JP5643440B2 - 改良された光起電装置 - Google Patents

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Description

本発明は、エネルギー省により授与された契約DE−FC36−07G017054に従ってアメリカ合衆国政府の支援により行われた。
本発明は、2010年12月17日出願の米国仮特許出願第61/424325号(この内容は、参照することによりその全体が本明細書に組み込まれる)の出願日の利益を主張する。
本発明は、改良された光起電装置(「PVD」又は「PV装置」)、さらに詳しくは、パネルの形の多層光電池アセンブリーと、少なくとも1つの相互接続メンバー、少なくとも1つの相互接続構造メンバー、解放機構、ユニークな構成要素形状、又はこれらの任意の組合せを含む、境界領域で結合した本体部分とを含む改良された光起電装置に関する。
PV装置を改良する試み、特に建築構造物(例えば、屋根板又は外壁カバー)に組み込まれ、うまく使用される装置は、多くの基準を満足するはずである。PV装置は耐久性(例えば、長期持続性、湿気を遮断、及び他の環境条件)があるものでなければならず、製品の所望の寿命を超える(好ましくは少なくとも10年、さらに好ましくは少なくとも25年)機械的乱用に対して防御されるべきである。装置は、容易に設置でき(例えば、通常の屋根板又は外壁カバーと同様の設置)、交換できる(例えば、損傷を受けた場合)べきである。デザイン形状とともに、性能を低下させる変形の無い所望の耐久性要件を満たすことを助ける材料や構成要素を選択することが好ましい(例えば、United Laboratories UL 1703 Standard−ISBN 0−7629−0760−6、及び/又は IEC16646に従うTemperature Cycling Test)。
このフルパッケージを消費者に好ましいものにするために、及び市場で広く受け入れられるために、このシステムは、建造や設置が安価でなければならない。これは、エネルギー生成コストの低減を促進し、他の発電手段と比較して、PV技術をより競合できるものにし得る。
PV装置の既存技術のシステムは、建築構造物にこの装置を直接設置することを可能にするか、又は装置を、建築物の外部(例えば、屋根のデッキ又は外装)上の目板、チャネル、又は「レール」(「支持体」)に固定することができる。これらのシステムは複雑であり、典型的には、通常の外装材(例えば、屋根板又は壁板)のようには設置できず、従って、設置に費用がかかる。またこれらは、通常の建築材料のようには見えないため、視覚的に魅力的ではないことがある。2〜4フィートごとに、PV装置を設置するための「支柱」が必要かも知れない。すなわち設置コストが、物品のコストと同程度か又はそれ以上になることがある。これらはまた、ゆがみ、物性の減衰及び劣化のような環境条件に関連する問題がある。
本技術に関連する文献には以下の特許文書がある:米国特許第20080190047(A1)号;米国特許第4321416号;米国特許第5575861号;米国特許第5437735号;米国特許第5990414号;米国特許第6840799号;ヨーロッパ特許第1744372号;米国特許第6875914号;米国特許第5590495号;米国特許第5986203号;米国特許第2008/0115822号;ヨーロッパ特許第1923920号;米国特許第7365266号;米国特許第20070295393A1号;米国特許第20070295392A1号;WO2008/139102号;WO2009/042496号;WO2009/042492号;WO2009/042523号;WO2009/042522号;及び米国仮特許出願第61/233,527号(これらは、すべての目的のために、参照することにより本明細書に組み込まれる)。
本発明は、上記段落に記載した少なくとも1つまたはそれ以上の問題を解決するPV装置に関する。
すなわち、本発明のある態様において、少なくとも以下を含む光起電装置が企図される:パネルの形の、上表面、底表面、及び周縁を有し、バリア層をさらに含む、3次元多層光電池アセンブリー;本体部分、ここで本体部分は、3次元多層光電池アセンブリーの上表面と周縁の一部を少なくとも部分的に取り囲む;及び、温度範囲にわたって光起電装置の弾性変形を可能にするように適合された、パネル又は本体部分に配置された少なくとも1つの解放機構。
本発明はさらに、本明細書に記載の特徴の1つ又は任意の組合せを特徴とし、例えば、3次元多層光電池アセンブリーは、コネクターハウジング(ハウジングは外表面を有する)を有する少なくとも1つの電気コネクターアセンブリーを含む;3次元多層光電池アセンブリーは、アセンブリーの両側に配置された2つの電気コネクターアセンブリーを含む;バリア層と2つの電気コネクターのハウジングとの間に少なくとも部分的に本体部分内に、複数の解放機構が配置される;解放機構は、3次元多層光電池アセンブリーのバリア層の15.0mm以内に、上部周縁の少なくとも50パーセントに沿って配置される;解放機構は、コネクターハウジングの上部周縁の5.0mm以内に配置される;解放機構は、少なくとも2つの片に分割されたバリア層を含み、各片の間に少なくとも解放エラストマーバリアがある;解放機構は、コネクターハウジングのコーナーと丸いバリア周辺コーナーとの間に、本体部分の少なくとも部分的に細い部分を含む;解放機構は、本体部分の局所的に薄い部分を含み、この局所的に薄い部分は、3次元多層光電池アセンブリーの深さの少なくとも50パーセントの深さを有する;解放機構は、エラストマー充填材料を含む;バリア層は、1.0〜5.0mmの厚さのガラスで構成される;少なくとも1つの相互連結構造メンバー;少なくとも本体部分は、本体CLTEを有する本体材料、本体の下表面部分、本体の上表面部分、及び上表面部分と下表面部分とにまたがり、本体の周縁を形成する本体の横表面を有する本体部分で構成され、ここで本体部分の少なくとも一部は、境界領域でバリア層周縁のセグメントに隣接し;(A)本体部分に隣接するバリア層周縁のセグメントは、セグメント内に丸いバリア周囲コーナーを有し、及び/又は(B)装置は、本体の横表面部分に少なくとも部分的に埋め込まれた電気コネクターアセンブリーの少なくとも1つの構成要素をさらに含み、コネクターアセンブリー構成要素は、コネクターアセンブリー下表面部分、コネクターアセンブリー上表面部分、及び上表面部分と下表面部分とにまたがり、コネクターアセンブリー周縁を形成する、コネクターアセンブリー横表面部分を含み、ここで、境界領域に最も近いコネクターアセンブリー周縁は、少なくとも1つの丸いコネクターコーナーを有し、コネクターアセンブリーは光電池層と電気的に通信している;多層光電池アセンブリーは、少なくとも、バリアCLTEを有するバリア層と、バリア層周縁の内側に配置された光電池層とで構成され、バリア層は、バリア下表面部分、バリア上表面部分、及びバリア上表面部分とバリア下表面部分にまたがるバリア横表面部分を含み、上表面部分と下表面部分、及びバリア層のまわりにまたがるバリア周辺間のバリア形状は、バリア層周縁を形成する;本体部分は、本体CLTEを有する本体材料、本体の下表面部分、本体の上表面部分、及び上表面部分と下表面部分とにまたがり、本体の周縁を形成する本体の横表面を有する本体部分で構成され、ここで本体部分の少なくとも一部は、境界領域でバリア層周縁のセグメントに隣接し;本体部分は、約2.5mm〜4.0mmの厚さ(「TBR」)を有する曲げ領域を含み、さらにここで、曲げ領域は、境界領域からは、定数X’*(本体CLTE/バリアCLTE)+定数C’より大きいか又はこれに等しい距離だけ離れた出発点を有し、ここでX’は、1.0〜5.0の範囲であり、C’は1.0〜5.0の範囲である;層材料で構成され、層の弾性係数値、層の最終伸長値、層の熱膨張係数値、及び層の強度値を含む、中間層、ここで中間層は少なくとも部分的には、3次元多層光電池アセンブリーと本体部分アセンブリーとの間に配置される。
上記で参照した態様と例は非限定例であり、本明細書に記載のように、本発明の範囲内で他の態様や例が存在することを理解されたい。
図1は、本発明のPV装置例の平面図である。
図2Aは、本発明のPV装置例の透視分解組立図である。
図2Bは、本発明の別のPV装置例の透視分解組立図である。
図3は、本発明のコネクターハウジング例の平面図である。
図4Aは、相互接続メンバーの位置の例を示すPV装置例の部分平面図である。
図4Bは、図4Aの断面図である。
図5Aは、相互接続メンバーの別の位置の例を示すPV装置例の部分平面図である。
図5Bは、図5Aの断面図である。
図6Aは、相互接続メンバーのさらに別の位置の例を示すPV装置例の部分平面図である。
図6Bは、図6Aの断面図例である。
図6Cは、図6Aの別の断面図例である。
図7Aは、相互接続メンバーの別の位置の例を示すPV装置例の部分平面図である。
図7Bは、図7Aの断面図例である。
図7Cは、図7Aの別の断面図例である。
図8は、相互接続構造メンバーの位置の例を示すPV装置例の平面図である。
図9Aは、相互接続構造メンバーの別の位置の例を示すPV装置例の平面図である。
図9Bは、コネクターを通した9Aの断面図であり、層122への境界を示す。
図10は、相互接続構造メンバーの別の位置の例を示すPV装置例の部分平面図である。
図11Aは、本発明の解放チャネル(解放機構)の例の断面図である。
図11Bは、本発明の解放チャネル(解放機構)の例の断面図である。
図11Cは、本発明の解放チャネル(解放機構)の例の断面図である。
図11Dは、本発明の解放チャネル(解放機構)の例の断面図である。
図11Eは、本発明の解放チャネル(解放機構)の例の断面図である。
図11Fは、本発明の解放チャネル(解放機構)の例の断面図である。
図12は、解放機構の位置の例を示すPV装置例の平面図である。
図13は、解放機構の別の位置の例を示すPV装置例の平面図である。
図14は、層122中の解放機構の例を示すPV装置例の平面図である。
図15は、解放機構の別の位置の例を示すPV装置例の平面図である。
図16は、解放機構の別の位置の例を示すPV装置例の平面図である。
図17は、本発明のバリア層例の透視図である。
