カプセル材を有する太陽電池システム

专利摘要:
損傷に対するおよび環境条件の長期影響に対する増加された長期耐性を示す、カプセル材箔を与えられた太陽電池を提供する。太陽電池を含み、太陽電池システムの受光側に透明なカプセル材箔が存在し、該カプセル材箔が強化性層および２つのバリア層を含むところの太陽電池システムにおいて、太陽電池システムの受光側から見て該強化性層の上に第一バリア層が位置し、該強化性層の下に第二バリア層が位置し、該強化性層が、少なくとも２ｃｍの平均長さを有する繊維を含む繊維強化層を含む、前記太陽電池システム。
公开号:JP2011512663A
申请号:JP2010546366
申请日:2009-02-18
公开日:2011-04-21
发明作者:ヤコブ シールダー，ウィレム；ペーター スポーテル，エドウィン
申请人:ヘリアンソス，ビー．ブイ．；
IPC主号:H01L31-042

专利说明:

[0001] 本発明は、カプセル材層を供えた太陽電池システム、およびその製造法に関する。本発明はまた、太陽電池のためのカプセル材箔として適する透明な多層箔およびその製造法に関する。]
背景技術

[0002] 薄膜光電池としても知られる薄膜太陽電池は一般に、担体ならびに、透明な導電性酸化物（ＴＣＯ）を含む（電池の受光側の）表面電極と（電池の裏面の）裏面電極との間に与えられた、半導体物質からなる光起電（ＰＶ）層を含む。表面電極は透明であり、入射光が半導体物質に到達することを可能にし、ここで入射光の放射が電気エネルギーに変換される。このようにして、光が、電流を発生するために使用され得、例えば化石燃料や原子力の興味深い代替を提供する。]
[0003] 太陽電池が暴露されるところの環境条件に対する太陽電池の耐性を改善するために、太陽電池に保護層がしばしば与えられる。]
[0004] 米国特許第５，４７４，６２０号は、ガラス繊維層および熱可塑性物質の層の繰返しの積み重ねを含む、太陽電池のためのカプセル材を記載している。上記カプセル材の全体は、Ｆ−ポリマーバリア層によって完成されている。]
[0005] 米国特許第６，３３１，６７３号は、不織ガラス繊維部材、ポリマーフィラーおよび保護膜を含む太陽電池カプセル材を記載している。太陽電池箔の底部側にもフィラーおよび絶縁膜が与えられている。]
[0006] 米国特許第５，６５０，０１９号は、硬質樹脂層、接着剤層およびバリア層によって覆われているフィラー層中にカプセル化された光起電要素を記載している。]
[0007] 米国特許出願公開２００６／０２０７６４６号は、太陽電池モジュールのカプセル化における硬化された液体シリコーンの使用を記載している。]
[0008] 特開２００１−０６８７０１号は、高い耐候性を有する基材物質、強化繊維含有樹脂層および所望によりさらなる基材層のラミネートから成る保護シートを開示している。]
[0009] 欧州特許出願ＥＰ１０５４４５６は、保護シートの種々の態様を記載している。強化性ガラス繊維の使用が開示されている。]
[0010] 米国特許第４，３６９，２２４号は、ガラス繊維強化層の上部表面にゲル被覆樹脂を施与してその耐候性を高めることを記載している。]
先行技術

[0011] 米国特許第５，４７４，６２０号明細書
米国特許第６，３３１，６７３号明細書
米国特許第５，６５０，０１９号明細書
米国特許出願公開第２００６／０２０７６４６号明細書
特開２００１−０６８７０１号公報
欧州特許出願公開第１０５４４５６号明細書
米国特許第４，３６９，２２４号明細書]
発明が解決しようとする課題

[0012] 上記で引用された文献に記載されたカプセル材層を与えられた太陽電池システムは、なおも欠点を有する。特に、カプセル材層の損傷に対する長期の耐性を改善する余地がある。したがって、損傷に対するおよび環境条件の長期影響に対する増加された長期耐性を示す、カプセル材箔を与えられた太陽電池の要求がある。]
課題を解決するための手段

[0013] 本発明は、そのような太陽電池システムを提供する。本発明に従う太陽電池システムは太陽電池（１）を含み、太陽電池システムの受光側に透明なカプセル材箔（２）が存在し、上記カプセル材箔は、強化性層（３）および２つのバリア層を含み、太陽電池システムの受光側から見て上記強化性層の上に第一バリア層（４）が位置し、上記強化性層の下に第二バリア層（５）が位置し、上記強化性層が、少なくとも２ｃｍの平均長さを有する繊維を含む繊維強化層を含む。]
