(57)【要約】  改良型光発電モジュール構造および封入のためのシステムおよび方法が記載される。一実施形態は、前面基板と、前面基板に取り付けられ、少なくともひとつの光発電電池を含む光発電構造体と、メンブレンとを含む光発電モジュールを含む。メンブレンおよび前面基板は光発電構造体を実質的に封入する。【選択図】  図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面基板と、
前記前面基板に取り付けられて、少なくとも１つの光発電電池を有する光発電構造体と、
メンブレンと、を備え、
前記メンブレンおよび前記前面基板は前記光発電構造体を実質的に封入する、光発電モジュール。
【請求項２】
前記光発電構造体から離間して配置される背面基板をさらに備える、請求項１に記載の光発電モジュール。
【請求項３】
前記メンブレンは、スプレーを用いて前記光発電構造体に貼り付けられる、請求項１に記載の光発電モジュール。
【請求項４】
前記メンブレンは、ブラッシング、スプレー、精密スプレー、ステンシリング、スクリーニング、蒸着、接着、印刷、圧延およびスキージングからなる群から選択される方法を用いて、前記光発電構造体に貼り付けられる、請求項１に記載の光発電モジュール。
【請求項５】
前記メンブレンは共形コーティングを備える、請求項１に記載の光発電モジュール。
【請求項６】
前記メンブレンは重合体材料を備える、請求項１に記載の光発電モジュール。
【請求項７】
前記メンブレンは弾性重合体材料を備える、請求項６に記載の光発電モジュール。
【請求項８】
前記メンブレンは熱可塑性材料を備える、請求項１に記載の光発電モジュール。
【請求項９】
前記メンブレンは乾燥剤を備える、請求項１に記載の光発電モジュール。
【請求項１０】
前記メンブレンは保持テープを備える、請求項１に記載の光発電モジュール。
【請求項１１】
バスバーアセンブリをさらに備え、
前記バスバーアセンブリは、
前記光発電構造体に接続されたアノードエッジコレクタバスと、
前記光発電構造体に接続されたカソードエッジコレクタバスと、
前記アノードエッジコレクタバスに接続されたアノード中央メインバスと、
前記カソードエッジコレクタバスに接続されたカソード中央メインバスと、を備える、請求項１に記載の光発電モジュール。
【請求項１２】
前記メンブレンは、
前記光発電構造体の近傍にあるアンダーコートメンブレンと、
オーバーコートメンブレンと、を備え、
前記アノード中央メインバスおよび前記カソード中央メインバスは、前記アンダーコートメンブレンと前記オーバーコートメンブレンとの間に位置付けられる、請求項１１に記載の光発電モジュール。
【請求項１３】
前記オーバーコートメンブレンおよび前記アンダーコートメンブレンは、異なる材料から構成される、請求項１２に記載の光発電モジュール。
【請求項１４】
前記オーバーコートメンブレンおよび前記アンダーコートメンブレンは、異なる貼り付け方法を用いて付加される、請求項１２に記載の光発電モジュール。
【請求項１５】
前記メンブレンは、前記メンブレン内に埋め込まれるメンブレン強化材料を備える、請求項１に記載の光発電モジュール。
【請求項１６】
前記メンブレン強化材料は、メッシュ、スクリム、ファイバ、ストリップ、バンド、および細い棒からなる群から選択される、請求項１５に記載の光発電モジュール。
【請求項１７】
前記メンブレン強化材料は、重合体、ガラス、ファイバガラス、重合体複合材料、およびガラス複合材料からなる群から選択される、請求項１５に記載の光発電モジュール。
【請求項１８】
前記前面基板と背面基板との間に配置される乾燥剤材料をさらに含む、請求項２に記載の光発電モジュール。
【請求項１９】
前記メンブレンと前記背面基板との間の間隙と、
前記間隙に広がる構造コンポーネントと、をさらに備える、請求項２に記載の光発電モジュール。
【請求項２０】
前記構造コンポーネントはリブを備える、請求項１９に記載の光発電モジュール。
【請求項２１】
前記構造コンポーネントは発泡体を備える、請求項１９に記載の光発電モジュール。
【請求項２２】
前記構造コンポーネントは前記メンブレンおよび前記背面基板に接続される、請求項１９に記載の光発電モジュール。
【請求項２３】
前記構造コンポーネントは、前記光発電モジュール全体に分布した荷重を消失させるように構成され、前記構造コンポーネントは、前記前面基板と背面基板との間に、分散した熱伝導を提供するように構成される、請求項１９に記載の光発電モジュール。
【請求項２４】
前記メンブレンに接続される少なくとも１つの保持テープストリップをさらに備え、
前記少なくとも１つの保持テープストリップは、少なくとも１つの面が接着剤で被覆されている、請求項１に記載の光発電モジュール。
【請求項２５】
前記少なくとも１つの保持テープストリップは、重合体、ポリエチレン、ポリエステル、ポリウレタン、および誘電紙からなる群から選択された材料を含む、請求項２４に記載の光発電モジュール。
【請求項２６】
光発電モジュールを製造する方法であって、
少なくとも１つの光発電電池を備える光発電構造体を前面基板上に形成する工程と、
前記光発電構造体上にメンブレンを付加する工程と、を備え、
前記メンブレンおよび前記前面基板は前記光発電構造体を実質的に封入する、方法。
【請求項２７】
シールを用いて前記前面基板に背面基板を接続する工程をさらに備える、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記シールを用いて前記前面基板に前記背面基板を接続する工程は、外部シールアセンブリを用いて前記前面基板に前記背面基板を接続する工程を備え、前記外部シールアセンブリは蒸気バリアおよびエッジシールを備える、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記光発電構造体上に前記メンブレンを付加する工程は、前記光発電構造体上に前記メンブレンをスプレーする工程を含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
前記光発電構造体上に前記メンブレンを付加する工程は、ブラッシング、スプレー、精密スプレー、ステンシリング、スクリーニング、接着、印刷、圧延およびスキージングからなる群から選択される方法を用いて行われる、請求項２６に記載の方法。
【請求項３１】
前記光発電構造体上に前記メンブレンを付加する工程は、共形コーティング、重合体、弾性重合体、熱可塑性材料、および熱硬化性材料からなる群から選択されるメンブレン材料を付加する工程を含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３２】
前記光発電構造体に前記メンブレンを付加する工程は、前記光発電構造体に前記メンブレンを接着させる工程を含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３３】
前記光発電構造体にバスバーアセンブリを接続する工程をさらに備え、
前記メンブレンは前記バスバーアセンブリを実質的に封入する、請求項２７に記載の方法。
【請求項３４】
前記メンブレンを付加する工程は、
前記光発電構造体の近傍にあるアンダーコートメンブレンを付加する工程と、
オーバーコートメンブレンを付加する工程と、を備える、請求項２６に記載の方法。
【請求項３５】
前記光発電構造体にアノードエッジコレクタバスを接続する工程と、
前記光発電構造体にカソードエッジコレクタバスを接続する工程と、
前記アンダーコートメンブレンを付加する工程と、
前記アンダーコートメンブレンによって前記光発電構造体から絶縁されるアノード中央メインバスを前記アノードエッジコレクタバスに接続する工程と、
前記アンダーコートメンブレンによって前記光発電構造体から絶縁されるカソード中央メインバスを前記カソードエッジコレクタバスに接続する工程と、
電流を背面ボックスに供給するように構成されるバス接続部に前記アノード中央メインバスおよび前記カソード中央メインバスを接続することと、
前記アノード中央メインバスおよび前記カソード中央メインバスを実質的に封入する前記オーバーコートメンブレンを付加することと、をさらに備える、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記アンダーコートメンブレンは、前記アノードエッジコレクタバスまたは前記カソードエッジコレクタバスに前記光発電構造体を接続する前に、付加される、請求項３２に記載の方法。
【請求項３７】
前記メンブレンを付加する工程は、強化材料を備える前記メンブレンを付加する工程を備える、請求項２６に記載の方法。
【請求項３８】
前記強化材料を備える前記メンブレンを付加する工程は、
前記光発電構造体の近傍にあるアンダーコートメンブレンを付加する工程と、
前記アンダーコートメンブレンの近傍に前記強化材料を付加する工程と、
オーバーコートメンブレンを付加する工程と、を備え、
前記オーバーコートメンブレンおよびアンダーコートメンブレンは、前記メンブレン強化材料を実質的に封入する、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記強化材料を備える前記メンブレンを付加する工程は、
メッシュ、スクリム、ファイバ、ストリップ、バンド、または細い棒からなる群から選択される材料を付加する工程を備える、請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】
前記メンブレンの近傍に構造コンポーネントを位置決めする工程と、
シールを用いて前記前面基板に背面基板を接続する工程と、をさらに備え、
前記構造コンポーネントは、前記前面基板から前記背面基板に分散した熱伝導を与えるように構成される、請求項２６に記載の方法。
【請求項４１】
前記構造コンポーネントはリブおよび発泡体を備える、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記発泡体は、多孔性発泡体、波形発泡体、エンボス加工発泡体、および高密度発泡体からなる群から選択される、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記メンブレンに前記構造コンポーネントを接続する工程と、
前記背面基板に前記構造コンポーネントを接続する工程と、をさらに備える、請求項４０に記載の方法。
【請求項４４】
前記メンブレンに保持テープを接着する工程をさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項４５】
前面基板と、
前記前面基板に取り付けられて、第１エッジおよび第２エッジを有する前記光発電構造体と、
バスバーアセンブリと、
前記バスバーアセンブリが前記光発電構造体に前記第１エッジおよび前記第２エッジで接続することを可能にするように構成されるメンブレンと、を備え、
前記メンブレンおよび前記前面基板は前記光発電構造体の残りの部分を封入する、光発電モジュール。
