処理により生じる表面圧縮応力がないので破損しやすい。実際上、機械的信頼性のある薄膜型太陽電池モジュールを得るために、バックシートまたはフロントシートは、多くの場合、さらに強化または処理されたガラス、たとえば、テンパーガラス（靭性化ガラスとしても参照される）、熱強化ガラス、または化学強化ガラス（これらは、未処理のフロートガラスを、それぞれ、熱テンパー処理、熱処理、または特定の化学処理にさらに付すことにより作製される）で作製される。しかしながら、そのようなさらに強化されたガラスの使用に伴ういくつかの欠点が存在する。一例として、さらなる処理によりこれらのガラスシートに未処理のフロートガラスの強度と比較してさらに強い強度を与えた場合、ガラス表面に歪みも導入されるので、ラミネートで使用するのにそれほど望ましくないものとなる。モジュール製造の難しさ（およびそれに伴うコスト）は、ガラスの歪みが増大すると共に増大する。さらには、そのようなさらに処理されたフロートガラスは、未処理のフロートガラスよりも製造費用が高いので、モジュール製造の全コストを増大させる。このほかに、テンパーガラスは、表面圧縮応力のバランス調整に必要とされる引張り残留応力により硫化ニッケル不純物などのような欠陥が破滅的に拡大する可能性があるので、自然に破壊する可能性がある。よりコストが高くかつそれほどフラットでないさらに強化されたガラスを、よりコスト効率がよくかつ歪みがないフロートガラスで置き換える技術を開発する必要性が、当業界に存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書に開示されているのは、（ａ）第１のフロートガラスシート上に堆積された薄膜型太陽電池を含み、第１のフロートガラスシートと反対側にある面が（ｂ）にラミネートされる太陽電池層と、（ｂ）アイオノマーを含み、（ｃ）にラミネートされる封止材シートと、（ｃ）第２のフロートガラスシートと、を含む太陽電池モジュールである。
【０００９】
一実施形態では、薄膜型太陽電池は、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）、セレン化インジウム銅（ＣＩＳ）、二セレン化インジウム／ガリウム銅（ＣＩＧＳ）、光吸収染料、および有機半導体に基づく薄膜型太陽電池からなる群から選択される。
【００１０】
さらなる実施形態では、第１および第２のフロートガラスシートは、それぞれ独立して、約２〜約５ｍｍの厚さを有する。
【００１１】
このほかのさらなる実施形態では、アイオノマーは、カルボキシレート基とカチオンとを含み、かつ前駆体α−オレフィンカルボン酸コポリマーの中和生成物であり、前駆体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にして約１８〜約３０ｗｔ％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、を含み、前駆体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５％〜約９０％は、中和されてアイオノマーを形成する。
【００１２】
このほかのさらなる実施形態では、アイオノマー封止材シートは、約１〜約１２０ミル（約０．０２５〜約３ｍｍ）の厚さを有する。
【００１３】
このほかのさらなる実施形態では、アイオノマー封止材シートは、約５〜約４５ミル（約０．１２７〜約１．１４ｍｍ）の厚さを有する。
【００１４】
太陽電池モジュールのこのほかのさらなる実施形態では、使用時、第１のフロートガラスシートは、太陽の方向を向き、かつ太陽電池用のスーパーストレートとして機能し、第２のフロートガラスは、太陽から離れる方向を向き、かつバックシートとして機能する。さらには、太陽電池層は、フロートガラスバックシート上に定置された孔を介してモジュールから出る電気ワイヤーをさらに含むことが可能であり、かつ孔は、約１０〜約１００ｍｍの直径を有することが可能であるか、または孔は、中心をはずれて定置可能である。
【００１５】
太陽電池モジュールのこのほかのさらなる実施形態では、使用時、第１のフロートガラスシートは、太陽から離れる方向を向き、かつ太陽電池用のサブストレートとして機能し、第２のフロートガラスは、太陽の方向を向き、かつフロントシートとして機能する。さらには、アイオノマー含有封止材シートは、十分に透明である。
【００１６】
さらに本明細書に開示されているのは、（ｉ）以上に記載の構成層をすべて含む集成体を提供する工程と、（ｉｉ）集成体をラミネートして太陽電池モジュールを形成する工程と、を含む太陽電池モジュールの作製方法である。ラミネート工程は、集成体を熱および場合により真空または圧力に付することにより実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本明細書に開示される薄膜型太陽電池モジュールの一実施形態の断面図（原寸どおりではない）である。
【図２】本明細書に開示される薄膜型太陽電池モジュールの一実施形態の断面図（原寸どおりではない）である。
【図３】本明細書に開示される薄膜型太陽電池モジュールの一実施形態の断面図（原寸どおりではない）である。
【図４Ａ】ポリ（ビニールブチラール）（ＰＶＢ）（ＣＥ２）と対比してアイオノマー（Ｅ１）およびエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）（ＣＥ１）の強度および偏倚の相対比較を示している。
【図４Ｂ】ポリ（ビニールブチラール）（ＰＶＢ）（ＣＥ２）と対比してアイオノマー（Ｅ１）およびエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）（ＣＥ１）の強度および偏倚の相対比較を示している。
【図５Ａ−Ｃ】どのようにモジュールをＦＥＭモジュールに入力したかを示す絵図である。
【図６Ａ】モジュールの表面全体にわたり応力および偏倚の計算された分布を示している。
