JP2022171642A - 着色太陽電池の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】エフェクト顔料を含むポリマーフィルムを太陽電池又は太陽電池モジュールに積層するための改善された方法を提供する。【解決手段】本発明は、配向したエフェクト顔料を含む着色ポリマーフィルムを含む着色太陽電池又は着色太陽電池モジュールの製造方法及びこの方法によって製造される着色太陽電池又は着色太陽電池モジュールに関する。【選択図】図２

Description

本発明は、エフェクト顔料（effect pigments）を含む着色ポリマーフィルムを含む着色太陽電池又は着色太陽電池モジュールの製造方法及びこの方法によって製造される着色太陽電池又は着色太陽電池モジュールに関する。
太陽電池は、過去数年にわたって大きく成功し、２０１９年には国際送電網接続設備の６００ＧＷを上回り、その大部分が実用的規模で設置されている。全ての太陽電池の基本的機能は同じである。つまり、光活性物質が、光を吸収し、励起電子正孔対を生成する。この電子正孔対は、電子及び正孔の移動性が異なる領域、いわゆるｐ－ｎ接合によって太陽電池内で分離される。種々の光吸収物質を使用できるため、太陽エネルギー産業では下記のような種々の太陽電池技術が知られている。
１）結晶シリコン太陽電池（単結晶ｃ－Ｓｉ及び多結晶ｍｃ－Ｓｉ）
２）カドミウム－テルル化物太陽電池（ＣｄＴｅ）
３）銅－インジウム－ガリウム－ジセレニド（ＣＩＧＳ／ＣＩＳ）
４）非晶質シリコン太陽電池（ａ－Ｓｉ）
５）ＩＩＩ／Ｖ太陽電池、例えば、ガリウム－ヒ化物（ＧａＡｓ）太陽電池、又はゲルマニウム／インジウム－（アルミニウム）－ガリウム－ヒ化物又はリン化物（Ｉｎ（Ａｌ）ＧａＡｓ／Ｐ）のようなＩＩＩ族及びＶ族の元素のスタックから構成される多接合太陽電池
６）色素増感太陽電池（ＤＳＳＣ）
７）有機太陽電池（ＯＳＣ）
８）ペロブスカイト太陽電池（ＰＳＣ）
９）量子ドット太陽電池（ＱＳＣ）
１０）セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）又は硫化鉄（ＦｅＳ）のようなＩＩ族及びＶＩ族の元素から構成される他のＩＩ／ＶＩ太陽電池
１１）タンデム太陽電池
それでも、例えば建物のより多くの表面及び他の物体（例えば自動車）の表面を使用することは、太陽エネルギー生産のために使用される全表面積を増大させる。この目的のため、魅力的な色の太陽電池を作り、かつ、様々な吸収角度での効率を高めるための新しい技術及び手法は、太陽エネルギー事業にとって重大な関心事である。
ＷＯ２０１９／１２２０７９Ａ１は、エフェクト顔料を適用媒体、例えば透明ラミネーション材料に組み込み、次に太陽電池モジュールに適用することによって、最新の単一太陽電池、又は電気的に相互接続されている複数の太陽電池から形成された太陽電池モジュールを着色する方法を開示している。ＷＯ２０１９／１２２０７９Ａ１には更に、エフェクト顔料が、ガラス又はＳｉに印刷された場合又はＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）フィルムに使用された場合に、全体的な太陽電池効率を著しく低下させることなく、十分な色を提供できることが記載されている。
エフェクト顔料は、可視太陽光の一部を反射するが、エネルギーを生産するために必要な光を通過させる。しかしながら、エフェクト顔料は小さな板状体の形をしているため、その端が太陽モジュールの見える面を向くように顔料小板が配向するほど、その反射色は減少する。したがって、エフェクト顔料の大部分がモジュール表面に対して実質的に平行に配向する必要があるが、それでも、ある程度の不規則な配向が色彩の印象に関連する視野角を維持するために望ましいことがある。
封入された太陽電池モジュールを製造するための既存の最新技術は、一般的に、フロントガラスと、バックシート又はガラスに積層された封止フィルムに埋め込まれたバスバー（bus bars）を備えた太陽電池とのスタックを組み立てることを含む。次にスタックは、例えば１３０℃～１６０℃（使用される封止材の種類に左右される。）まで加熱されて、真空又は他の物理的圧力によってまとめて圧縮される。
最終的な封入された太陽電池モジュールの構成要素は、図１に例示的に示されており、フロントシート（１１）と、フロント封止フィルム（１２）と、バスバーを有する太陽電池のパターン又はアレイ（１３）と、リア封止フィルム（１４）と、リアシート（１５）と、を含む。矢印は、入射光の方向を示す。
しかしながら、エフェクト顔料を含むフロント封止フィルム（１２）を使用すると、積層形成の後に単一電池及び／又はバスバーの周りの特定の領域が他の領域よりも暗く見える様子が観察された。
特定の理論に拘束されることを望むわけではないが、小さな板状体の形をした顔料は、その配向を、フィルム表面に対して望ましい平行の配向から、より直交の配向へ変化させ、減少した反射色をもたらす傾向にあると考えられる。顔料の配向の乱れは、積層工程中の溶融重合体の流出及び／又は封止フィルムの収縮によって説明可能である。結果として、着色太陽電池モジュールにおける電池及びストリング（strings）／バスバー（bus bars）の特定の拡張パターンが見えている状態のままである。
これは欠点であり、建物の正面のような特定の領域又は光起電装置を組み込んだ建物の他の領域においてエフェクト顔料によって着色された封止フィルムの使用を制限する可能性がある。
したがって、本発明の目的は、エフェクト顔料を含むポリマーフィルムを太陽電池又は太陽電池モジュールに積層するための改善された方法を提供することであり、これは、先行技術の方法で観察される欠点を有しておらず、改善された反射色を有する着色太陽電池又は着色太陽電池モジュールの製造を可能にし、一方で、積層工程中のエフェクト顔料の望まれていない再配向を回避する。本発明の他の目的は、この方法によって製造される、改善された着色太陽電池又は着色太陽電池モジュールを提供することである。
驚いたことに、これらの目的の少なくとも１つを、以下に開示及び請求されるような方法及び太陽電池を提供することによって達成できることがわかった。
特に、驚いたことに、プレラミネーションステップ（pre-lamination step）においてエフェクト顔料を含むポリマーフィルムをフロントシートに積層するように太陽電池モジュールの積層工程を変更すると、エフェクト顔料の望まれていない再配向を減らし、又は回避することさえ可能であり、それによって、着色した太陽電池又は太陽電池モジュールにおける電池及びストリング／バスバーの望まれていない暗いパターンの発生を減らすことができることがわかった。
図１は、最終的に封入された太陽電池モジュールの構成要素の概略図である。 図２は、本発明の好ましい実施形態に係る方法によって製造された太陽電池モジュールの概略図である。 図３は、比較例１のスタック２に従って製造された太陽電池モジュールの平面図である。 図４は、実施例１のスタック２に従って製造された太陽電池モジュールの平面図である。
したがって、本出願は、下記ステップを含む着色太陽電池又は着色太陽電池モジュールの製造方法に関する。
ａ）好ましくは、熱及び／又は圧力を加えること、又は接着剤又は接合用の剤若しくは層を使用することによって、好ましくは真空プレスの中で、少なくとも１つのエフェクト顔料を含むポリマーフィルムをフロントシートに積層する。
