JP6469566B2 - 車両の屋根に用いられる改善された光起電力モジュール及び／又はその製造方法 - Google Patents

Description

本出願は、２０１０年１０月２２日出願の米国一部継続（ＣＩＰ）出願番号第１２／９２６，０５８の利益を享受するものであって、この開示内容を全て参照として本明細書に援用する。

本発明の特定の実施態様例は、車両の屋根に用いられる改善された光起電力（ＰＶ）モジュール及び／又はその製造方法に関する。特に、特定の実施態様例は、自動車、リクリエーショナルビーグル、海上船舶及び／若しくは他の車両で使用するためのＰＶモジュール、並びに／又はその製造方法に関する。特定の実施形態例では、２つの基板で挟持されたＰＶモジュールに穴を設けるが、この穴は、光が車両内に望ましい程度で透過できると同時に、ＰＶモジュールをその周囲の２つの基板に固定するために用いられる積層材又は接着剤で実質上塞ぐことができるように、ＰＶモジュール内に形成され配置される。

光起電力（ＰＶ：photovoltaic）素子は、当該技術分野で知られている（例えば、米国特許文献番号２００４／０２６１８４１、同２００６／０１８０２００、同２００８／０３０８１４７並びに特許第６,７８４,３６１号、同第６,２８８,３２５号、同第６,６１３,６０３号及び同第６,１２３,８２４号を参照し、これら開示内容をそれぞれ参照として本明細書に組み込む）。

多くの現行のＰＶ素子の使用は、家の屋根又は大型発電所の一部のように比較的安定した据付け場所に限定されている。実際には、高層ビルがＰＶセルで効率良く覆われている場合もある。近年、ＰＶ素子を車やボート等の可動式装置に搭載しようと試みられている。ある対象分野は、ＰＶ素子を車の屋根及び／又は車のサンルーフに搭載することであった。例えば、太陽電池サンルーフを追加することで、夏の炎天下に車を駐車しているときに車で換気装置を作動させることができる。

常套手段の一例としては、製造及び／又は組立工程全体の一端として、サンルーフに用いられるガラスを車両に搭載してもよい。サンルーフの寸法及び形状は、サンルーフを搭載しようとしている車両の構造仕様及び設計仕様に適合するように前もって設計されてもよい。例えば、車のサンルーフは、自動車メーカーの仕様並びに／又は車の形状及び構造に応じて、湾曲していても又は平坦であってもよい。

サンルーフの設計態様は、最終組み立て前に対処することができるが、それでも車両メーカーはサンルーフを収容する設計全体を変更しなければならない場合がある。例えば、公知のように、車の「内蔵」機能としてサンルーフを付与するには、車の座席室内に含まれる頭上空間の全体を縮小する必要がある場合がある。また、場合により、サンルーフを収容するために（例えば、サンルーフが開放位置にある場合）、車の屋根に変更を加える必要がある場合もある。車に対するこれらの構造変更は、ときには、製造コストと製造の複雑さの双方を増大させる。

従来、輸送に用いられるＰＶ素子を（例えば、サンルーフ拡張機能として）取り付けるのに、裏側に（例えばサンルーフの内側に）市販の平面ＰＶ素子が直接付着又は実装された平坦な又は湾曲した焼入れガラスを１枚追加する工程を必要とする場合がある。しかし、サンルーフへのＰＶ素子のこの従来の取付方法は、例えば、必ずしも「適合」しない部品をサンルーフに追加する難しさ、必要な若しくは所望の電気接続を形成する難しさ、ＰＶモジュールの寸法及び／若しくは形状をサンルーフ及び／若しくは屋根の上面に適合させる難しさ、屋根の上面の所望の構造保全を維持する難しさ等が原因で問題となる。

ＰＶ素子を従来のガラス製サンルーフに追加することで車両の総重量が増大することも分かるであろう。サンルーフに取り付けたＰＶ素子に基づくこの重量増加は、車両の性能に悪影響を及ぼす。それに伴い、ＰＶをサンルーフに付与する際に生じ得るあらゆる性能利点が、ＰＶ素子の追加に基づく車の重量増加によって相殺され得る。また、このように車の高い位置での追加重量によって車の重心全体が上昇することもある。このことが、結果として安全性の問題（例えば、転倒のリスク増大）につながり得る。

