JP2015164200A - 改良された光起電力セルアセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】光起電力セル間の電気的相互接続抵抗損失を低減し、受光面積の低減を抑え、美観的にも望ましい外観の光起電力アセンブリを提供する。【解決手段】上面を有する光活性部分、該上面上の上部回収構造２８及び該光活性部分の該上面とは反対側にある反対側導電性基材層２２を含む、複数の光起電力セルを少なくとも含む、改良された光起電力セルアセンブリに基づく。また、第一の表面６６を有し、少なくとも１回曲げられた第一の導電性要素６０をも含み、第一の表面６６は第一の光起電力セルの上部回収構造２８及び／又は上面及び隣接する第二の光起電力セルの反対側導電性基材層２２と接触しており、さらに、第一の表面６６の少なくとも一部は接着剤によりセルとの接触を維持している。【選択図】図３

Description

優先権の主張
本願は米国仮出願第６１／３８０，４５７号（２０１０年９月７日出願）の出願日の利益を主張し、その内容の全体を参照により本明細書中に取り込む。

発明の分野
本発明は、改良された光起電力（ＰＶ）セルアセンブリに関し、より詳細には、隣接したセルの上部導電性特徴部に底部導電性基材を接続するために畳まれた又は曲げられた導電性要素を使用して複数のセルを相互接続している、改良された光起電力セルアセンブリに関する。

背景
薄膜ソーラセルは特に建築物統合型光起電力用途、すなわち、屋根板又は外部壁カバリングなどとして建築構造中に統合されるデバイスに使用する際に幾つかの利点がある。１つのこのような利点は、これらの構成物が入射光を吸収するための高い断面積を有することである。すなわち、非常に薄い光起電力層は比較的に高いパーセンテージの入射光を吸収しそして変換することができる。例えば、多くの薄膜ソーラセルデバイスにおいて、光起電力層は約１μｍ〜約４μｍの範囲の厚さを有することができる。これらの薄膜層では、これらの層を含むデバイスが可とう性となることが可能である。

光起電力セルを組み立てるための従来のアプローチは、いわゆる、ストリングアンドタブ法であり、ここで、ソーラセルはスズもしくはハンダ被覆フラットワイヤ（バス）リボンを用いて互いに接続されており、ハンダ付け及び／又は導電性エポキシドなどのその他の接着材料により結合される。ワイヤリボンは、通常、セルの表面に適用された導電性グリッド上のバスバー位置に結合される。より厚いワイヤは硬くなりすぎ、そして薄くて広いワイヤは多くの光の障害になりすぎるので、ワイヤの断面積は限定されうるものと考えられる。正味の結果としては、相互接続抵抗損失及びリボンによりブロックされた活性セル表面積の量が光起電力セルアセンブリ（すなわち、ＰＶデバイス）性能の有意な低減の原因となることができる。ストリングアンドタブ法は光起電力セルが剛性である光起電力用途における使用に特に適する。この方法は薄膜ソーラセルで使用するのが困難であることがある。というのは、得られる一連のセルのストリングは脆く、そしてソーラセルとＰＶリボンとの接触損失を起こすことがあるからである。さらに、ＰＶデバイスの表面上での大きなバスリボンの外観は顧客にとって美観的に望ましくないことがある。

薄膜ソーラセルを相互接続するための１つのアプローチはいわゆる「覆瓦（shingling）」法であり、ここで、１つのソーラセルの底面導電性表面は隣接するセルの上面と接触する。ここでも、この方法ではデバイス間の接触損失を起こしやすいソーラセル相互接続となることがある。

この技術に関連しうる文献の中としては下記の特許文献：米国特許６，９３６，７６１号、同第７，０２２，９１０号、同第７，４３２，４３８号、米国出願公開第２００７／０２５１５７０号、同第２００９／０００２５７８８号及び同第２００９／０２５５５６５号明細書が挙げられ、それらのすべてを参照により本明細書中にすべての目的で取り込む。

発明の要旨
本発明は上記のパラグラフ中に記載された少なくとも１つ以上の問題に取り組む、改良された光起電力セルアセンブリに関する。

従来技術に対する本発明の１つの可能な利点は、光起電力セル間の電気接続を維持するためにソーラセルの水平面を実質的に同一平面上とする必要がないようにして、本発明の光起電力セルアセンブリが組み立てられそして構成されることであると考えられる。このことは可とう性ソーラセルにより提供される可とう性に加えて、モジュールの可とう性に関して追加的な自由度を提供する。追加の可とう性は少なくとも一回、好ましくは長手軸（すなわち、最も長い寸法に平行な軸）に関して折り畳まれ（又は曲げられる）導電性相互接続要素により提供される。折り畳み（１回又は複数回）は、少なくとも１回折り畳まれているかぎり、導電性相互接続要素の中心及び／又はその長手軸に沿って配置される必要はないものと考えられる。本明細書中に記載される光起電力セルアセンブリは、また、セルに入る光を妨害する大きなバスリボンを有しない。バスリボンが存在しないことで、ＰＶデバイスはストリングアンドタブアプローチを用いて調製された従来の製品と比較して、美観的により魅力があるものとなることもできる。さらに、このアプローチを使用すると、ストリングアンドタブアプローチを用いて調製される光起電力セルアセンブリに一般的に適用される大きな銀バスバーを排除することにより、グリッド適用における銀導電性インクの量を低減することができる。セルストリングは導電性要素の適用後にポリマーラミネート中にカプセル化されうるものと考えられる。考えられるさらなる利点は熱サイクル及び湿潤熱処理のタイプの環境ストレス下に劣化を起こしやすいことがある接着剤もしくはハンダ付け接続部の上での熱サイクル及び湿潤熱処理に対する耐性を改良しうることである。