発明の効果

[0014] 上記パラメーターによって特徴付けられるカプセル材箔は、損傷に対する良好な長期耐性と環境条件の長期影響に対する良好な長期耐性を両立させることが分かった。さらに、上記特定の長さを有する繊維の使用は、織った物質の場合には特に、高い剛性および寸法安定性をもたらす。上記特定の長さを有する繊維の使用はまた、より少ないフィブリルまたは他のほつれた（loose）繊維端をもたらすであろう。これは、改善された加工性およびより少ないほこりの形成をもたらす。]
図面の簡単な説明

[0015] 図１は、本発明の太陽電池システムの一実施態様を示す。] 図１
実施例

[0016] 図１は、本発明の１実施態様を示す。本発明は、それにまたはそれによって限定されると考えられるべきではない。この図において、（１）は薄膜太陽電池を示し、これは、ＴＣＯ層、ＰＶ層、裏面電極層、および任意的な他の構成要素、例えば担体、を含む（全て図示されていない）。（２）は透明なカプセル材箔を示す。（３）はカプセル材箔中の強化性層を示し、（４）は、太陽電池システムの受光側から見て強化性層の上に位置する、カプセル材箔の第一バリア層を示す。（５）は、太陽電池システムの受光側から見て強化性層の下に位置する、カプセル材箔の第二バリア層を示す。（６）は第一バリア層と強化性層との間に存在する（任意的な）中間層を示す。（７）は第二バリア層と強化性層との間に存在する（任意的な）中間層を示す。（８）は、（任意的な）接着剤層を示し、それは、透明なカプセル材箔（２）を太陽電池（１）に付着させることを意図される。（９）は、太陽電池システムの裏面における（任意的な）保護箔を示し、それは、示された実施態様では、中間層（１０）およびバリア層（１１）からなる。] 図１
[0017] 本発明の太陽電池システムは、損傷に対するおよび環境条件の長期影響に対する増加された長期耐性を有する。これは、強化性層の上および下の両方にバリア層が存在することによる。強化性層の上にバリアを含む従来のシステムでは、バリア層は、システムを環境条件、例えば水の侵入、から保護するために存在する。強化性層は、下にある太陽電池を、突き当たる物体、例えば雹や霰、または他の突き当たる物体、によって引き起こされる損傷に対して保護することが意図される。従来のシステムでは、突き当たる物体が太陽電池を損なうことが強化性層によって阻止されるであろう。しかし、そのとき、バリア層はすでに損なわれており、これは、システムを水などの環境物質の侵入のために開放したままである。これに対して、本発明のシステムでは、突き当たる物体が第一バリア層を損ない、そして、強化性層によって阻止されるとき、第二バリア層はまだ無傷であり、太陽電池を環境物質から保護し、必要とされる電気安全性を付与する。さらに、強化性層を含む透明なカプセル材箔の存在は、製品の機械的安定性および全体の強度を高める。さらに、それは、太陽電池自体への機械的負荷を少なくするであろう。特に、太陽電池システムが可撓性であるとき、強化性層を含む透明なカプセル材箔の存在は、太陽電池の両側での力運搬能力（force carrier capacity）をよりバランスよくすることにより、箔の曲げ特性を改善するのを助けるであろう。これは、製品の強度および可撓性を、製造、貯蔵、輸送および取付に関して、改善するであろう。]
[0018] 本発明の他の利点およびその特定の実施態様は、下記の記載から明らかになるであろう。]
[0019] 明らかなように、本発明において使用されるカプセル材箔は、透明であることが必要である。本発明の文脈において、透明の用語は、電気を発生するための光起電層によって使用される波長の光に対して少なくとも透明であることを意味する。カプセル材箔および太陽電池と光源との間にある任意の他の層の透明性は、太陽電池システムに降り注ぐこの波長の光の少なくとも５０％、好ましくは少なくとも７０％、より好ましくは少なくとも８０％が太陽電池の光起電層に到達するように選択される。]
[0020] 本発明のカプセル材箔において使用される強化性層は、少なくとも２ｃｍの平均長さを有する繊維を含む繊維強化層である。特に、上記繊維は、少なくとも４ｃｍ、より特には少なくとも８ｃｍの平均長さを有する。繊維長さのさらなる説明のために、下記に説明される特定の実施態様が参照される。]