【請求項４６】
前面基板と、
前記前面基板に取り付けられて、少なくとも１つの光発電電池を有する光発電構造体と、
前記光発電構造体から離間される背面基板と、
前記背面基板と前記光発電構造体との間に配置される構造コンポーネントと、を備える、光発電モジュール。
【請求項４７】
前記構造コンポーネントはリブを備える、請求項４６に記載の光発電モジュール。
【請求項４８】
前記リブは前記光発電構造体上に周期的に配列される、請求項４７に記載の光発電モジュール。
【請求項４９】
前記リブはポリイソブチレンを備える、請求項４７に記載の光発電モジュール。
【請求項５０】
前記リブは柔軟材料を備える、請求項４７に記載の光発電モジュール。
【請求項５１】
前記構造コンポーネントは発泡体を備える、請求項４６に記載の光発電モジュール。
【請求項５２】
前記発泡体は、多孔性発泡体、波形発泡体、およびエンボス加工発泡体からなる群から選択される、請求項５１に記載の光発電モジュール。
【請求項５３】
前記構造コンポーネントは固体中間層を備える、請求項４６に記載の光発電モジュール。
【請求項５４】
前記固体中間層は高密度発泡体を備える、請求項５３に記載の光発電モジュール。
【請求項５５】
前記構造コンポーネントは発泡体およびリブを備える、請求項４６に記載の光発電モジュール。
【請求項５６】
前記構造コンポーネントは乾燥剤を組み込む、請求項４６に記載の光発電モジュール。
【請求項５７】
前記構造コンポーネントは前記前面基板および前記背面基板に接続するように構成される、請求項４６に記載の光発電モジュール。
【請求項５８】
前記構造コンポーネントは、前記前面基板と前記背面基板との間に、分散した熱伝導を与えるように構成される、請求項５７に記載の光発電モジュール。
【請求項５９】
前記構造コンポーネントは、破損時に前記前面基板を保持するために、前記前面基板に接続するように構成される、請求項４６に記載の光発電モジュール。
【請求項６０】
前記構造コンポーネントは、破損時に前記背面基板を保持するために、前記背面基板に接続するように構成される、請求項４６に記載の光発電モジュール。
【請求項６１】
前記構造コンポーネントは、前記光発電モジュール全体に荷重の散逸を与えるように構成される、請求項４６に記載の光発電モジュール。
【請求項６２】
前記前面基板と前記背面基板との間にシールを形成するように構成される外部シールアセンブリと、
乾燥剤が入れられ、前記外部シールアセンブリと前記固体中間層との間に配置される固体中間層外周部と、をさらに備える、請求項５３に記載の光発電モジュール。
【請求項６３】
前記前面基板と前記背面基板との間にシールを形成するように構成される外部シールアセンブリをさらに備える、請求項４６に記載の光発電モジュール。
【請求項６４】
メンブレンをさらに備え、前記メンブレンおよび前記前面基板は、前記光発電構造体を実質的に封入する、請求項４６に記載の光発電モジュール。
【請求項６５】
前記メンブレンに接着する少なくとも１つの保持テープストリップをさらに備える、請求項６４に記載の光発電モジュール。
【請求項６６】
前記構造コンポーネントを前記背面基板に接着する少なくとも１つの保持テープストリップをさらに備える、請求項４６に記載の光発電モジュール。
【請求項６７】
光発電モジュールを製造する方法であって、
少なくとも１つの光発電電池を有する光発電構造体を前面基板上に形成する工程と、
前記前面基板から前記背面基板への分散した熱伝導を与えるように構成される構造コンポーネントを前記光発電構造体と背面基板との間に位置付ける工程と、
シールを用いて前記前面基板に前記背面基板を接続する工程と、を備える、方法。
【請求項６８】
前記構造コンポーネントはリブを備える、請求項４７に記載の方法。
【請求項６９】
前記構造コンポーネントは発泡体を備える、請求項６７に記載の方法。
【請求項７０】
破損時に前記前面基板を保持するために、前記前面基板に前記構造コンポーネントを接続することをさらに含む、請求項６７に記載の方法。
【請求項７１】
前記前面基板に前記構造コンポーネントを接続する工程は、
前記光発電構造体に前記構造コンポーネントを接着する工程を備える、請求項７０に記載の方法。
【請求項７２】
前記前面基板に前記構造コンポーネントを接続する工程は、
前記光発電構造体上にメンブレンを付加する工程と、
前記メンブレンに前記構造コンポーネントを取り付ける工程と、を備え、
前記メンブレンおよび前記前面基板は前記光発電構造体を実質的に封入する、請求項６９に記載の方法。
【請求項７３】
破損時に前記背面基板を保持するために、前記背面基板に前記構造コンポーネントを接続する工程をさらに含む、請求項４７に記載の方法。
【請求項７４】
前記背面基板に前記構造コンポーネントを接続する工程は、
前記構造コンポーネントに保持テープの第１面を接着する工程と、
前記保持テープの第２面を前記背面基板に接着させる工程と、を備える、請求項７３に記載の方法。
【請求項７５】
前面基板と、
前記前面基板に取り付けられた光発電構造体と、
前記光発電構造体から離間されて間隙を形成する背面基板と、
前記背面基板と前記光発電構造体との間の前記空隙に広がる構造コンポーネントと、を備える、光発電モジュール。
【請求項７６】
前記構造コンポーネントは、前記前面基板と前記背面基板との間に、分散した熱伝導を与えるように構成される、請求項７５に記載の光発電モジュール。
【請求項７７】
前記構造コンポーネントは、前記光発電モジュール全体に分布した荷重の散逸を与えるように構成される、請求項７５に記載の光発電モジュール。
【請求項７８】
前記構造コンポーネントは、破損時に前記前面基板を保持するように構成される、請求項７５に記載の光発電モジュール。
【請求項７９】
前記構造コンポーネントは、背面基板と前記光発電構造体との間の間隙を充填する、請求項７５に記載の光発電モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本願は、共同に所有されかつ譲渡された出願である、２００９年２月２４日に出願された発明の名称「改良型光発電モジュール構造体および封入体のためのシステムおよび方法（Systems and Methods for Improved Photovoltaic Module Structure and Encapsulation）」の米国特許出願番号第１２／３９２，０５３号（代理人整理番号：ＡＶＡＳ−００１／００ＵＳ  ３０７８３４−２００１）の優先権を主張し、また、共同に所有されかつ譲渡された出願である、２００９年２月２４日に出願された発明の名称「改良型光発電モジュール構造体および封入体のためのシステムおよび方法（Systems and Methods for Improved Photovoltaic Module Structure and Encapsulation）」の米国特許出願番号第１２／３９２，０５５号（代理人整理番号：ＡＶＡＳ−００２／００ＵＳ  ３０７８３４−２００２）の優先権を主張し、これらは参照することにより本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は光発電モジュールおよび製造方法に関する。具体的には、本発明は、風化環境に対する耐久性を向上させ、破損した場合の安全性を高め、現在の最先端に比べて製造コストを削減するモジュール構造に関する。
【背景技術】
【０００３】
光発電モジュールは、光起電力効果によって太陽エネルギーを電気に変換する。したがって、光発電モジュールは、石炭火力発電所や石油火力発電所といった従来の化石燃料技術に偏っていた国際市場においてクリーンな再生可能エネルギー源の象徴となっている。しかし、国際市場において主要なエネルギー源となるためには、光発電モジュールを、商品として、大量にかつ既存の化石燃料技術と競争力のあるコストで製造しなければならない。
【０００４】
商品製造の要件を満たす１つのそのようなタイプの光発電モジュールは、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）光発電モジュールである。ＣｄＴｅ光発電モジュールは、通常、薄膜多結晶デバイスの形態を取り、ＣｄＴｅ層は硫化カドミウム（ＣｄＳ）層と対にされてヘテロ接合を形成している。様々な真空および非真空プロセスによってＣｄＴｅ／ＣｄＳ光発電モジュール用の薄膜を生成することができるが、ＣｄＴｅおよびＣｄＳ薄膜の物理気相成長技術、特に真空昇華蒸着は、ＣｄＴｅ／ＣｄＳ光発電モジュールの商品製造に適している。例えばＣｄＳおよびＣｄＴｅ薄膜の真空昇華は、他の適切な堆積技術よりも１０〜１００倍高い薄膜堆積速度をもたらしうる。硫化カドミウム／テルル化カドミウム太陽電池が使用する半導体材料は、結晶シリコンデバイスより最大１００倍少なくて済み、したがってより安価に製造可能である。
【０００５】
ＣｄＳ／ＣｄＴｅモジュールを製造するためのプロセスは次のステップを含む。１）透明導電酸化物（ＴＣＯ）が被覆されたガラス板を洗浄するステップと、２）ガラス板を加熱するステップと、３）ｎ型ＣｄＳ層を堆積させるステップと、４）ｐ型ＣｄＴｅ層を堆積させるステップと、５）ＣｄＣｌ２処置を行いＣｄＴｅの結晶粒組織および電気特性を向上させるステップと、６）ｐ＋低抵抗領域を形成してＣｄＴｅにおける集電を向上させるステップと、７）膜層を個々の電池にスクライブするステップと、８）１以上の金属層を堆積させて背後電極メタライゼーションを形成するステップと、９）背後電極メタライゼーションをスクライブして電池を順次に相互接続させて（分離スクライブ）光発電構造体を形成するステップと、１０）光発電構造体への電気的接続用のバスを設けるステップと、１１）光発電構造体を挟み込むように背面基板を取り付けて光発電モジュールを形成するステップと、１２）光発電モジュールを封入するステップと、１３）外部リードを取り付けるステップとを含む。
【０００６】
テルル化カドミウム太陽電池は、長く水分に晒されると劣化し、信頼性が高くあり続けるには効果的な封入が必要となる。通常、ＣｄＴｅ太陽電池は、ＴＣＯ層を有するガラス板上に堆積される。スーパーストレート（Ｓｕｐｅｒｓｔｒａｔｅ）とも呼ばれるこの前面基板は、動作時に太陽に面する。光は、光発電構造体によって吸収される前にスーパーストレートを通過しなければならない。この前面基板はトッププレートまたはトップガラスとも呼ばれることがある。
【０００７】
光発電モジュールを完成させるために、背面基板が、モジュールの背面に取り付けられて光発電構造体を挟み込む。背面基板はガラス板であることが多く、様々なシーリング材、接着剤、または重合体積層膜を用いて前面基板に保持される。背面基板は、重合体または被覆された金属であってもよい。幾つかのモジュール構築法、特にモジュールの外周にエッジシールを用いる構築法では、前面基板と背面基板との間に空間または間隙が存在しうる。背面基板と重合体接着材とが共に光発電モジュールの封入体（encapsulation）を形成する。