ｂ）任意選択で、好ましくは室温まで、エフェクト顔料を含む積層されたポリマーフィルムを有するフロントシートを冷やす。
ｃ）下記層を含むスタックを、エフェクト顔料を含む積層されたポリマーフィルムを有するフロントシートの上に供給する、又はエフェクト顔料を含む積層されたポリマーフィルムを有するフロントシートを、Ｃ１～Ｃ４の層のスタックの上に供給する。
Ｃ１）任意選択で、少なくとも１つのフロント封止フィルム
Ｃ２）少なくとも１つの太陽電池、又は、導電性部品によって、好ましくはバスバーによって電気的に相互接続されている太陽電池のアレイ
Ｃ３）任意選択で、少なくとも１つのリア封止フィルム
Ｃ４）リアシート
ｄ）好ましくは、熱及び／又は圧力を加えること、又は接着剤又は接合剤を使用することによって、好ましくは真空プレスの中で、Ｃ１～Ｃ４の層のスタックを、エフェクト顔料を含む積層されたポリマーフィルムを有するフロントシートに積層する。
上記及び下記において、太陽電池又は太陽電池モジュールの「前側」という用語は、放射線を受ける面又は入射光に面する面を意味し、太陽電池又は太陽電池モジュールの「後側」又は「背面側」という用語は、放射線を受ける側の反対側又は入射光と反対側の面を意味する。「フロントガラス／シート」又は「フロント封止フィルム」という用語は、太陽電池又は太陽電池モジュールの前側に設けられた、ガラス、シート又は封止フィルムを意味し、「リアガラス／シート」及び「リア封止フィルム」という用語は、太陽電池又は太陽電池モジュールの後側に設けられた、ガラス、シート又は封止フィルムを意味する。
上記及び下記において、特に明記しない限り、「太陽電池」という用語は、単一太陽電池及び太陽電池モジュールの両方、さらに、前述のアレイ、ストリング又はパターンを包含すると解釈される。同様に、特に明記しない限り、「太陽電池モジュール」という用語は、単一太陽電池も包含すると解釈される。
本発明は、最新の太陽電池、さらに、電気的に相互接続されている複数の太陽電池で形成された太陽電池モジュールを着色する高効率の方法であって、優れた適応性を有し、太陽電池効率の低い又は無視できるほどの損失及び高い水準の長期間安定性で広範にわたる種々の色を得る方法を提供する。さらに、本発明は、単一太陽電池が見えず、同時に、太陽電池効率の低い又は無視できるほどの損失が達成されるように、バスバー及び太陽電池モジュール内を暗くできる高い色均一性を達成するための解決法を提供する。
特に、驚いたことに、プレラミネーションステップ（上記及び下記において「ステップａ）」とも呼ばれる。）においてエフェクト顔料を含むポリマーフィルムを太陽電池のフロントシートに積層するように太陽電池の製造方法を変更することによって、着色した太陽電池又は太陽電池モジュールにおける電池及びストリング／バスバーの望まれていない暗いパターンの発生を低減し、又は回避することさえ可能であることがわかった。エフェクト顔料は、ポリマーフィルムと共にフロントシートに予め固定されるのに対して、プレラミネーションステップ自体は、エフェクト顔料の配向の乱れを引き起こさないか、又はその程度はそれほどではないため、太陽電池の最後の積層形成の間に、エフェクト顔料の配向の乱れを低減し、又は回避することさえ可能であると考えられる。
本発明に係るエフェクト顔料は、特にＥＶＡフィルム（エチレン酢酸ビニルフィルム）に使用される場合に、全体的な太陽電池効率を著しく低下することなく、十分な色を提供するために理想的であることもわかった。長期間試験は、高水準の安定性を示した。エフェクト顔料含有フィルムと太陽電池との直接的な接触は太陽モジュールの構成において最も過酷な場所であるため、太陽モジュールスタックのどの場所でも悪影響がないことが想定される。
エフェクト顔料は、入射可視光の一部を反射するが、光起電過程によってエネルギーを生産するために必要な光を通過させる。最高効率角度を変更し、それに伴って色及び効率を制御できるように、エフェクト顔料を配向できる。
エフェクト顔料を含むポリマーフィルムを最新の太陽電池に容易に適用することが可能であり、これは、その適用を更に効率的にする。プレラミネーションステップと、エフェクト顔料を含む積層されたポリマーフィルムを有するフロントシートを太陽電池モジュールに適用するプロセスステップとの両方は、既存の最新方法に容易に組み込まれて、封入された太陽電池モジュールを構築できる。
本発明の利用によって、太陽電池の外観を特別な要求に適応させることができる。建物、装置及び自動車といった太陽電池を含む物体の外観を改善でき、そして、太陽電池の透明性及び反射性を制御できる。さらに、暗いバックシートを使用し、バスバー及び接続部を暗くすると、電池及び明るい色のバスバーの視認を回避できる。また、本発明を、特別な効果及び意匠を得るための素晴らしい色の太陽電池を提供するために使用することができ、例えば、使用されるエフェクト顔料に応じて、例えばきらめき効果（sparkle effect）のような質感をパネルに付与できる。
本発明の他の利点は、外観を人々が慣れている並みの外観に変更することによって、太陽電池を任意の表面に一体となって組み込むことが可能なことである。太陽電池の着色は、種々の色にわたって実行でき、ガラスのような堅い基材又は単一太陽電池技術に制限されない。さらに、積層スタックにおける追加層のような複雑な解決法は必要とされない。
エフェクト顔料層は、太陽電池の前側の外観を、例えば、赤、青、紫、緑のような種々の色にする。ポリマーフィルムの厚さ、その中に使用されるポリマーの種類に加えて、エフェクト顔料の濃度又はこれらの組み合わせは、所望の色彩効果を得るために変更されてもよい。
特に、建物（正面及び屋根）、つかみ所（hand hold）、携帯用及び設置型装置、自走車両（自動車、オートバイ、スクーター、トラック及び類似物）といった種々の表面、又は光学的外観を変更することなく太陽電池の継ぎ目のない融合を必要とする他の高視認性表面、又は太陽電池の典型的な技術的外観が人々が慣れている典型的な外観に変化し、かつ、長期間安定性が必要な他のソーラー設備に対して、太陽電池を一体に組み込むために、本発明に係る方法を使用することができる。さらに、これらの改善を、太陽電池効率を著しく損失することなく達成することができる。
着色太陽電池は、建物、伝達及び輸送物、例えば、自動車、列車、トラック、トレーラー、手動装置、船、値札、プラスチック、着用可能な商品及び家庭用品又は類似物のような、典型的な着色表面に使用可能である。
さらに、太陽電池性能に影響する大きな欠点を有し、実生活の条件下で太陽電池の効率が、＞１５％の初期性能から１０％未満に下がる可能性がある現在利用可能な技術とは対照的に、着色太陽電池の効率は大きく影響を受けないため、太陽エネルギーの費用は著しく増加しない。
驚くべきことに、エフェクト顔料の濃度を適宜選択すると、エフェクト顔料は、電池効率への影響を小さくしたまま太陽電池を均一に着色する可能性を示す。驚くべきことに、真珠光沢顔料、干渉顔料及び／又は多層顔料のような、とりわけ従来のエフェクト顔料が所望の効果を示すこともわかった。これらのエフェクト顔料の動作原理は特定の波長領域の選択反射に基づいているため、色彩効果を選択的に調整でき、結果として生じる効率を光の透過部と関連付けることができる。一般に、所望の色彩効果は、特定波長の低反射で既に得られている。性能を、一部のフレークによって検出される７００～１１００ｎｍの特定波長において向上させることも可能であり、これは、量子効率にとって重要である。
