(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス製が好ましい正面のプレートおよび背面の支持プレート、ならびにこれらのプレートの間に配置された太陽電池を含み、これらのプレートの間に残された空間を硬化可能なキャスト樹脂で充填する、太陽電池モジュールの製法であって、
１つ以上の脂肪族イソシアネートプレポリマーと、１つ以上のポリエーテルポリオールとを含む反応性混合物を、キャスト樹脂として使用すること、
前記イソシアネート成分として、ビウレットまたはイソシアヌレート構造を有し、ＮＣＯ基の含量が１２．６〜２８重量％であり、平均分子量が約４５０〜１０００ｇ／molである、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネートをベースとする、三官能性脂肪族ポリイソシアネートを使用すること、
前記ポリオール成分として、ＯＨ基の含量が５．１〜１２．８重量％であり、平均分子量が約４００〜１０００ｇ／mol である、トリメチロールプロパンおよびプロピレンオキサイドをベースとするポリエーテルポリオールを使用することを特徴とする方法。
【請求項２】
ＮＣＯ／ＯＨの比が０．３〜０．８の範囲である樹脂混合物を使用する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ＮＣＯ／ＯＨの比が０．５である樹脂混合物を使用する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
接着促進剤、たとえばシラン、好ましくはアミノシランを、キャスト樹脂に添加して、正面のガラス・プレート、支持プレートおよび太陽電池への樹脂の接着を強化する、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
紫外線防護用添加剤、特に立体障害型アミンをベースとする添加剤を、樹脂に添加する、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
硬化反応促進用触媒として、ジブチルすずジラウレートを、反応性混合物に添加する、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
樹脂硬化反応中に、太陽電池モジュールに、約０．３〜１bar の範囲の過圧を加える、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、正面のガラスプレート、背面の支持プレート、およびこれらのプレートの間に配置された太陽電池を含み、これらのプレートの間の空間は、硬化可能なキャスト樹脂が充填されている太陽電池モジュールの製法に関する。
この型の太陽電池モジュールは、多様な形態で知られており、太陽エネルギーから電流を発生させるために、建築の分野および自動車の分野において、同様に使用することができる。この場合、太陽電池は、大気の影響から保護するために、２枚のプレートの間に配置して、キャスト樹脂層で被覆する。
【０００２】
キャスト樹脂は、一連の要求をすべて満足させる必要がある。たとえば正面のガラス・プレートのように、特に近赤外範囲の光線に対して光線透過性が高く、これによって太陽電池の効率を高めることができるようにしなければならない。キャスト樹脂は、さらに紫外線および湿気によって影響されないことが必要である。最後に、キャスト樹脂は正面のガラス・プレートおよび太陽電池に対して、正確に、かつ持続的に接着することが必要である。その上、硬化した樹脂が弾性を有して、多様な物質の熱膨張係数の差によって生ずる機械的応力が、ポリマー層の内部において低くて、電池モジュールの変形または接着面の剥離を生じないことが必要である。
【０００３】
ドイツ特許２，７１２，１７２  Ａ１は、太陽電池を閉じ込める物質として、ポリカーボネート、シリコーン、エポキシド、ポリエステル、アクリル樹脂、および鎖状分子の重合可能な生成物で、主として共有結合炭化水素を有し、かつハロゲン原子を含まないもの、たとえばポリプロピレン、ポリイソプレンまたはポリブタジエンを使用する手段を開示する。
【０００４】
ドイツ特許２，８２５，０３４  Ａ１によれば、この方法は、太陽電池を２枚のプレートの間で被覆するために、アクリル酸成分を含む樹脂の使用を提供する。この型の樹脂は、主要な成分として、メタクリルメタクリレートとポリウレタンプレポリマーとの混合物を含む。
他方において、ドイツ特許３，４２８，７７５  Ａ１は、前述の構造を有する太陽電池モジュールを製造するために、ＥＶＡ，ＥＭＡ、アクリル樹脂、シリコーンエラストマー、ＰＶＢ、エポキシ樹脂または脂肪族ポリエステルウレタンの使用を推奨する。
【０００５】
太陽電池モジュールを製造するためのキャスト樹脂の性質に関する要求は、需要の増大に伴なって、モジュールがますます大型になることである。公知の樹脂は、小型の太陽電池モジュールの製造に関しては、完全に満足な結果を示すが、この目的のために知られた樹脂の多くは、大型の電池モジュールを製造する場合、特に建築の分野における場合に問題がおきる。
【０００６】
実際に使用されているようなアクリル樹脂を使用すると、硬化時に体積が減少して、大きな応力を誘起し、時間の経過に伴なって、樹脂と太陽単電池との間の接着が剥離する現象を生じ得ることが実証された。
この場合、このような現象を回避することは、可塑性および可撓性の高いアクリル樹脂をキャストとすることによってのみ可能である。
【０００７】
しかし、この樹脂層は、現在機械的強度が極めて低いので、太陽電池モジュールは、安全ガラスの性質、すなわちファサード型設備に推奨される性質を示すことができなかった。
他の物質、たとえばシリコーンは、（特に引き裂き強度が低く、かつ堅牢性が低いため）機械的強度が適切でないので、大型の太陽電池モジュールに使用するには、適していない。脂肪族ポリエステルウレタンの使用は、もはや満足でなくなったことを示した。ポリエステルウレタンをベースとする樹脂も、体積の最小の減少も実質的に受けることなしに、硬化することが知られていることは事実であるが、ポリエステルポリオールをベースとするポリウレタンは、次第に水和によって風化されることが実証された。これが、ポリエステルポリウレタンからなる中間層を含む太陽電池モジュールが、その周縁を付加的に封止することなしには使用できない欠点を有することの原因である。もしこの封止を行なわない場合は、長期間の湿気に曝露することにより、モジュールの周縁領域が損傷することを回避できなくなるためである。