したがって、本発明の１つの態様により、上面を有する光活性部分、該上面上の上部回収構造及び該光活性部分の該上面とは反対側にある反対側導電性基材層を少なくとも含む、少なくとも複数の光起電力セルを含み、第一の表面を有し、少なくとも１回曲げられており、該第一の表面は第一の光起電力セルの上部回収構造及び／又は上面及び隣接する第二の光起電力セルの反対側導電性基材層と接触している第一の導電性要素を含み、さらに、第一の表面の少なくとも一部分は接着剤によりセルに接触を維持している、光起電力セルアセンブリが考えられる。

本発明は本明細書中に記載される特徴の１つ又は任意の組み合わせをさらに特徴とすることができる。例えば、複数の光起電力セルは各々さらに前縁及び後縁を含み、導電性要素は後縁で第一の光起電力セルと接触しており、導電性要素は前縁で隣接する第二の光起電力セルの反対側導電性基材層と接触しており、隣接する第二の光起電力セルの前縁は第一の光起電力セルの後縁とオーバーラップしており、上部回収構造は上面よりも低いシート抵抗の材料の一連の間隔を開けた導電性トレースを含み、上部回収構造は少なくとも１つのバスラインを含み、セルの周囲縁部分の少なくとも一部は非導電性層部分を含み、非導電性部分はＵＶ線により硬化される液体誘電体又は非導電性テープのいずれかを含み、導電性要素は導電性接着テープであり、導電性要素はエンボス加工された表面を有するホイルテープであり、エンボス加工された表面の表面積の少なくとも１０％はセルと直接的に接触しており、接着剤は導電性接着剤であり、接着剤は非導電性接着剤であり、少なくとも１つの湾曲部は０〜９０°の角度αを形成し、導電性基材層の上の導電性要素のオーバーラップは少なくとも長さ２．０ｍｍであり、導電性要素のオーバーラップ部はバスラインの少なくとも１０％の面積でオーバーラップしており、導電性要素は複数の折り畳みを含む。

したがって、本発明の別の態様によると、光起電力アセンブリの製造方法が考えられ、その方法は（ａ）上面を有する光活性部分、上部回収構造及び底部導電性基材を含み、前縁及び後縁を含む、少なくとも２つのソーラセルを提供すること、（ｂ）各々第一の表面を有する少なくとも１つの導電性要素を提供すること、（ｃ）少なくとも１つの端子バーを提供すること、（ｄ）第一の複数のソーラセルの前縁付近で導電性基材の底面が第一の端子バーと接触するように第一のセルを配置すること、（ｅ）導電性要素を用いて第一の端子バーを第一のセルに接続すること、（ｆ）第一の導電性要素を少なくとも１回軸に関して折り畳むこと、（ｇ）折り畳まれた導電性要素を第一のセルの上部に後縁付近で適用しそして正確に配置して、導電性要素がソーラセルの上面及び／又は上部回収構造と接触するようにすること、及び、（ｈ）第一のソーラセルに既に適用された、折り畳まれた導電性要素上に第二のセルを配置し、第二のソーラセルの導電性基材の底面が折り畳まれた導電性要素と接触し、それにより、第一のセル及び末端セルを有するストリングを形成すること、（ｉ）場合により、追加の導電性要素を軸に関して少なくとも１回折り畳み、追加の折り畳まれた導電性要素を末端セルの上部に後縁付近で適用しそして正確に配置し、導電性要素がソーラセルの上面及び／又は上部回収構造と接触するようにすること、及び、末端ソーラセルに既に適用された、折り畳まれた導電性要素上に追加のセルを配置し、追加のソーラセルの導電性基材の底面が折り畳まれた導電性要素と接触し、以前の末端セルは中間セルとなって、第一のセル及び少なくとも１つの中間セル及び末端セルを有するストリングを形成すること、（ｊ）場合により、工程（ｉ）を繰り返すこと、（ｋ）第二の端子バーを配置し、その端子バーが、末端ソーラセルの回収構造縁の一部であるバスライン上で最後の末端ソーラセルの上面と接触しているようにすること、（ｌ）導電性成分を用いて第二の末端バーを最終セルに接続することを含む。

上記に参照された態様及び実施例は、本明細書中に示されそして記載されるとおりに他のものが本発明の範囲に入るので、非限定的であるものと評価されるべきである。

図面の簡単な説明
図１は本発明の１つの例示の実施例の上面斜視図である。

図１Ａは、例示のバスラインを含む、図１の下方セルの平面図である。

図２は図１に示す例の分解図である。

図３は図２に示す例のより詳細な側面図である。

図４は図１に示す例のより詳細な側面図である。

図５は図４のより詳細な側面図であり、例示の層を示している。

図６は４−セル光起電力セルアセンブリを含むＰＶデバイスの上面斜視図である。

図７Ａ〜７Ｄは例示の曲げ導電性要素の側面図である。

図７Ｅ〜７Ｆは２つの導電性要素の上部斜視図であり、１つは長さが幅よりも長く、１つは幅が長さよりも長い。

図８Ａ〜８Ｂは異なる平面上にあるセルの例を示す側面図である。

図９は端子バー及び交互に配置されたトレースを含む本発明の例示の例の上面斜視図である。

好ましい実施形態の詳細な説明
本発明は、図１〜５に例示されているとおりの改良された光起電力セルアセンブリ１０に関し、太陽放射（例えば、太陽光）を受けたときに電気エネルギーを提供するように機能する幾つかの部品又は部品アセンブリとして一般に記載されうる。１つの例において、改良された光起電力セルアセンブリ１０は、図６に示すようなソーラシングル（屋根板）１００などの、より大きな光起電力デバイス中に取り込まれることができる。