【０００８】
工業規格の光発電の保証は２０〜２５年である。封入体およびモジュール構造は、モジュールの耐用年数の間の運搬および動作時の幾つかの応力に耐性がなければならない。モジュールは、米国規格協会／アンダーライターズ・ラボラトリーズ（ＵＬ）１７０３および国際電気標準会議（ＩＥＣ）６１６４６および６１７３０といった証明基準および試験基準に対して頻繁に試験されている。モジュールは、これらの証明仕様に記載された試験に耐えなければならない。これらの規格に記載された試験に合格するために、モジュール封入体は、水分および他の潜在的な環境による劣化原因から光発電構造体を保護しなければならない。前面基板および背面基板は、風雪による機械的荷重に耐えるかなりの機械的強度を提供しなければならない。さらに、モジュールは、雹や風によって飛ばされた破片による衝撃に耐えなければならない。光発電デバイスは、温度が増加すると性能を失う。効果的なモジュール封入体によって、モジュールの動作温度が最小限に抑えられる。光発電モジュール封入法は高いスループットで、製造を容易にするよう低コストでなければならない。
【０００９】
モジュールが不適切な取扱いまたは極端な衝撃を受けて破損した場合、大きいガラス破片がモジュールから放出されることは望ましくない。これらの破片は人の怪我の原因になりかねないし、また、重金属を含有する材料が環境内に侵入する潜在的な侵入源となりかねない。光発電モジュールの大規模アレイは、最大１０００ボルトで動作しうる。フィールド内で破損が生じた場合に、内部バスまたはリードが露出すると電気ショックまたは火災の危険性がある。ＩＥＣ６１７３０およびＵＬ１７０３規格は、壊滅的破損時のモジュール凝集力についての要件を規定している。有効な光発電モジュールの封入システムは、危険なガラス破片の放出を防ぎ、高電圧領域からのある程度の保護を提供するために十分な凝集力を維持しなければならない。これは、モジュールの全体的なロバスト性を増加させて破損を防止すること、または、破損が起きた場合に破損片をモジュール内に保持することのいずれかによって達成することができる。
【００１０】
従来技術に記載される薄膜、特にＣｄＴｅ、光発電モジュール用の封入方法はいずれも上述した要件を満たすことに関して制限を有する。本発明は、これらの制限に対処し、信頼性および製造効率の増加を容易にする。
【００１１】
ＣｄＴｅ光発電モジュールはガラス製の前面基板および背面基板で構成されることが多い。前面ガラスと背面ガラスとは、ガラス板とほぼ同一のサイズのエチレン酢酸ビニール（ＥＶＡ）膜シートと共に積層される。しかし、ＥＶＡ材料は水蒸気透過特性が良くないので、水分がモジュール内に浸透し光発電構造体に接触してしまう。さらに、ＥＶＡ／水分の相互作用によって、ＥＶＡ内に酢酸が形成される。酢酸は、光発電構造体を劣化させて腐食させてしまいうる。ＥＶＡの不十分な水分性能を解決するために、低水蒸気透過材料のストリップがモジュールの周囲に張り合わせられて水分の浸入が低減される。この材料は、通常、ブチルゴムおよび乾燥剤を含む。この方法は、ＥＶＡのみを使用した封入体の改良であり、ファースト・ソーラー（Ｆｉｒｓｔ  Ｓｏｌａｒ）といった企業によって販売されている。しかし、この方法は依然として制限を有する。ストリップが互いに接合される箇所に間隙が存在しうる。ストリップ材料は、ＥＶＡほど効果的にガラスに固着せず、ＥＶＡ内への水分の浸入を促進してしまいうる気泡や隙間を有しうる。ストリップはＥＶＡよりも低い水蒸気透過率を有しうるが、水分の浸入が排除されたわけではない。ストリップ材料は、ＵＶ放射によっても劣化し、さらに水分を侵入させてしまいうる。水分が、間隙、割れ目、浸透またはストリップ劣化のいずれかによってパネル内に侵入する場合、光発電構造体は酢酸によって劣化し腐食してしまう。
【００１２】
ＥＶＡ積層は、時間がかかるバッチ形式の製造プロセスである。ＥＶＡ積層プロセスには次の製造ステップが含まれる。１）まず、ＥＶＡ材料が切断されて前面ガラス板上に配置される。２）ストリップシールが注意深く位置付けられる。３）背面ガラス板がスタック上に配置される。４）このスタックは次に、積層マシン内に配置される。５）閉じ込められた空気を除去するために真空にする。６）ＥＶＡを軟化させるべくスタックが加熱され架橋結合を開始させる。７）スタックに圧力をかける。真空／加熱／加圧積層サイクルは１５〜２０分かかる。生産スループットを維持するためには、大型真空ラミネータが必要となる。これらの大型真空ラミネータはかなりの工場フロアスペースを必要とし高価である。
【００１３】
ＥＶＡ積層に代わる封入システムを開発する試みがなされてきている。重要な例を概説するが、これらの方法はいずれも、本発明と比較した場合にモジュールの信頼性または製造効率について制限を有する。
【００１４】
オルブライト（Ａｌｂｒｉｇｈｔ）他は、米国特許第５，４６０，６６０号において光発電モジュールの封入方法を説明している。この失効した特許には、光発電モジュールが複雑なフレームおよびチャネル配置に支持された一連の設計が示される。光発電構造体を含む前面ガラス板は、通常ガラスである別の背面基板と対にされる。エッジシールがモジュールの外周にあり、水分の浸入を阻止している。間隙が前面基板と背面基板との間にある。乾燥剤が前面基板と背面基板との間にあり、幾つかの実施形態では、シート間の間隙を完全に埋めている。垂直力および衝撃を吸収するようにパネルフレームおよびチャネルサポートが設けられている。幾つかの実施形態では、衝撃を吸収するように重合体製のバンパーがガラス板間に配置されている。
【００１５】
オルブライト他によって記載されるモジュール構造は複雑過ぎる。業界の経験から、垂直衝撃を確実に取り扱うためには、複雑なフレームシステムは不要であることが示されている。この複雑さは、製造および配備コストを増加させてしまう。外周エッジシールは、光発電モジュールを密封するために有効でありうるが、この特許には必要とする材料と適用ステップとが多すぎる方法が教示される。板を離すエッジスペーサは、モジュールのコストを追加し、かさ張らせる。比較的大きいスペーサによって作られる板間の間隙は、断熱バリアを形成する。大きいスペーサおよび結果として生じる大きい間隙は、断熱ガラス窓と機能の点で類似し、モジュールを高温で動作させてしまい性能を下げる。２つの板間の間隙内に位置付けられたパネルサポートは、垂直力の吸収には効果的でありうるが、モジュールを冷却させるように板間の熱的条件を可能にするには不十分である。破損した場合、ガラス破片を保持する方法は教示されていない。
【００１６】
オズワルド（Ｏｓｗａｌｄ）は、米国特許出願第２００３／０１１６１８５号において光発電モジュールの封入方法を説明している。この出願では、前面基板と背面基板とが外周エッジシールによって離され光発電モジュールを形成している。オズワルドでは、光発電素子が乾燥されうる内部容積に暴露される。オズワルドは、薄膜光発電材料が、前面基板と背面基板との間の密封された容積内では覆われないまたは保護されないことを教示している。
【００１７】
オズワルドによって説明されたモジュール構造は、著しい制限を有する。前面基板と背面基板との間の間隙は、断熱ガラス窓に似た方法で、モジュールの動作温度を上昇させてしまう。動作温度を下げるために前面基板と後部基板との間に熱伝導を促進する手段は設けられていない。前面基板と背面基板との間の領域に乾燥剤が配置される場合に、この乾燥剤を保持するまたは封じ込める手段が記載されていない。前面基板と背面基板との間に内部構造がないことによって、モジュールは、衝撃または他の機械的荷重による破損し易くなる。この出願に教示されるモジュール設計は、特に、大きいガラス破片を放出し、また破損時に高電圧の内部構造を露出し易い。
【００１８】
ブリエスケ（Ｂｌｉｅｓｋｅ）他は、米国特許第６，６７３，９９７号において光発電モジュール設計を説明している。乾燥剤を含む辺縁シールが用いられて前面ガラス板と背面ガラス板が密封されている。このシール材料はガラスエッジの少し内側に外周周りに配置されている。接着剤が、ガラスエッジとシール剤との間で外周周りに配置されている。ブリエスケはさらに、管を介してガラス板間の間隙に液体鋳造材料を注入しうることも記載している。
【００１９】
ブリエスケによって記載されたモジュール構造は、著しい制限を有する。任意選択の鋳造樹脂が用いられない場合、モジュールは、断熱ガラス窓に似た方法で、高温で動作することになる。任意選択の鋳造樹脂がなければ、モジュールが破損した場合、大きいガラス破片が放出され、高電圧領域が露出する。
【００２０】
ブリエスケにおけるように、樹脂の注入には、液体を注入し、鋳造媒体によって変位した空気を除去するためにエッジシール内に間隙または管が必要となる。これらの間隙または管は、製造環境において実装するのに不必要に複雑で、本来のモジュールシールを著しく劣化させてしまう。鋳造樹脂はオートクレーブでのさらなる硬化を必要とする。オートクレーブ硬化は、更なる複雑さ、非効率性、およびコストを製造プロセスに追加するバッチプロセスである。辺縁シールに乾燥剤を加えることは不必要に複雑で、接着性を弱めてしまう場合がある。乾燥剤は、より簡単に、かつより安価に、モジュール内部に配置可能である。水分は、エッジ以外の領域を通じて、例えば背面電気ボックスを通じてモジュール内に浸透しうる。鋳造樹脂が用いられる場合、この水分は、外周シール内の乾燥剤によっては容易に吸収されず、残存してモジュールを損傷することになる。
【００２１】
現行のデバイスは機能的ではあるが、十分に正確ではないかまたは満足のゆくものではない。したがって、現行の技術の欠点に対処し、他の新しい革新的な特徴を提供するシステムおよび方法が求められている。
【発明の概要】
【００２２】
図面に示す本発明の例示的な実施形態を以下の通り概説する。これらのおよび他の実施形態は、詳細な説明のセクションにより詳細に記載される。しかし、本発明を、発明の概要または詳細な説明に記載される形態に限定することを意図していないことが理解されるべきである。当業者であれば、特許請求の範囲に記載される本発明の精神および範囲内の多数の改良、均等物、および代替の構成を認識できよう。
【００２３】
本発明は、改良型光発電モジュール構造および封入体のためのシステムおよび方法を提供することができる。１つの例示的な実施形態では、本発明は、前面基板と、前面基板に取り付けられた光発電構造体と、メンブレンと、を含み、光発電構造体は、少なくとも１つの光発電電池を含み、メンブレンおよび前面基板は、光発電構造体を実質的に封入する、光発電モジュールを含むことができる。
【００２４】
別の例示的な実施形態では、本発明は、光発電モジュールを製造する方法を含むことができ、当該方法は、前面基板上に光発電構造体を形成することと、光発電構造体上にメンブレンを付加することとを含み、光発電構造体は少なくとも１つの光発電電池を含み、メンブレンおよび前面基板は光発電構造体を実質的に封入する。
