JP6608910B2 - 剛体キャリアのための光電モジュール - Google Patents

Description

本発明は、共に電気的に接続された１組の光電池からなる光電モジュールの分野に関し、特に、いわゆる「結晶」光電池、すなわちシリコン結晶または多結晶に基づく光電池に関する。

本発明は、多くの用途に使用されうるものであり、特に、耐衝撃性を有し、高い機械的負荷に対する耐性を有する、柔軟かつ軽量な光電モジュールの使用を必要とする用途に適している。そのため、個人の住宅や産業施設、例えば屋根の材料などの建物や、例えば街灯、道路標識などの街路公共物の設計、電気自動車の充電、または路面、自転車用車線、産業用プラットフォーム、広場、歩道などの歩行者及び／または自動車のための交通ゾーンへの組み込みに特に適用可能である。この後者の用途は、「ソーラーロード」と呼ばれることが多い。

そのため、本発明は、特に剛体キャリアへの応用に適した光電モジュール、そのような光電モジュールを組み込む光電構造アセンブリ、そのような光電モジュールの剛体構造への応用のための使用、そのようなモジュールまたはそのような光電構造アセンブリの製造工程を提案する。

光電モジュールは、光電モジュールの前面を形成する第１の透明層と光電モジュールの背面を形成する第２の層との間に横方向に並べられた光電池のアセンブリである。

光電モジュールの前面を形成する第１の層は、好適には光電池が光束を受けることができるように透明である。従来は、第１の層は約３ｍｍの厚さの単一のガラス板からなる。一方、光電モジュールの背面を形成する第２の層は、特に、ガラス、金属またはプラスチックからなるものであってよい。第２の層は、通常、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはポリアミド（ＰＡ）などの絶縁性ポリマーからなるポリマー構造からなり、これは約３００μｍの厚さのポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）またはポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などのフッ化物ポリマーの１つまたは２つの層で保護されうる。

光電池は、導体接続部と呼ばれる前面及び背面の電気接点によって直列に電気的に１つに接続されてもよく、これらは例えば銅ストリップからなり、各光電池の前面（光束を受けるようにされた光電モジュールの前面に向く面）及び背面（光電モジュールの背面に向く面）に対してそれぞれ配置される。

さらに、光電モジュールの前面及び背面をそれぞれ形成する第１の層と第２の層との間に、光電池が配置されて封入される。従来は、使用される封入材は、弾性（またはゴム）の種類のポリマーに対応し、例えばポリ（エチレンビニルアセテート）（ＥＶＡ）の２つの層（または膜）からなってもよく、その間に光電池及び電池の接続導体が封止される。ＥＶＡの各層は、少なくとも厚さが０．３ｍｍであり、室温において３０ＭＰａ以下のヤング率を有しうる。

再び、通常、光電モジュールを製造するための工程は、前述の様々な層を、１４０℃または１５０℃以上の温度で、少なくとも８分または１５分の時間で巻き上げる単一の操作を含む。この巻回操作に続いて、ＥＶＡの２つの層は１つに融合されて、光電池全体を封入する単一の層を形成する。

そうでなければ、そのような従来の光電モジュールは全体的に充分でなく、その用途の少なくともいくつかにおいて何らかの欠点を有する。

例えば、ソーラーロード型の用途の場合、日中は、近くに位置する建物（企業、環境区、ソーラー農場、個人の住宅など）に電力を供給し、または例えば電力網もしくは交通補助設備に電力を供給するためのエネルギー発生手段として、道路または自動車道を使用するための要求が存在する。

そのため、まず、光電モジュールの前面を形成するためのガラス板の存在は、比較的軽量であり、モジュールの成形の可能性を要求する特定の光電モジュールの用途とは適合しない。反対に、光電モジュールの前面にガラスを使用する従来技術の設計は、モジュールの重量が大きくなり、集積可能性を制限することとなる。

ソーラーロード型の用途では、一方ではガラスの前面を有する光電モジュールは、道路の幅及び長さに沿った両方の水平軸において約１ｍｍから１００ｍｍの道路の歪みに適合するには柔軟性が不十分である。他方では、そのような光電モジュールは、路面に直接接着されると、静的負荷に耐えることができない。換言すれば、路面の粗さのために、光電モジュールの背面から光電池に穿孔を生じ、光電池の破損の危険性が生じる可能性がある。

光電モジュールのガラスの前面をプラスチック材料で置き換え、光電モジュールの従来の構造及び製造方法を維持するという解決手段が考えられている。例えば、特許文献１から３は、光電モジュールの前面の設計に関して、ガラスの代替手段の可能性を記載しており、特に、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）またはポリカーボネート（ＰＣ）などの、５００μｍ以下の厚さのポリマーシートの使用が記載されている。

しかし、軽量かつ柔軟性のある光電モジュールを得るために、ガラスをポリマー層に単に置き換えると、通常、衝撃及び機械的負荷に対してモジュールの脆弱性が大きくなり、これは特定の用途には受け入れられない。

