JP2013506983A

JP2013506983A - ソーラーモジュールの製造

Info

Publication number: JP2013506983A
Application number: JP2012531425A
Authority: JP
Inventors: フーベルト・エービング; ギュンター・シュトールヴェルク
Original assignee: Bayer MaterialScience AG
Current assignee: Covestro Deutschland AG
Priority date: 2009-10-01
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2013-02-28
Also published as: US20120225519A1; IL218748A0; IN2012DN02707A; KR20120090048A; CA2774964A1; DE102009047906A1; WO2011039299A3; WO2011039299A2; EP2483936A2; MX2012003637A; BR112012007592A2; CN102668130A; ZA201202300B; AU2010302687A1

Abstract

本発明は、空気の包含が回避される、ソーラーモジュールの製造方法に関する。

Description

本発明は、空気含有が回避されるソーラーモジュールの製造方法に関する。

ソーラーモジュールは、太陽光から電気を直接生成する建築要素である。ソーラー電気の費用効率を高くするための主要な要因には、使用される太陽電池の効率と、ソーラーモジュールの製造コストおよび耐久性が含まれる。

通常、ソーラーモジュールは、枠に嵌められたガラス製の複合材、相互接続された太陽電池、封入材料および背面構造から構成される。ソーラーモジュールの各層は、以下の機能を果たす。

前面ガラスは、機械的衝撃と天候の影響から保護する機能を果たす。３００ｎｍ〜１１５０ｎｍの範囲の光学スペクトルにおける吸収損失を保つために、それは優れた透明性を有さなければならない。これにより、通常、電力生成に使用される、シリコン太陽電池の効率損失は、可能な限り低い。通常、上記スペクトル範囲における透過率が約９０〜９２％である、強化された低鉄分白色ガラス（３または４ｍｍ厚）が使用される。さらに、ガラスは、モジュールの剛性に大きく貢献する。

封入材料（多くは、ＥＶＡ（エチレン-ビニルアセテート）シートである）は、モジュール組み立て部全体を接着接合することを果たす。貼合せ工程の間に、ＥＶＡは約１５０℃にて溶融し、ハンダ付けされた太陽電池の間隙内へ流入し、熱的に開始される化学反応により架橋される。反射損失をもたらし得る気泡の生成は、真空条件下で貼合せることにより回避される。

モジュールの背面は、湿気と酸素から封入材料と太陽電池を保護する。さらに、それは、ソーラーモジュールが取り付けられる際の引掻きなどから機械的に保護する役割と、電気絶縁としての機能を果たす。ガラス製の他のシートまたは複合材を、背面構造として使用できる。多くの場合、変異ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）-ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）-ＰＶＦまたはＰＶＦ-アルミニウム-ＰＶＦが使用される。

特に、ソーラーモジュール構造物における背面で使用される封入材料は、湿気および酸素に対する良好なバリヤー特性を有しなければならない。湿気および酸素は、それ自体で太陽電池を攻撃しないが、金属接点の腐食と、ＥＶＡ封入材料の化学分解を引き起す。通常、１つのモジュール中の全ての太陽電池は、電気的に連続して連結されるので、破壊された太陽電池接点は、モジュールの完全な故障を生じさせる。ＥＶＡの分解は、モジュールの黄変を伴う視覚的な低下と光吸収により、関連する性能が減少することから発見できる。

今日では、全モジュールの約８０％が、記載された複合シートのうちの１種で背面を封入される。そして、ガラスが、ソーラーモジュールの約１５％において前面と背面に使用される。この場合、一部において、硬化が遅い（しかし、数時間である）透明性の高い注型用樹脂が、ＥＶＡに代わる封入材料として採用され得る。

相対的に高い出資コストにもかかわらず、太陽電気の競争的な発電コストをもたらすためには、ソーラーモジュールは長い耐用年数に到達しなければならない。したがって、今日、ソーラーモジュールは、２０〜３０年の耐用年数で設計されている。高い天候安定性に加えて、完全な太陽放射条件下における８０℃から、氷点を下回る温度まで循環的に変化できる、モジュールの温度耐性について高い要求がなされている。それ故に、ソーラーモジュールは、広範囲に及ぶ安定性試験（ＩＥＣ６１２１５およびＩＥＣ６１７３０に従う標準試験）に付される。該試験は、耐候性試験（紫外線照射、温湿度、温度循環試験）を含むだけでなく、衝撃試験および電気絶縁性能に関する試験も含む。

モジュールの仕上げは、光電池モジュールに関する総コストの３０％を占め、それは、相対的に大きな部分である。モジュール製造におけるこの大部分は、高い材料費（例えば、背面の多層シート）と長い加工時間（すなわち、低い生産性）に起因する。モジュール複合材における上記各層は、手作業で装着されて施されることが多い。さらに、ＥＶＡホットメルト接着剤の比較的遅い溶融と、真空下、約１５０℃にてモジュール複合材を貼り合わせることは、１つのモジュールあたり約２０〜３０分のサイクル時間を生じさせる。

