JP2012508472A - 太陽電池パネル部品用の熱伝導性材料 - Google Patents

Abstract

本発明は、従来の太陽電池パネルよりも高い熱伝導率を有する材料を用いることによる、より大きい電気出力及び／又は増加した効率のための改良された封止剤及びバックシートを有する太陽電池パネルに関する。幾つかの態様によれば、改良された材料は、十分な誘電特性を保持しながら充填剤を含む。幾つかの他の態様によれば、本発明は、太陽電池セルと改良されたバックシートとの間に改良された封止剤を有する太陽電池パネルを包含する。本発明はまた、改良された材料を含む太陽電池パネルを製造する方法も包含する。本発明はまた、向上した粒径分布、増白剤、又は赤外消光剤を含む充填剤材料を含む封止剤及びバックシートに関連する太陽電池モジュール及び方法も包含する。
【選択図】図１

Description

本出願は、２００８年１２月３日出願の米国正規出願１２／３２７，２４６及び２００８年４月１４日出願の米国仮出願６１／０４４６１８（両方の全部を参照として明確に本明細書中に包含する）の一部継続出願であり、その利益を請求する。

本発明は、エネルギー省によって資金提供されている米国再生可能エネルギー研究所との元請負契約下での共同契約ＤＥ−ＦＣ３６−０７Ｇ０１７０４９の下で米国政府の援助によって行った。政府は本発明において特定の権利を有する。

本発明は、向上した効率、より大きい電力出力、及び／又は低下した運転温度のために、太陽電池パネル及び太陽電池モジュールにおいてより高い熱伝導性の材料を用いることに関する。

従来の光起電集電装置又は太陽電池デバイスは、通常、ガラス基材と背面電気絶縁性材料との間に配置されている複数の太陽電池セルを含む。封止剤を用いて、ガラス基材、太陽電池セル、及び背面電気絶縁性材料を一緒に結合する。従来の太陽電池デバイスは、積層のために非充填の封止剤を用いている。

一般に、太陽電池デバイスは、運転温度の各１℃の更なる上昇に関して約０．４％〜約０．５の電力を損失する。通常、太陽電池デバイスは完全な直射日光中に配置し、したがって太陽放射の変換及び吸収の非効率性のためにそれらの周囲よりも高い温度において運転される。望ましくないことに、太陽電池デバイスのこれらの上昇した運転温度によって、電気出力が大きく低下する可能性がある。

背面又は底面材料を横切って温度及び／又は熱を伝導及び／又は放散させることにより太陽電池デバイスの運転温度を低下させることによって、より大きな出力及び／又はより高い効率で運転される太陽電池デバイスに対する必要性及び要望が存在する。

本発明の一形態は、背面又は底面の材料及び／又は層を横切って及び／又はこれを通して熱を周囲に移動させることによって、より大きな出力、改良された効率、及び／又は低下した運転温度のために、太陽電池パネル及び太陽電池モジュールにおいてより高い熱伝導性の材料及び／又はパッケージを用いることである。信頼できる運転のために十分な誘電特性を保持しながら、従来の材料よりも高い熱伝導性を有する、太陽電池パネルにおいて用いる封止剤及び／又はバックシートに対する必要性が存在する。

本発明のこれら及び他の形態は、少なくとも部分的に、封止剤ポリマー材料及び封止剤充填剤材料を含み、少なくとも約０．２６Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率、及び６０Ｈｚにおいて測定して少なくとも約２．０の誘電率を有する光電池又は半導体用封止剤によって達成される。

また、本発明は、バックシートポリマー材料及びバックシート充填剤材料を含み、６０Ｈｚにおいて測定して少なくとも約２．０の誘電率、及びニートの形態のバックシートポリマー材料よりも高い熱伝導率を有する、光電池又は半導体用バックシートも包含する。

本発明は、更に、少なくとも１つの光電池セルの正面側に対して配置されている正面層；少なくとも１つの光電池セルの背面側の少なくとも一部に接触し、少なくとも部分的に少なくとも１つの光電池セルとバックシートとの間に配置されている封止剤；を有する、正面層及び少なくとも１つの光電池セルを含む太陽電池パネルを包含する。封止剤は、第１のポリマー材料及び第１の熱伝導性充填剤材料を含み、封止剤は、少なくとも約０．２６Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率、及び６０Ｈｚにおいて測定して少なくとも約２．０の誘電率を有する。

本発明は、更に、正面層を準備し；正面層の少なくとも一部の上に封止剤材料の第１のシートを配置し；封止剤材料の第１のシートの上に少なくとも１つの光電池セルを配置し；少なくとも１つの光電池セルの上に封止剤材料の第２のシートを配置する；工程を含む太陽電池パネルの製造方法を包含する。封止剤材料の第２のシートは、第１のポリマー材料及び第１の充填剤材料を含み、封止剤材料の第２のシートは、少なくとも約０．２６Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率、及び６０Ｈｚにおいて測定して少なくとも約２．０の誘電率を有する。

この方法は、また、封止剤材料の第２のシートの上にバックシートを配置する工程も含む。バックシートは、第２のポリマー材料及び第２の充填剤材料を含み、少なくとも約２．０の誘電率、及びニートの形態の第２のポリマー材料よりも高い熱伝導率を有する。この方法は、また、第１のシート及び／又は第２のシートを十分に架橋させるのに十分な時間及び十分な温度で太陽電池パネルを積層する；工程も含む。

一態様によれば、本発明は光電池又は半導体用封止剤を包含する。封止剤は、ポリマー材料、及び、向上した粒径分布、増白剤、赤外消光剤などを含む充填剤材料を含む。
一態様によれば、本発明は光電池又は半導体用バックシートを包含する。バックシートは、ポリマー材料、及び、向上した粒径分布、増白剤、赤外消光剤などを含む充填剤材料を含む。

一態様によれば、本発明は光を電気に変換するための太陽電池モジュールを包含する。モジュールは、透明のフロントシート、透明のフロントシートの下に配置されている１以上の光電池セル、１以上の光電池セルの下に配置されているバックシート、及び１以上の光電池セルの背面側の少なくとも一部とバックシートとの間に配置されている封止剤を含む。バックシート及び／又は封止剤の一方又は両方は、向上した粒径分布、増白剤、赤外消光剤などを含む。

一態様によれば、本発明は太陽電池モジュールの製造方法を包含する。本方法は、透明のフロントシートを準備する工程、及び透明のフロントシートの少なくとも一部の上に封止剤材料の第１のシートを配置する工程を含む。本方法は、封止剤材料の第１のシートの上に１以上の光電池セルを配置する工程、及び１以上の光電池セルの上に封止剤材料の第２のシートを配置する工程を含み、封止剤材料の第２のシートは、向上した粒径分布、増白剤、赤外消光剤などを含む。本発明は、封止剤材料の第２のシートの上にバックシートを配置する工程を含む。バックシートは、向上した粒径分布、増白剤、及び赤外消光剤などを含む。本方法は、太陽電池モジュールを積層させて、封止剤材料の第１のシート又は封止剤材料の第２のシートの少なくとも一部を融着させる工程を含む。

本発明の上記の及び他の特徴及び形態は、図面を考慮して解釈される以下の詳細な説明からより良好に理解される。

図１は、一態様による太陽電池パネルの断面分解概略図である。 図２は、一態様による熱伝導率のグラフである。 図３は、一態様による気体透過率のグラフである。 図４は、対照パネルと一態様による充填封止剤を有するパネルとの間の温度差のグラフである。 図５は、対照パネルと一態様による充填封止剤を有するパネルとの間の温度差のグラフである。 図６は、対照パネルと一態様による充填封止剤を有するパネルとの間の温度差及び出力差のグラフである。 図７は、対照パネルと一態様による充填封止剤を有するパネルとの間の温度差及び出力差のグラフである。 図８は、狭い粒径分布のグラフである。 図９は、一態様による向上した粒径分布のグラフである。 図１０は、均一な粒径分布の粒子充填を図示する。 図１１は、一態様による向上した粒径分布の粒子充填を図示する。

ここで用いる「封止剤」という用語は、広範には、限定なしに、半導体、太陽電池パネル、太陽電池モジュール、太陽電池アレイ、及び／又は任意の他の好適なアセンブリの部品の少なくとも一部を、積層、接着、結合、接着剤接合、封止、コーキング、及び／又は接合するために有用な化合物又は材料を包含する。

ここで用いる「バックシート」という用語は、広範には、限定なしに、半導体、太陽電池パネル、太陽電池モジュール、太陽電池アレイ、及び／又は任意の他の好適なアセンブリの太陽に面する側の反対の側の上の層又は被覆の少なくとも一部のために有用な化合物又は材料を包含する。望ましくは、バックシートは、例えば短絡を阻止し、及び／又はデバイスの信頼できる運転を可能にするなどのための誘電特性を有する。