図18は、図17の平面図である。
図19は、本発明の別のPV装置例の平面図である。
図20は、本発明の別のPV装置例の平面図である。
図21は、建築構造物上のいくつかのPV装置例の側面図である。
図22、本発明の曲げ領域例の詳細な断面図である。
図23は、本発明の別の曲げ領域例の詳細な断面図である。
図24は、好ましい傾斜例を示す側面図である。
図25は、好ましくない傾斜例を示す側面図である。
本発明は、図1で示されるように、太陽の放射線(例えば、日光)に付された時、電気エネルギーを与えるように機能する、いくつかの構成要素及び構成要素アセンブリーのアセンブリーとして一般的に記載することができる、改良された光起電装置10(以後「PV装置」)に関する。本発明に特に関係し、かつ本発明の主題であるものは、本体部分200に結合した少なくとも多層光電池アセンブリー100(以後「MPCA」)を含む、改良されたPV装置10である。好適な実施態様において、PV装置は、MPCA(及び、可能性のあるのは、コネクター構成要素のような他の構成要素やアセンブリー)を取り、少なくともMPCAの周りに本体部分を形成(例えば、射出成形により)することにより、作成される。構成要素と構成要素アセンブリー間の関係(例えば、少なくとも形状的性質及び材料的性質)は、上記背景の欄で考察した1つまたはそれ以上の問題を解決するのに驚くほど重要であると企図される。本発明に特に関係するのは、一般に建物一体型太陽電池(Building-Integrated Photovoltaics)すなわちBIPVとして知られているものについて、PV装置がどこで使用されるかである。各構成要素及び構成要素アセンブリー及びこれらの関係は、より詳細にかつ以下の段落で具体的に開示される。
多層光電池アセンブリー(MPCA)100
MOPCA100は、例えば現在係争中の国際特許出願PCT/US09/042496号(参照することにより本明細書に組み込まれる)に開示されているような、多くの層と構成要素/アセンブリーの集合物でもよい。MPCAは、少なくともバリア層122と光電池層110(一般に、バリア層122の周縁の内側に位置する)とを含有する。MPCA100はまた、他の層、例えば封入層や他の防御層を含んでよいことが企図される。実施例は図面に示され、後述される。MPCA100の例の分解組立図が、図2Aと2Bに示される。MPCA100の総厚さMTは約1〜12mm、好ましくは約2〜9mm、最も好ましくは約9.0mm未満でよいことが企図される。
機能的に、これらの封入層や他の防御層は、MCPA100を防御し及び/又は一緒に連結するようにそれぞれが機能する多くの個別の層を含んでよい。各好適な層は、「上」(例えば、要素に最も暴露される層)から「下」(例えば、建物又は構造物に最も密接に接触する層)に、さらに詳細に後述される。一般に各好適な層又はシートは、単一の層であるか、又はそれ自体が亜層を含んでよい。
バリア層122
バリア層122は、一般にMPCA100の環境防御物として、さらに詳しくは光電池層110の少なくとも一部の環境防御物として機能してもよい。バリア層122は、好ましくは光エネルギーが光電池層110の光活性化部分まで透過することを可能にする透明又は半透明の材料で構成される。この材料は、可撓性(例えば、ポリマー薄膜、多層膜、ガラス、又はガラス組成物)又は剛性(例えば、厚いガラス又はPlexiglas、例えばポリカーボネート)でもよい。この材料はまた、水分/粒子の透過又は蓄積に対して耐性であることを特徴としてもよい。バリア層122はまた、好ましくない波長が光電池に到達しないように、ある波長の光を除去するように機能してもよい。好適な実施態様においてバリア層122材料はまた、約0.05mm〜10.0mm、さらに好ましくは約0.1mm〜4.0mm、最も好ましくは2.5mm〜3.5mmの範囲でもよい。少なくとも膜の場合には、他の物理的特性は以下を含んでよい:20MPa(JIS K7127により測定)超の引張り強さ;1%またはそれ以上(JIS K7127により測定)の引張伸び;及び/又は0.05%またはそれ以下(ASTM D570により測定)の吸水率(23℃、24時間);及び/又は、約5×10−6mm/mm℃〜100×10−6mm/mm℃、さらに好ましくは約10×10−6mm/mm℃〜80×10−6mm/mm℃、最も好ましくは約20×10−6mm/mm℃〜50×10−6mm/mm℃の線膨張係数(「CLTE」)。少なくとも厚いガラスの場合には、他の物理的特性は以下を含んでよい:約5×10−6mm/mm℃〜約140×10−6mm/mm℃、好ましくは約7×10−6mm/mm℃〜約50×10−6mm/mm℃、さらに好ましくは約8×10−6mm/mm℃〜約30×10−6mm/mm℃、最も好ましくは約9×10−6mm/mm℃〜約15×10−6mm/mm℃の線膨張係数(「CLTE」)。少なくとも厚いガラスの場合には、他の物理的特性は以下を含んでよい:約2.42g/cm3〜約2.52g/cm3の密度、約75〜200N/sq.mmの引張り強さ、500〜1200N/sq.mmの圧縮強さ、60〜80GPaの弾性係数、9×10−6mm/mm℃のCLTE、及び少なくとも約85%、好ましくは少なくとも約87%、さらに好ましくは少なくとも約90%の可視光線透過率を含んでよい。
第1封入層124
封入層のある例において、第1封入層124は、バリア層122の下で一般に光電池層110の上に配置されてよい。第1封入層124は、結合機構として作用して、隣接する層を一緒に保持するのを助けることが企図される。これはまた、光電池110に到達するまで、所望の量とタイプの光エネルギーが透過することを可能にするべきである。第1封入層124はまた、隣接する層の又はこれらの層を介して変形された形状の凹凸(例えば、厚さの変化)を補正するように機能してもよい。これはまた、温度変化や物理的移動及び曲げによる層間のたわみや移動を可能にするように機能してもよい。好適な実施態様において第1封入層124は、接着フィルムもしくはメッシュ、好ましくはEVA(エチレン−酢酸ビニル)、熱可塑性ポリオレフィン、ポリウレタン、イオノマー、シリコン系ポリマー又は同様の物質から基本的になってよい。この層の好適な厚さは、約0.1mm〜1.0mm、さらに好ましくは約0.2mm〜0.8mm、最も好ましくは約0.25mm〜0.5mmの範囲である。
光電池層110
本発明で企図される光電池層110は、市販されている任意の数の既知の光電池からなるか、又はいくつかの将来開発される光電池から選択されてよい。これらの電池は、光エネルギーを電気に変換するように機能する。光電池の光活性化部分は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する物質である。結晶性シリコン、非晶質シリコン、CdTe、GaAs、色素感受性太陽電池(いわゆるGratezel電池)、有機/ポリマー太陽電池、又は光電効果により日光を電気に変換する任意の他の物質を含む、この機能を与える任意の物質が使用できる。しかし光活性化層は、好ましくはIB−IIIA−カルコゲニド、IB−IIIA−セレニド、IB−IIIA−硫化物、又はIB−IIIA−セレニド硫化物の層である。より具体的な例は、銅インジウムセレン、銅インジウムガリウムセレン、銅ガリウムセレン、銅インジウム硫化物、銅インジウムガリウム硫化物、銅ガリウムセレン、銅インジウム硫化セレン、銅硫化ガリウムセレン、及び銅インジウム硫化ガリウムセレン(その全ては、本明細書においてCIGSSと呼ばれる)を含む。これらはまた、式CuIn(1−x)GaxSe(2−y)Sy(ここで、xは0〜1であり、yは0〜2である)で表すことができる。銅インジウムセレン及び銅インジウムガリウムセレンが好ましい。CIGSS系電池において有用であることが当該技術分野で知られている1つまたはそれ以上のエミッタ(バッファ)層、導電層(例えば、透明導電層)などの追加の電子活性層も、本発明で企図される。これらの電池は可撓性又は剛性でもよく、形や大きさがさまざまであるが、一般的に壊れやすく、環境劣化の影響を受けやすい。好適な実施態様においてにおいて、光電池アセンブリー110は、実質的なひび割れ及び/又は機能の有意な損失なしに曲げることができる電池である。光電池の例は、米国特許第3767471号、米国特許第4465575号、米国特許第200500 1550A1号、ヨーロッパ特許第841706A2号、米国特許第20070256734A1号、ヨーロッパ特許第1032051A2号、日本国特許第2216874号、日本国特許第2143468号、及び日本国特許第10189924a号(これらは、すべての目的について参照することにより本明細書に組み込まれる)を含む多くの米国特許や刊行物に記載されている。
例えば図2Bに例示される光電池層110はまた、電池に電気的に連結されたバスバー(bus bar)111、コネクターアセンブリー構成要素300のような電気回路を含んでよく、PV装置10の横方向に渡る。この領域は、バスバー領域311として知られている。
第2封入層126
封入層の別の例において、第2封入層126は、一般に光電池層110の下に連結されて位置するが、ある場合には、上層122及び/又は第1封入層124に直接接触してもよい。第2封入層126は、第1封入層と同様の機能を果たしてもよいが、これは必ずしも電磁放射線又は光エネルギーを伝達する必要は無い。
バックシート128
保護層の例では、第2封入層126の下に連結されて位置するバックシート128があってよい。バックシート128は、環境保護層として機能(例えば、上記層から水分及び/又は粒状物質を遮断する)してもよい。これは好ましくは、可撓性材料(例えば、薄いポリマーフィルム、金属箔、多層フィルム、又はゴムシート)で構成される。好適な実施態様においてバックシート128材料は、水分不透過性であり、その厚さは、約0.05mm〜10.0mm、さらに好ましくは約0.1mm〜4.0mm、及び最も好ましくは約0.2mm〜0.8mmの範囲でもよい。他の物理的特性は以下を含んでよい:約20%またはそれ以上(ASTM D882により測定)の破壊伸び率(elongation at break)、約25MPaまたはそれ以上(ASTM D882により測定)の引張り強さ、及び約70kN/mまたはそれ以上(グレーブス(Graves)法により測定)の引張り強さ。好適な材料の例は以下を含む:ガラスプレート、アルミニウム箔、ポリ(フッ化ビニル)(例えば、市販のTedlar(登録商標)(Dupontの登録商標);ポリ(エチレンテレフタレート);テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロエチレンのコポリマー(「FEP」として知られている);ポリ(エチレンテトラフルオロエチレン);ポリ(エチレンナフタレート)、ポリ(メチルメタクリレート);及びポリカーボネート、又はこれらの組合せ。
