JP2021526728A - 光電池モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

封止体によって互いに固定される第１層と第２層を少なくとも有する光電池モジュール（１）の製造方法は、積層装置（３３）を供する段階と、前記積層装置（３３）内に前記第１層を設ける段階と、前記第１層上に封止材料を設ける段階とを、備える。前記封止材料は、シラン修飾ポリオレフィンを含む融点が９０℃未満の塩基性樹脂を供する段階と、前記塩基性樹脂と、１００樹脂あたり０．０１部から５部の割合で存在する架橋触媒を含む添加物との混合物を形成する段階と、前記混合物を９０℃から１９０℃、好適には１６０℃から１８０℃で溶融して、前記混合物を押出成形して前記封止材料を形成する段階と、前記封止材料上に前記第２層を設ける段階と、前記第１層、前記第２層、及び前記封止材料を、６０℃から１２５℃、好適には６０℃から１００℃、さらに好適には７０℃から９０℃の温度で熱と圧力を加えながら積層することで、前記塩基性樹脂を架橋する段階、によって製造される。【選択図】図１

Description

本発明は、光電池デバイスの技術分野に関する。より詳細には本発明は、温度に非常に敏感な光電池デバイスでの使用に適した光電池モジュールの製造方法に関する。

光電池（ＰＶ）デバイス―太陽電池パネル、光電池モジュール等としても知られている―は通常、積層装置内での熱及び圧力下で複数の構成要素を1つに積層することによって製造される。様々な構成要素は、封止層によって一つに固定される。前記封止層は、前記様々な構成要素を完全に覆い、かつ、外部材料―所謂前面カバー（一般的にはガラス）と背面カバー（一般的には背面シート又は背面ガラス）―に接合する前記封止層は典型的には、熱可塑性及び／又は架橋可能な樹脂−たとえばエチビニルアセテート（ＥＶＡ）、シリコーン、ウレタン、ポリビニルブチラル（ＰＶＢ）、熱可塑性シリコーンエラストマー（ＴＰＳＥ）、アイオノマー、ポリオレフィン（ＰＯ）、又は他の便利なポリマー−に基づく。

標準的な積層温度は、最大１ｂａｒの圧力下で１３０℃〜１７０℃のオーダーである。積層時間は、約５分から２０００分の間、より通常は５分から６０分の間で変化する。この期間、封止樹脂は軟化及び／又は架橋することで隣接層に結合する。前記隣接層は、たとえば背面若しくは前面カバー及び光電池セル自身又は任意の他の層の対であってよい。例として、特許文献１（国際公開第２０１２／０８２２６１号公報）は、ＰＶ利用向けの架橋可能なシラン結合ポリオレフィン封止体について記載している。これらの調製には、少なくとも１３０℃の積層温度が必要となる。

そのような温度及び圧力は、大抵の標準的なＰＶセル技術−たとえば薄膜シリコン、結晶シリコン、及びゲルマニウム系セル―との相性がよいが、典型的にはペロブスカイト系の有機及び色素増感セルとの相性はよくない。これら後者の型のセル―グレッツェルセルとしても知られている―は、二酸化チタンの薄膜上で吸着する感光性色素を利用し、かつ、液体又はゲル系電解質を用いる。液体又はゲル系電解質は９０℃より高温に加熱されると損傷を受ける恐れがある。そのため、これら後者の型のセルは、従来の積層方法との相性が良くない。

「ペロブスカイト」とは、一般的にＡＢＸ_３の組成式を有する有機金属ハライド材料である。ここでＡは無機又は有機のカチオン―たとえばＣｓ、ＣＨ_３ＮＨ_３、又はＨＣ（ＮＨ_２）_２―で、Ｂは金属―たとえばスズ又は鉛―で、Ｘはハロゲン原子―たとえばヨウ素、臭素、又は塩素―である。そのような材料の例は、メチルアンモニウム―ハロゲン化鉛（ＣＨ_３ＮＨ_３ＰｂＸ_３）、セシウムホルムアミジウム―ハロゲン化鉛（ＣＨ_３ＮＨ_３ＰｂＸ_３）、及び、三ヨウ化メチルアンモニウムスズ（ＣＨ_３ＮＨ_３ＳｎＩ_３）である。これらの化合物は、チタン酸カルシウム（ＣａＴｉＯ_３）と同様の結晶構造をとり、照射されると、電子正孔対を生成する。電子正孔対は、電子を輸送するｎ型層と正孔を輸送するｐ型層との間にペロブスカイト吸収層を挟むことによって分離できる。それによりペロブスカイトは、シリコンと同様に、ＰＩＮ又はＮＩＰ接合を構成するように中性（ｉ）層として機能する。ペロブスカイト材料はまた温度に敏感である。とはいえペロブスカイト材料は、最大１２０℃さらには１５０℃の最大積層温度に耐えることができる。しかし低温での積層には他の利点−たとえばエネルギー消費の減少−が存在する。

