JP2007019545A - 改善されたバックスキンを有する太陽電池モジュールおよびその形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池モジュールの製造が大規模に世界的に使用するコスト面での競争性を有する太陽電気という目的を現実化ための、費用がかかりすぎず、多大な労力を必要としない、手段の提供。
【解決手段】積層太陽電池モジュールであって、光透過性材料で形成され、第１および第２の表面を有する前部支持層と、該前部支持層の該第２の表面に隣接して配置されている透明カプセル材料層と、該透明カプセル材料層に隣接して配置されている第１の表面を有する複数の相互接続された太陽電池と、少なくとも第１のイオノマーおよび第２のイオノマーを含む熱可塑性オレフィンで形成され、該相互接続された太陽電池の第２の表面に隣接して配置された第１の表面を有するバックスキン層とを有し、該透明カプセル材料層および該バックスキン層が、組み合わされて、該相互接続された太陽電池をカプセル化する、積層太陽電池モジュール。
【選択図】なし

Description

政府の利益(Government Interest)
本明細書に記載される主題は、Photovoltaic Manufacturing Technology(PVMaT)契約第ＺＡＦ−５−１４２７１−０９号によって一部支援されている。

発明の技術分野
本発明は、太陽電池モジュールおよびそのようなモジュールの形成方法に関する。特に、本発明は改善されたバックスキンを有する太陽電池モジュール、および太陽電池モジュールのバックスキンを形成する方法に関する。

背景
一般に、太陽電池モジュールは、個別の太陽電池を相互接続し、相互接続された電池を積層して一体型太陽電池モジュールとすることによって形成される。更に詳細には、モジュールは、通常、ポリマーまたはガラス材料から形成された堅く透明なカバー層と、複数の相互接続された太陽電池とカバー材料とに接着する透明な前部カプセル材料と、透明または他の色であり得る後部カプセル材料と、モジュールの後部表面を保護する堅いバックスキンと、モジュールのエッジを覆う保護シールと、シールを覆うアルミニウムで形成された周縁フレームと、を含む。フレームは、前部カバーがガラスで形成されている場合にモジュールのエッジを保護する。

フレームが搭載される前に、モジュールは熱および圧力下で積層される。これらの条件により、カプセル材料層が融解し、近傍の表面と結合し、太陽電池を文字どおりカプセル化する。結晶性シリコン太陽電池は通常脆性であるので、モジュールが現場使用においての機械的ストレスを受けるとき、カプセル材料が太陽電池を保護し、破損を減少するのに役立つ。積層プロセスの後、フレームがモジュールに取り付けられる。フレームは、フレームのついたモジュールを現場で対象物に搭載するために使用される搭載用ホールを含む。搭載プロセスは、ネジと、ボルトと、ナットとが必要であり、様々な方法で達成される。

現存する太陽電池モジュールの製造方法が高くつきすぎる傾向にあるため、太陽電気は格子接続された応用には、一般的にコスト面での競争性を有さない。例えば、製造費用が低減される必要のある３つの領域は、（ｉ）モジュールが形成される材料と、（ｉｉ）これらの材料を配備するのに必要な労力と、そして（ｉｉｉ）現場にモジュールを搭載するのにかかる材料および労力と、を含む。特に、公知のバックスキン材料の費用と、アルミニウムフレームの費用と、および遠隔地域に現場搭載する際に必要な作業への費用とは、高くなりすぎることが公知である。

太陽電池モジュールの製造費用を低減することを目的とした公知の方法の１つは、アルミニウムフレームを排除し、エッジングおよびバックスキンの両方にポリマー材料を使用することを含む。アモルファスシリコンの太陽電池モジュールとして、成形された熱可塑性材料のポリマーフレームが広く実行されている。反応射出形成が、アモルファスシリコンモジュールの周縁にポリウレタンフレームを成形するために使用され得る。反応射出形成は、インサイチュ（すなわちモジュール上）で実行され、これが顕著な費用節約の利点となる。しかし、この成形プロセスにはいくつかの欠点がある。例えば、このプロセスは、環境破壊を引き起こす化学前駆体（例えば、イソシアネート）の使用が含まる。このプロセスはモールドを必要とし、全体的な製造費用をさらに高くする。更に、この方法で形成されたモジュールは、小型（例えば５−１０ワットサイズ）になる傾向にあり、アルミニウムフレームの使用の際により一般に配備される５０−８０ワットサイズではない。モジュールが小型化する傾向にあるのは、モールドの費用が高く、および一体型搭載用ホールを有する得られたポリマーフレームの強度が制限されるからである。この結果、反応射出形成は、アモルファスシリコンの太陽電池モジュールの製造費用の低減にわずかに成功するだけである。