補助バリアシート130
保護層の別の例において、バックシート128の下に連結されて位置する補助バリアシート130があってよい。補助バリアシート130は、バリアとして機能して、環境条件や、PV装置10が付される構造の特徴(例えば、屋根デッキの凹凸、物が飛び出ているなど)により引き起こされる物理的損傷から層を防御する。これは、任意の層であり、必ずしも必要ではないことが企図される。また、この層は本体部分200と同じ機能を果たしてもよいことが企図される。好適な実施態様において、補助バリアシート130材料は、少なくとも部分的に水分不透過性であり、その厚さは、約0.25mm〜10.0mm、さらに好ましくは約0.5mm〜2.0mm、及び最も好ましくは約0.8mm〜1.2mmの範囲でもよい。この層は、約20%またはそれ以上(ASTM D882により測定)の破壊伸び率、約10MPaまたはそれ以上(ASTM D882により測定)の引張り強さ、及び約35kN/mまたはそれ以上(グレーブス(Graves)法により測定)の引裂強度を示すことが好ましい。好適な材料の例は、熱可塑性ポリオレフィン(「TPO」)、熱可塑性エラストマー、オレフィンブロックコポリマー(「OBC」)、天然ゴム、合成ゴム、ポリ塩化ビニル、及び他のエラストマーやプラストマー材料を含む。あるいは防御層は、構造的及び環境的(例えば、風)負荷の下で、追加の屋根機能を提供するように、より剛性の材料からなってよい。追加の剛性はまた、PV装置10の熱膨張係数を改良するために、及び温度変動中に所望の寸法を維持するために好ましい。構造的性質のための保護層材料の例は、ポリマー材料、例えばポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステルアミド、ポリスルホン、アセタール、アクリル系、ポリ塩化ビニル、ナイロン、ポリカーボネート、フェノール系、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンテレフタレート、エポキシドがあり、ガラス及びミネラル充填コンポジット、又はこれらの任意の組合せを含む。
上記の層は、多くの組合せで構成又は積層されてよいが、バリア層122が上層であることが好ましい。さらに、これらの層は、特に限定されないが、接着結合、熱もしくは振動溶接、オーバーモールディング、又は機械的固定を含む、多くの方法により一体結合されることが企図される。
後述のいくつかの実施態様の明確性のために、MPCA100は、別の方法で2つの部分で構成されるアセンブリーとしてさらに説明することができる。第1の部分であるMPCAサブアセンブリー101は、MPCA100のすべての層(バリア層122を除く)を含み、第2の部分はバリア層122である。バリア層122はまた、例えば図2Aに示すように、長さ「WBL」と幅「WBL」とを有してもよい。好ましくはLBLは、後述のLBPの約0.75〜約1.25倍、さらに好ましくは長さは互いの約5〜10%以内である。また、MPCAサブアセンブリー101は、総CLTE(「サブアセンブリーCLTE」)が約30×10−6mm/mm℃〜150×10−6mm/mm℃、さらに好ましくは約50×10−6mm/mm℃〜100×10−6mm/mm℃の範囲であってよいことが企図される。
本体部分200
本体部分200は、構成要素/アセンブリーの集合でもよいが、好ましくは一般に、例えば現在係争中の国際特許出願PCT/US09/042496号(参照することにより本明細書に組み込まれる)に開示されているように、ポリマー(又はポリマー混合物)を鋳型(MPCA100又は他の構成要素(例えばコネクター構成要素)のような挿入体を含むか又は含まない)中に射出することにより形成されるポリマー物品であることが企図される。本体部分200は、PV装置10の主要な構造キャリアーとして機能し、これと一致する方法で構築されるべきである。例えば、これは基本的に、プラスチックフレーミング材料として機能することができる。本体部分200は、熱膨張によるストレス以上の接着強度で、MPCA100に接着すべきであることが企図される。
本体部分200を構成する組成物はまた、約0.5×10−6mm/mm℃〜約140×10−6mm/mm℃、好ましくは約3×10−6mm/mm℃〜約50×10−6mm/mm℃、さらに好ましくは約5×10−6mm/mm℃〜約30×10−6mm/mm℃、最も好ましくは約7×10−6mm/mm℃〜約15×10−6mm/mm℃の線熱膨張係数(「CLTE」)を示すことが企図される。最も好ましくは、本体部分200を構成する組成物のCLTEは、バリア層122のCLTEに密接に一致すべきである。好ましくは、本明細書に開示される本体部分200を構成する組成物のCLTEはまた、線熱膨張係数(CLTE)が、バリア層122のCLTEの20倍以内、さらに好ましくは15倍以内、さらに好ましくは10倍以内、さらに好ましくは5倍以内、最も好ましくは2倍以内であることにより特徴付けられる。例えば、バリア層122が9×10−6mm/mm℃のCLTEを有するなら、成形組成物のCLTEは、好ましくは180×10−6mm/mm℃〜0.45×10−6mm/mm℃(20倍)、さらに好ましくは135×10−6mm/mm℃〜0.6×10−6mm/mm℃(15倍)、さらに好ましくは90×10−6mm/mm℃〜0.9×10−6mm/mm℃(10倍)、さらに好ましくは45×10−6mm/mm℃〜1.8×10−6mm/mm℃(5倍)、最も好ましくは18×10−6mm/mm℃〜4.5×10−6mm/mm℃(2倍)である。本体部分200を含む組成物とバリア層122のCLTEを一致させることは、PV電池のひび割れや破壊などを引き起こす可能性のある、温度変化中のBIPV装置への熱誘導ストレスを最小にするために重要である。
本明細書に開示の光発電物品のいくつかの実施態様について、バリア層122は、ガラスのバリア層を含む。バリア層122がガラス層を含むなら、成形組成物のCLTEは、好ましくは80×10−6mm/mm℃未満、さらに好ましくは70×10−6mm/mm℃未満、さらに好ましくは50×10−6mm/mm℃未満、最も好ましくは30×10−6mm/mm℃未満である。好ましくは新規組成物のCLTEは、5×10−6mm/mm℃より大きい。
ガラスが使用される(バリア層122として)場合、本体材料の組成物は、好ましくは少なくとも3%の破壊伸び率を有するが、典型的には200%は超えない。またガラスが使用されない場合、本体材料は、好ましくは少なくとも100%の破壊伸び率、さらに好ましくは少なくとも200%、さらに好ましくは少なくとも300%、及び好ましくは500%以下の破壊伸び率を有することも企図される。組成物の破壊引張り伸び率は、試験法ASTM D638−08(2008)により、23℃で試験速度50mm/分で測定された。
好適な実施態様において、本体支持体部分200は、本体材料を含んでよい(から実質的になってよい)。この本体材料は、充填された又は充填されていない成型可能プラスチック(例えばポリオレフィン、アクリロニトリルブタジエンスチレン(SAN)、水添スチレンブタジエンゴム、ポリエステル、ポリアミド、ポリエステルアミド、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリスルホン、アセタール、アクリル系、ポリ塩化ビニル、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、熱可塑性および熱硬化性のポリウレタン、合成および天然ゴム、エポキシ、SAN、アクリル、ポリスチレン、又はそれらの任意の組み合わせ)でもよい。充填剤(好ましくは最大約50重量%)は、着色剤、難燃材(FR)又はイグニッション耐性材(IR)、補強剤、例えばガラス又は鉱物繊維、表面改質剤の、1つまたはそれ以上を含んでよい。プラスチックはまた、抗酸化剤、離型剤、発泡剤、およびその他の共通のプラスチック添加剤を含んでもよい。好適な実施態様において、ガラス繊維充填剤が使用される。ガラス繊維は、好ましくは約0.1mm〜約2.5mmの範囲の繊維長さ(成形後)を有し、約0.7mm〜1.2mmの範囲の平均ガラス長さを有する。
好適な実施態様において、本体材料(組成物)は、少なくとも5g/10分、さらに好ましくは少なくとも10g/10分のメルトフローレート(melt flow rate)を有する。メルトフローレート は、好ましくは100g/10分未満、さらに好ましくは50g/10分未満、及び最も好ましくは30g/10分未満である。組成物のメルトフローレート は、試験法ASTM D1238−04、「押出しプラストマーによる熱可塑性物質のメルトフローレート のREV C標準試験法(”REV C Standard Test Method for Melt Flow Rates of Thermoplastics by Extrusion Plastometer”)、2004 条件L(230℃/2.16Kg)により測定した。本発明のポリエチレンとエチレン−α−オレフィンコポリマーのメルトフローレート は、条件E(190℃/2.16Kg)を使用して測定され、一般にメルトインデックスと呼ばれる。