【図６Ｂ】モジュールの表面全体にわたり応力および偏倚の計算された分布を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
とくに定義されていないかぎり、本明細書中で用いられる科学技術用語はすべて、本発明が属する技術分野の当業者により一般に理解されているものと同一の意味を有する。矛盾を生じた場合、定義を含む明細書に従うものとする。
【００１９】
本発明の実施または試験にあたり本明細書に記載のものと類似したまたは等価な方法および材料を使用することが可能であるが、好適な方法および材料を本明細書に記載する。
【００２０】
とくに明記されていないかぎり、パーセント、部、比などはすべて、重量基準である。
【００２１】
量、濃度、または他の値もしくはパラメーターが、範囲、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で与えられる場合、これは、範囲が個別に開示されているかどうかにかかわらず、任意の範囲上限または好ましい上限値と任意の範囲下限または好ましい下限値との任意の対から形成されるすべての範囲を特定的に開示するものとみなさなければならない。数値の範囲が本明細書に挙げられている場合、とくに明記されていないかぎり、範囲は、その端点ならびに範囲内のすべての整数および少数を含むものとみなされる。範囲を規定する場合、本発明の範囲は、挙げられた特定の値に限定されるものとはみなされない。
【００２２】
値または範囲の端点を記述するために「約」という用語が用いられる場合、本開示は、参照される特定の値または端点を含むものとみなさなければならない。
【００２３】
本明細書中で用いられる場合、「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ（〜を含む）」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（〜を含む）」、「ｉｎｃｌｕｄｅｓ（〜を含む）」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（〜を含む）」、「ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ（〜を含有する）」、「ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ  ｂｙ（〜により特徴付けられる）」、「ｈａｓ（〜を有する）」、「ｈａｖｉｎｇ（〜を有する）」という用語、または任意の他のそれらの変化形は、非排他的な組込みを包含するものとする。たとえば、要素のリストを含むプロセス、方法、物品、もしくは装置は、必ずしもそれらの要素に限定されるわけではなく、明示的に列挙されていないかまたはそのようなプロセス、方法、物品、もしくは装置に固有である他の要素をも包含しうる。さらに、相反する明示的な記載がないがきり、「ｏｒ（あるいは、または、もしくは）」は、排他的論理和ではなく包含的論理和を意味する。
【００２４】
「ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ（〜より本質的になる）」という移行句は、特許請求の範囲を、明記された材料または工程、ならびに特許請求された本発明の基本的なおよび新規な特徴に実質的に影響を及ぼさないものに限定する。
【００２５】
出願人が「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（〜を含む）」などのようなオープンエンドの用語を用いて発明またはその一部を規定した場合、とくに明記されていないかぎり、その記述が同様に「ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ（〜より本質的になる）」という用語を用いてそのような発明を記述するものと解釈すべきであることは、容易に理解されるはずである。
【００２６】
「ａ」または「ａｎ」の使用は、本発明に係る要素および成分を記述するために利用される。これは、あくまでも便宜上のことにすぎず、本発明の一般的な意味を与えるものである。この記述は、１つまたは少なくとも１つを包含するものとし、単数形は、とくに他の意味であることが明らかでないかぎり、複数形をも包含する。
【００２７】
特定のポリマーの記述では、出願人は、その製造に使用されるモノマーまたはポリマーの製造に使用されるモノマーの量によりポリマーを参照することもあるものとみなさなければならない。そのような記述は、最終ポリマーの記述に用いられる特定の命名を含んでいなかったりまたはプロダクトバイプロセス用語を含んでいなかったりすることもありうるが、モノマーおよび量のそのような参照はいずれも、ポリマーが、そのモノマー（すなわち、そのモノマーの共重合ユニット）またはモノマーの量ならびにその対応するポリマーおよび組成物を包含することを意味するものと解釈しなければならない。
【００２８】
本発明の記述および／または特許請求では、「コポリマー」という用語は、２種以上のモノマーの共重合により形成されるポリマーを参照すべく用いられる。そのようなコポリマーは、ジポリマー、ターポリマー、またはより多元のコポリマーを包含する。
【００２９】
本明細書中で用いられる「酸コポリマー」という用語は、α−オレフィン、α，β−エチレン性不飽和カルボン酸、および場合により他の好適なコモノマー、たとえば、α，β−エチレン性不飽和カルボン酸エステルの共重合ユニットを含むポリマーを意味する。
【００３０】