構造物の安定した支持を同様に必要とする、比較的厚い前面ガラスシートに起因して、常套のソーラーモジュールは高い重量を更に有し、高価である。また、熱放散の問題も、現在のソーラーモジュールにおいて十分に解決されていない。完全な太陽放射において、モジュールは８０℃まで加熱され、このことは、太陽電池の能率にも関連する、温度によって誘発された劣化を生じさせ、それにより太陽電気はより高価になる。

先行技術において、ソーラーモジュールは、主にアルミニウム製のフレームを使用する。アルミニウムは軽量な金属であるが、その重量は実質的に総重量にも関係する。より大きなモジュールというだけで、このことは、高価な支持体と連結構造物を必要とするという欠点となる。

水および酸素の浸入を防ぐために、該アルミニウムフレームは、ソーラーモジュールに面する側の該フレーム内部において更なる密封を有する。さらに、アルミニウムフレームは長方形輪郭から製造されるので、それらの形状は大幅に制限されるという別の欠点が存在する。

ソーラーモジュールの重量を減少させ、付加的な密封材料を避け、デザインの自由度を増加させるために、ＵＳ４８３００３８およびＵＳ５００８０６２は、対応するソーラーモジュールの周囲にプラスチック骨組を提供することを記載し、該骨組は、ＲＩＭ（反応射出成形）法により得られる。

好ましくは、使用されるポリマー材料はエラストマー系ポリウレタンである。該ポリウレタンは、２００〜１００００ｐｓｉ（約１.４〜６９.９Ｎ/ｍｍ^２に相当する）の範囲内に弾性係数を好ましく有する。骨組を強化する様々な可能性は、これら２つの特許明細書に記載されている。したがって、例えばポリマー材料、スチールもしくはアルミニウム製の強化部品を、骨組みを形成する際に一体化させることができる。また、充填剤を骨組材料中に包含させることもできる。それらは、例えば、板状の充填剤（例えば鉱物珪灰石）、または針状/繊維質の充填剤（例えばガラス繊維など）であってもよい。

同様に、また、ＤＥ３７３７１８３号Ａ１明細書は、ソーラーモジュールのプラスチック骨組を製造するための方法を開示する。使用される材料のショア硬さが好ましく調整され、太陽発電機の弾性順応と骨組の十分な硬直性を向上させる。

上記モジュールは、支持構造物を用いて設置されるか、例えば、屋根構造物に適用される。したがって、それらはモジュールの幾分かの硬直性を必要とし、このことは、（プラスチック）骨組および比較的重い（約３〜４ｍｍの厚さを有する）前面ガラスパネルにより、多くの不都合をもたらされる。さらに、前面ガラスパネルは、その厚さに起因して幾分かの吸収を引き起しているに過ぎず、同様に、ソーラーモジュールの効率において、不都合な影響をもたらしている。

いわゆる薄膜モジュールの場合、太陽電池は２つのプラスチックフィルムの間に組み込まれるか、あるいは前面の透明プラスチックフィルムと、背面の柔軟性金属板（アルミニウムまたはステンレススチール）の間に組み込まれる。例えば、商標名「ＵＮｓｏｌａｒ」の積層板は、薄いステンレススチール板上に蒸着した非晶質ケイ素薄膜から成り、２つのプラスチックシートの間に組み込まれる。続いて、このような柔軟性の積層板を、強固な支持構造物、例えば金属屋根要素または金属サンドイッチ複合材性の屋根部材へ接着しなければならない。ＤＥ１０２００５０３２７１６Ａ１は、その後、強固な支持構造物へ適用しなければならない柔軟性のソーラーモジュールを開示する。それらの欠点は、付加的な工程段階、すなわち支持構造物への後接着を行うことである。

プラスチックフレームとガラスの熱膨張係数の差に起因して、層間剥離と、ソーラーモジュール領域内への水分の浸入が、過去に何度も生じており、このことは、最終的にモジュールの破損を生じさせる。

ＵＳ２００３/１７８０５６Ａ１から、第１および第２保護層を有する太陽電池モジュールが既知であり、該太陽電池はこれらの２層間に密封される。プラスチック材料製の絶縁シートが、第２の防湿層と太陽電池の間に配置される。該第２の防湿層は、金属ホイル含むシートを有する。アルミニウム、鉄または亜鉛ホイルが、該ホイルとして使用される。

光起電性モジュールを密封するための耐候性フィルムは、ＤＥ１０２３１４０１Ａ１から更に既知である。耐候性層は複数のポリマーから構成され、この場合、アルミニウム製の防湿層、電気メッキしたスチール、シリカ、チタンもしくはジルコニアが、ポリマー層間に更に存在する。対応する光起電性モジュールは積層構造により調製される。

さらに、光起電性モジュールとそれらの製造方法は、ＥＰ１３０２９８８Ａ２に開示されている。それは、脂肪族の熱可塑性ポリウレタン製の特定の接着剤層を開示する。太陽電池は、ホットメルト接着剤層に組み込まれる。さらに、ソーラーモジュールはカバープレートとバックシートを有する。

