DE102020119597A1

DE102020119597A1 - Dekorativ gestaltetes Photovoltaikzellen-Modul

Info

Publication number: DE102020119597A1
Application number: DE102020119597.4A
Authority: DE
Inventors: Yuki Kudo; Taizo Masuda; Masahiro Kitamura; Takakazu Hase
Original assignee: Toyota Motor Corp; Nippon Paint Automotive Coatings Co Ltd
Current assignee: Toyota Motor Corp; Nippon Paint Automotive Coatings Co Ltd
Priority date: 2019-08-08
Filing date: 2020-07-24
Publication date: 2021-02-11
Also published as: US11843066B2; US20210043787A1; JP2021027266A; JP7477271B2

Abstract

Es wird ein Photovoltaikzellen-Modul bereitgestellt, bei dem der Farbunterschied zwischen einer Photovoltaikzelle und dem anderen Abschnitt verschwindet und Änderungen der Farbe und des Aussehens seiner Oberfläche in Abhängigkeit von einem Betrachtungswinkel visuell kaum wahrnehmbar sind, während die Verringerung des Stromerzeugungsbetrages der Photovoltaikzelle reduziert wird. Das hier besprochene Photovoltaikzellen-Modul umfasst eine dünne filmartige photovoltaische Zelle, die in einem transparenten Versiegelungsmaterial umschlossen ist; eine transparente Frontplatte, die auf die Oberfläche des Versiegelungsmaterials auf der Lichtempfangsflächenseite der photovoltaischen Zelle laminiert ist; und eine Dekorschicht, die auf die Frontplatte laminiert ist, wobei ein transparentes Harz als Basismaterial der Dekorschicht verwendet wird und lichtdurchlässiges schuppenartiges Glitzerpigment in der Dekorschicht so dispergiert ist, dass die Oberflächenrichtung des Pigments entlang der Frontplattenoberfläche verläuft.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Photovoltaikzellen-Modul und betrifft insbesondere ein Photovoltaikzellen-Modul, das eine Ausgestaltung aufweist, bei der eine mit einer dekorativen Schicht überzogene Frontplatte auf eine Lichtempfangsflächenseite einer photovoltaischen Zelle laminiert ist.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Allgemein ist die Oberfläche eines Photovoltaikzellen-Moduls einfach schwarz oder marineblau. Da jedoch Photovoltaikzellen-Module an verschiedenen Orten (auf einem Gebäude, einem Fahrzeugdach, einer Wandfläche, auf dem Boden usw.) installiert werden, sind in den zurückliegenden Jahren die Erhaltung des Aussehens und die Gestaltungsfähigkeit der Standorte, an denen Photovoltaikzellen-Module installiert werden, in den Fokus gerückt, weshalb heute die Forderung nach einer Verbesserung der Gestaltungsfähigkeit eines Photovoltaikzellen-Moduls im Raum steht. Daher ist zum Beispiel, wie in Patentdokument 1 gezeigt, vorgeschlagen worden, dem Aussehen eines Photovoltaikzellen-Moduls eine beliebige Farbe zu verleihen, indem eine farbige Überzugsschicht (farbige Schicht) auf einer Oberfläche einer Glas- oder Polymerharzplatte (Frontplatte), die auf die Lichtempfangsfläche einer photovoltaischen Zelle laminiert wird, gebildet oder aufgebracht wird. In Patentdokument 2 ist ein Dachmodul mit photovoltaischen Zellen offenbart, das Photovoltaikzellenteile und dekorative Teile aufweist, dergestalt, dass die dekorativen Teile, die mit unterscheidbaren Indikationen versehen sind, so ausgebildet sind, dass sie von den Photovoltaikzellenteilen abgetrennt werden können. In Patentdokument 3 ist eine Struktur eines Photovoltaikzellen-Moduls gezeigt, bei dem eine Oberflächenschutzschicht, eine Verstärkungsschicht, eine photoelektrische Umwandlungsschicht und eine Rückseitenschutzschicht der Reihe nach von der Sonnenlichtempfangsflächenseite her laminiert sind, wobei die Verstärkungsschicht aus einer teilweise dekorierten Glas- oder gestreckten Polyesterharzplatte besteht und in einem Muster einer elektrischen Verdrahtung auf der photoelektrischen Umwandlungsschicht, die auf der Sonnenlichtempfangsfläche angeordnet ist, dekoriert ist, so dass das Auftreten eines Blendungseffekts auf der Oberfläche des Photovoltaikzellen-Moduls durch Reflexion des Sonnenlichts an elektrischen Metalldrähten unterdrückt wird. In Patentdokument 4 ist eine Struktur einer Rückseitenplatte für eine photovoltaische Zelle offenbart, die einen laminierten Körper umfasst, der durch Laminieren zweier Filme auf den gegenüberliegenden Seiten einer Heißschmelzklebeschicht gebildet wird, wobei - von der Lichtempfangsflächenseite der Zelle aus - Glas/Dichtungsmaterial/Zelle/Dichtungsmaterial/Rückseitenplatte zu einer Struktur zusammengefügt werden, und in einem Zustand, in dem eine Dekorplatte auf die Rückseitenplatte gelegt wird, wird die Struktur mit einem Vakuumlaminator integral geformt, so dass die Dicke der Rückseitenplatte dünner wird als die Dekorplatte, und dadurch werden auf der Außenfläche der Rückseitenplatte konkave Abschnitte gebildet, wodurch der Dekoreffekt entsteht. In Patentdokument 5 ist eine Struktur eines lichtdurchlässigen Photovoltaikzellen-Moduls offenbart, bei dem ein witterungsbeständiges Schutzelement, zwei oder mehr photovoltaische Zellenelemente und eine Rückseitenplatte für photovoltaische Zellen in dieser Reihenfolge von der Lichteinfallsseite her laminiert sind, wobei die Rückseitenplatte mindestens zwei Kunststofffilme aufweist, die eine Klebeschicht zwischen sich aufnehmen, die aus einem Heißschmelzharz-Verbundmaterial hergestellt ist, das 100 Gewichtsteile eines Polyolefin-Heißschmelzharzes enthält, das durch Denaturierung durch eine polare Vinylverbindung erhalten wurde, sowie 0,0001 bis 20 Gewichtsteile einer oder mehrerer Arten von Färbemitteln enthält, die aus einer Gruppe von Pigmenten und Farbstoffen ausgewählt sind, und die Klebeschicht mit einer unebenen Struktur dekoriert ist, die aus Zeichen und Figuren besteht, die physisch auf der Installationsoberfläche der Rückseitenplatte der photovoltaischen Zellen aufgebracht sind, so dass ihre Lichteigenschaften und ihre Gestaltungsfähigkeit, wie zum Beispiel Farben, Zeichen, Figuren und ungleichmäßige Formen, verbessert werden. Patentdokument 6 offenbart eine Struktur eines Solarpaneels, das ein Substrat, zwei oder mehr Solarzellen, die mit transparentem Dichtungsmaterial versiegelt sind, und einen Schutzfilm aufweist, wobei der Schutzfilm durch Wärmeverschmelzen eines farbgebenden Teils aus Kunstharzmaterial, das ein Färbemittel enthält, mit einer transparenten Platte aus transparentem Kunstharzmaterial gebildet wird, während der farbgebende Teil so angeordnet ist, dass Sammelschienen und Zwischenverbinder, die mit zwei oder mehr Solarzellen verbunden sind, in der Schutzplatte bedeckt werden, wodurch vorteilhafterweise verhindert wird, dass die Sammelschienen und Zwischenverbinder von der Lichtempfangsflächenseite aus zu sehen sind, und auch die Blendung durch Lichtreflexion verhindert wird, wodurch eine ausgezeichnete Gestaltungsfähigkeit erreicht wird. Des Weiteren offenbart Patentdokument 7 ein Organisches-Dünnfilm-Photovoltaikzellen-Modul, das aufweist: ein lichtdurchlässiges Organisches-Dünnfilm-Photovoltaikzellenelement; Versiegelungsschichten, die jeweils auf dessen gegenüberliegenden Seiten aufgebracht sind; Gassperrfilme, die auf die jeweiligen Flächen der anderen Seiten der Versiegelungsschichten aufgebracht sind; und mehrere Gassperrschichten auf den jeweiligen Seiten, wobei diese Schichten mit Urethanklebstoff-haltigen Klebeschichten laminiert sind, wobei das Organische-Dünnfilm-Photovoltaikzellenelement des Weiteren jeweils mit Abstandshalterschichten auf den gegenüberliegenden Endflächenseiten in der Längsrichtung in einer Draufsicht versehen ist, und ein transparenter Film und eine Dekorschicht, die auf die Oberfläche einer Seite des transparenten Films aufgebracht und in der gleichen Farbe wie das Photovoltaikzellenelement dekoriert ist, vorhanden sind; die Endfläche des Zellenelements in Kontakt mit der Endfläche der Abstandshalterschicht steht; die gegenüberliegenden Endflächen des Zellenelements durch ein Band der gleichen Farbe wie die der Dekorschicht und des Organischen-Dünnfilm-Photovoltaikzellenelements oder durch ein transparentes Band fixiert sind; und das Band über die Oberfläche des Organischen-Dünnfilm-Photovoltaikzellenelements und der Oberfläche der Abstandshalterschicht aufgebracht ist.
TECHNISCHE DOKUMENTE DES STANDES DER TECHNIK
PATENTDOKUMENTE

Patentdokument 1: WO 2017 / 090 056 A1
Patentdokument 2: JP H11 - 315 623 A
Patentdokument 3: JP 2013 - 229 576 A
Patentdokument 4: JP 2013 - 258 276 A
Patentdokument 5: JP 2014 - 165 389 A
Patentdokument 6: JP 2016 - 207 960 A
Patentdokument 7: JP 2017 - 69 395 A

KURZDARSTELLUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Allgemein weist ein Photovoltaikzellen-Modul eine Ausgestaltung auf, bei der eine planare photovoltaische Zelle oder ein photoelektrisches Umwandlungselement, das mit Versiegelungsmaterial versiegelt ist, auf ein flaches Substrat gelegt wird, so dass die Oberflächenrichtung des ersteren entlang der Oberflächenrichtung des letzteren verläuft. In dieser Ausgestaltung unterscheidet sich die Farbe der photovoltaischen Zelle oder des photoelektrischen Umwandlungselements sehr stark von der des anderen Abschnitts, und daher, um den Farbunterschied verschwinden zu lassen und die Gestaltungsfähigkeit eines Photovoltaikzellen-Moduls zu verbessern, ist das bloße Verhindern einer Blendung durch Lichtreflexion auf Abschnitten der Metallverdrahtung der photovoltaischen Zelle oder des photoelektrischen Umwandlungselements oder deren teilweises Dekorieren, wie in den oben aufgeführten Dokumenten (zum Beispiel Patentdokumente 2, 3 und 6 usw.) gezeigt, unzureichend, und es kann wünschenswert sein, die gesamte Oberfläche eines Photovoltaikzellen-Moduls nahezu einheitlich aussehen zu lassen, indem auf die nahezu gesamte Region der Oberfläche des Photovoltaikzellen-Moduls eine farbige Schicht oder eine Dekorschicht aufgebracht wird, die durch Hinzufügen oder Dispergieren von Färbemittel, Glitzerpigment oder Glitzermaterial darin eingefärbt wird. In dieser Hinsicht ist es in einem Photovoltaikzellen-Modul - zum Zweck des Erzielens eines ausreichenden Energieerzeugungsbetrages in einer photovoltaischen Zelle oder einem photoelektrischen Umwandlungselement - erforderlich, dass eine farbige Schicht oder eine Dekorschicht, die auf die Lichtempfangsfläche der photovoltaischen Zelle oder des photoelektrischen Umwandlungselements laminiert ist, eine ausreichende Lichtdurchlässigkeit aufweist, und daher ist es wünschenswert, dass der hinzugefügte oder dispergierte Betrag an Färbemittel, Glitzerpigment oder Glitzermaterial in der farbigen Schicht oder der Dekorschicht so gering wie möglich ist. Ist jedoch der hinzugefügte oder dispergierte Betrag zu gering, so kann der Farbunterschied zwischen der photovoltaischen Zelle oder dem photoelektrischen Umwandlungselement und den anderen Abschnitten nicht vollständig im Erscheinungsbild verschwinden, so dass der Zweck der Verbesserung der Gestaltungsfähigkeit des Photovoltaikzellen-Moduls nicht erreicht wird. Obgleich im Stand der Technik zum Zweck des Erhaltens einer farbigen Schicht oder einer Dekorschicht, die so eingefärbt ist, dass die Farbe im Erscheinungsbild sichtbar wird, während ihre ausreichende Lichtdurchlässigkeit gewährleistet ist, eine Schicht, die einen selektiv bestimmten Wellenlängenbereich reflektiert, mit Pigmenten wie zum Beispiel SiOx, TiOx usw. ausgebildet wird, die Lichtinterferenzen gleichmäßig auf einer Oberfläche verursachen, wird des Weiteren bei einer solchen farbigen Schicht oder Dekorschicht ein Lichtinterferenzeffekt verwendet, was zur Erhöhung einer Winkelabhängigkeit von der Wellenlänge des reflektierten Lichts führt, so dass ihre Farbe je nach Betrachtungswinkel unnatürlich variiert und ein gewünschtes Erscheinungsbild nicht erhalten werden kann, so dass es schwierig ist, eine geeignete Textur zum Beispiel für den Fall zu erhalten, dass ein Photovoltaikzellen-Modul an der Außenseite eines Fahrzeugs, wie zum Beispiel eines Pkw, angebracht wird. Darüber hinaus variiert die geforderte Ausgangsleistung eines Photovoltaikzellen-Moduls je nach seiner Verwendung oder seinem Zweck: So kann zum Beispiel sogar ein Photovoltaikzellen-Modul mit einer Ausgangsleistung von nahezu null verwendet werden, wenn es in einem Museum oder einem Kunstmuseum installiert wird, während es, um im Wesentlichen ZEH (Zero Energy House) und ZEB (Zero Energy Building) zu realisieren, praktisch vorzuziehen ist, dass mindestens 60 % der Ausgangsleistung in einem Fall ohne Dekoration erhalten werden können.
Im Übrigen hat sich im Zuge der Forschung und Entwicklung zur Verbesserung der Gestaltungsfähigkeit von Photovoltaikzellen-Modulen durch die Autoren der vorliegenden Erfindung herausgestellt, dass, wenn ein flach geformtes, schuppenartiges Glitzerpigment mit lichtdurchlässigen Eigenschaften (lichtdurchlässiges schuppenartiges Glitzerpigment) mit dem später noch ausführlich erläuterten Merkmal in einem vergleichsweise geringen Pigmentbetrag als ein Pigment zum Färben verwendet wird, das in einer auf die Oberfläche eines Photovoltaikzellen-Moduls auflaminierten Dekorschicht dispergiert ist, dergestalt, dass die Oberflächenrichtung des schuppenartigen Glitzerpigments entlang der Erstreckungsrichtung (der Oberflächenrichtung) der Dekorschicht orientiert ist, und zwar nahezu parallel zur Erstreckungsrichtung der Schicht, der Farbunterschied zwischen der photovoltaischen Zelle oder dem photoelektrischen Umwandlungselement und den anderen Abschnitten verschwindet und auch Änderungen der Farbe und des Aussehens der Oberfläche in Abhängigkeit von einem Betrachtungswinkel kaum festzustellen sind, während es möglich wird, die Verringerung des Wirkungsgrades der Stromerzeugung der photovoltaischen Zelle oder des photoelektrischen Umwandlungselements in einem nur sehr geringen Maße zu reduzieren. Des Weiteren ist es auch möglich, die Farbe der Oberfläche eines Photovoltaikzellen-Moduls unterschiedlich zu wählen, indem die Art des schuppenartigen Glitzerpigments, das in der Dekorschicht dispergiert ist, ausgewählt wird. Diese Erkenntnisse werden in der vorliegenden Ausführungsform verwendet.
Somit besteht eine der Aufgaben der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines Photovoltaikzellen-Moduls, dessen Oberfläche dekoriert ist, wobei die Gestaltungsfähigkeit so verbessert wird, dass der Farbunterschied zwischen einer photovoltaischen Zelle oder einem photoelektrischen Umwandlungselement und dem anderen Abschnitt verschwindet und eine Änderung der Farbe und des Aussehens der Oberfläche in Abhängigkeit von einem Betrachtungswinkel kaum festzustellen ist, während es möglich wird, die Verringerung des Wirkungsgrades der Stromerzeugung der photovoltaischen Zelle oder des photoelektrischen Umwandlungselements auf ein sehr geringes Maß zu reduzieren.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Gemäß einer Ausführungsform wird die oben erwähnte Aufgabe durch ein Photovoltaikzellen-Modul erreicht, das umfasst:

eine dünne plattenartige photovoltaische Zelle, die in einem transparenten Versiegelungsmaterial umschlossen ist;
eine transparente Frontplatte, die auf eine Oberfläche des Versiegelungsmaterials auf einer Lichtempfangsflächenseite der photovoltaischen Zelle laminiert und aufgeklebt ist; und
eine Dekorschicht, die auf die Frontplatte laminiert und aufgeklebt ist, wobei ein transparentes Harz als Basismaterial der Dekorschicht verwendet wird und ein schuppenartiges Glitzerpigment mit lichtdurchlässigen Eigenschaften in der Dekorschicht so dispergiert ist, dass eine Oberflächenrichtung des schuppenartigen Glitzerpigments entlang einer Oberfläche der Frontplatte orientiert ist.