熱、紫外光、湿気及び温度変化に対するシステム全体の長期間安定性も積極的に試験された。
次に本発明に係る方法をより詳細に説明する。
本発明に係る方法によって得られる好ましい太陽電池又は太陽電池モジュールは、下記のものを含む。
－ ガラス、又は例えばＴＰＴ（Ｔｅｄｌａｒ（商標）－ポリエステル－Ｔｅｄｌａｒ（商標）、Ｔｅｄｌａｒ（商標）はＤｕＰｏｎｔから市販されているＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）フィルムである。）のようなプラスチックフィルムの、上記及び下記においてフロント及びリアシートとも呼ばれる、２つのアウターシート。
－ 例えばポリオレフィン、特に、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル）、ＥＢＡ（エチレンブチルアクリレート）、ＥＭＡ（エチレンメチルアクリレート）、ＥＥＡ（エチレンエチルアクリレート）、ＰＯＥ（ポリオレフィンエラストマー）、ＢＰＯ（エチレンとメチルアクリレートとの共重合体又は例えばＱｕｅｎｔｙｓ（商標）という名称でＢｏｒｅａｌｉｓから市販されているポリプロピレン）を含むがこれに制限されないポリエチレン共重合体、さらに、ＰＶＢ又はＴＰＵ（熱可塑性ポリウレタン）、好ましくはＥＶＡといったポリマー材料の、少なくとも２つの透明層であり、このうちの１つは、少なくとも１つのエフェクト顔料を含む。
－ 太陽電池又は電気的に相互接続されている太陽電池のストリング若しくはアレイ。
これらの構成要素は、次の順序で積み重ねられる：フロントガラス／エフェクト顔料を含むフロントポリマーフィルム／好ましくは、エフェクト顔料を含まない第２ポリマーフィルム／太陽電池／エフェクト顔料を含まないリアポリマーフィルム／リアガラス又はＴＰＴ。
先行技術で提案されているように１つのステップにおいて上記スタックを積層する代わり、本発明に係る方法では、プレラミネーションステップ（ステップａ）においてエフェクト顔料を含むポリマー（ＥＶＡ）フィルムをフロントシートに積層する。
プレラミネーションステップａは、標準的な方法を使用することによって実施可能であり、例えば２つの層を熱及び圧力にさらすことによって、例えば、ラミネーションマシンの中で、特定の時間の長さで、真空及び／又は他の物理的圧力を適用することによって、実施可能である。
あるいは及び／又は追加として、少なくとも１つの接着剤及び／又は接合用の剤若しくは層を使用することによって、積層形成を実現又は支援できる。接着剤／接合剤は、反応性又は非反応性であってもよく、天然物又は合成物を含むか、天然物又は合成物からなるものであってもよい。適切かつ好ましい例としては、所望の用途に応じて、ポリウレタン（ＰＵＲ）、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、ゴム、アクリル及びシリコーン接着剤が挙げられるが、これらに制限されない。
プレラミネーションステップａ）の後、積層形成のために熱が加えられた場合、エフェクト顔料を含む積層ポリマーフィルムを有するフロントシートを、好ましくはステップｂ）において冷やし、非常に好ましくは室温まで冷やす。エフェクト顔料を含むポリマーフィルムは、ガラスに永久に固定され、手で剥がせない。顔料は、表面に均一に分布する。
次のステップｃ）において、任意選択のフロント封止材と、太陽電池と、任意選択のリア封止材と、リアシートとの残りのスタックを、フロントガラスとエフェクト顔料を含むポリマーフィルムとの予め積層された二重層の上に配置し、又はその代わりに、予め積層された二重層を、残りのスタックの上に配置する。好ましくは、予め積層された二重層を、エフェクト顔料を含むポリマーフィルムが太陽電池に面するように配置する。
次に、スタックの最後の積層形成を、ステップｄ）において、好ましくはプレラミネーションステップの条件と同様の条件下で実施する。
プレラミネーションステップａ）及び最後のラミネーションステップｄ）において、適用される適切な熱、圧力及び時間の長さは、使用されるシート及びフィルムの種類しだいであり、当業者によって容易に選択可能である。フロントガラスシート及びＥＶＡのポリマーフィルムが使用される場合、加熱温度は、好ましくは１３０℃～１６０℃の範囲であり、非常に好ましくは１３５℃であり、時間の長さは、好ましくは２０～３０分間である。好ましくは、真空プレスが使用される。好ましくは、４００～９００ｍｂａｒの圧力が加えられる。
最後のラミネーションステップｄ）の後、好ましくは室温まで、積層スタックを再び冷やす。封止フィルム及びリアシート（プラスチックリアシートが使用される場合）の余分な材料をカットすることが可能であり、接続箱を太陽電池モジュールの電気接続のために取り付けることが可能であり。最後に積層体を組み立てることが可能である。
好ましくは、結果として生じる積層体は、完全に密閉され、理想的な場合において、太陽電池を少なくとも２５年間保護できる。
本発明の好ましい実施形態に係る方法によって製造された太陽電池モジュールは、図２に例示的に示されており、好ましくはガラスシートであるフロントシート（２１）と、エフェクト顔料を含む、好ましくはＥＶＡフィルムであるポリマーフィルム（２２）と、エフェクト顔料又は他の着色剤を含まない、好ましくはＥＶＡフィルムであるフロント封止フィルム（２３）と、バスバーを有する太陽電池のアレイ（２４）と、好ましくはＥＶＡフィルムであるリア封止フィルム（２５）と、好ましくはＴＰＴフィルム又はガラスシートであるリアシート（２６）と、を含む。矢印は、入射光の方向を示す。
好ましい実施形態において、少なくとも１つの更なる封止フィルム（図２に示されていない）が、エフェクト顔料を含むポリマーフィルム（２２）と太陽電池（２４）との間、及び／又は太陽電池（２４）とリアシート（２６）との間に配置される。更なる封止フィルムは、エフェクト顔料を含まない。
他の好ましい実施形態において、太陽電池モジュールは、フロント封止フィルム（２３）を含まない。
他の好ましい実施形態において、エフェクト顔料を含むポリマーフィルム（２２）は、封止フィルムとして機能する。
他の好ましい実施形態において、保護箔又は外側箔（図２に示されていない）が、完成した太陽電池又は太陽電池モジュールの上に適用される。
フロントシート（２１）、ポリマーフィルム（２２）及びフロント封止フィルム（２３のような、太陽電池モジュールの前側に位置する構成要素は、太陽電池又は太陽電池アレイ（２４）を通過する入射光に対して実質的に透明である。
フロントシート（２１）及びリアシート（２６）は、好ましくはガラスシートから選択される。他の好ましい実施形態において、フロントシート（２１）及び／又はリアシート（２６）、より好ましくは、リアシート（２６）は、ポリマーシート、好ましくはＴＰＴシートである。