さらに、従来技術のこれらの例において、各光電モジュールの（ガラスを用いない）前面は連続的であり、すなわちモジュール全体を覆う単一のシートまたは平板を形成する。結果的に、各光電モジュールの柔軟性は制限され、事実上不十分になりうる。さらに、これはまた、構造の各層間の引張応力が大きくなるという問題が生じ、これは、構造の界面において、例えば封入材／外部層の界面において、望ましくない歪みまたは剥離につながりうる。

特定の解決手段は、モジュールの柔軟性をより大きくし、差分引張応力により良好に適合するように、光電モジュールの前面の相対的不連続性を得ることを目的として行われている。すなわち、例えば、特許文献４は、個別に光電池を封入するための方法について記載している。そして、封入される電池は、柔軟な光電モジュールを得るために１つに接続されうる。また、特許文献５は、柔軟な背面上に光電モジュールを取り付けることについて記載している。光電モジュールは相互接続された光電池からなる「サブモジュール」からなり、各サブモジュールは隣り合うサブモジュールとは電気的に独立している。

しかし、前述の解決手段は、柔軟性、衝撃及び機械的負荷に対する耐性、光電モジュールの性能及びコストの点で、特に高い機械的強度を要求する応力の高い用途について、全く充分ではない。

仏国特許出願公開第２９５５０５１号明細書 国際公開第２０１２／１４０５８５号 国際公開第２０１１／０２８５１３号 米国特許出願公開第２０１４／００００６８３号明細書 米国特許出願公開第２０１４／００３０８４１号明細書

従って、光電モジュールの使用の目的となる用途に固有の制約の少なくともいくつかに適合し、光電モジュールの柔軟性、剛性、軽量性並びに衝撃及び機械的負荷に対する耐性を改善するための、光電モジュールの代替的な設計の解決手段を提供するという必要性が存在する。

本発明は、前述の必要性及び従来技術の製品に固有の欠点を少なくとも部分的に解決することを目的とする。

本発明は、その態様の１つに関して、剛性キャリア上に取り付けられるのに特に適した光電モジュールを目的とし、
光束を受けるようにされた光電モジュールの前面を形成する透明な第１の層と、
横方向に整列され、電気的に１つに接続された、複数の光電池のアセンブリと、
複数の光電池のアセンブリの封入と、
特に剛体背面板上に取り付けられるための、光電モジュールの背面を形成する第２の層と、を少なくとも組み込み、
封入アセンブリ及び複数の光電池のアセンブリが、第１の層と第２の層との間に配置され、
第１の層が、少なくとも透明なポリマー材料からなり、互いに独立な複数の平板を組み込み、各平板が、光電モジュールについて不連続な前面を形成するように、少なくとも１つの光電池に対向して配置され、
封入アセンブリの剛性が、室温で７５ＭＰａ以上の封入材料のヤング率及び０．４から１ｍｍの封入アセンブリの厚さによって定義されたことを特徴とする。

最初に、すなわち、巻回操作の前に、封入アセンブリは、コア層として知られる封入材料の２つの層からなり、その間に、光電池のアセンブリが封入される。しかし、層の巻回操作に続いて、封入材料の層は１つに融合されて単一の層（またはアセンブリ）を形成し、その内部に光電池が埋め込まれる。そのため、巻回操作の前に、封入材料の各層は、室温で７５ＭＰａよりも大きな封入材料のヤング率及び０．２から１ｍｍの間、または０．２から０．５ｍｍの間の層の厚さによって定義される剛性を示しうる。

そのため、光電池の封入アセンブリは、封入材料の２つの層、すなわち、巻回前に、光電池と直接接触する封入材料の層からなる。

「透明」という用語は、光電モジュールの前面を形成する第１の層の材料が、少なくとも部分的に可視光に対して透過性であり、その光の少なくとも約８０％を透過することを意味する。

さらに、「互いに独立な平板」という表現は、平板が互いにある距離を有して配置され、それぞれが、第１の層とは独立であり、互いに独立であり、少なくとも１つの光電池上に重なっている個別の要素を形成することを意味する。そのため、これら全ての平板の関連性は、不連続な外観を有する第１の層を形成する。

さらに、「封入対象」または「封入された」との用語は、所定の体積内に配置された、例えば、少なくとも、封入材料の層によって形成され、巻回後に１つに接合された部分内に気密封止された、いくつかの光電池のアセンブリを指す。

特に、本発明の使用の例では、光電モジュールは、交通領域でありうるような剛体背面板に適用されうる。「交通領域」との表現は、歩行者及び／または自動車の通行のための任意の領域、例えば、車道（または道路）、自動車道、自転車用車線、産業用施設、広場、歩道などを指し、この一覧は包括的なものでは全くない。