ここで用いる「熱伝導率」という用語は、広範には、限定なしに、熱又は熱エネルギーを伝導及び／又は移動させる材料の特性を包含する。熱伝導率は、通常は１メートルあたり１ケルビン温度あたりのワット数、又は時にはメートル・ケルビン温度あたりのワット数、或いはＷ／ｍ・Ｋと示される単位を有する。幾つかの態様によれば、３０℃において０．１Ｗ／ｍ・Ｋ〜６０Ｗ／ｍ・Ｋの範囲の熱伝導率を、ＡＳＴＭ−Ｅ１５３０−０４：「保護熱流計法によって材料の熱移動に対する抵抗を評価するための標準的な試験法」にしたがって測定する。他の態様によれば、熱伝導率は、室温、雰囲気温度、太陽電池パネルの運転温度、約２３℃、及び／又は任意の他の好適な温度において測定する。材料の熱伝導率は、材料が熱エネルギーを移動又は放散させる能力に直接影響し、例えば熱伝導率が増加すると熱移動の増加が得られる。

ここで用いる「誘電率」という用語、或いは時には「相対静的誘電率」、「相対誘電率」、及び／又は「静的誘電率」と呼ばれるものは、広範には、限定なしに、与えられた条件下において静電電束線を集中させる材料の特性を包含する。誘電率は、無次元の数又は単位を有しない数である。幾つかの態様によれば、誘電率は、ＡＳＴＭ−Ｄ１５０−９８：「固体電気絶縁体のＡＣ損失特性及び誘電率（誘電定数）に関する標準的な試験法」に記載されている方法にしたがって測定する。

ここで用いる「Ｄ５０」粒径という用語は、体積の５０％が示されたＤ５０よりも大きい粒子から構成され、体積の５０％が示されたＤ５０値よりも小さい粒子から構成される粒子中位径を包含する。

ここで用いる「熱拡散率」又は時には「α」と呼ばれるものは、ｍ^２／秒で測定し、次の等式：
α＝Ｋ／ρＣ_ｐ
を用いて算出する。

ここで、用語「Ｋ」は、上記に記載した熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）を指す。用語「Ｃ_ｐ」はＪ／ｋｇ・Ｋで測定される比熱を指し、用語「ρ」はｇ／ｃｍ^３で測定される密度を指す。熱拡散率は、任意の好適な値を含むことができ、広範には、熱を貯蔵するのに対して熱を伝導する材料の能力を包含する。物理的には、より高い熱拡散率を有する材料は、例えば熱を貯蔵するよりも熱を伝導するより大きな能力を有することを示す。一態様によれば、好適な熱拡散率は、約１．０×１０^−４〜約１．０×１０^−７ｍ^２／秒、好ましくは約１．０×１０^−５〜約１．０×１０^−６ｍ^２／秒、より好ましくは少なくとも約１．３×１０^−７ｍ^２／秒の範囲である。

図１の断面分解図において図示するように、一態様によれば、太陽電池パネル１０は、正面層１２とバックシート２０との間に配置されている１以上の光電池セル１６を含む。望ましくは、バックシート２０は、従来の太陽電池デバイスに対して増加した熱伝導率を有する。第１の封止剤シート１４は、望ましくは良好な光学特性を有し、正面層１２に対する光電池セル１６の正面側に積層する。第２の封止剤１８は、望ましくは増加した熱伝導率を有し、バックシート２０に対する光電池セル１６の背面側に積層する。

図１の部材は必ずしも一定の縮尺で描かれてはおらず、本発明の態様を限定するものではない。組み立てられた太陽電池パネルは、望ましくは、部品の間及び／又は中の積層された密な熱的及び／又は物理的接触を有する。

一態様によれば、本発明は、ポリマー材料及び充填剤材料を含み、少なくとも約０．２６Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率、及び６０Ｈｚにおいて測定して少なくとも約２．０の誘電率を有する光電池又は半導体用封止剤を包含する。

ポリマー材料としては、広範には、通常は（しかしながら必須ではない）１以上の繰り返し単位を有する、任意の好適な天然、合成、及び／又は組み合わせの比較的高分子量の化合物が挙げられる。ポリマー材料のタイプとしては、以下のもの及び以下のものの組み合わせ：
（１）ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンとプロピレンのコポリマー、ポリエチレンイオノマー、エチレン及びエチレン酢酸ビニルコポリマー、架橋ポリエチレンなどのようなポリオレフィン；
（２）ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネートなどのようなポリエステル；
（３）ナイロンなどのようなポリアミド；
（４）ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレートなどのようなアクリレート類；
（５）熱可塑性ポリウレタン、ポリブタジエン、シリコーン、ポリイソプレン、天然ラバーなどのようなエラストマー；
（６）ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリテトラフルオロエチレンなどのようなフルオロポリマー；
（７）ポリ乳酸、ポリヒドロキシブチレート、ポリヒドロキシアルカノエートなどのような生物分解性ポリマー；
（８）ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレンなどのようなビニルポリマー；及び
（９）種々の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、プラストマー、及び／又は任意の他の好適な鎖状分子のような他のもの；
が挙げられる。

ここで用いる組み合わせは、広範には、開示からのそれぞれ任意の好適な量の１種類以上の他のポリマーと組み合わせた開示から選択される任意の好適な量の任意のポリマーを指す。望ましくは、ポリマー材料は、好適な熱的及び／又は誘電特性を有する。

一態様によれば、封止剤は、非充填及び／又はニートの封止剤よりも低い熱容量も有する。熱容量は、物質の温度を上昇させるのに必要な熱エネルギーの量を包含し、例えばＪ／°Ｋとして測定することができる。特定の態様によれば、熱容量は、ＡＳＴＭ−Ｅ１２６９−０５：「示差走査熱量測定によって比熱容量を測定するための標準的な試験法」によって測定する。

一態様によれば、封止剤のポリマー材料は、例えば約４重量％〜約９０重量％の酢酸ビニル、好ましくは約２０重量％〜約６０重量％の酢酸ビニル、より好ましくは約３３重量％の酢酸ビニルのような任意の好適な比のエチレンと酢酸ビニルとのコポリマーを含む。エチレン酢酸ビニルは、例えば約５〜約４０ｇ／１０分、好ましくは約１０〜約２０ｇ／１０分、より好ましくは約１５ｇ／１０分のメルトフローインデックスのような任意の好適な分子量及び／又は粘度を有していてよい。ニート又は純粋なエチレン酢酸ビニルは、約０．２０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率、及び２５℃において測定して約２．２７Ｊ／ｇ・Ｋの熱容量を有する。太陽電池セルにおいて用いるようなケイ素は、約１５３Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率、及び約０．７１Ｊ／ｇ・Ｋの熱容量を有する。

充填剤材料としては、広範には、任意の好適な天然、合成、及び／又は組み合わせの、少なくとも部分的にポリマー材料と異なる物質が挙げられる。充填剤材料としては、例えば、無機物、繊維、金属化合物、及び／又は任意の他の好適な物質を挙げることができる。一態様によれば、封止剤の充填剤材料としては、例えば織成ガラス繊維、不織ガラス繊維、ガラスマット、ガラススクリム、バルクガラス繊維、ステープルガラス繊維、及び／又は任意の他の好適なケイ素ベースの材料のようなガラス繊維が挙げられる。ガラス繊維は、例えば約１μｍ〜約１００μｍ、好ましくは約５μｍ〜約２０μｍ、より好ましくは約６．５μｍのような任意の好適な直径を有していてよい。

他の態様によれば、封止剤の充填剤材料としては、例えば、炭酸カルシウム（３．５９Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率）、ケイ酸カルシウム、タルク、バライト、硫酸バリウム（１．３１Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率）、クレー、金属化合物、半金属化合物、ルチル型酸化チタン（５．１２Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率）、アナターゼ型酸化チタン、マグネタイト（５．１Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率）、アルミナ（３０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率）、二酸化ケイ素（７．６Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率）、窒化アルミニウム（１００Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率）、ケイ灰石（２．５Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率）、及び／又は炭化ケイ素（１２０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率）が挙げられる。望ましくは、充填剤材料は、更なる構造的完全性を与え、及び／又は太陽電池パネルの製造を助ける。

図２に示すように、一態様によれば、充填剤材料（ケイ灰石及び炭化ケイ素）含有量の効果によってエチレン酢酸ビニルの熱伝導率が大きく増加する。例えば、５体積％のケイ灰石及び炭化ケイ素を加えると、複合体エチレン酢酸ビニルの熱伝導率がそれぞれ１８％及び２３％向上する。１０体積％のケイ灰石及び炭化ケイ素を加えると、複合体エチレン酢酸ビニルの熱伝導率がそれぞれ４２％及び５７％向上する。上記で議論したように、熱伝導率のこれらの増加によって、太陽電池パネルからの熱を背面及び／又は底面を通して放散させて運転温度を低下させ、それによって太陽電池パネルの出力及び／又は効率を増加させることができる。例えば図２に示すように、充填剤材料のより高いレベルにおいては、１０倍、及び驚くべきことに更にはほぼ３０倍の熱伝導率の更なる増加が可能である。