さらに、先に示唆したように、新たに搭載されるＰＶ素子を車の構造内に組み入れることは、車体を変更しないと「適応」できないため、車体に変更を加える必要がある。例えば、従来のサンルーフは、サンルーフを開けた時に屋根の挿入部に収容されるように構成されている場合がある。しかし、更に厚みのあるＰＶ素子を追加することで、変更後のサンルーフが屋根本体に格納できない場合がある。

自動車メーカーは、ＰＶ素子を有するサンルーフに適応するように車の屋根を設計することでこの問題点に対処できる。しかし、この解決策が更に別の問題を生み出す可能性もある。例えば、車体へのこの追加変更は、製造コスト及び製造の複雑さを増大させる。車体の追加変更は、車用途のために製造済みの少なくとも２種の車体構造（例えば、サンルーフの付いたものと、サンルーフの付いていないもの）に加えてよい。ＰＶ素子の更なる厚みもまた、車の座席部に提供される既に縮小された頭上空間を更に縮小する。

さらに、ＰＶ素子が通常のサンルーフ供給業者以外の供給業者から納入される場合もあることから、ＰＶ素子を追加することで、組立工程が更に増え、そして製造工程全体が更に複雑になる。組み立て時にサンルーフを単に搭載するのとは異なり、自動車メーカーはむしろサンルーフを搭載した後でＰＶを搭載しなければならない。この従来のＰＶ搭載は製造ライン設備の入れ替えを必要とすることも分かるであろう。

ＰＶ素子のアフターマーケット搭載にも更なる問題又は混乱が存在する。製造済みの車の場合、ＰＶ素子（それ相当の厚みのあるもの）をサンルーフに追加することで、車の屋根の再構築を含む、高額なアフターマーケットオーダーメードが必要である。

そのため、屋根、サンルーフ等と共に使用する改良されたＰＶに関する技術が引き続き求められていることが分かるであろう。当該技術分野では、例えば、車のサンルーフに効率良く搭載できる又は車のサンルーフの代わりとなり得る、改良されたＰＶモジュール等が必要とされていることも分かるであろう。

車両に使用される一体型光起電力（ＰＶ）モジュールの製造方法を提供する。上記製造方法では、第１低鉄ガラス基板を供給する。ここで、第１基板の厚さは約１．５〜３．５ｍｍである。上記製造方法では、第２ガラス基板は第１基板と実質上平行である。ここで、第２基板の厚さは約１．５〜３．５ｍｍである。上記製造方法では、第１ガラス基板の主面と第２ガラス基板の主面との間にＰＶアレイを供給する。上記製造方法では、第１基板及び第２基板を、それらの間にあるＰＶアレイと共に積層する。ＰＶモジュールは、車両の屋根に関して予め決められた寸法、形状及び重さに準じた重さとなるように寸法が決定され、成形されて、構築される。

特定の実施態様例では、車両の屋根用の一体型ＰＶモジュールの製造方法が提供される。上記製造方法では、第１厚さを有する第１ガラス基板を供給する。上記製造方法では、第２ガラス基板は、第１基板と実質上平行であり、そして第２厚さを有する。上記製造方法では、第２基板は第１基板よりも鉄含有量が多くしかも可視透過率が低い。第１ガラス基板と第２ガラス基板との間に太陽電池アレイを挿入する。上記製造方法では、第１ガラス基板及び第２ガラス基板を、それらの間にある太陽電池アレイと共に積層する。

特定の実施態様例によれば、車両の製造方法が提供される。本実施形態による一体型ＰＶモジュールを供給して、車両に組み込む。車両は、自動車、トラック、トラクタ、ボート、飛行機等であってよい。

特定の実施態様例では、既存のサンルーフと取り替えるように構成された一体型ＰＶモジュールが提供される。第１ガラス基板の厚さは約１．５〜３．５ｍｍである。第２ガラス基板は第１基板と実質上平行であり、第１基板よりも鉄含有量が多くしかも可視透過率が低い。第１ガラス基板の主面と第２ガラス基板の主面との間にＣＩＧＳ系の太陽電池アレイを配置する。ここで、前記薄膜太陽電池アレイは、第１ガラス基板の主面及び第２ガラス基板の主面と接続される導線を有している。第１基板及び第２基板はＰＶＢと共に積層される。ＰＶＢは第１基板と第２基板の間に太陽電池アレイを封止するものであり、そして導線は一体型ＰＶモジュールから出てＰＶＢにまで及んでいる。一体型ＰＶモジュールは、既存のサンルーフと構造上同様となるように寸法が決定される。

