JP2011526738A - 枠付き装置、封止材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

本開示は枠付き装置に関する。枠付き装置は、基板、枠および封止材を含む。基板は、第１長さ、第１幅および周辺縁部を有する。枠は、第１端部および第２端部を有する単一の連続した縦方向部品を有し、縦方向部品は、屈曲によって３つの角を形成するように構成され、基板の長さに実質的に等しい。枠は、屈曲位置にある時に枠の第１端部と第２端部とを接続する取付手段と、枠の長さおよび幅に沿って伸びる溝であって、基板の周辺縁部と実質的に係合する溝とをさらに有する。封止材は、枠の溝内に配置され、基板から枠まで連続して伸び、発泡ポリマーを含む。

Description

本出願は、概して、封止材、枠付き装置および枠付き装置を製造する方法に関する。

世界中の経済が成長するに従い、エネルギー需要が増大している。その結果、従来の化石燃料エネルギー源の価格が上昇している。しかしながら、化石燃料源の使用が増大することには、有害な環境影響および理論づけられた供給の限界等の不都合がある。

政府およびエネルギー業界は、将来の供給の要求を満たす代替エネルギー源に関心を向けている。しかしながら、代替エネルギー源は、従来の化石燃料源よりキロワット時当たりの価格が高い。１つのこうした代替エネルギー源は太陽エネルギーである。典型的な太陽エネルギーシステムでは、光起電装置が太陽光を吸収して電気エネルギーを生成する。典型的な光起電装置は、枠付き構造内に合わせて封止され保持されるポリマー積層体等およびガラスを有している。光起電装置の需要が増大しているため、これらモジュールのコストを低減することが必要となっている。

典型的な装置は、ポリマー積層体および／またはガラスを枠の内側に配置することによって封止されかつ組み立てられる。一般に、ポリマー積層体および枠は、液体シーラントまたは両面テープを用いることによって封止される。しかしながら、液体シーラントおよびテープは、汚く、無駄でありかつ労力を必要とする可能性がある。たとえば、余分な液体シーラントをモジュールから除去する必要があり、装置を、封止材の適切な硬化を可能にするように注意深く保管しなければならない。両面テープは、特に、特に光起電装置の隅に貼り付けるのが困難である可能性がある。したがって、改善された光起電装置が望ましい。

１つの特定の実施形態では、本開示は枠付き装置に関する。枠付き装置は、基板、枠および封止材を含む。基板は、第１長さ、第１幅および周辺縁部を有する。枠は、第１端部および第２端部を有する単一の連続した縦方向部品を有し、縦方向部品は、屈曲によって３つの角を形成するように構成され、基板の長さに実質的に等しい。枠は、屈曲位置にある時に枠の第１端部と第２端部とを接続する取付手段と、枠の長さおよび幅に沿って伸びる溝であって、基板の周辺縁部と実質的に係合する溝とをさらに有する。封止材は、枠の溝内に配置され、基板から枠まで連続して伸び、発泡ポリマーを含む。

別の例示的な実施形態では、本開示は、基板、枠および封止材を有する光起電装置に関する。基板は、第１長さ、第１幅および周辺縁部を有する。枠は、第１端部および第２端部を有する単一の連続した縦方向部品を有し、縦方向部品は、屈曲によって３つの角を形成するように構成され、基板の長さに実質的に等しい。枠は、屈曲位置にある時に枠の第１端部と第２端部とを接続する取付手段と、枠の長さおよび幅に沿って伸びる溝であって、基板の周辺縁部と実質的に係合する溝とをさらに有する。封止材は、発泡ポリ−アルファ−オレフィンを含む。

さらなる例示的な実施形態では、本開示は、枠付き装置を製造する方法に関する。本方法は、ポリマーを加熱するステップと、ポリマーを発泡させて発泡ポリマーを提供するステップと、発泡ポリマーを枠の溝に付与するステップであって、枠が、第１端部および第２端部を有する単一の連続した縦方向部品を有し、縦方向部品が、屈曲により３つの角を形成するように構成される、ステップとを含む。本方法は、枠の溝内に基板を挿入することにより、溝と基板との間に封止を形成するステップと、枠の縦方向部品を屈曲させることにより、枠の第１端部を枠の第２端部に実質的に隣接するように配置するステップと、枠の第１端部を枠の第２端部に取り付けるステップとをさらに含む。

枠付き装置の例示的な実施形態を示す。 一部品（ｏｎｅ−ｐｉｅｃｅ）枠付き装置の例示的な実施形態を示す。 組み立てられた一部品枠付き装置の例示的な実施形態を示す。 コーナーキーの例示的な実施形態を示す。 光起電装置の例示的な実施形態を示す。

種々の図面における同じ参照符号の使用は同様のまたは同一の項目を示している。

一実施形態では、基板、枠および封止材を有する枠付き装置が提供される。基板は、第１長さ、第１幅および周辺縁部を有している。一実施形態では、枠は一部品として作製される。一部品枠は、第１端部および第２端部を有する単一の連続した縦方向部品を含む。枠の縦方向部品は、基板の周辺縁部の４つの側面の全長に実質的に等しい。特に、枠の縦方向部品の長さは枠の４つの側面を形成し、枠の４つの角は、基板の４つの角に実質的に対応する。縦方向部品の第１端部および第２端部は、枠の全長に沿った１つの接続部品を提供する。枠は、基板の周辺縁部と実質的に係合する溝をさらに有している。枠は、発泡ポリマーおよび基板が枠内に挿入されると実質的に水不浸透性の封止を提供する。特に、封止材は、枠の溝内に配置され、そこで基板から枠まで連続して伸び、封止材は、発泡ポリマーを含む。