すべての実施態様において、組成物は、少なくとも200MPa、好ましくは少なくとも400MPa、最も好ましくは少なくとも700MPaの曲げ弾性率を有する。MPCA100がガラス層を含む好適な実施態様において、曲げ弾性率は、好ましくは少なくとも1000で、かつ7000MPa以下である。第2の実施態様において曲げ弾性率は、1500MPa以下、さらに好ましくは1200MPa以下、最も好ましくは1000MPa以下である。組成物の曲げ弾性率は、試験法ASTM D790−07(2007)により試験速度2mm/分を使用して測定された。本体部分200を構成する組成物はまた、約25×10−6mm/mm℃〜70×10−6mm/mm℃、さらに好ましくは約27×10−6mm/mm℃〜60×10−6mm/mm℃、最も好ましくは約30×10−6mm/mm℃〜40×10−6mm/mm℃の線熱膨張係数(「本体CLTE」)を示すことが企図される。
好ましくは新規組成物は、RTI電気強度(RTI Electrical Strength)とRTI機械強度(RTI Mechanical Strength)が、それぞれ少なくとも85℃、好ましくは少なくとも90℃、さらに好ましくは少なくとも95℃、さらに好ましくは少なくとも100℃、最も好ましくは少なくとも105℃を有するとして特徴付けられる。
RTI(相対温度指数)は、UL746B(2000年11月29日)に詳述された試験方法により測定される。基本的に、プラスチックの主要な特徴は、試験(例えば引張り強さ)の開始時に測定され、次に、試料は少なくとも4つの高温(例えば、130、140、150、160℃)に置かれ、試料は、数ヶ月間、定期的に試験される。次に、主要な性質が試験され、フィールドサービスで証明されている既知の材料の比較結果から、作業基準が確立される。未知試料の有効寿命が、既知材料と比較して決定される。RTIは℃で表される。試験は、完了するのに少なくとも5000時間かかり、時間とコストを費やす。
RTIは高価で時間のかかる試験であるため、当業者が有用な組成物を選択するための有用な代替物は、示差走査熱分析(DSC)により測定される融点である。本明細書において有用であるとされる組成物について、大部分の組成物について示差走査熱分析で160℃未満の温度に融点は見られず、好ましくは全組成物について160℃未満の温度に融点は見られない。示差走査熱分析プロフィールは、試験法ASTM D7426−08(2008)により、加熱速度10℃/分で測定された。射出成形組成物のかなりの部分が160℃未満の温度で融解するなら、組成物が、電気強度、機械強度、可燃性、及び機械的衝突について、PV装置10で使用された時、充分に機能するという充分に高い評価で、UL RTI試験746Bを通過する可能性は低いであろう。
本体部分200は、任意の数の形及びサイズでもよいことが、企図される。例えばこれは、正方形、長方形、三角形、楕円形、円形、又はこれらの任意の組合せでもよい。本体部分200はまた、例えば図2Aに表示されているように、長さ「LBP」と幅「WBP」とを有するとして記載され、それぞれ、10cmという小ささでも、500cm以上という大きさでもよい。これはまた、小さい約1mm〜大きい20mmまたはそれ以上の範囲の厚さ(t)を有してもよく、本体部分200の異なる場所で変化してもよい。好ましくは本体部分200は、本体の下表面部分202、本体の上表面部分204、及び上表面部分と下表面部分とにまたがり、本体周縁208を形成する本体横表面部分206を有するとして記載することができる。
コネクターアセンブリー
コネクターアセンブリーは、PV装置10との相互の電気通信を可能にする。この通信は、光電池層110に連結した回路と連動しているか、又は他の回路を介して、PV装置10を通過するか又はこの全体への通信を促進する。コネクターアセンブリーは、種々の構成要素とアセンブリーからなってよく、本発明の主要な焦点は、PV装置と一体になった(ここに埋め込まれた)コネクターアセンブリー構成要素300に関する。図3に例示されるように、一般に構成要素300は、ポリマーハウジング310と、PV装置10に突き出た電気リード320を含むが、他の構成も企図される。ハウジング310を構成する好適な材料の例は、以下を含む:PBT(ポリブチレンテレフタレート)、PPO(ポリプロピレンオキシド)、PPE(ポリフェニレンエーテル)、PPS(ポリフェニレンスルフィド)、PA(ポリアミド)、及びPEI(ポリエーテルイミド)のポリマー化合物又は混合物、及びこれらは、最大65重量%の充填剤を含んでも含まなくてもよい。ハウジング310を構成する組成物はまた、流れ方向に、約12×10−6mm/mm℃〜100×10−6mm/mm℃、さらに好ましくは約15×10−6mm/mm℃〜80×10−6mm/mm℃、最も好ましくは約20×10−6mm/mm℃〜60×10−6mm/mm℃の線熱膨張係数(CLTE)を示すことが企図される。
ハウジング310は、任意の数の材料から構築されてよい(上記したように)が、好ましくは以下の材料特性を有するものが企図される:引張り係数が、少なくとも約0.1GPa、さらに好ましくは約1GPa、最も好ましくは約10GPa;最終伸長値が、約1%、さらに好ましくは約1.5%、最も好ましくは約2.5%またはそれ以上;線熱膨張係数が、約50×10−6mm/mm℃、さらに好ましくは約30×10−6mm/mm℃、最も好ましくは約20×10−6mm/mm℃。
このコネクターハウジング310の例では、ハウジングはさらに、コネクターアセンブリー下表面部分312、コネクターアセンブリー上表面部分314、及び上表面部分と下表面部分とにまたがるコネクターアセンブリーの横表面部分316を有するとして定義してもよい。この横表面部分316は、コネクターアセンブリー周縁316’を形成する。また、横表面部分316の上に、フランジ又は突起318が位置してもよい。
ある実施態様において、コネクターはまた、設置時にオスコネクター部分とメスコネクター部分を確実にラッチをかけるように機能し得るラッチ機構(示していない)を含んでよい。これは、中間層500、相互接続構造メンバー1500、解放機構2500、又はこれらの任意の組合せが、コネクターハウジング310の周りに配置される場合の、好適な配置でもよい。
上記の「コネクターアセンブリー」又は「コネクターハウジング310」は、PV装置10の同じ場所に位置する何か別の構成要素又は物体でもよいことも、企図される。以下の欄で考察される関係はまた、この別の構成要素又は物体に適用される。
中間層500
装置10中に1つまたはそれ以上の中間層を備えてもよい。中間層は、MPCA100、本体部分、及び/又はコネクターハウジング310間のCLTEの不一致によるストレス/ひずみを抑制することを助けるように機能してもよい。これはまた、特に、所望の温度範囲(例えば、約−40℃〜90℃)にわたるコネクターハウジング310の動きに関して、装置の全体的寸法安定性を助けるという付加的利益を有してもよい。さらにこれは、好ましくは、38℃で50g/m2・日以下の水蒸気透過速度のような水分バリア性を示してもよい。装置10が比較的剛性の多角形のバリア層122と少なくとも1つのハウジング310とを含む場合、これは、2つの構成要素のブリッジとして機能してもよい。
中間層500は中間層材料を含んでよい(実質的に、これから構築されてよい)ことが企図される。この中間層材料は、好ましくは、この目的に機能するブチルゴム、アイオノマー、シリコーンゴム、ポリウレタンエラストマー、ポリオレフィンエラストマーのような材料、又はこれらの複合体からなる群から選択されてよい。ある実施態様において、この層材料は、上記の封入剤である封入層から形成される。
中間層500が実質的にストレスを吸収するように設計されているある実施態様において、層500は任意の数の材料から構築されてよい(上記したように)が、好ましくは約300MPa未満、さらに好ましくは約50MPa未満、最も好ましくは約1MPaまたはそれ以下の引張り係数、約200%、さらに好ましくは約500%、及び最も好ましくは約1200%またはそれ以上の最終伸長値、のような材料特性を有することが企図される。
中間層500がストレスを吸収し転移させる別の実施態様において、層500は、本体部分200、MPCA100、及びコネクターハウジング310のいずれか(又はすべて)の弾性係数(引張り係数又はヤング率)の少なくとも(±)約15%、さらに好ましくは約10%、最も好ましくは約5%以内である弾性係数(引張り係数又はヤング率)を有する材料でもよいことが企図される。好適な実施態様において、本体部分の弾性係数(引張り係数又はヤング率)又はセル弾性係数(引張り係数又はヤング率)の少なくとも5%未満である層の弾性係数(引張り係数又はヤング率)。また、好適な実施態様において、層材料は、本体の最終伸長値、セル最終伸長値、又はこれらの両方より少なくとも100%大きい層最終伸長値を有することが企図される。また好適な実施態様において、層材料は、本体部分の降伏応力値及びセルの降伏応力値より少なくとも5%小さい層降伏応力値を有することが企図される。層500を規定する別の方法において、これは好ましくは、約50〜5000MPa、さらに好ましくは約100〜700MPa、及び最も好ましくは約150〜400MPaの範囲のヤング率を有するとして特徴付けられる。
中間層500は、MPCA100と少なくとも1つのコネクター300との間に配置される別の構成要素でもよく、又はコネクター300及び/又は上層122の部分を取り囲んでもよいことが企図される。層500はまた、MPCA100と一体でもよい。実施例は後述される。
相互連結構造メンバー1500
相互連結構造メンバーは、装置1中に提供されてよい。相互連結構造メンバー1500は、MPCA100、本体部分、及び/又はコネクターハウジング310間のCLTEの不一致によるストレス/ひずみを抑制することを助けるように機能してもよい。これはまた、特に、所望の温度範囲(例えば、約−40℃〜90℃)にわたるコネクターハウジング310の動きに関して、装置の全体的寸法安定性を助けるという付加的利益を有してもよい。装置10が比較的剛性のバリア層122と少なくとも1つのハウジング310とを含む場合、これは、2つの構成要素のブリッジとして機能してもよい。