【００２５】
別の例示的な実施形態では、本発明は、前面基板と、前面基板に取り付けられた光発電構造体と、バスバーアセンブリと、メンブレンとを含み、光発電構造体は、第１エッジおよび第２エッジを含み、メンブレンは、バスバーアセンブリが光発電構造体に第１エッジおよび第２エッジで接続することを可能にするように構成され、メンブレンおよび前面基板は光発電構造体の残りの部分を封入する、光発電モジュールを含むことができる。
【００２６】
本発明はさらに、改良型光発電モジュール構造のためのシステムおよび方法を提供することができる。１つの例示的な実施形態では、前面基板と、前面基板に取り付けられた光発電構造体と、背面基板と、構造コンポーネントとを含み、光発電構造体は少なくとも１つの光発電電池を含み、背面基板は、光発電構造体から離間され、構造コンポーネントは、背面基板と光発電構造体との間に配置される、光発電モジュールを含むことができる。構造コンポーネントは、リブ、発泡体（例えば、多孔性発泡体、波形発泡体、エンボス加工発泡体、高密度発泡体等）、および／または固体中間層を含みうる。幾つかの実施形態では、構造コンポーネントは、前面基板と背面基板との少なくとも一方に接続するように構成される。幾つかの実施形態では、構造コンポーネントは、前面基板と背面基板との間に熱伝導を提供するように構成され、および／または、構造コンポーネントは、破損時に前面基板および／または背面基板を保持するように構成される。
【００２７】
別の例示的な実施形態では、本発明は、光発電モジュールを製造する方法を含むことができ、当該方法は、前面基板上に光発電構造体を形成することと、構造コンポーネントを光発電構造体と背面基板との間に位置付けることと、シールを用いて前面基板に背面基板を接続することとを含み、光発電構造体は、少なくとも１つの光発電電池を含み、構造コンポーネントは、前面基板から背面基板への分散した熱伝導を与えるように構成される。
【００２８】
別の例示的な実施形態では、本発明は、前面基板と、前面基板に取り付けられた光発電構造体と、背面基板と、構造コンポーネントとを含み、背面基板は、光発電構造体から離間されて間隙を形成し、構造コンポーネントは、背面基板と光発電構造体との間の空隙に広がる光発電モジュールを含むことができる。
【００２９】
上述したように、上述した実施形態および実施は説明の目的のために過ぎない。多数の他の実施形態、実施、および本発明の詳細は、以下の説明および特許請求の範囲から当業者によって簡単に認識されよう。
【００３０】
本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を形成する添付図面は、本発明の１以上の実施形態を例示し、以下の説明と共に本発明の原理をさらに説明し、当業者が本発明を成しおよび利用することを可能にする。
【００３１】
表１は、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を形成するコンポーネントの図面参照番号を記載している。レベル１は、コンポーネントグループを示す。レベル２は、グループのサブコンポーネントを示す。レベル３は、特定のコンポーネント部分を示す。図面中、レベル１（Ｘ０００）インジケータは、あらゆるサブレベルのコンポーネントを表す。図面中、同様の参照番号は、同一のまたは機能上同様の要素を示しうる。
【表１】
2012518908.tif 000003
【００３２】
本発明の様々な目的や利点、およびより完全な理解は、添付図面と共に解釈した場合に、以下の詳細な説明および添付の特許請求の範囲を参照することによって明らかであり、またより容易に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】基本モジュールを示す図である。
【図２】基本モジュールの分解図である。
【図３】バスコレクタ構成の詳細図である。
【図４】バスコレクタ構成の平面図である。
【図５】絶縁バスアセンブリの詳細図である。
【図６】絶縁バスアセンブリの分解図である。
【図７】二重シールの詳細図である。
【図８】二重シールの分解図である。
【図９】単一アンダーコートメンブレンモジュールである。
【図１０】単一アンダーコートメンブレンモジュールの分解図である。
【図１１】単一オーバーコートメンブレンモジュールを示す図である。
【図１２】単一オーバーコートメンブレンモジュールの分解図である。
【図１３】二重コートメンブレンモジュールを示す図である。
【図１４】二重コートメンブレンモジュールの分解図である。
【図１５】強化材付きメンブレンモジュールを示す図である。
【図１６】強化材付きメンブレンモジュールの分解図である。
【図１７】強化材付きメッシュモジュールを示す図である。
【図１８】強化材付きメッシュモジュールの分解図である。
【図１９】充填材入りメンブレンモジュールを示す図である。
【図２０】充填材入りメンブレンモジュールの分解図である。
【図２１】リブ付きモジュールを示す図である。
【図２２】リブ付きモジュールの分解図である。
【図２３】強化リブ付きモジュールを示す図である。
【図２４】強化リブ付きモジュールの分解図である。
【図２５】保持テープモジュールを示す図である。
【図２６】保持テープモジュールの分解図である。
【図２７】保持テープ水平モジュールを示す図である。
【図２８】保持テープ水平モジュールの分解図である。
【図２９】保持テープ垂直モジュールを示す図である。
【図３０】保持テープ垂直モジュールの分解図である。
【図３１】中間層発泡体モジュールを示す図である。
【図３２】中間層発泡体モジュールの分解図である。
【図３３】中間層構造モジュールを示す図である。
【図３４】中間層構造モジュールの分解図である。
【図３５】中間層固体モジュールを示す図である。
【図３６】中間層固体モジュールの分解図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本明細書は、本発明の特徴を組み込んだ１以上の実施形態を開示する。開示される実施形態は本発明を例示するに過ぎない。本発明の範囲は、開示された実施形態に限定されない。
【００３５】
記載される実施形態と、「一実施形態」、「実施形態」、「例示的な実施形態」等への明細書中における言及は、記載される実施形態が特定の特徴、構造、または特性を有しうるが、各実施形態が特定の特徴、構造、または特性を必ずしも有するとは限らないことを示す。さらに、このような表現は、同じ実施形態を必ずしも言及しているとは限らない。また、特定の特徴、構造、または特性が実施形態に関連して記載される場合、明らかに記載されていようがいまいが、当該特徴、構造、または特性を別の実施形態に関連して実現することは当業者の知識の範囲内であることが理解されよう。
【００３６】
本発明は、光発電デバイスのための封入システムおよび方法と、改良型モジュール構造と、光発電デバイスのための方法とを説明する。実施形態には、前面基板（１０００）と背面基板（２０００）との間に位置付けられたメンブレン（６０００）を組み込んだ光発電封入方法が含まれる。メンブレン（６０００）は、光発電モジュールの信頼性、性能、および安全性を高める一方で、コストおよび製造の複雑さを最小限に抑える複数の属性を有しうる。さらに、幾つかの実施形態では、前面基板（１０００）と背面基板（２０００）との間に、強化スクリムシート（７１００）、メッシュファイバ（７２００）またはリブ（８０００）といった他の構造を追加して、光発電モジュールの信頼性、性能、および安全性を向上させる。幾つかの実施形態では、様々な利点を達成するために、スクリムシート、メッシュおよびファイバといったさらなる構造を、メンブレン（６０００）に組み込んでもよく、または、前面基板（１０００）と背面基板（２０００）との間に別個に位置付けてもよい。
【００３７】
本発明の多くの例示的な実施形態において、メンブレン（６０００）は、破損が生じた場合に、ガラスの大きな破片がモジュールから放出されることを防ぐことを支援することによって安全性を向上させることができる。これは、少なくとも部分的に、メンブレン（６０００）、および／または、リブ（８０００）または中間層（１００００）といった構造コンポーネントが前面基板（１０００）および／または背面基板（２０００）に接続されうるからである。破損が生じた場合、前面基板（１０００）および／または背面基板（２０００）の破損片は、前面基板（１０００）および／または背面基板（２０００）とメンブレン（６０００）および／または他の構造コンポーネントとの間の接着結合によってモジュール構造に保持される。メンブレン（６０００）および他の構造コンポーネントは、組み合わせて用いられてもよく、または、別個に用いられてもよい。
【００３８】
例えば、一実施形態では、メンブレン（６０００）は、前面基板（１０００）上に形成された半導体光発電構造体（４０００）に接着されてよい。前面基板（１０００）が破損した場合、メンブレン（６０００）は、光発電構造体（４０００）の破損片と、当該光発電構造体（４０００）がその上に形成される前面基板（１０００）の破損片とを保持するさらなる構造をもたらす。別の実施形態では、メンブレン（６０００）および背面基板（２０００）にさらなる構造コンポーネントが接続されうる。さらに別の実施形態では、光発電構造体（４０００）および背面基板（２０００）にさらなる構造が接続されうる。さらなる構造コンポーネントは、半導体光発電構造体（４０００）および背面基板（２０００）に直接的に接続または接着されてもよく、または、さらなる構造コンポーネントは、光発電構造体（４０００）、前面基板（１０００）、および背面基板（２０００）に他の要素を介して接続されてもよい。これらの追加の接続は、構造上の完全性を向上させ、破損が生じた場合にモジュールの破片を保持することに役立つ。さらに、これらのさらなる構造コンポーネントは、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）膜からのカドミウムといった重金属含有材料で被覆された光発電構造体（４０００）の破片の損失を阻止することに役立つ。
【００３９】
本発明のさらなる利点には以下のものが含まれる。１）モジュール製造時の背面電極メタライゼーションの保護、および、機械的負荷の下での背面基板（２０００）との潜在的な接触からの保護、２）バス接合の剥離を防ぐ、バステープ接合を含むバスバーアセンブリ（５０００）の強化、３）水蒸気浸透に対するさらなるバリアを光発電構造体（４０００）に設けること、４）さらなる電気絶縁性を与えること、５）前面基板（１０００）と背面基板（２０００）との間のシールを介して浸透する水分を吸収する乾燥媒体を提供すること、６）モジュールにさらなる構造上のロバスト性を与えること、７）モジュール性能の向上のために、モジュールの内部からのさらなる熱伝導性を提供してモジュール温度を下げること、８）コストまたは重量を大幅に増加させることなくモジュール性能全体を向上させること。
【００４０】