１つの可能な製造法は、ロールラミネーターを用いる貼合せ法である。第１工程において、ラミネートは、ロールラミネーターを用いて、プレートまたはシートと接着フィルムを覆うことにより調製される。第２工程において、カバー/接着剤フィルム複合材、一連の太陽電池および背面シート/接着フィルム複合材料は、別のロールラミネーター中に相互に接するように導入される。３つの個々の要素は、該ロールラミネーター中で相互に接着される。このことは、３つの要素が正確に配置されことを必要とする。

高い硬直性に加えて低い重量を有するソーラーモジュールを調製する方法は、未公開のＰＣＴ出願ＰＣＴ/ＥＰ２００９/００３９５１において記載されている。ソーラーモジュールは、サンドイッチ要素から成る背面を有する。このようなサンドイッチ要素は、コア層と、それに付着させた外層を含む。繊維強化プラスチック材料製の外層は、構成要素に高い硬直性をもたらす。ハニカム構造を有するコア層に起因して、該サンドイッチ要素は低い重量を有する。

この出願は、複数の製造方法を記載し、それらの全ては、層状構造を説明する。このため、１方法においては、サンドイッチ要素が最初に提供される。次いで、接着剤層、太陽電池、所望による別の接着剤層、およびガラスパネル形状もしくはプラスチック層形状の透明層が、全面におよんで施される。次いで、全ての層組み立て部品は、相互に押圧される。別の方法においては、接着剤層を有する透明プラスチックフィルムが最初に作成される。続いて、太陽電池とサンドイッチ要素が、全面にわたり施され、層組み立て部品の全体を相互に押圧する。

太陽電池のこのような構造において、特に、大きな面積の太陽電池が製造される場合、サンドイッチ要素と、光源に面する透明層の間に空気の混入が生じ得る。最終層としてサンドイッチ要素を施すことは、空気が複合材料中に捕捉されることを引き起す。なぜならば、操作中に光源に面する透明層またはサンドイッチ要素は空気を透過させないので、高圧条件下にて相互に押圧するか真空を施すことにより、この空気を十分に除去することはできないからである。

米国特許第４８３００３８号明細書米国特許第５００８０６２号明細書独国特許第３７３７１８３号明細書独国特許出願第１０２００５０３２７１６号Ａ１明細書米国特許出願公開第２００３/１７８０５６号Ａ１明細書独国特許出願第１０２３１４０１号Ａ１明細書欧州特許出願公開第１３０２９８８号Ａ２明細書国際特許出願ＰＣＴ/ＥＰ２００９/００３９５１号明細書

したがって、本発明の目的は、先行技術の欠点を回避する、ソーラーモジュールの製造方法を提供する。

ソーラーモジュールは、単位面積あたり可能な限り低い重量を有し、それと同時に、可能な限りの曲げ剛性を有することにより、支持構造体もしくは連結構造体を必要としないか、極めて単純なものだけが要求される。そして、モジュールは、困難性を有することなく扱うことができる。さらに、ソーラーモジュールは、層間剥離および/または水分の流入を回避する、複合材の長期に亘る十分な安定性を有するべきである。

この目的は、本発明による方法によりもたらされる。したがって、本発明は、サンドイッチ要素（６）と、接着剤層（２）中に埋込まれた一つ以上の太陽電池(３)と、および稼働する間に光源に面する透明層（１）とを有するソーラーモジュール（１０）を製造する方法に関し、以下の工程を有することを特徴とする：

第１工程において、第１複合材（７）は、少なくとも１種のコア層（５）と該コア層（５）の両側に存在する少なくとも１種の外層（４）とを有するサンドイッチ要素（６）、および接着材層（２ｂ）から作成され、
第２工程において、透明層（１）と、接着剤層（２ａ）と、および少なくとも１つの太陽電池（３）を有する第２複合材（８）が作成され、および
第３工程において、該第１および該第２工程からの複合材を、反応性接着面を介して相互に接着させる。

図１は、本発明に係るソーラーモジュールを示す。図２ａは、本発明に係る方法における、ソーラーモジュールを示す。図２ｂは、本発明に係る方法における、ソーラーモジュールを示す。図３ａは、本発明に係るサンドイッチ層を示す。図３ｂは、本発明に係るサンドイッチ層を示す。図４は、本発明に係るモジュールの１態様を示す。

発明は、図１〜３において説明され、以下により詳細に記載される。

本発明による方法において、図２ａにおいて示されるように、第１複合材（７）は、サンドイッチ要素（６）と、外層（４）の片方に施される接着剤層（２ｂ）から作成され、独立して、まず、稼働する間に光源に面する透明層（１）に接着剤層（２ａ）を介して接着される該少なくとも１つの太陽電池（３）を有する第２複合材（８）は、独立した第２工程において作成され、該２つの複合材が接着面を介して相互に接合される際、該方法は、最終製品中に空気を捕捉させないことを可能にする。このことは、該サンドイッチ要素（６）が、透明層（１）と、太陽電池（３）と接着剤層（２ａ）とを有する複合材（８）に対して接着剤層（２ｂ）を介することにより、全表面にわたり施されないという事柄により可能となる。より正確には、図２ｂにおいて示されるように、本発明に係る方法の場合、一方の端（縁）にて、２つの個別に作成した複合材（７）および（８）を接合させ、この端から他の端に向かって、２つの複合材（７）および（８）を共に接着させることができる。２つの接着剤層（２ａ）および（２ｂ）は、同一または異なる材料から構成できる。複合材（７）および（８）が相互に接着することで、それらは、完成したソーラーモジュール（１０）において、単一の接着剤層（２）を形成する。

