JP2021532593A - パターン化したカバープレートと光干渉層とを備えたソーラーモジュール - Google Patents
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Abstract
Description
ここで、所定の波長範囲内の光を反射するための光干渉層が内面に配置されており、
内面及び/又は外面は、それぞれ、少なくとも一つのパターン化領域を有しており、
外面が少なくとも一つのパターン化領域を有するか、又は所定の波長範囲内の光を反射するためのさらなる光干渉層が外面上に配置されているかのいずれかであり、
このパターン化領域が以下の特徴を有する、
ソーラーモジュールを提供する:
− パターン化領域が、カバープレートの平面に対して垂直に、山と谷とを有する高さプロファイルを有し、ここで、この山と谷との間の高さの差の平均が、少なくとも2μmであり、
− パターン化領域の少なくとも50%は、カバープレートの平面に対して傾斜する複数のセグメントから構成されており、カバープレートの平面を基準にして、このセグメントの少なくとも20%が、0°を超えて最大15°までの範囲の傾斜角を有し、かつこのセグメントの少なくとも30%が、15°を超えて最大45°までの範囲の傾斜角を有し、ここで、
− 内面が少なくとも一つのパターン化領域を有するときに、この内面のパターン化領域のセグメントは、それぞれ平坦であり、少なくとも1μm2のセグメント面積を有し、かつこの内面上の光干渉層の層厚の15%未満の平均粗さを有する。
(b1)少なくとも一つの領域において外面をパターニングし、かつ内面上に光干渉層を適用する。この場合、さらなる光干渉層を外面上には適用しない。また、内面はパターン化されていない。
|n1−nd|>0.3 及び |n2−n1|>0.3
かつ、屈折率n1及びn2のうちの少なくとも一方は、1.9を超え、好ましくは2.3を超える。
|n1−nd|>0.3
屈折率の値は交互になっており、すなわち、n1>n2 及び n3>n2であるか、又はn1<n2 及び n3<n2のいずれかである。さらに、屈折率n1、n2、及びn3のうちの少なくとも一つは、1.9を超え、好ましくは2.3を超える。
2 基板
3 層構造
4 太陽光線
5 背面電極層
6 吸収体層
7 バッファー層
8 前面電極層
9 接着剤層
10 カバープレート
11 外面
12 太陽電池
13 内面
14 モジュール裏面
15、15’ パターン化領域
16、16’ 光干渉層
17、17’ セグメント
19 黒色層
20 マルチアングル分光光度計
本明細書に開示される発明は、以下の態様[1]〜[16]を含む:
[1]外部環境に面する外面(11)と、反対側の内面(13)とを有する透明なカバープレート(10)を備えた、太陽光発電エネルギー生成のためのソーラーモジュール(1)であって、
所定の波長範囲内の光を反射するための光干渉層(16)が、前記内面(13)上に配置されており、
前記内面(13)及び/又は前記外面(11)が、それぞれ、少なくとも一つのパターン化領域(15、15’)を有しており、
前記外面(11)が少なくとも一つのパターン化領域(15)を有するか、又は所定の波長範囲内の光を反射するための別の光干渉層(16’)が前記外面(11)上に配置されているかのいずれかであり、
前記パターン化領域(15、15’)が、以下の特徴を有する、
ソーラーモジュール:
− 前記パターン化領域(15、15’)が、前記カバープレート(10)の平面に対して垂直に、山と谷とを有する高さプロファイルを有し、ここで、前記山と谷との間の高さの差の平均が、少なくとも2μmであり、
− 前記パターン化領域(15、15’)の少なくとも50%は、前記カバープレート(10)の前記平面に対して傾斜する複数のセグメント(17、17’)から構成されており、前記カバープレート(10)の前記平面を基準にして、前記セグメント(17、17’)の少なくとも20%が、0°を超えて最大15°までの範囲の傾斜角を有し、かつ前記セグメント(17、17’)の少なくとも30%が、15°を超えて最大45°までの範囲の傾斜角を有し、ここで、