リアシートとして、又はリアシート中に使用するための更に好ましいポリマーは、ダブルフルオロポリマー、シングルフルオロポリマー及び非フルオロポリマー並びに各区分内の種々の構造に分類可能である。一般的に、ダブルフルオロポリマーのリアシートは、Ｔｅｄｌａｒ（商標） ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）フィルム又はＫｙｎａｒ（商標） ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）フィルムの外層と、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の中核層と、から主に構成される。一般的に、シングルフルオロポリマーのリアシートは、空気側のＴｅｄｌａｒ又はＫｙｎａｒ（商標）並びに内側のＰＥＴ及びプライマー又はＥＶＡ層から構成される。一般的に、非フルオロポリマーのリアシートは、２つのＰＥＴ及び１つのプライマー又はＥＶＡ層から構成される。
また、図２に例示的に示されるような太陽電池アレイ（２４）は、単一太陽電池に置き換えられてもよい。
太陽電池（２４）は、あらゆる種類の太陽電池技術、例えば、非晶質、単結晶及び多結晶シリコンの太陽電池、ＣＩＧＳ、ＣｄＴｅ、ＩＩＩ／Ｖ太陽電池、ＩＩ／ＶＩ太陽電池、ペロブスカイト太陽電池、有機太陽電池、量子ドット太陽電池及び色素増感太陽電池に加えて、単一電池から作られた太陽電池モジュールから選択可能である。結晶太陽電池は、セル構造、例えば、Ａｌ－ＢＳＦ、ＰＥＲＣ、ＰＥＲＬ、ＰＥＲＴ、ＨＩＴ、ＩＢＣ、結晶シリコン基板に基づく両面又は他の電池タイプを含む。
リアシート（２６）は、好ましくは黒色又は暗色であり、及び／又は、例えばリア封止フィルム又は追加の封止フィルムのような黒色又は暗色のシートは、太陽電池又は太陽電池モジュールの後側、すなわち、太陽電池（２４）とリアシート（２６）との間に配置され、暗色は、好ましくは太陽電池の色と等しい濃青色である。
太陽電池（２４）において、導電性部品は、好ましくは金属系導電性部品を含み、金属系導電性部品としては、下記部品が挙げられるが、これに制限されない。
ｉ）主垂直接続部品から構成されるＨ－グリッド、いわゆるバスバー
ｉｉ）水平電流収集部品、いわゆるフィンガー（fingers）
ｉｉｉ）電池間の接続部品及びはんだ
本発明の好ましい実施形態において、太陽電池（２４）の完全に均一な外観を実現するために、前述の部品ｉ）～ｉｉｉ）を含むがこれに制限されない金属系導電性部品は、好ましくは、エフェクト顔料を含むポリマーフィルム（２２）の適用の前に、黒色又はダークソーラーブルーのような暗色に着色される。
本発明の他の好ましい実施形態において、暗色、好ましくは黒色又は濃青色のグリッドが、太陽電池の少なくとも１つの層に組み込まれ、グリッドは、単一太陽電池と、バスバー、伝導路及びはんだ付け部を含む導電性部品との間の空間のような明るい領域を覆う。本発明の他の好ましい実施形態において、単一太陽電池間の空間を隠すために、黒色又は濃青色の後部層が太陽電池の後ろに適用される。黒色又は濃青色の後部層は、印刷され、又は箔として適用されてもよい。
Ｈ－グリッドフロントパターンを用いて太陽電池（２４）の他に白く見える金属部品を暗くする適切かつ好ましい方法としては、金属細片を黒色ポリマー箔で覆うこと、又は金属部品に黒色塗料を塗ることが挙げられる。印刷された銀のＨ－グリッドの場合、硫化銀の薄い層の形成（例えばＨ2Ｓを用いる処理）によって、又は銅のめっき及び酸化によって、銀を直接黒くできる。めっきされた金属グリッドの場合、ＣｕＯ又はＡｇ2Ｓのような強い吸収性の金属酸化物若しくは硫化物又は類似の暗色金属酸化物又は別のものを用いて、金属スタックの最上層を直接めっきできる。（スマートワイヤー技術のような）新しい金属処理方式の利用の場合、黒色ワイヤー、又は反射率を小さくして金属グリッドの暗い外観を形成する微細構造を有するワイヤーも、本発明に利用できる。黒色又はダークソーラーブルーのリアシートをモジュールの背景として使用すると、近距離からでもモジュール全体の非常に均一な外観を得ることができる。
ポリマー及び封止フィルムは、好ましくは有機ポリマーから選択される。有機ポリマーとしては、例えば、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル）、ＥＢＡ（エチレンブチルアクリレート）、ＥＭＡ（エチレンメチルアクリレート）、ＥＥＡ（エチレンエチルアクリレート）、ＰＯＥ（ポリオレフィンエラストマー）、ＢＰＯといったポリエチレン共重合体のようなポリオレフィン、さらに、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ポリビニルブチラール ＰＶＢ、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリレート、ポリオール、ポリイソシアネート又はポリアミン、さらに、前述の共重合体、樹脂、混合物又は多層物、例えば、ポリカーボネート含有ウレタン樹脂、塩化ビニル－酢酸ビニル含有ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタンアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂又はＴＰＵ（熱可塑性ポリウレタン）が挙げられるが、これらに制限されない。
フロント、リア及び更に封止フィルムは、好ましくは、ＴＰＵ又はポリオレフィンを含み、非常に好ましくはこれらのものからなり、ポリオレフィンは、ＥＶＡ、ＥＢＡ、ＥＭＡ、ＥＥＡ、ＰＯＥ又はＢＯＰを含むがこれに制限されない。
エフェクト顔料を含むポリマーフィルム（２２）は、放射線を受ける側、すなわち、本発明に係る太陽電池又は太陽電池モジュールの可視部内に配置される。それは、図２に示されるように、フロントシート（２１）の内側、すなわち、太陽電池又は太陽電池のアレイに面する側に、太陽電池モジュールにおいて配置されてもよく、あるいはそれは、フロントシート（２１）の外側、すなわち、入射光に面する側に配置されてもよい。
エフェクト顔料を含むポリマーフィルム（２２）は、任意の表面に局所的かつ柔軟に適用可能である。したがって、それは、完成した太陽電池又は太陽電池モジュールの外面に、太陽電池又は太陽電池モジュールを覆う保護基材（ガラス又はプラスチック）に、又は光活性材料／太陽電池に直接的に、適用可能である。
有利なことに、エフェクト顔料を含むポリマーフィルム（２２）は、反射防止フィルムとしても利用可能である。
本発明に従ってポリマーフィルム（２２）に使用されるエフェクト顔料は、好ましくは透明又は少なくとも半透明である。本発明に有用なエフェクト顔料は、好ましくは緑色を示す。ただし、青色、灰色、白色、青紫色、赤色、オレンジ色、黒色のような他の色も適当である。特定の色及び色調を生成するための他の色又はこれらの混合が使用可能である。エフェクト顔料は、例えば銀、白金、金、銅及び種々の他の金属が挙げられるがこれに制限されない金属効果をもたらすこともできる。種々の色の混合を利用して、印刷画像／絵を作成することもできる。
エフェクト顔料及び／又はエフェクト顔料を含むポリマーフィルム（２２）は、特定の太陽電池又は太陽電池モジュールに関連する放射線に対して、好ましくは２６０～１２００ｎｍの範囲、より好ましくは４００～８００ｎｍの範囲の放射線に対して、好ましくは少なくとも３０％、より好ましくは少なくとも６０％、最も好ましくは８０％の全透過率を有する。