発泡ポリマーとして好適なシーラント組成物には、たとえば熱可塑性ポリマー、エラストマー、天然ゴムおよび合成ゴム、シリコーン、架橋可能な熱硬化性ポリマー等の熱硬化性ポリマー、ホットメルト接着剤、ブチルおよびそれらの組合せがある。例示的なポリマーには、ポリアルキレン（たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリブチレン）、たとえば脂肪族モノ−１−オレフィン（アルファオレフィン）のホモポリマー、コポリマーおよびターポリマーを含むポリ（アルファ）オレフィン（たとえば２〜１０の炭素原子を含むポリ（アルファ）オレフィン）、少なくとも１種のＣ_３〜Ｃ_２０アルファオレフィンを有するエチレンの均質な直鎖のまたは実質的に直鎖のインターポリマー、ポリイソブチレン、ポリ（アルキレンオキシド）、ポリ（フェニレンジアミンテレフタルアミド）、ポリエステル（たとえばポリエチレンテレフタレート）、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリアクリルアミド、ポリアクリロニトリル、たとえばアクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ブタジエン、スチレンを含むアクリロニトリルとモノマーとのコポリマー、ポリメチルペンテンおよびポリフェニレンサルファイド（たとえばスチレン−アクリロニトリル、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン、アクリロニトリル−スチレン−ブタジエンゴム）、ポリサルファイド、ポリイミド、ポリアミド、ビニルアルコールとエチレン性不飽和モノマーとのコポリマー、ポリ酢酸ビニル（たとえばエチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ））、ポリビニルアルコール、塩化ビニルホモポリマーおよびコポリマー（たとえばポリ塩化ビニル）、ポリシロキサン、ポリウレタン、ポリスチレンおよびそれらの組合せ、ならびにそれらのホモポリマー、コポリマーおよびターポリマーならびにそれらの混合物がある。一実施形態では、ポリマーにはイソシアネートがない。一実施形態では、発泡ポリマーはポリウレタンである。代替実施形態では、発泡ポリマーは、ポリ−アルファ−オレフィンである。別の実施形態では、発泡ポリマーは、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ゴムとポリプロピレンとの混合物、たとえば商標名ＳＡＮＴＯＰＲＥＮＥ（登録商標）で入手可能なポリマーである。

特定の実施形態では、初期溶融粘度が１９０℃で約１０ｍＰａ．ｓ〜約２００，０００ｍＰａ．ｓである任意の好適なポリマーを使用することができる。一実施形態では、ポリマーは、初期溶融粘度が１９０℃で約５００ｍＰａ．ｓ〜約５０，０００ｍＰａ．ｓである。特定の実施形態では、ポリマーは、原料として、すなわち発泡前は粘着性である。

一実施形態では、ポリマーはポリ−アルファ−オレフィンである。通常、ポリ−アルファ−オレフィンは、脂肪族モノ−１−オレフィン（アルファオレフィン）のホモポリマー、コポリマーおよびターポリマー（たとえば２〜１０の炭素原子を有するポリ（アルファ）オレフィン）を含む。一実施形態では、ポリ−アルファ−オレフィンは、たとえば３−メチル−１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、３，３−ジメチル−１−ブテン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘプテン、１−オクテンまたは１−デセン等の１−ブテンに加えてまたはその代りに、４〜１０の炭素原子を含むアルファ−オレフィンを含むことができる。例示的な実施形態では、ポリ−アルファ−オレフィンは、約０．１重量％〜約１００重量％の４〜１０の炭素原子を有するアルファ−オレフィンを含む。一実施形態では、プロペンが、ポリ−アルファ−オレフィンの総重量に基づいて、約３０重量％〜約８０重量％等、約０．１重量％〜約９８重量％の量で存在し得る。一実施形態では、エテンが、ポリ−アルファ−オレフィンの総重量に基づいて、約０重量％〜約１０重量％、またはさらには約３重量％〜約８重量％等、約１重量％〜約９５重量％の量で存在し得る。一実施形態では、種々のモノマーの比を、硬度、溶融粘度および結晶化度等、所望の特性に応じて調整することができる。好適なポリ−アルファ−オレフィンには、プロペン／１−ブテン／エテンターポリマーおよびプロペン／１−ブテンコポリマー等のターポリマー、たとえば商標名ＶＥＳＴＯＰＬＡＳＴ（登録商標）で入手可能なポリマーがある。

一実施形態では、ポリ−アルファ−オレフィンは、その基板への接着力を向上させるためにグラフト化される。いかなる既知の接着促進グラフト種を用いてもよい。ポリ−アルファ−オレフィンの基板への接着力を実質的に向上させる任意の量のグラフト種を用いることができる。一実施形態では、ポリ−アルファ−オレフィンを、無水マレイン酸（たとえばＶＥＳＴＯＰＬＡＳＴ３０８）等の無水物またはシランでグラフト化することができる。

一実施形態では、ポリ−アルファ−オレフィンの上に不飽和シランがグラフト化される。特定の実施形態では、シランは少なくとも１つのオレフィン二重結合とケイ素に直接結合された１〜３種のアルコキシ基とを有している。一実施形態では、グラフト化されるシランは、ケイ素に直接結合された３種のアルコキシ基を有している。例として、ビニルトリメトキシシラン（ＶＴＭＯ）、ビニルトリエトキシシラン、ビニル−トリス（２−メトキシエトキシ）シラン、３−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン（ＭＥＭＯ；Ｈ_２Ｃ＝Ｃ（ＣＨ_３）ＣＯＯ（ＣＨ_２）_３−Ｓｉ（ＯＣＨ）_３）、３−メタクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、ビニルジメチルメトキシシランまたはビニルメチルジブトキシシランを挙げることができる。一実施形態では、シランは、二重結合がシランに直接連結されていないもの、たとえば、アリルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン等を含む。グラフト化において、シランは、通常、ポリ−アルファ−オレフィンに基づいて、約０．５重量％〜約５重量％等、約０．１重量％〜約１０重量％等、最大約２０重量％の量で使用される。ポリ−アルファ−オレフィン上のシランは、いかなる下塗り剤も必要なしに発泡ポリマーの接着力を向上させる。

不飽和シランは、通常、当業者には既知である方法で、たとえば溶液でまたは融液で、十分な量で使用されているフリーラジカルドナーを添加してポリオレフィンの上にグラフト化される。一例では、シラン基は、加水分解形成シラノール基である。ポリマーを、続いて、たとえばシラノール縮合によりまたはヒドロキシ官能性ポリマーによる反応により架橋することができる。シラノール縮合反応を、有機金属、有機塩基、酸性鉱物および脂肪酸等の好適なシラノール縮合触媒によって触媒することができる。例示的な有機金属には、ジブチル錫ジラウレートまたはチタン酸テトラブチルがある。触媒を、任意に、ポリマーの約０．０１重量％〜約０．２重量％、たとえば約０．０１重量％〜約０．５重量％の量で使用することができる。