本明細書中で用いられる「アイオノマー」という用語は、金属イオンカルボキシレート、たとえば、アルカリ金属カルボキシレート、アルカリ土類カルボキシレート、遷移金属カルボキシレート、および／またはそのようなカルボキシレートの混合物であるイオン性基を含むポリマーを意味する。そのようなポリマーは、一般的には、本明細書中に定義される前駆体または酸コポリマーである親ポリマーのカルボン酸基を、たとえば、塩基との反応により、部分中和または完全中和することにより製造される。本明細書中で用いられ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）、たとえば、共重合メタクリル酸ユニットのカルボン酸基の全部または一部がナトリウムカルボキシレートの形態であるエチレンとメタクリル酸とのコポリマーである。
【００３１】
次に、図１を参照すると、ここに開示されているのは、第１のフロートガラスシート（１４）上に直接に堆積された薄膜型太陽電池（１６）の層を含む太陽電池層（１２）を含み、かつ太陽電池層（１２）がさらに、第１のフロートガラスシート（１４）と反対側にあるその面上で、アイオノマーシート（１８）に、さらには第２のフロートガラスシート（２０）にラミネートされている薄膜型太陽電池モジュールである。太陽電池層（１２）は、太陽側の表面（表面としても参照され、実際の使用条件では、一般的には太陽の方向を向くであろう）および非太陽側の裏面（裏面としても参照され、実際の使用条件では、一般的には太陽から離れる方向を向くであろう）を有しうる。一実施形態（図２の３０）では、太陽電池モジュールは、太陽側の表面から非太陽側の裏面までの位置の順に、（ａ）第１のフロートガラスシート（すなわちスーパーストレート）（１４）とその上に堆積された薄膜型太陽電池（１６ａ）とを含む太陽電池層（１２ａ）、（ｂ）アイオノマーシート（すなわち裏面封止材層）（１８）、および（ｃ）第２のフロートガラスシート（すなわちバックシート）（２０）を含む。他の実施形態（図３の４０）では、太陽電池モジュールは、太陽側の表面から非太陽側の裏面までの位置の順に、（ａ）第２のフロートガラスシート（すなわちフロントシート）（２０）、（ｂ）アイオノマーシート（すなわち表面封止材層）（１８）、および（ｃ）第１のフロートガラスシート（すなわちサブストレート）（１４）上に堆積された薄膜型太陽電池（１６ｂ）を含む太陽電池層（１２ｂ）を含む。
【００３２】
「太陽電池」という用語は、光を電気エネルギーに変換可能な任意の物品を包含するものとする。本明細書に開示されるモジュールに有用な薄膜型太陽電池としては、以上の背景の節に記載されるように、ａ−Ｓｉ、μｃ−Ｓｉ、ＣｄＴｅ、ＣＩＳ、ＣＩＧＳ、光吸収染料、および有機半導体に基づく太陽電池が挙げられるが、これらに限定されるものではない。以上に開示されるように、モジュール中に含まれる太陽電池層は、１枚のフロートガラス（これは、フロートガラスシートが使用時に太陽の方向を向くかまたは太陽から離れる方向を向くかに依存して、サブストレートまたはスーパーストレートとしても参照されうる）上に直接に堆積された薄膜型太陽電池を含む。それに加えて、太陽電池層はさらに、クロスリボンやバスバーなどのような電気配線を含みうる。さらには、薄膜型太陽電池がフロートガラススーパーストレート上に堆積される実施形態では、太陽電池から出る電気ワイヤーを集めるためにフロートガラスバックシート中に１つ以上の孔または空隙が存在しうる。一実施形態では、１つ以上の孔または空隙は、それぞれ、約１〜約１００ｍｍまたは約１０〜約７０ｍｍまたは約２５〜約５０ｍｍの直径を有しうる。さらなる実施形態では、そのような孔または空隙は、中心をはずれて定置可能である。すなわち、孔または空隙は、フロートガラスバックシートの幾何学的中心から離れて定置される。モジュールが矩形の形状を有するこのほかのさらなる実施形態では、孔または空隙は、中心をはずれてかつ長縁の一方により近接させて定置可能である。モジュールが矩形の形状を有しかつ四辺で支持されるこのほかのさらなる実施形態では、孔または空隙は、長縁の中心線に沿ってかつパネル縁から孔直径１つ分だけ離して定置可能である。モジュールが二辺で支持されるこのほかのさらなる実施形態では、孔または空隙は、支持縁の中心線に沿ってかつパネル縁から孔直径１つ分だけ離して定置可能である。
【００３３】
薄膜型太陽電池モジュールで使用されるガラスシートは、溶融スズ浴上に溶融ガラスを浮かべてから急冷せずに徐々に冷却させることにより製造されるフロートガラスである。そのようなフロートガラスシートは、そのテンパーガラス、熱強化ガラス、または化学強化ガラスのようにさらなる強化処理を受けたものではないので、実質的にフラットな表面を有する。フロートガラスシートの厚さは、約２〜約５ｍｍまたは約２．５〜約４ｍｍまたは約２．５〜約３ｍｍの範囲内にありうる。
【００３４】
薄膜型太陽電池と第２のガラスシート（すなわち、フロントシートまたはバックシート）との間にラミネートされるアイオノマーシート（すなわち、表面封止材シートまたは裏面封止材シート）は、アイオノマー組成物を含む。「ラミネートされる」とは、ラミネート構造体内で２つの層が直接的（すなわち、２つの層間でいかなる追加材料も用いずに）または間接的（すなわち、２つの層間で中間層や接着材などのような追加材料を用いて）のいずれかで結合されることを意味する。一実施形態では、アイオノマーシートは、一方の面で太陽電池におよび他方の面で第２のフロートガラスシートに直接結合される。
【００３５】
ここで使用されるアイオノマー組成物は、２〜１０個の炭素原子を有するα−オレフィンの共重合ユニットと、前駆体酸コポリマーの全重量を基準にして約１８〜約３０ｗｔ％または約２０〜約２５ｗｔ％または約２１〜約２４ｗｔ％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、を含む前駆体酸コポリマーのイオン性の中和された誘導体であるアイオノマーを含む。
【００３６】
好適なα−オレフィンコモノマーとしては、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、およびそれらの２種以上の混合物が挙げられうるが、これらに限定されるものではない。一実施形態では、α−オレフィンはエチレンである。
【００３７】