[0021] 繊維強化層における繊維層は一般に、１０〜３００ｇ／ｍ２、特に１５〜１００ｇ／ｍ２、より特に１５〜７５ｇ／ｍ２の繊維重量／面積を有する。なお、これらの値は、繊維強化層に存在する任意のマトリックス物質を除く、面積当たりの繊維重量のためのものである。]
[0022] 本発明の１実施態様では、繊維強化層が、太陽電池システムにわたって均一な表面密度を有する。すなわち、太陽電池システムにおける繊維強化層の面積当たりの繊維重量の違いが、最も高い密度を有する（１ｃｍ２の）面積と最も低い密度を有する（１ｃｍ２の）面積との間で、面積当たりの平均繊維重量に基づいて計算して、２０％未満、特に１０％未満である。]
[0023] 繊維は一般に、１〜２０ミクロン、特に２〜１５ミクロン、より特に２〜１０ミクロン、の範囲の厚みを有する。]
[0024] 本発明の１実施態様では、繊維強化層が、織っていない繊維層を含む。織っていない繊維層における繊維は一般に、少なくとも２ｃｍ、特に少なくとも４ｃｍ、さらに特に少なくとも８ｃｍの長さを有する。最大の繊維長さは、この実施態様では重要でなく、不織製造工程に依存するであろう。一般に、より長い繊維が好ましい。なぜならば、それらは、太陽電池システムの機械的安定性により多く寄与するであろうからである。]
[0025] 本発明の別の実施態様では、繊維強化層が、織った繊維層を含む。繊維長さは一般に、強化性層の幅および長さに対応し、したがって一般に、太陽電池システムの幅方向での繊維に関しては１５ｃｍ〜２ｍであり、太陽電池システムの長さ方向での繊維に関しては１５ｃｍ〜無限であろう。ここで、無限とは、非常に大きいことを意味し、太陽電池システムが連続的なロール・ツー・ロール方式によって製造されるときに得られるであろう。なお、織った繊維層を含む繊維強化層の使用は、本発明の好ましい実施態様である。繊維が多かれ少なかれランダムに配向しているところの上述した織っていない繊維層の使用と比較して、織った配列における配向した繊維の使用は、より高い剛性が得られることを可能にするであろう。]
[0026] 本発明のさらなる実施態様では、繊維強化層が、配向した繊維の少なくとも２の単層の積み重ねを含み、各単層が、一方向に配向した強化性繊維を含み、ここで、各単層における繊維方向は、隣接する単層における繊維方向に対して回転されている。好ましい実施態様では、隣接する単層間での繊維方向が９０°の角度で回転されて、いわゆるクロスプライ（cross-ply）を形成する。上記積み重ねにおける単層の数は少なくとも２であり、一般に高々１２である。特に、積み重ねにおける単層の数は、２〜６である。１実施態様では、繊維が、織っていない繊維層において使用される繊維に関して上述した範囲の長さを有する。別の実施態様では、繊維が、織った繊維層における繊維に関して上記で特定した長さを有する。]
[0027] 強化性層の目的は、外部物体の衝撃に対する太陽電池システムの耐性を高めることと同時に、太陽電池システムに機械的安定性を付与することである。明らかなように、上記層の透明性は、最終のカプセル材箔が透明であるようなものであるべきである。好ましい実施態様では、強化性層が、太陽電池自体が可撓性である場合にシステムの可撓性を必ずしも減じることなく、太陽電池システムの機械的安定性にも寄与するであろう。]
[0028] 繊維強化層は一般に、単位幅当たりの剛性が、少なくとも１００ｋＮ／ｍ、特に少なくとも５００ｋＮ／ｍ、最も好ましくは少なくとも１５００ｋＮ／ｍである。これらの値は、−４０℃〜＋９０℃の温度範囲全体にわたって当てはまる。したがって、繊維強化層は、８０℃での単位幅当たりの剛性が、少なくとも１００ｋＮ／ｍ、特に少なくとも５００ｋＮ／ｍ、最も好ましくは少なくとも１５００ｋＮ／ｍである。]
[0029] 繊維強化層、２つのバリア層および任意的に中間層を含むカプセル材箔もまた、一般に、単位幅当たりの剛性が、少なくとも１００ｋＮ／ｍ、特に少なくとも５００ｋＮ／ｍ、最も好ましくは少なくとも１５００ｋＮ／ｍである。これらの値は、−４０℃〜＋９０℃の温度範囲全体にわたって当てはまる。したがって、カプセル材箔は、８０℃での単位幅当たりの剛性が、少なくとも１００ｋＮ／ｍ、特に少なくとも５００ｋＮ／ｍ、最も好ましくは少なくとも１５００ｋＮ／ｍである。]