概して、ポリ−アルファ−オレフィンは非常に非晶質であり、すなわち、Ｘ線回折によって確定されるように結晶化度が４５％以下である。一実施形態では、ポリ−アルファ−オレフィンは、結晶化度が３５％以下である。実質的に非晶質のポリ−アルファ−オレフィンの結晶化率を、たとえばＤＳＣ法を用いて融解エンタルピーを確定することによって推定することができる。通常、計量された試料は、まず約１０℃／分の加熱速度で約−１００℃から約＋２１０℃まで加熱され、その後、約１０℃／分の速度で再び約−１００℃まで冷却される。このように試料の熱履歴を推定した後、約１０℃／分の速度で再び約２１０℃まで加熱を行い、微結晶融点Ｔ_ｍに起因する融解ピークを積分することにより、試料の融解エンタルピーが確定される。好ましくは、実質的に非晶質のポリオレフィンの融解エンタルピーは、約１００ジュール／グラム（Ｊ／ｇ）以下であり、より好ましくは約６０Ｊ／ｇ以下であり、特に好ましくは約３０Ｊ／ｇ以下である。

グラフト化され実質的に非晶質のポリオレフィンは、通常、初期溶融粘度が、約２０００〜約２０，０００ｍＰａ．ｓおよび約２０００〜約１５，０００ｍＰａ．ｓ等、約１０００〜約３０，０００ｍＰａ．ｓの範囲である。

発泡ポリマーは、発泡体に特定の特性を与えるように添加剤をさらに含むことができる。たとえば、顔料、充填剤、触媒、可塑剤、殺生物剤、難燃剤、酸化防止剤、界面活性剤、粘着性付与剤、接着促進添加剤等を添加することができる。例示的な顔料には、有機顔料および無機顔料がある。好適な充填剤には、たとえば、シリカ、沈降シリカ、タルク、炭酸カルシウム、アルミノケイ酸塩、粘土、ゼオライト、セラミック、マイカ、酸化アルミニウムまたは酸化マグネシウム、石英、珪藻土、焼成シリカとも呼ぶ熱シリカおよび非焼成シリカがある。充填剤もまた、タルク、マイカ、カオリン、ガラス微小球等のケイ酸塩、または炭酸カルシウム、鉱物繊維またはそれらの任意の組合せ等の他の鉱物粉末であってもよい。例示的な可塑剤には、パラフィン系オイル、ナフテン油、低分子量ポリ−１−ブテン、低分子量ポリイソブテン及びそれらの組合せがある。特定の実施形態では、発泡ポリマーは、官能性シランまたは他の接着促進剤等の接着促進添加剤を含む。例示的なシランには、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−（トリメトキシリル）プロピルメタクリレート、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランおよびｎ−オクチルトリメトキシシランがある。接着促進剤を、任意に、ポリマーの約０．０１重量％〜約５．０重量％、たとえば約０．０１重量％〜約２．０重量％の量で使用することができる。

枠付き装置の基板を、剛性基板または可撓性基板から形成することができる。上述したように、基板は、第１長さおよび第１高さを有し、任意の適当な形状であり得る。たとえば、基板は、正方形、矩形等であり得る。任意の典型的な剛性基板を使用することができる。たとえば、枠装置は、光起電装置であってもよく、そこでは、剛性基板は結晶シリコンポリマー基板を含む。枠が形成される光起電装置は、ガラス、金属箔、あるいはフルオロポリマー、ポリオレフィンまたはポリエステル等のポリマーフィルムの外面を含むことができる。さらなるさまざまな基板を想定することができる。一実施形態では、封止の有効性を向上させるため、かつ／または封止材の取付をより容易にするために、装置の基板の実際の形状を適合させることが可能である。したがって、周辺縁部が面取りされている基板を使用することが可能であり、それにより、より広い周辺縁部を画定することが可能になり、それはすでに単純な矩形断面を有していないが、たとえば少なくとも部分的に台形断面を有する。面取りされた周辺縁部により、発泡ポリマーと接触する表面積がより広くなる。

基板の周辺を包囲する枠付き装置の枠を、外部応力または内部応力下でその剛性を保持する任意の適当な材料から作製することができる。一実施形態では、枠は、金属、ポリマーまたは複合材であり得る。例示的な金属はアルミニウムである。枠の断面は、上述した基板と同様に正方形、矩形等であり得る。枠は、基板の第１長さおよび第１高さより大きい第２長さおよび第２高さを有する。枠の第２長さおよび第２高さに沿って溝が伸びている。上述したように、溝内に発泡ポリマー封止材が配置される。さらに、基板は、枠の溝が基板およびポリマー封止材を収容するように、発泡ポリマー封止材内に配置される。溝は、その断面に対して任意の形状であり得る。通常、溝は細長い溝である。一実施形態では、溝は矩形断面または台形断面を有している。有利には、枠の基板に当たる支持面の少なくとも一部は、１つまたは複数の発泡ポリマー封止材によってコーティングされる。

枠付き装置は、たとえば、水蒸気不浸透性および著しい機械的強度が望まれる任意の装置またはアセンブリを含む。例示的な枠付きアセンブリには、たとえば、電子素子、光起電装置、絶縁ガラスアセンブリ等がある。たとえば、電子素子等の光能動素子を、半導体処理技法および印刷技法等の技法を用いて基板上に形成することができる。これら光能動素子を、金属相互接続および／または半導体相互接続等の導電性相互接続を使用して接続することができる。金属相互接続には、たとえば、金、銀、チタンまたは銅相互接続がある。さらに、光起電装置等の枠付き装置を構成するために使用される他の任意の材料、基板等も想定することができる。