結晶性シリコンモジュールのバックスキン材料は、概して非常に高価である。バックスキン材料として使用される材料が２つあるが、両方とも高価な傾向にある。最も普及して使用される材料は、Ｔｅｄｌａｒ（登録商標）／ポリエステル／エチレンビニルアセテートの積層体であり、もう一方の広く使用されているバックスキン材料はガラスである。材料の２つの追加の層が、モジュール内の太陽電池とバックスキンとの間に配備されることが多く、製造費用を更に高くする。透明なカプセル材料と同じ材料の後部シート（例えば、エチレンビニルアセテート）および真空積層中に効果的に空気を除去する１枚の「スクリム」は、バックスキン材料が配備される前に電池上部に適用されなくてはならない。

アモルファスおよび結晶性のシリコンモジュールの両方はまた接続ボックスを含み、この接続ボックスはバックスキン材料上に搭載され、これから外部電気接続の全てが形成される。接続ボックスに接続するために、更なる労力が必要となる。

フレームは、エラストマーエッジング材料と共に、モジュールの前部支持が強化ガラスで形成されているときに用いられることが多い。エッジがダメージをうけた場合に強化ガラスが破損に対して脆弱なので、この構成がエッジを保護する。フレームの使用は、太陽電池モジュールに耐久性を追加するが、製造費用にも顕著に高くなる。

モジュールを搭載する多くの労力を必要とするプロセスは、太陽電気の全体的な費用を顕著に高くし得る。モジュールは、ネジ、ナットおよびボルトを、アルミニウムフレームの適切な搭載用ホールに構築することによって搭載される。しかし、太陽電池モジュールは、他の電気供給源を有さない遠隔地域に設置されることが多い。このように、搭載プロセスは、でこぼこした地面や屋根上などの難しく、扱いにくく、かつ容易に接近しにくい場所に機械設備を設置することを必要とすることが多い。

国際公開ＷＯ９５／２２８４４号には、透明なガラス(class)の上部（前部）保護支持シートと、第１のイオノマーカプセル化層と、太陽電池アレイと、第２のイオノマーカプセル化層と、ガラスで形成された下部（後部）保護支持シートとを積層して形成される太陽電池モジュールが記載されている。

太陽電池モジュールの製造が、大規模に世界的に使用するコスト面での競争性を有する太陽電気という目的を現実化するためには、費用がかかりすぎ、多大な労力が必要とされる傾向にあるということを、前述議論は実証している。