[0030] 繊維強化層に関して、単位幅当たりの剛性は、例えばＡＳＴＭＤ３０３９に従って、繊維強化層のモジュラスを決定し、そして、それと繊維強化層の厚みを乗じることにより計算される。]
[0031] カプセル材箔に関して、単位幅当たりの剛性は、例えばＡＳＴＭＤ３０３９に従って、カプセル材箔のモジュラスを決定し、そして、それとカプセル材箔の厚みを乗じることにより計算される。]
[0032] 繊維強化層において使用される繊維の性質は、透明性および物理的特性に関して要求される値が満たされる限り、限定的でない。ガラス繊維を含む層の使用が、適する物理的および化学的特性、透明性およびガラスの使用に伴う比較的低いコスト故に、好ましいと考えられる。ガラス繊維を含む強化性層を使用することの特定の利点は以下のとおりである。カプセル材箔のポリマー成分と比較してガラス強化性物質の低い熱膨張および高い強度は、太陽電池の全体の熱膨張の低下を生じる。これは、太陽電池自体の熱膨張が、ポリマー物質のものよりもはるかに低いので、有利である。弾力性があまりなくて脆い太陽電池自体と太陽電池システムの平均膨張との間の熱による変形の相違（thermal strain difference）の低下は、温度が変化する間の太陽電池自体への機械的負荷の変化を減少させる。この結果、疲労からの故障挙動が減少し、太陽電池システムの信頼性および寿命が増加する。]
[0033] １実施態様では、強化性層が、１０〜８０重量％のマトリックス物質を含む。マトリックス物質は、多数の目的の１以上の役目をするポリマー物質である。マトリックス物質の１つの目的は、繊維を互いに付着させることであり得る。これは、強化性層が、配向した繊維の単層の積み重ねを含む場合に特に重要である。１実施態様では、強化性層が、１５〜８０重量％、好ましくは２０〜７０重量％、より好ましくは３０〜７０重量％のマトリックス物質を含むことが好ましくあり得る。]
[0034] マトリックス物質は、上記要件を満たすことができる任意のポリマー物質であり得る。適する物質を選択することは当業者の範囲内である。熱可塑性または熱硬化性の物質を含み得る。適するポリマーは、当該分野において公知であり、例えばエチレンビニルアセテート（ＥＶA）、熱可塑性ポリオレフィン（ＴＰＯ）、シリコーンポリマー、熱可塑性ポリウレタン、ポリウレタンゴム（ＰＵＲ）、およびポリビニルブチラール（ＰＶＢ）を含む。シリコーンポリマーの使用が本発明において特に魅力的であることが分かった。これは、特に、その高いＵＶ安定性、低い加工温度、高いＴｇ、ＵＶ放射に付されたときに黄変を示さないという事実、および水に対する高い不浸透性故である。シリコーンポリマーのうち、熱可塑性、すなわち非硬化性のポリマー、および熱硬化性、すなわち硬化性のポリマー、が使用され得る。硬化性シリコーンポリマーの使用は、特に、下記でより詳細に論じられる、カプセル材箔の特に魅力的な製造法の使用を可能にするので、好ましくあり得る。]
[0035] １実施態様では、マトリックス物質の性質が、繊維の性質に調和(match)している。特に、１実施態様では、１５〜８０重量％、好ましくは２０〜７０重量％、より好ましくは３０〜７０重量％のマトリックスが使用され、マトリックス物質の屈折率が、強化性繊維の屈折率の３０％以内、好ましくは２０％以内、より好ましくは１０％以内、さらにより好ましくは５％以内であるように調和している。この屈折率の調和は、高められた透明性を有する強化性層をもたらす。この実施態様では、繊維がマトリックス物質中に埋め込まれているのが好ましい。強化性繊維がガラスであるとき、シリコーン樹脂、特にフェニルに基づくシリコーン樹脂を使用することが好ましい。これは、上記で述べた屈折率の調和を可能にすると同時に、上述したシリコーン樹脂の利点からの利益を得ることを可能にするからである。]
[0036] 強化性層の厚みは一般に、少なくとも８ミクロン、特に少なくとも２０ミクロン、より特に少なくとも３０ミクロンである。強化性層の厚みは一般に、高々５００ミクロン、特に高々２００ミクロン、より特に高々１００ミクロンである。]