低温での積層（だが架橋しない）を可能にする既知の柔らかい封止材を単純に低温で用いるのでは不十分である。ＰＶモジュールは使用時には８０℃を超える温度に到達する恐れがあるからである。マウント装置又はクランプ装置によって印加される力やモジュールの構成要素等の重さなどの結果、そのような封止体は高い供給温度で軟化し、機械的クリープに悩まされる恐れがある。したがってモジュールの剥離でも同様のことが起こりがちである。

欧州特許第２９９４９４０号公報 米国特許出願公開第２０１７／１２３１２２号公報 米国特許出願公開第２０１７／０３３２５０号公報

したがって本発明の目的は、色素増感型、ペロブスカイト型、及び他の温度に敏感な太陽電池技術との相性の良い太陽電池モジュールの製造方法を提案することで従来の積層装置及び方法を用いた処理を可能にすることである。

より詳細には本発明は、封止体によって互いに固定される第１層と第２層を少なくとも含む太陽電池モジュールの製造方法に関する。当該方法は、たとえば真空バッグ積層装置のような積層装置を提供する段階と、単独で又は既存の事前製造されたＰＶモジュール若しくは該ＰＶモジュールの一部として、たとえば前面シート、背面シート、若しくは他の層である前記第１層を前記積層装置内に設ける段階と、（ａ）シラン修飾ポリオレフィン（たとえばエチレン含有共重合体）を含む融点が９０℃未満の塩基性樹脂を提供する段階と、（ｂ）１００の樹脂あたり０．０１から５部の割合で存在する架橋触媒を含む添加剤と前記塩基性樹脂との混合物を生成する段階と、（ｃ）９０℃から１９０℃で好適には１６０℃から１８０℃の温度で前記混合物を融解する段階と、（ｄ）前記混合物を押し出して封止材を形成する段階と、によって前記第１層上にシート及び／又は粉末として設けられることが可能な前記封止材を設ける段階と、たとえば光電変換装置、既存ＰＶモジュールの一部を構成する内部前面シート、又は適切な他の層である前記第２層を前記封止材上に設ける段階と、前記塩基性樹脂を架橋するように、６０℃から１２５℃で、好適には６０℃から１００℃で、さらに好適には７０℃から９０℃の温度で加えられる熱と圧力を加えた状態で前記第１層、前記第２層、及び前記封止材を積層する段階と、を有する。

最大１２５℃の温度での積層中、上述の前記封止樹脂の少なくとも一部は架橋され得る。その結果、ＰＶモジュールでの使用に適した機械的特性−具体的には十分な剛性と、予想される最高の供給温度（つまり約８５℃で、安全マージンを加味して最大１０５℃）でのクリープ耐性−が得られる。前記架橋はまた、前記モジュールの積層後に実行又は継続されてもよい。このように特定の封止体と通常の積層温度よりも低い温度とを組み合わせることは、従来の積層装置内で温度に敏感なＰＶセル−たとえばペロブスカイト系セル、有機セル、又は色素増感セル−を含むＰＶモジュールを積層するときの利用に適している。さらに積層中での処理温度が低下することで、エネルギー消費が減少する。上述した前記第１層と前記第２層のうちの一は、上に他の層が積層される既存の事前に製造されたＰＶモジュールの一部を構成してよいし、あるいはＰＶモジュールの個別の層であってもよいことに留意して欲しい。

本発明による代替方法は、積層装置を提供する段階と、前記積層装置内で（上述の）前記第１層を設ける段階と、前記第１層上に封止材を設ける段階であって、（ａ）シラン修飾ポリオレフィン（たとえばエチレン含有共重合体）を含む融点が９０℃未満の塩基性樹脂を粉末状態で提供する段階と、（ｂ）（前記封止材の混合物全体で考慮して）前記封止材中に１００の樹脂あたり０．０１から５部の割合で存在する架橋触媒を含む粉末の添加剤と前記塩基性樹脂粉末とを混合させて前記封止材を生成する段階と、によって実現される段階と、前記封止材上に（上述の）前記第２層を設ける段階と、前記塩基性樹脂を架橋するように、６０℃から１２５℃で、好適には６０℃から１００℃で、さらに好適には７０℃から９０℃の温度で熱と圧力を加えた状態で前記第１層、前記第２層、及び前記封止材を積層する段階と、を有する。