− 前記内面(13)が、少なくとも一つの前記パターン化領域(15’)を有するときに、前記内面(13)の前記パターン化領域(15’)の前記セグメント(17、17’)は、それぞれ平面であり、少なくとも1μm 2 のセグメント面積を有し、かつ前記内面(13)上の前記光干渉層(16)の層厚の15%未満の平均粗さを有する。
[2]前記カバープレート(10)の前記内面(13)が、パターン化領域を有しておらず、かつ前記外面(11)が、少なくとも一つのパターン化領域(15)を有しており、前記外面(11)上に光干渉層が配置されていない、上記[1]に記載のソーラーモジュール(1)。
[3]前記カバープレート(10)の前記内面(13)が、少なくとも一つのパターン化領域(15)を有しており、かつ前記外面(11)が、少なくとも一つのパターン化領域(15’)を有しており、前記外面(11)上に光干渉層が配置されていない、上記[1]に記載のソーラーモジュール(1)。
[4]前記カバープレート(10)の前記内面(13)が、少なくとも一つのパターン化領域(15)を有しており、かつ前記外面(11)が、パターン化領域を有しておらず、前記外面(11)上に光干渉層が配置されていない、上記[1]に記載のソーラーモジュール(1)。
[5]前記カバープレート(10)の前記内面(13)が、少なくとも一つのパターン化領域(15)を有しており、かつ前記外面(11)が、パターン化領域を有しておらず、前記外面(11)上に別の光干渉層(16’)が配置されている、上記[1]に記載のソーラーモジュール(1)。
[6]少なくとも一つの前記光干渉層(16、16’)が、正確に1つの屈折層を含み、前記屈折層が、1.7を超え、2.0を超え、又は2.3を超える屈折率nを有する、上記[1]〜[5]のいずれか一つに記載のソーラーモジュール(1)。
[7]少なくとも一つの前記光干渉層(16、16’)が、正確に2つの屈折層を含み、第1の屈折率n1を有する第1の屈折層が、屈折率ndを有する前記カバープレート(10)上に配置されており、かつ第2の屈折率n2を有する第2の屈折層が、前記第1の屈折層上に配置されており、前記屈折率の差の絶対値に下記が適用されている、上記[1]〜[6]のいずれか一つに記載のソーラーモジュール(1):
|n1−nd|>0.3 及び |n2−n1|>0.3
ここで、屈折率n1及びn2のうちの少なくとも一方は、1.9を超え、好ましくは2.3を超える。
[8]少なくとも一つの前記光干渉層(16,16’)が正確に3つの屈折層を含み、第1の屈折率n1を有する第1の屈折層が、屈折率ndを有する前記カバープレート(10)上に配置されており、第2の屈折率n2を有する第2の屈折層が、前記第1の屈折層上に配置されており、かつ第3屈折率n3を有する第3屈折層が、前記第2屈折層上に配置されており、前記屈折率の差の絶対値に下記が適用されている、上記[1]〜[7]のいずれか一つに記載のソーラーモジュール(1):
|n3−n2|>0.3、|n2−n1|>0.3、及び|n1−nd|>0.3、
ここで、屈折率n1、n2、及びn3のうちの少なくとも一つは、1.9を超え、好ましくは2.3を超え、ここで、以下が適用されている:
(i)n1>n2、及びn3>n2、又は(ii)n1<n2、及びn3<n2。
[9]前記パターン化領域(15、15’)の少なくとも80%が、前記カバープレート(10)の前記平面に対して傾斜した前記セグメント(17、17’)から構成されている、上記[1]〜[8]のいずれか一つに記載のソーラーモジュール(1)。
[10](i)前記セグメント(17、17’)の少なくとも30%が、0°を超えて最大15°までの範囲の傾斜角を有し、前記セグメント(17、17’)の少なくとも40%が、15°を超えて最大45°までの範囲の傾斜角を有し、かつ前記セグメント(17、17’)の10%未満が、45°を超える傾斜角を有するか、又は
(ii)前記セグメント(17、17’)の少なくとも40%が、0°を超えて最大15°までの範囲の傾斜角を有し、前記セグメント(17、17’)の少なくとも50%が、15°を超えて最大45°までの範囲の傾斜角を有し、かつ前記セグメント(17、17’)の10%未満が、45°を超える傾斜角を有する、
上記[1]〜[9]のいずれか一つに記載のソーラーモジュール(1)。
[11]少なくとも一つの前記光干渉層(16、16’)が、TiO X 、ZrO X 、SiC、及びSi 3 N 4 から選択された少なくとも一つの化合物を含む、上記[1]〜[10]のいずれか一つに記載のソーラーモジュール(1)。