本開示の特に興味深く、主な焦点となっているのは、少なくとも複数の光起電力セル２０及び導電性要素６０及び、場合により、第一及び第二のカプセル化層４０、５０を含む、改良された光起電力セルアセンブリ１０である。導電性要素６０は少なくとも１回折り畳まれ又は曲げられており、１つのセルの導電性基材２２を、隣接するセルの上部導電性特徴部２６及び／又は２８に接続している。好ましい実施形態において、導電性要素６０はその最も長い次元（例えば、その長さＬｃ）に沿って、少なくとも１回折り畳まれている。しかしながら、ある実施形態において、例えば、折り畳みが１回より多く、又はアコーディオン型折り畳みであるならば、折り畳みは異なる次元に沿ってなされてよい（例えば、図７Ａ〜Ｆに例示されるとおり）。一般に、複数の光起電力セルは複数の隣接する層から構成することができる。これらの層は（例えば、下から上に向かって）少なくとも：導電性基材層２２、光活性層２４及び上部電気回収構造２８を含むものとさらに定めることができる。セルの周囲縁の一部分に少なくとも沿って、非導電性層部分３０が、例えば、図５に示すとおりに含まれることも好ましい。さらに、アセンブリ１０は、導電性要素６０が少なくとも１回折り畳まれているときに、導電性要素６０の第一の表面が第一の光起電力セルの上部電気回収構造２８及び隣接する光起電力セルの反対側導電性基材層２２の両方と接触しているように構成される。

部品及び部品アセンブリの関係（例えば、少なくとも１つの幾何学的特性及び材料特性）は上記の背景のセクションで議論した問題の１つ以上を解決するのに驚くほど重要であるものと考えられる。部品及び部品アセンブリの各々及びそれらの関係を以下のパラグラフでより詳細かつ明確に開示する。

導電性基材層２２
導電性基材層２２はそれが光活性部分により生成された電気エネルギーを伝導する点で、上部導電性層２４と同様に機能する。導電性基材層２２は剛性であっても又は可とう性であってもよいが、望ましくは可とう性であり、特に、得られる光起電力デバイスが非平面表面との組み合わせで使用されうる実施形態で可とう性である。導電性基材層は単一の一体の層であることができ、又は、１層以上の層から形成されることができ、その層は金属、合金、金属間化合物組成及び／又はこれらの組み合わせを含む、広範な材料から形成される。可とう性基材層が望まれる用途では、層２２は、通常、金属ホイルである。例としては、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｏ又はステンレススチールを含む金属ホイルが挙げられる。通常、この導電性基材層はステンレススチールから形成され、光活性部分２４は基材層の上に形成されるが、他の構成も考えられ、本明細書に示されるセル相互接続の概念に必ずしも影響を及ぼさない。例示の実施形態において、ステンレススチールは好ましい。

導電性基材層２２は１つ以上のＣｕ、Ｍｏ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｗ及び／又はこれらの組み合わせを含む、広範な導電性材料で片面又は両面が被覆されてよい。Ｍｏを含む導電性組成物は例示の実施形態で使用されうる。光活性層に近接している導電性基材層上に形成されている裏面接触層１２２は支持体から光活性層２４を隔離するのを援助し、支持体構成成分が光活性層に移行するのを最少限にする。例えば、裏面接触層２２はステンレススチール支持体のＦｅ及びＮｉ成分の光活性層２４への移行をブロックするのを援助することができる。導電性基材層２２の片面又は両面上に形成される導電性金属層は、また、光活性領域２４の形成の間にＳ又はＳｅを使用するならばそれらから保護するなど、光活性層２４の形成の間に生じうる劣化に対して基材層を保護することができる。

光活性部分２４
光起電力セル２０の光活性層又は部分２４は光エネルギーを電気エネルギーに変換する材料を含む。その機能を提供することが知られている任意の材料は使用でき、その材料としては非晶性シリコン、ＣｄＴｅ、ＧａＡｓ、色素増感ソーラセル（いわゆるグラッチェルセル）、有機／ポリマーソーラセル、又は、光電効果により太陽光を電気に変換する任意のその他の材料が挙げられる。しかしながら、光活性セルは好ましくはＩＢ−ＩＩＩＡ−カルコゲニド系セル、例えば、ＩＢ−ＩＩＩＡ−セレン化物、ＩＢ−ＩＩＩＡ−硫化物又はＩＢ−ＩＩＩＡ−セレン化物硫化物（すなわち、吸収層はＩＢ−ＩＩＩＡ−カルコゲニド、好ましくは銅カルコゲニドである）である。より特定的な例としては、銅インジウムセレニド、銅インジウムガリウムセレニド、銅ガリウムセレニド、銅インジウムスルフィド、銅インジウムガリウムスルフィド、銅ガリウムセレニド、銅インジウムスルフィドセレニド、銅ガリウムスルフィドセレニド及び銅インジウムガリウムスルフィドセレニド（そのすべてが本明細書中でCIGS呼ばれる）。これらはまた、式ＣｕＩｎ_{（１−ｘ）}Ｇａ_ｘＳｅ_{（２−ｙ）}Ｓ_ｙ（式中、ｘは０〜１であり、ｙは０〜２である）により表すことができる。銅インジウムセレニド及び銅インジウムガリウムセレニドは好ましい。部分２４は吸収層に加えて、複数の層を含むことができ、例えばＣＩＧＳ系セルにおいて有用であることが当該技術分野で知られている、１つ以上のエミッタ（バッファ）層、導電性層（例えば、透明導電性層）などがここで考えられる。これらのセルは可とう性又は剛性であってよく、形状及びサイズがさまざまであることができるが、一般的に壊れやすく、環境劣化を受けやすい。好ましい実施形態では、光起電力セル２０は実質的な亀裂及び／又は有意な機能損失なしに曲げることができるセルである。例示の光起電力セルはＵＳ３７６７４７１、ＵＳ４４６５５７５、ＵＳ２００５００１１５５０Ａ１、ＥＰ８４１７０６Ａ２、ＵＳ２００７０２５６７３４ａ１、ＥＰ１０３２０５１Ａ２、ＪＰ２２１６８７４、ＪＰ２１４３４６８及びＪＰ１０１８９９２４ａを含む多くの米国特許及び刊行物中に教示されそして記載されており、それらの文献をすべての目的のために参照により本明細書に取り込む。