In der Struktur der oben erwähnten Ausführungsform kann „eine dünne plattenartige photovoltaische Zelle“ ein photoelektrisches Umwandlungselement zum Beispiel aus kristallinem oder amorphem Silizium, dünnem membranartigem Silizium, Perowskit-Reihe, Chalkopyrit-Reihe, III-V-Gruppen-Reihe, CdTe, CIS usw. sein., das zu einer dünnen Platte geformt ist. Die Farbe der photovoltaischen Zelle selbst ist normalerweise schwarz und dunkelblau oder farblos transparent. Die gegenüberliegenden Seiten und der Umfang der photovoltaischen Zelle werden mit dem transparenten Versiegelungsmaterial zum Beispiel aus Ethylenvinylacetat (EVA), Polyvinylbutyral (PVB), Polyolefinharz, Ionomerharz, Silikonharz usw. bedeckt (dadurch wird die photovoltaische Zelle in dem Versiegelungsmaterial umschlossen), und des Weiteren wird die „Frontplatte“, die in der Regel aus transparentem Material wie zum Beispiel Polycarbonatharz, Acrylharz, Glasplatte hergestellt ist, wie oben erwähnt, auf die Lichtempfangsflächenseite der photovoltaischen Zelle laminiert und geklebt. Des Weiteren wird, im Fall der vorliegenden Ausführungsform, auf die Außenfläche der „Frontplatte“ (die Fläche auf der Seite, die der Seite gegenüberliegt, die der photovoltaischen Zelle zugewandt ist), die Dekorschicht aufgebracht, die das transparente Harz, wie zum Beispiel Urethanharz, Polycarbonat-haltiges Urethanharz, Vinylchlorid-Vinylacetat-haltiges Urethanharz, Acrylharz, Polyesterharz, Polyolefinharz usw., als das Basismaterial umfasst, wobei in dieser Schicht das „schuppenartige Glitzerpigment“ mit lichtdurchlässigen Eigenschaften (lichtdurchlässiges schuppenartiges Glitzerpigment) in einem Zustand dispergiert ist, in dem die Oberflächenrichtung des Pigments entlang der Oberfläche der Frontplatte orientiert ist, und zwar nahezu parallel zur Oberfläche der Frontplatte. Hier ist das „schuppenartige Glitzerpigment mit lichtdurchlässigen Eigenschaften“ ein Pigment, das sowohl lichtdurchlässigen Eigenschaften als auch einen perlen- oder metallähnlichen Glanz oder Schimmer besitzt, und insbesondere weisen seine jeweiligen Partikel eine flache dünne Stückform auf. Genauer gesagt, kann das schuppenartige Glitzerpigment ein Interferenz-Aluminiumoxidblättchen, ein Interferenz-Glimmerblättchen, ein Glasblättchen, ein Interferenz-Siliziumdioxidblättchen, ein Interferenz-Talkblättchen usw. sein, und es kann ein Pigment aus flachen dünnen Partikeln sein, deren Größe in der Oberflächenrichtung etwa 5-300 µm beträgt und deren Dicke etwa 0,1-10 µm beträgt.
Wie bei der oben erwähnten Struktur wird es bei einem Photovoltaikzellen-Modul, wenn die Dekorschicht, in der das lichtdurchlässige schuppenartige Glitzerpigment entlang oder nahezu parallel zu der Oberfläche der Frontplatte orientiert ist, auf der Frontplatte laminiert wird, die auf die Oberfläche des Versiegelungsmaterials laminiert ist, das die dünne Photovoltaikzelle verkapselt, möglich, den Farbunterschied zwischen der photovoltaischen Zelle oder dem photoelektrischen Umwandlungselement und den anderen Abschnitten verschwinden zu lassen und einen Zustand zu erreichen, bei dem nahezu keine Änderungen der Farbe und des Aussehens in Abhängigkeit von einem Betrachtungswinkel bei Betrachtung der Dekorschicht von ihrer Außenseite her erkannt werden, während die Verringerung des Stromerzeugungsbetrages der photovoltaischen Zelle aufgrund der darauf aufgebrachten Dekorschicht auf ein sehr geringes Maß reduziert wird. Als Grund dafür wird gesehen, dass gemäß der Art und Weise, in der das lichtdurchlässige schuppenartige Glitzerpigment in einer Dekorschicht so dispergiert wird, dass seine Partikel entlang der Oberfläche der Frontplatte orientiert sind, jeder Partikel des schuppenartigen Glitzerpigments eine größere Fläche auf der Oberfläche der Frontplatte bedecken kann, so dass der Pigmentbetrag zum Bedecken der gesamten Region der Frontplatte zum Zweck des Erreichens einer Verbesserung der Gestaltungsfähigkeit des Photovoltaikzellen-Moduls, wie oben beschrieben, kleiner sein kann und dadurch eine ausreichende Lichtdurchlässigkeit für eine photovoltaische Zelle auch dann gewährleistet ist, wenn die Dekorschicht auflaminiert wird. In dieser Hinsicht kann in der oben erwähnten Struktur, um eine bessere Gestaltungsfähigkeit des Aussehens eines Photovoltaikzellen-Moduls zu erreichen und auch die Verringerung des Stromerzeugungsbetrages einer photovoltaischen Zelle zu vermeiden, insbesondere die Dicke der filmartigen Dekorschicht 3 bis 70 µm, bevorzugt 5 bis 50 µm, und besonders bevorzugt 10 bis 30 µm betragen, und der Gehalt des schuppenartigen Glitzerpigments in einer Dekorschicht vor ihrer Aushärtung kann 3-40 Gewichts-% betragen, und bevorzugt kann die Dekorschicht so gebildet werden, dass der durchschnittliche Wert der Gesamtlichtdurchlässigkeit im Wellenlängenbereich von 450 nm bis 900 nm mindestens etwa 50 %, bevorzugt mindestens etwa 60 % und besonders bevorzugt 70 % - 85 % beträgt.
Darüber hinaus kann bei der oben erwähnten Struktur zum Zweck des Schutzes der Dekorschicht eine Hartüberzugsschicht oder eine Klarschicht auf die Oberseite (die der Frontplattenseite gegenüberliegende Fläche) der Dekorschicht laminiert werden. Die Dicke der Hartüberzugsschicht oder der Klarschicht kann 5-50 µm, bevorzugt 10-40 µm und besonders bevorzugt 15-30 µm betragen. Die Hartüberzugsschicht oder Klarschicht kann die gleiche sein wie die, die auf eine beschichtete Oberfläche eines Fahrzeugs usw. aufgebracht wird, und insbesondere kann sie eine transparente Schicht sein, die aus einem Beschichtungsverbundmaterial eines durch aktive Energiestrahlen aushärtbaren Typs besteht. In dieser Hinsicht kann zwischen der Dekorschicht und der Hartüberzugsschicht oder den Klarschichten eine gedruckte Schicht eingefügt werden, in die ein beliebiges Muster bis zu einem Grad gedruckt werden kann, der die Gesamtlichtdurchlässigkeit nicht wesentlich verringert. Um diese gedruckte Schicht mit der Hartüberzugsschicht oder den Klarschichten zu verkleben, kann eine Haftschicht (eine Klebeschicht) aufgebracht werden, in der eine beliebige Farbe enthalten sein kann. Darüber hinaus kann das Photovoltaikzellen-Modul der vorliegenden Ausführungsform auf eine gekrümmte Oberfläche oder eine beliebige feste geometrische Oberfläche, wie zum Beispiel auf eine geformte Polycarbonatplatte usw., aufgebracht werden, und in diesem Fall ist es bevorzugt, dass die Dekorschicht und die darauf laminierten jeweiligen Schichten dehnbar sind, so dass sie sich für die gekrümmte Oberfläche oder beliebige feste geometrische Oberfläche eignen.
Darüber hinaus kann - zum Zweck der Verbesserung der Gestaltungsfähigkeit des Photovoltaikzellen-Moduls - auf die Oberfläche des Versiegelungsmaterials auf der Seite, die der Lichtempfangsfläche einer photovoltaischen Zelle gegenüberliegt (unter der photovoltaischen Zelle), ein Rückwandelement in verschiedener Weise aufgebracht werden. Zum Beispiel kann unter der photovoltaischen Zelle ein Rückwandelement laminiert werden, das im Wesentlichen die gleiche Farbe wie die Lichtempfangsfläche der photovoltaischen Zelle aufweist, oder ein Rückwandelement, das schwarz ist, und in diesen Fällen wird es möglich, den Farbunterschied zwischen der photovoltaischen Zelle und den anderen Abschnitten in geeigneterer Weise im Erscheinungsbild des Photovoltaikzellen-Moduls verschwinden zu lassen. Oder es kann ein durchsichtiges Rückwandelement so unter die photovoltaischen Zelle laminiert werden, dass das Rückwandelement bündig mit einer Montagehalterung abschließt, die im Wesentlichen die gleiche Farbe wie die Lichtempfangsfläche der photovoltaischen Zelle aufweist oder schwarz ist, und dadurch wird es möglich, den Farbunterschied zwischen der photovoltaischen Zelle und den anderen Abschnitten in geeigneter Weise verschwinden zu lassen. In dieser Hinsicht kann der ähnliche Effekt erreicht werden, indem eine Filmschicht, die im Wesentlichen die gleiche Farbe wie die Lichtempfangsfläche der photovoltaischen Zelle aufweist, zwischen der Rückfläche auf der Seite, die der Lichtempfangsflächenseite der photovoltaischen Zelle gegenüberliegt, und den Oberflächen des Versiegelungsmaterials angeordnet wird.
Darüber hinaus kann - zum Zweck der Verbesserung der Gestaltungsfähigkeit des Photovoltaikzellen-Moduls - auf die Oberfläche des Versiegelungsmaterials auf der Seite, die der Lichtempfangsfläche der photovoltaischen gegenüber liegt, ein Rückwandelement laminiert werden, das eine andere Farbe als die Lichtempfangsfläche der Photovoltaikzelle aufweist. In diesem Fall wird auf der photovoltaischen Zelle ein Ornament angeordnet, dessen Farben zwischen der photovoltaischen Zelle und den anderen Abschnitten variieren (der Effekt, dass die Farbe und das Aussehen der Oberfläche je nach Betrachtungswinkel kaum variieren, kann ebenfalls realisiert werden).
Im Übrigen wird allgemein das Aufbringen einer Dekorschicht auf eine Oberfläche einer Fahrzeugkarosserie usw. durch Anbringen und Aushärten der Dekorschicht auf der Oberfläche erreicht. Andererseits wird im Prozess der Herstellung eines Photovoltaikzellen-Moduls, wie oben beschrieben, in der Regel zum Zweck der Versiegelung einer photovoltaischen Zelle in einem Versiegelungsmaterial ein Heißpressprozess durchgeführt, bei dem in dem Zustand, in dem das als das Versiegelungsmaterial zu verwendende Harzmaterial (Harzmaterial für die Versiegelung) und eine photovoltaische Zelle zwischen der Frontplatte und dem Rückwandelement angeordnet werden, die Erwärmung auf die Vernetzungstemperatur des Harzmaterials für die Versiegelung durchgeführt wird, während die Frontplatte und das Rückwandelement von den gegenüberliegenden Seiten her mit Druck beaufschlagt werden. Auf diese Weise kann die Frontplatte, auf die eine Dekorschicht laminiert und aufgeklebt wurde, in einer typischen Weise eines Falls der Herstellung eines Photovoltaikzellen-Moduls, dessen Oberfläche dekoriert ist, in dem oben erwähnten Heißpressprozess verwendet werden. In dieser Hinsicht wurde gemäß den Forschungen der Autoren der vorliegenden Erfindung (siehe die unten erwähnten Experimentalbeispiele) im Fall eines Photovoltaikzellen-Moduls, dessen Oberfläche dekoriert war, festgestellt, dass - da nicht nur ein Prozess zum einfachen Aushärten einer Dekorschicht durchgeführt wird, sondern auch der oben erwähnte Heißpressprozess - ein bevorzugtes, gleichmäßiges Aussehen in dem hergestellten Photovoltaikzellen-Modul erhalten wird, wenn ein transparentes Harz, das als Basismaterial der Dekorschicht verwendet wird, während des oben erwähnten Heißpressprozesses eine Schichtstruktur beibehält. (Andererseits wurde festgestellt, dass, wenn das Basismaterialharz der Dekorschicht in dem Heißpressprozess erweicht oder geschmolzen wird, ungleichmäßige Strukturen auf der Dekorschicht, die das schuppenartige Glitzerpigment enthält, gebildet werden und ihr Aussehen ungleichmäßig wird.) Aus diesen Erkenntnissen heraus kann somit bei einem Photovoltaikzellen-Modul der vorliegenden Ausführungsform ein Harz, das in dem Heißpressprozess zum Umschließen einer photovoltaischen Zelle in dem Versiegelungsmaterial eine Schichtstruktur beibehält, vorteilhaft als das transparente Harz gewählt werden, das als das Basismaterial der Dekorschicht verwendet werden soll. Genauer gesagt, können als das transparente Harz, das als das Basismaterial der Dekorschicht verwendet werden soll, vorteilhaft Harze wie zum Beispiel Urethanharz (ohne darauf beschränkt zu sein) verwendet werden, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie eine Erweichungstemperatur aufweisen, die höher ist als die Temperatur, die die Dekorschicht während des Heißpressprozesses erreicht.
AUSWIRKUNG DER ERFINDUNG
Somit wird in der oben erwähnten vorliegenden Ausführungsform als das Pigment, das in einer Dekorschicht dispergiert ist, die zum Zweck des Verbesserns der Gestaltungsfähigkeit eines Photovoltaikzellen-Moduls auf dieses aufgebracht wird, ein lichtdurchlässiges schuppenartiges Glitzerpigment in einem Zustand verwendet, in dem das schuppenartige Glitzerpigment in der Dekorschicht entlang der Oberfläche einer Frontplatte orientiert ist, und dadurch wird es möglich, die Verbesserung der Gestaltungsfähigkeit zu erreichen, wobei der Farbunterschied zwischen der photovoltaischen Zelle und den anderen Abschnitten verschwindet, während Änderungen bei Farbe und Erscheinungsbild der Oberfläche in Abhängigkeit von einem Betrachtungswinkel bei Verwendung des kleinstmöglichen Betrages des Pigments kaum sichtbar sind, so dass es auch möglich wird, die Verringerung des Stromerzeugungsbetrages einer photovoltaischen Zelle oder eines photoelektrischen Umwandlungselements infolge der Hinzufügung der Dekorschicht auf den geringstmöglichen Grad zu reduzieren. Insbesondere wird es, wie in den später noch beschriebenen Ausführungsformen im Detail gezeigt, in einer Struktur, bei der gemäß den Lehren der vorliegenden Ausführungsform eine Dekorschicht auf ein Photovoltaikzellen-Modul laminiert wird, auch möglich, ein Modul zu realisieren, dessen verfügbare Stromerzeugungsleistung mehr als 90 % der Leistung für den Fall beträgt, dass keine Dekorschicht in einem Zustand aufgebracht wird, in dem Änderungen bei Farbe und Erscheinungsbild der Oberfläche in Abhängigkeit von einem Betrachtungswinkel kaum noch sichtbar sind. Gemäß der Struktur der vorliegenden Ausführungsform, welche die Gestaltungsfähigkeit oder die Ästhetik eines Photovoltaikzellen-Moduls verbessert, ohne seine Stromerzeugungsleistung nennenswert zu reduzieren, wird nun erwartet, dass Photovoltaikzellen-Module in viel umfassenderen Anwendungsbereichen als je zuvor installiert werden, wie zum Beispiel auf Karosserieoberflächen von Fahrzeugen, zum Beispiel einem Pkw, usw., auf verschiedenen gekrümmten Platten oder 3D-Formen.
Andere Zwecke und Vorteile der vorliegenden Erfindungen werden anhand von Erläuterungen der folgenden bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung deutlich.
Figurenliste