[12]前記山と谷との間の高さの差の平均が、少なくとも50μm、又は少なくとも100μmである、上記[1]〜[10]のいずれか一つに記載のソーラーモジュール(1)。
[13]前記カバープレート(10)が、50%を超え、特に90%を超える反射ヘイズを有する、上記[1]〜[12]のいずれか一つに記載のソーラーモジュール(1)。
[14]少なくとも一つのパターン化領域(15、15’)を有し、かつ黒色の裏面を備えた、コーティングされていない前記カバープレート(10)が、45°及び15°の視野角、並びにそれぞれの視射角から45°ずれた入射角で、少なくとも10、少なくとも15、又は少なくとも20の反射光の明度Lが生じるように実施されている、上記[1]〜[13]のいずれか一つに記載のソーラーモジュール(1)。
[15]以下の工程を含む、上記[1]〜[14]のいずれか一つに記載のソーラーモジュール(1)の製造方法:
(a)外部環境に面することを意図した外面(11)と、反対側の内面(13)とを有する透明なカバープレート(10)を提供すること;
(b1)少なくとも一つの領域(15)において前記外面(11)をパターニングし、かつ前記内面(13)上に光干渉層(16)を適用すること、又は
(b2)少なくとも一つの領域(15)において前記外面(11)をパターニングし、少なくとも一つの領域(15’)において前記内面(13)をパターニングし、かつ前記内面(13)のパターン化した前記領域(15’)上に光干渉層(16)を適用すること、又は
(b3)少なくとも一つの領域(15)において前記内面(13)をパターニングし、かつ前記内面(13)のパターン化した前記領域(15)上に光干渉層(16)を適用すること、又は
(b4)少なくとも一つの領域(15)において前記内面(13)をパターニングし、前記内面(13)のパターン化した前記領域(15)上に光干渉層(16)を適用し、かつ前記外面(11)上にさらなる光干渉層(16’)を適用すること;
ここで、パターン化した前記領域(15、15’)は、以下の特徴を有する:
− パターン化した前記領域(15、15’)が、前記カバープレート(10)の平面に対して垂直に、山と谷とを有する高さプロファイルを有し、ここで、前記山と谷との間の高さの差の平均が、少なくとも2μmであり、
− パターン化した前記領域(15、15’)の少なくとも50%は、前記カバープレート(10)の前記平面に対して傾斜する複数のセグメント(17、17’)で構成されており、前記カバープレート(10)の前記平面を基準にして、前記セグメント(17、17’)の少なくとも20%が、0°を超えて最大15°までの範囲の傾斜角を有し、かつ前記セグメント(17、17’)の少なくとも30%が、15°を超えて最大45°までの範囲の傾斜角を有し、ここで、
− 前記内面(13)が、少なくとも一つの前記パターン化領域(15’)を有するときに、前記内面(13)の前記パターン化領域(15’)の前記セグメント(17、17’)は、それぞれ平面であり、少なくとも1μm 2 のセグメント面積を有し、かつ前記内面(13)上の前記光干渉層(16)の層厚の15%未満の平均粗さを有する。
[16]建物外面又は独立壁の統合部品としての、特に、ウィンドウ、ファサード、又はルーフの構成要素としての、上記[1]〜[14]のいずれか一つに記載の着色ソーラーモジュール(1)の使用。
Claims (16)
- 外部環境に面する外面(11)と、反対側の内面(13)とを有する透明なカバープレート(10)を備えた、太陽光発電エネルギー生成のためのソーラーモジュール(1)であって、
所定の波長範囲内の光を反射するための光干渉層(16)が、前記内面(13)上に配置されており、
前記内面(13)及び/又は前記外面(11)が、それぞれ、少なくとも一つのパターン化領域(15、15’)を有しており、
前記外面(11)が少なくとも一つのパターン化領域(15)を有するか、又は所定の波長範囲内の光を反射するための別の光干渉層(16’)が前記外面(11)上に配置されているかのいずれかであり、
前記パターン化領域(15、15’)が、以下の特徴を有する、
ソーラーモジュール:
− 前記パターン化領域(15、15’)が、前記カバープレート(10)の平面に対して垂直に、山と谷とを有する高さプロファイルを有し、ここで、前記山と谷との間の高さの差の平均が、少なくとも2μmであり、
− 前記パターン化領域(15、15’)の少なくとも50%は、前記カバープレート(10)の前記平面に対して傾斜する複数のセグメント(17、17’)から構成されており、前記カバープレート(10)の前記平面を基準にして、前記セグメント(17、17’)の少なくとも20%が、0°を超えて最大15°までの範囲の傾斜角を有し、かつ前記セグメント(17、17’)の少なくとも30%が、15°を超えて最大45°までの範囲の傾斜角を有し、ここで、
− 前記内面(13)が、少なくとも一つの前記パターン化領域(15’)を有するときに、前記内面(13)の前記パターン化領域(15’)の前記セグメント(17、17’)は、それぞれ平面であり、少なくとも1μm2のセグメント面積を有し、かつ前記内面(13)上の前記光干渉層(16)の層厚の15%未満の平均粗さを有する。 - 前記カバープレート(10)の前記内面(13)が、パターン化領域を有しておらず、かつ前記外面(11)が、少なくとも一つのパターン化領域(15)を有しており、前記外面(11)上に光干渉層が配置されていない、請求項1に記載のソーラーモジュール(1)。
- 前記カバープレート(10)の前記内面(13)が、少なくとも一つのパターン化領域(15)を有しており、かつ前記外面(11)が、少なくとも一つのパターン化領域(15’)を有しており、前記外面(11)上に光干渉層が配置されていない、請求項1に記載のソーラーモジュール(1)。
- 前記カバープレート(10)の前記内面(13)が、少なくとも一つのパターン化領域(15)を有しており、かつ前記外面(11)が、パターン化領域を有しておらず、前記外面(11)上に光干渉層が配置されていない、請求項1に記載のソーラーモジュール(1)。
- 前記カバープレート(10)の前記内面(13)が、少なくとも一つのパターン化領域(15)を有しており、かつ前記外面(11)が、パターン化領域を有しておらず、前記外面(11)上に別の光干渉層(16’)が配置されている、請求項1に記載のソーラーモジュール(1)。
- 少なくとも一つの前記光干渉層(16、16’)が、正確に1つの屈折層を含み、前記屈折層が、1.7を超え、2.0を超え、又は2.3を超える屈折率nを有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載のソーラーモジュール(1)。
- 少なくとも一つの前記光干渉層(16、16’)が、正確に2つの屈折層を含み、第1の屈折率n1を有する第1の屈折層が、屈折率ndを有する前記カバープレート(10)上に配置されており、かつ第2の屈折率n2を有する第2の屈折層が、前記第1の屈折層上に配置されており、前記屈折率の差の絶対値に下記が適用されている、請求項1〜6のいずれか一項に記載のソーラーモジュール(1):
|n1−nd|>0.3 及び |n2−n1|>0.3
ここで、屈折率n1及びn2のうちの少なくとも一方は、1.9を超え、好ましくは2.3を超える。 - 少なくとも一つの前記光干渉層(16,16’)が正確に3つの屈折層を含み、第1の屈折率n1を有する第1の屈折層が、屈折率ndを有する前記カバープレート(10)上に配置されており、第2の屈折率n2を有する第2の屈折層が、前記第1の屈折層上に配置されており、かつ第3屈折率n3を有する第3屈折層が、前記第2屈折層上に配置されており、前記屈折率の差の絶対値に下記が適用されている、請求項1〜7のいずれか一項に記載のソーラーモジュール(1):
|n3−n2|>0.3、|n2−n1|>0.3、及び|n1−nd|>0.3、
ここで、屈折率n1、n2、及びn3のうちの少なくとも一つは、1.9を超え、好ましくは2.3を超え、ここで、以下が適用されている:
(i)n1>n2、及びn3>n2、又は(ii)n1<n2、及びn3<n2。 - 前記パターン化領域(15、15’)の少なくとも80%が、前記カバープレート(10)の前記平面に対して傾斜した前記セグメント(17、17’)から構成されている、請求項1〜8のいずれか一項に記載のソーラーモジュール(1)。