好適なα，β−エチレン性不飽和カルボン酸コモノマーとしては、アクリル酸類、メタクリル酸類、イタコン酸類、マレイン酸類、無水マレイン酸類、フマル酸類、モノメチルマレイン酸類、およびそれらの２種以上の混合物が挙げられうるが、これらに限定されるものではない。一実施形態では、α，β−エチレン性不飽和カルボン酸は、アクリル酸類、メタクリル酸類、およびそれらの２種以上の混合物から選択される。他の実施形態では、α，β−エチレン性不飽和カルボン酸はメタクリル酸である。
【００３８】
前駆体酸コポリマーはさらに、２〜１０個、好ましくは３〜８個の炭素を有する不飽和カルボン酸またはその誘導体などのような１種以上の他のコモノマーの共重合ユニットを含みうる。好適な酸誘導体としては、酸無水物、アミド、およびエステルが挙げられる。エステルが好ましい。不飽和カルボン酸の好ましいエステルの特定の例としては、メチルアクリレート類、メチルメタクリレート類、エチルアクリレート類、エチルメタクリレート類、プロピルアクリレート類、プロピルメタクリレート類、イソプロピルアクリレート類、イソプロピルメタクリレート類、ブチルアクリレート類、ブチルメタクリレート類、イソブチルアクリレート類、イソブチルメタクリレート類、ｔｅｒｔ−ブチルアクリレート類、ｔｅｒｔ−ブチルメタクリレート類、オクチルアクリレート類、オクチルメタクリレート類、ウンデシルアクリレート類、ウンデシルメタクリレート類、オクタデシルアクリレート類、オクタデシルメタクリレート類、ドデシルアクリレート類、ドデシルメタクリレート類、２−エチルヘキシルアクリレート類、２−エチルヘキシルメタクリレート類、イソボルニルアクリレート類、イソボルニルメタクリレート類、ラウリルアクリレート類、ラウリルメタクリレート類、２−ヒドロキシエチルアクリレート類、２−ヒドロキシエチルメタクリレート類、グリシジルアクリレート類、グリシジルメタクリレート類、ポリ（エチレングリコール）アクリレート類、ポリ（エチレングリコール）メタクリレート類、ポリ（エチレングリコール）メチルエーテルアクリレート類、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類、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類、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類、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類、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類、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類、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類、ジメチルマレエート類、ジエチルマレエート類、ジブチルマレエート類、ジメチルフマレート類、ジエチルフマレート類、ジブチルフマレート類、ジメチルフマレート類、ビニルアセテート類、ビニルプロピオネート類、およびそれらの２種以上の混合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。一実施形態では、好適な他のコモノマーは、メチルアクリレート類、メチルメタクリレート類、ブチルアクリレート類、ブチルメタクリレート類、グリシジルメタクリレート類、ビニルアセテート類、およびそれらの２種以上の混合物から選択される。しかしながら、他の実施形態では、前駆体酸コポリマーは、他のコモノマーを含有しない。
【００３９】
前駆体酸コポリマーは、米国特許第３，４０４，１３４号明細書、米国特許第５，０２８，６７４号明細書、米国特許第６，５００，８８８号明細書、または米国特許第６，５１８，３６５号明細書に記載されるように重合可能である。
【００４０】
アイオノマーシート（すなわち、表面封止材シートまたは裏面封止材シート）のアイオノマー組成物に有用なアイオノマーを得るために、前駆体酸コポリマーは、１種以上のカチオン含有塩基により部分中和される。この場合、前駆体酸のカルボン酸基の水素原子の約５％〜約９０％または約１０％〜約６０％または約２０％〜約５５％は、他のカチオンにより置き換えられる。すなわち、酸基は、中和されていない前駆体酸コポリマーに関して計算または測定される前駆体酸コポリマーの全カルボン酸含有量を基準にして、約５％〜約９０％または約１０％〜約６０％または約２０％〜約５５％のレベルまで中和される。
【００４１】
ポリマー処理および太陽電池製造の条件下で安定なカチオン含有塩基はいずれも、使用に好適である。一実施形態では、使用されるカチオンは、一価、二価、三価、多価、またはそれらの混合であってもよい金属カチオンである。有用な一価金属カチオンとしては、ナトリウム、カリウム、リチウム、銀、水銀、銅など、およびそれらの混合物のカチオンが挙げられるが、これらに限定されるものではない。有用な二価金属カチオンはとしては、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、リード、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛など、およびそれらの混合物のカチオンが挙げられるが、これらに限定されるものではない。有用な三価金属カチオンとしては、アルミニウム、スカンジウム、鉄、イットリウムなど、およびそれらの混合物のカチオンが挙げられるが、これらに限定されるものではない。有用な多価金属カチオンとしては、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、鉄など、およびそれらの混合物のカチオンが挙げられるが、これらに限定されるものではない。米国特許第３，４０４，１３４号明細書に記載されるように、金属カチオンが多価である場合、ステアレート基、オレエート基、サリチレート基、およびフェノラート基などのような錯化剤を組み込みうることに留意されたい。さらなる実施形態では、使用される金属カチオンは、一価または二価の金属カチオンである。このほかのさらなる実施形態では、金属カチオンは、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。このほかのさらなる実施形態では、金属カチオンは、ナトリウム、亜鉛、およびそれらの混合物のカチオンから選択される。このほかのさらなる実施形態では、金属カチオンは、ナトリウムカチオンである。