1A ist eine schematische seitliche Schnittansicht einer Ausführungsform eines Photovoltaikzellen-Moduls gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 1B ist eine schematische Zeichnung eines schuppenartigen Glitzerpigments (Partikels), das in einer Dekorschicht eines Photovoltaikzellen-Moduls gemäß der vorliegenden Ausführungsform dispergiert ist.
2A, 2B und 2C sind schematische seitliche Schnittansichten verschiedener Ausführungsformen von Photovoltaikzellen-Modulen gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
3A, 3B und 3C sind schematische seitliche Schnittansichten verschiedener Ausführungsformen von Photovoltaikzellen-Modulen gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
4a, 4b, 4c und 4d sind schematische Zeichnungen von Bedingungen in den Herstellungsprozessen eines Photovoltaikzellen-Moduls gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
5 zeigt optische Pfade bei der Messung von Farbwerten in einem Farbmessgerät, das zur Bewertung des Erscheinungsbildes von Photovoltaikzellen-Modulen verwendet wird.
6A und 6B zeigen jeweils eine Fotografie der Oberfläche eines Photovoltaikzellen-Moduls, dessen Oberfläche dekoriert wurde. 6A zeigt den Fall, dass das Harz, das während eines Heißpressprozesses eine Schichtstruktur beibehält, als das Basismaterial einer Dekorschicht gemäß den Lehren der vorliegenden Ausführungsform verwendet wurde. 6B zeigt den Fall, dass das Harz, das während eines Heißpressprozesses keine Schichtstruktur beibehalten kann, als das Basismaterial einer Dekorschicht verwendet wurde. 6C zeigt die lichtmikroskopische Aufnahme (10-fach vergrößert) eines Teils des Photovoltaikzellen-Moduls in 6B, die zeigt, dass sich in der Dekorschicht ein konkaver Abschnitt gebildet hat.
7 zeigt Variationen der Stromerzeugungs-Ausgangsleistungsverhältnisse von Photovoltaikzellen-Modulen zu den Gehalten der schuppenartigen Glitzerpigmente, die in Dekorschichten dispergiert sind, gemäß der vorliegenden Ausführungsform. · zeigt Fälle an, in denen blaues Aluminiumoxidblättchenpigment als das lichtdurchlässige schuppenartige Glitzerpigment verwendet wurde; und o zeigt Fälle an, in denen grünes Glasblättchenpigment als das lichtdurchlässige schuppenartige Glitzerpigment verwendet wurde.
8a, 8b und 8c zeigen Fotografien von Photovoltaikzellen-Modulen von oben gesehen, die in verschiedenen Farben dekoriert wurden, wobei diese Module gemäß den Lehren der vorliegenden Ausführungsform hergestellt wurden.
9A und 9B zeigen die Gesamtlichtdurchlässigkeiten der Dekorschichten in Fällen der Verwendung verschiedener schuppenartiger Glitzerpigmente in den Dekorschichten von Photovoltaikzellen-Modulen gemäß den Lehren der vorliegenden Ausführungsform.
10 zeigt Variationen der Stromerzeugungs-Ausgangsleistungsverhältnisse von Photovoltaikzellen-Modulen unter Verwendung verschiedener lichtdurchlässiger schuppenartiger Glitzerpigmente zu den Gesamtlichtdurchlässigkeiten von Dekorschichten. · zeigt die Fälle an, in denen das blaue Aluminiumoxidpigment mit den angegebenen Gehalten, wie in Tabelle 1 beschrieben, vor dem Aushärten von Dekorschichten enthalten war. • zeigt die Fälle an, in denen verschiedene lichtdurchlässige schuppenartige Glitzerpigmente, wie in Tabelle 2 aufgeführt, bei 10 Gewichts-% des Gehalts vor dem Aushärten von Dekorschichten enthalten war. o zeigt den Fall an, in dem kein Pigment in einer Dekorschicht enthalten war.

Bezugszeichenliste

1 -: Photovoltaikzellen-Modul
10 -: Rückwandelement
11 -: Versiegelungsmaterialschicht
12 -: Frontplatte
14 -: Dekorschicht
16 -: Hartüberzugsschicht
20 -: Installationshalterung
22 -: Film
24 -: Gedruckte Schicht
24a -: Klebeschicht
SC -: Photovoltaische Zelle
Gp -: schuppenartiges Glitzerpigment (Partikel)
fl -: Filmmaterial
HP -: Heizplatte
rs -: Pigmentlösung