[0037] 本発明において使用されるバリア層は、同じでも異なっていてもよい。それらは、太陽電池を、環境条件の影響から、特に水の侵入から保護することが意図される。さらに、それらは、電気的に絶縁性であり、耐汚れ性（anti-soiling）であり、太陽電池の使用中に優勢である条件下での分解に対して十分な耐性を有し、下にある層をシールし保護するために十分な完全性（integrity）を有するべきである。明らかなように、それらの透明性は、最終のカプセル材箔が、要求される透明性を有するようなものであるべきである。]
[0038] 第二バリア層、すなわち強化性層の下にあるバリア層は一般に、ＩＥＣ６１７３０−２、試験ＭＳＴ１６に定義されているように、２０００Ｖ＋システムの最大電圧の４倍の試験電圧で少なくとも４０ＭΩ・ｍ２の絶縁抵抗を有する。]
[0039] 原則として、上記要件を満たす任意のポリマー物質が、本発明のバリア層における使用に適する。適するポリマーを選択することは当業者の範囲内である。下記は、ガイドラインとしてのみ与えられる。適するポリマーは、ポリエステル、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはポリエチレンナフテネート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィドおよびフルオロポリマーを包含する。]
[0040] ポリマー物質の１の特に魅力的な群はフルオロポリマーであり、太陽電池システムが長期の戸外での使用を意図されているときは特にそうである。これらの物質は透明であり、非常に不活性であり、汚れに対して耐性である。適するフルオロポリマーは市販されており、エチレンとテトラフルオロエチレンとのコポリマー（ＥＴＦＥ）；ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）；ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）；フッ素化エチレンプロピレンコポリマー（ＦＥＰ）；テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオライド三元ポリマー（ＴＨＶ）；ヘキサフルオロプロペン（ＨＦＰ）、パーフルオロアルコキシエチレン（ＰＦＡ）およびパーフルオロメチルビニルエーテルなどのモノマーを使用するテトラフルオロエチレンに基づくパーフッ素化ポリマー；およびＥＦＥＰ（エチレン、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）およびヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）から成る透明な三元ポリマー）を包含する。]
[0041] バリア層は一般に、少なくとも１０ミクロンの厚み、特に少なくとも１７ミクロンの厚み、より特に少なくとも２５ミクロンの厚みを有する。バリア層の厚みは一般に、高々５０ミクロン、特に高々２００ミクロン、より特に高々１００ミクロンである。]
[0042] バリア層の存在は、追加の利点、すなわち、太陽電池の脆い層の堅い強化性層からの保護、を有する。強化性層は、大きい面積にわたって負荷を分配し、太陽電池の表面に垂直な局所的応力を減少させる。これは、太陽電池の局所的故障の危険の低下をもたらす。しかし、強化性層が局所的に損傷を受けたら、強化性層と太陽電池との間の第二バリア層が、化学的バリアとして作用するだけでなく、破壊された強化性物質の堅く鋭い点負荷のエネルギーを弾力的に吸収することにより、機械的バリアとしても作用する。]
[0043] 本発明の１実施態様では、カプセル材箔が、強化性層と第一バリア層との間の中間層（６）、または強化性層と第二バリア層との間の中間層（７）をさらに含む。特に好ましい実施態様では、中間層（６）および（７）が共に存在する。中間層の目的は、層の互いに対する接着を高めることによりカプセル材箔の強度を増加することである。]
[0044] 中間層は、上記要件を満たすことができる任意のポリマー物質からなり得る。適する物質を選択することは当業者の範囲内である。適するポリマーの例に関して、強化性層のマトリックスのために上記で述べたものが参照される。ここでも、１以上のシリコーン中間層をガラス繊維強化層と組み合わせて使用するのが好ましくあり得る。]
[0045] 中間層は同じでも異なっていても良く、一般に、少なくとも３ミクロン、特に少なくとも５ミクロン、より特に少なくとも８ミクロンの厚みを有する。中間層の厚みは一般に、高々１００ミクロン、特に高々６０ミクロン、より特に高々４０ミクロンである。]