例示の実施形態では、光活性層２４は、さらに、任意の数の層から構成されてもよく、例えば、裏面接触層１２２（通常、Ｍｏ）、吸収層１２４（通常、ＣｕＩｎＧａＳｅ（Ｓ））、バッファ層１２６（通常、ＣｄＳ）、ウィンドー層１２８（通常、ＺｎＯ）及び透明導電性層１３０（通常、インジウムスズオキシド（ＩＴＯ）又はアルミニウム酸化亜鉛（ＡＺＯ））である。この構成のセル２０は、通常、「ＣＩＧＳソーラセル」として知られているものと考えられる。図５Ａ−Ａを参照されたい。

光起電力セル２０は他の既知のソーラセル技術から形成され得るものと考えられる。これらの例としては、非晶性シリコン又はテルル化カドミウム系ソーラセルデバイスが挙げられる。さらに、上記のような光起電力セル２０内の部品は代替材料で置き換えることができる。たとえば、バッファ層１２６は、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ及びそれらの組み合わせの硫化物、セレン化物又は酸化物であることができる、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎなどの抵抗性透明酸化物を含む、任意要素であるウィンドー層は、バッファ領域１２６及び透明導電性層１３０との間に含まれることができる。好ましくは、ウィンドー層は真性酸化亜鉛である。

透明導電性層１３０は光活性層２４の上部層として配置されうる。広範な種類の透明導電性酸化物又はこれらの組み合わせを透明導電性層に組み込むことができる。典型的な実施形態では、透明導電性層１３０は透明導電性酸化物（ＴＣＯ）であり、代表的な例としては、フッ素ドープ酸化スズ、酸化スズ、酸化インジウム、インジウムスズオキシド（ＩＴＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）、酸化亜鉛、これらの組合せなどが挙げられる。１つの例示の実施形態では、透明導電性層はインジウムスズオキシドである。透明導電性層を、スパッタリング又は他の適切な堆積技術によって便利に形成することができる。

ある光起電力セル２０において、明確な透明導電性層１３０が必要とされないことがあるものと考えられる。例えば、ＧａＡｓ層が十分な導電性であることができるので、ＧａＡｓ型セルは、通常、透明導電体を必要としない。本発明のために、回収構造２８の直下の層はセル２０の上面２６であるべきであると考えられる。

これらの置換は当業者に知られており、本明細書で示されるセルの相互接続の概念に影響を与えない。

上部回収構造２８
上部回収構造２８は光活性部分２２によって生成される電気エネルギーを収集し、導電性パスにそれを集中するように機能する。回収構造２８はセルの上面層（例えば、ＴＣＯ層１３０）の有効シート抵抗を低減するために光活性層２４（例えば、上面２６）の上に堆積させることができる。回収構造２８は、通常、光学的に不透明な材料を含んでもよく、また、実質的に平行な一連の導電体トレース２７として適用されてもよく（例えば、図９に示すように、他の構成が考えられ、必ずしもここに示されるセルの相互接続の概念に影響を及ぼさない）、トレース間の間隔は、グリッドが表面上で比較的小さな面積を占めるようにする。１つの例示の追加の回収構造２８の構成を図１Ａに示し、ここで、構造２８は、示されている他の導電性トレース２７に対して概して垂直に延びているバスライン２９を含む。１つの好ましい実施形態では、バスライン２９は、後縁３４でセル２０の周囲縁付近に位置することができる（例えば、約１０．０ｍｍ以内）。より好ましくは、それは非導電性層部分３０にすぐに隣接して位置される。

例えば、ある実施形態では、回収構造は、光活性材料を入射光に暴露させうるための光捕獲に関係する全表面積の約５％以下、さらには約２％以下、又は、さらには約１％以下を占める。回収構造２８は、好ましくは、例えば、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｔａ及び／又はそれらの組み合わせなどの導電性金属を含む。１つの例示の実施形態では、グリッドは、ニッケル及び銀を含む二層構造を有している。回収構造はスクリーン印刷、インクジェット印刷、電気メッキ及び蒸着又はスパッタリングなどの物理蒸着技術を使用してシャドウマスクを介して行う金属化を含む様々な技術によって形成することができる。

非導電性層部分３０
非導電性層部分３０はソーラセルの縁から導電性要素６０を電気的に隔離するための絶縁体又は誘電体として機能する。非導電性層部分の存在は導電性要素６０との接触により生じうるソーラセルの縁での電気的な短絡の発生を低減するものと考えられる。絶縁体はソーラセルアセンブリ中の各々個々のソーラセルの前縁又は後縁３２、３４の一方又は両方でソーラセル又は導電性要素６０に適用されることができる。絶縁体は、導電性要素がソーラセルの縁を横切っている箇所で、デバイスの縁に沿って明確な領域として形成されることができ、又は、セル２０の縁の全体の長さ又は実質的な部分に沿って単層として適用されることができ、それにより、セルと導電性要素６０との間の明確な層を含むことができる。絶縁体は、液体として堆積され、そして硬化又は架橋して固体材料を形成する合成ポリマーのタイプであってよい。硬化又は架橋は、例えば、熱又は紫外線（ＵＶ）エネルギーの適用を介して達成することができる。ＵＶ硬化性組成物については、硬化プロセスを短期間で行うことができることが望ましく、例えば、１０秒未満、より具体的には約３秒未満であることができる。多くの光硬化性ポリマーは、少なくとも３００ｍＪ／ｃｍ^２のエネルギーを必要とし、より通常には、２００〜４００ｎｍの範囲で約５００〜１２００ｍＪ／ｃｍ^２のＵＶエネルギーを必要とする。例示の実施形態としては、アクリレート及びエポキシ樹脂系組成物が挙げられる。あるいは、非導電性層部分３０はテープの形態などの固体材料として適用することができる。適切な代替品としては、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）などのフルオロカーボンポリマー、ソーラセル又は相互接続材料上に被覆されうる硬化性絶縁ポリマー、ソーラセル又は相互接続材料に適用することができる無機誘電性材料が挙げられる。また、ポリエチレンフィルムなどのカプセル化層４０、５０として使用される材料を置き換えることができると考えられる。好ましい実施形態では、非導電性層部分３０は、紫外線により硬化される液体誘電性エポキシ組成物である。１つの例示の実施形態では、部分３０はポリイミドテープである。そのような市販のテープはDupont（登録商標)によって提供されるKapton（登録商標）テープである。一般に、非導電性層部分３０はが約２より大きい誘電率を示すことができ、さらには約４よりも大きくなることができる。例示の電気絶縁材料は、約４．８より大きい誘電率を有し、体積抵抗率は約３×１０^１４Ω-cmよりも大きい。