さらに、所望により、温度の影響下、および/または所望により真空を施すことにより、複合材（７）および（８）を相互に接着することもできる。特に、連続法、例えばＥＰ１３０２９９８Ａ１に記載されるようなロールラミネーターを使用することにより、複合材（７）および（８）を相互に接着することもできる。

したがって、本発明に係る方法は、サンドイッチ要素（６）の十分な曲げ強度に起因して十分な安定性を有する図１に係るソーラーモジュール（１０）を作成できる。十分に高い硬直性に起因して、ソーラーモジュール（１０）は容易に扱え、長期間経過しても撓まない。このような複合材の場合、該複合材の長期安定性も優れている。なぜならば、サンドイッチ要素（６）の熱膨張係数と太陽電池の熱膨張係数の差は、透明層（１）と太陽電池の該差と比べて、極めて低いからである。したがって、機械的応力はほとんど生じず、層間剥離のリスクは極めて低い。

本発明により作成されるソーラーモジュール（１０）において、サンドイッチ要素（６）は、外部要因に対してソーラーモジュール（１０）を密封する役割を更に果たす。

付加的なバリヤー層（１１）を、例えば、バリヤーシート形態で用いることで、この密閉をさらに改良できる。好ましくは、サンドイッチ要素（６）を作成する間に該層は直接施され、該層は、接着剤層（２）から離れたサンドイッチ要素（６）の面に存在してもよく（図３ａ）、あるいは、接着剤層（２ｂ）とサンドイッチ要素（６）の間に存在してもよい（図３ｂ）。本発明によると、サンドイッチ要素（６）は、少なくとも１つのコア層（５）と、該コア層（５）の両側に少なくとも１種の外層（４）を有する。

サンドイッチ要素（６）のコア層（５）に使用できる適当な材料には、例えば、硬質フォーム、好ましくはポリウレタン（ＰＵＲ）またはポリスチレンフォーム、バルサ、木材、波形の金属シート、スペーサー（例えば、大きな孔、オープンセルのプラスチックフォーム製のスペーサー）、例えば金属、浸漬紙(soaked paper)またはプラスチック製のハニカム構造、あるいは、先行技術（例えばKlein,B., Leichtbau-konstruktion, Verlag Vieweg, Braunschweig/wiesbaden,2000年,186頁以下）から既知のサンドイッチコア材料が含まれる。より好ましくは、発泡性、特に熱発泡性の、硬質フォーム（例えばＰＵＲ硬質フォーム）およびハニカム構造であり、これらは、製造されるソーラーモジュール（１０）において、ドーム型または三次元デザインを可能とする。

特に、屋根ふき材料および/またはファサード材料として、建築物の隔離機能を同時に果たすソーラーモジュールを作成するために、特に、良好な隔離特性を備える硬質フォームが更に好ましい。要素、特にコア層（５）も、隔離、特に断熱に関する機能を果たす。

適当な硬質フォームには、例えば、３０〜１５０ｋｇ/ｍ^３、好ましくは４０〜１２０ｋｇ/ｍ^３、より好ましくは５０〜１００ｋｇ/ｍ^３（ＤＩＮＥＮＩＳＯ８４５に従い測定）のかさ密度を有する、バイエル・マテリアルサイエンスＡＧ社製の、Ｂａｙｎａｔ８１ＩＦ６０Ｂ/ＤｅｓｍｏｄｕｒＶＰ.ＰＵ０７５８型のポリウレタン硬質フォームが含まれる。これらの硬質フォームは、開孔比≧１０％、好ましくは≧１２％、より好ましくは≧１５％（ＤＩＮＥＮＩＳＯ８４５に従い測定）の開孔比を有し、圧縮強度≧０.２ＭＰａ、好ましくは≧０.３ＭＰａ、より好ましくは≧０.４ＭＰａ（ＤＩＮＥＮ８２６に従う圧縮試験で測定）の圧縮強度を有し、圧縮における弾性率≧６Ｍｐａ、好ましくは≧８Ｍｐａ、より好ましくは≧１０Ｍｐａ（ＤＩＮＥＮ８２６に従う圧縮試験で測定）の、圧縮における弾性率を有する。

外層（４）は、特に、コア層（５）の両側にもたらされる、例えば、樹脂、特にポリウレタン樹脂に浸漬された繊維層である。

使用されるポリウレタン樹脂は、例えば、以下のものを反応させることにより得ることが出来る：
i)少なくとも１種のポリイソシアネート；
ii)少なくとも１種の短鎖ポリオールと、１種の長鎖ポリオールとを含む、３００〜７００の平均ＯＨ価を有する少なくとも１種のポリオール成分、なお、出発ポリオールは２〜６の官能価を有する；
iii)水；
iv)活性剤；
v)安定剤；
vi)所望による、助剤、離型剤および/または添加剤。