本発明によって、以下が提供される：
（１）積層太陽電池モジュールであって、
光透過性材料で形成され、第１および第２の表面を有する前部支持層と、
該前部支持層の該第２の表面に隣接して配置されている透明カプセル材料層と、
該透明カプセル材料層に隣接して配置されている第１の表面を有する複数の相互接続された太陽電池と、
熱可塑性オレフィンで形成され、該相互接続された太陽電池の第２の表面に隣接して配置された第１の表面を有するバックスキン層とを有し、
該透明カプセル材料層および該バックスキン層が、組み合わされて、該相互接続された太陽電池をカプセル化する、積層太陽電池モジュール。
（２）前記熱可塑性オレフィンが、第１のイオノマーおよび第２のイオノマーを含む、項目１に記載の太陽電池モジュール。
（３）前記熱可塑性オレフィンがさらに無機賦形剤を含む、項目２に記載の太陽電池モジュール。
（４）前記無機賦形剤が、ガラス繊維である、項目３に記載の太陽電池モジュール。
（５）前記熱可塑性オレフィンがさらに色素を含む、項目２に記載の太陽電池モジュール。
（６）前記色素が、カーボンブラックである、項目５に記載の太陽電池モジュール。
（７）前記バックスキン層の一部が、前記モジュールの少なくとも１つのエッジに巻き付き、前記前部支持層の前記第１の表面と接触し、それによってエッジシールを形成する、項目１に記載の太陽電池モジュール。
（８）前記バックスキン層が可撓性である、項目１に記載の太陽電池モジュール。
（９）前記前部支持層がガラスを含む、項目１に記載の太陽電池モジュール。
（１０）前記透明なカプセル材料層が、少なくとも１つのイオノマーを含む、項目１に記載の太陽電池モジュール。
（１１）前記モジュールの少なくとも１つのエッジに隣接して固定して配置された金属フレームをさらに有する、項目１に記載の太陽電池モジュール。
（１２）太陽電池モジュールを製造する方法であって、
光透過性材料で形成され、第１および第２の表面を有する前部支持層を設けるる工程と、
該前部支持層の該第２の表面に隣接して透明カプセル材料層を配置する工程と、
該透明カプセル材料層に隣接して、第１および第２の表面を有する複数の相互接続された太陽電池を配置する工程と、
熱可塑性オレフィンで形成されたバックスキン層を該相互接続された太陽電池の第２の表面に隣接して配置し、それによってアセンブリを形成する工程と、
該アセンブリを積層し、該太陽電池モジュールを形成する工程と、
を包含する方法。
（１３）前記積層工程が、前記アセンブリを熱および圧力に供し、前記相互接続された太陽電池を前記カプセル材料層および前記バックスキン層でカプセル化することを含む、項目１２に記載の方法。
（１４）前記バックスキン層の一部を前記アセンブリの少なくとも１つのエッジに巻き付け、前記前部支持層の前記第１の表面に接触させ、エッジシールを形成することをさらに含む、項目１２に記載の方法。
（１５）金属フレームを前記モジュールの少なくとも１つのエッジに隣接して固定することをさらに含む、項目１２に記載の方法。
（１６）積層太陽電池モジュールであって、
光透過性材料で形成され、第１および第２の表面を有する剛直な（rigid）前部支持層と、
該前部支持層の該第２の表面に隣接して配置されている第１の表面を有する透明カプセル材料層と、
該透明カプセル材料層の第２の表面に隣接して配置されている第１の表面を有する複数の相互接続された太陽電池と、
熱可塑性オレフィンで形成され、該相互接続された太陽電池の第２の表面に隣接して配置された第１の表面を有するバックスキン層であって、該バックスキン層の一部が、該モジュールの少なくとも１つのエッジに巻き付き、該前部支持層の該第１の表面と接触し、エッジシールを形成するバックスキン層とを有し、
該透明カプセル材料層および該バックスキン層が、組み合わされて、該相互接続された太陽電池をカプセル化する、積層太陽電池モジュール。
（１７）前記熱可塑性オレフィンが、少なくとも第１のイオノマーおよび第２のイオノマーを含む、項目１６に記載の積層太陽電池モジュール。
（１８）前記熱可塑性オレフィンがさらに無機賦形剤および色素を含む、項目１７に記載の太陽電池モジュール。
（１９）前記バックスキン層が可撓性である、項目１６に記載の太陽電池モジュール。
（２０）太陽電池モジュールを製造する方法であって、
光透過性材料で形成され、第１および第２の表面を有する前部支持層を設ける工程と、
該前部支持層の該第２の表面に隣接して透明カプセル材料層を配置する工程と、
該透明カプセル材料層に隣接して、第１および第２の表面を有する複数の相互接続された太陽電池を配置する工程と、
熱可塑性オレフィンで形成されたバックスキン層を該相互接続された太陽電池の第２の表面に隣接して配置し、それによってアセンブリを形成する工程と、
該バックスキン層の端部を該アセンブリの少なくとも１つのエッジに巻き付け、該前部支持層の該第１の表面と接触させ、エッジシールを形成する工程と、
該アセンブリを熱および圧力に供し、（ｉ）該カプセル材料層および該バックスキン層を該相互接続された太陽電池に接着し、（ｉｉ）該相互接続された太陽電池を該カプセル材料層および該バックスキン層でカプセル化し、該太陽電池モジュールを形成する工程と、
を包含する方法。
（２１）積層太陽電池モジュールであって、
光透過性材料で形成され、第１および第２の表面を有するこわばった（stiff）前部支持層と、
少なくとも１つのイオノマーで形成され、該前部支持層の該第２の表面に隣接して配置された透明カプセル材料層と、
該透明カプセル材料層に隣接して配置された第１の表面を有する複数の相互接続された太陽電池と、
少なくとも第１のイオノマーおよび第２のイオノマーを含む熱可塑性オレフィンで形成され、該相互接続された太陽電池の第２の表面に隣接して配置された第１の表面を有する可撓性バックスキン層とを有し、
該透明カプセル材料層および該バックスキン層が、組み合わされて、該相互接続された太陽電池をカプセル化する、積層太陽電池モジュール。
（２２）太陽電池モジュールを製造する方法であって、
光透過性材料で形成され、第１および第２の表面を有するこわばった（stiff）前部支持層を設ける工程と、
該前部支持層の該第２の表面に隣接して、少なくとも１つのイオノマーで形成された透明カプセル材料層を配置する工程と、
該透明カプセル材料層に隣接して、第１および第２の表面を有する複数の相互接続された太陽電池を配置する工程と、
熱可塑性オレフィンで形成された可撓性バックスキン層を該相互接続された太陽電池の第２の表面に隣接して配置し、それによってアセンブリを形成する工程と、
該アセンブリを熱および圧力に供し、該相互接続された太陽電池を該カプセル材料層および該バックスキン層でカプセル化し、それによって、該太陽電池モジュールを形成する工程と、
を包含する方法。
発明の要旨
本発明は、以下の利点の全てを提供するバックスキン材料を有する太陽電池モジュールを特色とする。その利点とは、（ｉ）モジュールの丈夫で耐候性な裏層、（ｉｉ）（任意的に）アルミニウムフレームの必要性を排除し得るエッジング、（ｉｉｉ）いかなる追加の封着材料の必要性を排除するエッジシール、（ｉｖ）カプセル材料の別個の後部シートの必要性を排除する後部カプセル材料、（ｖ）積層中に空気を除去するためのスクリム層の必要性を排除することである。バックスキン材料は、モジュール製造処理中にインシチュで簡単に形成され、成形される。バックスキン材料を利用する太陽電池モジュールの主要な利点は、製造費用およびモジュール取付費用の顕著な低減を含む。