【００４２】
ここで有用なアイオノマーを得るために、前駆体酸コポリマーは、前駆体酸コポリマー中のカルボン酸基が反応してカルボキシレート基を形成するようにカチオン含有塩基で中和される。前駆体酸コポリマーは、米国特許第３，４０４，１３４号明細書および同第６，５１８，３６５号明細書に記載されるように、任意の従来の手順により中和可能である。
【００４３】
前駆体酸コポリマーは、１９０℃および２．１６ｋｇでＡＳＴＭ法Ｄ１２３８に準拠して測定した場合、約１〜約１０００ｇ／１０ｍｉｎまたは約２０〜約９００ｇ／１０ｍｉｎまたは約２０〜約７０ｇ／１０ｍｉｎまたは約７０〜約７００ｇ／１０ｍｉｎまたは約１００〜約５００のｇ／１０ｍｉｎまたは約１５０〜約３００ｇ／１０ｍｉｎのメルトフローレート（ＭＦＲ）を有しうる。
【００４４】
得られるアイオノマーは、１９０℃および２．１６ｋｇでＡＳＴＭ法Ｄ１２３８に準拠して測定した場合、約２５ｇ／１０ｍｉｎ以下または２０ｇ／１０ｍｉｎ以下または約１０ｇ／１０ｍｉｎ以下または約５ｇ／１０ｍｉｎ以下または約０．７〜約５ｇ／１０ｍｉｎ以下のＭＦＲを有しうる。
【００４５】
アイオノマー組成物はさらに、当業界内で公知の他の添加剤を含有しうる。添加剤としては、加工助剤、流動性向上添加剤、滑剤、顔料、染料、遅炎剤、耐衝撃性改良剤、核剤、粘着防止剤たとえばシリカ、熱安定剤、ＵＶ吸収剤、ＵＶ安定剤、分散剤、界面活性剤、キレート化剤、カップリング剤、強化添加剤たとえばガラス繊維、充填剤などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。一般的には、組成物の光学的透明性を低下させる可能性のある添加剤、たとえば、強化添加剤および充填剤は、裏面封止材として使用されるシート用に確保される。
【００４６】
熱安定剤は、使用可能であり、当業界内で広く開示されている。公知の熱安定剤はいずれも、本発明の範囲内で有用性を見いだしうる。例示的な一般的クラスの熱安定剤としては、フェノール系酸化防止剤、アルキル化モノフェノール類、アルキルチオメチルフェノール類、ヒドロキノン類、アルキル化ヒドロキノン類、トコフェロール類、ヒドロキシル化チオジフェニルエーテル類、アルキリデンビスフェノール類、Ｏ−、Ｎ−、およびＳ−ベンジル化合物、ヒドロキシベンジル化マロネート類、芳香族ヒドロキシベンジル化合物、トリアジン化合物、アミン系酸化防止剤、アリールアミン類、ジアリールアミン類、ポリアリールアミン類、アシルアミノフェノール類、オキサミド類、金属不活性化剤、ホスフィット類、ホスホニット類、ベンジルホスホネート類、アスコルビン酸（ビタミンＣ）、ペルオキシドを破壊する化合物、ヒドロキシルアミン類、ニトロン類、チオ相乗剤、ベンゾフラノン類、インドリノン類など、およびそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。アイオノマー組成物は、任意の有効量の熱安定剤を含有しうる。熱安定剤の使用は、任意選択である。熱安定剤を使用する場合、アイオノマー組成物は、アイオノマー組成物の全重量を基準にして、少なくとも約０．０５ｗｔ％かつ約１０ｗｔ％までまたは約５ｗｔ％までまたは約１ｗｔ％までの熱安定剤を含有しうる。
【００４７】
ＵＶ吸収剤は、使用可能であり、当業界内でも広く開示されている。公知のＵＶ吸収剤はいずれも、本発明の範囲内で有用性を見いだしうる。例示的な一般的クラスのＵＶ吸収剤としては、ベンゾトリアゾール類、ヒドロキシベンゾフェノン類、ヒドロキシフェニルトリアジン類、置換型および無置換型の安息香酸のエステル類など、およびそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。アイオノマー組成物は、任意の有効量のＵＶ吸収剤を含有しうる。ＵＶ吸収剤の使用は、任意選択である。ＵＶ吸収剤を利用する場合、アイオノマー組成物は、アイオノマー組成物の全重量を基準にして、少なくとも約０．０５ｗｔ％かつ約１０ｗｔ％までまたは約５ｗｔ％までまたは約１ｗｔ％までのＵＶ吸収剤を含有しうる。
【００４８】
ヒンダードアミン光安定剤（ＨＡＬＳ）は、使用可能であり、当業界内でも広く開示されている。一般的には、ヒンダードアミン光安定剤は、アミン官能基に隣接する炭素原子上での脂肪族置換から一般に誘導される実質的量の立体障害により特徴付けられる、第二級環状アミン類、第三級環状アミン類、アセチル化環状アミン類、Ｎヒドロカルビルオキシ置換環状アミン類、ヒドロキシ置換Ｎ−ヒドロカルビルオキシ置換環状アミン類、または他の置換環状アミン類であると開示されている。アイオノマー組成物は、任意の有効量のヒンダードアミン光安定剤を含有しうる。ヒンダードアミン光安定剤の使用は、任意選択である。ヒンダードアミン光安定剤を使用する場合、アイオノマー組成物は、アイオノマー組成物の全重量を基準にして、少なくとも約０．０５ｗｔ％かつ約１０ｗｔ％までまたは約５ｗｔ％までまたは約１ｗｔ％までのヒンダードアミン光安定剤を含有しうる。
【００４９】