特定の実施態様例では、ＰＶセルを２枚のガラス基板と２枚の積層材料の間に積層することで、安全上の利点と音響上の利点がもたらされる。あるいは又はさらには、積層されたＰＶモジュールは、ＰＶセルをＵＶフィルタリングとして保護するだけでなく、ＰＶセルを機械的に保護する。

特定の実施態様例では、積層体の中に柔軟なＣＩＧＳ薄膜ＰＶセルを使用することで、他の自動車又は輸送機関の屋根システムの湾曲部と同様に又はそれと同じ形にＰＶモジュールを形成することができる。

特定の実施態様例では、一体型ＰＶモジュールは車両用の標準屋根ガラスと同様であってよい。相違点としては、ＰＶモジュールがＰＶセルとの電気接合部を含むことと、ＰＶモジュールのＰＶセルが車両システムで用いられる電気を発生させることとを挙げることができる。

特定の実施態様例では、ガラス基材、ＰＶセル及び積層体を含めたＰＶモジュールの重量は、車両用の標準的なガラス製屋根システムと同様であってよい。また、標準的なガラス製屋根システムを一体型ＰＶモジュールに置き換えることで、乗客及び車に安全性の利点と効率上の利点とを付与することができる。

特定の実施態様例では、車両に用いられる一体型光起電力（ＰＶ）モジュールの製造方法が提供される。第１ガラス基板及び第２ガラス基板を供給する。ＰＶモジュールを供給する。ただし、ＰＶモジュールには複数のスルーホールが形成されている。第１ガラス基板と第２ガラス基板を、それらの間に配置したＰＶモジュールと合わせて積層する。積層中、積層材は、スルーホールの寸法、形状、及び配置により、ＰＶモジュールの複数のスルーホールを少なくとも実質上塞ぐことができる。スルーホールは全体として、一体型ＰＶモジュールを通過する可視透過率が選択された目標値を達成できるように選択された総面積を有する。

特定の実施形態例では、車両の製造方法が提供される。本明細書に記載の方法例で製造された一体型光起電力（ＰＶ）モジュールを供給し、そして一体型ＰＶモジュールを車両に組み込む。

特定の実施形態例では、光起電力（ＰＶ）モジュールの製造方法が提供される。複数の太陽電池が上に形成された基板を供給する。基板上に導電性材料の格子を供給する。基板に複数のスルーホールを、（ａ）スルーホールが全体として、ＰＶモジュールが配置された一体型ＰＶモジュールを通過する可視透過率が選択された目標値を達成できるように選択された総面積を有するようなパターンであり、かつ（ｂ）スルーホールが、一体型ＰＶモジュールの製造に用いられる積層材がスルーホールに流れ込んでスルーホールを実質上塞ぐことができるために十分な縦横比及び配置を有するようなパターンで、形成する。

特定の実施態様例では、車両に用いられる一体型光起電力（ＰＶ）モジュールが提供される。第１ガラス基板及び第２ガラス基板を供給する。ＰＶモジュールには、離隔された複数の太陽電池が収容されており、また複数のスルーホールも形成されている。ＰＶモジュールを、第１ガラス基板と第２ガラス基板との間に配置する。複数の集電線を基板の上と隣接する太陽電池同士の間とに形成する。ＰＶモジュールは、ＰＶモジュールの複数のスルーホールが、スルーホールの寸法、形状、及び配置により積層材で実質上塞がれるように、第１ガラス基板及び第２ガラス基板に積層される。スルーホールは全体として、一体型ＰＶモジュールを通過する可視透過率が選択された目標値を達成できるように選択された総面積を有する。