さらに、「室温」との用語は、約１５から３０℃の温度を意味することを意図される。

従って、本発明によれば、柔軟であり、相対的にやわらかい光電モジュールの設計のための代替的な解決手段を選択することが可能であり、これは、剛体背面板上への以下の取付けの場合は特に、印加される衝撃及び機械的負荷に十分耐えることができる程度に強い。特に、不連続な前面の使用は、本発明に従う光電モジュールに、平坦でない背面板、例えば、曲面の平板への取付けを特に容易にする柔軟な特性を与えうる。さらに、光電池を封入するアセンブリのための、非常に剛性を有する封入材料の使用により、曲げを制限し、そのため破損の危険性を制限することによって、大きな機械的負荷または衝撃の危険性に対して光電池を確実に適切に保護することができる。さらに、光電モジュールの前面のためのガラス材料を使用しないことにより、本発明に基づく光電モジュールが、従来技術に従う光電モジュールよりも確実に軽量となり、典型的には、採用される様々な層の厚さに依存するが、約１２ｋｇ／ｍ^２である。最後に、ポリマー材料からなる不連続な前面の使用は、本発明による光電モジュールが戸外で使用される場合、熱膨張に関する問題からの保護を提供する。特に、熱膨張がモジュールの前面を形成する第１の層の寸法に比例するので、寸法が光電池の寸法に近い寸法を有する平板の使用は、光電モジュールの剥離または制御不能な変形を引き起こす可能性のある熱応力によって引き起こされる変形を顕著に制限する。

本発明による光電モジュールは、さらに、個別にまたは任意の技術的に可能な組合せで得られる以下の特徴の１つまたは複数を有しうる。

光電モジュールの背面を形成する第２の層もまた、不連続であってもよい。換言すれば、第２の層もまた、互いに独立した複数の平面からなるものであってよく、各平板は、少なくとも１つの光電池に対向して、すなわちその上に重なって配置される。本発明による光電モジュールに不連続な背面が存在することにより、例えば、粗い表面を有する剛体背面板への取付けを容易にするモジュールの柔軟性のさらなる向上が可能になりうる。

また、本発明による光電モジュールの前面を形成する第１の層及び、ありうる場合には、モジュールの背面を形成する第２の層は、不連続な外観を示し、光電池のアセンブリ及び封入アセンブリの全体は有利には連続的である。

本発明に関する特定の製造モードによれば、第１の層及び可能な場合には第２の層の各平板は、複数の光電池に対向して配置されうる。これは、特に、寸法が典型的には１５６×１５６ｍｍである従来の光電池よりも小さい光電池を有する場合でありうる。

また、単一の光電池が第１の層、及び可能な場合には第２の層の各平板に対向して配置される場合、各平板は、重ねられる光電池の寸法と少なくとも等しい寸法を有しうる。

光電モジュールは、有利にはモジュールの前面を形成するガラスの第１の層を有しない。そのため、前述のように、光電モジュールの軽量化及び組み込みの可能性を改善することができる。

封入アセンブリのためのコア封入材料の２つの層を形成する封入材料が、室温で１００ＭＰａ以上、好適には１５０ＭＰａ以上、好適には２００ＭＰａ以上のヤング率を示しうる。特に、２２０ＭＰａである。

封入アセンブリは、同じまたは異なる厚さの封入材料の２つの層から形成されうる。

光電モジュールの背面を形成する第２の層が、少なくとも１つのポリマー材料からなりうる。

変形例として、光電モジュールの背面を形成する第２の層が、少なくとも１つの複合材料、特にポリマー／ガラス繊維型の複合材料からなりうる。

第２の層は、追加的に、好適には、２０ｐｐｍ以下、好適には１０ｐｐｍ以下の熱膨張係数を示す。

光電モジュールの背面を形成する第２の層は、透明であっても、透明でなくてもよい。

光電モジュールの背面を形成する第２の層の剛性が、第２の層の材料の室温におけるヤング率に第２の層の厚さを乗じた値に対応する、５から１５ＧＰａ＊ｍｍの剛性因子によって定義されうる。

さらに、光電モジュールの背面を形成する第２の層の剛性は、１ＧＰａ以上、またはより好適には３ＧＰａ以上、またはさらに好適には１０ＧＰａ以上の第２の層の材料の室温におけるヤング率、及び０．２から３ｍｍの第２の層の厚さによって定義されうる。

このように、光電モジュールの背面を形成する第２の層は、高い剛性を示し、そのため柔軟性を制限しうる。しかし、そのような高い剛性は、大きな表面粗さを有する背面板に取り付けられる場合、モジュールの背面による光電池の穿孔、すなわち、光電池の亀裂及び／または破損の発生を低減し、または防ぐことさえ可能である。

２つの隣接する、連続的な、または隣り合う光電池の間の間隔が、１ｍｍ以上であり、特に１から３０ｍｍであり、好適には３ｍｍ以上であり、特に１０から２０ｍｍでありうる。

考慮される２つの隣接する光電池は、同じ直列接続（同じ「ストリング」として知られる）の２つの隣接する電池またはそれぞれ光電池のアセンブリの２つの連続する直列接続に属する２つの隣接する電池でありうる。