本発明に合致するメンブレン（６０００）を形成するために多くの可能な材料が用いられうる。メンブレン（６０００）は、計画された実施のために適切な機械的特性を有する材料を用いて形成されるべきである。検討すべき機械的特性には、構造安定性と、衝撃吸収と、モジュールの破損が生じた場合に破損片を保持しそれらが放出されることを防止する機能と、が含まれる。電気絶縁性、熱伝導性、および水蒸気浸透に抵抗する能力といったメンブレン（６０００）の他の材料特性も重要である。さらに、形成されたメンブレン（６０００）の特性に加えて、光発電構造体（４０００）上にメンブレン（６０００）を適切に形成する能力に影響を与える材料特性を検討することも重要である。当業者であれば、本発明に合致するメンブレン（６０００）材料を容易に認識するであろう。
【００４１】
幾つかの実施形態では、メンブレン（６０００）は共形重合体材料を含みうる。例えば、メンブレン（６０００）は、共形膜またはコーティングから構成されてよい。モジュール性能およびモジュール生産効率における利点を達成するために共形コーティングを用いてよい。生産時、共形コーティングメンブレン（６０００）は光発電構造体（４０００）を保護する。後続のモジュール構築工程時には、メンブレン（６０００）は、脆弱な光発電構造体（４０００）に対する損傷を防ぐ。モジュール応用の分野では、共形コーティングは、有利な構造的および電気的特性を提供して、光発電構造体（４０００）を保護して、モジュールの信頼性を向上させる。
【００４２】
他の実施形態では、メンブレン（６０００）は熱可塑性材料から構成されてよい。さらに別の実施形態では、メンブレン（６０００）は、例えば、化学添加物、紫外線放射、電子ビームまたは熱を用いて硬化される熱硬化性材料から構成されてよい。さらに別の実施形態では、メンブレン（６０００）は、熱硬化性エラストマーまたは熱可塑性エラストマーといった弾性材料から構成されてよい。例として、メンブレン（６０００）は、ウレタンアセテート、熱硬化されたアクリル、シリコーンＲＴＶ、および／またはエポキシから構成されてよい。当業者であれば、本発明に合致して選択されうるメンブレン（６０００）材料を認識するであろう。選択されるメンブレン（６０００）材料は、光発電構造体（４０００）の材料特性、モジュールの他の構造特性、処理条件、光発電モジュールが用いられる環境、コスト等を含むがこれらに限定されない、当業者に容易に理解される多くの様々な要因に依存しうる。例えばタクトタイムを向上させるために、ＵＶ硬化性ウレタンアセテートを用いてメンブレン（６０００）を形成してもよい。
【００４３】
一実施形態では、メンブレン（６０００）は、モジュールにさらなる衝撃吸収力をもたらすために弾性材料から形成されうる。例えば、多くの弾性重合体は、破壊前に応力を受けて相当に伸長する。弾性メンブレンは、光発電構造体（４０００）の背面金属電極に直接的に付加されうる。弾性メンブレン（６０００）の衝撃時の柔軟性は、衝撃荷重の多少の吸収を可能にする。モジュールの破損時には、弾性メンブレン（６０００）は、破損せずに破砕されたガラスと共に曲がるので、保持力を提供する。強化材料を用いることによってメンブレン（６０００）にさらなる強度を与えうる。別の実施形態では、シリコーンベースの共形メンブレン（６０００）を軟質の厚い被覆内に配置してよい。
【００４４】
メンブレン（６０００）は、製造時、収納時、輸送時、および最終使用時に光発電構造体（４０００）を保護する弾性表面も提供してよい。メンブレン（６０００）は、光発電モジュールに耐久性をもたらし、また、光発電構造体（４０００）を実質的に封入することによって水分浸透に対するさらなるバリアを付加する。メンブレン（６０００）はさらに、薄膜光発電構造体（４０００）の一連の相互に接続された光発電電池用のスクライブ線の電気絶縁も支援する。
【００４５】
図１に、光発電モジュールの基本構造の可能な実施形態を示し、図１中、光発電は、バスバーアセンブリ（５０００）を介して外部接続に接続されている。図２に、基本モジュール構造体の分解図を示す。図２に示すように、光発電構造体（４０００）は前面基板（１０００）上に形成される。バスバーアセンブリ（５０００）が、光発電構造体モジュールの外部に光発電構造体（４０００）を接続する。バスバーアセンブリ（５０００）は、光発電シリーズの先端の電池と後端の電池とに取り付けられたバスバーコレクタ（５１００）から構成され、バスアセンブリ接続部（５２００）において終端する。バスバーアセンブリ（５０００）は、バスアセンブリ絶縁体（５３００）によって残りの光発電電池から絶縁される。図３と図４の平面図とに、可能なバスバーコレクタ構成（５１００）の詳細を示す。バスバーコレクタ構成（５１００）は、４つのセクションから構成され、アノードエッジコレクタバス（５１１０）およびカソードエッジコレクタバス（５１２０）が光発電構造体（４０００）のエッジ電池に接続される。アノードエッジコレクタバス（５１１０）はアノード中央メインバス（５１３０）に接続され、カソードエッジコレクタバス（５１２０）はカソード中央メインバス（５１４０）に接続される。
【００４６】
図５は、バスバーコレクタ（５１００）がバスバーアセンブリ（５０００）に組み込まれる方法の一実施形態を示す。図６のバスバーアセンブリ（５０００）の分解図に示すように、アノード中央メインバス（５１３０）およびカソード中央メインバス（５１４０）は、外部の配線システム（図示せず）への接続を可能とするためにバスアセンブリ接続部（５２００）において終端する。バスアセンブリ接続部（５２００）は、背面にあるボックス（図示せず）および外部配線（図示せず）に電流を供給する。その一方で、アノードエッジコレクタバス（５１１０）およびカソードエッジコレクタバス（５１２０）はモジュールのエッジ光発電電池に接触し、アノード中央メインバス（５１３０）およびカソード中央メインバス（５１４０）は、バスアセンブリ絶縁体（５３００）によって光発電構造体（４０００）の内部電池から絶縁される。一実施形態では、バスアセンブリ絶縁体（５３００）は、光発電構造体（４０００）に付加される絶縁テープストリップでありうる。別の実施形態では、バスアセンブリ絶縁体（５３００）は、光発電構造体（４０００）に面するアノード中央メインバスライン（５１３０）およびカソード中央メインバスライン（５１４０）の表面に付加されてもよい。
【００４７】
基本光発電モジュールの前面および背面を一緒に密封する一実施形態は、二重外周シールを使用することによる。図７は、図８の分解図に示されるように内側の水蒸気バリアシール（３１００）と外側の液体バリアエッジシール（３２００）とから構成される二重シール構造を示す。二重シール構造の一実施形態は、シリコーンエッジシールを有するポリイソブチレン水分バリアから構成されうる。図８にはさらに、バス接続部を密封する接続部シール（３３００）を示す。接続部シールも、次の背面ボックス接続部を密封するためにシリコーンといった液体バリアが用いられる場合には、ポリイソブチレン水分バリアであってよい。
【００４８】
２つの異なる実施形態において、メンブレン（６０００）は、バスバーアセンブリ（５０００）の付加に先立ってまたは付加の後に付加されてもよい。バスバーアセンブリ（５０００）に先立って付加される場合、メンブレン（６０００）は、モジュールの内部電池からの中央メインバスコレクタ（５１３０、５１４０）の絶縁に役立つか、絶縁の代わりとなりうる。バスバーアセンブリ（５０００）の付加の後に付加される場合、メンブレン（６０００）は、バスアセンブリ絶縁体（５３００）を除いてモジュール内のあらゆる導電性領域を電気的に絶縁し、さらなる安全性をもたらす。電気絶縁性のメンブレン（６０００）を含む実施形態はさらに、低コストの重合体背面シートまたは金属背面シートの使用を可能にしうる。
【００４９】
図９は、アンダーコートメンブレン（６１００）がバスバーアセンブリ（５０００）に先立って付加される、単一メンブレンモジュール構造体を用いる本発明の一実施形態の外観図を示す。
【００５０】
図１０に、単一アンダーコートメンブレン（６１００）の構造体の分解図を示す。図１０に示すように、光発電構造体（４０００）は、前面基板（１０００）上に形成される。アンダーコートメンブレン（６１００）は、基本モジュールバスバーアセンブリ（５０００）に先立って付加され、モジュールの内部電池の少なくとも大部分を覆うことによって、光発電構造体（４０００）を実質的に封入する。基本モジュールのバスバーアセンブリ（５０００）と同様に、光発電構造体（４０００）は、バスバーアセンブリ（５０００）のアノードエッジコレクタバス（５１１０）およびカソードエッジコレクタバス（５１２０）に接続される。アンダーコートメンブレン（６１００）は、エッジコレクタバス（５１１０、５１２０）が取り付けられなければならないエッジ電池を覆うことができないか、または、バスバーアセンブリは光発電から絶縁されうる。アノード中央メインバス（５１３０）およびカソード中央メインバス（５１４０）はアノードエッジコレクタバス（５１１０）およびカソードエッジコレクタバス（５１２０）にそれぞれ接続される。中央メインバスは、アンダーコートメンブレン（６１００）を横断してルーティングされ、バスアセンブリ接続部（５２００）にさらに接続される。アノード中央メインバス（５１３０）およびカソード中央メインバス（５１４０）はバスアセンブリ絶縁体（５３００）によって光発電構造体（４０００）から絶縁される。一実施形態では、バスアセンブリ絶縁体（５３００）は、光発電構造体（４０００）に付加される絶縁テープストリップであってよい。別の実施形態では、バスアセンブリ絶縁体（５３００）は、光発電構造体（４０００）に面するアノード中央メインバスライン（５１３０）およびカソード中央メインバスライン（５１４０）の表面に付加されてよい。更なる実施形態では、バスアセンブリ絶縁体（５３００）は、アンダーコートメンブレン（６１００）が、絶縁テープによって提供される更なる絶縁がなくともアノードおよびカソード中央メインコレクタを絶縁するために十分である実施形態では省略されてよい。
【００５１】
図１１は、オーバーコートメンブレン（６２００）がバスバーアセンブリ（５０００）の後に付加される、単一メンブレンモジュール構造体を用いる本発明の一実施形態の外観図を示す。
【００５２】