[0046] 本発明におけるカプセル材箔の全厚みは一般に、少なくとも４０ミクロン、特に少なくとも５０ミクロン、より特に少なくとも７０ミクロンである。本発明におけるカプセル材箔の全厚みは一般に、高々１７００ミクロン、特に高々１２００ミクロン、より特に高々８００ミクロンである。高々４００ミクロンまたは高々３００ミクロンの厚みを有する実施態様も意図され得、好ましい場合があり得る。]
[0047] 本発明のカプセル材箔が、高められた長期性能を有することが分かった。特に、１０００時間の恒温恒湿試験（８５℃および８５％ＲＨ）および６００時間のＵＶＡ試験の後の本発明のカプセル材箔の５００〜１１００ｎｍ波長での透過が、試験前の箔と比較して、５％より少なく減少することが分かった。好ましくは、これが、４００〜１４００ｎｍの波長範囲での透過、より好ましくは３５０〜１６００ｎｍの波長範囲での透過にも当てはまる。]
[0048] なお、上記で示したように、本発明の核心は、カプセル材箔が強化性層ならびに、太陽電池装置の受光側から見て強化性層の上のバリア層および強化性層の下のバリア層を含み、強化性層が特定の特性を満たすことである。所望するならば１、２またはそれより多くの中間層と組み合わせて、それらのバリア層の間に存在する２以上の強化性層を有することは、本発明の範囲内である。さらに、第二バリア層の下にさらなる強化性層を存在させることは原則として可能である。しかし、これは一般に要求されない。]
[0049] 本発明において、カプセル材箔は、太陽電池の受光側に存在する。好ましい実施態様では、カプセル材箔が太陽電池の受光側に接着剤を使用して付着されている（図１の接着剤層（２）を参照）。接着剤は、太陽電池システムをカプセル材箔に付着させることができる任意の透明な接着剤であり得る。接着剤は、耐久性を有するべきであり、また環境上の影響に耐えることができるべきである。適する接着剤は、熱硬化性および熱可塑性の接着剤を包含する。適する接着剤は、ポリウレタンゴム、特に脂肪族ポリウレタンゴム、シリコーン、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）、熱可塑性ポリオレフィン（ＴＰＯ）、およびポリビニルブチラール（ＰＶＢ）を包含する。] 図１
[0050] １実施態様では、接着剤が、シリコーンに基づく接着剤である。これらの物質は、透明であり、無色であり、不活性であり、耐久性であり、そして太陽電池システムの使用中に優勢である条件に耐えることができることが分かった。硬化性接着剤の使用が特に魅力的であることが分かった。その理由は特に、下記に記載されるように、本発明に従うシステムの容易な製造を可能にするからである。]
[0051] 一般に、接着剤層は、少なくとも２ミクロンの厚み、特に少なくとも５ミクロンの厚みを有する。場合によっては、太陽電池の表面は、例えば直列接続、母線（busbar）、または他の構成要素の存在故に、完全に平らでないかもしれない。この場合には、接着剤層が、高さの相違を均すのに十分厚いことが魅力的であり得る。その場合、接着剤層は、カプセル化されるべき構成要素の厚みに応じて、少なくとも５０ミクロンの厚み、特に少なくとも１００ミクロン、場合によっては少なくとも１２５ミクロンの厚みを有し得る。]
[0052] 接着剤層の最大厚みは本発明には重要でなく、５００ミクロンまで厚くあり得るが、２００ミクロンまでの値がより慣用的であろう。]
[0053] 本発明においてカプセル材箔と組み合わせられる太陽電池の性質は重要でない。太陽電池は一般に、裏面電極、光起電層および非常にしばしば、透明な導電性酸化物に基づく透明な表面電極（しばしばＴＣＯ層として示される）を含むであろう。太陽電池の他の慣用の要素、例えばバリア層、直列接続、母線、裏面電極の下の担体層、ＴＣＯの上の保護層など、も存在し得る。太陽電池の種々の構成要素は、当該分野において公知であり、さらなる説明はここでは必要ない。]