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. In den Zeichnungen bezeichnen die gleichen Bezugszeichen die gleichen Stellen.
Struktur eines Photovoltaikzellen-Moduls
Wie bereits erwähnt, wurden - da allgemein die Oberfläche einer Photovoltaikzelle, die in ein Photovoltaikzellen-Modul eingebettet ist, einfach nur schwarz oder marineblau ist - verschiedene Versuche zum Färben des Aussehens des Photovoltaikzellen-Moduls unternommen, um seine Gestaltungsfähigkeit zu verbessern, und in der vorliegenden Ausführungsform wird, wie unten im Detail erläutert, eine Dekorschicht auf die Oberfläche eines Photovoltaikzellen-Moduls so aufgebracht, dass eine Verringerung des Stromerzeugungsbetrages einer Photovoltaikzelle auf ein sehr geringes Maß reduziert wird, während die Gestaltungsfähigkeit so verbessert wird, dass der Farbunterschied zwischen dem Photovoltaikzellen-Abschnitt und den anderen Abschnitten im Erscheinungsbild des Photovoltaikzellen-Moduls verschwinden kann und auch die Änderungen der Farbe und des Aussehens seiner Oberfläche in Abhängigkeit von einem Betrachtungswinkel kaum sichtbar sind.
Unter Bezug auf 1A weist ein Photovoltaikzellen-Modul 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in der Regel eine Struktur auf, bei der eine Photovoltaikzelle SC in Form einer dünnen Platte von einer Versiegelungsmaterialschicht 11 auf einem Rückwandelement 10 umschlossen ist, wobei die Lichtempfangsfläche der Photovoltaikzelle SC nach oben gerichtet ist, und zum Schutz der Photovoltaikzelle SC eine Frontplatte 12 auf die Lichtempfangsflächenseite der Photovoltaikzelle SC laminiert und geklebt wird, während zum Zweck des Vornehmens der Färbung des Photovoltaikzellen-Moduls 1 des Weiteren eine Dekorschicht 14 auf die Frontplatte 12 laminiert wird. Darüber hinaus kann auf die Dekorschicht 14 eine Hartüberzugsschicht 16 (auch als Klarschicht bezeichnet) laminiert werden.
In dieser Struktur kann die photovoltaische Zelle SC ein photoelektrisches Umwandlungselement aus kristallinem oder amorphem Silizium, dünnem Silizium, Perowskit-Reihe, Chalkopyrit-Reihe, III-V-Gruppen-Reihe, CdTe, CIS usw. sein, das zu einer dünnen Platte mit einer Dicke von etwa 0,2 mm gebildet ist und hauptsächlich das Licht im Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts absorbiert, um elektrische Energie zu erzeugen. Die Versiegelungsmaterialschicht 11, die aus transparentem Material wie zum Beispiel Ethylenvinylacetat (EVA), Polyvinylbutyral (PVB), Polyolefinharz, Ionomerharz, Silikonharz usw. bestehen kann, kann in einer Schicht mit einer Dicke von etwa 1 mm so ausgebildet werden, dass sie die photovoltaische Zelle SC wie in der Zeichnung gezeigt umgibt. Das Rückwandelement 10 kann in einer Schicht, einem Film oder einer Platte wie zum Beispiel mit PET (Polyethylenterephthalat), Polycarbonatharz, Acrylharz, Glas, Metall (Aluminium usw.) usw. gebildet werden. Die Frontplatte 12 kann ein Plattenelement mit einer Dicke von etwa 3 mm sein, das aus transparentem Material wie zum Beispiel Polycarbonatharz, Acrylharz, Glas usw. besteht. Die Frontplatte 12 und das Rückwandelement 10 können jeweils durch die Haftkraft der Versiegelungsmaterialschicht 11 mit der Versiegelungsmaterialschicht 11 verklebt werden.
Des Weiteren kann die Dekorschicht 14, die auf die Oberseite (die Oberfläche der Seite, die der Seite der Versiegelungsmaterialschicht 11 gegenüberliegt) der Frontplatte 12 laminiert ist, eine Schicht oder eine Membran sein, die aus transparentem Harz gebildet ist, in dem lichtdurchlässige schuppenartige Glitzerpigmentpartikel Gp dispergiert sind. Als das transparente Harz, das als das Basismaterial dieser Dekorschicht 14 verwendet wird, kann Urethanharz, polycarbonathaltiges Urethanharz, Vinylchlorid-Vinylacetat-haltiges Urethanharz, Acrylharz, Polyesterharz, Polyolefinharz usw. verwendet werden. Um die Haftung zwischen der Dekorschicht 14 und der Frontplatte 12 weiter zu verstärken, kann außerdem eine Haftschicht zwischen der Dekorschicht 14 und der Frontplatte 12 aufgebracht werden. Als die Haftschicht kann vorteilhaft ein Klebstoff der Isocyanat-Reihe verwendet werden, während Klebstoffe der Epoxid-Reihe, der Amino-Reihe, der Ureid-Gruppe und der Mercapto-Reihe ebenfalls verwendet werden können. Wenn die Frontplatte 12 aus Glas besteht, so können verschiedene Haftvermittler, Acrylharz, verschiedene Acrylklebefilme und Acrylfolien zweckmäßig verwendet werden. In dieser Hinsicht kann, wie später noch erläutert wird, bei Verwendung der Frontplatte 12, auf welche die Dekorschicht 14 laminiert wird, damit die Dekorschicht 14 eine Schichtstruktur beibehält, ohne während eines Heißpressprozesses, der zum Umschließen einer photovoltaischen Zelle SC in dem Versiegelungsmaterial durchgeführt wird, zu erweichen oder zu schmelzen, ein Harz wie zum Beispiel Urethanharz usw., dessen Erweichungstemperatur relativ hoch ist, so dass seine Schichtstruktur während des Heißpressprozesses erhalten bleibt, als das transparente Harz verwendet werden, das als das Basismaterial der Dekorschicht 14 verwendet wird. Die Dicke der Dekorschicht 14 kann 3-70 µm, bevorzugt 5-50 µm und besonders bevorzugt 10-30 µm betragen. Das in der Dekorschicht 14 dispergierte schuppenartige Glitzerpigment ist ein Pigment mit lichtdurchlässigen Eigenschaften, dessen Partikel dünne, flach geformte Stücke sind, wie in 1B schematisch gezeichnet, mit einer Größe in seiner Oberflächenrichtung von etwa 5 µm bis etwa 300 µm und einer Dicke von etwa 0,1 bis etwa 10 µm. Als das schuppenartige Glitzerpigment in der vorliegenden Ausführungsform können insbesondere zum Beispiel Interferenz-Aluminiumoxidblättchen, Interferenz-Glimmerblättchen, Glasblättchen, Interferenz-Siliziumdioxidblättchen, Interferenz-Talkblättchen usw. verwendet werden. Wie in 1A schematisch gezeichnet, sind die schuppenartigen Glitzerpigmentpartikel Gp innerhalb der Dekorschicht 14 so dispergiert, dass die Oberflächenrichtungen der Partikel entlang der Oberfläche der Frontplatte orientiert sind, und zwar nahezu parallel zu der Oberfläche der Frontplatte. (Die Orientierung des schuppenartigen Glitzerpigments Gp kann zum Beispiel durch ein später noch erläutertes Verfahren zum Bilden der Dekorschicht realisiert werden.) Dadurch kann jeder Partikel Gp des schuppenartigen Glitzerpigments eine größere Fläche auf der Oberfläche der Frontplatte bedecken, so dass die gesamte Region der Oberfläche der Frontplatte mit einem geringeren Pigmentbetrag bedeckt werden kann, und außerdem wird es möglich, den Unterschied im Aussehen zwischen der Region, auf der eine photovoltaische Zelle platziert ist, und den anderen Regionen unter der Frontplatte zu verringern oder aufzulösen und gleichzeitig dem Aussehen des Photovoltaikzellen-Moduls eine Farbe zu verleihen. (Die Art der Farbe kann durch Ändern der Art des schuppenartigen Glitzerpigments unterschiedlich gewählt werden.) Da der verwendete Pigmentbetrag kleiner wird, wird es auf diese Weise, wie später noch veranschaulicht wird, außerdem möglich, die Verringerung des Stromerzeugungsbetrages im Vergleich zu dem Betrag für den Fall, dass keine Dekorschicht auflaminiert wird, auf einen niedrigen Grad zu reduzieren. (Wenn der Gehalt des schuppenartigen Glitzerpigments vor dem Aushärten einer Dekorschicht 3 Gewichts-% bis 40 Gewichts-% beträgt, so werden etwa 98 % bis 60 % des Stromerzeugungsbetrages des Falles ohne laminierte Dekorschicht) erhalten. Des Weiteren hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, dass, wenn die schuppenartigen Glitzerpigmentpartikel Gp, wie oben erwähnt, in der Dekorschicht 14 orientiert sind, eine Änderung der Farbe im Erscheinungsbild eines Photovoltaikzellen-Moduls aufgrund einer Änderung des Betrachtungswinkels kaum sichtbar ist, wie später noch gezeigt wird. In diesem Zusammenhang wurde gemäß den Experimenten der Autoren der vorliegenden Erfindung, wie später noch besprochen wird, bestätigt, dass, wenn ein Pigment, das keine Licht hindurchlässt (nicht-lichtdurchlässiges Pigment), wie zum Beispiel jene aus Aluminium usw., als das in der Dekorschicht dispergierte Pigment verwendet wurde, zwar der Effekt erzielt wurde, dass eine Änderung der Farbe im Erscheinungsbild eines Photovoltaikzellen-Moduls aufgrund einer Änderung des Betrachtungswinkels kaum sichtbar war, sein Stromerzeugungsbetrag jedoch in hohem Maße abnahm.
In der Struktur der oben erwähnten vorliegenden Ausführungsform kann zum Schutz der Dekorschicht eine Hartüberzugsschicht auf die Dekorschicht 14 laminiert werden. Die Hartüberzugsschicht kann zum Beispiel die gleiche sein wie die, die auf eine beschichtete Oberfläche eines Fahrzeugs usw. aufgebracht wird. Die Dicke der Hartüberzugsschicht kann 5-50 µm, bevorzugt 10-40 µm und besonders bevorzugt 15-30 µm betragen. Als das Material der Hartüberzugsschicht kann vorteilhaft ein Beschichtungsverbundmaterial eines durch aktive Energiestrahlen aushärtbaren Typs verwendet werden, das durch Bestrahlung mit ultravioletten Strahlen usw. ausgehärtet wird.
Da eine Schichtstruktur ähnlich der des Lacks eines Pkw gebildet wird, kann somit in dem Photovoltaikzellen-Modul der oben erwähnten vorliegenden Ausführungsform eine Textur mit Tiefenwirkung ähnlich einem Äußeren eines Fahrzeugs, wie zum Beispiel eines Autos, gegeben werden. Da das Färben auf der Streuwirkung des Lichts des schuppenartigen Glitzerpigments beruht (nicht auf der Interferenz des Lichts), sieht des Weiteren die Oberfläche des Photovoltaikzellen-Moduls einheitlich aus.
Modifizierungen von Strukturen von Photovoltaikzellen-Modulen
Die Struktur des oben erwähnten Photovoltaikzellen-Moduls kann auf verschiedene Arten realisiert werden, wie unten gezeigt. Erstens kann als das Rückwandelement 10 eine Platte verwendet werden, welche die gleiche Farbe wie eine photovoltaischen Zelle SC oder ein elektrischer Draht (nicht abgebildet) zwischen photovoltaischen Zellen aufweist, oder schwarz, wie in 2A bzw. 2B gezeigt. In diesem Fall wird es bezüglich des Aussehens des Photovoltaikzellen-Moduls möglich, die Gleichmäßigkeit der Farbe zwischen der von der photovoltaischen Zelle belegten Region und den anderen Regionen zu erhöhen. Ein praktischer Effekt ähnlich diesem kann auch durch die Verwendung eines transparenten Rückwandelements 10 und einer schwarzen Montagehalterung 20 für das Photovoltaikzellen-Modul erreicht werden, wie in 2C gezeigt, oder durch das Einfügen eines Films 22 der gleichen Farbe wie die Photovoltaikzelle SC unter der Photovoltaikzelle SC in der Versiegelungsmaterialschicht 11, wie in 3A. Oder es kann, wie in 3B, absichtlich ein Rückwandelement 10 mit einer beliebigen Farbe verwendet werden, die sich von der Farbe der photovoltaischen Zelle SC unterscheidet (zum Beispiel kann der Abschnitt der photovoltaischen Zelle blau gefärbt sein, während die anderen Abschnitte grün gefärbt sein können), so dass das Modul zu einer Kombination gewünschter Farben ausgestaltet werden kann. Darüber hinaus kann, wie in 3C, zwischen der Dekorschicht 14 und den Hartüberzugsschichten 16 eine gedruckte Schicht 24 laminiert werden, auf der ein beliebiges Muster in einem Grad dargestellt werden kann, der die Gesamtlichtdurchlässigkeit des Moduls nicht wesentlich reduziert, und dadurch kann ein beliebiges Design im Aussehen des Photovoltaikzellen-Moduls erhalten werden. In diesem Fall kann eine Klebeschicht 24a auf die gedruckte Schicht 24 laminiert werden, um die Haftung zwischen der gedruckten Schicht 24 und der Hartüberzugsschicht 16 zu gewährleisten. In dieser Hinsicht kann ein Pigment einer beliebigen Farbe auch in der Klebstoffschicht 24a dispergiert werden.
Herstellung eines Photovoltaikzellen-Moduls
Bei der Herstellung eines Photovoltaikzellen-Moduls mit einer dekorierten Oberfläche, wie oben beschrieben, kann zunächst eine Dekorschicht 14, in der das lichtdurchlässige schuppenartige Glitzerpigment dispergiert ist, gebildet werden, indem auf eine Hartüberzugsschicht oder eine Frontplatte eine Lösung aus transparentem Harz, wie oben aufgeführt, aufgebracht wird, in der das schuppenartige Glitzerpigment dispergiert ist, während die Lösung mit einem beliebigen Beschichter (zum Beispiel einem Düsenbeschichter) in die Filmform verteilt wird und in diesem Zustand ausgehärtet wird. In diesem Prozess wird aufgrund der Scherwirkung bei der Verteilung der Harzlösung in die Filmform die Oberflächenrichtung der schuppenartigen Glitzerpigmentpartikel entlang der Oberflächenrichtung des Films orientiert. Der Gehalt des schuppenartigen Glitzerpigments in der Harzlösung für die Dekorschicht kann zweckmäßig, zum Beispiel im Bereich von 3 bis 40 Gewichts-%, gewählt werden. Wie aus den später beschriebenen Experimentalbeispielen hervorgeht, wird bei einem zu geringen Pigmentbetrag die Gleichmäßigkeit der Farbe in dem Erscheinungsbild eines fertigen Moduls verringert, während bei einem zu großen Pigmentbetrag die Lichtdurchlässigkeit in dem Modul verringert wird, so dass auch sein Stromerzeugungsbetrag reduziert wird.