本明細書に記載の特徴、態様、利点及び実施態様を任意の好適な組み合わせで又は小結合で組み合わせて、更に別の実施態様を実現してもよい。

以下の例示的な実施態様例についての詳細な説明を図面と合わせて参照することで、前記及び他の特徴及び利点をより明確により十分に理解することができる。

実施態様例による光起電力素子例を表す例示的な断面図である。 実施態様例による典型的なＰＶモジュールの構成要素を表す例示的な断面図である。 実施態様例による典型的なＰＶ層の構成要素を表す例示的な断面図である。 実施態様例による、曲げた後の典型的なＰＶモジュールを表す例示的な断面図である。 実施態様例による典型的な成形ガラス基板を表す例示的な断面図である。 実施態様例による典型的な成形ガラス基板を表す例示的な断面図である。 実施態様例による典型的なＰＶモジュールを表す例示的な断面図である。 実施態様例による自動車の屋根へのＰＶモジュールの典型的な搭載を表す平面図である。 実施態様例によるＰＶモジュールの典型的な配置を表す平面図である。 実施態様例によるＰＶモジュールの典型的な配置を表す平面図である。 実施態様例によるＰＶモジュールの典型的な配置を表す平面図である。 特定の実施態様例による典型的なＰＶモジュールを表す底面図である。 屋根に使用されるＰＶモジュールの製法例を表すフローチャートである。 一実施形態例の適切な大きさの穴を有するアセンブリの、積層前の断面配置図である。 特定の実施形態例における、積層サイクル中に図８ａの実施形態に生じた事象を表す断面図である。 不適切な大きさの開口部が形成されたアセンブリの、積層前の断面配置図である。 図９ａの実施例で形成された不適切な大きさの開口部の、積層後の結果の例を表す。 一実施形態例の適切な大きさの穴を有する、模式的なＰＶモジュールの平面図である。 一実施形態例の適切な大きさの穴を有する、更に一般的なＰＶモジュールの平面図である。 積層材が例えば矩形の穴の成否を担うと考えられるときの縦横比とセルの厚さとの範囲を表すグラフである。 一実施態様例の、車両に用いられる適切な大きさの穴を有するＰＶモジュールの製法例を表すフローチャートである。

特定の実施態様例は、２枚のガラス基板と、その間に配置されたＰＶ層と、ガラス基板及びＰＶ層を一体型ＰＶモジュールと接合するための接着剤とを含むＰＶモジュールに関連していてよい。

ＰＶ素子の形式は多様である。ＰＶ素子分野の一つは薄膜太陽電池（ＴＦＳＣ：Thin Film Solar Cells）である。ＴＦＳＣ素子の例としては、ＣＩＧＳ（Ｃｕ（Ｉｎ,Ｇａ）(Ｓｅ,Ｓ)_２）太陽電池及びＣＩＳ（ＣｕＩｎＳｅ_２）太陽電池が挙げられる。

ＣＩＧＳ系の光起電力素子及びＣＩＳ系の光起電力素子は、前面又は光入射面から順に、ガラス等の材料からなる前面基板と、ＴＣＯ（transparent conductive oxide：透明導電性酸化物）等の透明導電層から構成される前面電極と、光吸収性半導体膜（例えば、ＣＩＧＳ膜及び／又はＣＩＳ膜）と、後部電極と、ガラス等の材料からなる背面基板とを含んでいてよい。前面基板と前面電極との間に接着剤を供給する場合もあり、また、窓層（例えば、ＣｄＳ若しくはＺｎＯ等からなるもの又はこれらを含むもの）が設けられる。当該技術分野で公知のように、素子の前面から入射した光が前面電極を通過して光吸収性半導体膜で吸収されると、光起電力が生じる。

ＴＦＳＣ素子内の層は数ナノメートル〜数マイクロメートルに及ぶことがある。しかし、ＴＦＳＣをＰＶ装置に用いると、特定の問題が生じる場合がある。第一に、特定のＴＦＳＣセルに用いられる材料（例えば、インジウム、ガリウム、カドミウム）は人に害を及ぼし得る。さらに、特定のＴＦＳＣ要素は外部環境によって悪影響を受ける可能性もある。例えば湿潤状態に暴露されると、ＣＩＧＳ内の要素が劣化して太陽電池の寿命及び／又は効率を低下させる。それゆえに、ＴＦＳＣセルを外部環境から保護しかつ外部環境をＴＦＳＣ要素から保護することが望ましい場合があることが分かるであろう。