図１は、枠付き装置の断面の例示的な実施形態を示す。枠付き装置１００は、溝１０４を有する枠１０２を有している。発泡ポリマー１０６は、枠１０２および基板１０８の両方と直接接触し、かつそれらの間に挟装されている。図示するように、発泡ポリマー１０６は、特に基板１０８を溝１０４内に収容して、実質的に溝１０４を充填している。さらに、発泡ポリマー１０６を、枠１０２の周辺から出るかまたは基板１０８上へのいかなる過度な突出もなく、枠１０２と同一平面であるように、付与することができる。図示するように、基板の周辺縁部１１０は、枠１０２の溝１０４の断面と同様の矩形断面を有している。溝が、概して、その２つの対向する側面内に基板を収容するように構成されている。溝は、枠が形成される装置を受け入れるように構成された矩形、円形、台形、三角形または任意の形状を含む種々の形状であり得る。１つの例示的な実施形態では、入口が、パネルを案内しかつ溢流を制限するように、わずかに内方に屈曲していてもよい。一実施形態では、装置内に基板を保持する任意の構造が想定される。一実施形態では、装置は、Ｌ字型座面等の座面を有することができ、基板は、そのＬ字型座面の上に位置するように構成される。Ｌ字型座面がある場合、基板は、概して、２つの対向する側面内には収容されず、発泡ポリマーの接着特性により装置内に保持される。

図２および図３は、一部品枠付き装置の例示的な実施形態を示す。枠付き装置２００は、第１端部２０６および第２端部２０８を有する、単一の連続した縦方向部品２０４を有する枠２０２を含む。縦方向部品２０４は、概して枠２０２の溝２１４を形成する、側部パネル２１０および基部２３２を有している。図示するように、縦方向部品２０４は、屈曲により３つの角２１６、２１８および２２０を形成するように構成されている。一実施形態では、３つの角２１６、２１８および２２０は、切欠き構造によって屈曲し、約９０°に角度が付けられている角２１６、２１８および２２０を提供する。図示するように、切欠き構造は、縦方向部品２０４の側部パネル２１０にＶ字型切欠き２２２を有しており、枠２０２は、Ｖ字型切欠き２２２の頂点２２４で曲がっている。特に、Ｖ字型切欠き２２２の頂点２２４は、側部パネル２１０を越えて縦方向部品２０４の基部２１２を通過して延在している。Ｖ字型切欠き２２２の頂点２２４は、概して、枠２０２の外側に面する壁２２６まで延在しかつそこで停止し、それにより、枠の外側に面する壁２２６が単一の連続した縦方向部品２０４を保持する。さらに、Ｖ字型切欠き２２２は、角２１６、２１８および２２０が屈曲する時、外側に面する壁２２６と角２１６、２１８および２２０との機械的かつ構造的完全性を維持するように構成されている。Ｖ字型切欠きは、屈曲する時、角２１６、２１８および２２０を提供するように近接し、それにより、側部パネル２１０は枠２０２を提供するためにいかなる間隙も含まず、それにより実質的に水不浸透性封止が維持される。枠の縦方向部品が角を形成するように屈曲する時、切欠きが実質的に水不浸透性封止を維持する限り、切欠きのいかなる構成も想定される。

特定の実施形態では、３つの角２１６、２１８および２２０を屈曲させる前に、枠２０２に発泡ポリマー（図示せず）が充填される。発泡ポリマーが溝２１４内に挿入された後、枠２０２を基板（図示せず）の周囲で屈曲させる。発泡ポリマーは、枠２０２および基板の両方と接触しかつそれらの間に挟装される。図１に示すように、発泡ポリマーは、特に基板が溝内に収容された状態で、溝を実質的に充填する。さらに、発泡ポリマーを、枠２０２の側部パネル２１０の周辺から出るかまたは基板の上へのいかなる過度な突出もなく、枠２０２と同一平面になるように付与することができる。別の実施形態では、枠２０２は、枠２０２内に基板を固定する接着テープ（図示せず）を有することができる。図１に示すように、基板１１０の周辺縁部は、枠２０２の溝２１４の断面と同様の矩形断面を有している。

縦方向部品２０４の第１端部２０６および第２端部２０８は、枠２０２の第４角２２８を形成するように取付手段によって取り付けられる。角２１６、２１８および２２０ならびに２２８は、基板（図示せず）の４つの角に対応する位置に形成されている。第４角２２８は、対向する第１端部２０６および第２端部２０８が実質的に９０°の角度で係合する１つの角である。取付手段は、対向する第１端部２０６を第２端部２０８に固定することにより、側部パネル２１０および基部２１２に沿って、取り付けられた第１端部２０６および第２端部２０８の間に間隙がない第４角２２８を提供し、それにより枠２０２の実質的に水不浸透性の封止が維持される。取付手段は、たとえばねじ、グロメット、リベット、クリップまたはそれらの任意の組合せ等、角の２つの別個の端部を締結するために使用される任意の既知の取付具を含む。一実施形態では、取付手段は、コーナーキーとも呼ばれるＬ字型クリップを含む。図４に示すように、コーナーキー３００は、第４角２２８を形成するように縦方向部品２０４の第１端部２０６および第２端部２０８を実質的に係合させる、少なくとも１つの歯３０２を有している。少なくとも１つの歯３０２は、第１端部２０６および第２端部２０８が外れるのを実質的に防止する。第１端部２０６および第２端部２０８が外れるのを防止するためにあらゆる歯が想定される。さらに、コーナーキー３００は、コーナーキー３００の頂点３０６を補強するために補強部３０４を含むことができる。特定の実施形態では、コーナーキー３００は、枠２０２の第１端部２０６および第２端部２０８の内部空洞２３０と係合する。一実施形態では、コーナーキー３００を、枠２０２内で少なくとも１つのねじ（図示せず）によりさらに補強することができる。枠の強度および剛性を向上させるために、枠に沿った他の任意の補強手段を想定することができる。

図５は、光起電装置４００の例示的な実施形態を示す。光起電装置４００は、溝４０４を有する枠４０２を含む。発泡ポリマー４０６が、光起電装置４００の枠４０２および基板４０８と直接接触しかつそれらの間に挟装されている。図示するように、発泡ポリマー４０６は、特に基板４０８を溝４０４内に収容した状態で、実質的に溝４０４を充填する。さらに、発泡ポリマー４０６を、枠４０２の周辺を出るかまたは基板４０８上へのいかなる過度な突出もなく、枠４０２と同一面になるように付与することができる。