導電性要素６０
導電性要素６０は光起電力セル２０どうしの間の電気的なブリッジとして機能する。電気的ブリッジは、１つのセルの上部（例えば、回収構造２８及び／又は上面２６）と隣接するセルの導電性基材層２２との間に形成されていることが本発明において考えられる。この要素は比較的に低い電気抵抗（好ましくは１．０Ω／ｍ未満、より好ましくは約０．２０Ω／ｍ未満、最も好ましく０．０５Ω／ｍ未満）を有することが望ましい。導電性ホイル又は導電性接着テープの形態、又は、上記のブリッジ機能を発揮する任意の同様の構造であることができる。Ｃｕ又はＡｌを含む例示の導電性要素金属ホイルはＡｇ、Ｓｎ又はＮｉメッキされうる。１つの実施形態によれば、接着剤は金属ホイル上に適用され、それにより、ソーラセルの上面及び底面にホイルを取り付ける手段を提供することができる。金属ホイルテープは導電性又は非導電性であることができる接着剤を含んでよいものと考えられる。市販の金属ホイルテープの例としては、3M（登録商標）により提供されるＥＭＩシールドテープが挙げられる。例示の実施形態では、金属ホイルテープは非導電性アクリル系接着剤を含む。

好ましい実施形態では、導電性要素６０は光起電力セルの回収構造２８及び上面２６と前縁３２の領域において接触している第一の光起電力セルの後縁３４の領域に沿って適用される。なお、図２に示すように、個々のセルの後縁３４を横切る導電性要素６０の長さ（Ｌｃ）はセルの長さの５０％から全長に及ぶ長さで変更可能であると考えられる。導電性要素６０の長さは、通常、後縁の長さの５０〜１００％であり、好ましくは後縁３４の長さの７５％〜１００％であり、さらにより好ましくは後縁３４の長さの８５％〜９５％である。好ましくは、導電性要素は回収構造２８のバスライン２９の少なくとも一部と接触している。例示の実施形態では、バスライン２９及び導電性要素６０はほぼ同じ長さである。

導電性要素６０の幅（Ｗｃ）は抵抗率の要件を満たすために（例えば、約１．０Ω未満、より好ましくは約０．２０Ω未満であり、さらにより好ましくは約０．０５Ω未満である）、要素６０と導電性基材層２２及び回収構造２８及び上面２６との間に十分な接触を提供するサイズとすべきであると考えられる。１つの好ましい実施形態では、少なくとも導電性基材層２２に対するオーバーラップ「Ｃ_Ａ」は約２．０ｍｍ〜５０．０ｍｍの範囲であり、より好ましくは約５．０ｍｍ〜５０．０ｍｍであり、最も好ましくは約１０．０ｍｍ〜２５．０ｍｍである。別の好ましい実施形態では、少なくとも回収構造２８及び上面２６に対するオーバーラップ「Ｃ_Ａ」は約２．０ｍｍ〜２０．０ｍｍの範囲であり、より好ましくは約２．０ｍｍ〜１５．０ｍｍであり、最も好ましくは約２．０ｍｍ〜１０．０ｍｍである。さらに別の好ましい実施形態では、少なくともバスライン２９が存在している回収構造２８に対して、オーバーラップ「Ｃ_Ａ」はバスライン２９の面積の少なくとも１０％オーバーラップしてよく、より好ましくは約５０％、そして最も好ましくは約１００％オーバーラップしてよい。

導電性要素の外側面（第一の面）６６は導電性要素６０をセル２０に接着させることができる接着剤を含むことが考えられるが、要素６０の接着剤の代わりに又はその接着剤に加えて、セル上に接着剤があることもできる。導電性要素が金属ホイルである場合に、導電性エポキシ又はハンダなどの導電性接着剤要素はソーラセルの上面と底面に金属ホイルを接着するために適用されうる。好ましい実施形態では、導電性接着剤は少なくともエポキシ樹脂（通常、ビスフェノール系エポキシ樹脂）、硬化剤及び導電性金属粒子を含む。導電性金属粒子は、好ましくは、銀又は銅粒子であり、質量基準で導電性接着剤の組成物の少なくとも３０％、より好ましくは少なくとも５０％を構成する。導電性要素が導電性金属ホイルテープである場合、接着剤は導電性又は非導電性接着剤とすることができる。導電性接着剤付き金属ホイルテープでは、接着剤部分は有機（非導電性）接着剤成分及び導電性粒子を含むことができる。例示の実施形態では、導電性接着剤はアクリル系接着剤又は導電性エポキシであることができる。非導電性接着剤付き金属ホイルテープでは、金属ホイルはソーラセルの上面及び底面と金属ホイル部分の直接的な電気接触を可能にするエンボス加工された表面、及び、非導電性接着剤がソーラセルの上面と底面に接触する領域を有することができる。好ましい実施形態では、金属ホイルのエンボス加工された表面の表面積の少なくとも１０％は金属ホイルがソーラセルと接触している領域でソーラセルの上部及び底部と直接的な電気接触をしている。より好ましくは、表面積の少なくとも４０％はソーラセルの表面と直接的な電気接触をしている。好ましい実施形態では、導電性要素６０は感圧アクリル系接着剤とエンボス加工されたスズメッキ銅箔である。