エフェクト顔料及び／又はエフェクト顔料を含むポリマーフィルム（２２）は、太陽スペクトルの可視領域、より好ましくは４００～８００ｎｍの範囲において、好ましくは１～４０％、より好ましくは１～３０％、最も好ましくは１～２０％の反射率で、選択反射最大を有する。例えば、次の範囲における全反射率が５％になるように選択された最大反射を有する４５０～５５０ｎｍの範囲における局所的な反射ピークは、他に光学的に青い太陽電池の強い緑色の印象を得るために十分である。
好ましくは、エフェクト顔料及び／又はエフェクト顔料を含むポリマーフィルム（２２）は、特定の太陽電池又は太陽電池モジュールに関連する放射線に対して、好ましくは２６０～１２００ｎｍの範囲、より好ましくは４００～８００ｎｍの範囲の放射線に対して、＜４０％、より好ましくは＜３０％、非常に好ましくは＜２０％、最も好ましくは＜１０％の全反射率を有する。
さらに好ましくは、エフェクト顔料及び／又はエフェクト顔料を含むポリマーフィルム（２２）は、８００～１０００ｎｍの範囲の放射線に対して、＜３０％、非常に好ましくは＜２０％、最も好ましくは＜１０％の反射率を有する。
エフェクト顔料を含むポリマーフィルム（２２）は、特定の色だけでなく、特定の太陽電池に関連する放射線に対して、好ましくは２６０～１２００ｎｍの範囲の放射線に対して、高い透過率（少なくとも３０％、好ましくは＞８０％）を示し、かつ、２６０～１２００ｎｍの範囲において、好ましくは約５～４０％、好ましくは１０％未満の反射率の合計を示す。
本発明に係る太陽電池及び太陽電池モジュールの内部及び外部量子効率は、２６０～１２００ｎｍの波長領域において、好ましくは≧６０％（≧０．６）、好ましくは≧７０％（≧０．７）及び好ましくは≧８０％（≧０．８）である。
量子効率は、発電に使用される光子の量を示す。外部量子効率（ＥＱＥ）は、太陽電池によって吸収されて効率的に電気に変換された光子の量に相関して、太陽電池を照らす全光子の量の波長選択関係を示す。内部量子効率（ＩＱＥ）は、太陽電池に到達して電気に変換された光子の量の関係を示す。本発明の場合、内部量子効率と外部量子効率との違いは、次のように説明可能である。
ＥＱＥ＝ＩＱＥ－エフェクト顔料を含む封止フィルムによる反射光子
したがって、ＩＱＥ及びＥＱＥの両方の高水準は、太陽電池性能に対するエフェクト顔料の限定的な影響を示す。エフェクト顔料及び／又はエフェクト顔料を含むポリマーフィルム（２２）の相対的電流損失［Ａ／ｍ2］は、４０％未満、好ましくは３０％未満、最も好ましくは２０％未満となる。したがって、エフェクト顔料及び／又はエフェクト顔料を含むポリマーフィルム（２２）の効率低下［Ｗ／ｍ2］は、４０％未満、好ましくは３０％未満、最も好ましくは２０％未満となる。
ｃ－Ｓｉ太陽電池への顔料及び層の影響は、反射データによって評価可能である。反射データは、処理された電池の最大電力吸収／最大光電流生成を評価するために使用される。反射率及び透過率の測定及び計算は、当業者に知られている一般的な方法によって、そして、実験項に更に記載されているように実施される。
ＴＰＵ系封止材を用いる基準は、広い波長にわたって典型的な９０％のＥＱＥを示し、太陽電池の白色／灰色の外観をもたらす本発明に係るエフェクト顔料混合物は、７％程度の低下を示し、コーティングされたガラスフレークに基づく本発明に係る緑色エフェクト顔料は、平均して５％未満の低下及びＩＲ領域における量子効率の増加さえも示す。
エフェクト顔料は、好ましくは、金属酸化物、金属酸化物水和物又はこれらの混合物を含む少なくとも１つのコーティングを含むフレーク状基材を含む。好ましくは、エフェクト顔料は、透明又は半透明で無色のフレーク状基材から構成され、透明又は半透明で無色の材料の少なくとも１つの層で覆われている。真珠光沢顔料、干渉顔料及び／又は多層顔料の使用が好ましい。エフェクト顔料の長期間安定性は、好ましくは、例えばＷＯ２０１１／０９５３２６Ａ１及び下記に記載されているように、エフェクト顔料の最後の層としての有機コーティング及び／又は無機コーティングのポストコーティングを使用することで改善可能である。
エフェクト顔料の適切な基材は、例えば、すべて知られているコーティングされた、又はコーティングされていないフレーク状基材、好ましくは透明又は半透明で、好ましくは無色のフレークである。例えば、フィロケイ酸塩、特に合成又は天然の雲母、ガラスフレーク、ＳｉＯ2フレーク、Ａｌ2Ｏ3フレーク、ＴｉＯ2フレーク、液晶ポリマー（ＬＣＰｓ）、ホログラフィック顔料、ＢｉＯＣｌフレーク又は上記フレークの混合物が適切である。誘電体コーティングを有するアルミニウムフレークも、活性な光起電層の非常に高い隠蔽力を得るために低濃度で本発明に従って使用可能である。
ガラスフレークは、当業者に知られているすべてのガラスの種類、例えば、Ａガラス、Ｅガラス、Ｃガラス、ＥＣＲガラス、リサイクルガラス、窓ガラス、ホウケイ酸ガラス、Ｄｕｒａｎ（商標）ガラス、実験器具ガラス又は光学ガラスから構成可能である。ガラスフレークの屈折率は、好ましくは１．４５～１．８０であり、特に１．５０～１．７０である。特に好ましいガラスフレークは、Ａガラス、Ｃガラス、Ｅガラス、ＥＣＲガラス、石英ガラス又はホウケイ酸ガラスから構成される。
合成又は天然の雲母の、コーティングされた、又はコーティングされていないフレーク、ＳｉＯ2フレーク、Ａｌ2Ｏ3フレーク及びガラスフレーク、特にＣガラス、ＥＣＲガラス又はホウケイ酸カルシウムアルミニウムのガラスフレークが好ましい。特に、ホウケイ酸カルシウムアルミニウムガラスに基づくエフェクト顔料が好ましく使用される。本発明の変形例において、Ａｌ2Ｏ3フレークが好ましい。
基材は、一般的に０．０１～５μｍ、特に０．０５～４．５μｍ及び特に好ましくは０．１～１μｍの厚さを有する。長さ又は幅の寸法は、通常１～５００μｍ、好ましくは１～２００μｍ及び特に５～１２５μｍである。これらは、一般的に２：１～２５，０００：１、好ましくは３：１～１０００：１及び特に６：１～２５０：１のアスペクト比（平均粒子厚さに対する平均直径の比）を有する。付加的なコーティングは、一般的にたった数百ナノメートルの領域にあり、したがって、エフェクト顔料の厚さ、長さ又は幅（粒径）に著しい影響を及ぼさないため、原則としてフレーク状基材の寸法は、本発明に従って使用されるコーティングされたエフェクト顔料にも適用される。
エフェクト顔料及びこの基材の粒径及び粒度分布は、本技術分野における通常の様々な方法によって測定可能である。ただし、Ｍａｌｖｅｒｎ Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ ２０００、Ｂｅｃｋｍａｎ Ｃｏｕｌｔｅｒ、Ｍｉｃｒｏｔｒａｃ等を用いる標準的方法におけるレーザー回折法の使用が好ましい。さらに、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）の画像といった他の技術が使用可能である。
好ましい実施形態において、基材は、金属酸化物、金属酸化物水和物、金属水酸化物、金属亜酸化物、金属フッ化物、金属窒化物、金属酸窒化物又はこれらの物質の混合物を含む、少なくとも１つの透明又は半透明の層で覆われる。好ましくは、基材は、これらの層で部分的に又は全体的に覆われる。