バックスキン材料は、２つの異なる種類のイオノマー、無機賊形剤、および色素からなり得る熱可塑性オレフィンである。イオノマーは総称名であり、本明細書中では、Ｎａ＋、Ｌｉ＋、Ｚｎ＋＋、Ａｌ＋＋＋、Ｍｇ＋＋、などのカチオンを供給する塩を加えることによって中和されたエチレンおよびメタクリル酸またはアクリル酸のコポリマー、または上述のカチオンが付加されたポリエチレンおよびアクリル酸塩のコポリマーのいずれかを言及する。この材料は、ポリマーが典型的に有する通常の共有結合を有するだけでなく、イオン結合の領域を有する。後者は、材料に組み込み架橋を与える。イオノマーは、頑丈且つ耐候性なポリマーとして特徴づけられる。２つのイオノマーの組み合わせは、個別のイオノマー成分のいずれかのバリア特性の上部または上方の、材料の水蒸気バリア特性を向上する、公知の相乗効果を生成する。

ガラス繊維などの無機賊形剤をバックスキン材料に追加することはより低い熱膨張係数を規定する。これは、極端な環境温度に耐えるモジュールの隣接表面の全ての頑丈で長持ちする結合を維持するために重要である。ガラス繊維は、材料の水蒸気および酸素バリア特性を向上し、屈曲率をイオノマー自身の３倍または４倍に増加する。これがバックスキン材料を非常に強くし、且つ可撓性に保つ。カーボンブラックなどの色素は、バックスキンに優れた耐候特性（すなわち、太陽スペクトルのＵＶ光線による劣化に対する耐性）を提供するために追加される。

１つの局面では、本発明は、積層太陽電池モジュールを特徴とする。モジュールは、ガラスなどの光透過性材料で形成され、第１および第２の表面を有する前部支持層を含む。少なくとも１つのイオノマーで形成された透明なカプセル材料層は、前部支持層の第２の表面の近傍に配置される。複数の相互接続された太陽電池の第１の表面は、透明なカプセル材料層の近傍に配置される。熱可塑性オレフィンで形成されたバックスキン層は、相互接続された太陽電池の第２の表面の近傍に配置された第１の表面を有する。透明なカプセル材料層およびバックスキン層の組み合わせは、相互接続された太陽電池をカプセル化する。

バックスキン層の一部分は、モジュールの少なくとも１つのエッジの周りに包囲され得、前部支持層の第１の表面と接触し、それによってエッジシールを形成する。バックスキン材料に利用されるイオノマー中の酸性官能基の存在は、ガラス、金属、および他のポリマーを含む多様な材料に、単に接着してではなく、粘着して結合する特性をもたらす。この特性は、追加の接着材料を必要とせずにエッジシールとしても働くラップアラウンドのバックスキンを提供する。任意の金属フレームが、モジュールの少なくとも１つのエッジに固定して配置され得る。