最大１２５℃の温度での積層中、たとえ触媒粒子と塩基性樹脂の粒子が離散的であるとしても前記樹脂は上述した方法と同じようにして架橋される。その結果、ＰＶモジュールでの使用に適した機械的特性−具体的には十分な剛性と、予想される最高の供給温度（つまり約８５℃で、安全マージンを加味して最大１０５℃）でのクリープ耐性−が得られる。よってこの方法は、従来の積層装置内で温度に敏感なＰＶセル―たとえばペロブスカイト系セル又は色素増感セル―を含むＰＶモジュールを積層するときに利用することができる。さらに積層中での処理温度が低下することでエネルギー消費が減少する。繰り返しになるが、上述した前記第１層と前記第２層のうちの一は、上に他の層が積層される既存の事前に製造されたＰＶモジュールの一部を構成してよいし、あるいはＰＶモジュールの個別の層であってもよいことに留意して欲しい。

有利となるように、前記塩基性樹脂は、積層前では８５℃で１５０００Ｐａ・ｓ未満で、かつ、１００℃で１００００Ｐａ・ｓ未満である複素粘性を有する。

有利となるように、前記塩基性樹脂は、積層前では８５℃で０．８より大きく、かつ、１００℃で１.0より大きなタンジェントデルタ値を示す。

上述の特性によって加工性の良好な封止材が得られる。

有利となるように、前記混合物はさらに、酸化防止剤、紫外吸収剤、紫外安定剤、色素粒子のうちの少なくとも一を含む他の添加剤を含む。この他の添加剤は、前記触媒との混合及び／若しくは化合と同時に、又は、得られた混合物が前記触媒と混合及び／若しくは化合する前に別個の段階で、前記塩基性樹脂と混合及び／又は化合されてよい。

有利となるように、前記触媒は、ホウ酸、メタロセン触媒、幾何拘束型触媒、可逆的連鎖移動型触媒、たとえばツィーグラー・ナッタ触媒又はフィリップス触媒のようなマルチサイト触媒のうちの１つ以上を含む。
そのような架橋触媒は、金属（たとえばコバルト、スズ、亜鉛、鉄、鉛等）カルボン酸、ジアルキルスズメルカプチド、オクタン酸スズ、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジアセテート、ジオクチルスズジラウレート、スズアセテート、カプリル酸スズ、カプリル酸亜鉛、有機塩基―たとえばエチルアミン、ジブチルアミン、又はヘキシルアミン―、無機酸―たとえば硫酸―、又は有機酸―たとえばトルエンスルホン酸、ステアリン酸、及びマレイン酸―を含んでよい。

有利となるように、前記積層段階後、前記封止材は、８５℃で１５０００Ｐａ・ｓよりも大きく、かつ、１００℃で１００００Ｐａ・ｓよりも大きい複素粘性を示す。

有利となるように、前記積層段階後、前記封止材は、８５℃では１．０未満で、かつ、１００℃では１．２未満のタンジェントデルタ値を示す。

これらの特性は、要求される構造安定性及び積層直後に要求される供給温度でのクリープ耐性を与えるのに十分である。架橋が積層後にさらに進むことで、前記封止層のクリープ耐性はさらに改善される。

そのような光電池モジュールは当然のこととして、建築構造で用いるのに適するものとなる。

本発明のさらなる詳細は、以下の図とともに以降の説明を読むことでより明確になる。
本発明によって製造された光電池モジュールの概略的断面図である。 本発明によって製造された他の光電池モジュールの概略的断面図である。 光電池モジュールの製造方法の概略図である。 本発明による封止材の製造方法の概略図である。 本発明による封止材の製造方法の概略図である。 本発明による封止材の製造方法の概略図である。 本発明による封止材の製造方法の概略図である。 ＰＶモジュールを備える建築構造の概略図である。

本発明を実施するための形態

以降では、特定の層が隣接層上に直接設けられていることが明記されていなければ、１層以上の中間層も上述の層間に存在できることに留意して欲しい。そのため、「上に」とは、特に断りがなければ「直接的又は間接的に上に」という意味にとられなければならない。さらにある層やコネクタ等のパターニングは、当業者に周知であるため表されていない。

図１は、光電池モジュール１の古典的構成を表している。光電池モジュール１は、該光電池モジュール１の光入射面上に設けられて使用時に発光するように意図された前面シート３と、前面シート３の反対に位置するモジュール１の面上に設けられる背面シート１１を備える。前面シート３は、ガラス、透明セラミックス、ポリマー、又は任意の他の便利で実質的に透明な材料であってよい。背面シートは、金属、ガラス、セラミックス、ポリマー、又は任意の他の便利な材料であってよい。前面シート３は、コーティングを備えるように構築されてよい。前面シート３と背面シート１１のうちの一は、本発明における「第１層」を表し得る。この第１層は、本発明における「第２層」に相当する封止層によって封止される。あるいはその代わりに、一つになるように封止されるＰＶモジュールの構成の任意の２層の特定の層は、本発明における第１層と第２層を表してよい。あるいは第１層と第２層のいずれかが、他の層が積層されている既存の事前に製造されたＰＶモジュールの一部を構成してもよい。