以下に、図面について更に詳細に述べるが、いくつかの図面を通して同様の符号は同様の要素を表す。図１には、透明な前面ガラス基板１と、任意の接着フィルム２と、単層又は多層の導電性前面電極３と、１層以上の半導体層（例えば、ＣＩＧＳ又はＣＩＳ等）からなる又はそれらを含む活性な半導体膜５と、導電性後部電極／反射体１０と、背面ガラス基板１１とが含まれている。本発明の別の実施態様では、半導体膜５の入光面５ａがテクスチャ構造を有してもよく、テクスチャ構造を有していなくてもよい。後部電極１０は、好ましくはガラス基板１１の全域にわたって若しくはそのかなりの部分で、つながっている又は実質上つながっているが、場合によっては所望の模様（例えば、縞模様）にパターニングされていていてもよい。任意の接着剤２は、電気絶縁性ポリマー系の封止材及び／若しくは接着剤、並びに又はエチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）若しくはポリビニルブチラール（ＰＶＢ）等の材料からなるポリマー含有封止材若しくはポリマー含有接着剤からなるか或いはこれらを含んでいてよい。特定の実施態様例では、ポリマー系の接着剤層２の屈折率（ｎ）は、テクスチャ特性を有する背面ガラスを使用する場合は内部反射を高めるために約１．８〜２．２、更に好ましくは約１．９〜２．１であり、一例としては約２．０である。当然、図示されていない別の層を素子に設けてもよい。例えば、場合によりバッファ層及び／又は窓層を設けてもよい。

Ｍｏ（モリブデン）等の金属を、ＣＩＳ太陽電池等の光起電力素子の後部電極（底面接点）１０として用いてもよい。場合によっては、光起電力素子のソーダガラス製又はソーダ石灰シリカ製の背面ガラス基板１１の上にＭｏをスパッタ法によって堆積させてもよい。後部電極（例えば、Ｍｏ後部電極）１０は、好ましくは低応力で、高い導電性を有し、しかも背面基板（例えば、ガラス基板）１１との接着性に優れている。本発明の特定の実施態様例では、この特徴の組み合わせを得るために、基板１１上への後部電極の初期堆積段階に或いは別の方法でＭｏ系の後部電極１０へ酸素を導入する。Ｍｏ系の後部電極１０へ酸素を適用することで、後部電極の全応力が低下すると同時に、後部電極１０のソーダガラス製又はソーダ石灰シリカ製の背面ガラス基板１１との接着が促進される。しかし、幅が例えば１メートルを超える大面積基板向けに設計された特定の大型スパッタコーターでは、反応性ガス（例えば、酸素）とスパッタガス（例えば、Ａｒ）とのポンピング速度差が原因で、最終的に得られる後部電極膜内で酸素を一定に制御するのが困難な場合がある。図１の実施態様では、Ｍｏ系の後部電極（酸化勾配が付いていてもよい）は背面基板１１の実質上平坦な表面で支持されている。しかし、別の実施態様例では、後部電極は、背面基板１１のテクスチャ構造の上に形成されていてもよい、

図２ａは、実施態様例による典型的なＰＶモジュールの構成要素を表す例示的な断面図である。第１ガラス基板１０２の付いたＰＶモジュール１００を供給してよい。ＰＶモジュール１００の底面（例えば、ＰＶモジュール１００の、日光が当たるのとは反対側）に第２ガラス基板１０８を供給してもよい。第１ガラス基板１０２と第２ガラス基板１０８との間に機能性ＰＶ層１０６を１層以上配置してもよい。例えば、特定の実施態様例では、機能性ＰＶ層１０６は第２基板１０８で支持されてよい。第１積層材料１０４ａ及び第２積層材料１０４ｂは、第１基板１０２及び第２基板１０８と共に積層するのに用いてもよい。こうして、図１中の前面基板１は図２中の外側基板１０２であってよく、図１中の背面ガラス基板１１は図２中の第２基板１０８であってよく、図１中の任意の接着層２は図４中の第１積層材料１０４ａであってよく、そして図２中の機能性ＰＶ層１０６は図１中の層２、層３、層５及び層１０からなるものであってもよく、又はこれらを含んでいてもよい。ただし図１の配置例とは異なって、第２積層材料１０４ｂを供給してもよい。特定の実施態様例では、ＰＶ層１０６は薄いステンレス鋼箔又は導電性被覆ポリマー等の膜の上に配置された（例えば、堆積された）ＰＶ層（例えば、層２、層３、層５及び／又は層１０）を含んでいてもよい。本発明の別の実施態様では、他の基板及び／又は材料を使用してもよい。

図２ｂは、実施態様例による典型的なＰＶ層の構成要素を表す例示的な断面図である。ＰＶ層１０６は、基板１１２上に配置されたＰＶ材料１１４（例えば、ＣＩＧＳ）を含んでいてよい。基板は、例えばステンレス鋼箔であってよい。特定の実施態様例では、ＰＶ層１０６の幅は１ｍｍ未満、更に好ましくは０．７ｍｍ未満、場合により約０．５ｍｍであってよい。