基板４０８は、図示するように複数の層を含む。光起電装置４００は、反射防止ガラス等、絶縁背面シート４１２および保護層４１４によって包囲された光起電層４１０を有している。光起電層４１０は、活性面４１６および背面４１８を有している。稼働している時、光起電層４１０は、活性面４１６を通して電磁放射を受け取り、光起電層４１０に形成された半導体素子等の素子を使用して、電磁放射を電気信号に変換する。概して、透過しまたは背面４１８まで通る光または電磁放射により、著しい電位は生成されない。一実施形態では、枠の縦方向部品は、基板の任意の数の層を収容する任意の数の溝を形成する２つ以上の側部パネルを有することができる。

光起電層４１０は、保護膜（図示せず）をさらに有することができる。一実施形態では、保護膜は、光起電層４１０の活性面４１６の上にあってもよく、かつ光起電層４１０の背面４１８の下にあってもよい。使用される保護膜は、概して、枠付き装置によって決まる。たとえば、保護膜は、ポリマー、金属または想定される任意の膜を含むことができる。膜を基板に付着させるいかなる方法も想定され得る。さらに、光起電層４１０は、活性面４１６の上に、さらなる処理中に１つまたは複数の光起電層を保護するように作用するハードコーティング層（図示せず）を有していてもいなくてもよい。

枠付き装置を、ポリマーを発泡させることを含む方法によって形成することができる。発泡させる前に、ポリマーを、溶融する温度まで加熱する。たとえば、ポリマーを、その溶融温度まで加熱する。一実施形態では、ポリマーを、劣化させないような温度まで加熱する。たとえば、ポリマーを、約２５０℃を越えない温度まで加熱する。例示的な実施形態では、ポリマーは、ポリプロピレンおよびポリプロピレン／ＥＰＤＭの混合物等のポリマーと比較して溶融温度が比較的低いという理由でポリ−アルファ−オレフィンである。一実施形態では、ポリマーを、ドラムアンローダーを用いて溶融させることができる。特定の実施形態では、ポリマーは溶融すると、発泡前であっても、基板に対する接着特性を有する。

ポリマーを、任意の適当な手段によって発泡させる。溶融ポリマーを、圧送し、計量し、所定量の任意の有用な発泡剤と混合させることができる。たとえば、ポリマーを、加熱したポリマーを任意の有用な発泡剤または不活性ガスと混合させることによって発泡させる。例示的な発泡剤には、たとえば、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣ）、１，１’−アゾビスホルムアミド（ＡＩＢＮ）、オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）、メチラール等がある。例示的な不活性ガスには、たとえば、空気、窒素（Ｎ_２）、二酸化炭素（ＣＯ_２）、クロロジフルオロメタン（ＨＣＦＣ）等がある。一実施形態では、ガスは、溶融材料に噴射され混合される。一実施形態では、ポリマーを、ＳＥＶＡＦＯＡＭ（登録商標）（Ｓｅｖａから入手）またはＦＯＡＭＩＸ（登録商標）およびＵＬＴＲＡＦＯＡＭ ＭＩＸ（登録商標）（Ｎｏｒｄｓｏｎから入手）等の機器を使用することによって発泡させることができる。概して、ポリマーを、膨張比が約２〜約７等、約１〜約１０であるように発泡させる。

一実施形態では、発泡ポリマーを枠の溝内に付与することにより、溝と基板との間に封止を形成する。一実施形態では、発泡ポリマーを、手作業で、あるいは電子手段またはロボット手段による等、任意の適当な手段によって付与することができる。一実施形態では、発泡ポリマーを、射出または押出によって付与することができる。発泡ポリマーのすべてが上述した周辺溝内に収容されることを確実にする措置をとることができる。そして、これにより、発泡ポリマーが平坦であり実質的に溝を充填する装置がもたらされる。さらに、封止材は基板の上に「突出する」ことがなく、これは、基板に挿入する時に審美的に魅力的であるとともに実際的である。特定の実施形態では、発泡ポリマーは実質的に均一であり、すなわち、ポリマーの厚さは約１０％を越えて変動しない。一実施形態では、発泡ポリマービーズ状であってもよい。一実施形態では、発泡ポリマーを、ロボット機構を介して付与する。

さらに、基板を、発泡ポリマー内に挿入する。基板を、発泡ポリマーが硬化する時点より前に発泡ポリマー内に挿入する。硬化は、湿気硬化、熱硬化等、任意の適当な手段によって発生し得る。通常、硬化の時間は、選択されるポリマーとポリマーの圧縮性とによって決まる。たとえば、発泡ポリマーを枠の溝内に挿入して１秒〜約１０分間内に、基板を発泡ポリマー内に挿入する。一実施形態では、発泡ポリマーを枠の溝内に挿入して約２分間未満等、約５分間未満等、約１０分間未満で、基板を発泡ポリマー内に挿入する。さらに、基板が発泡ポリマー内に挿入されると、発泡ポリマーは材料の溢流を回避するように圧縮する。１つの例示的な実施形態では、発泡ポリマーは、オープンタイムが約２分間を越える、約５分間を越える、またはさらには約１０分間を越える等、約１分間〜約１０分間のオープンタイムを有する。材料のオープンタイムは、パネルを挿入することなく材料が凝固／硬化するのに必要な時間として定義される。時間ゼロは、材料を溝内に付与した直後である。オープンタイムを超えると、パネルを正しく挿入することが困難であり、得られる接着力が低くなる。

別の所望の特徴は硬化時間（ｔｉｍｅ−ｔｏ−ｓｅｔ）、すなわち材料が十分な完全性に達するために、または言い換えればパネルが挿入されて硬化するために必要な時間である。例示的な実施形態では、発泡ポリマーの硬化時間は、約３０秒間以下、およびさらには約１５秒間以下等、約１分間以下である。硬化時間により、本プロセスを、現行のシリコーンベースのプロセスに比較して迅速化することができる。対照的に、現行の従来のシリコーンベースのプロセスでは、硬化するのに約３０分間から最大数日までの期間がかかる可能性がある。