他の局面では、本発明は太陽電池モジュールの製造方法を特徴とする。前部支持層は光透過性材料（例えば、ガラス）で形成される。少なくとも１つのイオノマーで形成される透明なカプセル材料層は、前部支持層の第２の表面の近傍に設置される。第１および第２の表面を有する複数の相互接続された太陽電池は、透明なカプセル材料層の近傍に設置される。熱可塑性オレフィンで形成されたバックスキン層は相互接続された太陽電池の第２の表面の近傍に設置され、よって、アセンブリを形成する。アセンブリは、太陽電池モジュールを形成するために積層される。さらに詳細には、アセンブリは熱および圧力に供され、カプセル材料層およびバックスキン層で、相互接続された太陽電池をカプセル化する。

バックスキン層の一部分は、アセンブリの少なくとも１つのエッジの周りを包囲し得、エッジシールを形成するように前部支持層の第１の表面を接触する。また、金属フレームはモジュールの少なくとも１つのエッジの近傍に固定され得る。

他の局面では、モジュールの電気リード線は、ポリオレフィン材料（例えば、ポリエチレン）またはゴムとポリプロピレンとの公知の混合物によってコーティングされる。ポリオレフィンにコーティングされたリード線は、一体型シールを形成するために加熱され、バックスキン材料中に結合され得る。この実施形態は、（ｉ）モジュールの外にリード線を導く優れた方法を提供し、（ｉｉ）湿気の侵入を排除し、（ｉｉｉ）接続ボックス全体の必要性を排除する。

更に他の局面では、上述のバックスキンを用いる太陽電池モジュールは、建築建物材料（例えば、アルミニウム、コンクリート、石材、またはガラス）の外部表面に直接結合される。上述の電気リード線は、建物材料の穴を介して外へ導かれ得る。

詳細な説明
図１Ａ、１Ｂ、および１Ｃは、従来の太陽電池モジュールの断面図である。図１Ａは、透明なカプセル材料層１２上に配置されたポリマーまたはガラスの透明な前部支持層１０を有するモジュールを示す。カプセル材料層は、スクリム層１６上に配置された相互接続された太陽電池１４のアレイに配置される。スクリム層は、バックスキン２０に配置された後部カプセル材料層１８上に配置される。バックスキン２０は、約数万分の１インチ（．０２５ｃｍ）の厚さのＴｅｄｌａｒ（登録商標）積層体であり得る。図１Ｂは、バックスキン２２がガラスシートで形成されている以外は図１Ａに示したモジュールと同一の構成を有する他のモジュールを示す。図１Ａおよび１Ｂに示すアセンブリは、公知のプロセスを使用して真空ラミネータ（laminator)中でアセンブリを熱および圧力に供することによって積層される。

図１Ｃに示すように、スクリム層１６が積層中に後部カプセル材料シート１８に吸収されるため、示されていない。典型的にアルミニウムである周縁フレーム２６は、モジュールのエッジを囲むように搭載され、シール材料２８がエッジをシールする。テープのストリップまたはコーキン型化合物の形態のシール材料２８は、エッジに適用される。続いて、周縁フレーム２６の部分がモジュール上に固定され、角で結合される。

本発明は、製造費用を顕著に減少させる改善されたバックスキン材料を有する太陽電池モジュールを特徴とする。これは、従来技術のモジュールの構築に通常使用される特定の材料を排除し、モジュールを形成するために必要な工程を単純化することによって実現される。特に、改善されたバックスキン材料は、後部カプセル材料層と、スクリム層と、モジュールのエッジのシールストリップまたはシール材料と、アルミニウムの周縁フレームの必要性を排除する。

図２は、改善されたバックスキン材料を含む太陽電池モジュールを示す。モジュール３０は、光透過性材料（例えば、ガラス）で形成され、前部および後部表面（３２ａ、３２ｂ）を有する前部支持層３２を含む。透明なカプセル材料層３４は、前部支持層の後部表面３２ｂの上部に配置される。複数の相互接続された太陽電池３６の第１の表面３６ａは、透明なカプセル材料層３４の上部に配置される。可撓性バックスキン層３８は、相互接続された太陽電池の第２の表面３６ｂの近傍に配置された第１の表面３８ａを有する。積層されたモジュールは、モジュールをラミネータ内に設置し、熱および圧力に供することで形成される。積層プロセスは、透明なカプセル材料層３４およびバックスキン材料３８を融解させ、相互接続された太陽電池３６と他の近傍の表面とを結合させる。積層プロセスが完了すると、透明なカプセル材料層３４およびバックスキン層３８の組み合わせは、相互接続された太陽電池３６をカプセル化する。