シランカップリング剤は、アイオノマー組成物に添加してその接着強度を改良することが可能である。本発明に係る組成物に有用な例示的シランカップリング剤としては、γ−クロロプロピルメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、γ−ビニルベンジルプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（Ｎ−ビニルベンジルアミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、γ−メルカプトプロピルメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、およびそれらの２種以上の混合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。シランカップリング剤は、アイオノマー組成物の全重量を基準にして約０．０１〜約５ｗｔ％または約０．０５〜約１ｗｔ％のレベルでアイオノマー組成物中に組込み可能である。
【００５０】
さらに、アイオノマーシートは、約１〜約１２０ミル（約０．０２５〜約３ｍｍ）または約５〜約１００ミル（約０．１２７〜約２．５４ｍｍ）または約５〜約４５ミル（約０．１２７〜約１．１４ｍｍ）または約１０〜約３５ミル（約０．２５〜約０．８９ｍｍ）または約１０〜約３０ミル（約０．２５〜約０．７６ｍｍ）の全厚さを有しうる。そのうえさらに、アイオノマーシートが表面封止材層として薄膜モジュール中に含まれる場合、それは十分に透明であることが必要である。たとえば、アイオノマーシートは、ＡＳＴＭ  Ｄ１００３に準拠して測定した場合、約２％未満のヘイズレベルを有しうる。
【００５１】
アイオノマーシートは、片面または両面で平滑表面または粗表面を有しうる。一実施形態では、シートは、ラミネーションプロセス時に脱気を促進するために両面で粗表面を有する。粗表面は、表面粗さが取扱い時に保持されるように機械的エンボス加工を施すことによりまたはシートの押出し時の溶融破壊に続いて急冷を行うことにより形成可能である。表面パターンは、通常の技術プロセスを介してシートに適用可能である。たとえば、押し出したままのシートがダイの出口にごく近接して定置されたダイロールの特製表面上を通過するようにして、溶融ポリマーの一方の面に所望の表面特性を付与することが可能である。したがって、そのようなダイロールの表面が微小な山および谷を有する場合、その上にキャストされたポリマーシートは、ロールに接触する面で粗表面を有するであろう。また、粗表面は、一般的には、ロール表面の谷および山にそれぞれ整合する。そのようなダイロールは、たとえば、米国特許第４，０３５，５４９号明細書および米国特許出願公開第２００３０１２４２９６号明細書に開示されている。
【００５２】
アイオノマーシートは、任意の好適なプロセスにより製造可能である。たとえば、シートは、ディップコーティング、溶液キャスティング、圧縮成形、射出成形、ラミネーション、溶融押出しキャスティング、ブローンフィルム、押出しコーティング、タンデム押出しコーティングを介して、または当業者に公知である任意の他の手順により、形成可能である。特定の実施形態では、シートは、溶融押出しキャスティングプロセス、溶融共押出しキャスティングプロセス、溶融押出しコーティングプロセス、またはタンデム溶融押出しコーティングプロセスにより形成される。
【００５３】
これ以降に提供される実施例により実証されるように、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）やポリ（ビニールブチラール）（ＰＶＢ）などのような他のポリマーの代わりにアイオノマーを封止材料として使用した場合、モジュールの全体的耐応力性が改良され、かつ加圧下でモジュール偏倚が低減されるので、高価でかつそれほどフラットでないさらに強化されたガラスを用いることなく機械的信頼性のある薄膜型モジュールを得ることが可能になる。
【００５４】
本明細書に開示される薄膜型太陽電池モジュールはさらに、モジュール内に埋め込まれた他の機能性フィルム層または機能性シート層（たとえば、誘電体層または障壁層）を含みうる。そのような機能性層は、好適な高分子フィルムまたは追加の機能性コーティングで被覆された高分子フィルムのいずれからも得ることが可能である。たとえば、米国特許第６，５２１，８２５号明細書および同第６，８１８，８１９号明細書ならびに欧州特許第１１８２７１０号明細書に開示されるような、金属酸化物コーティングで被覆されたポリ（エチレンテレフタレート）フィルムは、ラミネート中で酸素および湿分の障壁層として機能しうる。
【００５５】
所望により、ラミネーションプロセス時に脱気を促進するためにかつ／または封止材用の強化材として機能させるために、太陽電池層と封止材シートとの間に不織ガラス繊維（スクリム）の層を組み込むことも可能である。そのようなスクリム層の使用は、たとえば、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、ならびに欧州特許第０７６９８１８号明細書の中に開示されている。
【００５６】
所望により、他のラミネート層への接着性を向上させるために、薄膜型太陽電池モジュール内に組み込まれたガラス保護シートまたはアイオノマー封止材シートの一方または両方の表面をラミネーションプロセスの前に処理することが可能である。この接着性向上処理は、当業界内で公知の任意の形態をとることが可能であり、例としては、火炎処理（たとえば、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号明細書を参照されたい）、プラズマ処理（たとえば、米国特許第４，７３２，８１４号明細書を参照されたい）、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、熱風処理、オゾン処理、紫外光処理、サンドブラスト処理、溶媒処理、およびそれらの２つ以上の組合せが挙げられる。また、ラミネート層の表面上に接着剤コーティングまたはプライマーコーティングをさらに適用することにより、接着強度をさらに改良することが可能である。