積層材料１０４ａ，１０４ｂはいずれも第１基板１０２及び第２基板１０８と共に積層してもよく、ＰＶ層１０６を封止するのに役立つ。積層材料１０４ａ，１０４ｂは、約０．３８ｍｍ〜０．７６ｍｍの厚さのポリビニルブチラール（ＰＶＢ）又はエチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）等の材料から構成されていてよい。特定の実施態様例では、ＵＶ硬化性液状ウレタンを積層材料として用いてもよい。積層工程は、例えば熱及び／又は圧力に基づく積層法、紫外線露光（例えば、ＵＶ硬化性材料）等を含む常套法を用いて行ってよい。特定の実施態様例では、ＰＶ層１０６を第１積層材料１０４ａと第２積層材料１０４ｂで挟持することは、ＰＶモジュールを更に柔軟にできる並びに／又は多種多様な寸法及び／若しくは形状のサンルーフの内側基板と外側基板の間に挿入するのに適応させることができるので有利である。本発明の別の実施態様では、第１積層材料１０４ａと第２積層材料１０４ｂは、同一の積層材料であってもよく、又は異なる積層材料であってもよい。

ＰＶ層１０６は、導電性の銅リボンストリップによって相互接続できるＰＶセルの配置を含んでいてもよい。特定の実施態様例では、ＰＶセルは単一接合太陽電池であってよい。或いは、ＰＶセルは多接合太陽電池又はタンデム接合太陽電池であってもよい。導電性接着剤又ははんだ等によってＰＶセルと電気接合されてもよい。２本以上のリボン状リード線１１０をＰＶモジュール１００の１つ以上の縁から外へ延長させて、例えば所望のアプリケーション（例えば、エネルギーグリッド、例えばファン又はエアコン等の電気器具、貯蔵用ディープサイクル充電池アレイ、ハイブリッド車又は電気自動車用の駆動バッテリ等）に接続してもよい。別の実施態様例では、１本のリボン状リード線をＰＶモジュールから延長させてもよいことが分かるであろう。別の特定の実施態様例では、２本のリボン状リード線をＰＶモジュールの縁に沿ったある点から延長させてもよい。

ガラス基板の厚さは約１．５〜３．５ｍｍであってよい。ただし、ガラス基板１０２、ガラス基板１０８及びＰＶモジュール１００の全体的な厚さ、重量及び耐久性の選択は、ＰＶモジュールの具体的な用途を配慮して変更してもよい。例えば、帆船に搭載されるＰＶモジュールは車のサンルーフに搭載されるものよりも優れた耐久性（例えば、海上で生じ得る条件に耐えること）が必要な場合がある。例えば、特定の実施態様例では、ガラス基板１０２の厚さは約２．０ｍｍであってよく、ガラス基板１０８の厚さは約１．６ｍｍであってよい。

２枚のガラス基板１０２，１０８には、どちらか一方の主面上に印刷パターンが含まれてもよい。パターンは、ＰＶ層１０６のＰＶセルを形作っていてもよく、ＰＶ層のギャップ及び相互接合を見えないように隠してもよい。パターンは、焼成セラミックフリット、エナメル又はガラス基板へ適用するのに適した他の材料から形成されてもよい。例えば、ＵＶ硬化アクリレート又は有機材料をガラス基板の内表面に用いてもよい。特定の実施態様例では、前記及び／又は他の材料を所望の表面上の所望の位置にスクリーン印刷することで所望のパターンを形成してもよい。

２枚のガラス基板１０２，１０８の厚さ及び色は様々であってよい。ＰＶ層１０６への光伝搬インピーダンスを低くすることが望ましい場合があるので、高透過型ガラスがガラス基板１０２に好ましい。特定の実施態様例では、高透過率型の低鉄ガラスを用いてもよい。例えば米国特許第７,７００,８７０号、同第７,５５７,０５３号及び同第５,０３０,５９４号、並びに米国出願公開番号２００６／０１６９３１６、同２００６／０２４９１９９、同２００７／０２１５２０５、同２００９／０２２３２５２、同２０１０／０１２２７２８、同２００９／０２１７９７８及び同２０１０／０２５５９８０を参照し、これらの内容の全てをそれぞれ本明細書に参照として組み込む。