[0054] 本発明が特に使用される太陽電池の型は、光起電層または存在するならばＴＣＯ層が、透明な被覆層、例えば透明なガラスプレートなど、で覆われていないところの太陽電池である。本発明での使用に特に適する太陽電池は、受光側から下方へＴＣＯ層、ＰＶ層、裏面電極層および可撓性基板を含む可撓性の太陽電池箔である。適する太陽電池箔は、例えば国際公開ＷＯ９８／１３８８２、国際公開ＷＯ９９／４９４８３、国際公開ＷＯ０１／４７０２０、国際公開ＷＯ０１／７８１５６、国際公開ＷＯ０３／００１６０２、国際公開ＷＯ０３／０７５３５１、および国際公開ＷＯ２００５／０１５６３８に記載されており、太陽電池の種々の構成要素の性質に関するそれらの開示は、引用することにより本明細書に組み入れられる。]
[0055] 本発明における可撓性の太陽電池の使用は、本発明が、そのような太陽電池システムのカプセル化を可能にするとともにその可撓性を維持するので、非常に魅力的である。]
[0056] 本発明の１実施態様では、受光側から下方へＴＣＯ層、光起電層、裏面電極層および可撓性基板を含む可撓性の太陽電池箔が、太陽電池箔の受光側を上記で論じたカプセル材箔で、および太陽電池の受光側でない側を保護箔でカプセル化される。１実施態様では、保護箔が、中間層およびバリア層を含む。別の実施態様では、保護箔が、強化性層および２のバリア層を含み、第一バリア層が強化性層の一方の側に位置し、他方のバリア層が、強化性層の他の側に位置する。この実施態様では、保護箔が、上記で詳述したカプセル材箔であり得、所望ならば、中間層を含む。]
[0057] 上記層の特性に関しては、上記で論じられたものが参照される。]
[0058] 保護箔は、接着剤層、例えば上記に記載されたもの、を使用して太陽電池システムと組み合わせられ得る。]
[0059] なお、一般に、上述した透明なカプセル材箔は、太陽電池の受光側でない側での使用にも、それに保護を付与するために、適し得る。保護箔は、接着剤層、例えば上記に記載されたもの、を使用して太陽電池システムと組み合わせられ得る。]
[0060] １実施態様では、本発明に従う太陽電池システムでの使用に適するカプセル材箔が下記のように製造され得る。２つのバリア層箔の間に強化性層を挟み、その組み合わせが加圧工程に付されてそれらの層を互いに付着させる。しかし、接着剤中間層の存在が好ましい。]
[0061] バリア層と強化性層との間に中間層が存在する場合には、そのプロセスは、１実施態様では、下記のように行われ得る。第一工程で、中間層を与えるところのポリマーがバリア層の箔の上に施与される。施与は、中間層ポリマーがすでに箔の形状である場合にはラミネーション法によって、または上記ポリマーが液状である場合には適切な塗布（spreading）法によって、行われる。強化性層が上記ポリマー上に施与され、それらの層の組が、中間層を与えるところのポリマーを予め付与された第二バリア層と組み合わせられる。中間層が硬化性である場合には、それらの層の組全体が次いで硬化工程に付されて中間層ポリマーを硬化する。好ましい実施態様では、箔がロール・ツー・ロール法によって製造される。]
[0062] カプセル材箔は、は、ラミネーション法によって太陽電池と組み合わせられ得る。接着剤層が存在するならば、太陽電池またはカプセル材箔または両方が接着剤で被覆され、カプセル材箔が太陽電池に付着される。接着剤が硬化される必要がある場合には、硬化工程が行われる。太陽電池が可撓性の太陽電池箔である場合には、このプロセスは、好ましい実施態様では、ロール・ツー・ロール法の方式で行われ得る。]
[0063] カプセル化の前後の太陽電池箔の可撓性は、曲率（曲げ半径の逆数［１／ｍ］として定義される）によって表わされ得る。ゼロｍ−１の曲率は、完全に平らなラミネートを表わす。正および負の曲率は、受光側をそれぞれ外側および内側にして太陽電池ラミネートを曲げることを表わす。]
[0064] 本発明に従う可撓性の太陽電池システムの場合には、カプセル化後の最大曲率（太陽電池が破壊するところの曲げ半径の逆数として定義される）が少なくとも２ｍ−１であることが好ましく、より好ましくは少なくとも１０ｍ−１、さらにより好ましくは少なくとも４０ｍ−１である。いくつかの場合には、少なくとも１００ｍ−１の最大曲率が得られ得る。太陽電池システムの最大曲率が、太陽電池自体のものよりも高くあり得ることは、本発明の驚くべき特徴である。これは、カプセル材層の存在が、曲げ中の太陽電池への応力を減じるからである。]
[0065] 上記に示したように、この実施態様では、中間層およびバリア層を含む裏面カプセル材層を施与することが魅力的であり得る。裏面カプセル材層の施与は、上記方法において完成され（integrated）得る。]