たとえば、米国特許第４，８６５，７１１号明細書には、一方または両方の表面上に堆積された炭素の薄層を有する改良された結合性を備えたフィルムまたはシートが開示されている。他の例示的な接着剤またはプライマーとしては、シラン系プライマー、ポリ（アリルアミン）系プライマー（たとえば、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号明細書を参照されたい）、およびアクリル系プライマー（たとえば、米国特許第５，４１５，９４２号明細書を参照されたい）が挙げられうる。接着剤コーティングまたはプライマーコーティングは、接着剤またはプライマーの単層の形態をとることが可能であり、約０．０００４〜約１ミル（約０．００００１〜約０．０３ｍｍ）、好ましくは約０．００４〜約０．５ミル（約０．０００１〜約０．０１３ｍｍ）、より好ましくは約０．００４〜約０．１ミル（約０．０００１〜約０．００３ｍｍ）の厚さを有しうる。
【００５７】
以上に記載される一連の薄膜型太陽電池モジュールは、さらに連結して太陽電池アレイを形成可能であり、これにより所望の電圧および電流を生成可能である。
【００５８】
当業界内で公知のラミネーションプロセス（たとえば、オートクレーブプロセスまたは非オートクレーブプロセス）はいずれも、薄膜型太陽電池モジュールの作製に使用可能である。
【００５９】
例示的プロセスでは、薄膜型太陽電池モジュールの構成層は、所望の順序で積重されてプレラミネーション集成体を形成する。次に、集成体は、真空を保持可能なバッグ（「真空バッグ」）内に配置され、空気は、真空ラインまたは他の手段によりバッグから吸引除去され、バッグは、真空（たとえば、少なくとも約２７〜２８ｉｎＨｇ（６８９〜７１１ｍｍＨｇ））を保持しながら密封され、そして密封バッグは、オートクレーブ中に配置され、圧力は、約１５０〜約２５０ｐｓｉ（約１１．３〜約１８．８ｂａｒ）に上昇され、温度は、約１０〜約５０ｍｉｎまたは約２０〜約４５ｍｉｎまたは約２０〜約４０ｍｉｎまたは約２５〜約３５ｍｉｎにわたり、約１３０℃〜約１８０℃または約１３０℃〜約１６０℃または約１３５℃〜約１５５℃または約１４５℃〜約１５５℃である。真空バッグを真空リングに置き換えてもよい。好適な真空バッグの一タイプは、米国特許第３，３１１，５１７号明細書内に開示されている。熱および圧力サイクルに続いて、オートクレーブ内の空気は、オートクレーブの圧力を保持する追加のガスを添加することなく冷却される。約２０ｍｉｎの冷却の後、過剰空気圧はベントされ、ラミネートはオートクレーブから取り出される。
【００６０】
他の選択肢として、プレラミネーション集成体は、約２０〜約４０ｍｉｎにわたり約８０℃〜約１２０℃または約９０℃〜約１００℃のオーブン中で加熱可能であり、その後、加熱された集成体は、個別層間の空隙空間内の空気が絞り出されるように一組のニップロールに通され、そして集成体の縁は、密封される。この段階の集成体は、プリプレスとして参照される。
【００６１】
次に、プリプレスは、エアオートクレーブ中に配置可能であり、温度は、約１００〜約３００ｐｓｉ（約６．９〜約２０．７ｂａｒ）、好ましくは約２００ｐｓｉ（１３．８ｂａｒ）の圧力で、約１２０℃〜約１６０℃または約１３５℃〜約１６０℃に上昇される。これらの条件は、約１５〜約６０ｍｉｎまたは約２０〜約５０ｍｉｎにわたり保持され、その後、空気は、さらなる空気がオートクレーブに導入されない状態で冷却される。約２０〜約４０ｍｉｎの冷却の後、過剰空気圧はベントされ、ラミネート製品はオートクレーブから取り出される。
【００６２】
薄膜型太陽電池モジュールはまた、非オートクレーブプロセスを介して製造可能である。そのような非オートクレーブプロセスは、たとえば、米国特許第３，２３４，０６２号明細書、同第３，８５２，１３６号明細書、同第４，３４１，５７６号明細書、同第４，３８５，９５１号明細書、同第４，３９８，９７９号明細書、同第５，５３６，３４７号明細書、同第５，８５３，５１６号明細書、同第６，３４２，１１６号明細書、および同第５，４１５，９０９号明細書、米国特許出願公開第２００４０１８２４９３号明細書、欧州特許第１２３５６８３Ｂ１号明細書、ならびにＰＣＴ国際公開第９１０１８８０号パンフレットおよび同第０３０５７４７８号パンフレットに開示されている。一般的には、非オートクレーブプロセスは、プレラミネーション集成体の加熱、および真空、圧力、またはその両方の適用を含む。たとえば、集成体は、加熱オーブンおよびニップロールに逐次的に通すことが可能である。または、非オートクレーブラミネーションプロセスは、ラミネート構造体のすべての構成層を定置してプレラミネーション集成体を形成する工程、ならびに集成体を熱、真空、および場合により圧力に付す工程を含みうる。たとえば、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２００４０１８２４９３号明細書、同第２００７０２１５２８７号明細書、およびＰＣＴ国際公開第２００６０５７７７１号パンフレットを参照されたい。種々のタイプのラミネーター、たとえば、Ｍｅｉｅｒ  ＩＣＯＬＡＭ（登録商標）１０／０８ラミネーター（Ｍｅｉｅｒ  Ｖａｋｕｕｍｔｅｃｈｎｉｋ  ＧｍｂＨ（Ｂｏｃｈｏｌｔ，Ｇｅｒｍａｎｙ））、モデル番号１８３４Ｎ、１７３４Ｎ、６８０Ｎ、５８０Ｎ、５８０、および４８０のＳＰＩラミネーター（Ｓｐｉｒｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｂｅｄｆｏｒｄ，ＭＡ））、モジュールラミネーターＬＭ、ＬＭ−Ａ、およびＬＭ−ＳＡシリーズ（株式会社エヌ・ピー・シー（日本国東京））は、市販されており、かつ有用でありうる。
【００６３】
ラミネーションプロセスのこれらの例は、限定することを意図したものではない。本質的には、いかなるラミネーションプロセスも使用可能である。
【００６４】