特定の実施態様例による典型的なソーダ石灰シリカ系のガラスは、次の基本成分を重量パーセント基準で含んでいる。

基準ガラスの例

ＳＯ_３や炭素等の様々な従来の精製助剤を含む他の微量成分が基準ガラスに更に含まれていてもよい。特定の実施態様では、例えば本明細書のガラスはバッチ原料であるケイ砂、ソーダ灰、白雲石、石灰岩からできていてよく、精製剤として硫酸塩、例えば芒硝（Ｎａ_２ＳＯ_４）及び／又はエプソム塩（ＭｇＳＯ_４ｘ７Ｈ_２Ｏ）及び／又は石こう（例えば、いずれかの約１：１の組み合わせ）等を用いてよい。特定の実施態様例では、本明細書のソーダ石灰シリカ系のガラスには、約１０〜１５重量％のＮａ_２Ｏ及び約６〜１２重量％のＣａＯが含まれている。

基準ガラス（例えば、上記表１参照）に加えて、ガラスバッチには、特定の実施態様例に従ってガラスを作製するときに、出来上がったガラスをほとんど無彩色にさせる材料（特定の実施態様例では僅かに黄色であって、正のｂ^＊値で表されるもの）及び／又は可視透過率の高い材料（着色剤及び／又は酸化剤を含む）が含まれている。前記材料は、原料に含まれていてもよく（例えば、少量の鉄）、又はバッチ中の基準ガラス材料に追加されてもよい（例えば、アンチモン等）。特定の実施態様例では、出来上がったガラスの可視透過率は少なくとも７５％であり、更に好ましくは少なくとも８０％であり、なお更に好ましくは少なくとも８５％であり、最も好ましくは少なくとも約９０％（場合により、少なくとも９１％）である（Ｄ６５光源）。

特定の実施態様では、基準ガラスに加えて、ガラス及び／又はガラスバッチは、次の表２に記載の材料（全ガラス組成に対する重量パーセントを単位とする）から構成されるか又はそれらから本質的になる。

ガラス中の追加物質の例

特定の実施態様例では、アンチモンはＳｂ_２Ｏ_３及び／又はＮａＳｂＯ_３のうちの１種以上の形態でガラスバッチに加えてよい。更にＳｂ（Ｓｂ_２Ｏ_５）も挙げておく。本明細書における酸化アンチモンという用語の使用は、考えられるあらゆる酸化状態のアンチモンを意味するものであって、任意の特定の化学量論組成に限定されるものではない。

ガラスの低い酸化還元性は、ガラスの高度に酸化された特質を裏付けるものである。ガラスは、アンチモン（Ｓｂ）が原因で、三酸化アンチモン（Ｓｂ_２Ｏ_３）、アンチモン酸ソーダ（ＮａＳｂＯ_３）、ピロアンチモン酸ナトリウム（Ｓｂ（Ｓｂ_２Ｏ_５））の形態のアンチモン、硝酸ナトリウム若しくは硝酸カリウム及び／又は硫酸ナトリウムと組み合わせることで極低い第一鉄含有量（ＦｅＯ％）まで酸化される。特定の実施態様例では、ガラス基板の組成には重量基準で酸化鉄合計の少なくとも２倍の、更に好ましくは酸化鉄合計の少なくとも約３倍の、最も好ましくは少なくとも約４倍の酸化アンチモンが含まれている。

特定の実施態様例では、着色剤部分は他の着色剤（潜在的に微量のもの以外のもの）を実質上含まない。ただし、別の特定の実施態様では、他の材料（例えば、精製助剤、溶融助剤、着色剤及び／又は不純物）の量がガラスに含まれていてよいと考えるべきである。例えば、特定の実施態様例では、ガラス組成は、酸化エルビウム、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化ネオジム、酸化クロム及びセレンのうち１種、２種、３種、４種又は全てを実質上含まない又は全く含まない。「実質上含まない」とは、前記元素又は材料が２ｐｐｍ以下の、場合により０ｐｐｍ程度であることを表す。