構造メンバー1500は、任意の数の材料から構築されてよい(上記したように)が、好ましくは、引張り係数が本体部分の引張り係数の少なくとも約1.25×、さらに好ましくは約1.5×、最も好ましくは約2×またはそれ以上であることが企図される。例えば無機材料(例えば、約206GPaの係数を有してもよい鋼強化メンバー)を使用すると、この範囲は最大200×になり得る。また、相互連結構造メンバーは、引張り係数が上層の引張り係数の実質的に等しいか又はその約4×である材料でもよいことも企図される。ある好適な実施態様において、構造メンバー1500の引張り係数は、上層122の引張り係数の少なくとも約5〜30%以内、さらに好ましくは約7〜20%、最も好ましくは約10〜15%である。好適な実施態様において、相互連結構造メンバー1500は、相互連結構造メンバー材料を含んでよい(これから実質的に構築されてよい)。相互連結構造メンバー材料は、好ましくはガラス、金属、セラミック、アルミニウム、鋼、炭素繊維、充填及び未充填ポリマー、又はこれらの組合せからなる群から選択されてよい。
構造メンバー1500は本体に一体化されるか、MPCA100と少なくとも1つのコネクター300との間に配置される別の構成要素であるか、又はコネクター300に一体化されてよいことが企図される。ひずみを最小にするするために、構造メンバー1500は、ひずみが存在するあらゆる場所で使用できる(例えば、MPCA100とコネクターとの間だけではなく)。また、構造メンバー1500は、それ自体の又は装置10の追加の構成要素の位置決めを助ける位置探索機構を含んでよいことが企図される。
形状特性と材料特性の関係
PV装置10とその構成要素の構築に使用される材料の選択及び形状特性と物理的特性の関係は、システム全体の性能(例えば、耐久性と複数のPV装置の組み立てやすさ)に影響を与えると考えられる。製造の容易さ、コスト、及び/又は製品の性能要件のニーズのバランスをとることは、ユニークな材料の選択と構成要素の設計を促進し得る(例えば、後述の少なくとも1つの相互接続メンバー;後述の少なくとも1つの相互連結構造メンバーの使用;及び/又はその中の解放機構2500の使用)。本発明は、これらの要因を包含し、所望の結果を達成するためにユニークな解答を提供する。
完全なシステムが一致して作用できるように、種々の構成要素の物理的性質をできるだけ一致させる(例えば、すべての又はほとんどの構成要素が同様の材料又は材料ファミリーから構築される)ことが好ましいことが企図される。これが完全に達成されない場合、ユニークな形状設計機構/構成要素(例えば、相互接続メンバー;相互連結構造メンバー;解放機構、及び/又は個々の構成要素の形状設計)が必要な場合があることが企図される。特に関係するものは、本体200、MPCA100全体(及び、ある場合には特にバリア層122)、及びコネクター300の材料特性の選択の関係と、互いの形状の関係である。
MPCA、本体、及び/又はコネクターの関係
この欄では、MPCA100、本体部分200、及び/又はコネクターハウジング310、及びその中の相互接続中間層500間の関係のいくつかの態様に集中する。この中間層は、温度範囲にわたって、光起電装置10の制御された弾性変形を可能にするように適合されたパネル中に又は本体部分内に配置してもよい(典型的には、本体部分200の外表面の近く又はすぐ下)。典型的には温度範囲は、約−40℃〜90℃である。この変形は大部分は、本体部分200(及び、存在する場合はコネクター)とMPCA100間のCLTEの差に由来すると考えられる。すなわち、中間層は、CLTEの差により引き起こされたストレスを放散させるか及び/又は移動させる機構を提供する。各構成要素間のCLTEの差が小さいほど、中間層500が必要な領域が小さく(例えば、寸法)又は少なくなる。例えば、各構成要素間のCLTEの差が5%より大きい場合、これは、中間層の少なくとも1つの領域が必要であると考えられる。
この欄はまた、MPCA100、本体部分200、及び/又はコネクターハウジング310、及びその中の相互連結構造メンバー1500との関係のいくつかの態様に集中する。相互連結構造メンバーは、温度範囲にわたって、光起電装置10の制御された弾性変形を可能にするように適合されたパネル中に又は本体部分内に配置してもよい(典型的には、本体部分200の外表面の近く又はすぐ下)。典型的には温度範囲は、約−40℃〜90℃である。この変形は大部分は、本体部分200(及び、存在する場合はコネクター)とMPCA100間のCLTEの差に由来すると考えられる。すなわち、相互連結構造メンバーは、CLTEの差により引き起こされたストレスを放散させるか及び/又は移動させる機構を提供する。
この欄は、MPCA100、MPCAサブアセンブリー101、及び本体部分200との関係のいくつかの態様に集中する。いくつかの実施例と好適な実施態様が、本明細書で詳述される。これらの例は限定的ではなく、本発明が他の可能な構成を包含することを、当業者は理解するであろう。
PV装置10の全体的形を制御すること、特にその幅WBPに沿って本体部分200の傾斜(又は反り)を制御することが好ましいと考えられる。図21、24、及び25に例示されるように、あるPV装置10が、ある表面(建築構造物451)上の別のPV装置10上の置かれる(又は設置される)時、カッピング(cupping)又は傾斜は重要な考慮事項である。
図25は、カップ状をしていない好ましくないPV装置10の例である。図24は、好適にカップ状をしたPV装置10を示す。カッピング454の量(例えば、次の下の構造451の面又は別のPV装置10からの距離−カッピング値)は、好ましくは約3.0mm〜約30mm,さらに好ましくは約5.0mm〜25.0mm、最も好ましくは約7.0mm〜15mmの範囲である。
上記ニーズの一部又はすべてを満たすPV装置10を製造するために、追加の設計を考慮することが必要であると考えられる。前項で考察した材料と形状との関係がある場合、曲げ例210を含むことが有効な場合があることを、本発明は企図する。特に、サブアセンブリーCLTEと本体部分の材料のCLTEのパーセント差が大きくなると、曲げ領域のニーズが大きくなることが、注目される。これらの比と構成要素ストレスに対するその影響は、ストレス負荷を分離するために重要である。これらの領域は、熱負荷や材料の相対的CLTEにより製造と設置の負荷がストレスと一緒にならないような方法で、これらの領域を配置させることが有利であろう。これはまた、部品を不利な厚さや長さになるように影響を与える非常に重要な電気構成要素(コネクター、バスバーなど)を含む装置の非常に重要な領域で起きることがある。曲げ領域210の位置及び/又は構成の例は、後述される。各例からの態様の任意の又はすべての組合せは、所望であれば、組合せることができることは企図される。
装置10が搭載表面(例えば、建築物構造451)に固定される時、最も上の端と最も下の端が、搭載表面又は他の装置と完全に接触するように、この曲げ領域が装置10の固定位置(又は固定ゾーン450)の非常に近く(例えば、約25.0mm以内)に位置することが好ましい。屋根装置や光起電装置の多くの態様にとって、これは重要であると考えられる。例は、環境状況及び補修状況を通しての、水のシール適性、風の負荷に対する耐性、風や振動中の安定性、及び搭載表面上の均一な位置の維持を含む。従って、これらのニーズを満たすように、端が正しくプレロードされるように、曲げ領域を有することが非常に好ましい。曲げ領域無しでは、装置を搭載表面に個体するために過度の力が必要になることがある。あるいは、部品が不充分な曲げ耐性又は正しくない曲げ(又は傾斜)を有する場合、充分な端接触は維持されない。
少なくとも1つのコネクター300が装置10中に存在する場合、コネクターハウジング310と残りの各構成要素との材料特性の関係が考慮される。ある好適な実施態様において、層の弾性係数(引張り係数又はヤング率)は、フレーム(本体部分)の弾性係数(引張り係数又はヤング率)、コネクターの弾性係数(引張り係数又はヤング率)、又はこれらの両方と、少なくともほぼ等しいか、さらに好ましくはそれ未満であり、最も好ましくは約5%小さい。別の好適な実施態様において、層の弾性係数(引張り係数又はヤング率)値は、フレーム(本体)の弾性係数(引張り係数又はヤング率)値とセルの弾性係数(引張り係数又はヤング率)値との間にあってもよい。さらに別の好適な実施態様において、層の熱膨張係数値は、フレーム(本体部分)の熱膨張係数値、及びコネクターの熱膨張係数値と、少なくとも等しく、さらに好ましくはこれより高く、最も好ましくはこれより約10%高い。さらに別の好適な実施態様において、層の最終伸長値は、本体部分の最終伸長値、コネクターの最終伸長値、又はこれらの両方より、少なくとも約50%大きく、さらに好ましくは約80%、最も好ましくは約100%大きい。
層の材料は、それが接触する種々の構成要素に、3次元多層光電池アセンブリー、本体部分、又はコネクターハウジングに接着するように、少なくとも約0.5ジュール/m2、さらに好ましくは約1ジュール/m2、最も好ましくは約2ジュール/m2の好適な最小接着値で接着することが企図される。層材料は、ある構成要素に対する接着が別の構成要素に対する接着より大きい(例えば、5%またはそれ以上)ことが好ましい、ことも企図される。例えば、中間層の材料は、フレーム(本体部分)アセンブリーよりコネクターハウジングにより結合し、フレーム(本体部分)アセンブリーより光電池アセンブリーにより結合することが好ましい。フレームアセンブリー(本体部分)以外の構成要素に対する接着は、装置10中の電気構成要素へのより低い水蒸気透過を有することの重要性のために、好ましいことが企図される。
各構成要素間のCLTEの差が小さいほど、より小さい(例えば、寸法が)又は少ない数の相互連結構造メンバー1500が重要になり得ることも企図される。例えば、各構成要素間のCLTEの差が、5%より大きい場合、これは、少なくとも1つの相互連結構造メンバー及び/又は少なくとも1つの解放機構が必要であると考えられる。
構造メンバー1500は、装置10に直接機械的にかみ合う(例えば、図9Bに示すように)か、接着剤系を介してかみ合うか、又はこれらの組合せでもよいことが企図される。接着剤系の場合、選択される接着剤は、コネクター300の引張り降伏応力より大きい引張り降伏応力、及び本体200より大きい引張り降伏応力を有するような特徴を有するべきである。他の所望の特徴は、選択される接着剤が熱膨張によるストレス以上の接着力を有する接着剤系を含んでよい。接着剤が使用される場合、構成要素間の結合は、少なくとも単一のもしくは二重重ね継ぎであるか、又は界面ストレスを最小にするように設計された任意のそのような結合であることが企図される。