一実施形態では、発泡ポリマーを、任意の手段を介して基板の周辺縁部に配置することも可能である。そして、枠を基板の上に配置することができる。一実施形態では、追加の加熱は使用しない。別の実施形態では、たとえば発泡体の硬化が早すぎるか、または枠の組立により多くの時間が必要である場合、発泡体を軟化させるために枠および／または発泡体をさらに加熱してもよい。一実施形態では、たとえば組立プロセスを迅速化するために、アセンブリを外部冷却してもよい。別の実施形態では、アセンブリの外部冷却は使用しない。特に、発泡シーラントを付与することが効率的である。有利には、発泡ポリマーの付与には、いかなる余分なシーラントの除去、拭取りおよび洗浄も不要である。上述したように、発泡ポリマーは圧縮性であり実質的に均一であり、いかなる余分なシーラント溢流もない。

例示的な実施形態では、発泡ポリマーは実質的に水蒸気に対して不浸透性である。たとえば、発泡ポリマーは、有利には、水蒸気浸透性が、約４ｇ／ｍ^２／２４ｈ未満または３ｇ／ｍ^２／２４ｈ未満等、約５ｇ／ｍ^２／２４ｈ以下である。例示的な実施形態では、発泡ポリマーは、水蒸気浸透性が、ＡＳＴＭ Ｅ９６６３Ｔ標準規格により、約０．５ｇ／ｍ^２／２４ｈ以下またはさらには約０．２５ｇ／ｍ^２／２４ｈ以下であり、それはそれらが水に対して特に不浸透性であることを意味する。

さらに、発泡ポリマーは、枠付き装置の基板に対して実質的な接着力を有している。発泡ポリマーは、好ましくは、５０％未満の接着不良、２０％未満の接着不良を示し、またはさらには接着不良がない。特定の実施形態では、発泡ポリマーは、発泡ポリマーが接触する材料の表面に前処理を施す必要なしに実質的な接着力を示す。封止材のいかなる剥離も回避するように、封止材と封止される材料との間の中間面において拡散経路が形成されないように、ポリマーが、本質的に不浸透性であるがまた、それが接触する材料に非常によく接着するように選択されることが重要である。一実施形態では、発泡ポリマーは、光起電枠応用に必要な接着力に関する期待を満足させるかまたはそれを上回る。特定の実施形態では、発泡ポリマーは実質的に基板および枠に対して自己接着性である。

さらに、発泡ポリマーは、熱サイクルと、２つの異なる材料、たとえば基板および枠間の温度膨張係数の任意の差とにより、膨張／収縮を可能にするのに十分な可撓性を有している。

特定の実施形態では、発泡ポリマーを、水蒸気不浸透性、接着力および／または機械的強度等の特性が必要な任意の好適な例で使用することができる。例示的な実施形態では、発泡ポリ−アルファ−オレフィンを、これらの特性が望まれる種々の例で使用することができる。たとえば、発泡ポリマーを、枠付き装置のみでなく任意の封止応用でも使用することができる。自動車、電子機器、建築、室内装飾業等の業界において利用法を見つけることができる。特に、発泡ポリマーをガスケットに使用することができる。

実施例１
以下の実施例は、典型的な組成物と硬化時間およびオープンタイムの測定とについて説明する。組成物および値を表１に示す。

試験方法および用語について以下に説明する。
「硬化時間」は、装置を摺動させることなく枠を介して持ち上げることができるように、材料が、装置が挿入された後に十分な寸法安定性を有するのに必要な時間である。

「オープンタイム」試験法の条件には、一枚の長い用紙を用意することが含まれる。一枚の長い用紙は、たとえば３〜４枚のＡ４用紙をテープで留めることによって用意する。用紙の一端に、５０μｍ金属キャリブレータまたはコーティングドローダウンブレードを配置する。

１６０℃の窒素下で３００ｇのポリマーまたはポリマー混合物を加熱する。約６０〜９０分後、溶融材料の約半分を、キャリブレータの真向かいに注ぎ、キャリブレータを、用紙の上に引き下ろして５０μｍ厚さの膜を生成する。用紙の端部に達するとすぐに、時間を記録する。複数の２．５×２．５ｃｍ用紙（同じタイプ）を、所定時間、すなわち１５、３０、４５秒ならびに１、１．５、２、２．５、３、３．５、４．５、５、６、７、８、９、１０および１５分、膜の上に固く押し付ける。さらなる５分間の後、一対のピンセットで小さい用紙を取り除く。オープンタイムを、
小さい用紙を、ポリマー膜からその全表面の少なくとも７５％に対して取り除くことができないか、または
取り除いた場合、剥がれた部分の少なくとも７５％が用紙内の粘着不良を示す
最長時間として定義する。

実施例２
例示的な架橋試験および方法について説明する。組成物および値を図２に示す。

Ｐａａｒ Ｐｈｙｓｉｃａ ＵＤＳ２００レオメータを使用して、ポリマーおよびポリマー混合物の流体力学的挙動を調べる。測定を、１Ｈｚ変形モードおよび平行平板構成を用いて窒素下で１ｍｍ厚さ試料に対して行う。２３℃での初期垂直力を約０．２５〜０．５Ｎに設定する。試料を、約１０℃／分の加熱速度で約３０〜２００℃で分析する。試料を予備成形シートから打ち抜く。

打抜き試料を、２３℃／５０％ＲＨで架橋させ、１４０〜２００℃での貯蔵弾性率を時間の関数としてモニタリングする。これらの温度ではすべての結晶子が溶融し、したがって、貯蔵弾性率のすべての上昇が、架橋プロセスによる剛性の上昇に直接関連する。

「架橋時間」は、貯蔵弾性率の上昇が横ばい状態になる時間である。

実施例３
９０°剥離接着試験の実施例は以下の通りである。

Ｈｏｕｎｓｆｉｅｌｄ張力機器を使用して９０°剥離試験を行う。調製試料を、測定前の２週間、約２３℃および約５０％の相対湿度（ＲＨ）で保管する。

アルミニウムおよびＰＶの両試験棒は、寸法が５０×１５０ｍｍである。試験棒を、組み立てる前に、アセトンとイソプロパノールおよび水の５０／５０ｖ／ｖ％溶液とで洗浄する。標準ホットメルトガンを用いて、接着力が約１００ｍｍにわたって確保されるように、組成物を試験棒に付与する。幅は約１５ｍｍである。厚さは約０．８ｍｍである。残りの５０ｍｍ上に接着しないように、試験棒の先端の一方の５０×５０ｍｍの表面に被粘着性ガラス布を付与する。