光電池間に大きな間隔が存在することにより、光電モジュールの前面を形成する第１の層の平板間に大きな間隔を得ることもできうる。この場合、モジュールの前面の不連続な外観を特徴とし、そのため、モジュールの柔軟性を、剛体背面板への取付けを確実に容易にする。

有利には、第１の層及び可能な場合には第２の層の２つの隣接する平板間の間隔は、２つの隣接する光電池間の間隔以下とすべきである。

変形例として、光電モジュールは、光電モジュールの前面を形成する第１の層と、複数の光電池の封入アセンブリとの間に配置された、アセンブリを、特に第１の層の封入アセンブリとの接合を可能にする、中間の「ダンピング」層を含みうる。

中間層が、少なくとも１つのポリマー材料、特に熱可塑性または熱硬化性ポリマー樹脂からなりうる。

中間層は、例えば、シートの形態または液体の形態を呈しうる。これは、接着性でもよく、例えばＰＳＡ型のような非接着性でもよい。これは、高温または室温で取り付けられうる。

中間層の剛性が、室温で５０ＭＰａ以下の中間層の材料のヤング率及び０．０１から１ｍｍの中間層の厚さで定義されうる。

中間層は、特に２つの主要な機能を満たしうる。一方では、光電モジュールの前面を形成する第１の層の、封入アセンブリへの接着を、２つの層が化学的不適合である場合に確実に行いうる。他方では、衝撃及び機械的負荷に対するモジュールの耐性を改善する、比較的柔軟な「ダンピング」層の光電モジュール内への生成を可能にしうる。

この中間層は任意選択的であってもよく、特に、光電モジュールの前面を形成する第１の層と封入アセンブリとの間に化学的適合性が存在する場合には、中間層はなくてもよい。

光電モジュールはさらに、光電モジュールの背面を形成する第２の層と、いくつかの光電池を封入するアセンブリとの間に配置された接着層を含んでもよく、これは、第２の層のアセンブリを、特に、封入アセンブリに接着することを可能にする。

「接着層」は、本明細書では、一度光電モジュールが製造されると、第２の層を封入アセンブリに接着することを可能にする層を意味する。そのため、この層は、封入アセンブリと背面との間の化学的適合性及び接着を確実に有する。

さらに、光電モジュールの前面を形成する第１の層の厚さが、０．１ｍｍ以上であり、特に０．５から６ｍｍでありうる。

さらに、本発明は、他の態様によれば、光電構造アセンブリとして意図され、
剛性背面板と、
前述の光電モジュールと、
剛性背面板と光電モジュールとの間に、特に接合によって配置され、光電モジュールの剛性背面板への接着を可能にする付着層と、を含む。

剛性背面板は、表面粗さを呈しうる。

本発明の変形例によれば、付着層は、瀝青質接着剤からなるものであってよい。

付着層の使用は、光電モジュールの背面の強化をもたらすため、剛体背面板の表面粗さが大きく、光電モジュールが衝撃または高い機械的負荷にさらされた場合に背面を通して光電池に穿孔を生じる危険性を防ぐ。そのため、特に、モジュールの背面と剛性背面板との間の界面は、保護バインダーで満たされてもよい。

さらに、本発明は、使用の他の態様によれば、光電モジュールの剛体背面板への取付けのために意図され、
光束を受けるようにされた光電モジュールの前面を形成する透明な第１の層と、
横方向に並べて配置され、電気的に１つに接続された複数の光電池のアセンブリと、
光電池のセットを封入するアセンブリと、
光電モジュールの背面を形成する第２の層と、を少なくとも含み、
封入アセンブリ及び複数の光電池のアセンブリが、第１の層と第２の層との間に配置され、
第１の層が、ショックナノ構造ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）であり、互いに独立な複数の平板を含む少なくとも１つの透明なポリマー材料からなり、各平板が、光電モジュールについて不連続な前面を形成するように、少なくとも１つの光電池に対向して配置され、
封入アセンブリの剛性が、室温で７５ＭＰａ以上の封入材料のヤング率及び０．４から１ｍｍの封入アセンブリの厚さによって定義され、
光電モジュールが、取り付け層を介して剛性背面板に取り付けられる。

さらに、本発明は、他の態様によれば、他の対象を有し、前述の光電モジュールの製造工程または、前述の光電構造アセンブリであって、
ａ）１５０℃を超える温度で、光電モジュールの全ての構成層を、光電モジュールの前面を形成する第１の層及び、第１の層と複数の光電池の封入アセンブリとの間に配置された、可能な中間の「ダンピング」層とは別に、高温で巻回する段階と、
ｂ）１５０℃以下、好適には１２５℃以下の温度、例えば室温で、光電モジュールの前面を形成する第１の層、任意の中間層と、第１の段階ａ）で一体に巻回された光電モジュールの構成層と、を巻回する段階と、
の少なくとも２つの連続する段階を含む。

そのため、第１の巻回段階ａ）において、考えられる光電モジュールの構成層は、いくつかの光電池のアセンブリ、封入アセンブリ及び光電モジュールの背面を形成する第２の層を形成する。