広く知られているようにＮＩＰ、ＰＩＮ、ＮＰ、又はＰＮ接合を有する１つ以上のＰＶセルを備え、パターニングされ、かつ、相互接続される光電変換装置７が、前面シート３と背面シート１１との間に設けられている。ＰＶセルは、薄膜シリコン、結晶シリコン、ゲルマニウム、ペロブスカイト、色素増感セル、又は、ＰＶモジュール１の光入射面上に入射してＰＶ変換装置７の光電活性領域を通過する光から電力を生成するように適合する任意の他の型のＰＶ技術に基づいてよい。本発明は特に、色素増感ペロブスカイトセルを組み込むＰＶモジュールの封止に適用可能だが、任意のＰＶセル技術にも同様に適用可能である。

ＰＶ変換装置７は、光入射面上では、該光入射面を前面シート３に密閉させる前面封止層５によって、背面上では背面封止層１１によって封止される。背面封止層１１は、ＰＶ変換装置１５を背面シート１９に密閉させる。とはいえ背面封止層１１自身が背面シートを構成してもよい。封止層１３，１７の各々は典型的には、２００μｍから１ｍｍの厚さである。さらに複数の前面封止層３は互いの上部に積層されてよい。前面封止層５及び／又は背面封止層９は特別に本発明によって製造される。前面封止層５及び／又は背面封止層９について以降で詳述する。

他の中間層が図示された複数の層間に供されてよく、かつ、それらの層は平坦である必要はなく、曲率を有しているか、あるいはより複雑な表面を表してもよいことに留意して欲しい。そのような場合、粉末状の封止材料をそれ自体で用いること、あるいは、その膜と併用することは、形状のすべての細部が封止体で充填されることを保証する点で有利となり得る。

図２は、前方封止体５によって既存の事前に製造されたＰＶモジュール１７に前面シート３を積層することによって製造されたＰＶモジュール１の構造の他の変形例を表している。他の層７，９，１１は、これまでに設計されたものである。その結果、事前に製造されたモジュール１７の本来の前面シートと前面封止体はそれぞれ、内部前面シート１３とさらなる封止層１５となる。背面封止体９と背面シート１１に関しても前述したことと同様である。この構造は、構築され、プリントされ、所望の添加剤を含み、たとえば特許文献１から３に開示されている光学フィルタを備えるか、あるいは、同様の機能発現を示す前面シート３による既存のモジュール１７の前面の機能発現を可能にする。

図３は、本発明によるＰＶモジュール１の製造方法を概略的に表している。

他の存在する層とともに層３，５，７，９を少なくとも備える層積層体３１が積層装置３３内で一つにされる。図２の実施形態の場合、層積層体は、事前に製造されたＰＶモジュール１７を含む。事前に製造されたＰＶモジュール１７上には、前面封止層５と前面シート３（及び任意の他の所望の層）が付与された。層積層体３１は積層装置３３内で一つにされ得ることに留意して欲しい。このとき、最終的なＰＶモジュールの光入射面が上を向いた状態又は下を向いた状態のいずれかで、この向きは、どの特定の層が本発明における「第１の」と「第２の」層であるのかを決定する。さらに封止層５，９のうちの１つ以上は、膜及び／又は粉末として層積層体３１に付与されてよい。

積層装置は、真空バッグ積層装置、ローラー型積層装置、又は任意の他の便利な型であってよい。積層装置３３は続いて、通常よりも低い温度で熱と圧力を加える。温度は特に６０℃から１２５℃で、好適には６０℃から１００℃で、さらに好適には７０℃から９０℃で加えられ、圧力は最大２バールゲージ圧力（通常は実質的に２バールゲージ圧力）で、適切な期間（たとえば２０分から２０００分）加えられる。これにより、様々な封止層が融合及び架橋することで最終的なＰＶモジュール１となる。

その結果、本発明によるＰＶモジュール１は、特別な装置を必要とすることなく従来のＰＶ処理装置で作ることができる。さらに処理温度が低下することで製造におけるエネルギー消費が減少する。

積層後及び供給中での封止体の所望の機械的特性を維持しながら上述の通常温度よりも低い温度での積層を可能にするため、少なくとも１つの封止層５，９が後述するように特別に製造される。