適当な長鎖ポリオールは、少なくとも２から最大６のイソシアネート反応性Ｈ原子を有するポリオールを好ましく含み、好ましく使用されるものは、５〜１００、好ましくは２０〜７０、より好ましくは２８〜５６のＯＨ価を有するポリエーテルポリオールおよびポリエステルポリオールである。適当な短鎖ポリオールは、１５０〜２０００、好ましくは２５０〜１５００、より好ましくは３００〜１１００のＯＨ価を有する短鎖ポリオールを好ましく含む。

本発明によると、ジフェニルメタンジイソシアネート系（ｐＭＤＩ型）の高級核（higher-nuclear）イソシアネート、それらのプレポリマーまたはこのような成分の混合物が、好ましく使用される。水は、ポリオール配合物（成分ii)〜vi))の１００重量部に基づき、０〜３.０重量部、好ましくは０〜２.０重量部の量で使用される。

例えば、連鎖成長および架橋反応用の常套の活性剤、例えばアミンまたは金属塩が、触媒作用のために使用される。ポリエーテルシロキサン、好ましくは、水溶性成分が、フォーム安定剤として好ましく使用される。通常、安定剤は、ポリオール配合物（成分ii)〜vi))の１００重量部に基づき、０.０１〜５重量部の量で適用される。

ポリウレタン樹脂を調製するための反応混合物に、所望により、助剤、離型剤および添加剤、例えば表面活性添加剤、例えば乳化剤、難燃剤、核形成剤、酸化防止剤、潤滑剤、離型剤、染料、分散剤、発泡剤および顔料を添加できる。

成分ii)およびiii)および所望によるiv)、v)およびvi)におけるイソシアネート反応性水素の合計に対する、ポリイソシアネートi)のＮＣＯ基の当量比が、０.８：１〜１.４：１、好ましくは０.９：１〜１.３：１となるような量で成分を反応させる。

繊維層向けの繊維材料として、ガラス繊維マット、ガラス繊維織物、ガラス繊維ランダム繊維マット、ガラス繊維布、短いまたは破砕したガラス繊維もしくは鉱物繊維、天然繊維マットおよび編物、短い天然繊維および繊維状マット、ポリマー繊維、炭素繊維およびアラミド繊維に基づく織物およびニット、ならびにそれらの混合物を使用できる。

サンドイッチ要素（６）の製造は、まず、その後ポリウレタン出発成分i)〜vi)を含浸させる繊維層をコア層（５）の両側に施すことによりもたらすことができる。

あるいはまたは更に、繊維強化材料は、適当な混合ヘッド技術を用いるポリウレタン原料物質と共に導入されてもよい。したがって、３層から成る調製されたブランクは、金型へ移され、そして、金型は閉じられる。ＰＵＲ成分の反応は、各層を相互に結合させる。

サンドイッチ要素（６）は、１５００〜４０００ｇ/ｍ^２の範囲の、単位面積あたりの低い重量と、０.５〜５×１０^６Ｎ/ｍｍ^２（サンプルの１０ｍｍ幅に基づく）の高い曲げ剛性により特徴づけられる。特に、サンドイッチ要素（６）は、プラスチック材料または金属（例えばプラスチックブレンド（ポリカーボネート/アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン、ポリフェニレンオキシド/ポリアミド）、シート成形化合物化合物（ＳＭＣ）、またはアルミニウムおよびスチールプレートなど）製の他の支持構造と比較すると、同程度の曲げ剛性に関して単位面積あたり十分により低い重量を有する。

上述のように、このようなサンドイッチ要素は、外的影響に対してソーラーモジュール（１０）を密封する役割をはたす。しかしながら、特に、サンドイッチ要素（６）自体のコア層（５）は、天候の影響、特に水分からのリスクを有する。したがって、本発明に係る方法において、周囲プラスチック材料（９）が、完成したソーラーモジュール（１０）に施される。このプラスチック材料は、好ましくは、強化された（特にガラス繊維強化の）ポリウレタンから成る。図４は、対応するモジュールを示す。

「強化ポリウレタン」、および特に、周囲プラスチック材料（９）における強化ポリウレタンは、強化のための充填剤を含有するＰＵＲを意味する。好ましくは、充填剤は合成または天然、特に鉱物の充填剤である。より好ましくは、充填剤は、マイカ、板状および/または繊維状の珪灰石、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、またはそれらの混合物から成る群から選択される。これらの充填剤のなかでも、繊維状の珪灰石が好ましい。なぜならば、それは高価でなく容易に入手できるからである。

好ましくは、充填剤は、コーティング、特にアミノシラン系コーティングを更に有する。この場合において、充填剤とポリマーマトリックス間の相互作用が向上する。このことは、良好な性能特性を生じさせる。なぜならば、コーティングは、繊維をポリウレタンマトリックスに恒久的に結合させるからである。