可能性のある中間のいわゆる「ダンピング」層は、モジュールの前面を形成する第１の層の他の層への接合を容易にすることを意図される。この中間層は任意選択的である。特に、モジュールの前面を形成する第１の層と封入アセンブリとの間が化学的に適合する場合には、必要でなくてもよい。

有利には、本発明に基づく光電モジュールを製造するための工程において、少なくとも２つの巻回段階を使用することで、ポリマー材料からなるモジュールの前面の使用により生じる可能性のある熱膨張にかかわる問題を解決しうる。

特に、光電モジュールの特定の層は、１４０℃以上、または１５０℃の温度で巻回しなければならないが、先行技術によって単一の段階でそのような温度で、モジュールの前面を形成することを含めて、モジュールの全ての層を巻回することは、過剰な機械的応力の発生に起因して、光電モジュールの前面の制御できない変形及び深刻な剥離を生じることとなりうる。

また、光電モジュールの前面を巻回する、第１の段階よりも低い温度の少なくとも第２の段階の存在は、モジュールの前面を封入材料に接合することを可能にし、熱応力を緩和する中間のいわゆる「ダンピング」層の存在と併せて、熱膨張を制限し、または排除さえしうる。

代替的に、本発明は、その態様の１つによれば、さらなる対象を有し、前述の光電モジュールの製造工程または前述の光電構造アセンブリであって、以下の、
ｃ）光電モジュールの全ての構成層を１５０℃以上の温度で、高温で巻回する段階、
の１つの段階を含む。

前述のように光電構造アセンブリを形成するために、段階ａ）及びｂ）または段階ｃ）は、光電構造アセンブリを形成するために、例えば瀝青質接着剤からなる光電構造アセンブリの付着層を用いて、光電モジュールを剛性背面板に取り付ける段階ｄ）、を連続的に含む。

既に述べたように、封入アセンブリの厚さは、それぞれ０．２から０．５ｍｍの厚さの封入材料の少なくとも２つの層を巻回することによって組み合わせる結果、０．４から１ｍｍでありうる。封入材料のこれら２つの層は、異なる厚さであってもよい。

本発明による光電モジュール、光電構造アセンブリ及び工程は、前述の特徴の任意のものを、単独で、または他の特徴との任意の技術的に可能な組合せで含んでもよい。

本発明は、その使用の非排他的な例についての以下の詳細な説明および、本発明による光電モジュールを組み込む光電構造アセンブリの使用の一例を示す断面分解図を示す、添付の図面についての単一の概略的部分図を参照してより良好に理解することができる。

この単一の図において、示されている異なる部分は、図の可読性を向上するために、必ずしも同じ縮尺で記載されているわけではない。

本発明に従う光電モジュール１を組み込む光電構造アセンブリ１０の一例の断面分解図である。

以下、本発明に従う光電モジュール１を組み込む光電構造アセンブリ１０の一例の断面分解図を示す図１を参照する。

図１は、本発明に従う工程の巻回段階前の光電構造アセンブリ１０の分解図に対応することに注意すべきである。巻回段階が行われると、各層は事実上互いに重ねられるが、少なくとも第１の層３の平板８が変形した中間層９及び封入アセンブリ６ａ、６ｂによって形成されたアセンブリ内に埋め込まれるように、わずかに変形する。巻回段階は、真空中で確実に高温圧縮を行う。様々な層の厚さによれば、平板８は、光電モジュール１、中間層９の材料及び、可能な場合には、平板８間の空間を少なくとも部分的に満たしうる封入アセンブリ６ａ、６ｂと同一面であってもよく、同一面でなくてもよい。

すでに説明したように、本発明に従う光電モジュール１は、特に、接合によって、粗い表面を有しうる、換言すれば必ずしも平坦かつ平滑でない剛体背面板２に取り付けることができる程度に十分柔軟であるように設計される。さらに、本発明に従う光電モジュール１はまた、１５００ｋＮ／ｍ^２または５０００ｋＮ／ｍ^２に及ぶ静圧または動圧に耐えうるように意図される。剛体背面板２は、光電モジュール１に印加されるのと同じ応力が加えられる場合、好適には、変形しない程度に十分剛性を有するべきである。例えば、特にコンクリートまたはシート状金属からなる屋根の覆いによって形成されうる。

図１から分かるように、光電モジュール１は、光束を受けるように意図されるモジュール１の前面を形成する透明な第１の層３、封入材料の２つの層の融合によって得られる封入アセンブリ６ａ、６ｂであって、上側の層６ａ、下側の層６ｂ、封入材料の上側の層６ａと下側の層６ｂとの間に挟まれた光電池５のアセンブリ４、及び剛体背面板２に接合するように意図された光電モジュール１の背面を形成する第２の層７を組み込む。

封入アセンブリを形成する封入材料の２つの層６ａ、６ｂは、以下に説明する、あり得る中間層９と同様に、化学的不適合が生じる場合、単一または複数の材料からなり得る比較的柔軟な構造を形成する。