図１２に、単一メンブレン構造体の分解図を示す。図１２に示すように、基本モジュールと同様に、光発電構造体（４０００）は前面基板（１０００）上に形成される。光発電構造体（４０００）の２つの外側エッジ電池は、バスバーアセンブリ（５０００）のアノードエッジコレクタバス（５１１０）およびカソードエッジコレクタバス（５１２０）に接続される。アノードエッジコレクタバス（５１１０）およびカソードエッジコレクタバス（５１２０）はアノード中央メインバス（５１３０）およびカソード中央メインバス（５１４０）にそれぞれ接続され、アノード中央メインバス（５１３０）およびカソード中央メインバス（５１４０）はさらにバスアセンブリ接続部（５２００）に接続される。アノード中央メインバス（５１３０）およびカソード中央メインバス（５１４０）は、バスアセンブリ絶縁体（５３００）によって光発電構造体（４０００）から絶縁されている。一実施形態では、バスアセンブリ絶縁体（５３００）は、光発電構造体（４０００）に付加される絶縁テープストリップであってよい。別の実施形態では、バスアセンブリ絶縁体（５３００）は、光発電構造体（４０００）に面するアノード中央メインバス（５１３０）およびカソード中央メインバス（５１４０）の表面に付加されうる。バスアセンブリ絶縁体（５３００）は、本発明の単一オーバーコートの実施形態では必須である。これは、メンブレンが、アノード中央メインバス（５１３０）およびカソード中央メインバス（５１４０）の下に置かれておらず、バスアセンブリからの光発電の内部電池の絶縁を提供することができないからである。本発明の単一アンダーコートの実施形態とは異なり、オーバーコートメンブレン（６２００）は、外部接続を可能とするために被覆されないままにされるバスアセンブリ接続部（５２００）以外はバスバーアセンブリ（５０００）全体に亘って光発電構造体（４０００）を覆う。
【００５３】
バスバーアセンブリ（５０００）および光発電構造体（４０００）は、メンブレンオーバーコート（６２００）内に実質的に封入される。図１２では、バスバーアセンブリ（５０００）の印刷が共形メンブレンオーバーコート（６２００）内に示される。外部シールアセンブリ（３０００）によって背面基板（２０００）が前面基板（１０００）に取り付けられる。本実施形態では、外部シールアセンブリ（３０００）は、ブチルゴムまたはポリイソブチレン製の蒸気バリア（３１００）とシリコーン製エッジシール（３２００）とを有する二重シールと、ブチルゴムまたはポリイソブチレン製の接続部シール（３３００）と、を含む。本実施形態では、このシール配置によって、オーバーコートメンブレンコート（６２００）と背面基板（２０００）との間に内部間隙が作られる。オーバーコートメンブレン（６２００）は、外部シールアセンブリ（３０００）を介して浸透する水分を吸収するように乾燥剤が入れられてよい。二重シール配置の使用は例示に過ぎず、本発明を限定することを意図していない。当業者であれば、本発明に合致して用いられうる他の密封配置を容易に認識するであろう。
【００５４】
別の実施形態では、アノードおよびカソードバスの付加に先立っておよび付加の後にメンブレンコーティング（６０００）を付加してもよい。図１３は、二重メンブレンモジュール構造体を用いた本発明の一実施形態の外観図を示す。
【００５５】
図１４は二重メンブレン構造体の分解図を示す。図１４では、光発電構造体（４０００）は前面基板（１０００）上に形成される。光発電構造体（４０００）の近傍には第１アンダーコートメンブレン（６１００）があり、第１アンダーコートメンブレン（６１００）は、バスバーアセンブリ（５０００）の付加に先立って光発電構造体（４０００）の内部を覆うことによって光発電構造体（４０００）を実質的に封入する。アノードおよびカソードエッジコレクタバス（５１１０および５１２０）が取り付けられるべき光発電構造体（４０００）の一部分は被覆されないままとなっている。第１アンダーコートメンブレン（６１００）は、光発電構造体（４０００）を全体的に保護しかつ光発電構造体（４０００）をアノード中央メインバス（５１３０）およびカソード中央メインバス（５１４０）から絶縁するために、バスバーアセンブリ（５０００）に先立って付加される。
【００５６】
バスバーアセンブリ（５０００）および光発電構造体（４０００）はさらに、光発電構造体（４０００）にさらなる保護をもたらすとともにバスバーアセンブリ（５０００）を保護するためにオーバーコートメンブレン（６２００）内に包み込まれる。バスバーアセンブリ（５０００）の印刷は共形メンブレンオーバーコート（６２００）内に示される。バスバーアセンブリ（５０００）の後に付加される第２オーバーコートメンブレン（６２００）はデバイスへの電気的接続を封入し保護する。当業者であれば、バスアセンブリ接続部（５２００）が、背面電気ボックス（図示せず）への接続のために完全に封入されることはできないことを認識することができよう。幾つかの実施形態では、バスアセンブリ接続部（５２００）は、オーバーコートメンブレン（６２００）によって封入されていない。他の実施形態では、バスアセンブリ接続部（５２００）は、輸送および組み立て用にオーバーコートメンブレン（６２００）によって封入されてよいものの、バスアセンブリ接続部（５２００）上のオーバーコート（６２００）の一部は、使用前のある時点において取り除かれる。当業者であれば、本発明に合致する変更および改良を理解するであろう。
【００５７】
幾つかの実施形態では、一方または両方のメンブレンコーティング（６１００、６２００）には、モジュールの耐用年数の間に外部シールアセンブリ（３０００）を介して浸透する水分を吸収するために乾燥剤が入れられうる。２つのメンブレンコート（６１００、６２００）は、物理特性の組み合わせを提供するために、同じ材料であっても異なる材料であってもよい。一実施形態では、異なる化学的性質を有する２つの重合体を用いてもよい。１つの例示的な実施形態では、第２の重合体弾性オーバーコートメンブレン（６２００）を第１の共形アンダーコートメンブレン（６１００）と共に用いてよい。
【００５８】
二重メンブレン構造体の幾つかある利点のうちの１つは、二重メンブレン構造体がバス付加に先立って絶縁テープを置く別個の生産工程を排除しうる点である。第１アンダーコートメンブレン（６１００）は、光発電構造体（４０００）上の背面電極メタライゼーションからバスを絶縁する。さらに、バスバーアセンブリ（５０００）の付加に先立つおよび付加後のメンブレン材料の２回の付加は、別々に付加することの各々の利点を取り入れる。
【００５９】
光発電構造体（４０００）上に付加される保護メンブレン（６０００）は、後続のモジュール製造工程時の光発電構造体（４０００）への損傷を防ぐ。前面基板（１０００）および光発電構造体（４０００）が最終的なモジュールの組立に先立って収納または輸送される必要がある場合、メンブレン（６０００）は、光発電構造体（４０００）を物理的に保護し、水分浸入に対するバリアをもたらす。このメンブレン（６０００）はさらに、ＣｄＴｅといった任意の重金属含有材料をモジュール内に封入する。このことはさらに、モジュールが破損した場合に、重金属を封じ込め、重金属への暴露を防止することに役立つ。メンブレン（６０００）の付加は電気的な安全性も向上させる。モジュールが破損しても光発電構造体（４０００）の細いエッジしか露出されない。モジュール（６０００）は、背面電極メタライゼーションおよびバスバーコレクタ（５１００）からの電気絶縁を提供する。
【００６０】
幾つかの実施形態では、アンダーコートメンブレン（６１００）は、光発電構造体（４０００）の最終的な絶縁スクライブ後に付加されうる。アンダーコートメンブレン（６１００）は、スクライブされた領域内を充填して、スクライブラインの汚染およびモジュールの起こり得る短絡を防ぎうる。
【００６１】
メンブレンコート（６１００および／または６２００）は、多数の好ましい方法を用いて付加されうる。付加方法には、ブラッシング、スプレー、精密スプレー、ステンシリング、スクリーニング、印刷、蒸着、接着、ローリングまたはスキージが含まれる。各メンブレンコート（６１００、６２００）は同じ付加方法を用いて付加されてもよく、または、付加方法がメンブレンコートによって異なってもよい。例えば、図１３の二重メンブレンモジュールアセンブリを参照すると、第１アンダーコートメンブレン（６１００）はスキージを用いて付加されうる一方で、オーバーコートメンブレン（６２００）はスプレーを用いて付加されうる。他の実施形態では、様々なメンブレンコート（６１００、６２００）に対して同じ付加方法を用いることが望ましい場合がある。当業者であれば、これらの付加方法の変形および組み合わせ、並びに本明細書に記載していない他の様々な付加方法を認識するであろう。
【００６２】
本発明の別の実施形態では、メンブレン（６０００）は、メンブレン（６０００）を、メッシュ層またはスクリム層といったメンブレン強化材（７０００）と組み合わせることによって形成される。一実施形態では、メンブレン強化材（７０００）は、メンブレン（６０００）のコート（例えば６１００および６２００）同士の間に付加されるか、またはメンブレン（６０００）の個々の層内に埋め込まれる。メンブレン強化材（７０００）は、様々な材料特性（例えば共形コーティング、弾性重合体、熱硬化樹脂等）を含むメンブレン（６０００）と共に用いられうる。
【００６３】
メンブレン強化材（７０００）の追加によって、光発電構造体（４０００）ためのより強度のある保護層や、光発電モジュールの強化を可能にし、および破損時の前面基板（１０００）と背面基板（２０００）との保持を促進する。強化材（７０００）は、熱係数の不一致によってもたらされる光発電構造体内の応力を軽減するようにメンブレンを拘束しうる。メンブレン強化材（７０００）は、メッシュ材料（７２００）またはスクリム材料（７１００）といった形態を取りうる。メンブレン強化材（７０００）は、ファイバ、ストリップ、バンドまたは細い棒から構成されてよく、また、モジュール内で単軸方向にまたはランダム方向に織り込まれうる。重合体または細かいガラスファイバは、メンブレン強化材（７０００）を構成するための好適な材料である。金属といった導電性の材料は、バスと背面金属電極との間にアーク放電をもたらしうる。
【００６４】
一実施形態では、強化されたメンブレン（例えば６０００および７０００）を有する光発電モジュールを構成しうる。最初に、アンダーコートメンブレン（６１００）が光発電構造体（４０００）上に付加される。アンダーコートメンブレン（６１００）の後に、アノードおよびカソード電池へのコレクタバスの取り付けが続く。次に、相互接続スクライビングに垂直に延在するとともに背面ボックスおよび外部配線への電流を運ぶバスがアンダーコートメンブレン（６１００）上に置かれる。アンダーコートメンブレン（６１００）は、光発電構造体（４０００）の背面金属電極とバスバーアセンブリ（５０００）との間の電気絶縁体として機能する。バスの取り付けの後には、メンブレン強化材（７０００）の層の付加が続き、その後、メンブレン強化材の層は、オーバーコートメンブレン（６２００）によって覆われる。
【００６５】
オーバーコートメンブレン（６２００）は、光発電構造体（４０００）の封入をもたらし、また、バスバーアセンブリ（５０００）も封入する。バス付加後にメンブレン強化材（７０００）を追加することで、バスアセンブリ接続部（５２００）端のみがアクセス可能となる封入モジュールが形成される。これにより、後続の製造工程時および将来の動作時に壊れやすい光発電構造体（４０００）が保護される。複合メンブレン（６１００、７０００、６２００）によって、破損時の前面基板（１０００）に対する構造的な強化を提供する。その後の背面電極（２０００）および外部シールアセンブリ（３０００）の付加が、さらなるモジュールの構造的な強度および環境保護のために追加される。