問題の封止層５，９は、シラン修飾ポリオレフィン塩基性樹脂―たとえばポリエチレン若しくは他のエチレン系ポリマー若しくは共重合体又はそのようなポリマーの混合物―から生成される。そのような塩基性樹脂は、既にポリマー分子に接合されたシラン系架橋剤を含み、かつ、たとえばパダナプラスト（Ｐａｄａｎａｐｌａｓｔ）、ダウ（Ｄｏｗ）、エボニック（Ｅｖｏｎｉｋ）及び他の会社から市販されている。以降では、具体的な形態に対して変化しない製造者の参考データによって、ある具体的な形態について言及する。よって再現性は当業者には保証される。

そのような塩基性樹脂は典型的に、加水分解性シラン基を含む化合物が存在する中で１つ以上のポリオレフィン（たとえばポリエチレン、ポリプロピレン、若しくは、Ｃ_３−Ｃ_１０アルケンから選ばれる他のモノマーとエチレン又はプロピレンとのコポリマー）を処理することによって得ることができる。ポリオレフィンの他の例は、アリルシクロヘキサン、ビニルシクロヘキサン、ノルボルネン、ポリスチレン、アクリルポリマー、アクリレートポリマー、メタクリラート―たとえばＰＭＭＡ―などである。ポリオレフィンのさらなる例については、ＡＳＭ Ｄ８８３−１２又はウルマン工業化学百科事典で調べることができる。塩基性樹脂の処理は例えば、加水分解性シラン基を含む化合物及びフリーラジカルを生成できる化合物の存在下で１つ以上のポリオレフィンを溶融処理することによって実行されてよい。しかしそのような塩基性樹脂は複数の製造者から既製品として入手可能なため、当業者は、適切な塩基性樹脂を選ぶだけで自ら合成をする必要はない。問題の塩基性樹脂は理想的には積層前に以下の特性を有する。

参考として、複素粘性は、せん断応力の強制調和振動中に決定される周波数依存粘性関数で、かつ、複素弾性率を角周波数で除したものと定義される。ここで複素弾性率は、材料の変形−その変形が回復可能（つまり弾性的）、又は、非回復可能（つまり粘性的）であるかにかかわらず−に対する全体的抵抗を表す。これは、動的ムービングダイレオメーター又は同様の装置によって、本願では周波数が１Ｈｚで歪が１０％で測定される。タンジェントデルタ−「損失正接」としても知られている―は、損失弾性率（G’’）と貯蔵弾性率（G’）との比で与えられる位相角で、流体中での弾性の存在と大きさを表す。繰り返しになるが周波数１Ｈｚで歪みが１０％では、タンジェントデルタが１．０未満であるということは、弾性が支配的（つまり固体状）な挙動であることを示唆し、１よりも大きな値は、粘性が支配的（つまり液体状）な挙動であることを示唆している。

引用されている密度範囲は、塩基性樹脂の結晶性と融点の点での最適を表す。融点の範囲は、封止材は低積層温度で融解可能であることを保証する。粘性値とタンジェントデルタ値は、標準的な積層条件下での封止体の加工性を反映する重要な値である。これらの特性を具体的な市販の樹脂の例は以下の例で与えられているが、当業者は、適切な材料データシートを調べることによって与えられる特性に基づいて他のものを選ぶ方法を知っている。本質的には、上述の特性を有するポリマーは要求された温度で積層可能である一方、これらの範囲から外れたパラメータを有するものは典型的には適切ではないことが示された。

塩基性樹脂は、０．０１ｐｈｒ〜５ｐｈｒの濃度の架橋触媒と結合される。この触媒は、水源としてのホウ酸、メタロセン触媒、幾何拘束型触媒、可逆的連鎖移動型触媒、たとえばツィーグラー・ナッタ触媒若しくはフィリップス触媒又はシランと水によってポリオレフィン分子の架橋の触媒作用を起こすのに適した他の任意の型の触媒のようなマルチサイト触媒を含んでよい。前記水は環境中の水である、かつ／あるいは、たとえばホウ酸又は加熱されるときに水を解放するように分解する同様の化合物によって供されてよい。触媒は、粉末若しくは溶液として供されてよいし、あるいは、触媒マスターバッチ中のポリマーと既に取り込まれていてもよい。そのような触媒の他の例は、金属（たとえばコバルト、スズ、亜鉛、鉄、鉛等）カルボン酸、ジアルキルスズメルカプチド、オクタン酸スズ、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジアセテート、ジオクチルスズジラウレート、スズアセテート、カプリル酸スズ、カプリル酸亜鉛、有機塩基―たとえばエチルアミン、ジブチルアミン、又はヘキシルアミン―、無機酸―たとえば硫酸―、又は有機酸―たとえばトルエンスルホン酸、ステアリン酸、及びマレイン酸―である。