本発明によれば、第１の層３は、透明ポリマーからなり、互いに独立した平板８のアセンブリを組み込み、各平板８は、光電池５に対向して配置され、光電モジュール１の不連続な前面を形成する。

第１の層３の透明ポリマー材料は、例えば特にポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）またはポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）から選択されうる。さらに、第１の層３の厚さは０．１ｍｍより大きくてもよく、理想的には０．５から６ｍｍでありうる。この例において、そのため、第１の層３は、１６２×１６２ｍｍの寸法、３ｍｍの厚さのＰＭＭＡのいくつかの平板８からなる。

さらに、光電池５は、隣接する電池５との間に、１から３０ｍｍの範囲の距離ｓだけ離隔して電気的に１つに接続される。光電池５は、いわゆる「結晶」電池、すなわちシリコンの結晶または多結晶に基づくものであり、ホモ接合またはヘテロ接合を有し、２５０μｍ以下の厚さを有するものでありうる。さらに、この例では、各平板８は、それぞれの側部において、約３ｍｍの距離だけ下の光電池５と重なり、２つの平板８間の間隔は、この場合、３ｍｍの約２倍、すなわち約６ｍｍよりも小さい、２つの隣接する電池５の間の間隔ｓに等しい。

さらに、封入材料６ａ及び６ｂの各層の剛性は、封入材料の室温において５０ＭＰａ以上、７５ＭＰａ以上、または１００ＭＰａ以上、好適には２００ＭＰａ以上のヤング率Ｅ及び０．２から１ｍｍの層６ａ、６ｂの厚さｅによって定義される。

封入材料６ａ及び６ｂの層は、好適には、室温において２００ＭＰａ以上のヤング率及び約５００μｍの厚さを有する、Ｊｕｒａ−ｐｌａｓｔ社製Ｊｕｒａｓｏｌ（登録商標）アイオノマーＤＧ３型という市販のアイオノマーまたはＤｕ Ｐｏｎｔ社製ＰＶ５４１４という市販のアイオノマーなどのアイオノマーであるように選択された封入アセンブリを形成する。

他方では、光電モジュール１の背面を形成する第２の層７は、エポキシ系樹脂、透明もしくは不透明、または例えばポリマー／ガラス繊維型の複合材料などの熱硬化樹脂などのポリマー材料からなる。この例において、第２の層７は、ポリマー／ガラス繊維型の複合材料、特に、Ｏｗｅｎｓ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｖｅｔｒｏｔｅｘ社製Ｔｈｅｒｍｏｐｒｅｇ（登録商標） ｆａｂｒｉｃ Ｐ−ＷＲｔ−１４９０−ＰＰ６０Ｗなどの、約１ｍｍの厚さであり室温におけるヤング率が約１２ＧＰａである、重量の６０％のガラス繊維を含む織物に基づくポリプロピレン及びガラス繊維の複合材料からなる。

さらに、図示されていないが、可能な接着剤または相溶化層（その存在は、化学的不適合が生じる場合に正当である）が、光電モジュール１の背面を形成する第２の層７と、光電池５のアセンブリ４のいずれかの面上で封入材料の２つの層６ａ及び６ｂによって形成された封入アセンブリとの間に配置されうる。この相溶化層は、第２の層７の封入材料の下側の層６ｂとの接合を可能にしうる。第２の層７としてＴｈｅｒｍｏｐｒｅｇ（登録商標） ｆａｂｒｉｃ Ｐ−ＷＲｔ−１４９０−ＰＰ６０Ｗを使用する場合、相溶化層は、好適には約５０μｍの厚さのＭｏｎｄｉ ＴＫ４１００１型の膜であるように選択しうる。

また、図１から分かるように、光電モジュール１はまた、第１の層３と、光電池５のアセンブリ４のいずれかの面上で封入材料の２つの層６ａ及び６ｂによって形成された封入アセンブリとの間に配置された、中間のいわゆる「ダンピング」層９を組み込む。

中間層９は任意選択的であり、第１の層３と上側封入材料６ａとの間に化学的不整合がある場合には、本質的に便利である。

中間層９は、第１の層３の上側封入材料６ａへの接合を可能にする。

中間層９は、例えば光電分野で使用される、特にエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）共重合体、ポリオレフィン、シリコーン、熱可塑性ポリウレタン、ポリビニルブチラールなどの標準的な封入材からなる。中間層９はまた、高温で、光化学的に、または低温（すなわち、室温）で単一または２つの部分で相互架橋する、液体樹脂アクリル型、シリコーンまたはポリウレタンからなる。中間層９はまた、ＰＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ−Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ａｄｈｅｓｉｖｅ）型の感圧性接着剤からなってもよい。

この例において、中間層９は、熱可塑性膜、特に、Ｂａｙｅｒ社製ＴＰＵ Ｄｕｒｅｆｌｅｘ（登録商標）Ａ４７００型、またはＡｍｅｒｉｃａｎ Ｐｏｌｙｆｉｌｍ社製ＰＸ１００１等の、約３８０μｍの厚さのＴＰＵとして知られる熱可塑性ポリウレタンからなる。