充填剤は、ポリオールチャージ中に、一般的に分散される。例えば、周囲プラスチック材料（９）は、先行技術において既知のＲ-ＲＩＭ法により、完成したソーラーモジュール（１０）の周囲に注入される。このようにして、完成したソーラーモジュール（１０）は金型内へ配置され、骨組み（９）がソーラーモジュール（１０）の周囲に注入される。

本発明に係る骨組み（９）に関して使用されるポリウレタンは、例えば以下のものを反応させることにより得ることが出来る：
ａ）有機ジ-および/またはポリイソシアネートと、
ｂ）８００ｇ/モル〜２５０００ｇ/モル、好ましくは８００〜１４０００ｇ/モル、より好ましくは１０００〜８０００ｇ/モルの数平均分子量を有し、および２.４〜８、より好ましくは２.５〜３.５の平均官能価を有する少なくとも１種のポリエーテルポリオール、および
ｃ）８００ｇ/モル〜２５０００ｇ/モル、好ましくは８００〜１４０００ｇ/モル、より好ましくは１０００〜８０００ｇ/モルの数平均分子量を有し、および１.６〜２.４、好ましくは１.８〜２.４の平均官能価を有する、ｂ）以外の所望による更なるポリエーテルポリオール、および
ｄ）ポリマーポリオールに基づき、１〜５０重量％の充填剤含有量を有し、および１０〜１４９のＯＨ価と、１.８〜８、好ましくは１.８〜３.５の平均官能価を有する、所望によるポリマーポリオール、および
ｅ）１.８〜２.１、好ましくは２の平均官能価を有し、７５０ｍｇ/モル以下、好ましくは１８ｇ/モル〜４００ｇ/モル、より好ましくは６０ｇ/モル〜３００ｇ/モルの分子量を有する連鎖延長剤および/または３〜４、好ましくは３の平均官能価を有し、７５０ｍｇ/モル以下、好ましくは１８ｇ/モル〜４００ｇ/モル、より好ましくは３０ｇ/モル〜３００ｇ/モルの分子量を有する架橋剤、
ｆ）アミンが存在する触媒、および
ｇ）金属触媒、および
ｈ）所望による添加剤、特に難燃剤。

好ましくは、これらのポリウレタンはプレポリマー法により調製され、該方法において、イソシアネート基を有する重付加・付加物は、第１工程において、ポリエーテルポリオールｂ）またはそれらの混合物の少なくとも一部と、ポリオール成分ｃ）および/またはｄ）および少なくとも１つのジ-またはポリイソシアネートａ）から適切に調製される。第２工程において、固体のＰＵＲエラストマーは、それらと、低分子量鎖延長剤および/または架橋剤ｅ）および/またはポリオール成分ｂ）と所望によるｃ）およびｄ）の残余を反応させることにより、イソシアネート基を有するこのようなプレポリマーから調製できる。他の発泡剤またはそれらの混合物の水が第２工程に含まれる場合、微小細胞のＰＵＲエラストマーを調製できる。

適当な出発成分ａ）は、例えばSiefkenによる "Justus Libigs Annalen der Chemie"第562巻、第75〜136頁に記載されるような脂肪族、脂環式、アラリファティック(araliphatic)、芳香族および複素環式ポリイソシアネートを含む。

それらのより高い加水分解安定性に起因して、ポリエーテルポリオールは、成分ｂ）として特に好ましい。

ソーラーモジュール（１０）を各基体（例えば、住宅の屋根または壁）に留めることは、サンドイッチ要素（６）または周囲プラスチック材料（９）を介して適用できる。したがって、本発明による、ソーラーモジュール（１０）は、サンドイッチ要素（６）または周囲プラスチック材料（９）において、締結を生じさせるのに使用できる、予め一体化された締結手段、窪みおよび/または穴を好ましく含む。さらに、サンドイッチ要素（６）は、電気的接続要素を好ましく有し、それによって、例えば、連結ソケットの後の取り付けを省略できる。

完成したソーラーモジュール（１０）において、稼働する間に光源に面する透明層（１）は、以下の物質から作成され得る：ガラス、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリ塩化ビニル、フッ素含有ポリマー、エポキシド、熱可塑性ポリウレタン、またはこのような物質の任意の組合せ。さらに、脂肪族イソシアネートに基づく透明ポリウレタンも使用できる。ＨＤＩ（ヘキサメチレンジイソシアネート）、ＩＰＤＩ（イソホロンジイソシアネート）および/またはＨ１２-ＭＤＩ（飽和メチレンジフェニルジイソシアネート）は、イソシアネートとして使用される。ポリエーテルおよび/またはポリエステルポリオールは、ポリオール成分として使用され、鎖延長剤が使用され、脂肪族系が好ましく使用される。

透明層（１）は、プレート、プラスチックシートまたは複合材シートとして一体化されてもよい。好ましくは、例えば、ペイント層またはプラズマ層の形態で、透明層（１）に透明保護層が施されてもよい。透明層（１）は、このような基準によってより軟質に製造されてもよく、このことは、モジュール中の応力をさらに減少できる。更なる保護層は、外的影響に対する保護を援助する。