試験を、５０ｍｍ／分でかつ約２３℃および約５０％ＲＨで行う。試料当たり３個の検査サンプルに対して測定を行う。

実施例４
引抜き（ｐｌｕｃｋ）性能に対する実施例は以下の通りである。

引抜き試験を、Ｈｏｕｎｓｆｉｅｌｄ引張機器を用いて行う。調製試料を、測定の２週間前、約２３℃および約５０％ＲＨで保管する。

ＰＶ試験棒は、寸法が２５×７５ｍｍである。ＰＶアルミニウム枠を使用して、試験棒を溝（６×８ｍｍ）に挿入する。試験棒および溝を、組み立てる前にアセトンとイソプロパノールおよび水の５０／５０ｖ／ｖ％溶液とで洗浄する。Ｎｏｒｄｓｏｎ製のＵｌｔｒａＦｏａｍ Ｍｉｘおよびロボットに取り付けられた分配ガンを用いて、発泡体を付与する。各試験棒に対して、溝に５ｃｍ長の発泡ビーズを付与する。試験棒を、７ｍｍの深さ（溝の底部から１ｍｍ）まで手で挿入する。

試験を、１２．５ｍｍ／分でかつ約２３℃および約５０％ＲＨで行う。試料当たり３個の検査サンプルに対して測定を行う。

実施例５
２つの枠、すなわち１部品枠および４部品枠を手で組み立てる。使用した発泡シーラントは、表５に示す配合を有している。

４部品枠を以下のように組み立てる。
第１枠部品の溝に発泡シーラントを押し出す
パネルを挿入する
第２枠部品の溝に発泡シーラントを押し出す
パネルを（先のステップに対して反対側に）挿入する
第３枠部品の溝に発泡シーラントを押し出す
第３枠部品に２つのコーナーキーを挿入する
第３枠部品を適所に挿入する
第４枠部品の溝に発泡シーラントを押し出す
第４枠部品に２つのコーナーキーを挿入する
第４枠部品を適所に挿入する。

１部品枠を以下のように組み立てる。
枠の一方の先端に１つのコーナーキーを挿入する
溝に発泡シーラントを押し出す
位置１（第１長さ）にパネルを挿入する
パネルが位置２、３および４に挿入されるように、パネルを傾ける。

枠の構成および詳細を表６に示す。

特に、組み立てられた１部品枠は、組立時間が４部品枠より約４６％速い。１部品枠は、４部品枠の場合の４つのコーナーキーとは対照的に１つのコーナーキーを有している。さらに、発泡ポリマーを挿入する前に、発泡ポリマーは、枠の洗浄を必要としない。対照的に、シリコーン接着剤等の従来のポリマーは、通常、シリコーンシーラントを収容する溝内にパネルを挿入した後に洗浄が必要である。さらに、１部品枠プロセスは、従来のシリコーン等、硬化時間の遅い材料では非常に非効率的である。

上に開示した主題は、限定的ではなく例示的であるとみなされるべきであり、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の範囲内にあるこうした変更、拡張および他の実施形態をすべて包含するように意図されている。したがって、法が許可する最大の程度まで、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲およびそれらの等価物の最も広い許容される解釈によって確定されるべきであり、上述した詳細な説明によって制限および限定されるべきではない。

Claims (48)