本発明によると、バックスキン材料３８は、少なくとも２つのイオノマーの混合物を含む熱可塑性のポリオレフィンである。詳細な実施形態の１つでは、ナトリウムイオノマーと、亜鉛イオノマーと、１０％から２０％のガラス繊維と、約５％のカーボンブラックとを含み、約０．０４０インチ（．１０２ｃｍ）の厚みを有する熱可塑性ポリオレフィンの可撓性シートである。カーボンブラックは、ＵＶ太陽光線および周囲条件による天候の影響に対する優れた耐性を提供するために追加される。よって、材料３８は可撓性、弾性、特定の表面（例えば、ガラス、金属、およびポリマー）の強い粘着結合性、頑丈さ、およびＵＶ光線による劣化に対する優れた耐性の特色を組み合わせる。このような特色および利点によって、この材料を使用することによって太陽電池モジュールの製造において顕著な費用節約が得られる。

図３に示すように、モジュールがフレームにはめ込まれ得る。１つの実施形態では、金属材料の周縁フレーム４０はモジュール３０に固定され得る。シール剤４２は、フレーム４０をモジュール３０にシールするためにモジュールのエッジに塗布され得る。あるいは、バックスキンがモジュールのエッジの周りに巻き付けられ得（図４参照）、フレームがバックスキン材料の巻き付け部分に、接着剤または結合剤を使用せずに直接加熱され、結合され得る。別の実施形態では、周縁フレームを使用する代わりに、複数の搭載用ブラケットが加熱され、いかなる接着剤または結合剤を使用せずにバックスキン材料に直接結合され得る。次いで、これらのアルミニウム部分は、チャネルブラケットに沿って滑ることによってモジュールを一定の場所に滑り込ませるスライドとなる（図１３から図１８）。

図４は、太陽電池モジュール４４を示す。この太陽電池モジュール４４では、改善されたバックスキン材料３８の部分４６がアセンブリのエッジの周りに巻き付けられ、太陽電池３６、透明な前部カプセル材料３４、および前部支持層３２に結合する。この構成では、バックスキン材料３８は４つの機能、（ｉ）バックスキン、（ｉｉ）後部カプセル材料、（ｉｉｉ）エッジ保護体、（ｉｖ）エッジシール剤、を提供する。前記されたように、モジュール４４は様々な型のフレームにはめ込まれ得る。

図５ａから図７ａは、図４に示される太陽電池モジュールを形成するために使用されるプロセスの順序を示す。図５ａを参照して、カバー層３２よりも約１インチ（２．５４ｃｍ）幅広いバックスキン材料のシート３８が、相互接続された太陽電池３６の近傍に配置される。バックスキン材料の狭いストリップ３８ｃは、角でストリップが重なるようにカバー層３２の周縁に沿って設置される。そして、アセンブリは、ラミネータに設置され、約１５０℃の温度の熱および圧力に供される。図６ａは、積層されたモジュールを示す。図示されるように、バックスキン３８および周縁ストリップ３８ｃは、完全に共に融解し、カバー層３２の前部表面のエッジ３２ｃに沿って堅いシールを形成する。いかなる種類のモールドも必要ないので、モジュールを改善されたバックスキンで積層することは、エッジ保護およびエッジシールを生成する。余分なバックスキン材料は、簡単に切り取ることができ、図７ａに示す完成したモジュールを提供する。

図５ｂから図６ｂは、別の太陽電池モジュールを形成するのに使用されるプロセスの順序を示す。図５ｂに示すように、カバー層３２の周縁に沿って堆積されたバックスキン材料の複数の狭いストリップ３８ｃ以外は、図５ａに関して記載されたモジュールと同一のモジュールである。アセンブリは、次いでラミネータに設置され、熱および圧力に供される。図６ｂは積層されたモジュールを示す。図示されるように、バックスキン３８および周縁ストリップ３８ｃは、完全に共に融解し、カバー層３２の前部表面に沿って堅いシールを形成する。このプロセスによって、図６ａに関して記載された余分なバックスキン材料を切り取る必要がない。