充填剤材料は、任意の好適な寸法及び／又は形状を有していてよい。一態様によれば、充填剤材料は、例えば約０．００１μｍ〜約１０００μｍ、好ましくは約０．１μｍ〜約２５０μｍ、より好ましくは約０．２μｍ〜約５０μｍ、更により好ましくは約０．２μｍ〜約２．０μｍのような均等平均粒径又は「Ｄ５０」を有する。例えば平均粒径又はＤ５０を算出するなどの好適な均等平均粒径測定方法としては、顕微鏡法及び／又は沈降分析が挙げられる。

充填剤材料は、例えば少なくとも約１Ｗ／ｍ・Ｋ、好ましくは少なくとも約５Ｗ／ｍ・Ｋ、より好ましくは少なくとも約１００Ｗ／ｍ・Ｋのような任意の好適な熱伝導率を有していてよい。

一態様によれば、充填剤材料は、例えば約１．０以上、好ましくは約１０より大きく、より好ましくは約５０より大きく、更により好ましくは約１００より大きいような、その最も短い寸法に対するその最も長い寸法のアスペクト比を有する。アスペクト比は無次元の数である。

充填剤材料は、例えば約０．１〜約１０、好ましくは約１〜約５のような任意の好適な比重を有していてよい。比重は、水の密度に対する物質の密度の比を包含し、無次元の数である。一態様によれば、比重は、ＡＳＴＭ−Ｄ７９２−００：「置換によるプラスチックの密度及び比重（相対密度）に関する標準的な試験法」によって測定することができる。

封止剤には、例えば約０．１体積％〜約３０体積％、好ましくは約２体積％〜約１５体積％、より好ましくは約４体積％〜約６体積％のような、質量又は体積基準で任意の好適な量の充填剤材料を含ませることができる。望ましくは、充填剤材料は、単一の少なくとも比較的均一な相で封止剤内に均一に分散及び／又は分配された状態で保持する。

封止剤材料の熱伝導率は、例えば少なくとも０．１５Ｗ／ｍ・Ｋ、好ましくは少なくとも０．２Ｗ／ｍ・Ｋ、好ましくは少なくとも０．２６Ｗ／ｍ・Ｋ、より好ましくは少なくとも約０．３Ｗ／ｍ・Ｋのような任意の好適な値を有することができる。他の態様によれば、封止剤の熱伝導率は、少なくとも約０．５Ｗ／ｍ・Ｋ、或いは少なくとも約０．７５Ｗ／ｍ・Ｋ、或いは少なくとも約１．０Ｗ／ｍ・Ｋ、或いは少なくとも約２．０Ｗ／ｍ・Ｋ、或いは少なくとも約３．０Ｗ／ｍ・Ｋ、或いは少なくとも約５．０Ｗ／ｍ・Ｋ、或いは少なくとも約７．５Ｗ／ｍ・Ｋ、或いは少なくとも約１０Ｗ／ｍ・Ｋを有する。

封止剤材料の６０Ｈｚにおいて測定される誘電率は、例えば約０．５〜約３０、好ましくは約１〜約１０、より好ましくは約２〜約５、より好ましくは少なくとも約２．０のような任意の好適な値を有することができる。

本発明の封止剤には、例えば、化学的架橋剤、接着促進剤、安定剤、カップリング剤、界面活性剤、紫外線抑制剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、共薬剤、及び／又は任意の他の好適な材料のような任意の他の更なる材料及び／又は化合物を更に含ませることができる。一態様によれば、好適な化学的架橋剤又は熱硬化性活性化剤としてはペルオキシドが挙げられ、好適な酸化防止剤としてはブチル化ヒドロキシトルエン及び／又は他の非フェノール系タイプの酸化防止剤が挙げられる。

一態様によれば、封止剤は、例えば充填剤材料をポリマー材料中に分散させ及び／又は接着を促進させるための少なくとも１種類のシランカップリング剤を含む。望ましくは、少なくとも１種類のシランカップリング剤は、例えばアミノ基、エポキシ基、フェニル基、ビニル基、アルキル基、及び／又は任意の他の好適な化学基のような第１のタイプの官能基又は反応性基を有し、並びに、例えばメトキシ反応性基、エトキシ反応性基、及び／又は任意の他の好適な化学基のような第２のタイプの官能基又は反応性基を有する。一態様によれば、第１の官能基は有機分子と反応し、第２の官能基は無機分子と反応する。

封止剤の要素又は成分は、例えば乾燥ブレンダー、混練ロール、押出機、キャスト装置、ブロー装置、成形装置、及び／又は任意の他の好適な配合機械又は装置のような種々のタイプの装置によって処理することができる。

一態様によれば、封止剤は、例えば更なる処理又は使用を可能又は容易にするなどのために、ペレットに成形することができる。他の態様によれば、封止剤は、例えば更なる処理又は使用を可能又は容易にするなどのために、シート又はフィルムに成形することができる。更に他の態様によれば、封止剤は、例えば更なる処理又は使用を可能又は容易にするなどのために、ガラスマット上か又はガラスマットと組み合わせて成形することができる。

シート及び／又はフィルムは、例えば約０．５μｍ〜約５０００μｍ、約１０μｍ〜約２０００μｍ、好ましくは約１０μｍ〜約１０００μｍ、より好ましくは約１０μｍ〜約５００μｍのような任意の好適な厚さを有していてよい。シート及び／又はフィルムは、高いアスペクト比を有する寸法、及び／又は概して平面状又は平坦な形状を有する。

一態様によれば、封止剤は、良好な光学特性を有し、例えば透明なガラスと同等の屈折率及び透明度を有する。良好な光学特性を有する封止剤を、ガラスと太陽電池セルの正面側との間、及び／又は太陽電池セルの背面側とバックシートとの間で用いることができる。他の態様によれば、封止剤は、並の光学特性を有し、例えば半透明、艶消し、曇り、及び／又は濁った外観を有する。並の光学特性を有する封止剤は、望ましくは光電池セルの背面とバックシートとの間で用いることができる。更に他の態様によれば、封止剤は、劣った光学特性を有し、例えば不透明及び／又は無地の外観を有する。劣った光学特性を有する封止剤は、望ましくは光電池セルの背面とバックシートとの間で用いることができる。

一態様によれば、「太陽電池セルの背面側とバックシートとの間」という用語は、太陽電池セルの側面側又は側面部の少なくとも一部の周囲を包含するが、太陽電池セルの正面側又は正面部は包含しない。望ましくは、少なくとも良好な光学特性を有する封止剤のフロントシート又は第１のシートを、ガラスと太陽電池セルの正面側との間に配置又は配列して、太陽電池セルの背面側とバックシートとの間に配置又は配列されている封止剤の第２のシートと共に太陽電池セルの間の領域を結合及び／又は接合することができる。更により望ましくは、太陽電池セルは、封止剤の層の間に完全に挟み込む。

一態様によれば、本発明は更に、ポリマー材料及び充填剤材料を含み、６０Ｈｚにおいて測定して少なくとも約２．０の誘電率、及びニートの形態のポリマー材料よりも高い熱伝導率を有する光電池又は半導体用バックシート又はバックカバーを包含する。

「ニート」又は「ニートの形態」という用語は、更なる物質を含まないことを指す。「バージン」という用語も、更なる物質を含まないことを指すことができ、通常は予め処理していない材料を包含する。熱伝導率、熱容量、ポリマー材料、充填剤材料、添加剤などのような封止剤に関する上記の説明は、一般にバックシートに適用される。望ましくは、バックシートは太陽電池パネルに関する防水及び／又は耐候保護を与える。ポリエチレンテレフタレートは、約０．１５Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率、及び約１．１７Ｊ／ｇ・Ｋの熱容量を有する。

一態様によれば、バックシートのポリマー材料としては、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、及び／又は任意の他の好適なプラスチック材料が挙げられる。バックシートには、１以上の複合体又は積層体層を含ませることができる。バックシートには、例えば１、２、３、４、６、８、及び／又は任意の他の好適な数のような任意の数の層を含ませることができる。

他の態様によれば、バックシートは、例えばポリエステル、アルミニウム、銅、鋼、ガラス、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、及び／又は任意の他の好適な物質のような更なる積層体層を含む。

一態様によれば、複合体バックシートの誘電率は、望ましくは６０Ｈｚにおいて測定して少なくとも２．０であるが、バックシートの個々の層及び／又は成分は、それ自体で、例えば太陽電池パネルの完全性、操作性、及び／又は効率を犠牲にすることなく導電体であってよい。他の態様によれば、バックシートは、例えばポリフッ化ビニル−ポリエステル−ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニル−アルミニウム−ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニル−アルミニウム−ポリエステル、及び／又は任意の他の好適な物質の組み合わせのような多層材料を含む。