さらに、高屈折率層及び低屈折率層を含む多層構造体の存在も可能であり、好ましくは、高屈折率層及び低屈折率層は交互に存在する。高屈折率層（屈折率≧２．０）及び低屈折率層（屈折率＜１．８）を含む層パッケージが特に好ましく、少なくとも１つの層パッケージが基材に適用されてもよい。ここで、基材を多層構造体に含めるために、高屈折率層及び低屈折率層の順序を基材に合わせることが可能である。
金属酸化物、金属酸化物水和物又はこれらの混合物が特に好ましく、好ましくはＴｉ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ及びＺｎ、特にＴｉ、Ｓｎ及びＳｉのものである。酸化物及び／又は酸化物水和物は、単一層又は別々の層に存在してもよい。特に、ルチル又はアナターゼ型、好ましくはルチル型の二酸化チタンが使用される。ルチル型への二酸化チタンの転化のために、二酸化チタン層の下に二酸化スズ層が好ましく適用される。好ましい多層コーティングは、交互の高屈折率層及び低屈折率層、好ましくは、例えばＴｉＯ2－ＳｉＯ2－ＴｉＯ2を含む。
金属の酸化物、水酸化物及び／又は酸化物水和物の層は、好ましくは既知の湿式化学法によって適用され、ここでは、エフェクト顔料の製造のために開発された、基材の被覆をもたらす湿式化学コーティング法を使用することができる。湿式化学的適用の後、被覆生産物は、続いて分離され、洗浄され、乾燥され、好ましくはか焼される。
これらの個々の層の厚さは、通常１０～１０００ｎｍ、好ましくは１５～８００ｎｍ、特に２０～６００ｎｍ、特に２０～２００ｎｍである。
光、温度、水及び天候の安定性を高めるために、エフェクト顔料は、ポストコーティング又は後処理を受けてもよい。ポストコーティングは、最後の層としての有機コーティング及び／又は無機コーティングであってもよい。ポストコーティングは、好ましくは、元素Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｃｅ又はこれらの混合物若しくは混合相の少なくとも１つの金属酸化物層を含む。さらに、有機又は有機／無機の組み合わせのポストコーティングが可能である。シラン及び／又は有機官能性シランも、単独で又は金属酸化物と組み合わせて使用可能である。適切なポストコーティング又は後処理の方法は、例えば、ＤＥ２２１５１９１、ＤＥ－Ａ３１５１３５４、ＤＥ－Ａ３２３５０１７又はＤＥ－Ａ３３３４５９８、ＥＰ００９０２５９、ＥＰ０６３４４５９、ＷＯ９９／５７２０４、ＷＯ９６／３２４４６、ＷＯ９９／５７２０４、Ｕ．Ｓ．５，７５９，２５５、Ｕ．Ｓ．５，５７１，８５１、ＷＯ０１／９２４２５、ＷＯ２０１１／０９５３２６に記載された方法又は当業者に知られている他の方法である。
本発明に使用可能なエフェクト顔料は、例えば、Ｉｒｉｏｄｉｎ（商標）、Ｐｙｒｉｓｍａ（商標）、Ｘｉｒａｌｌｉｃ（商標）、Ｍｉｒａｖａｌ（商標）、Ｃｏｌｏｒｓｔｒｅａｍ（商標）、ＲｏｎａＳｔａｒ（商標）、Ｂｉｆｌａｉｒ（商標）及びＬｕｍｉｎａ Ｒｏｙａｌ（商標）の商品名で提供される市販の干渉顔料又は真珠光沢顔料である。他の市販のエフェクト顔料が使用されてもよい。特に、Ｃｏｌｏｒｓｔｒｅａｍ（商標）、Ｘｉｒａｌｌｉｃ（商標）、Ｍｉｒａｖａｌ（商標）及びＲｏｎａｓｔａｒ（商標）の顔料が使用されてもよい。
多くの場合、少なくとも２つの異なるエフェクト顔料の使用によって特殊効果を得ることができるため、ポリマーフィルム（２２）は、異なるエフェクト顔料の混合物を含んでいてもよい。この場合、エフェクト顔料を任意の割合で混合することができるが、ポリマーフィルム（２２）中のすべてのエフェクト顔料の総含有量は、６０質量％を超えるべきではない。
ポリマーフィルム（２２）中のエフェクト顔料の濃度は、好ましくは０．１～４０質量％、好ましくは０．１～２０質量％の範囲である。より好ましくは、ポリマーフィルム（２２）中のエフェクト顔料の濃度は、０．１～１５質量％の範囲、特に０．２～１０質量％の範囲、最も好ましくは０．２～８質量％の範囲である。
特に明記しない限り、上記及び下記におけるエフェクト顔料の質量パーセントは、封止フィルムの固体部分の総質量に基づいている。
ポリマーフィルム（２２）中のエフェクト顔料の量、ｍ2あたりのグラムは、フィルムの厚さによって定義される。例えば、バインダー媒体に基づく成分において１％のエフェクト顔料を含む２０μｍ厚のフィルムは、ｍ2あたり約０．４ｇのエフェクト顔料に相当し、一方で、１２％のエフェクト顔料を含む１００μｍ厚のフィルムは、ｍ2あたり約１８ｇのエフェクト顔料に相当する。したがって、処理された太陽表面のｍ2あたりのエフェクト顔料の一般的な範囲は、薄膜（１μｍ）かつ低濃度での０．１ｇ／ｍ2から、厚膜（２００μｍ）の高濃度での７５ｇ／ｍ2までの範囲となる。好ましい量は、０．２～３０ｇ／ｍ2、好ましくは１～１５ｇ／ｍ2、特に好ましくは１～６ｇ／ｍ2の範囲である。
エフェクト顔料は、例えば当業者に知られている押出成形法によってポリマーフィルム（２２）に導入可能である。
押出成形において、熱可塑性プラスチックは、スクリューにおいて粘性塊に溶かされ、次にノズルを通じてプレスされて形を作る。可能な形状の種類は、膨大である。フィルム、箔及び板は、フラットノズルを通って押し出される。より大きな開口を有するノズルは、ソリッドロッド、チューブ又はフラットプロファイルに使用される。
シート／フィルム押出成形は、厚すぎて吹き出せないプラスチックシート又はフィルムを押し出すために使用される。２種類のダイ、すなわちＴ型及びコートハンガーが使用可能である。これらのダイの目的は、ポリマー溶融物の流れを、押出機からの画一的な円形生産物から薄くて平面状の流れに変更及び誘導することである。どちらのダイの種類も、ダイの全断面領域にわたって一定で均一な流れを確実にする。冷却は、一般的に、一連の冷却ロール（カレンダー又は「チル」ロール）を通じて引っ張ることによって行われる。シート押出成形において、これらのロールは、必要な冷却を提供するだけでなく、シートの厚さ及び表面性状も決定づける。多くの場合、共押出を使用して、改善された機械的特性、ＵＶ吸収、組織、酸素透過耐性又はエネルギー反射といった特定の性質を得るために、基材の上に少なくとも１つの層を適用する。
マスターバッチ又はコンパウンドは、通常、エフェクト顔料を用いて溶融塊を着色するために使用される。エフェクト顔料を用いるプラスチック押出成形における十分な結果のために、混合エネルギーとできるだけ損傷を受けていない顔料との間で偏りのない比を維持する必要がある。ミキシングセクションの過剰なせん断又は不適切なねじ若しくはフィルターは、エフェクト顔料を破壊し、真珠光沢効果を劇的に低下させる。顔料の配向は、均一な効果のために重要である。これは、対応する工学技術及び機械設計を通じて方法で保証される必要がある。
本発明の好ましい実施形態において、ポリマー材料中に所望量、例えば２０質量％のエフェクト顔料を含むマスターバッチがポリマーフィルムの押出工程に加えられる。これは、例えばＥＶＡペレットを用いて着色マスターバッチペレットの予混合物を製造することによって、又は他の公知の方法によって実施可能である。
溶融押出工程の間にエフェクト顔料に作用するせん断力のために、エフェクト顔料は、封止フィルムの表面に対して実質的に平行に配向する。
他の好ましい実施形態において、少なくとも１つのエフェクト顔料を含むポリマーフィルムは、同じ又は異なるポリマー材料の２つ以上の層の共押出フィルムであり、１つの層、好ましくはフロントシートに面する層は、少なくとも１つのエフェクト顔料を含む。