以降では、そのような触媒の調製について、具体的な形態に対して変化しない製造者の参照データによって再度参照する。よって再現性は当業者には保証される。

他の添加剤―たとえば酸化防止剤、紫外吸収剤、及び／又は紫外安定剤は、濃度がたとえば０．１％〜５％の封止体塩基性樹脂に加えられてよい。さらに封止体はまた、さらなる添加剤として色素粒子をも含んでよい。そのような粒子はたとえば、０．０１〜１０ｐｈｒ又はｗｔ％で、好適には０．１〜１ｐｈｒ又はｗｔ％の濃度で存在してよく、かつ、１００ｎｍ〜１μｍで、より顕著には３００ｎｍ〜７００ｎｍで、もっとも顕著には４００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲のサイズを有してよい。色素粒子は、封止体内の分子レベルで分散する着色剤又は既に着色された材料から作られる封止体とは明確に異なる離散的粒子であることに留意して欲しい。適切な色素の例として、酸化チタン又は酸化亜鉛粒子が、白色を生成するのに用いられてよい。黄色、オレンジ色、赤色、及び茶色は、鉄酸化物―赤褐色にはＦｅ_２Ｏ_３又は黄色にはＦｅＯ（ＯＨ）―を用いて生成され得る。青色は、たとえば硫黄含有ナトリウムシリケート複合体又はプルシアンブルーによって生成され得る。そのような色素粒子２１は、所望の色を生成するようにＰＶデバイス１に入射する可視光の一部を吸収し、かつ、均一な色を供してＰＶ変換デバイス１５の様々な特徴を隠す光を拡散する。様々な特徴とはたとえば、ＰＶ変換デバイス１５のパターニング、個々のセル間の電気的相互接続、個々のセルの端部、個々のセルと背面封止体１７及び／又は背面シート１９との間の色のズレなどである。

封止材の膜又は後で挽いて粉末にされる任意の他の便利な形態（たとえばシリンダ）を生成するように、塩基性樹脂と触媒（加えて任意の他の添加剤）の混合物は化合されて、その後９０℃〜１９０℃の温度で、好適には１４０℃〜１８０℃の温度で、好適には１６０℃〜１８０℃の温度で、好適には１６０℃〜１８０℃の温度で、好適には１６５℃〜１８０℃の温度で、たとえば二軸押出機又は他の形態の押出機によって押し出され得る。これは図４で概略的に表されている。図中、塩基性樹脂と触媒調製物（触媒粉末、溶液、又は、ポリマーと既に化合する触媒を含む触媒マスターバッチを含む）が混合され、化合され、押し出される。図５は、このプロセスの他の変化型を概略的に表している。図中、塩基性樹脂は、他の添加剤―たとえば紫外吸収剤、紫外安定化剤、及び／又は酸化防止剤―と混合及び化合され、その後押し出される。その結果得られた混合物は続いて、（上述した）触媒調製物と混合及び化合されて、押し出される。

従来の押し出しプロセスによって、溶融物が固化する前に押し出し機内にとどまる時間が相対的に短くなることで、ポリマーの架橋が相対的に起こりにくいことが保証される。しかし一部は起こるだろうが問題にはならない。押し出し機内で過剰な架橋が起こっても、当業者は、通常の実験によって押し出しパラメータ（温度、押し出し圧、押し出し流量等）を容易に修正することでそのような問題を解決することができる。よってシート及び／又は粉末は、上述したように積層装置３３内で層積層体３１内に設けられ得る。熱及び圧力を加えることで、シランは、積層温度にて（たとえばホウ酸又は触媒の他の成分に由来し得る）水の存在下でポリマー分子を架橋することで、封止材料を硬化させて隣接層に結合させる。

他の変化型では、塩基性樹脂と触媒以外の任意の添加剤は、上述の温度で化合されて、たとえばシリンダのような形状に押し出されて、その後粉末となるように挽かれる。図６で概略的に表されているように、この塩基性樹脂粉末は続いて、触媒材料を含む触媒粉末（それ自体又は既にポリマーと化合しているもの）と任意でさらなる添加剤−酸化防止剤、紫外吸収剤、及び／又は紫外安定剤−と混合されてよい。この粉末は、１〜１０００μｍで、好適には１〜１００μｍの粒径を有してよい。その結果得られる粉末混合物は、本発明の封止材を構成する。図７で概略的に表されているこのプロセスのさらなる変化型では、塩基性樹脂（粉末、ペレット、又は任意の他の便利な形態であってよい）及び上述のさらなる添加剤は、最初に混合され、化合され、押し出される。得られた混合物はその後、粉末となるようにすりつぶされる。この後者の粉末は続いて、上述の粉末形態の触媒（ポリマー成分を含んでもよいし含まなくてもよい）と混合されて、封止材料粉末を構成する。