1. 第１長さ、第１幅および周辺縁部を有する基板と、
   第１端部および第２端部を有する単一の連続した縦方向部品を有する枠であって、前記縦方向部品が屈曲によって３つの角を形成するように構成され、前記縦方向部品が前記基板の長さに実質的に等しい、枠と、
   屈曲位置にある時に前記枠の前記第１端部と前記第２端部とを接続する取付手段と、
   前記枠の長さおよび幅に沿って伸びる溝であって、前記基板の前記周辺縁部と実質的に係合する溝と、
   前記枠の前記溝内に配置された封止材であって、前記基板から前記枠まで連続して伸び、発泡ポリマーを含む、封止材と、
   を具備する枠付き装置。
2. 光起電セルである、請求項１に記載の装置。
3. 前記封止材が水蒸気に対して実質的に不透過性である、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記封止材が、水蒸気透過率が５ｇ／ｍ^２／２４ｈ以下である、請求項３に記載の装置。
5. 前記発泡ポリマーの硬化時間が約１分間以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記発泡ポリマーが、ポリ−アルファ−オレフィン、ポリウレタン、変性シリコーンポリマー、熱可塑性エラストマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ゴムおよびポリプロピレンの混合物、ＮＢＲ、エチルビニルアセテート（ＥＶＡ）およびブチルからなる群から選択される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記発泡ポリマーがポリ−アルファ−オレフィンである、請求項６に記載の装置。
8. 前記ポリ−アルファ−オレフィンが、エチレン、プロピレンおよび１−ブテンのターポリマーである、請求項７に記載の装置。
9. 前記ポリ−アルファ−オレフィンが、プロピレンおよび１−ブテンのコポリマーである、請求項７に記載の装置。
10. 前記ポリ−アルファ−オレフィンが、シランでグラフト化されている、請求項７に記載の装置。
11. 前記ポリ−アルファ−オレフィンが、無水マレイン酸でグラフト化されている、請求項７に記載の装置。
12. 前記発泡ポリマーがポリウレタンである、請求項６に記載の装置。
13. 前記発泡ポリマーが、顔料、充填剤、触媒、可塑剤、殺生物剤、難燃剤、酸化防止剤、界面活性剤、接着促進剤またはそれらの組合せを含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の装置。
14. 前記周辺封止材が、前記発泡ポリマーを押し出すかまたは射出することによって前記溝内に配置される、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置。
15. 前記枠の前記単一の連続した縦方向部品が、３つの角を形成するように切欠き構造で構成される、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の装置。
16. 前記切欠き構造がＶ字型切欠きを含み、前記枠の前記単一の連続した縦方向部品が前記Ｖ字型切欠きの頂点で屈曲する、請求項１５に記載の装置。
17. 前記取付手段がコーナーキーを含む、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の装置。
18. 前記コーナーキーがＬ字型である、請求項１７に記載の装置。
19. 前記枠が金属、ポリマーまたは複合材である、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の装置。
20. 第１長さ、第１幅および周辺縁部を有する基板と、
    第１端部および第２端部を有する単一の連続した縦方向部品を有する枠であって、前記縦方向部品が屈曲によって３つの角を形成するように構成され、前記縦方向部品が前記基板の長さに実質的に等しい、枠と、
    屈曲位置にある時に前記枠の前記第１端部と前記第２端部とを接続する取付手段と、
    前記枠の長さおよび幅に沿って伸びる溝であって、前記基板の前記周辺縁部と実質的に係合する溝と、
    前記枠の前記溝内に配置された封止材であって、前記基板から前記枠まで連続して伸び、発泡ポリ−アルファ−オレフィンを含む、封止材と、
    を具備する光起電装置。
21. 前記ポリ−アルファ−オレフィンが、エチレン、プロピレンおよび１−ブテンのターポリマーである、請求項２０に記載の装置。
22. 前記ポリ−アルファ−オレフィンが、プロピレンおよび１−ブテンのコポリマーである、請求項２０に記載の装置。
23. 前記ポリ−アルファ−オレフィンが、シランでグラフト化されている、請求項２０〜２２のいずれか一項に記載の装置。
24. 前記ポリ−アルファ−オレフィンが、無水マレイン酸でグラフト化されている、請求項２０〜２２のいずれか一項に記載の装置。
25. 前記封止材が水蒸気に対して実質的に不透過性である、請求項２０〜２４のいずれか一項に記載の装置。
26. 前記封止材が、水蒸気透過率が５ｇ／ｍ^２／２４ｈ以下である、請求項２５に記載の装置。
27. 枠付き装置を製造する方法であって、
    ポリマーを加熱するステップと、
    前記ポリマーを発泡させて発泡ポリマーを提供するステップと、
    前記発泡ポリマーを枠の溝内に付与するステップであって、前記枠が、第１端部および第２端部を有する単一の連続した縦方向部品を有し、前記縦方向部品が、屈曲により３つの角を形成するように構成される、ステップと、
    前記枠の前記溝内に基板を挿入することにより、前記溝と前記基板との間に封止を形成するステップと、
    前記枠の前記縦方向部品を屈曲させることにより、前記枠の前記第１端部を前記枠の前記第２端部に実質的に隣接するように配置するステップと、
    前記枠の前記第１端部を前記枠の前記第２端部に取り付けるステップと、
    を含む方法。
28. 前記枠の前記長手方向部品に切込みを入れることにより前記３つの角を形成するステップをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
29. 前記切欠き構造がＶ字型切欠きを含み、前記枠の前記単一の連続した縦方向部品が前記Ｖ字型切欠きの頂点で屈曲する、請求項２８に記載の方法。
30. 前記枠の前記第１端部を前記枠の前記第２端部に取り付ける前記ステップがコーナーキーを含む、請求項２７〜２９のいずれか一項に記載の方法。
31. 前記コーナーキーがＬ字型である、請求項３０に記載の方法。
32. 前記ポリマーが、前記ポリマーの融点まで加熱される、請求項２７〜３１のいずれか一項に記載の方法。
33. 前記ポリマーが、前記加熱ポリマーを発泡剤または不活性ガスと混合することによって発泡する、請求項２７〜３２のいずれか一項に記載の方法。
34. 前記不活性ガスが、空気、窒素（Ｎ_２）、二酸化炭素（ＣＯ_２）、クロロジフルオロメタン（ＨＣＦＣ）またはそれらの組合せである、請求項３３に記載の方法。
35. 前記発泡剤が、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣ）、１，１’−アゾビスホルムアミド（ＡＩＢＮ）、オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）、メチラールまたはそれらの組合せである、請求項３３に記載の方法。
36. 前記ポリマーが、前記発泡ポリマーを押し出すかまたは射出することによって付与される請求項２７〜３５のいずれか一項に記載の方法。
37. 前記基板が、前記発泡ポリマー付与の約１分間〜約１０分間以内に前記溝内に挿入される、請求項２７〜３６のいずれか一項に記載の方法。
38. 前記封止材が水蒸気に対して実質的に不透過性である、請求項２７〜３７のいずれか一項に記載の方法。
39. 前記封止材の水蒸気透過率が５ｇ／ｍ^２／２４ｈ以下である、請求項３８に記載の方法。
40. 前記発泡ポリマーを硬化させるステップをさらに含む、請求項２７〜３９のいずれか一項に記載の方法。
41. 前記ポリマーが、ポリ−アルファ−オレフィン、ポリウレタン、変性シリコーンポリマー、熱可塑性エラストマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ゴムおよびポリプロピレンの混合物、ＮＢＲ、ＥＶＡおよびブチルからなる群から選択される、請求項２７〜４０のいずれか一項に記載の方法。
42. 前記ポリマーがポリ−アルファ−オレフィンである、請求項４１に記載の方法。
43. 前記ポリ−アルファ−オレフィンが、エチレン、プロピレンおよび１−ブテンのターポリマーである、請求項４２に記載の方法。
44. 前記ポリ−アルファ−オレフィンが、プロピレンおよび１−ブテンのコポリマーである、請求項４２に記載の方法。
45. 前記ポリ−アルファ−オレフィンが、シランでグラフト化される、請求項４２に記載の方法。
46. 前記ポリ−アルファ−オレフィンが、無水マレイン酸でグラフト化される、請求項４２に記載の方法。
47. 前記ポリマーがポリウレタンである、請求項４１に記載の方法。
48. 前記ポリマーが、顔料、充填剤、触媒、可塑剤、殺生物剤、難燃剤、酸化防止剤、界面活性剤、接着促進剤またはそれらの組合せを含む、請求項２７〜４７のいずれか一項に記載の方法。