いくつかの例と好適な実施態様が、本明細書で詳述される。これらの例は限定的ではなく、本発明が他の可能な構成を包含することを、当業者は理解するであろう。
図4A〜Bに示すように、中間層500の第1の例では、中間層500は、本体部分200の外表面204とMPCA100との間に配置され、コネクター300の周りでバリア層122の端まで延長している。好ましくは層500は、少なくともコネクター300と層122のすぐ近傍(例えば、約5.0mm以内)で、これらの各厚さ(Ct、Bt)の少なくとも約50%の、厚さItを有する。
図5A〜Bに示すように、第2の例において第1の中間層部分500は、本体部分200の外表面204とMPCA100との間に、層122の上端のまわりに配置される。第2及び第3の中間層部分500は、コネクター300の周りに伸長している。好ましくは層500は、少なくともコネクター300と層122のすぐ近傍(例えば、約5.0mm以内)で、これらの各厚さ(Ct、Bt)の少なくとも約50%の、厚さItを有する。
図6A〜Cに示すように、第3の例において第1の中間層部分500は、本体部分200とMPCA100との間で、層122の上端の周りに配置され、本体の上表面部分204と共存する。6Bでは、層部分500は、封入層124から形成するものとして示される。6Cでは、層500は、層124とは異なる別の構成要素及び/又は材料である。この例では、装置10は、コネクター300無しで示される。これらは、所望であれば含まれることが企図される。
図7A〜Cに示すように、第4の例において第1の中間層部分500は、本体部分200とMPCA100との間に配置され、2つの構成要素を完全に分離して、本体下表面部分202及び本体上表面部分204と共存する。7Bでは、層部分500は、封入層124及び/又は126から形成するものとして示される。7Cでは、層500は、層124及び/又は126とは異なる別の構成要素及び/又は材料である。この例では、装置10は、コネクター300無しで示される。これらは、所望であれば含まれることが企図される。
図8に示す相互連結構造メンバー1500の第1の例において、本体部分200とバリア層122の部分は、バリア層周縁222に沿って結合(例えば、接触)される。この例では、バリア層は、本明細書の前の欄に開示したように、ガラスの物性を有するガラスで構成される。この例では、バリア層周縁222は、丸いバリア周囲コーナー420を有する。対向するコネクターハウジング310のセットは、本体部分200の外縁に沿って配置される。また、本体部分200内に配置されて単一の相互連結構造メンバー1500が含まれる。
第1の好適な実施態様において、この相互連結構造メンバー1500は、少なくとも3次元多層光電池アセンブリーのバリア層の距離DR内に、コーナー420間の周縁222の少なくとも約50%(好ましくは、少なくとも約70〜90%)に沿って位置する。好ましくは距離DRは、約0〜12.0mm、さらに好ましくは約0.5mm〜7.0mm、最も好ましくは約1.0〜5.0mmである。この例において、相互連結構造メンバー1500はまた、コネクターハウジング310の少なくとも1つまたはそれ以上の側面に沿って配置される。好ましくはコネクターハウジングの周縁の約0.5〜5.0mm内に配置されるが、これはハウジング310(又は周縁222)に直接隣接してもよいことが企図される。
この実施態様において、相互連結構造メンバー1500は、全体の厚さMTが約1.0mm〜6.0mmであるプレート様構造で構成される。この厚さは、構造メンバー1500全体にわたって均一でもよいが、厚さがハウジング310及び/又は周縁222の近傍でより厚い(例えば、ハウジング310及び/又は周縁222の厚さと同等であるか、又は少なくとも75%である)ことが有利であることが企図される。
図9A〜Bに示される第2の例において、相互連結構造メンバー1500の数と位置を除いて、装置10は第1の例の装置と同様に構成される。この実施態様では、2つの相互連結構造メンバー500がある。これらは、ハウジング310と一体になっており、下方のバリア層122に突き出ている。構造メンバー1500は、両側のバリア層と重複するロッキング部分510を含む。この例では、ロッキング領域510の領域において、接着剤が、少なくとも部分的に構造メンバー1500とバリア層122との間に配置されてよいことが企図される。好ましくはロッキング部分は、任意の方向で横への力により、これがはずれることがないように、少なくとも2つの平面上に位置する。
図10に示される第3の例において、相互連結構造メンバーは、バリア層122とコネクターハウジング310に機械的に嵌合している。この実施態様では、嵌合している構造メンバーは、バリアロッキング機構123とコネクターロッキング機構311とかみ合うように適合されているロッキング機構520を有する。これは、ラインツーラインフィット、プレスフィットでもよく、又はその間に中間接着層が配置されてもよいことが企図される。ロッキング機構520を提供するために任意の数の形が利用でき、本例は、限定を意図するものではない。
図12に示される解放機構2500の第1の例において、本体部分200とバリア層122の部分は、バリア層周縁222に沿って結合(例えば、接触)される。この例では、バリア層は、本明細書の前の欄に開示したように、ガラスの物性を有するガラスで構成される。この例では、バリア層周縁222は、丸いバリア周囲コーナー420を有する。対向するコネクターハウジング310のセットは、本体部分200の外縁に沿って配置される。また、本体部分200内に配置される単一の相互連結構造メンバー2500が含まれる。
第1の好適な実施態様において、この解放機構2500は、少なくとも3次元多層光電池アセンブリーのバリア層の距離DR内に、コーナー420間の周縁222の少なくとも約50%(好ましくは、少なくとも70〜90%)に沿って位置する。好ましくは距離DRは、約10.0〜30.0mm、さらに好ましくは約12.5mm〜25.0mm、最も好ましくは約15.0〜20.0mmである。この例において、解放機構2500はまた、コネクターハウジング310の上に配置される。好ましくはコネクターハウジングの上部周縁の約5.0〜15.0mm内に配置されるが、これはハウジング310に直接隣接してもよいことが企図される。
この例において、解放機構は、本体部分200の局所的に薄い部分を含む。好ましくは、局所的に薄い部分は、本体部分200の深さの少なくとも50パーセントの深さを有し、外形Cpと幅CWを有するチャネル510を構成する。好適な実施態様において、幅CWは少なくとも約1.0mm、最大約15.0mmであり、さらに好ましくは約2.5mm〜12.5mm、最も好ましくは約3.5〜8.0mmである。解放機構2500の位置と幅CWの両方が最適化できることが企図される。図11A〜Fに示す例は例示であり、限定的であると見なすべきではない。
図13に示される第2の例において、解放機構2500の数と位置を除いて、装置10は第1の例の装置と同様に構成される。この実施態様では、4つの解放機構2500がある。これらは、本体部分200内に配置され、コネクターハウジングの内部コーナー430、432からバリア層122にまたがる。この例では、コネクターハウジング310の下部の内部コーナーと隣接する機構2500は、丸いバリア周囲コーナー420(曲面部のどこか)に向けられている。さらに好ましくは、コネクターハウジング310の上部の内部コーナーと隣接する機構2500は、装置10に向けられている。さらに好ましくは、約15〜65°、さらに好ましくは約30〜45°の値を有する角度で。機構の遠位末端(コネクターハウジング310の反対側)は、周縁222から好ましくは約10.0〜30.0mm、さらに好ましくは約12.5mm〜25.0mm、最も好ましくは約15.0〜20.0mmである。
図14に示される第3の例において、解放機構はバリア層122内に配置される。この実施態様では、解放機構は、バリア層122の厚さと少なくとも等しい深さを有し、幅WBLの少なくとも25%(好ましくは、100%)にわたってまたがる。また、このチャネルは、図11Eに示したものと同様の外形を有することが好ましい。この実施態様では、解放機構チャネルの少なくとも底は、エラストマーバリア材料で充填されて、少なくとも一部の環境バリア防御(低い弾性率、強い接着、及び大きな伸長材料)を提供する。例えば、ブチルゴム、アイオノマー、シリコーンゴム、ポリウレタンエラストマー、ポリオレフィンエラストマーのような材料は、この目的を果たすことができる。このような充填剤の使用はまた、他の実施態様又は例のいずれかについて企図される。
図15に示される第4の例において、解放機構2500の数と位置を除いて、装置10は第1の例の装置と同様に構成される。この実施態様では、6つの解放機構2500がある。これらは、本体部分200内に配置され、周縁222からコネクターハウジング310の上部の近くの点まで、周縁222と直交するチャネルである。これらは、装置10全体にほぼ等しく離れていてよいが、他の間隔位置が企図される。
図16に示される第5の例において、解放機構2500の数と位置を除いて、装置10は第1の例の装置と同様に構成される。この実施態様では、2つの解放機構2500がある。これらは、本体部分200内に配置され、周縁222(好ましくは、丸いバリア周囲コーナー420内)からコネクターハウジング310の下部の外部コーナー(好ましくは装置10の外周で)まで延長しているチャネルである。
図17、18、及び19に示されるユニークな個々の構成要素の形状の第1の例では、本体部分200とバリア層122の部分は、バリア層周縁222のセグメント400(バリアの端の周囲のセグメント400)に沿って結合(例えば、接触)される。2つの部分が一緒になるこの領域は、境界領域410として知られている。この境界は、全バリア外形230にまたがるか、又はその一部のみ、又はバリアの下表面部分224の部分、バリアの上表面部分226、又はこれらの両方にまたがる。この例では、バリア層は、本明細書の前の欄に開示したように、ガラスの物性を有するガラスで構成される。この例では、バリア層周縁222は、セグメント400内に丸いバリア周囲コーナー420を有する。LBLはLBPと同等でもよく、バリア層周縁222は、セグメント400内に丸いバリア周囲コーナー420を有さなくてもよいことが企図される。