Wie in 4 gezeigt, wird in einem konkreten Prozess zum Bilden einer Dekorschicht zum Beispiel eine Farblösung für eine Hartüberzugsschicht mit einem Applikator vom Baker-Typ auf einem beliebigen filmartigen Substrat fl so verteilt, dass ihre Membrandicke nach dem Trocknen (Trockenfilmdicke) 5-50 µm beträgt, und durch 15-minütiges Trocknen bei 110 °C wird eine Hartüberzugsschicht 16 gebildet. Dann wird, wie in 4a, eine Pigmentlösung rs für eine Dekorschicht, in der schuppenartiges Glitzerpigment dispergiert ist, verteilt (wie durch den Pfeil angedeutet) und mit einem Applikator vom Baker-Typ so auf die Hartüberzugsschicht 16 aufgebracht, dass ihre Trockenfilmdicke einen gewünschten Wert hat (zum Beispiel 3-70 µm), und durch 15-minütiges Trocknen bei 110 °C kann eine Dekorschicht 14 gebildet werden. Danach wird, wie in 4b, eine Frontplatte 12 an die Dekorschicht 14 geklebt, indem erstere zum Beispiel mit einer auf 160 °C erwärmten Heißgummiwalze laminiert wird.
Wie oben erwähnt, werden, wenn die Dekorschicht 14 auf die Frontplatte 12 laminiert wurde, eine photovoltaische Zelle SC und ein Harzmaterial 11a, um sie darin zu versiegeln (Versiegelungsharzmaterial), zwischen die Frontplatte 12 und das Rückwandelement 10, wie in 4c schematisch gezeichnet, eingefügt, und es kann ein Heißpressprozess durchgeführt werden, bei dem die Frontplatte 12 und das Rückwandelement 10 von den gegenüberliegenden Seiten her gegeneinander unter Druck gesetzt werden, während sie auf die Vernetzungstemperatur des Versiegelungsharzmaterials erwärmt werden, ähnlich wie bei einem herkömmlichen Prozess. Bei diesem Heißpressprozess, wie in 4d, wird die Anordnung, in der die photovoltaische Zelle SC und das Versiegelungsharzmaterial 11a durch die Frontplatte 12 und das dazwischenliegende Rückwandelement 10 eingeklemmt werden, auf eine Heizplatte HP einer Laminatorvorrichtung gelegt, und dann wird die Heizplatte HP auf eine festgelegte Temperatur (in der Regel 135 °C - 150 °C) unter Vakuum so erwärmt, dass die Temperatur des Versiegelungsharzmaterials über seine Vernetzungstemperatur hinaus ansteigt, während der Prozess der Druckbeaufschlagung zwischen der Frontplatte 12 und den Rückwandelementen 10 mit einem zweckmäßig eingestellten Druck Pr (zum Beispiel 50-100 kPa) in einem zweckmäßig eingestellten (zum Beispiel 10 bis 30 Minuten), wie veranschaulicht, durchgeführt wird. Dann schmilzt das Versiegelungsharzmaterial 11a, um die photovoltaische Zelle SC darin zu umschließen, während eine Vernetzungsreaktion innerhalb des Harzmaterials stattfindet, so dass es zu einer Schichtstruktur geformt und ausgehärtet wird, wodurch die Versiegelungsmaterialschicht 11 gebildet wird. (Die Versiegelungsmaterialschicht 11 wird auch an die Grenzflächen der Frontplatte 12 und des Rückwandelements 10 geklebt.) Auf diese Weise wird ein Photovoltaikzellen-Modul wie in 1A gezeigt gebildet. (Danach kann das erstgenannte filmartige Substrat fl von der Hartüberzugsschicht entfernt werden.)
Im Übrigen hat sich im Zuge der Forschung und Entwicklung durch die Autoren der vorliegenden Erfindung herausgestellt, dass bei der Durchführung des oben erwähnten Heißpressprozesses für die Frontplatte 12, auf die die Dekorschicht 14 laminiert wurde, im Fall der Verwendung von Harz, dessen Erweichungstemperatur vergleichsweise niedrig ist, als das Harz für das Basismaterial der Dekorschicht 14 während des Heißpressprozesses ungleichmäßige Strukturen auf der Dekorschicht 14 gebildet werden und dadurch die Gleichmäßigkeit des Erscheinungsbildes des fertigen Photovoltaikzellen-Moduls erheblich verschlechtert wird (siehe die unten erwähnten Experimentalbeispiele und 6). Es wird davon ausgegangen, dass dieses Phänomen darauf zurückzuführen ist, dass in der Dekorschicht 14, die das in dem Basismaterial dispergierte schuppenartige Glitzerpigment enthält, das Basismaterialharz geschmolzen oder erweicht wird, um sich fluidisch zu verformen, während die schuppenartigen Glitzerpigmentpartikel während des Heißpressprozesses unverändert bleiben. Andererseits wurde bei der Verwendung von Harz, das während des Heißpressprozesses eine Schichtstruktur beibehielt, als das Basismaterial der Dekorschicht 14 ein Photovoltaikzellen-Modul mit einheitlichem Aussehen gebildet. Genauer gesagt: Da die Temperatur der Dekorschicht 14 etwa 5 °C niedriger ist als die Solltemperatur der Heizplatte, wird in dem oben erwähnten Heißpressprozess das Harz, das bei einer Temperatur, die etwa 5 °C niedriger ist als die Solltemperatur der Heizplatte, nicht erweicht wird (da seine Erweichungstemperatur höher ist als ([die Solltemperatur der Heizplatte] - 5 C), vorteilhaft als das Harz des Basismaterials der Dekorschicht 14 verwendet. Daher kann als das transparente Harz, das als das Basismaterial der Dekorschicht verwendet werden soll, bevorzugt ein Harz gewählt werden, das in dem Heißpressprozess zum Umschließen einer photovoltaischen Zelle mit einer Versiegelungsmaterialschicht eine Schichtstruktur beibehält. Genauer gesagt, kann für ein solches Harz ein Urethanharz gewählt werden, dessen Erweichungstemperatur höher ist als eine Temperatur, die in einer Dekorschicht während des Heißpressprozesses erreicht wird (ungefähr eine Vernetzungstemperatur des Versiegelungsharzmaterials oder höher). Zum Beispiel können EMS-03 Clear (NIPPON PAINT AUTOMOTIVE CO., LTD.) usw. vorteilhaft verwendet werden.
Alternativ kann die Dekorschicht auf die Frontplatte in der oben erwähnten Weise aufgebracht und ausgehärtet werden, nachdem das Photovoltaikzellen-Modul zu der Frontplatte geformt wurde, und die Hartüberzugsschicht kann darauf gebildet werden. Es versteht sich, dass auch ein solcher Fall unter den Schutzumfang der vorliegenden Ausführungsform fällt.
Experimentalbeispiele
Gemäß der Lehre der oben erwähnten vorliegenden Ausführungsform wurden Photovoltaikzellen-Module hergestellt, und die Gestaltungsfähigkeiten in den Erscheinungsbildern und die Stromerzeugungsfähigkeiten der Photovoltaikzellen-Module wurden verifiziert. In dieser Hinsicht versteht es sich, dass die folgenden Experimentalbeispiele die Gültigkeit dieser Ausführungsform veranschaulichen, und der Schutzumfang der vorliegenden Ausführungsformen ist nicht darauf beschränkt.
In Experimenten wurde zunächst, nachdem eine Hartüberzugsschicht und eine Dekorschicht in der oben erwähnten Weise auf ein filmartiges Substrat laminiert worden waren, die Dekorschicht mit einer auf 160 °C erwärmten Heißgummiwalze auf eine Frontplatte aus einer Polycarbonatplatte laminiert und aufgeklebt. Dann wurde eine Anordnung, bei der eine einkristalline Siliziumzelle und Ethylenvinylacetat als eine photovoltaische Zelle bzw. ein Versiegelungsmaterial verwendet wurden und diese zwischen der Frontplatte, auf die eine Hartüberzugsschicht und eine Dekorschicht laminiert worden waren, und einem Rückwandelement aus schwarzem Polyethylenterephthalat (sowohl die photovoltaische Zelle als auch das Rückwandelement waren schwarz) angeordnet wurden, auf eine Laminatorvorrichtung gelegt, und ein Heißpressprozess wurde in der oben erwähnten Weise durchgeführt. Genauer gesagt, wurde in dem Heißpressprozess ein Entgasungsprozess über 15 Minuten in dem Zustand durchgeführt, in dem die Heizplattentemperatur auf 135 °C eingestellt wurde, um einen Vakuumzustand herzustellen, und dann wurde die Heizplattentemperatur auf 140 °C eingestellt, und die Druckbeaufschlagung wurde über 20 Minuten ausgeführt. In dieser Hinsicht wurde in der Harzlösung der Dekorschicht vor dem Aushärten als das Basismaterial der Dekorschicht ein Urethanharz verwendet, dessen Erweichungstemperatur höher ist als die Temperatur der Dekorschicht während des Heißpressprozesses, so dass ihre Schichtstruktur während des Heißpressprozesses beibehalten werden kann (das Molekulargewicht: 50000; die Erweichungstemperatur: 147 °C; EMS-03 Clear Base, bezogen bei NIPPON PAINT AUTOMOTIVE CO., LTD.), und das lichtdurchlässige schuppenartige Glitzerpigment wurde mit 3 Gewichts-% bis 40 Gewichts-% dispergiert. Für die Hartüberzugsschicht wurde Urethanacrylatharz verwendet, das ein Beschichtungsverbundmaterial eines durch aktive Energiestrahlen aushärtbaren Typs ist (EJS-08 Clear, NIPPON PAINT AUTOMOTIVE CO., LTD.). Zum Vergleich wurden eine Kontrollprobe, bei der ein Urethanharz verwendet wurde, dessen Erweichungstemperatur niedriger ist als die Temperatur der Dekorschicht während des Heißpressprozesses, so dass eine Schichtstruktur während des Heißpressprozesses nicht beibehalten werden kann (das Molekulargewicht: 46000; die Erweichungstemperatur: 88 °C; EMS-02 Clear, bezogen bei NIPPON PAINT AUTOMOTIVE COATINGS CO., LTD.), und Kontrollbeispiele, bei denen nicht-lichtdurchlässige Pigmente als in Dekorschichten dispergierte Pigmente verwendet werden, hergestellt.
Bei der Bewertung der Eigenschaften der hergestellten Photovoltaikzellen-Module in Bezug auf die Stromerzeugungs-Ausgangsleistung eines Photovoltaikzellen-Moduls wurde eine Probe eines Photovoltaikzellen-Moduls mit Licht von einem Sonnensimulator bestrahlt (die Bestrahlungsbedingung des Sonnensimulators wurde so eingestellt, dass sie 1 kW/m² beträgt und die spektrale Koinzidenz von JIS C 8912 Klasse A erfüllt), und seine Stromerzeugungs-Ausgangsleistung (W) wurde mit einem IV-Kurvenfolger MP-160 (Eikoh Seiki) gemessen. Außerdem wurde das Aussehen eines Photovoltaikzellen-Moduls wie folgt bewertet: (1) Mit Bezug auf eine unnatürliche Farbänderung in Abhängigkeit von einem Betrachtungswinkel der Oberfläche eines Photovoltaikzellen-Moduls wurde die Farbänderung einer Probe durch Betrachtung mit dem bloßen Auge überprüft, während die Probe unter einer Innenraum-Leuchtstofflampe kontinuierlich von der Position, in der ihre Oberfläche dem Betrachter senkrecht zugewandt ist (als 0 Grad eingestellt), zu 80 Grad geneigt wurde. (2) Ob die Farbe auf der gesamten Flächenregion der Oberfläche eines Photovoltaikzellen-Moduls einheitlich aussieht oder nicht (die Einheitlichkeit der Farbe auf der Oberfläche), wurde durch Betrachtung mit dem bloßen Auge und durch Messung mit einem Farbmessgerät (Konica Minolta cm512m-3a) bewertet. In dem Farbmessgerät wurden - in Bezug auf ein und dieselbe Probe eines Photovoltaikzellen-Moduls - durch Bestrahlen zweier Punkte, an denen die jeweiligen Farben durch Betrachtung mit dem Auge am stärksten voneinander abwichen (eine Region, die von einer photovoltaischen Zelle belegt wird, und die andere Region), mit Licht, das mit den jeweiligen Winkeln von 25°, 45° und 75° von der normalen Richtung der Oberfläche der Probe einfällt, wie in 5 schematisch gezeichnet, unter Verwendung einer D65-Lichtquelle die entsprechenden Farbwerte L*a*b* des reflektierten Lichts in der normalen Richtung der Oberfläche der Probe gemessen, und die Farbdifferenzwerte ΔE (ΔL*a*b*) zwischen den beiden oben erwähnten Punkten wurden jeweils berechnet.
In den Ergebnissen entstanden zuerst, unter Bezug auf 6, als das Harz (EMS-02 Clear), dessen Erweichungstemperatur vergleichsweise niedrig war, so dass eine Schichtstruktur während des Heißpressprozesses nicht beibehalten werden konnte, als das Basismaterialharz der Dekorschicht verwendet wurde, ungleichmäßige Strukturen in der Dekorschicht nach dem Heißpressprozess, wie in den 6B und 6C gezeigt, und das Erscheinungsbild des Photovoltaikzellen-Moduls sah nicht einheitlich aus. Als hingegen das Harz (EMS-03 Clear), dessen Erweichungstemperatur vergleichsweise hoch war, so dass eine Schichtstruktur während des Heißpressprozesses beibehalten werden konnte, als das Basismaterialharz der Dekorschicht verwendet wurde, behielt die Dekorschicht eine gleichmäßige Schichtstruktur bei, wie in 6A gezeigt, und das Erscheinungsbild des Photovoltaikzellen-Moduls war nahezu einheitlich. Es hat sich also gezeigt, dass durch die Verwendung des Harzes, das während des Heißpressprozesses eine Schichtstruktur beibehält, als das Basismaterialharz einer Dekorschicht ein Photovoltaikzellen-Modul mit einem gleichmäßigen Erscheinungsbild gebildet wird.
Als Nächstes betrugen, unter Bezug auf 7, in den Messungen der Stromerzeugungs-Ausgangsleistungen in Photovoltaikzellen-Modulen, deren Dekorschichten unter Verwendung von Harzlösungen gebildet wurden, in denen als das lichtdurchlässige schuppenartiges Glitzerpigment blaues Aluminiumoxidblättchenpigment (die Größe in der Oberflächenrichtung betrug etwa 20 µm, und die Dicke betrug etwa 0,3-1 µm; Blue XIRALLIC T60-23WNT GALAXY (Merck)) jeweils mit 3 Gewichts-% bis 30 Gewichts-% dispergiert wurde (die Konzentration vor dem Aushärten), die Verhältnisse (♦) der Stromerzeugungs-Ausgangsleistungen zu denen im Fall der pigmentfreien Dekorschicht etwa 98 % bis etwa 60 % (das Stromerzeugungs-Ausgangsleistungverhältnis nahm allgemein proportional zur Erhöhung der Pigmentkonzentration ab). Des Weiteren betrugen in den Messungen der Stromerzeugungs-Ausgangsleistungen in Photovoltaikzellen-Modulen, deren Dekorschichten unter Verwendung einer Harzlösung gebildet wurden, in der als das lichtdurchlässige schuppenartiges Glitzerpigment grünes Glasblättchenpigment (die Größe in der Oberflächenrichtung betrug etwa 20 µm, und die Dicke betrug etwa 0,5-5 µm; Metashine GT1020RG-J3 (Nippon Sheet Glass Co., Ltd.) jeweils mit 10 Gewichts-% bis 40 Gewichts-% (die Konzentration vor dem Aushärten) dispergiert wurde, die Verhältnisse (◯) der Stromerzeugungs-Ausgangsleistungen zu denen im Fall der pigmentfreien Dekorschicht etwa 97 % bis etwa 79 %. Dementsprechend hat sich gezeigt, dass durch die Verwendung eines lichtdurchlässigen, schuppenartigen Glitzerpigments als das Pigment für eine Dekorschicht in einer Konzentration von weniger als 40 Gewichts-% mindestens etwa 60 % der Stromerzeugungs-Ausgangsleistungen für den Fall, dass kein Pigment in der Dekorschicht enthalten ist, beibehalten werden können.