【０００８】
本発明の目的は、多様な面、特にキャスト樹脂としての観点から、太陽電池モジュールに使用する光電池の被覆に適切な物質を見出すことである。このポリマー物質は（特に）硬化時に体積を変化しないこと、また湿気の影響で変化しないこと、および太陽電池モジュールの製造工程において、粘度の観点から適切な挙動をすること、太陽電池の表面およびプレートの表面への接着力が強いこと、引き裂き強度が高いこと、堅牢性が良好であること、およびゴム弾性の観点から特に勝れた性質を有することが必要である。さらに、この物質は、光線に対する透過性が高く、紫外線によって影響を受けず、かつ前述の性質を長期間持続すること、すなわち劣化に対して顕著な耐性を有することが必要である。
【０００９】
この目的は、本発明によって、ポリエーテルポリウレタンを含む鋳形樹脂を使用することにより、達成することができる。
キャスト樹脂としてポリエーテルポリウレタンを含む太陽電池モジュールは、他の公知の樹脂とは異なり、すべての面において所望の性質を示すことを実証することができた。特に、熱、冷の温度変化、放射線および湿度の影響の下で実施した厳しい老化試験を行なった後に、剥離の現象も、また黄色化（ｙｅｌｌｏｗｉｎｇ）も観察されず、湿気によっても周縁領域において黒色化をおこさなかった。樹脂の粘度については、イソシアネートおよびポリオール成分の混合物における配合量の選択によって変化させることができるが、勿論、所望の限度内に止める。
【００１０】
本発明によって、１つ以上の脂肪族イソシアネートプレポリマーと、１つ以上のポリエーテルポリオールとからなる反応性混合物を、キャスト樹脂として使用する。特に有効な反応性混合物として、イソシアネート成分は、ビウレットまたはイソシアネート構造を有し、ＮＣＯ基の含量が１２．８〜２６重量％であり、平均分子量が４５０〜１０００ｇ／mol である、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネートをベースとする三官能性脂肪族ポリイソシアネートからなり、一方、ポリオール成分は、ＯＨ基の含量が５．１〜１２．８重量％であり、平均分子量が約４００〜１０００ｇ／mol である、トリメチロールプロパンおよびプロピレンオキサイドをベースとする、ポリエーテルポリオールからなる。
【００１１】
本発明によって、反応性混合物に添加する添加剤は、硬化反応を促進するジブチルすずジラウレートであることができる触媒、および紫外線を吸収する、特に立体障害型アミンをベースとする物質、さらにガラス・プレート、支持プレートおよび太陽電池への樹脂層の接着を強化するシランである。
硬化反応は、約３０°〜５０℃の高い温度で好ましくおきる。さらに、この反応は、オートクレーブ内で、約０．３〜１bar の僅かな加圧下で行なうことが有利なことを示した。この加圧により、重合中に、樹脂が二酸化炭素の発生によって発泡することを完全に抑制することができる。
【００１２】
以下、本発明の方法による有用な実施態様を提示する。
１×１ｍ2 の太陽電池モジュールを次のように構成した。背面の支持プレートおよび正面のプレートは、両方とも透明な物質から製造した。この場合、フロート・ガラスのシートは厚さが約５mmであった。正面のガラス・プレートは、フリント・ガラスすなわち光および熱の放射に対して特に透明性が高いガラスからなることが好ましい。
【００１３】
太陽電池は、まず所望の位置に水平に配設した支持プレートの上に配置して固定し、次にこれらの単電池を相互に電気的に接続し、かつガラス支持プレートの周縁に沿って、所望の位置で外部への電気的接続を行なう。次に、接着剤ストリップをガラス・プレートの周縁に沿って、たとえば押出し成形によって沈着させる。このストリップは、一方において、太陽電池モジュールの周縁を封止し、他方において２枚のシートの間に空隙を保持する。
【００１４】
対角的に対向する２つのコーナーに、金属管の断片を設置する。これにより、後に２つのシートの間の空間を充填し、かつその空気を排出することができる。次に、正面のプレートを配置した後、これら２枚のシートを相互に挾持して、これらの間に所望の空間を残す。
ガラス・シートの間の空間を充填するキャスト樹脂の塊を生成するために、必要な２３重量％の遊離ＮＣＯ基を含み、平均分子量が５５０ｇ／mol である、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネートをベースとするビウレット基を含む三官能性ポリイソシアネート５００ｇと、１１．８重量％のＯＨ基を含み、平均分子量が４３０ｇ／mol である、トリメチロールプロパンをベースとする三官能性ポリオール８００ｇとを、常温において１０分間撹拌して、混合する。添加剤は、（触媒として）ジブチルすずジラウレート０．５ｇ、（光に対する保護手段として）立体障害型アミン５０ｇ、（接着促進剤として）アミノシラン５ｇを使用する。この混合物中のＮＣＯ／ＯＨ比は０．５である。この混合物は、均一になった後に、粘度が２０℃において約１４００mPa である。
【００１５】
次に、この混合物をさきの２枚のガラス・シートの間の空間に注入する。このとき太陽電池モジュールは、ほぼ垂直に立てることが好ましい。このとき樹脂の塊は、底の管から注入し、上部から空気を排出する。樹脂の充填操作を終了した後、２つの金属管断片を除去して、開口を接着剤の塊で閉止する。
こうして充填した太陽電池モジュールは泡を含まないので、オートクレーブ内に入れる。オートクレーブの温度を約４０℃に上昇させると、その過圧は約０．６bar に達する。これらの条件で樹脂が重合し、６０分後には完全に硬化する。
【００１６】
オートクレーブから取り出すと、太陽電池モジュールは何時でも使用できる状態となる。