[0066] 硬化されたカプセル材層は、太陽電池箔において使用されるとき、太陽電池箔と組み合わされるとともに、太陽電池箔の他方の側に、バリア層および中間層を含む箔が施与され得る。]
[0067] １太陽電池
２カプセル材箔
３強化性層
４ 第一バリア層
５ 第二バリア層
６ 中間層
７ 中間層
８接着剤層
９ 保護層
１０ 中間層
１１ バリア層]

权利要求:

請求項1
太陽電池を含み、太陽電池システムの受光側に透明なカプセル材箔が存在し、該カプセル材箔が強化性層および２つのバリア層を含むところの太陽電池システムにおいて、太陽電池システムの受光側から見て該強化性層の上に第一バリア層が位置し、該強化性層の下に第二バリア層が位置し、該強化性層が、少なくとも２ｃｍの平均長さを有する繊維を含む繊維強化層を含む、前記太陽電池システム。
請求項2
太陽電池とカプセル材箔との間に接着剤層が存在する、請求項１記載の太陽電池システム。
請求項3
バリア層の少なくとも１がフルオロポリマーの層である、請求項１または２記載の太陽電池システム。
請求項4
繊維強化層中の繊維がガラス繊維である、請求項１〜３のいずれか１項記載の太陽電池システム。
請求項5
繊維強化層が、織っていない繊維層、織った繊維層、または配向した繊維の少なくとも２の単層の積み重ねを含み、各単層は、一方向に配向した強化性繊維を含み、各単層における繊維方向が、隣接する単層における繊維方向に対して回転されている、請求項１〜４のいずれか１項記載の太陽電池システム。
請求項6
繊維強化層が、１０〜３００ｇ／ｍ２、特に１５〜１００ｇ／ｍ２、より特に１５〜７５ｇ／ｍ２の繊維重量／面積を有する、請求項１〜５のいずれか１項記載の太陽電池システム。
請求項7
強化性層が、１０〜８０重量％、好ましくは１５〜８０重量％、より好ましくは２０〜７０重量％、さらにより好ましくは３０〜７０重量％のマトリックス物質を含む、請求項１〜６のいずれか１項記載の太陽電池システム。
請求項8
カプセル材箔において、強化性層と第一バリア層との間、強化性層と第二バリア層との間、または強化性層と第一バリア層との間および強化性層と第二バリア層との間の両方に、中間層が存在する、請求項１〜７のいずれか１項記載の太陽電池システム。
請求項9
繊維強化された強化性層が、１５〜８０重量％、好ましくは２０〜７０重量％、より好ましくは３０〜７０重量％のマトリックスを含み、マトリックス物質の屈折率が、強化性繊維の屈折率の３０％以内、好ましくは２０％以内、より好ましくは１０％以内、さらにより好ましくは５％以内であるように調和されている、請求項８記載の太陽電池システム。
請求項10
強化性層および２のバリア層を含み、第一バリア層が該強化性層の上に位置し、第二バリア層が該強化性層の下に位置するところの透明なカプセル材箔が、太陽電池の受光側に施与される、請求項１〜９のいずれか１項記載の太陽電池システムを製造する方法。
請求項11
カプセル材箔の施与の前、施与の後、または施与と同時に、裏面カプセル材層が、太陽電池の受光側ではない側に施与される、請求項１０記載の方法。
請求項12
透明なカプセル材箔が、ロールから太陽電池に、好ましくは接着剤を使用して、特に硬化性接着剤を使用して、積層される、請求項１０または１１記載の方法。
請求項13
カプセル材箔の施与の前、施与の後、または施与と同時に、裏面カプセル材層が、太陽電池の受光側ではない側に施与される、請求項１０〜１２のいずれか１項記載の方法。
請求項14
第一バリア層、第一中間層、強化性層、第二中間層および第二バリア層を順次含み、該強化性層が、少なくとも２ｃｍの平均長さを有する繊維を含む繊維強化層を含む、太陽電池のカプセル化に適する透明なカプセル材箔。
請求項15
中間層を与えるところのポリマーをバリア層の箔の上に、中間層ポリマーがすでに箔の形状である場合にはラミネート法によってまたは該ポリマーが液状である場合には適切な塗布法によって、付与する工程、該ポリマーの上に強化性層を施与する工程、それらの層の組を、中間層を与えるところのポリマーを予め付与された第二バリア層と組み合わせる工程、および中間層が硬化性である場合には、それらの層の組全体を硬化工程に付して中間層ポリマーを硬化する工程を含む、請求項１４記載の透明なカプセル材箔を製造する方法。