- (i)前記セグメント(17、17’)の少なくとも30%が、0°を超えて最大15°までの範囲の傾斜角を有し、前記セグメント(17、17’)の少なくとも40%が、15°を超えて最大45°までの範囲の傾斜角を有し、かつ前記セグメント(17、17’)の10%未満が、45°を超える傾斜角を有するか、又は
(ii)前記セグメント(17、17’)の少なくとも40%が、0°を超えて最大15°までの範囲の傾斜角を有し、前記セグメント(17、17’)の少なくとも50%が、15°を超えて最大45°までの範囲の傾斜角を有し、かつ前記セグメント(17、17’)の10%未満が、45°を超える傾斜角を有する、
請求項1〜9のいずれか一項に記載のソーラーモジュール(1)。 - 少なくとも一つの前記光干渉層(16、16’)が、TiOX、ZrOX、SiC、及びSi3N4から選択された少なくとも一つの化合物を含む、請求項1〜10のいずれか一項に記載のソーラーモジュール(1)。
- 前記山と谷との間の高さの差の平均が、少なくとも50μm、又は少なくとも100μmである、請求項1〜10のいずれか一項に記載のソーラーモジュール(1)。
- 前記カバープレート(10)が、50%を超え、特に90%を超える反射ヘイズを有する、請求項1〜12のいずれか一項に記載のソーラーモジュール(1)。
- 少なくとも一つのパターン化領域(15、15’)を有し、かつ黒色の裏面を備えた、コーティングされていない前記カバープレート(10)が、45°及び15°の視野角、並びにそれぞれの視射角から45°ずれた入射角で、少なくとも10、少なくとも15、又は少なくとも20の反射光の明度Lが生じるように実施されている、請求項1〜13のいずれか一項に記載のソーラーモジュール(1)。
- 以下の工程を含む、請求項1〜14のいずれか一項に記載のソーラーモジュール(1)の製造方法:
(a)外部環境に面することを意図した外面(11)と、反対側の内面(13)とを有する透明なカバープレート(10)を提供すること;
(b1)少なくとも一つの領域(15)において前記外面(11)をパターニングし、かつ前記内面(13)上に光干渉層(16)を適用すること、又は
(b2)少なくとも一つの領域(15)において前記外面(11)をパターニングし、少なくとも一つの領域(15’)において前記内面(13)をパターニングし、かつ前記内面(13)のパターン化した前記領域(15’)上に光干渉層(16)を適用すること、又は
(b3)少なくとも一つの領域(15)において前記内面(13)をパターニングし、かつ前記内面(13)のパターン化した前記領域(15)上に光干渉層(16)を適用すること、又は
(b4)少なくとも一つの領域(15)において前記内面(13)をパターニングし、前記内面(13)のパターン化した前記領域(15)上に光干渉層(16)を適用し、かつ前記外面(11)上にさらなる光干渉層(16’)を適用すること;
ここで、パターン化した前記領域(15、15’)は、以下の特徴を有する:
− パターン化した前記領域(15、15’)が、前記カバープレート(10)の平面に対して垂直に、山と谷とを有する高さプロファイルを有し、ここで、前記山と谷との間の高さの差の平均が、少なくとも2μmであり、
− パターン化した前記領域(15、15’)の少なくとも50%は、前記カバープレート(10)の前記平面に対して傾斜する複数のセグメント(17、17’)で構成されており、前記カバープレート(10)の前記平面を基準にして、前記セグメント(17、17’)の少なくとも20%が、0°を超えて最大15°までの範囲の傾斜角を有し、かつ前記セグメント(17、17’)の少なくとも30%が、15°を超えて最大45°までの範囲の傾斜角を有し、ここで、
− 前記内面(13)が、少なくとも一つの前記パターン化領域(15’)を有するときに、前記内面(13)の前記パターン化領域(15’)の前記セグメント(17、17’)は、それぞれ平面であり、少なくとも1μm2のセグメント面積を有し、かつ前記内面(13)上の前記光干渉層(16)の層厚の15%未満の平均粗さを有する。 - 建物外面又は独立壁の統合部品としての、特に、ウィンドウ、ファサード、又はルーフの構成要素としての、請求項1〜14のいずれか一項に記載の着色ソーラーモジュール(1)の使用。
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