一般的に、しかしながら必須ではないが、バックシートは劣った光学特性を有し、更に着色剤、顔料、及び／又は任意の他の好適な更なる物質を含ませることができる。
一態様によれば、バックシートには、ガラスシート又は他の好適な比較的剛性の材料を含ませることができる。ガラスバックシートには、フロントシートと同じか又は異なる材料を含ませることができる。一態様によれば、ガラスバックシートは、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、及び／又は任意の他の好適な材料を含む。望ましくは、しかしながら必須ではないが、ガラスバックシートは、例えば更なる充填剤及び／又は被覆を含ませることなどによって、フロントシートよりも高い熱伝導率を有する。好適な充填剤又は被覆には、金属、ポリマー、無機物、及び／又はバックシートの熱伝導特性を向上させる任意の他の材料又は物質を含ませることができる。一態様によれば、ガラスバックシートは、少なくとも約１．４Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有する。

他の態様によれば、太陽電池セル技術によれば、太陽電池パネルは、望ましくは、しかしながら必須ではないが、太陽電池セルとガラスバックシートとの間に封止剤材料の層を含む。

本発明の充填バックシートは、望ましくは湿分及び／又は蒸気の透過性を減少させる曲がりくねった流路を形成する。バックシートを通る湿分の透過は、腐食を増加させ、短絡を増加させ、運転効率を低下させ、及び／又は太陽電池パネルの耐用年数を短くする。バックシートを通る曲がりくねった流路によって、望ましくは湿分及び／又は信頼性に関係する問題の可能性を減少させることができる。図３に示すように、一態様によれば、気体透過率の減少は、特に高アスペクトのシート状充填剤に関して大きくすることができ、例えば約２０％超、約４０％超、約５０％超、更には約８０％超の減少を与えることができる。シート状充填剤には、例えばクレー、ナノクレー、タルク、及び／又は任意の他の好適な物質を含ませることができる。

一態様によれば、バックシートは、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、タルク、バライト、クレー、ルチル型酸化チタン、アナターゼ型酸化チタン、マグネタイト、アルミナ、二酸化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化ケイ素、及び／又は任意の他の好適な物質の充填剤材料を含む。

一態様によれば、本発明は更に、正面層及び少なくとも１つの光電池セルを有する太陽電池パネルを包含する。太陽電池パネルには、少なくとも１つの光電池セルの正面側に対して配置されている正面層、少なくとも１つの光電池セルの背面側の少なくとも一部に接触し、少なくとも部分的に少なくとも１つの光電池セルとバックシートとの間に配置されている封止剤を含ませることができる。封止剤は、第１のポリマー材料及び第１の熱伝導性充填剤材料を含み、少なくとも約０．２６Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率及び６０Ｈｚにおいて測定して少なくとも約２．０の誘電率を有する。

一態様によれば、太陽電池パネルは、第２のポリマー材料及び第２の熱伝導性充填剤材料を含み、６０Ｈｚにおいて測定して少なくとも約２．０の誘電率、及びニートの形態の第２のポリマー材料よりも高い熱伝導率を有するバックシートを更に含む。他の態様によれば、バックシートはガラスシートを含む。

正面層又はフロントシートは、紫外光、可視光、及び／又は赤外光の少なくとも一部に対して透過性の任意の好適な材料を含む。一態様によれば、フロントシートは、ガラス、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、強化ガラス、ポリカーボネート、及び／又は任意の他の好適な材料を含む。他の態様によれば、フロントシートは、例えばアモルファスシリコン及び／又は任意の他の好適な材料のような反射防止被覆を含む。

光電池セル及び／又は太陽電池セルは、シリコンウエハーのような（しかしながらこれに限定されない）紫外光、可視光、及び／又は赤外光の少なくとも一部を捕捉し及び／又は望ましくは電気に変換するための任意の好適な材料を含む。

太陽電池パネルの一態様によれば、第１のポリマー材料はエチレンとエチレン酢酸ビニルのコポリマーを含み、第２のポリマー材料はポリエチレンテレフタレートを含む。更なる態様によれば、エチレン酢酸ビニルは、約４重量％〜約９０重量％の酢酸ビニルを含み、約５〜約４０ｇ／１０分のメルトフローインデックスを有するエチレンと酢酸ビニルのコポリマーを含む。

太陽電池パネルの一態様によれば、第１のポリマー材料は第２のポリマー材料と同じである。太陽電池パネルの他の態様によれば、第１のポリマー材料は第２のポリマー材料と異なる。

太陽電池パネルの一態様によれば、第１の熱伝導性充填剤材料は第２の熱伝導性充填剤材料と同じである。太陽電池パネルの他の態様によれば、第１の熱伝導性充填剤材料は第２の熱伝導性充填剤材料と異なる。

他の態様によれば、太陽電池パネルは、例えばレンズ、フレネルレンズ、凸レンズ、凹レンズ、複合体レンズ、反射器、及び／又は出力及び／又は太陽電池効率を向上又は増加させる任意の他の好適なデバイスのような、少なくとも１つの太陽集光器及び／又は増倍器を更に含む。太陽集光器は、望ましくは、しかしながら必須ではないが、正面層の上、上方、及び／又はこれに隣接して配置することができる。一態様によれば、正面層を太陽集光器に置き換える。集光及び／又は増倍された太陽電池パネルは、上昇した運転温度を有していて、例えば本発明のより高い熱伝導性の材料からの更なる利益を享受することができる。

本発明はまた、正面層を準備し；正面層の少なくとも一部の上に封止剤材料の第１のシートを配置し；封止剤材料の第１のシートの上に少なくとも１つの光電池セルを配置し；少なくとも１つの光電池セルの上に、第１のポリマー材料及び第１の充填剤材料を含み、少なくとも約０．２６Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率、及び６０Ｈｚにおいて測定して少なくとも約２．０の誘電率を有する封止剤材料の第２のシートを配置する；工程を含む、太陽電池パネルの製造方法も包含する。

太陽電池パネルの製造方法は、封止剤材料の第２のシートの上に、第２のポリマー材料及び第２の充填剤材料を含み、少なくとも約２．０の誘電率、及びニートの形態の第２のポリマー材料よりも高い熱伝導率を有するバックシートを配置し；そして、第１のシート及び／又は第２のシートを十分に架橋させるのに十分な時間及び十分な温度で太陽電池パネルを積層する；工程を更に含む。

上記に記載の工程の順番は工程の可能な順番を示しているが、いかなるようにも限定するように解釈すべきではない。上記に記載の要素の相対的な物理的配列は可能な構成を示しているが、いかなるようにも限定するように解釈すべきではない。

十分な積層のために十分な時間及び／又は十分な温度で太陽電池パネルを積層することは、封止剤の少なくとも一部の有機成分を、例えば少なくとも約４０重量％のゲル含量、好ましくは少なくとも約５５重量％のゲル含量、より好ましくは少なくとも約７０重量％のゲル含量に架橋することを含む。

一態様によれば、積層工程は、真空又は減圧を用いて、太陽電池パネルから空気、湿分、他の揮発性成分、及び／又は任意の他のあまり望ましくない物質を除去及び／又は置換することを含む。望ましくは、積層工程によって、太陽電池パネルの隣接する部分又は部品の間の密な接触が生起し、例えば気泡が減少することによって熱伝導率が増加し且つ完全性が向上する。

一態様によれば、望ましくは、しかしながら必須ではないが、封止剤材料の第１のシートは封止剤材料の第２のシートと異なる。他の態様によれば、望ましくは、しかしながら必須ではないが、封止剤材料の第１のシートは封止剤材料の第２のシートと相違しない。他の構成が可能である。

一態様によれば、太陽電池パネルは封止剤のフロントシートを含まないが、封止剤の単一のバックシートによって太陽電池パネルのための適当な積層が与えられる。或いは、他の態様によれば、太陽電池パネルは封止剤のバックシートを含まないが、封止剤の単一のフロントシートによって太陽電池パネルの適当な積層が与えられる。他の態様によれば、封止剤のシートは、太陽電池セル及び／又は配線の少なくとも一部の周りに、裂け目、切れ目、及び／又は穿孔を含む。更に他の態様によれば、バックシートは別の封止剤の第２の層又は背面層を太陽電池パネルから排除するのに十分な封止能力を有する。更に他の態様によれば、単一のバックシートによって、全ての更なるシートを除いて太陽電池パネルのための適当な積層が与えられ、及び／又は封止剤が形成される。更に、太陽電池パネル内及び／又はその上に材料の更なる層を形成することが可能である。