図８から図１２は、モジュールを搭載する従来の手段を示す。図８では、太陽電池モジュール５０およびアルミニウムフレーム５２は金属台５４上に搭載される。これらの台５４は、順番に金属構造物５６またはセメントに搭載される。図９では、モジュール５０は支持部材５８と接続される。支持部材５８は、順番に他の金属支持部材６０および６２と結合される。図１０では、クロス部材６４が他の部分６６に取り付けられ、ポール６８に直接搭載される。図１１では、モジュール５０が、屋根７２に取り付けられたジャック（または遠隔碍子）７０に設置される。図１２は、トラッキングのポール搭載スキームを示す。このスキームでは、モジュール５０が、モジュールフレームを接続する金属構造物５２に搭載される。

本発明は、改善された搭載構造体を含む太陽電池モジュールを特徴とする。図１３に示すように、太陽電池モジュール８０は、前部支持層８２と、透明な前部カプセル材料８４と、太陽電池８６と、および改善されたバックスキン材料８８とを含む。図示されるように、バックスキン８８は、アセンブリのエッジの周りに巻き付けられ、太陽電池８６、透明な前部カプセル材料８４および前部支持層８２に結合する。アルミニウムまたはポリマー材料であり得る押し出し形成型搭載用ブラケット９０は、加熱され、バックスキン材料の後部表面に直接結合される。図１４は、４つの搭載用ブラケット９０を含むモジュール８０の平面図である。別の実施形態では、モジュールは、バックスキン材料の後部表面を交差して伸長する２つの搭載用ブラケット（図示せず）を含み得る。

図１５および図１７は、押し出し形成型搭載用ブラケット（９２、９４）の２つの可能な構成を示す。この両方の構成では、ブラケットは、直線部材によって接続された２つのＣ形部材（９２ａ、９２ｂまたは９４ａ、９４ｂ）を含む。以下に記載されるように、こららのブラケットはモジュールを取り付けるためにチャネルブラケットを滑動可能に引き寄せる。Ｃ形部材（９２ａ、９２ｂまたは９４ａ、９４ｂ）は剛性（stiffness)を提供し、チャネルブラケットへの確実な係合を可能にする。直線部材は、多機能であり、下記に説明されるようにチャネルブラケットに様々な搭載構成を可能にする（図１６、図１９および図２０参照）。また、成形されたプラスチック挿入物（図示せず）が直線部材の近傍およびＣ形部材の間に挿入され得る。挿入物は、Ｃ形部材の下部および側面を包囲し、チャネルブラケットおよびＣ形部材沿いの許容差を調節するためにチャネルブラケットを係合する。

図１６は、構造体（例えば、屋根、ポール、または地面）に配置されたチャネルブラケットに搭載されたモジュールを示す。モジュール８０は、バックスキン８８に直接搭載された搭載用ブラケット９２を含む。Ｃ形部材９２ａ、９２ｂは、構造体（図示せず）に取り付けられたチャネルブラケット９６を、滑動可能に係合する。このように、モジュール８０は、チャネルブラケット９６に沿って、所望の位置へ簡単に滑らせれ得る。図１８は、図１７に示される搭載用ブラケット９４を使用するモジュール搭載構成を示す。

図１９および２０は、別の搭載構成を示す。図１９では、モジュール８０は、バックスキン８８に直接搭載された反転された搭載用ブラケット９２を含む。Ｃ形部材９２ａ、９２ｂは、ボルト９８を介してチャネルブラケット９６に固定される。図２０では、反転された搭載用ブラケット９４が、リベット１００を介してチャネルブラケット９６に固定される。

図２１は、モジュールの電気リード線が、ポリオレフィン材料（例えば、ポリエチレン）またはゴムとポリプロピレンとの公知の混合物によってコーティングされている実施形態を示す。２つの電気リード線（１０２ａ、１０２ｂ）は、ポリオレフィン材料（１０１ａ、１０１ｂ）によって覆われ、バックスキン材料（１０３ａ、１０３ｂ）に結合される。このように、コーティングされたリード線は、一体型シールを形成し、モジュール上の接続ボックスが必要でなくなる。