そのような２層フィルムが使用される場合には、フロント封止フィルム（２３）は省略可能であり、好ましくは省略される。
ＰＶモジュールの積層形成のための封止材として使用されるＥＶＡは、光酸化ストレスへの曝露に特に適応した成分の熱硬化性ポリマーである。通常のＥＶＡ成分は、一般的に、ポリマー樹脂に加えて、架橋剤、接着促進剤、ＵＶ吸収剤、ＵＶ安定剤及び抗酸化剤を含む。架橋剤は、ラジカル開始剤、通常は過酸化物であり、積層形成中に熱で分解し、ポリマーの主鎖にラジカルを発生させるフリーラジカルを形成する。形成されたラジカルは、ポリマー鎖間の共有結合を形成する。
プレラミネーションステップ前のエフェクト顔料を含むポリマーフィルム（２２）の層厚は、好ましくは５μｍ～１０００μｍ、より好ましくは２０μｍ～８００μｍ、更により好ましくは１００μｍ～４００μｍの範囲である。
プレラミネーションステップ後のフィルムの厚さは、通常、積層条件に応じて減少する。
下記実施例は、本発明を制限することなく本発明を説明することを意図する。
実施例１
エフェクト顔料を用いる封止フィルムの準備
１ｇ／ｍ2のエフェクト顔料Ｉｒｉｏｄｉｎ（商標）７２３５ウルトラルチルグリーンパール及び他の添加剤を含む封止ＥＶＡフィルムを下記のように製造する。
異なる添加剤を含む異なるマスターバッチを別々に製造して、配合における余分のフレキシビリティを回避する。
１０％のＩｒｉｏｄｉｎ（商標）７２３５ウルトラルチルグリーンパールを含むＥＶＡのマスターバッチを、標準的な押出成形法で細粒として製造する。このマスターバッチの２．５％をＥＶＡ封止フィルムの製造に使用する。
５％のトリアリルイソシアヌレート（ＴＡＩＣ架橋助剤）、２．５％の３－メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（ＶＭＭＳ、シランガラスカップリング剤）、３％のＴｉｎｕｖｉｎ ７７０（ＨＡＬＳ、ＵＶ安定剤）及び７％のＣｙａｓｏｒｂ ＵＶ ５３１（ＵＶ吸収剤）を含むＥＶＡの第２マスターバッチを、標準的な押出成形法で細粒として製造する。このマスターバッチの１０％をＥＶＡ封止フィルムの製造に使用する。
１０％のｔｅｒｔ－ブチルペルオキシ２－エチルヘキシルカルボナート（Ｌｕｐｅｒｏｘ（商標）ＴＢＥＣ、過酸化物架橋剤）を含むＥＶＡの第３マスターバッチを標準的な押出成形法で細粒として製造する。押出温度は低く保たれているため、この段階（＜１２０℃）で架橋反応は起こらない。
種々のマスターバッチ（顔料マスターバッチの２．５％、添加剤マスターバッチの１０％及び過酸化物マスターバッチの１０％）を加えて、無色のＥＶＡ細粒と混合し、最新のフィルム押出成形ラインの加熱ノズルに向かってホッパーに供給する。ＥＶＡフィルムを０．４０ｍｍの厚さで製造する。押出温度は低く保たれているため、この段階（＜１２０℃）で架橋反応は起こらない。
エフェクト顔料を用いない封止フィルムの準備
フィルムを同様の方法で製造するが、エフェクト顔料を含むマスターバッチは使用しない。
ａ）プレラミネーション
エフェクト顔料Ｉｒｉｏｄｉｎ（商標）ウルトラルチルグリーンパールを含む封止ＥＶＡフィルムを、太陽モジュールに従来使用されている４０００μｍの厚さ及び４０×４０ｃｍの横方向寸法を有するフロントガラスシートの上に配置する。次にＥＶＡフィルムを、真空プレスの中で、１４５℃、２０秒４００ｍｂａｒ／２０秒７００ｍｂａｒ／６５０秒９００ｍｂａｒの積層形成の圧力プロファイルで、ガラスシートに積層する。積層形成の間にＥＶＡフィルムをテフロン（登録商標）テキスタイルフィルム及びその上にガラスプレートで覆うことで、膜表面への付着を防ぎ、そして、平らなプレス及び均一な温度分布を確実にする。
ｂ）冷却
プレラミネーションステップａ）の後、エフェクト顔料を含む積層ＥＶＡフィルムを有するフロントガラスシートを室温まで冷やす。
ｃ＋ｄ）モジュール積層形成
エフェクト顔料を含む積層ＥＶＡフィルムを内側にしてステップａ）及びｂ）で製造したフロントガラスシートを使用して、下記スタックを組み立てた。
１．緑色エフェクト顔料を含むＥＶＡフィルムを用いて予め積層されたフロントガラス／無色ＥＶＡフィルム／バスバーを有する太陽電池／無色ＥＶＡフィルム／黒色ＥＶＡフィルム／ガラス
２．緑色エフェクト顔料を含むＥＶＡフィルムを用いて予め積層されたフロントガラス／無色ＥＶＡフィルム／バスバーを有する太陽電池／無色ＥＶＡフィルム／黒色ＴＰＴフィルム／無色ＥＶＡフィルム／ガラス
３．緑色エフェクト顔料を含むＥＶＡフィルムを用いて予め積層されたフロントガラス／無色ＥＶＡフィルム／バスバーを有する太陽電池／黒色ＥＶＡフィルム／ガラス
４．緑色エフェクト顔料を含むＥＶＡフィルムを用いて予め積層されたフロントガラス／無色ＥＶＡフィルム／バスバーを有する太陽電池／無色ＥＶＡフィルム／黒色ＴＰＴフィルム
ピンと、上部ラメラ及びホットプレートを加熱できる上部チャンバーの真空レベルの制御によって調整可能な薄膜圧力とを用いる標準的なラメララミネーター（lamella laminator）に、スタック１～４を配置する。
スタック１～４を、ラミネーター内に並べて配置し、そのスタックを、１４５℃で、２０秒４００ｍｂａｒ／２０秒７００ｍｂａｒ／６５０秒９００ｍｂａｒの積層形成の圧力プロファイルで処理する。積層後にモジュールを室温まで冷やす。
外観検査は、積層後に生じるパターンがないことを示す。
比較例１
実施例１に記載されているように製造された１ｇ／ｍ2のエフェクト顔料Ｉｒｉｏｄｉｎ（商標）７２３５ウルトラルチルグリーンパールを含む封止ＥＶＡフィルムと、独立したフロントガラスシートとを使用して、下記スタックを組み立てた。
１．フロントガラス／緑色エフェクト顔料を含むＥＶＡフィルム／無色ＥＶＡフィルム／バスバーを有する太陽電池／無色ＥＶＡフィルム／黒色ＥＶＡフィルム／ガラス
２．フロントガラス／緑色エフェクト顔料を含むＥＶＡフィルム／無色ＥＶＡフィルム／バスバーを有する太陽電池／無色ＥＶＡフィルム／黒色ＴＰＴフィルム／無色ＥＶＡフィルム／ガラス
３．フロントガラス／緑色エフェクト顔料を含むＥＶＡフィルム／無色ＥＶＡフィルム／バスバーを有する太陽電池／黒色ＥＶＡフィルム／ガラス
４．フロントガラス／緑色エフェクト顔料を含むＥＶＡフィルム／無色ＥＶＡフィルム／バスバーを有する太陽電池／無色ＥＶＡフィルム／黒色ＴＰＴフィルム
ピンと、上部ラメラ及びホットプレートを加熱できる上部チャンバーの真空レベルの制御によって調整可能な薄膜圧力とを用いる標準的なラメララミネーターに、スタック１～４を配置する。
スタック１～４を、ラミネーター内に並べて配置し、そのスタックを、１４５℃で、２０秒４００ｍｂａｒ／２０秒７００ｍｂａｒ／６５０秒９００ｍｂａｒの積層形成の圧力プロファイルで処理する。積層後にモジュールを室温まで冷やす。
結果
図３は、比較例１のスタック２に従って製造された太陽電池モジュールを示す。
図４は、実施例１のスタック２に従って製造された太陽電池モジュールを示す。
プレラミネーションステップａ）を伴わない比較例１に基づく方法によって製造されたモジュールは、はっきりと見えるパターンを示し（図３）、一方、プレラミネーションステップａ）を伴う実施例１に基づく方法によって製造されたモジュールは、このパターンを示さないことがわかった（図４）。