【００６６】
図１５は、強化された二重メンブレンモジュール構造体を用いた本発明の一実施形態の外観図を示し、この強化された二重メンブレンモジュール構造体では、破損が生じた場合に、前面基板（１０００）の保持を助けるためにメンブレン強化材（７０００）コンポーネントが用いられている。強化された二重メンブレン構造体の分解図である図１６は、強化された二重メンブレン構造体の分解図を示しており、モジュールは、スクリムシート強化材（７１００）がアンダーコートメンブレン（６１００）コートとオーバーコートメンブレン（６２００）コートとの間に置かれる二重メンブレン構造体におけるように構成される。バスバーアセンブリ（５０００）の印刷は共形メンブレンオーバーコート（６２００）内に示される。強化スクリムシート強化材（７１００）は、バスバーアセンブリ（５０００）に先立ってまたは後に置かれてよい。図１６は、バスバーアセンブリ（５０００）の後に置かれたスクリムシート強化材（７１００）を示す。
【００６７】
図１７は、メッシュで強化された二重メンブレンモジュール構造体を用いた本発明の一実施形態の外観図を示し、このメッシュで強化された二重メンブレンモジュール構造体では、メッシュシート強化材（７２００）がスクリムシート強化材（７１００）の代わりに用いられている。
【００６８】
図１８は、メッシュで強化された二重メンブレン構造体の分解図を示し、このメッシュで強化された二重メンブレン構造体では、モジュールは、メッシュシート強化材（７２００）がアンダーコートメンブレン（６１００）とオーバーコートメンブレン（６２００）との間に置かれる二重メンブレン構造体におけるように、構成される。バスバーアセンブリ（５０００）の印刷は、共形メンブレンオーバーコート（６２００）内に示される。メッシュシート強化材（７２００）は、バスバーアセンブリ（５０００）に先立ってまたは後に配置されうる。図１８は、バスバーアセンブリ（５０００）の後に配置されたメッシュシート強化材（７２００）を示す。
【００６９】
別の方法では、メンブレン（６０００）には、メンブレン強化材（７０００）材料の微細片が混合されてもよく、その組み合わせが付加される。メンブレン強化材（７０００）の微細片とメンブレン（６０００）とを混合することによって、製造時に必要とされる工程数を削減し、また、複合メンブレンに盛り込まれる工学的性質がより多様となる。図１９は、ファイバが充填されて強化された二重メンブレンモジュール構造体を用いた本発明の一実施形態の外観図を示し、このファイバが充填されて強化された二重メンブレンモジュールでは、オーバーコートメンブレン（６２００）が、スクリム含浸強化材（７３００）によって含浸されている。図２０における構造体の分解図は、スクリム含浸強化材（７３００）を有するオーバーコートメンブレン（６２００）を有する二重メンブレン構造体を示す。
【００７０】
本発明のさらに別の実施形態では、重合体リブ（８０００）といった構造コンポーネントが、モジュールの背面基板（２０００）と光発電構造体（４０００）との間に組み込まれる。これらのリブ要素（８０００）は、モジュールの面積全体に周期的に展開されている。
【００７１】
図２１は、リブを有するメンブレンモジュール構造体を用いた本発明の一実施形態の外観図を示す。これらのリブ要素（８０００）は、太陽に晒される前面基板（１０００）から背面基板（２０００）への熱伝達を増加させることによってモジュールの動作温度を下げることを含む幾つかの機能を行う。構造重合体リブ（８０００）を使用することによって、さらなるモジュール強度が達成される。リブ（８０００）は、光発電構造体（４０００）及びメンブレン（６０００）（共形コーティングであろうと弾性メンブレンであろうと）と、背面基板（２０００）との間の間隙に広がる。そうすることで、リブ（８０００）は、前面基板（１０００）と背面基板（２０００）との間でモジュール荷重を分散させる。モジュールの前部と後部との間の間隙に広がることで、外部シールアセンブリ（３０００）二重シールモジュールは、積層構造の機械的特性を有することが可能となる。重合体リブ（８０００）は、バスの接着性を維持してメタライゼーションからのバスの剥離を防ぐために、モジュールバス上に付加されうる。エッジバスと中央バスとの接続部上にリブを配置することによって接合の完全性が増加する。
【００７２】
図２２は、リブ付き構造体の分解図を示し、このリブ付き構造体では、モジュールは、メンブレン（６０００）と背面シート（２０００）との間に配置される重合体リブ（８０００）を有する単一または二重メンブレン構造体におけるように、構成される。リブ（８０００）は、モジュールの前面基板（１０００）と背面基板（２０００）との間に熱伝導経路を提供し、また、モジュールの前部と後部との間の間隙内に構造上の支持を提供する。
【００７３】
重合体リブ（８０００）による機械的および熱的利点を達成するために、リブ材料は柔軟でなければならない。すなわち、背面基板（２０００）がモジュール構造に組み付けられる場合にモジュールの両面に一致しなければならない。リブ（８０００）が隣接面に対してある程度の結合性を有し、リブ（８０００）材料が背面基板（２０００）がモジュールに組み付けられる場合に密着を確実にするように押し付けることが有利である。構造リブ（８０００）は、製造を容易にするために、二重エッジシールの蒸気バリア（３１００）と同じ重合体から構成されてよい。
【００７４】
柔軟材料は、破損時の前面基板（１０００）および背面基板（２０００）の保持を十分に支援しないことがある。リブ（８０００）の柔軟性を補うために、強化された共形および弾性メンブレン構造体を用いてさらなる基板（１０００、２０００）保持力を提供する。図２３に、強化されたリブ付きメンブレンモジュール構造体を用いた本発明の一実施形態の外観図を示す。
【００７５】
図２４は、強化されたリブ付き構造体の分解図を示し、この強化されたリブ付き構造体では、モジュールは、メンブレン（６０００）と背面基板（２０００）との間に配置された重合体リブ（８０００）を有するメンブレン強化構造体（７０００）を用いて、構成される。当業者であれば、メンブレン（６０００）を有する必要がないことは理解できよう。リブ（８０００）は、モジュールの前面基板（１０００）と背面基板（２０００）との間の熱伝導経路を提供し、また、モジュールの前部と後部との間の間隙内に構造上の支持を与える。幾つかの実施形態では、リブ（８０００）は、前面基板（１０００）および後部基板（２０００）の内側表面全体に分散した熱伝導経路を与える。例えば、リブ（８０００）は、前面基板（１０００）から、光発電構造体（４０００）およびリブ（８０００）を通って、背面基板（２０００）まで分散した伝導経路を提供するために、光発電構造体（４０００）全体に周期的に配列されうる。幾つかの実施形態では、リブはさらに、破損時の破片の保持を支援するために、前面基板（１０００）と背面基板（２０００）とに（直接的にまたは間接的に）接続可能でありうる。周期的に配列されたリブ（８０００）を用いることによって、リブは、前面基板（１０００）と背面基板（２０００）の面全体に破片を保持することを支援する。
【００７６】
リブ（８０００）若しくはメンブレン（６０００）、または両方は、モジュールの耐用年数にわたって外部シールアセンブリ（３０００）を介して浸透する水分を吸収すべく乾燥剤が入れられうる。一実施形態では、重合体リブ（８０００）材料は、光発電構造体（４０００）を、水分による損傷から保護するように乾燥剤を含みうる。リブ（８０００）は、大きな表面積を有するので、さらなる水分吸収力を提供する。
【００７７】
さらに、リブ（８０００）の構造上の性質は、前面基板（１０００）と背面基板（２０００）との間の遊離乾燥剤に対して利点をもたらす。例えば、水分が外部シールを介して浸透し、遊離乾燥剤のみが用いられる場合、水分はさらさらした乾燥剤を塊にしてしまう。塊は、バスバーアセンブリ（５０００）または光発電構造体（４０００）の一部に接触して、短絡を引き起こしてしまうことがある。乾燥剤がリブ（８０００）といった構造コンポーネントに組み込まれる場合、乾燥剤は、さらさらした乾燥剤を起因とする問題を排除することを支援することができる。
【００７８】
モジュール構造内の乾燥部材は、モジュールの耐用年数にわたって外部シールアセンブリ（３０００）を介して浸透する水分を吸収する。必要となる乾燥剤の量は、外部シールアセンブリ（３０００）の浸透率とモジュールの所望の耐用年数とに依存する。一実施形態では、乾燥剤をリブ（８０００）に組み込むおよび／または乾燥剤をメンブレン（６０００）に加えることによってモジュールを乾燥させることができる。メンブレン（６０００）に選択される材料は、エッジシール（３２００）および蒸気バリア（３１００）に選択される材料とは異なりうるので、メンブレン（６０００）材料は、エッジシール（３２００）および蒸気バリア（３１００）材料とは異なる浸透率を有しうる。これらの層の乾燥は、それらの浸透率のレベルに依存して行われる。
【００７９】
本発明の別の実施形態では、モジュールが破損した場合に、前面基板（１０００）および背面基板（２０００）の保持を促進するために、好適な特性を有する保持シート（９０００）が、メンブレン（６０００）と共に、メンブレン（６０００）の代わりに、またはメンブレン（６０００）として用いられうる。一実施形態では、保持シート（９０００）は、共形重合体コートといった、アンダーコートメンブレン（６１００）またはオーバーコートメンブレン（６２００）と共に用いられうる重合体シートである。例えば、アンダーコートメンブレン（６１００）がより脆性の材料から構成される場合、保持シート（９０００）は、破損が生じた場合に破損片の保持を支援するように加えられるオーバーコートメンブレン（６２００）として用いられうる。この点で、保持シート（９０００）は、様々なメンブレン（６０００）材料を用いることを可能にする一方で、依然として、モジュールが破損した場合の破片保持の利点を提供する。別の実施形態では、アンダーコートメンブレン（６１００）若しくはオーバーコートメンブレン（６２００）、または両メンブレンの機能は、アンダーコートメンブレン（６１００）またはオーバーコートメンブレン（６２００）の代わりに用いられる１以上の保持シート（９０００）によって行われうる。一実施形態では、保持シート（９０００）は、光発電構造体（４０００）を覆うために巻き解かれて貼り付け（例えば接着）られてもよい。
【００８０】