導電性要素６０の厚さは、抵抗率の要件を満たすのに十分な厚さであって、なおも、材料を折り畳むことができるように十分に薄い厚さとすべきである。好ましい実施形態では、金属ホイルテープは、約０．０１ｍｍ〜約０．１５ｍｍの厚さであり、より好ましくは０．０２５ｍｍ〜約０．０５ｍｍの厚さである。

また、導電性要素６０は、上記の結果がなおも達成されるかぎり、複数片（２つ以上）であってよいものと考えられる。要素６０中の折り畳み（１回又は複数回）の構成例を図７Ａ〜７Ｆに示している。これらは例示を目的としており、すべての可能な曲げ構成を限定するものと考えられるべきではない。

また、例えば、図８Ａ及び８Ｂに示されるとおり、導電性要素６０はそれ自体の上に完全に折り畳まれずに、ある角度αを維持していることも考えられる。図８Ａにおいて、セル２０は異なる平面上に配置されており、図８Ｂにおいて、セルは曲面上にある。角度αは３６０°までとすることができるものと考えられるが、それは約０°〜９０°、より好ましくは約０°〜４５°、最も好ましくは約０°〜１５°の範囲にあることが好ましい。

本発明の別の態様では、アセンブリ１０はまた、図９に示すように、追加の導電性要素６０を含むことができるものと考えられ、その導電性要素は曲げられていても又は曲げられていなくてもよく、一連のセル２０を１つ以上の端子バー７０に接続するように機能する。端子バー７０はアセンブリ２０からの電気エネルギーの導線として機能する。要素６０と端子バー７０との間に接着剤（導電性又は非導電性）、溶接、ハンダ付け又は可能な任意の他の接合技術を介して接続が作成され及び/又は維持されうるものと考えられる。

第一のカプセル化層４０
光起電力セルアセンブリは幾つかの機能を発揮することができる、任意要素である第一のカプセル化層４０をさらに含むことができるものと考えられる。例えば、層４０は接合メカニズムとしての役割を果たすことができ、隣接する層（例えば、セル２０、導電性要素６０及び／又は第二のカプセル化層５０）を一緒に保持するのを助ける。また、所望の量及びタイプの光エネルギーが透過して、光起電力セル２０（例えば、光活性部分２４）に到達できるようにすべきである。第一カプセル化層４０は、また、隣接する層の形状の不規則性を補償するように機能するか、又は、それらの層を変化（例えば、厚さの変化）させることができる。また、それは環境要因（例えば、温度変化、湿度など）ならびに物理的な運動及び曲げに起因する層間のたわみ及び運動を可能にする役割を果たすこともできる。好ましい実施形態では、第一のカプセル化層４０は接着フィルム又はメッシュから本質的になることができるが、好ましくは、熱可塑性材料、例えば、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）、熱可塑性ポリオレフィン又は類似の材料である。層４０は単層で構成されても、又は、複数層（第一、第二、第三、第四、第五層など）で構成されていてもよいものと考えられる。この層４０の好ましい厚さは約０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ、より好ましくは約０．２ｍｍ〜０．８ｍｍ、そして最も好ましくは約０．２５ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲であることができる。

接触しているすべての表面にカプセル化層の吸着による「良好な」接着がカプセル化アセンブリの一体性を維持するために重要であるものと考えられる。一般的な指針として、ガラスへの吸着について測定される接着力は約２０Ｎ／１５ｍｍを超え、より好ましくは約３０Ｎ／１５ｍｍを超え、さらにより好ましくは約４０Ｎ／１５ｍｍを超えるべきである。接着強度はＡＳＴＭ Ｄ９０３−９８に記載されているとおりの標準１８０度の引張試験を用いて決定することができる。

第二のカプセル化層５０
カプセル化層の別の例において、任意要素である第二のカプセル化層５０は、一般に、光起電力セル２０の下方に接続して配置されているが、ある場合には、第一のカプセル化層４０に直接的に接触しうる。第二のカプセル化層５０は第一のカプセル化層と同様の機能を発揮することができるが、必ずしも電磁線又は光エネルギーを透過させる必要はないものと考えられる。

方法
光起電力セル２０をアセンブリ１０へと組み立てる方法も発明性があると考えられる。上記のすべての部品を提供し、アセンブリ１０を製造するために使用される組み立て方法は下記を含むものと考えられる。ソーラセル２０はバッチ又はスタック内に設けられ、手動又は自動でアンローディングステーションに提供されることができる。ソーラセル２０は、あるいは、複数のソーラセルを含む連続ロールの形で提供され、単体化と呼ばれる工程で組み立て直前にロールから分離されうる。単体化されたソーラセルは光起電力性能により分類された容器（ビン）に提供することができる。ビンに提供されたセル２０は手動でオペレータが個別にロードすることができる。又は、より好ましくは、産業用ロボットを用いてビンから個々のセルを取り上げ、検査領域に配置することができる。その後、視覚システムを用いて、ソーラセル２０を高精度でピックアップし、そして適切な向きでフラットトップ真空コンベヤ上に配置するように産業用ロボットを導くことができる。１つの実施形態では、視覚システムは、セルの上面の画像を撮るカメラを含み、それはロボットに対してセルの正確な向きに関する情報を伝え、それにより、ロボットはセルを取り上げ、それを正確に位置決めされた向きでコンベヤ上に配置する。