一態様によれば、本発明の太陽電池又は光電池のセル及び／又はパネルは、同じ構造で同等の条件下で運転する従来の太陽電池又は光電池のセル及び／又はパネル（非充填封止剤及び非充填バックシート）と比較して、直射の頭上からの日光中で少なくとも約０．５℃低い温度、同じ構造で同等の条件下で運転する従来の太陽電池又は光電池のセル及び／又はパネルと比較して、直射の頭上からの日光中で少なくとも約１．０℃低い温度、同じ構造で同等の条件下で運転する従来の太陽電池又は光電池のセル及び／又はパネルと比較して、直射の頭上からの日光中で少なくとも約２．０℃低い温度、同じ構造で同等の条件下で運転する従来の太陽電池又は光電池のセル及び／又はパネルと比較して、直射の頭上からの日光中で少なくとも約３．０℃低い温度、同じ構造で同等の条件下で運転する従来の太陽電池又は光電池のセル及び／又はパネルと比較して、直射の頭上からの日光中で少なくとも約４．０℃低い温度、同じ構造で同等の条件下で運転する従来の太陽電池又は光電池のセル及び／又はパネルと比較して、直射の頭上からの日光中で少なくとも約５．０℃低い温度、同じ構造で同等の条件下で運転する従来の太陽電池又は光電池のセル及び／又はパネルと比較して、直射の頭上からの日光中で少なくとも約７．０℃低い温度、同じ構造で同等の条件下で運転する従来の太陽電池又は光電池のセル及び／又はパネルと比較して、直射の頭上からの日光中で少なくとも約１０．０℃低い温度などで運転することができる。

直射の頭上からの日光とは、広範には、日射のピーク強度、例えば約１０：００ＡＭ〜約３：００ＰＭの間、約１１：００ＡＭ〜約２：００ＰＭの間、約１２：００ＰＭなどの一日の一部の時間を指す。日射に影響を与える他のファクターとしては、成層圏オゾンレベル、季節、緯度、高度、気象条件などを挙げることができる。

一態様によれば、本発明の太陽電池又は光電池のセル及び／又はパネルは、同じ構造で同等の条件下で運転する従来の太陽電池又は光電池のセル及び／又はパネル（非充填封止剤及び非充填バックシート）と比較して、直射の頭上からの日光中で少なくとも約０．５％多い電力、同じ構造で同等の条件下で運転する従来の太陽電池又は光電池のセル及び／又はパネルと比較して、直射の頭上からの日光中で少なくとも約１．０％多い電力、同じ構造で同等の条件下で運転する従来の太陽電池又は光電池のセル及び／又はパネルと比較して、直射の頭上からの日光中で少なくとも約１．５％多い電力、同じ構造で同等の条件下で運転する従来の太陽電池又は光電池のセル及び／又はパネルと比較して、直射の頭上からの日光中で少なくとも約２．０％多い電力、同じ構造で同等の条件下で運転する従来の太陽電池又は光電池のセル及び／又はパネルと比較して、直射の頭上からの日光中で少なくとも約３．０％多い電力、同じ構造で同等の条件下で運転する従来の太陽電池又は光電池のセル及び／又はパネルと比較して、直射の頭上からの日光中で少なくとも約４．０％多い電力、同じ構造で同等の条件下で運転する従来の太陽電池又は光電池のセル及び／又はパネルと比較して、直射の頭上からの日光中で少なくとも約５．０％多い電力などを生成することができる。

本発明の一態様によれば、バックシートは、更なる熱移動を促進及び／又は補助するための更なるフィン、***部、ヒートシンク、及び／又は拡張した表面を含む。他の態様によれば、太陽電池パネルは、バックシートに熱的結合した複数の金属フィン、***部、ヒートシンク、及び／又は拡張した表面を更に含む。また、例えばファン及び／又はブロワのような１以上の更なる対流装置を含ませることもできる。ペルチエ冷却器、熱電冷却器、熱イオン冷却器、及び／又は他の同様の装置を加えて、太陽電池パネルからの熱の除去を促進させることもできる。或いは、液体冷却器、冷却サイクル、及び／又は熱エンジンを用いることによって、太陽電池パネルから熱又は温度を除去するための更なるメカニズムを与えて効率性を向上させることができる。

本発明はまた、光電池モジュールにおける光の管理にも関する。太陽からの赤外照射から熱エネルギーが発生又は生起する可能性がある。ＩＥＣ−６０９０４−３（２００５年９月版）によれば、太陽光は５３％の赤外光（７００ｎｍより高い）、４３％の可視光（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）、及び５％の紫外線（４００ｎｍ未満）を含む。５３％の赤外線の中で、約３３％は７０ｎｍ〜１，１００ｎｍであり、２０％は１，１００ｎｍより高い。シリコン太陽電池セルは、一般に、電気を生成するために赤外光（１，１００ｎｍより高い）を用いない。理論には縛られないが、１，１００ｎｍより高い光は、太陽電池セルの加熱にしか寄与しない。

一態様によれば、赤外消光材料によって入光する赤外エネルギーの吸収を減少させることができる。赤外エネルギーをシステムから反射除去することにより、モジュール内で生成する熱の量を減少させ、セルをより効率的にして、太陽電池モジュールより低い温度で運転及び／又は操作し、その出力を増加させることなどが可能になる。更に、より少ない熱しか生成しないので、モジュール部品の耐久性及び／又は信頼性が増加する。熱伝導性材料と赤外消光剤を組み合わせることによって相乗的な利益を与えることができる。

一態様によれば、本発明は光電池又は半導体用封止剤を包含する。封止剤は、ポリマー材料、及び、向上した粒径分布、増白剤、赤外消光剤などを含む充填剤材料を含む。
粒径分布とは、広範には、寸法、直径などによって粒子又は顆粒の相対量を説明する数値のリスト、数学関数、他の好適な関係などを指す。向上した粒径分布とは、広範には、より大きな熱伝導率、より良好な熱放散、より良好な耐湿性、より良好な物理特性、向上した赤外消光効率などのような向上した利益及び／又は特性を与える粒径分布を指す。理論には縛られないが、単一又は単分散の粒径などの粒径分布は、充填率などによって粒子間に空隙を形成する可能性がある。ここでも理論には縛られないが、種々の粒径を有する粒径分布によって、より大きな粒子の間により小さな粒子を与えて、充填剤材料のより高い密度及び／又は充填率並びに向上した特性などを得ることができる。熱伝導性充填剤材料に関しては、充填剤材料の空隙を減少させることによって太陽電池モジュールから放散する熱の量を増加させることができ、空隙に、ポリマーマトリクスよりも低い熱伝導率を有する捕捉空気分子を含ませることなどが可能である。向上した粒径分布を有する充填剤材料には、本明細書中に記載する任意の特徴、物質、及び／又は特性を含ませることができる。

封止剤の向上した粒径分布は、任意の好適な寸法及び／又は形状を含んでいてよい。一態様によれば、向上した粒径分布は、約０．００５μｍ〜約１００μｍ、約０．０１μｍ〜約５０μｍなどの粒子中位径を含む。

封止剤の向上した粒径分布は、任意の好適な粒径分布を含んでいてよい。一態様によれば、向上した粒径分布は一定範囲の粒径分布を含んでいてよい。向上した粒径分布は、「多分散度（ＰＤ）」（ここで、ＰＤは下記の等式：
ＰＤ＝（Ｄ９０−Ｄ１０）／Ｄ５０
（式中、Ｄ９０、Ｄ１０、Ｄ５０は、それぞれ９０％、１０％、及び５０％の累積体積における等体積球相当径である）
によって計算することができる）
を含んでいてよい。多分散度（ＰＤ）は、約０〜約１０、約０〜約５、約０．０１〜約３などのような任意の好適な範囲及び／又は値を含んでいてよい。

向上した粒径分布は、１以上の粒径分布又は粒子を混合及び／又は組み合わせることによって形成することができる。望ましくは、しかしながら必須ではないが、向上した粒径分布は、平均粒径の少なくとも約半分、平均粒径の少なくとも約２／３などの標準偏差のような向上していない粒径分布の標準偏差よりも大きい標準偏差を有する粒径分布を包含する。ｘ軸上に量、ｙ軸上に粒径を用いてグラフで示すと、向上した粒径分布は向上していない粒径分布よりもより平坦及び／又はより広くてよい。一態様によれば、向上した粒径分布は、少なくとも一般的に、正規分布、非対称正規分布、指数分布、対数正規分布、ワイブル分布、二項分布、幾何分布、負の二項分布、ポアソン分布、超幾何分布、連続型分布、離散型分布などに適合する。

図８は、狭い粒径分布のグラフである。図９は、一態様による向上した粒径分布のグラフである。図１０は、均一な粒径分布の粒子充填を図示する。図１１は、一態様による向上した粒径分布の粒子充填を図示する。

封止剤の向上した粒径分布のための充填剤材料には、任意の好適な元素、化合物、元素、物質など、例えば窒化アルミニウム、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、タルク、バライト、クレー、酸化チタン、マグネタイト、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、窒化ホウ素、窒化ケイ素、珪灰石、大理石、炭化ケイ素、赤酸化鉄、黒酸化鉄、酸化クロム、硫化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛、無機物被覆酸化鉄などを含ませることができる。