Die Ergebnisse der Bewertung des Aussehens der oben erwähnten Photovoltaikzellen-Module, in denen blaues Aluminiumoxidblättchenpigment als das lichtdurchlässige, schuppenartige Glitzerpigment verwendet wurde, lauten nun wie folgt: Tabelle 1

Pigmentgewichtskonzentration	Unnatürliches Gefühl beim Farbwechsel	Farbgleichmäßigkeit in der Ebene	ΔE bei 25°	ΔE bei 45°	ΔE bei 75°
3 %	keines	△	1,969797	2,353551	3,204005
5%	keines	△	3,360331	2,753461	2,386001
10%	keines	◯	0,895517	1,370338	1,6164
20%	keines	◯	0,58579	0,828764	0,754868
30%	keines	◯	0,187083	1,1978	1,350333

In der oben gezeigten Tabelle meint das Urteil, dass das „Unnatürliche Gefühl bei Farbänderung“ „keines“ ist, den Fall, dass, wenn eine Probe mit dem Auge betrachtet wird, während sie, wie oben erwähnt, geneigt ist, ihre Farbänderung visuell kaum zu erkennen war. In der Spalte „Farbgleichmäßigkeit in der Ebene“ bezeichnet △ einen Zustand, in dem, während ein kleiner Unterschied zwischen einer Stelle, die von einer photovoltaischen Zelle belegt ist, und einer Stelle, die nicht von einer photovoltaischen Zelle belegt ist, auf einer Probe visuell erkannt wurde, wenn die Probe mit dem Auge an einer Position in ihrer Nähe (weniger als 30 cm) betrachtet wurde, die Farbe der gesamten Region gleichmäßig aussah, wenn die Probe in einem Abstand von 30 cm zu ihr betrachtet wurde; und o bezeichnet einen Zustand, in dem die Farbe der gesamten Region gleichmäßig aussah, wenn die Probe mit dem Auge sowohl an der Position in ihrer Nähe als auch von der weiter entfernten Position aus betrachtet wurde. ΔE bei 25°, ΔE bei 45° und ΔE bei 75° sind jeweils ein Farbdifferenzwert (ΔL*a*b*) zwischen einer Stelle, die von einer photovoltaischen Zelle belegt ist, und einer Stelle, die nicht von einer photovoltaischen Zelle belegt ist, auf einer Probe, wenn sie mit Licht bestrahlt wird, das in Winkeln von 25°, 45° und 75° von der normalen Richtung der Oberfläche der Probe einfällt, wobei, wenn der Farbdifferenzwert kleiner als 3 ist, er sich auf einem solchen Niveau befindet, dass der Unterschied mit bloßem Auge kaum erkennbar ist. Dementsprechend kann, unter Bezug auf Tabelle 1, beurteilt werden, dass, wenn die Gewichtskonzentration des schuppenartigen Glitzerpigments in einer Harzlösung vor dem Aushärten mindestens 3 Gewichts-% beträgt, keine Farbänderung in Abhängigkeit von einem Betrachtungswinkel festzustellen ist; und wenn die Gewichtskonzentration des schuppenartigen Glitzerpigments mindestens 3 Gewichts-% und besonders bevorzugt mindestens 10 Gewichts-% beträgt, der Unterschied zwischen einer Stelle, die von einer photovoltaischen Zelle belegt wird, und einer Stelle, die nicht von einer photovoltaischen Zelle belegt wird, visuell kaum erkennbar ist und auch der Farbdifferenzwert in nahezu allen Fällen weniger als 3 beträgt, so dass der Farbunterschied zwischen einer photovoltaischen Zelle und dem anderen Abschnitt nahezu verschwindet.
Gemäß den oben erwähnten Ergebnissen hat sich gezeigt, dass durch Dispergieren von lichtdurchlässigem schuppenartigem Glitzerpigment in einer Dekorschicht eines Photovoltaikzellen-Moduls, insbesondere durch Dispergieren eines solchen schuppenartigen Glitzerpigments in der Dekorschicht im Bereich von 3 Gewichts-% bis 40 Gewichts-%, und besonders bevorzugt im Bereich von 10 Gewichts-% bis 30 Gewichts-%, in einer Harzlösung vor dem Aushärten der Farbunterschied zwischen einer photovoltaischen Zelle und dem anderen Abschnitt nahezu verschwinden kann und auch die Änderungen der Farbe und des Aussehens der Oberfläche des Moduls in Abhängigkeit von einem Betrachtungswinkel kaum visuell erkennbar sind, während die Stromerzeugungs-Ausgangsleistung des Photovoltaikzellen-Moduls für den Fall, dass kein Pigment in der Dekorschicht enthalten ist, auf einem Niveau von über etwa 60 % gehalten wird.
Darüber hinaus wurden Eigenschaften von Photovoltaikzellen-Modulen verifiziert, auf die Dekorschichten mit lichtdurchlässigen schuppenartigen Glitzerpigmenten verschiedener Farben aufgebracht wurden. In diesem Zusammenhang wurde der Gehalt des in der Dekorschicht dispergierten schuppenartigen Glitzerpigments in allen Fällen vor dem Aushärten auf 10 Gewichts-% in der Harzlösung eingestellt. 8 zeigt die Fotos von Beispielen - in Draufsicht - von tatsächlich hergestellten Photovoltaikzellen-Modulen. Obgleich in den hier gezeigten Beispielen jede photovoltaische Zelle nahezu in der Mitte des entsprechenden Bildes positioniert ist, ist zu sehen, dass ihre Kontur visuell kaum zu erkennen ist, während ihr Aussehen nahezu gleichmäßig ist.

Im Folgenden werden Messergebnisse der Stromerzeugungs-Ausgangsleistungen der oben erwähnten Photovoltaikzellen-Module beschrieben, auf die Dekorschichten mit verschiedenen schuppenartigen Glitzerpigmenten aufgebracht wurden. Hier ist ein Stromerzeugungs-Ausgangsleistungsverhältnis das Verhältnis der Stromerzeugungs-Ausgangsleistung jeder Probe zu der Stromerzeugungs-Ausgangsleistung für den Fall, dass in der Dekorschicht kein Pigment verwendet wurde. Die Farbe jedes schuppenartigen Glitzerpigments zeigt die Farbe des Erscheinungsbildes jedes Photovoltaikzellen-Moduls. In dieser Hinsicht sind zum Vergleich auch die Ergebnisse von Beispielen mit nicht-lichtdurchlässigen Pigmenten gezeigt. (Die Pigmentgewichtskonzentration vor dem Aushärten der Dekorschicht betrug in allen Fällen 10 Gewichts-%.) Tabelle 2

Reihe	Farbe	Produktbezeichnung	Stromerzeugungs-Ausgangsleistungsverhältnis
Interferenz-Aluminiumoxidblättchen Größe in der Oberflächenrichtung: etwa 20 µm Dicke: 0,1-1 µm	Silber	T60-10	83,0 %
	Gold	T60-20	78,6 %
	Rot	T60-21	90,0 %
	Lila	T60-22	92,1 %
	Blau	T60-23	92,0 %
	Grün	T60-24	92,0 %
Glasblättchen Größe in der Oberflächenrichtung: etwa 20 µm Dicke: 0,1-1 µm	Silber	GT1020RSJ3	91,2 %
	Blau	GT1020RBJ3	96,0 %
	Grün	GT1020RGJ3	96,3 %
	Gold	GT1020RYJ3	90,1 %
	Rot	GT1020RRJ3	94,8 %
Große Glasblättchen Größe in der Oberflächenrichtung: etwa 200 µm Dicke: 0,5-10 µm (Merck)	Gold	5420	91,9 %
	Rot	5422	93,1 %
	Blau	5424	92,3 %
Vergleichsprobe: Siliziumdioxid farbig	Rot	F-20-51	55%
Vergleichsprobe: Färbung unbekannt	Orange	M40-58	61%
Vergleichsprobe: Aluminium farbig	Rot	F121-51	71 %
Vergleichsprobe: Aluminium farbig	Orange	F120-58	62%

Pigment-Produktbezeichnung:

T60-10:XIRALLIC T60-10 WNT CRYSTAL SILVER (Merck)
T60-20:XIRALLIC T60-20 WNT SUNBEAM GOLD (Merck)
T60-21:XIRALLIC T60-21 WNT SOLARIS RED (Merck)
T60-22:XIRALLIC T60-22 WNT AMETHYST DREAM (Merck)
T60-23:XIRALLIC T60-23 WNT GALAXY BLUE (Merck)
T60-24:XIRALLIC T60-24 WNT STELLAR (Merck)
GT1020RSJ3, GT1020RBJ3, GT1020RGJ3, GT1020RYJ3, GT1020RRJ3:
- Meta-Shine (Nippon Sheet Glass Co., Ltd.)
- 5420: Miraval 5420 Magic Gold (Merck)
- 5422: Miraval 5422 Magic Red (Merck)
- 5424: Miraval 5424 Magic Blue (Merck)
- F-20-51: Merck Co. COLORSTREAM F20-51 SW LAVA RED (Merck) M40-58: Merck Co. Pyrisma M40-58 Ambercup Orange (Merck)
- F121-51: Merck Co. Meoxal F121-51 Atacama Red (Merck)
- F120-58: Merck Co. Meoxal F120-58 Wahiba Orange (Merck)