第1の実施態様において、これらの丸いコーナー420は、少なくとも本体部分200の最大の部分に面しているセグメント400の領域内に位置し、これは図で明らかに見ることができる。好ましくは丸いバリア周囲コーナー420は、約2.0〜50.0mm、好ましくは約12.5mm〜30.0mm、最も好ましくは約17.0〜27.0mmの半径422を有する。
第2の好適な実施態様において、丸いバリア周囲コーナー420の半径422は、LBL(少なくとも、境界領域410の約25.0mm以内で測定される)とLBPの比[(LBL/LBP)として計算される]として測定される。好ましくはこの比率は、約0.00345〜0.0862、さらに好ましくは約0.01000〜0.0500、最も好ましくは約0.0400〜0.0450である。
この例でガラスが使用される時、本体材料の組成は好ましくは、少なくとも3%であるが典型的には50%以下の破壊伸び率を有する。また、ガラスが使用されない時、本体材料は好ましくは、少なくとも100%、さらに好ましくは少なくとも200%、さらに好ましくは少なくとも300%、及び好ましくは500%以下の破壊伸び率を有する。組成物の破壊引張り伸び率は、試験法ASTM D638−08(2008)により、23℃で50mm/分の試験速度を使用して測定された。
図3と20に示される第2の例において、本体部分200とバリア層122の形状的関係が維持される。この例では、コネクターハウジング310が存在する。境界領域に最も近いコネクターアセンブリー周縁が、半径432の少なくとも1つの丸いコネクターコーナー430を有することが企図され、かつ好ましい。一般に丸いコネクターコーナー430は、約0.1mm〜15.0mm、さらに好ましくは約0.5mm〜5.0mm、最も好ましくは約1.0m〜4.0mmの半径を有してもよい。この例では、コネクターアセンブリーの少なくとも1つの構成要素(例えば、コネクターハウジング310)は、境界領域から配置距離440だけ離して配置される(例えば、その間で最も近い点)。
第1の好適な実施態様において、所望の配置距離440(mm)は、構成要素材料の一部の種々の物性間の関係として計算することができる。好ましくは配置距離440は、X*(本体CLTE/バリアCLTE)+Cより大きいか又はこれに等しい。好適な実施態様において、Xは、約1.0〜4.0、さらに好ましくは約2.5〜3.8、最も好ましくは約3.0〜3.75の範囲の定数である。好適な実施態様において、Cは、約0.5〜10.0、さらに好ましくは約1.0〜5.0、最も好ましくは約1.25〜3.0の範囲の定数である。
第2の好適な実施態様において、所望の配置距離440(mmで)は、LBP(少なくとも、丸いコネクターコーナー430の約25.0mm以内で測定される)と配置距離440との比(配置距離440/LBP=比)として計算することができる。好ましくは、この比は約0.02〜0.1、さらに好ましくは約0.03〜0.08、最も好ましくは約0.035〜0.044である。
第3の好適な実施態様において、半径432(少なくとも1つの丸いコネクターコーナー430の)は、半径432とLBP(少なくとも、丸いバリア周囲コーナー420の約25.0mm以内で測定される)との比(半径432/LBP=比)として決定することができる。好ましくは、この比は約0.000172〜0.0259、さらに好ましくは約0.001000〜0.015000、最も好ましくは約0.001724〜0.00517である。
本発明で企図される他の関係は、以下を含む:本体部分200の長さ(LBP,特に領域410の約25.0mm以内)に対する、境界領域410とバスバー領域311間の距離は、比として表すことができる。好ましくはこの比は、約0.00348〜0.0438、さらに好ましくは約0.01000〜0.03000、最も好ましくは約0.01500〜0.02500である。さらに、長さ(LBP,特に領域410の約25.0mm以内)に対する、本体部分の厚さ(T)の関係は、比(T/LBP)と考えられる。好ましくはこの比は、約0.0017〜0.035、さらに好ましくは約0.0150〜0.030、最も好ましくは約0.0100〜0.0200である。
図22に示される曲げ/傾斜の第1の例において、曲げ領域210は、PV装置10を用いて、本体部分200の厚さを低減させる(少なくとも局所的に)ことにより作成され、ここでMPCAサブアセンブリー101は、本体部分200の上表面に向かう方向に進む。この曲げ領域210は好ましくは、境界領域から少なくとも約5.0mm離れてスタートし、少なくともほぼMPCAサブアセンブリー101の上まで続くが、さらに本体部分200まで続いてもよいことが企図される。
第1の好適な実施態様において、曲げ領域210は一般に、コネクターハウジング310が位置する領域、及び/又はバスバー領域311が位置する領域内で、PV装置10の長さの少なくとも約70%にわたってまたがる。曲げ領域210内の本体セクション200は、約2.5mm〜4.0mmの厚さ(「TBR」)を有する。
第2の好適な実施態様において、曲げ領域210の開始点211は、境界領域からある距離(mm)に位置し、X’*(本体CLTE/バリアCLTE)+C’より大きいか又はこれに等しい。この好適な実施態様において、X’は、約1.0〜5.0、さらに好ましくは約2.5〜4.8、最も好ましくは3.75の値を有する定数である。好適な実施態様において、C’は、約1.0〜8.0、さらに好ましくは約2.0〜6.0、最も好ましくは約3.0〜5.0の範囲の定数である。
第3の好適な実施態様において、好適な厚さ(「TBR」)は、サブアセンブリーCLTE対本体CLTEの比(サブアセンブリーCLTE/本体CLTE)に比例する。厚さ(「TBR」)は、この比の約0.3〜1.9倍である。好ましくはこの比は、約1.0〜5.0、さらに好ましくは約1.5〜3.5、最も好ましくは約1.8〜2.1である。
図23に示される第2の例において、曲げ領域210は第1の例と同様であるが、曲げ領域はMPCAサブアセンブリー101の上部までは続かない。曲げ領域は、MPCAサブアセンブリー101の上部までの距離の約50〜75%まで延長するのみである(例えば、幅WBPの方向に)。
上記の実施態様又は例は、互いに排他的ではなく、互いに組合せて使用されることが企図される。
特に明記しない場合は、本明細書に記載の種々の構造物の寸法と形状は、本発明を限定することを意図するものではなく、他の寸法又は形状が可能である。単一の一体構造により、複数の構造構成要素を提供することができる。あるいは、単一の一体構造は、別の複数の構成要素に分割してもよい。さらに、本発明の特徴を、1つのみの例の文脈で説明してもよいが、このような特徴は、任意の用途について、他の実施態様の1つまたはそれ以上の他の特徴と組合せてもよい。また上記から、ユニークな構造物の作製とその操作は、また本発明の方法を構成することも理解されるであろう。
特に明記しない場合は、本明細書に記載の材料とアセンブリーについての線熱膨張係数(「CLTE」)は、TA Instruments TMA モデル2940で、試験法ASTM E1824−08(2008)により、−40℃〜90℃の温度範囲で5℃/分で、装置とともに提供される標準ソフトウェアを使用して測定される。材料が熱転移を受けてCLTEが他の領域から変化する温度範囲を、組成物が示してもよいことを、当業者は理解するであろう。そのような場合、上記CLTEの好適な範囲は、組成物、アセンブリー、及び/又はバリア層122についての、最も大きい測定CLTEを意味する。光起電装置は、大きく異なるCLTEを有する材料を含む多くの異なる材料を含んでよい。例えばPVアセンブリーは、太陽電池、金属伝導体、ポリマー封入剤、ガラスのようなバリア材料、又は他の異なる材料(すべてが異なるCLTEを有する)を含んでよい。PVアセンブリーのCLTEは、アセンブリーの寸法を、−40℃〜90℃の多くの温度で測定することにより決定し得る。この温度範囲はまた、特に明記しない場合は、すべての他の物性(試験)についても仮定される。
本発明の好適な実施態様を開示してきた。しかし、本発明の教示内でいくつかの修飾が可能であることを当業者は認識するであろう。従って以下の特許請求の範囲が、本発明の真の範囲と内容を決定することを理解すべきである。
上記出願で記載したすべての数値は、任意の低値と高値との間に少なくとも2単位の分離があるなら、1単位の増分で下の値から上の値までのすべての値を含む。例えば、構成要素の量、又は温度、圧力、時間などのプロセス変数の値が、例えば1〜90、好ましくは20〜80、さらに好ましくは30〜70と記載されている場合、15〜85、22〜68、43〜51、30〜32などの値は、本明細書に明白に記載されていることを意図する。1未満の値については、1単位は、適宜0.0001、0.001、0.01、又は0.1と見なすべきである。これらは、具体的に目的とされる例にすぎないが、記載されている最も小さい値と最も高い値との間の数値のすべての可能な組合せは、本出願に同様の方法で明白に記載されていると見なすべきである。
特に明記しない場合は、すべての範囲は、両方の終点と、終点間のすべての数を含む。範囲に関して「約」又は「ほぼ」の使用は、範囲の両端に当てはまる。すなわち、「約20〜30」は、「約20〜約30」を包含し、少なくとも記載された終点を含む。
特許出願及び刊行物を含むすべての論文及び文献の開示は、すべての目的のために参照することにより本明細書に組み込まれる。
「から基本的になる」という用語は、ある組合せが、特定された要素、成分、構成要素、又は工程を含むものであり、その組合せの基本的な及び新規の特徴に大きな影響を与えないそのような他の要素、成分、構成要素、又は工程を含むものである。
本明細書において要素、成分、構成要素、又は工程の組合せを説明する「含んでなる」又は「含む」という用語の使用は、要素、構成要素、構成要素、又は工程から基本的になる実施態様を企図する。