封止剤及びバックシートには、質量基準又は体積基準で約０．００１％〜約８０％、約０．１％〜約３０％、約１％〜約１０％などのような任意の好適な量の向上した粒径分布を有する充填剤材料を含ませることができる。

増白剤は、広範には、混合物又は物質に加えると混合物又は物質の色の明度及び／又は輝度を高める任意の好適な元素、化合物、顔料、染料、無機物、物質などを指す。動作理論には縛られないが、増白剤は、太陽電池セルによって速やかに電気に変換されない量の電磁スペクトルの吸光度を少なくとも部分的に低下させることによって熱又は温度の消散を向上させることができる。特定の波長の光は、太陽電池セルによって電気に速やかに変換することができないが、太陽電池モジュール部品によって吸収されて熱に変換する可能性がある。上記で議論したように、熱及び／又は温度が増加すると太陽電池セル及び／又はモジュールの性能が低下する可能性がある。増白剤を有する充填剤材料には、本明細書中で記載する任意の特徴、物質、及び／又は特性を含ませることができる。

封止剤の充填剤材料の色は、ハンターＬ，ａ，ｂカラースケール、ＣＩＥ−１９７６−Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊などのような任意の好適なカラースケール、色空間、及び／又はシステムによって測定することができる。「Ｌ」は広範には輝度を指し、「ａ」及び「ｂ」は広範には色成分を指す。ａ^＊値は赤から緑までで測定することができ、正の値は赤であり、負の値は緑である。ｂ^＊値は黄色から青までで測定することができ、黄色は正の値を有し、青は負の値を有する。

増白剤を有する封止剤の充填剤材料は、任意の好適な明度値を有することができる。一態様によれば、増白剤は、ＣＩＥ−１９７６（Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）色空間にしたがって約５０より大きく、約７５より大きく、約９０より大きいなどのＣＩＥ−Ｌ^＊値を有することができる。

増白剤と、炭化ケイ素などのようなより暗色の熱伝導剤との組み合わせにより、増加した熱伝導率及び減少した光吸収（加熱）の両方を用いて熱放散を与えることができる。一態様によれば、封止剤は、ＣＩＥ−１９７６（Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）色空間にしたがって約１０未満、約２５未満、約５０未満などのＣＩＥ−Ｌ^＊値を有する熱伝導剤を含む。

封止剤に関し、ＣＩＥ−１９７６（Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）色空間にしたがって、増白剤のＣＩＥ−Ｌ^＊値と熱伝導剤のＣＩＥ−Ｌ^＊値との間の差は、約０．５〜約９５、約１０〜約７０、約２０〜約５０、少なくとも約２５などのような任意の好適な値を含むことができる。

封止剤に関し、ＣＩＥ−１９７６（Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）色空間にしたがって、増白剤のＣＩＥ−Ｌ^＊値と熱伝導剤のＣＩＥ−Ｌ^＊値との比は、約１．１〜約５０、約１．３〜約２０、約１．５〜約５などのような任意の好適な値及び／又は範囲を含むことができる。

封止剤に関し、熱伝導剤の量に対する増白剤の量の比は、体積基準で約０．０１〜約１００、約０．１〜約２０、約１〜約４、約１．２〜約３などのような任意の好適な量を含むことができる。

増白剤に関する封止剤充填剤材料には、窒化アルミニウム、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、タルク、バライト、クレー、酸化チタン、マグネタイト、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、窒化ホウ素、窒化ケイ素、珪灰石、大理石、炭化ケイ素、赤酸化鉄、黒酸化鉄、酸化クロム、硫化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛、無機物被覆酸化鉄などのような任意の好適な元素、化合物、元素、物質などを含ませることができる。

封止剤及びバックシートには、質量基準又は体積基準で約０．００１％〜約８０％、約０．１％〜約３０％、約１％〜約１０％などのような任意の好適な量の増白剤を有する充填剤材料を含ませることができる。

赤外消光剤は、広範には、混合物又は物質に加えると赤外光の少なくとも一部を反射及び／又は散乱させることができる任意の好適な元素、顔料、染料、化合物、無機物、物質などを指す。理論には縛られないが、光の全ての波長は太陽電池モジュール内で電気を生成するのには寄与しないが、約１，１００ｎｍより高いような一部の波長は太陽電池モジュールを加熱し、上記で議論したように効率を低下させる。消光とは、広範には、消滅させること、有効性を低下させること、無効にすること、効果を無くすことなどを指す。赤外消光剤を有する充填剤材料には、本明細書中に記載する任意の特徴、物質、及び／又は特性を含ませることができる。

一態様によれば、封止剤の赤外消光剤は、約７００ｎｍより高く、約７００ｎｍ〜約１，１００ｎｍ、約１，１００ｎｍより高いなどの波長を有する太陽電池セルによって吸収される光の一部を少なくとも減少させる。赤外消光剤は、少なくとも約５％、少なくとも約１０％、少なくとも約２５％、少なくとも約５０％、少なくとも約７５％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％などのような任意の好適な量の目的波長の吸収を減少させることができる。

一態様によれば、封止剤の赤外消光剤は、ＣＩＥ−１９７６（Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）色空間にしたがって約０〜約１００、約１０〜約９０、少なくとも約５０などのＣＩＥ−Ｌ^＊値を有する。

封止剤の赤外消光剤に関する充填剤材料には、窒化アルミニウム、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、タルク、バライト、クレー、酸化チタン、マグネタイト、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、窒化ホウ素、窒化ケイ素、珪灰石、大理石、炭化ケイ素、赤酸化鉄、黒酸化鉄、酸化クロム、硫化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛、無機物被覆酸化鉄などのような任意の好適な元素、顔料、染料、化合物、元素、物質などを含ませることができる。

封止剤及びバックシートには、質量基準又は体積基準で約０．００１％〜約８０％、約０．１％〜約３０％、約１％〜約１０％などのような任意の好適な量の向上した赤外消光剤を有する充填剤材料を含ませることができる。

一態様によれば、充填剤材料は、約０．１μｍ〜約１０μｍの粒子中位径、及び約１〜約４の屈折率の実数部分を有する。
一態様によれば、封止剤ポリマー材料としては、エチレン酢酸ビニル、エチレンメチルアクリレート、エチレン酢酸ブチル、ポリウレタン、フルオロポリマー、ポリシリコーン、ポリプロピレン、ポリエチレンイオノマー、ポリビニルブチラールなどが挙げられる。

一態様によれば、封止剤は、体積基準、質量基準などで、約０．００１％〜約９９％、約０．０１％〜約８０％、約１％〜約３０％などの充填剤材料を含む。
一態様によれば、本発明は光電池又は半導体用バックシートを包含する。バックシートは、ポリマー材料、及び、向上した粒径分布、増白剤、赤外消光剤などを含む充填剤材料を含む。バックシートの充填剤材料は、本明細書中に記載する封止剤の充填剤材料の任意及び／又は全ての特徴、物質、及び／又は特性を有していてよい。

バックシートの向上した粒径分布には、約０．００５μｍ〜約１００μｍなどの粒子中位径のような任意の好適な値及び／又は範囲を含ませることができる。
バックシートの向上した粒径分布には、約０〜約１０などのＰＤのような任意の好適な多分散度（ＰＤ）を含ませることができる。

バックシートの充填剤材料には、窒化アルミニウム、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、タルク、バライト、クレー、酸化チタン、マグネタイト、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、窒化ホウ素、窒化ケイ素、珪灰石、大理石、炭化ケイ素、赤酸化鉄、黒酸化鉄、酸化クロム、硫化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛、無機物被覆酸化鉄などのような任意の好適な元素、顔料、染料、化合物、無機物、物質などを含ませることができる。

バックシートの増白剤は、ＣＩＥ−１９７６（Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）色空間にしたがって約７５より大きい値などのＣＩＥ−Ｌ^＊値のような任意の好適なＣＩＥ−Ｌ^＊値を有していてよい。

一態様によれば、バックシートは更に、ＣＩＥ−１９７６（Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）色空間にしたがって約５０未満などのＣＩＥ−Ｌ^＊値を有する熱伝導剤を含む。
バックシートに関し、ＣＩＥ−１９７６（Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）色空間にしたがって、増白剤のＣＩＥ−Ｌ^＊値と熱伝導剤のＣＩＥ−Ｌ^＊値との間の差は、約０．５〜約９５などのような任意の好適な値及び／又は範囲を含むことができる。

バックシートの一態様に関し、ＣＩＥ−１９７６（Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）色空間にしたがって、増白剤のＣＩＥ−Ｌ^＊値と熱伝導剤のＣＩＥ−Ｌ^＊値との比は、約１．１〜約５０などを含む。

バックシートに関し、熱伝導剤に対する増白剤の比は、体積基準などで約０．０１〜約１００、約１〜約４などのような任意の好適な値及び／又は範囲を含むことができる。
一態様によれば、バックシートの赤外消光剤は、約７００ｎｍより高く、又は約１，１００ｎｍより高いなどの波長を有する太陽電池セルによって吸収される光の一部を少なくとも減少させる。