好ましくは、接着剤層（２）は、以下の性能を有する：３５０ｎｍ〜１１５０ｎｍの範囲内での高い透明性、およびシリコンに対する良好な接着性と、透明層の材料に対する良好な接着性、およびサンドイッチ要素（６）に対する良好な接着性を有する。接着剤層（２）は、透明層（１）、太陽電池およびサンドイッチ要素（６）の異なる熱膨張係数により引き起される応力を平衡させるために柔軟である。接着剤層（２）は透明なプラスチック層である。それは、例えば、ＥＶＡ、ポリエチレンまたはシリコンゴムから製造され、好ましくは、熱可塑性のポリウレタンから製造され、光から離れて面する層（２）の場合、着色剤を有して製造されてもよい。

更なる実施態様において、サンドイッチ要素（６）を製造する間に、流体導管を成形できる。このような導管は、例えば、プラスチックもしくは銅から製造できる。好ましくは、このような導管は、接着剤層（２）に近接して配置され、熱交換流体（例えば、水）によりソーラーモジュール（１０）を冷却するために使用できる。ソーラーモジュール（１０）の内部冷却は、電気効率を増加させるのに使用できる。

本発明に従い製造されるソーラーモジュール（１０）は、電気を生成し、同時に隔離層としても機能するので、それらは屋根の要素として良好に使用できる。それらは極めて軽量であると同時に強固である。また、それらは、押圧することにより３次元構造へ変形できるので、それらは、与えられた屋根構造に容易に装着される。

さらに、本発明に従い製造されるソーラーモジュール（１０）は、ファサード(facade)要素としての使用に適している。何故ならば、それらのデザインに起因して、それらは対応する表面構造に容易に装着できるからである。

したがって、薄膜のソーラー積層品は、例えば、透明な前面層、接着剤層（例えば、ＥＶＡ、ＴＰＵ、ＰＥ、接着促進剤で官能化された透明プラスチック）、および後方に設けられた太陽電池から構成される。

サンドイッチ要素と薄層のソーラー積層品はともに、例えば、真空ラミネーターを用いて相互に接着される。

この方法の利点は、サンドイッチ要素の作成が、薄膜のソーラー積層品の作成から独立して行われるということである。好ましくはポリウレタンに基づく、サンドイッチ要素の作成は、例えば吹付けにより行うことができる。しかしながら、この吹付けは、吹付け粒子がシート積層品に付着してソーラーモジュールを汚し、あるいはその作用が有害であるといった欠点を有する。

このことは、２つの工程段階を分離すること、また、間隙を介することにより回避できる。さらに、サンドイッチ要素が、先行技術に従うソーラーモジュール製造法に、既成の部品のとして導入できるので、その結果、生産力における利点がもたらされる。

実施例１
ソーラーモジュールは、以下の各構成要素から作成された
薄膜ソーラー積層品を作成するために、１２５μｍ厚のポリカーボネートフィルム（Ｍａｋｒｏｆｏｌ^{（登録商標）}ＤＥ１-４型、バイエル・マテリアルサイエンスＡＧ社、レバークーヘン製）を前面層として使用した。４８０μｍ厚のＴＰＵフィルム（Ｖｉｓｔａｓｏｌａｒ^{（登録商標）}型、Ｅｔｉｍｅｘ社製、ロッテナッカー、ドイツ）は、ホットメルト接着剤層としての機能を果たす。ポリカーボネートフィルム、ＴＰＵフィルムおよび４つのシリコン太陽電池の順の各構成要素は重ね合わされて積層品を形成し、まず、６分間、１５０℃にて、真空ラミネーター（ＮＰＣ、東京、日本）を用いて真空にされ、次いで、７分間、１ｂａｒの圧力下にて圧縮され、薄膜のソーラー積層品を形成した。

Ｂａｙｐｒｅｇ^{（登録商標）}サンドイッチは、サンドイッチ要素として使用された。上述のように、３００ｇ/ｍ^２の、単位面積あたりの重量を有するＭ１２３型のランダム繊維マット（Ｖｅｔｒｏｔｅｘ社,Ｈｅｒｚｏｇｅｎｒａｔｈ、ドイツ）を、Ｔｅｓｔｌｉｎｅｒ２型の紙ハニカム（波形のハニカム、厚さ４.９〜５.１ｍｍ、Ｗａｂｅｎｆａｂｒｉｋ社、ケムニッツ）の両側に配置した。次いで、３００ｇ/ｍ^２の、反応性ポリウレタン系を、高圧加工機を用いて、この構造体の両側に噴霧した。

ポリオール（Ｂａｙｐｒｅｇ^{（登録商標）}ＶＰ.ＰＵ０１ＩＦ１３）と、イソシアネート（Ｄｅｓｍｏｄｕｒ^{（登録商標）}ＶＰ.ＰＵ０８ＩＦ０１）から成る、バイエル・マテリアルサイエンスＡＧ社（レバークーヘン）製のポリウレタン系を、１００：２３５.７（指数１２９）の混合比で使用した。