この粉末混合物は続いて、上述の層積層体３１内に設けられ、６０℃から１２５℃で、好適には６０℃から１００℃で、さらに好適には６５℃から８５℃で熱が加えられ、かつ、圧力は０．５から２のバールゲージ圧力が加えられることで、これらの成分が軟化して結合するときに、触媒は塩基性樹脂と相互作用する。それにより押し出し前に触媒が塩基性樹脂に混合される場合と同じように塩基性樹脂のポリマーが架橋される。

積層後、得られた封止体は、以下の修正された特性を有する。これらの修正された特性は、提供時に所望の強度及びクリープ耐性を供する。

多数の試験結果が下に再現されている。下記の試験結果は、本発明の方法が所望の結果を実現し、かつ、その所望の効果を実現する材料の特定の組み合わせの具体例を与える。

「例１」

表３はこの例の形態の詳細を記載している。表中、“ｐｈｒ”は１００の樹脂当たりの部数に関する。酸化防止剤と紫外安定化剤は最初に、１７０℃で二軸押出機によって添加剤マスターバッチに調合された。続いて塩基性樹脂と、触媒マスターバッチと、添加剤マスターバッチとの混合物は、１７０℃で一軸押出機によって押し出されて厚さ０．５ｍｍの膜にされた。押し出された膜は続いて、一連の評価段階で試験された。

膜は最初に、標準的な平坦台型の真空バッグ積層装置内において６５℃かつ合計６０分のサイクル時間で、各々の厚さが３ｍｍの２つのガラス板の間に積層された。結果得られた積層体には、気泡も他の視覚上の欠陥も存在しなかった。ホイルとガラスとの間での積層後剥離強度は、標準的な引っ張り試験装置によって実行される標準的な９０°剥離試験によって１０Ｎ／ｍｍを超えると測定された。続いて積層されたガラス板は、８５℃かつ相対湿度８５％で標準的なクリープ試験を受けた。その結果、１００時間後でもガラスの重さの下でクリープが起こっていないことが示された。これは１５ｋｇ／ｍ^２の積層体と等価である。

「例２」

表４はこの例の形態の詳細を記載している。酸化防止剤、紫外吸収剤、及び紫外安定化剤は最初に、１７０℃で二軸押出機によって添加剤マスターバッチに調合された。続いて塩基性樹脂（表中に示された２つの異なる樹脂を５０：５０混合したものを含む）と、触媒マスターバッチと、添加剤マスターバッチとの混合物が、１７０℃で一軸押出機によって押し出されて厚さ０．５ｍｍの膜にされた。続いて押し出された膜は、一連の評価段階で試験された。

膜は最初に、標準的な平坦台型の真空バッグ積層装置内において８５℃かつ合計６０分のサイクル時間で、各々の厚さが３ｍｍの２つのガラス板の間に積層された。その結果得られた積層体には、気泡も他の視覚上の欠陥も存在しなかった。ホイルとガラスとの間での積層後剥離強度は、上述の標準的な９０°剥離試験によって５Ｎ／ｍｍを超えると測定された。続いて積層されたガラス板は、８５℃かつ相対湿度８５％で標準的なクリープ試験を受けた。その結果、１００時間後でもクリープが起こっていないことが示された。

「例３」

表５はこの例の形態の詳細を記載している。酸化防止剤、紫外吸収剤、及び紫外安定化剤は最初に、１７０℃で二軸押出機によって添加剤マスターバッチに調合された。続いて塩基性樹脂と、触媒マスターバッチと、添加剤マスターバッチとの混合物が、１７０℃で一軸押出機によって押し出されて厚さ０．５ｍｍの膜にされた。続いて押し出された膜は、一連の評価段階で試験された。

膜は最初に、標準的な平坦台型の真空バッグ積層装置内において８５℃かつ合計６０分のサイクル時間で、各々の厚さが３ｍｍの２つのガラス板の間に積層された。その結果得られた積層体には、気泡も他の視覚上の欠陥も存在しなかった。ホイルとガラスとの間での積層後剥離強度は、上述の標準的な９０°剥離試験によって５Ｎ／ｍｍを超えると測定された。続いて積層されたガラス板は、８５℃かつ相対湿度８５％で標準的なクリープ試験を受けた。その結果、１００時間後でもクリープが起こっていないことが示された。

「例４」

表６はこの例の形態の詳細を記載している。酸化防止剤及び紫外安定化剤は最初に、１９０℃で二軸押出機によって添加剤マスターバッチに調合された。続いて塩基性樹脂と、触媒マスターバッチと、添加剤マスターバッチとの混合物が、１７０℃で一軸押出機によって押し出されて厚さ０．５ｍｍの膜にされた。続いて押し出された膜は、一連の評価段階で試験された。