所望により、湿気および空気の侵入を低減するためにならびに太陽電池の効率および寿命を劣化させる可能性のある作用を低減するために、当業界内で開示されている任意の手段により、太陽電池モジュールの縁を密封することが可能である。好適な縁密封材料としては、ブチルゴム、ポリスルフィド、シリコーン、ポリウレタン、ポリプロピレンエラストマー、ポリスチレンエラストマー、ブロックエラストマー、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン（ＳＥＢＳ）などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００６５】
特定の実施形態の以下の実施例により本発明をさらに説明する。
【実施例】
【００６６】
比較例ＣＥ１〜ＣＥ２および実施例Ｅ１
図４は、ＰＶＢ（ＣＥ２）と対比して、アイオノマー（Ｅ１）およびＥＶＡ（ＣＥ１）を用いて製造されたモジュールの計算された強度および計算された偏倚の相対比較を示している。これらの性質は、ラミネート有効厚さを計算するためのＡＳＴＭ  Ｅ１３００−０９（補遺Ｘ１１）と組み合わせて二辺単純支持梁用に確立された工学式を用いて計算された。モジュール構造体は、種々のガラス厚さと組み合わされた１．５２ｍｍの封止材で構成された。非支持モジュール区間は、２ｍであった。封止材をモデル化するために使用した属性値は、１）ＥＶＡ、ヤング率＝１．２３Ｍｐａ、２）ＰＶＢ、ヤング率＝２．９４Ｍｐａ、およびｃ）アイオノマー、ヤング率＝２１３ＭＰａであった。計算により、アイオノマー封止材は、他の２つの封止材と比較して、ラミネートの厚さ範囲全体にわたりより良好な強度を有し、したがって、より大きい機械的強度をモジュールに付与することが実証される。
【００６７】
比較例ＣＥ３〜ＣＥ４および実施例Ｅ２
有限要素モデリング（ＦＥＭ）を用いて、これらの実施例で仮想の薄膜型モジュールにおける応力発生および偏倚を計算した。各実施例で、２つの外側ガラスプレートおよび１つのポリマー中間層からなる三層ラミネートを解析した。三次元有限要素を用いてラミネートをモデル化した。曲げ変形の正確な取込みを可能にするために、非適合モードで８ノードのブリック要素を用いて、ガラスプレートを離散化した。ポリマー中間層のモデル化に使用した要素には、ほぼ非圧縮性の材料に対して正確な結果を生成するハイブリッド方式を用いた。典型的な荷重履歴は、指定の時間をかけて印加圧力をその最大値まで変化されるかまたは急速に印加してから同一の持続時間にわたり一定に保持するかのいずれかであった。市販の有限要素プログラムＡＢＡＱＵＳ（商標）を用いて、モデルの生成および解析を行った。離散化の十分性は、シミュレーションで印加された最大圧力で計算された最大主応力および最大偏倚の収束により判断して、メッシュに依存しない結果が得られるまで、逐次的微細化メッシュを用いてモデルを発生することにより確立された。７２ＧＰａのヤング率および０．２２のポアソン比を有する線形弾性材料としてソーダ石灰シリカフロートガラスをモデル化した。ガラス破壊を発生するラミネート変形で遭遇する速度および変形の範囲で、線形粘弾性構成方程式により中間層を正確に表現しうることが示された。これらの方程式は、ここで検討されたポリマーに対して、ＡＳＴＭ  Ｄ−４０６５に従って得られる動的機械的解析データから独立して、生成された。方法Ｄ４０６５に規定される強制一定振幅固定周波数張力振動試験を使用し、対象の温度および荷重持続に対して剪断弾性率マスターカーブを抽出した。
【００６８】
仮想の薄膜型モジュールは、１２００×８００ｍｍの寸法を有し、２枚の厚さ３ｍｍの熱強化ガラスシート間にラミネートされた厚さ０．８９ｍｍの高分子中間層を含んでいた。それに加えて、２枚のガラスシートの一方は、その中心線に沿って短縁から法線方向に１６０ｍｍの位置に定置された４０ｍｍの直径を有する中心をはずれた孔を有していた。この孔は、電気ワイヤーおよび接続線を集めるために実際のモジュールで使用される可能性のある孔に類似したものであった。ＣＥ３〜ＣＥ４およびＥ２のそれぞれで、中間層をＥＶＡ、ＰＶＢ、およびアイオノマーで形成した。封止材をモデル化するために使用した属性値は、１）ＥＶＡ、ヤング率＝５．０ＭＰａ、ポアソン比＝０．４９９９、２）ＰＶＢ、ヤング率＝１．５ＭＰａ、ポアソン比＝０．４９９９、およびｃ）アイオノマー、ヤング率＝４１６ＭＰａ、ポアソン比＝０．４６５であった。ＡＢＡＱＵＳ（ｖ６．７）ソフトウェアを用いて、四辺支持または二辺（モジュールの長縁）支持のいずれかに基づいて各ラミネートの最大応力発生および最大偏倚を計算し、表１に報告した。図５は、どのようにモジュールをＦＥＭモジュールに入力したかを示す絵図であり、図６は、モジュールの表面全体にわたり応力および偏倚の計算された分布を示している。
【００６９】
Ｅ２で中間層材料としてアイオノマーを使用した場合、ラミネートは、所与の支持で最小のガラス応力発生および最小の偏倚を有していたことが結果から実証される。ラミネートを二辺支持した場合、差はさらに大きくなった。したがって、アイオノマーを封止材料として使用しかつ未処理のフロートガラスを２つの保護層として使用した場合、十分な機械的信頼性を有する薄膜型モジュールを得ることが可能である。ラミネートを四辺支持した場合かつそのとき中間層材料がアイオノマーまたはＥＶＡである場合、最大ガラス応力位置は、バックシート上の孔が中心をはずれている場合でさえも中心にあることもまた、結果により実証された。これとは対照的に、同様に四辺支持下でも、中間層材料がＰＶＢである場合、最大ガラス応力位置は、孔位置の周りにある。したがって、中心をはずれてバックシート上に孔を定置することにより、アイオノマー封止材シートを有する薄膜型モジュールの機械的信頼性をさらに改良することが可能である。
【００７０】
【表１】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【国際調査報告】
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