中間層９は、２つの主な機能を満たす。まず、２つの層が化学的に適合しない場合、第１の層３を上側の封入材料６ａに確実に接着する。次に、モジュール１の衝撃及び機械的負荷に対する耐性を向上させる、ある程度の柔軟性を提供する光電モジュール１の「ダンピング」層の確立を可能にする。

さらに、図１に示された発明による光電構造アセンブリ１０は、剛体背面板２も組み込む。剛体背面板２は、任意の種類の材料からなるものであってよい。剛体背面板２は、平坦でも曲面であってもよく、平滑であっても粗い面であってもよい。

光電モジュール１の剛体背面板２への接合を可能にするために、アセンブリ１０はまた付着層１２も含む。付着層１２は、モジュール１を背面板２に接合するための接着剤からなる。

本発明に従う光電モジュール１及び光電構造アセンブリ１０を製造するための製造プロセスを、以下に説明する。

工程は、約１７０℃の温度及び真空中（１０ｍｂａｒ以下の圧力）で、光電モジュール１の構成層６ａ、４、６ｂ及び７を、第１の層３及び中間層９とは別に高温で巻回する第１の段階ａ）を含む。この第１の高温巻回段階ａ）は、封入された光電池５の「ラミネート」を得るために、約１５分で行われる。しかし、温度、時間及び圧力などの巻回パラメータは、使用される封入材料に依存する。

次に、本工程は、約１２５℃の温度及び真空中で、第１の段階ａ）で得られた「ラミネート」を、中間層９と一緒に、光電モジュール１の前面を形成する第１の層３とともに、高温で巻回する第２の段階ｂ）を含む。この第２の段階ｂ）は、本発明に従う光電モジュール１を得るために、約３０分で行われる。この第２の段階ｂ）の実行の前に、第１の層３の平板８は、有利には４８ｄｙｎ／ｃｍ以上の表面エネルギーレベルを得ることができるように、コロナ処理装置で処理されてもよい。

これらの第１の巻回段階ａ）及び第２の巻回段階ｂ）の後に、光電モジュール１を剛体背面板２に取り付け、光電構造アセンブリを形成する段階を行う。

このようにして、本発明による光電モジュール１は、機械的強度が向上し、ソーラーロードのような機械的負荷の点で制約のある用途に適しうる一方で、異なる種類の表面、例えば不均一または平坦さが不完全である表面に適合させるために同時に異なる形状を選択することが可能な、不連続な前面３が存在することで、部分的に柔軟性を提供しうる。さらに、補強された背面７が存在することで、モジュール１のこの背面７の穿孔に対する耐性を改善することができ、そのような穿孔は、モジュール１が取り付けられ、光電モジュール１の光電池５の亀裂を生じさせる可能性がある支持部２の粗さに起因する場合がある。

本質的に、本発明は前述された使用例に限定されない。様々な変更が当業者によってなされうる。

「１つを含む」という用語は、そうでないと特定される場合を除き、「少なくとも１つを含む」と同義であると解釈すべきである。

１ 光電モジュール
２ 背面板
３ 第１の層
４ アセンブリ
５ 光電池
６ａ 上側の封入材料の層
６ｂ 下側の封入材料の層
７ 第２の層
８ 平板
９ 中間層
１０ 光電構造アセンブリ
１２ 付着版

Claims (15)