Unter Bezug auf die Ergebnisse in Tabelle 2 ist zu erkennen, dass die Stromerzeugungs-Ausgangsleistungverhältnisse in den meisten Fällen, in denen der Gehalt des lichtdurchlässigen schuppenartigen Glitzerpigments vor dem Aushärten 10 Gewichts-% in der Harzlösung betrug, über 90 % lagen. Andererseits ist zu erkennen, dass bei Verwendung von nicht-lichtdurchlässigem Pigment (Vergleichsproben) die Stromerzeugungs-Ausgangsleistungverhältnisse im Vergleich zu den Fällen, in denen lichtdurchlässige schuppenartige Glitzerpigmente verwendet wurden, abnahmen. In dieser Hinsicht war in den Tests durch Betrachtung mit dem Auge bei allen Proben in Tabelle 2 das „Unnatürliche Gefühl bei Farbänderung“ „keines“, und die „Farbgleichmäßigkeit in der Ebene“ war ◯. Gemäß den oben erwähnten Ergebnissen hat sich also gezeigt, dass durch die Verwendung verschiedener lichtdurchlässiger schuppenartiger Glitzerpigmente ein Photovoltaikzellen-Modul unterschiedlich eingefärbt werden kann, während das Stromerzeugungs-Ausgangsleistungverhältnis in dem Fall, dass kein Pigment enthalten ist, auf einem sehr hohen Niveau gehalten werden kann - im Gegensatz zu Fällen, in denen ein nicht-lichtdurchlässiges Pigment verwendet wird; und zwar kann die Verringerung des Stromerzeugungsbetrages der photovoltaischen Zelle aufgrund der Hinzufügung einer Dekorschicht auf ein kleines Niveau reduziert werden.
Des Weiteren waren die Lichtdurchlässigkeitseigenschaften der Dekorschichten, in denen die oben erwähnten verschiedenen lichtdurchlässigen schuppenartigen Glitzerpigmente dispergiert waren, so wie in 9 gezeigt. Wie mit Bezug auf die Zeichnung zu erkennen ist, wurde in den Dekorschichten, in denen das lichtdurchlässige schuppenartige Glitzerpigment dispergiert war, jede Gesamtlichtdurchlässigkeit zu einem Wert von mindestens etwa 50 % in dem großen Bereich, der von der Region des sichtbaren Lichts bis zur Infrarotregion reicht.
Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die durchschnittliche Werte der Gesamtlichtdurchlässigkeiten der Dekorschichten, welche die verschiedenen oben verwendeten lichtdurchlässigen schuppenartigen Glitzerpigmente im Wellenlängenbereich von 450 nm - 900 nm enthalten, mit den in 10 gezeigten Stromerzeugungs-Ausgangsleistungverhältnissen korreliert sind. Wie aus der Zeichnung zu erkennen ist, wird ein Stromerzeugungs-Ausgangsleistungverhältnis von mehr als etwa 60 % erreicht, wenn der durchschnittliche Wert der Gesamtlichtdurchlässigkeit mindestens etwa 50 % beträgt; wenn der durchschnittliche Wert der Gesamtlichtdurchlässigkeit mindestens etwa 60 % beträgt, so wird ein Stromerzeugungs-Ausgangsleistungverhältnis von mehr als etwa 75 % erreicht; und wenn der durchschnittliche Wert der Gesamtlichtdurchlässigkeit 70 % - 85 % beträgt, so wird ein Stromerzeugungs-Ausgangsleistungverhältnis von mehr als etwa 80 % erreicht. (Wenn kein Pigment in der Dekorschicht enthalten ist, so beträgt der durchschnittliche Wert der Gesamtlichtdurchlässigkeit etwa 90 %.) Und zwar hat sich gezeigt, dass durch Einstellen der Art und des Gehalts von lichtdurchlässigem schuppenartigem Glitzerpigment in einer Dekorschicht dergestalt, dass der durchschnittliche Wert der Gesamtlichtdurchlässigkeit im Wellenlängenbereich von 450 nm - 900 nm in der Dekorschicht mindestens etwa 50 %, bevorzugt mindestens etwa 60 %, und besonders bevorzugt 70 % - 85 % beträgt, es möglich wird, ein Photovoltaikzellen-Modul zu bilden, das unterschiedlich gefärbt ist, ohne dass ein unnatürliches Gefühl der Farbänderung auftritt, und das eine Gleichmäßigkeit in der Ebene aufweist, und auch ein Stromerzeugungs-Ausgangsleistungverhältnis von mehr als etwa 60 %, etwa 75 % oder etwa 80 % aufweist.
Gemäß der oben erwähnten Reihe von Experimentalbeispielen ist also zu erkennen, dass es durch Aufbringen einer Dekorschicht auf ein Photovoltaikzellen-Modul, in der schuppenartiges Glitzerpigment so dispergiert ist, dass die Pigmentpartikel, wie oben erwähnt, nahezu parallel zu der Oberfläche einer Frontplatte orientiert sind, möglich ist, dem Photovoltaikzellen-Modul eine ausgezeichnete Gestaltungsfähigkeit zu verleihen, wobei der Farbunterschied zwischen der Photovoltaikzelle und den anderen Abschnitten unter der Frontplatte verschwindet und die Farbänderung auf der Oberfläche in Abhängigkeit von einem Betrachtungswinkel visuell kaum wahrnehmbar ist, während die Reduzierung des Stromerzeugungsbetrages der photovoltaischen Zelle aufgrund der Hinzufügung der Dekorschicht auf ein geringes Maß verringert wird.
Obgleich die obige Erläuterung in Bezug auf Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, ist dem Fachmann klar, dass verschiedene Modifizierungen und Änderungen möglich sind und dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben veranschaulichten Ausführungsformen beschränkt ist und auf verschiedene Vorrichtungen und Systeme angewendet werden kann, ohne von den Konzepten der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2017/090056 A1 [0002]
JP H11315623 A [0002]
JP 2013229576 A [0002]
JP 2013258276 A [0002]
JP 2014165389 A [0002]
JP 2016207960 A [0002]
JP 2017069395 A [0002]

Claims

Photovoltaikzellen-Modul, umfassend: eine dünne plattenartige photovoltaische Zelle, die in einem transparenten Versiegelungsmaterial umschlossen ist; eine transparente Frontplatte, die auf eine Oberfläche des Versiegelungsmaterials auf einer Lichtempfangsflächenseite der photovoltaischen Zelle laminiert und aufgeklebt ist; und eine Dekorschicht, die auf die Frontplatte laminiert und aufgeklebt ist; wobei ein transparentes Harz als Basismaterial der Dekorschicht verwendet wird und ein schuppenartiges Glitzerpigment mit lichtdurchlässigen Eigenschaften in der Dekorschicht so dispergiert ist, dass eine Oberflächenrichtung des schuppenartigen Glitzerpigments entlang einer Oberfläche der Frontplatte orientiert ist.
Photovoltaikzellen-Modul nach Anspruch 1, wobei eine Größe des schuppenartigen Glitzerpigments in seiner Oberflächenrichtung 5-300 µm beträgt und eine Dicke des schuppenartigen Glitzerpigments 0,1-10 µm beträgt.
Photovoltaikzellen-Modul nach Anspruch 1 oder 2, wobei das schuppenartige Glitzerpigment Interferenz-Aluminiumoxidblättchen, Interferenz-Glimmerblättchen, Glasblättchen, Interferenz-Siliziumdioxidblättchen und/oder Interferenz-Talkblättchen ist.
Photovoltaikzellen-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Gehalt des schuppenartigen Glitzerpigments in der Dekorschicht vor ihrer Aushärtung 3 Gewichts-% bis 40 Gewichts-% beträgt.
Photovoltaikzellen-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Dekorschicht ein Film mit einer Dicke von 3 bis 70 µm ist.
Photovoltaikzellen-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein durchschnittlicher Wert der Gesamtlichtdurchlässigkeit der Dekorschicht in einem Wellenlängenbereich von 450 nm bis 900 nm 50 % - 85 % beträgt.
Photovoltaikzellen-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das als das Basismaterial der Dekorschicht verwendete transparente Harz ein Harz ist, das in einem Heißpressprozess zum Umschließen der photovoltaischen Zelle in dem Versiegelungsmaterial eine Schichtstruktur beibehält.
Photovoltaikzellen-Modul nach Anspruch 7, wobei das als das Basismaterial der Dekorschicht verwendete transparente Harz ein Harz ist, das eine höhere Erweichungstemperatur aufweist als eine Temperatur, welche die Dekorschicht während des Heißpressprozesses erreicht.
Photovoltaikzellen-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine transparente Hartüberzugsschicht, die aus einem Beschichtungsverbundmaterial eines durch aktive Energiestrahlen aushärtbaren Typs hergestellt ist, auf die Dekorschicht laminiert ist.
Photovoltaikzellen-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein Rückwandelement, das im Wesentlichen die gleiche Farbe wie eine Lichtempfangsfläche der photovoltaischen Zelle aufweist, auf eine Oberfläche des Versiegelungsmaterials auf der der Lichtempfangsfläche der photovoltaischen Zelle gegenüberliegenden Seite laminiert ist.
Photovoltaikzellen-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein schwarzes Rückwandelement auf eine Oberfläche des Versiegelungsmaterials auf der einer Lichtempfangsfläche der photovoltaischen Zelle gegenüberliegenden Seite laminiert ist.
Photovoltaikzellen-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein transparentes Rückwandelement auf eine Oberfläche des Versiegelungsmaterials auf der Seite, die einer Lichtempfangsfläche der photovoltaischen Zelle gegenüberliegt, laminiert ist und das Modul auf einer Installationshalterung angeordnet ist, die im Wesentlichen die gleiche Farbe wie eine Lichtempfangsfläche der photovoltaischen Zelle aufweist oder schwarz ist, dergestalt, dass das Rückwandelement an der Installationshalterung befestigt ist.
Photovoltaikzellen-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein Rückwandelement von einer Farbe, die sich von der einer Lichtempfangsfläche der photovoltaischen Zelle unterscheidet, auf eine Oberfläche des Versiegelungsmaterials auf der der Lichtempfangsfläche der photovoltaischen Zelle gegenüberliegenden Seite laminiert ist.
Photovoltaikzellen-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei eine Filmschicht, die im Wesentlichen die gleiche Farbe wie die einer Lichtempfangsfläche der photovoltaischen Zelle aufweist, zwischen eine Rückfläche gegenüber der Lichtempfangsflächenseite der photovoltaischen Zelle und der Oberfläche des Versiegelungsmaterials eingefügt ist.
Photovoltaikzellen-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei eine gedruckte Schicht, in die ein beliebiges Muster gedruckt werden kann, auf die Dekorschicht laminiert ist.