１つの例示的な実施形態では、保持シート（９０００）は保持テープシート（９１００）であってよい。これらの保持テープシート（９１００）は、片面に接着剤を有する薄い重合体膜から構成されうる。これらの保持テープシート（９１００）は、モジュールが破損した場合にガラス破片を保持し、製造およびモジュール使用時に、光発電構造体（４０００）を磨耗から保護しうる。共形メンブレンコーティングと同様に、保持シート（９０００）は、光発電構造体（４０００）の背面金属電極に直接貼り付けられうる。別の実施形態では、保持シート（９０００）は、アンダーコートメンブレン（６１００）若しくはオーバーコートメンブレン（６２００）、または両方の上に貼り付けられうる。保持シート（９０００）は、光発電電池の少なくとも大部分を覆うことによって光発電構造体（４０００）の表面を実質的に覆って封入する単一シートの形態で貼り付けられうる。保持シート（９０００）は、３Ｍ、ポリフィルム（Ｐｏｌｉ−Ｆｉｌｍ）、および三菱から入手できるもののように片面に接着剤を有する単純なフィルム形態でありうる。幾つかの実施形態では、保持シート（９０００）は、強度を高めるために繊維で強化されてよい。保持シート（９０００）は、ポリエチレン、ポリエステル、ポリウレタンといった重合体材料、および、変圧器巻線に用いられるもののように適切な誘電特性を有する紙から構成されてよい。保持シート（９０００）は、バスバーアセンブリ（５０００）の近傍に用いられてもよい。
【００８１】
図２５を参照すると、リブ付きモジュール構造体を用いた本発明の一実施形態の外観図を示し、このリブ付きモジュール構造体では、破損時に前面および背面基板（１０００、２０００）を保持するように保持テープシート（９１００）が用いられている。
【００８２】
図２６は、保持テープシート（９１００）がメンブレン（６０００）上に配置されたテープ保持構造体の分解図を示す。保持テープシート（９１００）は、モジュールの前部と後部との間の間隙を充填しない。リブ（８０００）がこの間隙に広がるように、または、ある場合には間隙を充填するように、また、熱的および構造上の支持を与えるように用いられうる。一実施形態では、リブ（８０００）は、メンブレン（６０００）、メンブレン強化材（７０００）および保持シート（９０００）と共に用いられうる。他の実施形態では、これらの要素のうちの１以上が用いられなくともよい。当業者であれば、本発明に合致した多くの様々な実施形態およびこれらの構造の組み合わせに気付くであろう。多くの実施形態では、リブ（８０００）は、順番に貼り付けられるこれらの材料のうちで最後であり、また、これらの他の要素の上に貼り付けられてよい。
【００８３】
図２７を参照すると、別の実施形態では、破損時に前面および背面基板（１０００、２０００）を保持するように保持テープストリップ（９２００）が用いられうる。図２８は、保持テープストリップ（９２００）が、バス配列に平行にメンブレン（６０００）の上に配置された平行ストリップ構造体の分解図を示す。
【００８４】
幾つかの実施形態では、保持テープストリップ（９２００）は、周期的に、または、モジュールが破損した場合にガラス破片を保持するのに適したパターンで配置される重合体テープストリップの形態を取る。保持テープストリップ（９２００）を用いると、材料削減に加えて、貼り付けのために容易に利用可能なテープディスペンサマシンを使うことができる。
【００８５】
図２９は、保持テープシート（９１００）の代わりに、破損時にモジュール破片を保持するために保持テープストリップ（９２００）を用いるリブ付きモジュール構造体を示す。図３０の分解図には、エッジバス配列に垂直にメンブレン（６０００）の上に配置された保持テープストリップ（９２００）を示す。平行（図２８参照）および垂直（図３０参照）配置の両方の変形では、保持テープストリップ（９２００）は、連続したストリップとしてまたはストリップの折り合わせ体としてバスの平面に対して１つまたは複数の向きに配置されうる。
【００８６】
本発明のさらに別の実施形態では、背面基板（２０００）の近傍において、モジュール内の空間用の軽量かつ均一な充填材を提供するように、発泡体中間層（１０１００）構造コンポーネントを用いうる。内部モジュール構造に発泡体を接着させるために接着剤を用いてよい。一実施形態では、発泡体中間層（１０１００）は、接着剤付き材料のシートで覆われうる多孔性発泡体であってよく、または、発泡体のより良好な接着を可能にするために接着剤をスプレーで塗布してもよい。一実施形態では、接着剤は、保持テープシート（９１００）または保持テープストリップ（９２００）であってよい。発泡体中間層（１０１００）は、二重シールモジュールを、積層モジュールと同様の機械的および熱的特性を有する構造に変換する。発泡体中間層（１０１００）は、追加する重量を最小限にしてモジュール全体に均一に荷重を消散させ、また、前面基板（１０００）面と背面基板（２０００）面との間に実質的に均一な熱伝導を提供し、それによりモジュールの動作温度を下げる。発泡体中間層（１０１００）は、前面基板（１０００）および背面基板（２０００）の面全体に亘って熱伝導を分散させることによって実質的に均一な熱伝導を提供することができる。接着された場合、発泡体中間層（１０１００）は、破損時の前面基板（１０００）と背面基板（２０００）との両方のさらなる保持を提供する。幾つかの実施形態では、発泡体中間層（１０１００）は、光発電構造体（４０００）の背面金属電極に直接貼り付けられてもよい。発泡体中間層は、アンダーコートメンブレン（６１００）の代用品として、アンダーコートメンブレン（６１００）と共に用いられるものの、第２の共形コーティングの代わりに用いられるか、または、メンブレン（６１００および／または６２００）に追加して加えられてもよい。別の実施形態では、発泡体中間層（１０１００）は、メンブレン（６０００）、メンブレン強化材（７０００）、リブ（８０００）、および保持シート（９０００）のいずれかまたはすべてと共に用いられてよい。当業者であれば、本発明に合致して用いられうる、これらのコンポーネントの各々の様々な実施形態と、これらのコンポーネントの様々な組み合わせとを認識するであろう。
【００８７】
図３１は、発泡体中間層（１０１００）モジュール構造体を用いた本発明の一実施形態の外観図を示し、この発泡体中間層モジュール構造体では、モジュールの前部と後部との間の空隙に広がるために、また、少なくともある場合には間隙を充填するために発泡体シートが用いられる。図３２にこの構造体の分解図を示し、図３２では、モジュールは、メンブレン（６０００）と背面基板（２０００）との間のリブ（８０００）と共に配置される発泡体中間層（１０１００）を用いて構成される。当業者であれば、メンブレン（６０００）を有する必要がないことが理解できよう。
【００８８】
発泡体中間層（１０１００）を構成する材料は、乾燥剤を含むように選択されうる。例えば、乾燥剤と組み合わされた高い水分浸透率を有する発泡体中間層（１０１００）は、外部シールアセンブリ（３０００）を介して浸透する水分が吸収されることを可能にする。熱伝導性および／または強化特性が向上した材料を発泡体中間層（１０１００）に組み込んでもよい。
【００８９】
ある実施形態では、モジュールの組立てに先立って、発泡体中間層（１０１００）を特定の形状に切断することが有益でありうる。例えば、発泡体中間層（１０１００）がリブ（８０００）と共に用いられる場合、発泡体中間層（１０１００）は、リブ（８０００）の周りの領域を充填するように切断されうる。発泡体中間層（１０１００）の多孔性によって適切な熱伝達が阻まれる場合に、リブ（８０００）を追加することによって、熱伝達が支援されうる。外部シールアセンブリ（３０００）を介して浸透する水分の吸収を促進するために、乾燥剤入り重合体材料（図示せず）を発泡体中間層（１０１００）の周囲に沿って用いてよい。
【００９０】
図３３は、構造中間層（１０２００）構造体を用いた本発明の一実施形態の外観図を示し、この構造中間層構造体では、光発電モジュールの前部と後部との間の間隙に広がるように、または、ある場合には間隙を充填するように構造中間層（１０２００）が用いられる。構造中間層（１０２００）は、熱的特性、構造上の特性、および乾燥特性を与えるように設計されうる。一実施形態では、構造中間層（１０２００）は、重量および材料使用量を削減するために、波形またはエンボス加工形状に作られた発泡体を用いて形成されうる。波形またはエンボス加工形状は、強化材および乾燥剤を含みうる重合体のプレキャスト層を用いて形成されてもよい。構造中間層モジュール（１０２００）構造体の分解図である図３４は、メンブレン（６０００）と背面基板（２０００）との間の構造中間層（１０２００）を示す。当業者であれば、本発明に合致して用いられうる、これらのコンポーネントの各々の様々な実施形態と、コンポーネントの様々な組み合わせとを認識するであろう。
【００９１】
非常にロバストなモジュール構造を必要とする状況では、モジュールの構築時に挿入される固体中間層（１０３００）を効果的に形成するように、高密度発泡体または非常に低い気泡率を有するプレキャスト構造中間層を用いてよい。図３５は、モジュールの前部と背部との間の間隙に広がる固体中間層（１０３００）を使用する本発明の一実施形態の外観図を示す。固体中間層（１０３００）は、熱的および構造上のモジュール特性を向上させるが、乾燥剤入りの外周部を必要とする。図３６は、固体中間層（１０３００）および乾燥剤入り中間層外周部（１０４００）がメンブレン（６０００）と背面基板（２０００）との間に位置付けられた中間層構造の分解図を示す。
【００９２】
図３６に示すように、固体中間層（１０３００）の外周周りで、エッジシール（３２００）と固体中間層（１０３００）との間に間隙が存在しうる。この間隙は、固体中間層外周部（１０４００）を用いて充填されてよい、および／または、広げられてよい。固体中間層外周部（１０４００）は、エッジシール（３２００）を介して浸透する水分を吸収する乾燥剤を含む。固体中間層（１０３００）の１つの利点は、強度を増大させるためにスクリムを埋め込むことができる点である。幾つかの実施形態では、固体中間層（１０３００）は、モジュール全体のロバスト性を増大させるために、固体の耐久性重合体／スクリムから構成されうる。高い荷重においてモジュールの破損が生じた場合でも、固体中間層（１０３００）はモジュールの完全性を保持しうる。さらに、固体中間層（１０３００）が（直接的または他の構造を介して）前面基板（１０００）および背面基板（２０００）に接続される場合、固体中間層（１０３００）は破損時の破片の保持を支援する。
【００９３】
結論として、本発明の様々な実施形態を上述したが、これらは限定ではなく例示的にのみ提示されたことを理解すべきである。当業者には、形態および細部における様々な変更が本発明の精神および範囲から逸脱することなくなしうることは明らかであろう。したがって、本発明の範囲は、上述した例示的な実施形態のいずれによっても限定されるべきではないが、特許請求項の範囲および精神ならびにそれらの均等物に従ってのみ定義されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【国際調査報告】
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