プレラミネーションステップを含む実施例１の方法に従って製造された太陽モジュールに関して、気候室湿熱１０００試験（http://sinovoltaics.com/learning-center/testing/damp-heat-test/に記載されている）は、長期間安定性への影響がないことを示す。
この結果は、本発明に係る方法が、高い水準の長期間安定性を有する複数の電気的に相互接続されている太陽電池から形成された太陽電池モジュールの高効率の着色を可能にし、同時に、電池及びバスバーの望まれていない暗いパターンの発生を低減することを示す。

Claims (22)

  1. 下記ステップを含む、着色太陽電池又は着色太陽電池モジュールの製造方法。
    ａ）少なくとも１つのエフェクト顔料を含むポリマーフィルムを、フロントシートに積層する。
    ｂ）任意選択で、前記エフェクト顔料を含む積層された前記ポリマーフィルムを有する前記フロントシートを冷却する。
    ｃ）下記層を含むスタックを、前記エフェクト顔料を含む積層された前記ポリマーフィルムを有する前記フロントシートの上に供給する、又は前記エフェクト顔料を含む積層された前記ポリマーフィルムを有する前記フロントシートを、Ｃ１～Ｃ４の層の前記スタックの上に供給する。
    Ｃ１）任意選択で、少なくとも１つのフロント封止フィルム
    Ｃ２）少なくとも１つの太陽電池、又は、導電性部品によって、好ましくはバスバーによって電気的に相互接続されている太陽電池のアレイ
    Ｃ３）任意選択で、少なくとも１つのリア封止フィルム
    Ｃ４）リアシート
    ｄ）Ｃ１～Ｃ４の層の前記スタックを、前記エフェクト顔料を含む積層された前記ポリマーフィルムを有する前記フロントシートに積層する。
  2. ステップｃ）における前記スタックが、前記エフェクト顔料を含む前記ポリマーフィルムと前記太陽電池又は太陽電池アレイとの間にフロント封止フィルムを含み、前記フロント封止フィルムが、エフェクト顔料を含まない、請求項１に記載の方法。
  3. 前記リアシートが、黒色又は暗色であり、及び／又は、ステップｃ）における前記スタックが、前記太陽電池又は太陽電池アレイと前記リアシートとの間に設けられた追加のシート又は封止フィルムを含み、前記追加のシート又は封止フィルムが、黒又は暗色である、請求項１又は請求項２に記載の方法。
  4. 前記太陽電池を相互接続している前記導電性部品が、前記エフェクト顔料を含む前記ポリマーフィルムの適用の前に黒色又は暗色で着色されている、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の方法。
  5. 暗色のグリッドが、前記太陽電池又は太陽電池アレイに組み込まれており、前記グリッドが、前記太陽電池と前記導電性部品との間の空間を含むがこれに制限されない明るい領域を覆っている、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の方法。
  6. 前記エフェクト顔料を含む前記ポリマーフィルム、前記フロント封止フィルム及び前記リア封止フィルムが、ポリオレフィンフィルム、好ましくは、ＥＶＡ、ＥＢＡ、ＥＭＡ、ＥＥＡ、ＰＯＥ及びＢＰＯフィルムから選択されるポリエチレン共重合体フィルム、又はＰＶＢ若しくはＴＰＵフィルムから選択され、非常に好ましくはＥＶＡフィルムから選択される、請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の方法。
  7. 前記フロントシート及び／又は前記バックシートが、ガラスシートである、請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の方法。
  8. 前記フロントシート及び／又は前記バックシートが、ポリマーシートである、請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の方法。
  9. 前記太陽電池又は前記太陽電池モジュールが、非晶質シリコン太陽電池、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、ＣＩＧＳ太陽電池、ＣｄＴｅ太陽電池、ＩＩＩ／Ｖ太陽電池、ＩＩ／ＶＩ太陽電池、ペロブスカイト太陽電池、量子ドット太陽電池、有機太陽電池及び色素増感太陽電池から選択される、請求項１～請求項８のいずれか１項に記載の方法。
  10. 前記積層ステップａ）及びｄ）が、熱及び／又は圧力を加えることによって、又は接着剤又は接合用の剤若しくは層を使用することによって、好ましくは真空プレスの中で、実施される、請求項１～請求項９のいずれか１項に記載の方法。
  11. 前記積層ステップａ）及びｄ）における加熱温度が、１３０℃～１６０℃の範囲である、請求項１～請求項１０のいずれか１項に記載の方法。
  12. 前記エフェクト顔料及び／又は前記エフェクト顔料を含む前記ポリマーフィルムが、太陽スペクトルの可視領域において選択反射最大を有する、請求項１～請求項１１のいずれか１項に記載の方法。
  13. 前記エフェクト顔料及び／又は前記エフェクト顔料を含む前記ポリマーフィルムが、２６０～１２００ｎｍの範囲の放射線に対して少なくとも６０％の全透過率を有する、請求項１～請求項１２のいずれか１項に記載の方法。
  14. 前記エフェクト顔料及び／又は前記エフェクト顔料を含む前記ポリマーフィルムが、２６０～１２００ｎｍの範囲の放射線に対して＜４０％の全反射率を有する、請求項１～請求項１３のいずれか１項に記載の方法。
  15. 前記エフェクト顔料が、真珠光沢顔料、干渉顔料及び多層顔料から選択される、請求項１～請求項１４のいずれか１項に記載の方法。
  16. 前記エフェクト顔料が、合成又は天然の雲母、フレーク状ガラス基材、フレーク状ＳｉＯ2基材又はフレーク状Ａｌ2Ｏ3基材をベースとする、請求項１～請求項１５のいずれか１項に記載の方法。
  17. 前記フレーク状基材が、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ及びＺｎの金属酸化物及び／又は金属酸化物水和物の少なくとも１つの層で覆われている、請求項１６に記載の方法。
  18. 前記ポリマーフィルム中の前記エフェクト顔料の量が、０．２～４０質量％の範囲である、請求項１～請求項１７のいずれか１項に記載の方法。
  19. 前記エフェクト顔料を含む前記ポリマーフィルムの厚さが、５～１０００μｍの範囲である、請求項１～請求項１８のいずれか１項に記載の方法。
  20. 前記エフェクト顔料を含む前記ポリマーフィルムが、有機ポリマー材料の溶融押出によって製造され、前記エフェクト顔料が、押出前に前記ポリマーの溶融物に添加される、請求項１～請求項１９のいずれか１項に記載の方法。
  21. 前記エフェクト顔料を含む前記ポリマーフィルムが、少なくとも２つの層の共押出フィルムあり、前記少なくとも２つの層の１つが、前記エフェクト顔料を含む、請求項２１に記載の方法。
  22. 請求項１～請求２１のいずれか１項に記載の方法によって製造される、着色太陽電池又は着色太陽電池モジュール。
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