図２２は、モジュール１０４（図４参照）が建築建物材料１０５（例えば、アルミニウム、コンクリート、石材またはガラス）の外部表面に直接結合されている実施形態を示す。外部表面（または、バックスキン材料）は加熱され、モジュールが建物材料に直接結合される。図２１に関して記載されたように形成された電気リード線（図示せず）は、建物材料のホール１０６を介して導き出され、建物の内部に伸長する。
均等物
本発明が特定の好適な実施形態を参照にして具体的に示され且つ説明されたが、当業者は、添付の請求の範囲に規定される本発明の精神および範囲を逸脱することなく形式および詳細の様々な変化がされ得ることが理解されるべきである。

図１Ａは、Ｔｅｄｌａｒ（登録商標）積層バックスキンを有する従来の太陽電池モジュールの断面図である。図１Ｂは、ガラスのバックスキンを有する従来のモジュールの断面図である。図１Ｃは、周縁アルミニウムフレームを有する従来のモジュールの断面図である。 図２は、本発明の改善されたバックスキン材料を有する太陽電池モジュールの断面図である。 図３は、封止剤を使用して周縁アルミニウムフレームに取り付けられた、本発明の改善されたバックスキン材料を有する太陽電池モジュールの断面図である。 図４は、エッジシールを形成するためにアセンブリの周りに包装された、改善されたバックスキン材料を有する太陽電池モジュールの断面図である。 図５ａから７ａは、エッジシールおよびエッジ保護成分を有する太陽電池の積層プロセスの一連の断面図である。図５ｂから６ｂは、エッジシールおよびエッジ保護成分を有する太陽電池の別の積層プロセスの一連の断面図である。 図５ａから７ａは、エッジシールおよびエッジ保護成分を有する太陽電池の積層プロセスの一連の断面図である。図５ｂから６ｂは、エッジシールおよびエッジ保護成分を有する太陽電池の別の積層プロセスの一連の断面図である。 図５ａから７ａは、エッジシールおよびエッジ保護成分を有する太陽電池の積層プロセスの一連の断面図である。図５ｂから６ｂは、エッジシールおよびエッジ保護成分を有する太陽電池の別の積層プロセスの一連の断面図である。 図８は、太陽電池モジュールの従来の地面搭載方法を示す。 図９は、太陽電池モジュールの別の従来の地面搭載方法を示す。 図１０は、太陽電池モジュールの従来のポール搭載方法を示す。 図１１は、太陽電池モジュールの従来の屋根搭載方法を示す。 図１２は、地面に取り付けられたポールと１つの軸トラッキング(axis tracking)を含む従来の太陽電池搭載方法を示す。 図１３は、図７の太陽電池モジュールであって、バックスキンに結合された搭載用ブラケットを含むように改変された太陽電池モジュールの断面図である。 図１４は、図１３の太陽電池モジュールの背面図である。 図１５は、押し出し形成型搭載用ブラケットの断面図である。 図１６は、チャネルブラケットを滑動可能に係合する、図１５の搭載用ブラケットの断面図である。 図１７は、他の押し出し形成型搭載用ブラケットの断面図である。 図１８は、チャネルブラケットを滑動可能に係合する、図１７の搭載用ブラケットの断面図である。 図１９は、ボルトを使用してチャネルブラケットを滑動可能に係合する、図１７の搭載用ブラケットの断面図である。 図２０は、リベットを使用してチャネルブラケットを滑動可能に係合する、図１７の搭載用ブラケットの断面図である。 図２１は、バックスキンに直接結合されたポリオレフィンに覆われたリード線を有する太陽電池モジュールを示す。 図２２は、建築建物材料の外側表面に直接結合された図４のモジュールを示す。

Claims (1)

1. 積層太陽電池モジュール（４４）であって、
   光透過性材料で形成され、第１および第２の表面を有する前部支持層（３２）と、
   該前部支持層（３２）の該第２の表面に隣接して配置されている透明カプセル材料層（３４）と、
   該透明カプセル材料層（３４）に隣接して配置されている第１の表面を有する複数の相互接続された太陽電池（３６）と、
   少なくとも第１のイオノマーおよび第２のイオノマーを含む熱可塑性オレフィンで形成され、該相互接続された太陽電池（３６）の第２の表面に隣接して配置された第１の表面を有するバックスキン層（３８）とを有し、
   該透明カプセル材料層（３４）および該バックスキン層（３８）が、組み合わされて、該相互接続された太陽電池（３６）をカプセル化する、積層太陽電池モジュール。

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