ソーラセルストリング中の最初のセルを、ソーラセル２０の前縁３２付近で導電性基材２２の底面が第一の端子バーと接触するように配置する。第一の端子バーを導電性エポキシ又はハンダなどの導電性接着剤成分を用いて第一のソーラセルに接続する。あるいは、第一のソーラセルを、ソーラセルの相互接続のために下記のような方法で提供されうる導電性要素６０を介して第一の端子バーに接続してもよい。セルの相互接続のために、導電性要素が軸に関して少なくとも一度折り畳まれる。導電性要素はロール上などで連続した形で提供することができ、また、折り畳み操作は導電性要素を折り畳む一連の機械的ガイド及びローラを使用して行うことができるものと考えられる。折り畳まれた導電性要素を、その後、ニップばさみなどの機械的なカッターを使用して適切な長さにカットすることができる。折り畳まれた導電性要素は、好ましくは、金属ホイルテープとして提供される。しかしながら、もし導電性要素６０が金属ホイルとして提供されるならば、導電性エポキシなどの導電性接着剤は導電性要素６０を配置する前に、回収構造２８上のバスライン上のソーラセル２０の上面に適用されなければならない。

折り畳んだ導電性要素を、その後、第一のソーラセル２０の上部に後縁３４付近で適用し、正確に配置し、それにより、導電性要素はソーラセルの上面に、回収構造２８の一部であり又はソーラセル表面上で「グリッド」でありそしてセルの後縁３４に平行であるバスライン上で接触する。その後、真空コンベイヤを適切な長さで動作させ、第二のソーラセルを真空コンベヤ上に正確に配置し、それにより、第二のソーラセルの導電性基材２２の底面を、第一のソーラセルに既に適用された折り畳まれた導電性要素６０に接触させる。第二のソーラセルの前縁３２は、第一のソーラセルの後縁３４にオーバーラップしているものと考えられる。所望のストリング長さとなるまで導電性要素及びセルを適用するプロセスを繰り返す。ストリング中の最後のセルを配置した後に、第二の端子バーを最後のセルの上面に適用し、それにより、端子バーは最後のセルの後縁３４付近の回収構造２８のバスラインと接触させることができる。第一の端子バーは導電性エポキシなどの導電性接着剤成分又はハンダを用いて第一のソーラセルに固定される。導電性エポキシの場合には、導電性エポキシは第二の端子バーを提供する前に最後のセルのバスラインに適用されるべきである。あるいは、第一のソーラセルは導電性要素６０を介して第一の端子バーに接続されることができ、その導電性要素は、ソーラセルの相互接続のために上記されるような方法で提供されうる。

向かい合った端部で端子バーを取り付けられた、相互接続されたアセンブリの完了に続いて、ソーラセルストリングを第一のカプセル化層４０と第二のカプセル化層５０との間に配置することができる。第一のカプセル化層４０、ソーラセル２０、複数の導電性要素６０、端子バー及び第二のカプセル化層５０を含む製品を、例えば、真空ラミネーター中で積層し、このようにしてアセンブリを完成する。

特に断らない限り、本明細書中に記載した種々の構造の寸法及び幾何形状は本発明を限定することを意図せず、他の寸法又は幾何形状は可能である。複数の構造部品は単一の統合された構造により提供されうる。あるいは、単一の統合された構造は別々の複数の部品に分割されうる。さらに、本発明の特徴は例示された実施形態の1つだけの文脈で説明されている可能性があるが、そのような特徴は、任意の所与の用途で、他の実施形態の１つ以上の他の特徴と組み合わされてよい。また、本明細書中に独特の構造の製造及びその操作は本発明による方法を構成することは上記から理解されるであろう。

本発明の好適な実施形態を開示してきた。しかしながら、当業者は、特定の変更は本発明の教示の範囲内になるであろうことが判るであろう。それゆえ、以下の特許請求の範囲は本発明の真の範囲及び内容を決定するために検討されるべきである。

上記出願で引用した任意の数値は、任意のより低い値と任意のより高い値との間に少なくとも２単位の隔たりがある場合には、１単位の増分で、より低い値からより高い値までのすべての数値を含む。成分の量、又は、温度、圧力及び時間などのプロセス変数の値が、例えば、１〜９０、好ましくは２０〜８０、より好ましくは３０〜７０であると記載されるならば、１５〜８５、２２〜６８、４３〜５１、３０〜３２などの値は本明細書中に明確に列挙されていることが意図される。１未満である値に関しては、１単位は０．０００１、０．００１、０．０１又は０．１であると適宜考えられる。これらは特に意図されたものの例に過ぎず、列挙された下限値及び上限値の間の数値のすべての可能な組み合わせは本願中で同様に明確に記載されたものと考えられるべきである。

特に断りのないかぎり、すべての範囲は両末端及びその末端の間のすべての数値を含む。範囲の関係で「約」又は「およそ」を使用すると、その範囲の両末端に適用される。このように、「約２０〜３０」は少なくとも特定した末端を含んで「約２０〜約３０」を網羅する。

特許出願及び公開を含むすべての論文及び文献の開示はすべての目的で参照により本明細書中に取り込む。

組み合わせを記載する用語「から本質的になる（consisting essentially of）」は特定される要素、成分、部品又は工程、及び、組み合わせの基本的かつ新規の特徴に実質的に影響を及ぼさないような他の要素、成分、部品又は工程を含む。

要素、成分、部品又は工程の組み合わせを記載する用語「含む（comprising）」又は「含む（including）」の使用は、要素、成分、部品又は工程から本質的なる実施形態をも考慮している。

複数の要素、成分、部品又は工程は単一の統合された要素、成分、部品又は工程により提供されてよい。あるいは、単一の統合された要素、成分、部品又は工程は別個の複数の要素、成分、部品又は工程に分割されてよい。要素、成分、部品又は工程を記載するための「ａ」又は「ｏｎｅ」は追加の要素、成分、部品又は工程を排除することを意図しない。特定の族に属する元素又は金属に関するすべての記載はＣＲＣ Ｐｒｅｓｓ Ｉｎｃ．により出版されそして著作権が与えられている元素の周期律表を参照する。族についての記載は属の番号付けのためのＩＵＰＡＣシステムを使用してこの元素の周期律表に反映された族に対してなされる。