バックシートの赤外消光剤は、ＣＩＥ−１９７６（Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）色空間にしたがって約０〜約１００などのＣＩＥ−Ｌ^＊値のような任意の好適なＣＩＥ−Ｌ^＊値を有していてよい。

バックシートのポリマー材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリ（ブチレンテレフタレート）、ポリ（トリメチレンテレフタレート）、ポリ（エチレンテレフタレート）グリコールポリマー、ポリ（フッ化ビニル）、ポリ（フッ化ビニリデン）、ポリ（テトラフルオロエチレン）、ポリスチレン、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリカーボネート、多層積層材料、フルオロポリマーポリエステルフルオロポリマー材料、フルオロポリマー金属フルオロポリマー材料、フルオロポリマーポリエステルエチレン酢酸ビニル材料、多層ポリ（エチレンテレフタレート）材料などのような任意の好適な元素、化合物、及び／又は物質が挙げられる。

一態様によれば、本発明は光を電気に変換するための太陽電池モジュールを包含する。本モジュールは、透明のフロントシート；透明のフロントシートの下に配置されている１以上の光電池セル；１以上の光電池セルの下に配置されているバックシート；及び、１以上の光電池セルの背面側の少なくとも一部とバックシートとの間に配置されている封止剤；を含む。バックシート及び／又は封止剤は、向上した粒径分布、増白剤、赤外消光剤などを含む。

一態様によれば、１以上の光電池セルは、同等の条件下で運転した場合に向上した封止剤配合物を含まない太陽電池モジュールと比較して運転中に少なくとも約０．５℃、少なくとも約１℃、少なくとも約２℃、少なくとも約５℃低いなどの温度で運転される。

一態様によれば、１以上の光電池セルは、同等の条件下で運転した場合に向上した封止剤配合物を含まない従来の太陽電池モジュールと比較して運転中に少なくとも約０．２５％、少なくとも約０．５％、少なくとも約１％、少なくとも約２．５％などの量多い電力を生成する。

一態様によれば、本発明は太陽電池モジュール及び／又は太陽電池パネルの製造方法を包含する。本方法は、透明のフロントシートを準備する工程；及び、封止剤材料の第１のシートを透明のフロントシートの少なくとも一部の上に配置する工程；を含む。本方法は、１以上の光電池セルを封止剤材料の第１のシートの上に配置する工程；及び、封止剤材料の第２のシートを１以上の光電池セルの上に配置する工程；を含む。封止剤材料の第２のシートは、向上した粒径分布、増白剤、赤外消光剤などを含む。本方法は、バックシートを封止剤材料の第２のシートの上に配置する工程を含む。バックシートは、向上した粒径分布、増白剤、赤外消光剤などを含む。本方法は、太陽電池モジュールを積層及び／又は硬化させて、封止剤材料の第１のシート及び／又は封止剤の第２のシートの少なくとも一部を融着させる工程を含む。

向上した充填剤材料を含まない封止剤及び／又はバックシートを用いる方法の態様は本発明の範囲内である。

比較例１：
一態様による充填封止剤の有効性を試験するために、公知の従来の手順にしたがって対照試料の積層パネルを製造した。パネルは、２０３ｍｍの長さ及び幅を有する単一の正方形のガラス片に積層した１５６ｍｍの長さ及び幅を有する単一の正方形の太陽電池セルを含んでいた。太陽電池セルは、他の公知の添加剤を有する高速硬化エチレン酢酸ビニルを用いてガラスに積層した。太陽電池セルの背面側に、高速硬化エチレン酢酸ビニル及びガラススクリム材料を積層した。積層したパネルはバックシートを有していなかった。

太陽電池パネル内の太陽電池セルの背面上の温度を調べるために、Omega Engineering, Inc., Stamford, Connecticut,米国からのセメントオンＥタイプの熱電対（ＣＯ２−Ｅ）を用いた。以下のようにして、熱電対を太陽電池パネルの太陽電池セルの背面側に接続した。まず、ポリイミドフィルムテープ：3M Company, St. Paul, Minnesota,米国からの3M #5413を太陽電池セルの背面側の中央部に施した。次に、熱電対の表面上にポリイミドフィルムテープの第２の層を用いることによって、セメントオンＥタイプの熱電対をフィルムテープの非粘着表面に取り付けた。熱電対を、Fluke Corporation, Everett, Washington,米国からのFlukeデータ獲得及び記録装置に接続した。積層パネルを、３９００Ωの抵抗を含む回路に接続した。電圧も記録した。積層パネルを、バッキングボードへのレール上に載置した。バッキングボードを以下に更に議論する数日間の運転にかけた。データの獲得速度は、２０秒毎又は１分間に３回であった。データは、Frederick, Maryland,米国に設置された試験場において取られた晩秋の日を示している。

実施例１：
背面側封止剤を、９μｍの平均粒径を有する１５重量％の炭化ケイ素を充填したエチレン酢酸ビニルに置き換えた他は、上記の比較例１にしたがって積層パネルを製造した。炭化ケイ素はＣＩＥ−１９７６（Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）色空間にしたがって４６．５のＣＩＥ−Ｌ^＊値を有していた。炭化ケイ素は０．５の多分散度（ＰＤ）を有していた。封止剤はガラススクリムを含んでいなかった。炭化ケイ素を含むパネルに熱電対を取り付け、上記のバッキングボードに載置した。炭化ケイ素充填封止剤を含むパネルの温度及び電圧を記録するように、データ獲得及びデータ記録装置を構成した。

一日の時間と、それぞれの熱電対によって測定された温度の差（対照から充填ＥＶＡを減じた値）との関係を図４〜６に示す。図４は、早朝及び夕方近くにおいては温度差が比較的小さい（約１℃未満）ことを示す。温度差は、正午付近において約５℃でピークに達した。

図５は、同じ太陽電池パネルによる別の日でのデータを示す。午後の間での温度差は、約３℃〜約７℃の範囲であった。グラフにおけるばらつきの幾つかは頭上の雲が移動したことによって生じたと考えられる。温度差は、太陽の角度が減少するにつれて夕方近くに減少した。

図６は、同じ太陽電池パネルによる更に別の日でのデータを示す。午後早い時間での温度差は、４℃超でピークに達し、太陽がもはや直接頭上から照射しなくなった夕方近くの時間では次第に減少した。測定された電圧を二乗し、抵抗値で割ることによって、電力の差を計算した。電力の差は、温度差の増加に対して比例する基準電力の割合として増加した。電力の増加は、約１％〜約６％（正午）の範囲であった。

実施例２：
背面側の封止剤を、１．５μｍの平均粒径を有する１５重量％のタルクを充填したエチレン酢酸ビニルに置き換えた他は、比較例１にしたがって第２の積層パネルを製造した。タルクは、ＣＩＥ−１９７６（Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）色空間にしたがって７７のＣＩＥ−Ｌ^＊値を有していた。タルクは２．３の多分散度（ＰＤ）を有していた。封止剤はガラススクリムを含んでいなかった。タルクを含むパネルに熱電対を取り付け、上記のようにバッキングボードに載置した。タルクを充填した封止剤を含むパネルの温度及び電圧を記録するように、データ獲得及びデータ記録装置を構成した。

図７は、対照例及びタルク充填封止剤のパネルによる更に別の日のデータを示す。温度差は午後早い時間にピークに達し、頭上の太陽が変化するにつれて減少し続けた。電力の差は平均で３％であった。電力の差は、少なくとも部分的に抵抗のサイズのために水増しされている可能性がある。

実施例３：
赤外消光剤を有する太陽電池モジュールに基づく熱量計算を行った。消光剤を用いない基準ケースの計算により、太陽電池セルが赤外光の吸収によって５９℃で運転されていたことが示された。計算により、赤外光の２０％を消光することによって太陽電池モジュールが５７℃、又は２℃低い温度で運転されたことが示された。計算により、赤外光の５０％を消光することによって太陽電池モジュールが５５℃、又は４℃に低い温度で運転されたことが示された。

ここで用いる「有する」、「有する」、「含む」、「有する」、「含む」、及び「含む」という用語は、開かれた包含的な表現である。また、「から構成される」という用語は、閉じられた排他的な表現である。特許請求の範囲又は明細書における任意の用語の解釈においては不明確さが存在するが、明細書作成者の意図は開かれた包含的な表現である。

ここで用いる「など」という用語は、リスト中の項目及び／又は構成要素の任意及び全ての個々のもの及び組合せに関するサポート、並びに項目及び／又は構成要素の個々のもの及び組合せの均等物に関するサポートを与える。

方法又はプロセス中の工程に関する順番、数、順序、及び／又は繰り返しの限界に関しては、明細書作成者は、明確に与えていない限りにおいては、本発明の範囲に対して、工程に関する順番、数、順序、及び／又は繰り返しの限界が含まれることは意図しない。