複数の要素、成分、構成要素、又は工程は、単一の一体になった要素、成分、構成要素、又は工程により提供することができる。単一の一体になった要素、成分、構成要素、又は工程は、別の複数の要素、成分、構成要素、又は工程に分割してもよい。要素、成分、構成要素、又は工程を説明するための「a」又は「one」の開示は、追加の要素、成分、構成要素、又は工程を排除することを意図しない。ある族に属する元素又は金属への本明細書のすべての参照は、CRC Press,Inc.(1989年)により発行され著作権を有する「元素の周期律表(the Periodic Table of the Elements)」を意味する。族への参照は、族を番号付けするためにIUPACシステムを使用するこの「元素の周期律表(the Periodic Table of the Elements)」に反映される。
本開示は以下も含む。
[1] パネルの形の、少なくとも上表面、底表面、及び周縁を有し、バリア層をさらに含む、3次元多層光電池アセンブリー;
本体部分、ここで本体部分は、3次元多層光電池アセンブリーの上表面と周縁の一部を少なくとも部分的に取り囲む;及び、
温度範囲にわたって光起電装置の弾性変形を可能にするように適合された、パネル又は本体部分に配置された少なくとも1つの解放機構、
を含む光起電装置:。
[2] 3次元多層光電池アセンブリーは、コネクターハウジングであってハウジングが外表面を有するものを有する少なくとも1つの電気コネクターアセンブリーを含む、上記[1]に記載の光起電装置。
[3] 3次元多層光電池アセンブリーは、該アセンブリーの両側に配置された2つの電気コネクターアセンブリーを含む、上記[1]に記載の光起電装置。
[4] バリア層と2つの電気コネクターアセンブリーのハウジングとの間に、少なくとも部分的に本体部分に、複数の解放機構が配置される、上記[3]に記載の光起電装置。
[5] 解放機構は、3次元多層光電池アセンブリーのバリア層の15.0mm以内に、上部周縁の少なくとも50パーセントに沿って配置される、上記[1]に記載の光起電装置。
[6] コネクターハウジングの上部周縁の5.0mm以内に、解放機構が配置される、上記[2]に記載の光起電装置。
[7] 解放機構は、少なくとも2つの片に分割されたバリア層を含み、各片の間に少なくとも解放エラストマーバリアがある、上記[1]に記載の光起電装置。
[8] 解放機構は、コネクターハウジングのコーナーと丸いバリア周辺コーナーとの間に、本体部分の少なくとも部分的に細い部分を含む、上記[2]に記載の光起電装置。
[9] 解放機構は、本体の局所的に薄い部分を含み、該局所的に薄い部分は、3次元多層光電池アセンブリーの深さの少なくとも50パーセントの深さを有する、前記項のいずれかに記載の光起電装置。
[10] 解放機構は、エラストマー充填材料を含む、前記項のいずれかに記載の光起電装置。
[11] バリア層は、1.0〜5.0mmの厚さのガラスで構成されている、上記[1]に記載の光起電装置。
[12] 少なくとも1つの相互連結構造メンバーを含む、前記項のいずれかに記載の光起電装置。
[13] 上記[2]〜[12]のいずれかに記載の光起電装置であって、少なくとも本体部分は:
本体CLTEを有する本体材料、本体の下表面部分、本体の上表面部分、及び上表面部分と下表面部分とにまたがり、本体の周縁を形成する本体の横表面部分を有する本体部分で構成されており、ここで本体部分の少なくとも一部は、境界領域でバリア層周縁のセグメントに隣接し;
ここで、(A)本体部分の部分に隣接するバリア層周縁のセグメントは、該セグメント内に丸いバリア周囲コーナーを有し、及び/又は(B)該装置は、本体の横表面部分に少なくとも部分的に埋め込まれた電気コネクターアセンブリーの少なくとも1つの構成要素をさらに含み、該コネクターアセンブリー構成要素は、コネクターアセンブリーの下表面部分、コネクターアセンブリー上表面部分、及び上表面部分と下表面部分とにまたがり、コネクターアセンブリーの周縁を形成するコネクターアセンブリー横表面部分を含み、ここで、境界領域に最も近いコネクターアセンブリー周縁は、少なくとも1つの丸いコネクターコーナーを有し、コネクターアセンブリーは光電池層と電気的に通信していることを特徴とする、光起電装置。
[14] 前記項のいずれかに記載の光起電装置であって、
多層光電池アセンブリーは、
少なくとも、バリアCLTEを有するバリア層と、バリア層周縁の内側に配置された光電池層で構成され、ここで、バリア層は、バリア下表面部分、バリア上表面部分、及び上表面部分と下表面部分にまたがるバリア横表面部分を含み、上表面部分と下表面部分と、バリア層の周りにわたるバリア周囲との間の形状は、バリア層周縁を形成し;
本体部分は、
本体CLTEを有する本体材料、本体の下表面部分、本体の上表面部分、及び上表面部分と下表面部分とにまたがり、本体の周縁を形成する本体の横表面部分を有する本体部分で構成され、ここで本体部分の少なくとも一部は、境界領域でバリア層周縁のセグメントに隣接することを特徴とする、光起電装置。
[15] 層材料で構成され、層弾性係数値、層最終伸長値、層熱膨張係数値、及び層強度値を含む中間層を含んでなる、前記項のいずれかに記載の光起電装置であって、中間層は、少なくとも部分的には、3次元多層光電池アセンブリーと本体部分アセンブリーとの間に配置される、ことを特徴とする光起電装置。

Claims (12)

  1. パネルの形の、少なくとも上表面、底表面、及び周縁を有し、剛性の透明又は半透明の材料を含むバリア層及び光電池層をさらに含む、3次元多層光電池アセンブリー;
    充填された又は充填されていない成型可能プラスチック材料を含む本体部分、ここで本体部分は、3次元多層光電池アセンブリーの上表面と周縁の一部を少なくとも部分的に取り囲み、本体部分は、熱膨張によるストレス以上の接着強度で該3次元多層光電池アセンブリーに接着している;及び、
    温度範囲にわたって光起電装置の弾性変形を可能にするように適合された、パネル又は本体部分に配置された少なくとも1つの解放機構であって、i)少なくとも2つの片に分割され、各片の間に少なくとも解放エラストマーバリアがある、バリア層、又はii)本体の局所的に薄い部分であって、3次元多層光電池アセンブリーの深さの少なくとも50パーセントの深さを有する、局所的に薄い部分、を含む解放機構、
    を含む光起電装置。
  2. 3次元多層光電池アセンブリーは、コネクターハウジングであってハウジングが外表面を有するものを有する少なくとも1つの電気コネクターアセンブリーを含み、解放機構は、コネクターハウジングのコーナーと丸いバリア周辺コーナーとの間に、本体部分の少なくとも部分的に細い部分を含む、請求項1に記載の光起電装置。
  3. 3次元多層光電池アセンブリーは、該アセンブリーの両側に配置された2つの電気コネクターアセンブリーを含む、請求項1に記載の光起電装置。
  4. バリア層と2つの電気コネクターアセンブリーのハウジングとの間に、少なくとも部分的に本体部分に、複数の解放機構が配置される、請求項3に記載の光起電装置。
  5. 解放機構は、3次元多層光電池アセンブリーのバリア層の15.0mm以内に、上部周縁の少なくとも50パーセントに沿って配置される、請求項1に記載の光起電装置。
  6. コネクターハウジングの上部周縁の5.0mm以内に、解放機構が配置される、請求項2に記載の光起電装置。
  7. 解放機構は、エラストマー充填材料を含む、請求項1〜のいずれかに記載の光起電装置。
  8. バリア層は、1.0〜5.0mmの厚さのガラスで構成されている、請求項1に記載の光起電装置。
  9. 少なくとも1つの相互連結構造メンバーを含む、請求項1〜のいずれかに記載の光起電装置。
  10. 請求項2〜のいずれかに記載の光起電装置であって、少なくとも本体部分は:
    本体CLTEを有する本体材料、本体の下表面部分、本体の上表面部分、及び上表面部分と下表面部分とにまたがり、本体の周縁を形成する本体の横表面部分を有する本体部分で構成されており、ここで本体部分の少なくとも一部は、境界領域でバリア層周縁のセグメントに隣接し;
    ここで、(A)本体部分の部分に隣接するバリア層周縁のセグメントは、該セグメント内に丸いバリア周囲コーナーを有し、及び/又は(B)該装置は、本体の横表面部分に少なくとも部分的に埋め込まれた電気コネクターアセンブリーの少なくとも1つの構成要素をさらに含み、該コネクターアセンブリー構成要素は、コネクターアセンブリーの下表面部分、コネクターアセンブリー上表面部分、及び上表面部分と下表面部分とにまたがり、コネクターアセンブリーの周縁を形成するコネクターアセンブリー横表面部分を含み、ここで、境界領域に最も近いコネクターアセンブリー周縁は、少なくとも1つの丸いコネクターコーナーを有し、コネクターアセンブリーは光電池層と電気的に通信していることを特徴とする、光起電装置。
  11. 請求項1〜10のいずれかに記載の光起電装置であって、
    多層光電池アセンブリーは、
    少なくとも、バリアCLTEを有するバリア層と、バリア層周縁の内側に配置された光電池層で構成され、ここで、バリア層は、バリア下表面部分、バリア上表面部分、及び上表面部分と下表面部分にまたがるバリア横表面部分を含み、上表面部分と下表面部分と、バリア層の周りにわたるバリア周囲との間の形状は、バリア層周縁を形成し;
    本体部分は、
    本体CLTEを有する本体材料、本体の下表面部分、本体の上表面部分、及び上表面部分と下表面部分とにまたがり、本体の周縁を形成する本体の横表面部分を有する本体部分で構成され、ここで本体部分の少なくとも一部は、境界領域でバリア層周縁のセグメントに隣接することを特徴とする、光起電装置。
  12. 層材料で構成され、層弾性係数値、層最終伸長値、層熱膨張係数値、及び層強度値を含む中間層を含んでなる、請求項1〜11のいずれかに記載の光起電装置であって、中間層は、少なくとも部分的には、3次元多層光電池アセンブリーと本体部分との間に配置される、ことを特徴とする光起電装置。
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