要素番号のリスト

光起電力セルアセンブリ１０

光起電力セル２０

導電性基材層２２

光活性層２４

底面２５

上面２６

導電性トレース２７

回収構造２８

バスライン２９

非導電性層部分３０

導電性要素６０

導電性要素６０の外側表面６６

端子バー７０

導電性要素の長さＬｃ

導電性要素の幅Ｗｃ

オーバーラップＣ_Ａ

裏面接触層１２２

ＣｕＩｎＧａＳｅ（Ｓ）の吸収層１２４

バッファ層１２６

ウィンドー層１２８

透明導電性層１３０

Claims (15)

1. 上面を有する光活性部分、
   前記上面上の上部回収構造、及び、
   前記光活性部分の前記上面とは反対側にある反対側導電性基材層、
   を含む、複数の光起電力セル、
   第一の表面を有し、少なくとも１回曲げられた第一の導電性要素、
   を含み、前記第一の表面は第一の光起電力セルの上部回収構造及び／又は上面及び隣接する第二の光起電力セルの反対側導電性基材層と接触しており、さらに、前記第一の表面の少なくとも一部分は接着剤によりセルとの接触を維持している、
   光起電力セルアセンブリ。
2. 前記複数の光起電力セルは、各々、前縁及び後縁をさらに含み、前記導電性要素は前記第一の光起電力セルと前記後縁で接触しており、そして前記導電性要素は隣接する第二の光起電力セルの反対側導電性基材層と前記前縁で接触しており、さらに、隣接する第二の光起電力セルの前記前縁は前記第一の光起電力セルの前記後縁とオーバーラップしている、請求項１記載の光起電力セルアセンブリ。
3. 前記上部回収構造は一連の間隔を開けた、前記上面よりも低いシート抵抗を有する材料の導電性トレースを含む、請求項１または２記載の光起電力セルアセンブリ。
4. 上部回収構造は少なくとも１つのバスラインを含む、請求項３項記載の光起電力セルアセンブリ。
5. 前記セルの周縁部分の少なくとも一部分は非導電性層部分を含む、請求項１〜４のいずれか１項記載の光起電力セルアセンブリ。
6. 前記非導電性層部分はＵＶ線により硬化される液体誘電体又は非導電性テープのいずれかを含む、請求項５記載の光起電力セルアセンブリ。
7. 前記導電性要素は導電性接着テープである、請求項１〜６のいずれか１項記載の光起電力セルアセンブリ。
8. 前記導電性要素はエンボス加工された表面を有するホイルテープであり、エンボス加工された表面の表面積の少なくとも１０％はセルに直接的に接触している、請求項１〜７のいずれか１項記載の光起電力セルアセンブリ。
9. 前記接着剤は導電性接着剤である、請求項１〜８のいずれか１項記載の光起電力セルアセンブリ。
10. 前記接着剤は非導電性接着剤である、請求項１〜８のいずれか１項記載の光起電力セルアセンブリ。
11. 少なくとも１回の曲げは０〜９０°の角度αを形成する、請求項１〜１０のいずれか１項記載の光起電力アセンブリ。
12. 前記導電性基材層上の前記導電性要素のオーバーラップは長さで少なくとも２．０ｍｍである、請求項１〜１１のいずれか１項記載の光起電力アセンブリ。
13. 前記導電性要素のオーバーラップはバスラインの面積の少なくとも約１０％でオーバーラップしている、請求項１〜１２のいずれか１項記載の光起電力アセンブリ。
14. 前記導電性要素は複数の折り畳みを含む、請求項１〜１３のいずれか１項記載の光起電力アセンブリ。
15. （ａ）上面を有する光活性部分、上部回収構造及び底部導電性基材を含む、ソーラセルであって、前縁及び後縁を含むソーラセルを少なくとも２つ提供すること、
    （ｂ）各々第一の表面を有する少なくとも１つの導電性要素を提供すること、
    （ｃ）少なくとも１つの端子バーを提供すること、
    （ｄ）導電性基材の底面が複数の第一のソーラセルの前縁付近で第一の端子バーと接触するように第一のセルを配置すること、
    （ｅ）導電性成分を用いて前記第一のセルに第一の端子バーを接続すること、
    （ｆ）第一の導電性要素を少なくとも１回軸に関して折り畳むこと、
    （ｇ）折り畳まれた導電性要素を前記第一のセルの上部に後縁付近で適用しそして正確に配置して、該導電性要素が前記ソーラセルの上面及び／又は上部回収構造に接触するようにすること、
    （ｈ）前記第一のソーラセルに既に適用された折り畳まれた導電性要素上に第二のセルを配置し、それにより、該第二のソーラセルの導電性基材の底面が折り畳まれた導電性要素に接触するようにし、このようにして、第一のセル及び末端セルを有するストリングを形成すること、
    （ｉ）場合により、追加の導電性要素を少なくとも１回軸に関して折り畳み、該折り畳まれた追加の導電性要素を前記末端セルの上部に後縁付近で適用しそして正確に配置して、該導電性要素が前記ソーラセルの上面及び／又は上部回収構造に接触するようにし、そして、末端ソーラセルに既に適用された折り畳まれた導電性要素上に追加のセルを配置し、それにより、該追加のソーラセルの導電性基材の底面が折り畳まれた導電性要素に接触するようにし、このようにして、以前の末端セルが中間セルになるように、第一のセル及び少なくとも１つの中間セル及び末端セルを有するストリングを形成すること、
    （ｊ）場合により、工程（ｉ）を繰り返すこと、
    （ｋ）末端ソーラセルの回収構造縁の一部であるバスライン上で最後の末端ソーラセルの上面に第二の端子バーが接触するようにして第二の端子バーを配置すること、
    （ｌ）導電性成分を用いて、前記第二の端子バーを前記最後のセルに接続すること、
    の工程を含む、光起電力アセンブリの製造方法。

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