範囲に関し、範囲は、上界及び／又は下界を伴わない範囲を含む上限値及び下限値の間に含まれる全ての可能な範囲に関するサポートを与えるように、上限値と下限値との間の全ての点を包含するように解釈すべきである。

本発明の範囲及び精神から逸脱することなく開示されている構造及び方法において種々の修正及び変更を行うことができることは当業者に明らかであろう。特に、任意の１つの態様の記載は、２以上の構成要素及び／又は限定の組合せ及び／又は修正を与える他の態様の記載と自由に組み合わせることができる。本発明の他の態様は、ここで開示する発明の詳細及び実施を考察することによって当業者に明らかであろう。本明細書及び実施例は例示のみのものと考えられ、発明の真の範囲及び精神は特許請求の範囲によって示されると意図される。

上記の明細書において本発明を特定の好ましい態様に関して説明し、多くの詳細を例示の目的のために示したが、本発明は更なる態様を受け入れることができ、本明細書及び特許請求の範囲に記載されている特定の詳細は、本発明の基本原理から逸脱することなく相当に変化させることができることは当業者に明らかであろう。

Claims (32)

1. ポリマー材料；及び
   向上した粒径分布、増白剤、赤外消光剤、又はこれらの組合せを含む充填剤材料；
   を含む光電池又は半導体用封止剤。
2. 向上した粒径分布が約０．００５μｍ〜約１００μｍの粒子中位径を含む、請求項１に記載の封止剤。
3. 向上した粒径分布が約０〜約１０の多分散度を含む、請求項１に記載の封止剤。
4. 充填剤材料が、窒化アルミニウム、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、タルク、バライト、クレー、酸化チタン、マグネタイト、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、窒化ホウ素、窒化ケイ素、珪灰石、大理石、炭化ケイ素、赤酸化鉄、黒酸化鉄、酸化クロム、硫化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛、無機物被覆酸化鉄、又はこれらの組合せを含む、請求項１に記載の封止剤。
5. 増白剤がＣＩＥ−１９７６（Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）色空間にしたがって約７５より大きいＣＩＥ−Ｌ^＊値を有する、請求項１に記載の封止剤。
6. ＣＩＥ−１９７６（Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）色空間にしたがって約５０未満のＣＩＥ−Ｌ^＊値を有する熱伝導剤を更に含む、請求項１に記載の封止剤。
7. ＣＩＥ−１９７６（Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）色空間にしたがって、増白剤のＣＩＥ−Ｌ^＊値と熱伝導剤のＣＩＥ−Ｌ^＊値との差が約０．５〜約９５の範囲である、請求項１に記載の封止剤。
8. ＣＩＥ−１９７６（Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）色空間にしたがって、増白剤のＣＩＥ−Ｌ^＊値と熱伝導剤のＣＩＥ−Ｌ^＊値との比が約１．１〜約５０の範囲である、請求項１に記載の封止剤。
9. 熱伝導剤に対する増白剤の比が体積基準で約０．０１〜約１００の範囲である、請求項１に記載の封止剤。
10. 熱伝導剤に対する増白剤の比が体積基準で約１〜約４の範囲である、請求項１に記載の封止剤。
11. 赤外消光剤によって、約７００ｎｍより高く、又は約１，１００ｎｍより高い波長を有する太陽電池によって吸収される光の一部が少なくとも減少する、請求項１に記載の封止剤。
12. 赤外消光剤がＣＩＥ−１９７６（Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）色空間にしたがって約０〜約１００のＣＩＥ−Ｌ^＊値を有する、請求項１に記載の封止剤。
13. 充填剤材料が、
    約０．１μｍ〜約１０μｍの粒子中位径；及び
    約１〜約４の屈折率の実数部分；
    を有する、請求項１に記載の封止剤。
14. ポリマー材料が、エチレン酢酸ビニル、エチレンメチルアクリレート、エチレン酢酸ブチル、ポリウレタン、フルオロポリマー、ポリシリコーン、ポリプロピレン、ポリエチレンイオノマー、ポリビニルブチラール、又はこれらの組合せを含む、請求項１に記載の封止剤。
15. 封止剤が質量基準で約０．０１％〜約８０％の充填剤材料を含む、請求項１に記載の封止剤。
16. ポリマー材料；及び
    向上した粒径分布、増白剤、赤外消光剤、又はこれらの組合せを含む充填剤材料；
    を含む、光電池又は半導体用バックシート。
17. 向上した粒径分布が約０．００５μｍ〜約１００μｍの粒子中位径を含む、請求項１６に記載のバックシート。
18. 向上した粒径分布が約０〜約１０の多分散度を含む、請求項１６に記載のバックシート。
19. 充填剤材料が、窒化アルミニウム、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、タルク、バライト、クレー、酸化チタン、マグネタイト、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、窒化ホウ素、窒化ケイ素、珪灰石、大理石、炭化ケイ素、赤酸化鉄、黒酸化鉄、酸化クロム、硫化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛、無機物被覆酸化鉄、又はこれらの組合せを含む、請求項１６に記載のバックシート。
20. 増白剤がＣＩＥ−１９７６（Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）色空間にしたがって約７５より大きいＣＩＥ−Ｌ^＊値を有する、請求項１６に記載のバックシート。
21. ＣＩＥ−１９７６（Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）色空間にしたがって約５０未満のＣＩＥ−Ｌ^＊値を有する熱伝導剤を更に含む、請求項１６に記載のバックシート。
22. ＣＩＥ−１９７６（Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）色空間にしたがって、増白剤のＣＩＥ−Ｌ^＊値と熱伝導剤のＣＩＥ−Ｌ^＊値との差が約０．５〜約９５の範囲である、請求項１６に記載のバックシート。
23. ＣＩＥ−１９７６（Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）色空間にしたがって、増白剤のＣＩＥ−Ｌ^＊値と熱伝導剤のＣＩＥ−Ｌ^＊値との比が約１．１〜約５０の範囲である、請求項１６に記載のバックシート。
24. 熱伝導剤に対する増白剤の比が体積基準で約０．０１〜約１００の範囲である、請求項１６に記載のバックシート。
25. 熱伝導剤に対する増白剤の比が体積基準で約１〜約４の範囲である、請求項１６に記載のバックシート。
26. 赤外消光剤によって、約７００ｎｍより高く、又は約１，１００ｎｍより高い波長を有する太陽電池によって吸収される光の一部が少なくとも減少する、請求項１６に記載のバックシート。
27. 赤外消光剤がＣＩＥ−１９７６（Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）色空間にしたがって約０〜約１００のＣＩＥ−Ｌ^＊値を有する、請求項１６に記載のバックシート。
28. ポリマー材料が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリ（ブチレンテレフタレート）、ポリ（トリメチレンテレフタレート）、ポリ（エチレンテレフタレート）グリコールポリマー、ポリ（フッ化ビニル）、ポリ（フッ化ビニリデン）、ポリ（テトラフルオロエチレン）、ポリスチレン、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリカーボネート、多層積層材料、フルオロポリマーポリエステルフルオロポリマー材料、フルオロポリマー金属フルオロポリマー材料、フルオロポリマーポリエステルエチレン酢酸材料、又はこれらの組合せを含む、請求項１６に記載のバックシート。
29. 透明のフロントシート；
    透明のフロントシートの下に配置されている１以上の光電池セル；
    １以上の光電池セルの下に配置されているバックシート；及び
    １以上の光電池セルの背面側の少なくとも一部とバックシートとの間に配置されている封止剤；
    を含み、
    バックシート、封止剤、又はこれらの組合せが、向上した粒径分布、増白剤、赤外消光剤、又はこれらの組合せを含む、光を電気に変換するための太陽電池モジュール。
30. １以上の光電池セルが、同等の条件下で運転した場合に向上した封止剤配合物を含まない太陽電池モジュールと比較して運転中に少なくとも約０．５℃低い温度で運転される、請求項２９に記載の太陽電池モジュール。
31. １以上の光電池セルによって、同等の条件下で運転した場合に向上した封止剤配合物を含まない従来の太陽電池モジュールと比較して運転中に少なくとも約０．５％多い電力が生成する、請求項２９に記載の太陽電池パネル。
32. 透明のフロントシートを準備し；
    封止剤材料の第１のシートを透明のフロントシートの少なくとも一部の上に配置し；
    １以上の光電池セルを封止剤材料の第１のシートの上に配置し；
    向上した粒径分布、増白剤、赤外消光剤、又はこれらの組合せを含む封止剤材料の第２のシートを１以上の光電池セルの上に配置し；
    向上した粒径分布、増白剤、赤外消光剤、又はこれらの組合せを含むバックシートを封止剤材料の第２のシートの上に配置し；
    太陽電池モジュールを積層して、封止剤材料の第１のシート又は封止剤の第２のシートの少なくとも一部を融着させる；
    ことを含む、太陽電池モジュールの製造方法。

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