紙ハニカム構造と、ポリウレタンを吹付けたランダム繊維マットから構成される組立部品は、その底部にＴＰＵシート（４８０μｍ、Ｖｉｓｔａｓｏｌａｒ^{（登録商標）}型、Ｅｔｉｍｅｘ社製、ロッテナッカー、ドイツ）を予め挿入させた圧縮型内へ導入された。金型は１３０℃にて温度調節され、組立部品を、９０秒間圧縮して、１０ｍｍ厚のサンドイッチを作成した。

薄膜のソーラー積層品の組立部品における各構成要素と、Ｂａｙｐｒｅｇ^{（登録商標）}サンドイッチを、まず、６分間、１５０℃にて、真空ラミネーター（ＮＰＣ、東京、日本）を用いて相互に真空にし、次いで、７分間、１ｂａｒの圧力条件で圧縮して、ソーラーモジュールを作成する。

実施例２
実施例１と同様に、サンドイッチ要素を作成するために、Ｂａｙｎａｔ型［バイエル・マテリアルサイエンスＡＧ社製、Ｂａｙｎａｔ８１ＩＦ６０Ｂ/ＤｅｓｍｏｄｕｒＶＰ.ＰＵ０７５８系：厚さ１０ｍｍ、かさ密度６６ｋｇ/ｍ^３（ＤＩＮＥＮＩＳＯ８４５に従い測定）、開孔比１５％（ＤＩＮＥＮＩＳＯ８４５に従い測定）、圧縮状態における弾性率≧６ＭＰａ、好ましくは≧８ＭＰａ、より好ましくは≧１０ＭＰａ（ＤＩＮＥＮ８２６に従う圧縮試験により測定した）、１１.５８ＭＰａの圧縮状態における弾性率（ＤＩＮＥＮ８２６に従い測定した）および０.４３ＭＰａの圧縮強度（ＤＩＮＥＮ８２６に従い測定した）]製のポリウレタン硬質フォームプレートの両側に、３００ｇ/ｍ^２の単位面積あたりの重量を有するＭ１２３型のランダム繊維マット（Ｖｅｔｒｏｔｅｘ社,Ｈｅｒｚｏｇｅｎｒａｔｈ、ドイツ）を配置した。続いて、高圧加工機を用いて、この構造体の両側に、３００ｇ/ｍ^２の反応性ポリウレタン系を吹付けた。ポリオール（Ｂａｙｐｒｅｇ^{（登録商標）}ＶＰ.ＰＵ０１ＩＦ１３）と、イソシアネート（Ｄｅｓｍｏｄｕｒ^{（登録商標）}ＶＰ.ＰＵ０８ＩＦ０１）から成る、バイエル・マテリアルサイエンスＡＧ社（レバークーヘン）製のポリウレタン系は、１００：２３５.７（指数１２９）の混合比で使用した。

ポリウレタン硬質フォームプレートと、ポリウレタンを吹付けたランダム繊維マットから成る組立部品は、その底部にＴＰＵシート（４８０μｍ、Ｖｉｓｔａｓｏｌａｒ^{（登録商標）}型、Ｅｔｉｍｅｘ社製、ロッテナッカー、ドイツ）を予め挿入させた圧縮型内へ導入された。金型は１３０℃にて温度調節され、組立部品を、９０秒間圧縮して、１０ｍｍ厚のサンドイッチを作成した。

１透明層
２接着剤層
３太陽電池
４外層
５コア層
６サンドイッチ要素
７第１複合材
８第２複合材
９周囲プラスチック材料
１０ソーラーモジュール

Claims

サンドイッチ要素（６）と、接着剤層（２）中に埋込まれた１つ以上の太陽電池（３）と、および稼働する間に光源に面する透明層（１）から成るソーラーモジュール（１０）を作成する方法であって、
第１工程において、少なくとも１つのコア層（５）と該コア層（５）の両側に存在する少なくとも１種の外層（４）とを含有するサンドイッチ要素（６）、および接着剤層（２ｂ）から第１複合材（７）が作成され、
第２工程において、該透明層（１）と、接着剤層（２ａ）および少なくとも１つの太陽電池（３）を含有する第２複合材（８）が作成され、および
第３工程において、該第１工程および該第２工程からの該複合材は、各接着剤面を介して相互に接着される
ことを特徴とする、該方法。
複合材が、温度の影響下および/または真空を施すことにより、第３工程において相互に接着されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
第３工程が連続的に行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
ソーラーモジュール（１０）が周囲プラスチック材料（９）を備えることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
ガラス板(glass pane)またはプラスチック層が透明層（１）として使用されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
熱可塑性ポリウレタンが接着剤層（２）として使用されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
硬質フォーム、バルサ材、波形の金属シート、スペーサー、または金属製、浸漬紙製もしくはプラスチック製のハニカム構造を含有する少なくとも１種のコア層（５）と、
および該コア層（５）の少なくとも両側に取付けられる少なくとも１種の外層を含む複合材が、サンドイッチ要素（６）として使用されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
繊維強化ポリウレタンが、外層（４）として使用されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
屋根葺きおよび/またはファサード要素としての、請求項１に記載の方法により作成されたソーラーモジュール（１０）の使用。