ホイル膜は最初に、標準的な平坦台型の真空バッグ積層装置内において８５℃かつ合計６０分のサイクル時間で、各々の厚さが３ｍｍの２つのガラス板の間に積層された。その結果得られた積層体には、気泡も他の視覚上の欠陥も存在しなかった。ホイルとガラスとの間での積層後剥離強度は、上述の標準的な９０°剥離試験によって１０Ｎ／ｍｍを超えると測定された。続いて積層されたガラス板は、８５℃かつ相対湿度８５％で標準的なクリープ試験を受けた。その結果、１００時間後でもクリープが起こっていないことが示された。

上述の結果が示すように、本発明の方法によって生成される封止材料は、従来よりも顕著に低い温度で積層可能でありながら、８５℃での剥離強度及びクリープ耐性を維持する。その結果、従来の積層装置及び方法は、温度に敏感なＰＶセルを含むＰＶモジュールを１―たとえばペロブスカイト技術又は色素増感技術に基づくもの―一つにするのに用いることができる。

最後に図８は、建築構造３５の天井に載置される本発明による光電池モジュール１を表している。あるいはその代わりに、ＰＶモジュール１は、外壁に載置されてよいし、あるいは、壁及び／又は天井の構造―たとえばクラッドとしての―に統合されてよい。一般的な意味では、ＰＶモジュール１は、建築構造３５上又は内部に載置され得る。

本発明は具体的な実施形態で説明されてきたが、本発明の変化型は、「特許請求の範囲」で定義される本発明の技術的範囲から逸脱することなく可能である。

Claims (12)

1. 封止体によって相互に固定される第１層及び第２層を少なくとも備える光電池モジュールの製造方法であって、
   積層装置を提供する段階と、
   前記第１層を前記積層装置内に設ける段階と、
   シラン修飾ポリオレフィンを含む融点が９０℃未満の塩基性樹脂を提供する段階と、１００の樹脂あたり０．０１から５部の割合で存在する架橋触媒を含む添加剤と前記塩基性樹脂との混合物を生成する段階と、９０℃から１９０℃で好適には１６０℃から１８０℃の温度で前記混合物を融解する段階と、前記混合物を押し出して封止材を形成する段階と、によって前記第１層上に前記封止材を設ける段階と、
   前記第２層を前記封止材上に設ける段階と、
   前記塩基性樹脂を架橋するように、６０℃から１２５℃で、好適には６０℃から１００℃で、さらに好適には７０℃から９０℃の温度で加えられる熱と圧力を加えた状態で前記第１層、前記第２層、及び前記封止材を積層する段階と、を有する方法。
2. 前記封止材はシートとして押し出される、請求項１に記載の方法。
3. 前記封止材は、押し出され、それに続いて前記第１層上に設けられる前に粉末となるように挽かれる、請求項１に記載の方法。
4. 封止体によって相互に固定される第１層及び第２層を少なくとも備える光電池モジュールの製造方法であって、
   積層装置を提供する段階と、
   前記第１層を前記積層装置内に設ける段階と、
   前記第１層上に封止材を設ける段階であって、シラン修飾ポリオレフィンを含む融点が９０℃未満の塩基性樹脂を粉末状態で提供する段階と、前記封止材中に１００の樹脂あたり０．０１から５部の割合で存在する架橋触媒を含む添加剤と前記塩基性樹脂粉末とを混合させて前記封止材を生成する段階と、によって実現される段階と、
   前記第２層を前記封止材上に設ける段階と、
   前記塩基性樹脂を架橋するように、６０℃から１２５℃で、好適には６０℃から１００℃で、さらに好適には７０℃から９０℃の温度で熱と圧力を加えた状態で前記第１層、前記第２層、及び前記封止材を積層する段階と、を有する方法。
5. 前記塩基性樹脂は、積層前では８５℃で１５０００Ｐａ・ｓ未満で、かつ、１００℃で１００００Ｐａ・ｓ未満である複素粘性を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記塩基性樹脂は、積層前では８５℃で０．８より大きく、かつ、１００℃で１.0より大きなタンジェントデルタ値を示す、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記混合物はさらに、酸化防止剤、紫外吸収剤、紫外安定剤、色素粒子のうちの少なくとも一を含む他の添加剤を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記触媒は、ホウ酸、メタロセン触媒、幾何拘束型触媒、可逆的連鎖移動型触媒、たとえばツィーグラー・ナッタ触媒又はフィリップス触媒のようなマルチサイト触媒のうちの１つ以上を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記積層段階後、前記封止材は、８５℃で１５０００Ｐａ・ｓよりも大きく、かつ、１００℃で１００００Ｐａ・ｓよりも大きい複素粘性を示す、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記積層段階後、前記封止材は、８５℃では１．０未満で、かつ、１００℃では１．２未満のタンジェントデルタ値を示す、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法によって製造される光電池モジュール。
12. 請求項１１に記載の光電池モジュールを少なくとも１つ備える建築構造。

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