1. 光電モジュール（１）であって、
   光束を受けるようにされた前記光電モジュール（１）の前面を形成する透明な第１の層（３）と、
   横方向に並べて配置され、電気的に１つに接続された、複数の光電池（５）のアセンブリ（４）と、
   前記複数の光電池（５）の封入アセンブリ（６ａ、６ｂ）と、
   前記光電モジュール（１）の背面を形成する第２の層（７）と、を少なくとも含み、
   前記封入アセンブリ（６ａ、６ｂ）及び前記複数の光電池（５）のアセンブリ（４）が、前記第１の層（３）と前記第２の層（７）との間に配置され、
   前記第１の層（３）が、少なくとも透明なポリマー材料からなり、互いに独立な複数の平板（８）を含み、各平板（８）が、前記光電モジュールについて不連続な前面を形成するように、少なくとも１つの光電池（５）に対向して配置され、
   前記封入アセンブリ（６ａ、６ｂ）の剛性が、室温で７５ＭＰａ以上の前記封入アセンブリ（６ａ、６ｂ）を形成する層の封入材料のヤング率（Ｅ）及び０．４から１ｍｍの前記封入アセンブリ（６ａ、６ｂ）の厚さ（ｅ）によって定義されたことを特徴とする、光電モジュール（１）。
2. 前記封入アセンブリ（６ａ、６ｂ）を形成する層の封入材料が、室温で１００ＭＰａ以上のヤング率（Ｅ）を示すことを特徴とする、請求項１に記載のモジュール。
3. 前記光電モジュール（１）の背面を形成する前記第２の層（７）が、少なくとも１つのポリマー材料からなることを特徴とする、請求項１または２に記載のモジュール。
4. 前記光電モジュール（１）の背面を形成する前記第２の層（７）が、少なくとも１つの複合材料からなることを特徴とする、請求項１または２に記載のモジュール。
5. 前記光電モジュール（１）の背面を形成する前記第２の層（７）の剛性が、前記第２の層（７）の材料の室温におけるヤング率（Ｅ）に前記第２の層（７）の厚さを乗じた値に対応する、５から１５ＧＰａ＊ｍｍの剛性因子によって定義されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のモジュール。
6. ２つの隣接する光電池（５）の間の間隔（ｓ）が、１ｍｍ以上であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のモジュール。
7. 前記光電モジュール（１）の前面を形成する前記第１の層（３）と、複数の光電池（５）の前記封入アセンブリ（６ａ、６ｂ）との間に配置され、前記アセンブリを、本質的に前記第１の層（３）の前記封入アセンブリ（６ａ、６ｂ）との接合を可能にする、中間のいわゆる「ダンピング」層（９）を含むことを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のモジュール。
8. 前記中間層（９）が、少なくとも１つのポリマー材料からなることを特徴とする、請求項７に記載のモジュール。
9. 前記中間層（９）の剛性が、室温で５０ＭＰａ以下の前記中間層（９）の材料のヤング率（Ｅ）及び０．０１から１ｍｍの前記中間層（９）の厚さで定義されることを特徴とする、請求項７または８に記載のモジュール。
10. 前記光電モジュール（１）の前面を形成する前記第１の層（３）の厚さが、０．１ｍｍ以上であることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載のモジュール。
11. 剛性背面板（２）と、
    請求項１から１０のいずれか一項に記載の光電モジュール（１）と、
    前記剛性背面板（２）と前記光電モジュール（１）との間に配置され、前記光電モジュール（１）の前記剛性背面板（２）への接着を可能にする付着層（１２）と、を含む、光電構造アセンブリ（１０）。
12. 光電モジュール（１）の剛性背面板（２）への取付けのための使用であって、
    光束を受けるようにされた前記光電モジュール（１）の前面を形成する透明な第１の層（３）と、
    横方向に並べて配置され、電気的に１つに接続された複数の光電池（５）のアセンブリ（４）と、
    前記複数の光電池（５）を封入するアセンブリ（６ａ、６ｂ）と、
    前記光電モジュール（１）の背面を形成する第２の層（７）と、を少なくとも含み、
    前記封入アセンブリ（６ａ、６ｂ）及び複数の光電池（５）の前記アセンブリ（４）が、前記第１の層（３）と前記第２の層（７）との間に配置され、
    前記第１の層（３）が、互いに独立な複数の平板（８）を含む少なくとも１つの透明なポリマー材料からなり、各平板（８）が、前記光電モジュール（１）について不連続な前面を形成するように、少なくとも１つの光電池（５）に対向して配置され、
    前記封入アセンブリ（６ａ、６ｂ）の剛性が、室温で７５ＭＰａ以上の封入材料のヤング率（Ｅ）及び０．４から１ｍｍの前記封入アセンブリ（６ａ、６ｂ）の厚さ（ｅ）によって定義され、
    前記光電モジュール（１）が、取り付け層（１２）を介して前記剛性背面板（２）に取り付けられる、使用。
13. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の光電モジュール（１）の製造工程であって、
    ａ）１５０℃を超える温度で、前記光電モジュール（１）の構成層（６ａ、４、６ｂ、７）を、前記光電モジュール（１）の前面を形成する前記第１の層（３）及び、前記光電モジュール（１）が、前記第１の層（３）と前記複数の光電池（５）の前記封入アセンブリ（６ａ、６ｂ）との間に配置された中間のいわゆる「ダンピング」層（９）を含む場合には、前記中間のいわゆる「ダンピング」層とは別に、高温で巻回する段階と、
    ｂ）正確に１５０℃以下の温度で、前記光電モジュール（１）の前面を形成する前記第１の層（３）と、前記光電モジュール（１）が前記中間層（９）を含む場合には、前記中間層（９）と、前記第１の段階ａ）で一体に巻回された前記光電モジュール（１）の構成層（６ａ、４、６ｂ、７）と、を巻回する段階と、
    の少なくとも２つの連続する段階を含む、光電モジュール（１）の製造工程。
14. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の光電モジュール（１）の製造工程であって、
    ｃ）前記光電モジュール（１）の全ての構成層（３、９、６ａ、４、６ｂ、７）を１５０℃以上の温度で、高温で巻回する段階、
    の１つの段階を含む、光電モジュール（１）の製造工程。
15. 請求項１３または１４に記載の工程の段階を用いた、請求項１１に記載の光電構造アセンブリ（１０）の製造工程であって、
    ｄ）前記光電構造アセンブリ（１０）を形成するために、前記光電構造アセンブリ（１０）の付着層（１２）を介して、前記光電モジュール（１）を剛性背面板（２）に取り付ける段階、を連続的に含む、光電構造アセンブリ（１０）の製造工程。

Images