本明細書において、ガラスバッチ及び出来上がったガラス、すなわちその着色剤部分に含まれる鉄の総量は、標準的技法によりＦｅ_２Ｏ_３単位で表される。ただし、これは、全ての鉄が実際にＦｅ_２Ｏ_３の形態であること表すものではない（これに関しては先の記述を参照のこと）。同様に、第一鉄状態（Ｆｅ^＋２）の鉄の量は、本明細書ではＦｅＯで記すが、ガラスバッチ中又はガラス中の第一鉄状態の鉄全てがＦｅＯの形態でなくてもよい。上述のように、第一鉄状態（Ｆｅ^２＋；ＦｅＯ）の鉄は青緑色の着色剤であるが、第二鉄状態（Ｆｅ^３＋）の鉄は黄緑色の着色剤であり、青緑色の第一鉄着色剤は、無彩色又は透明にしようとするときにそれが強い着色剤としてたまに望ましくないことがある大きな影響をガラスに与えるため、特に問題となる。

上述のことを考慮しても、特定の実施態様例によるガラスは、無彩色若しくは実質上透明となり、及び／又は高い可視透過率が得られる。特定の実施態様では、特定の実施態様例に従って出来上がったガラスは、厚さ約１ｍｍ〜６ｍｍ（最も好ましくは厚さ約３〜４ｍｍであり、これは単に参照のために用いられる非限定的な厚さである）で測定したときに、以下の光透過特性又は色特性のうち一種以上を特徴とする（Ｌｔａは可視透過率％である）。下記表中、色値ａ^＊及びｂ^＊はＤ６５光源を照射して１０度で観測したときに測定されたものであることに留意する。

実施態様例のガラス特性

図３は、別の実施態様例による、曲げ処理を行った後の典型的なＰＶモジュールを表す例示的な断面図である。ＰＶモジュール２００は、ガラス基板２０２及びガラス基板２０８と共に、それらの間に配置されたＰＶ層２０６を含んでいてよい。ＰＶ層２０６の寸法は、ガラス基板２０２及びガラス基板２０８よりも小さくてよい。ＰＶモジュール２００を積層した後、積層材料２０４で、第１ガラス基板２０２及び第２ガラス基板２０８の外縁周囲にシールを形成してよい。図３の実施例図において、積層材料２０４はガラス基板２０２及びガラス基板２０８の周辺にのみ表されている。しかし、別の実施態様では、積層体は、第１基板２０２及び／又は第２基板２０８の実質上全体に、例えば少なくともその周辺端部を含む部分に供給されてよい。積層体２０４は、特定の実施例では、外部環境からＰＶ層を封止するのに役立つ。これは、（例えば、ＰＶセルに水分を寄せ付けないことで）ＰＶ層の劣化を低下させるのに役立つ場合がある。積層体２０４は、潜在的に有害なＰＶ材料をサンルーフ「の内側」に閉じ込めて、外部環境（車両客室内の人を含む）から遠ざけておくのに役立つ。導電性のリボン状リード線２１０は、ＰＶ層２０６から外へ延長させて積層材料２０４まで延ばしてもよい。導電性のリボン状リード線２１０は、外部のエネルギー貯蔵装置（例えば、バッテリ）又はエネルギーを消費するもの（例えば、ファン）に接続してよい。

図４ａは、実施態様例による典型的な成形ガラス基板を表す例示的な断面図である。特定の実施態様例では、ＰＶモジュール例で用いられるガラス基板４０２及びガラス基板４０４は湾曲していてもよい。例えば、自動車のサンルーフは僅かに湾曲していることがある。そのため、従来のサンルーフと置き換えるＰＶモジュールも、湾曲したサンルーフと同じように湾曲していてよい。

ガラスシートを熱間曲げ処理するための装置及びその方法は、当該技術分野では周知である。例えば、米国特許第５,３８３,９９０号、同第６,２４０,７４６号、同第６,３２１,５７０号、同第６,３１８,１２５号、同第６,１５８,２４７号、同第６,００９,７２６号、同第４,３６４,７６６号、同第５,４４３,６６９号、同第７,１４０,２０４号、同第６,９８３,１０４号及び同第７,０８２,２６０号を参照し、これらの内容全てをそれぞれ本明細書に参照として組み込む。

したがって、ガラス基板４０２及びガラス基板４０４はそれぞれ熱間曲げ処理されてよい。あるいは、次に説明する図４ｂには実施態様例による典型的な成形ガラス基板の例示的な断面図を表しており、ガラス基板４０６及びガラス基板４０８は一つの単位として熱間曲げ処理されてよい。熱間曲げ処理は、経済的な理由で行ってもよく（例えば、２枚のガラス基板に対して熱間曲げ処理を１回だけ行ってよい）、及び／又は２枚のガラス基板に実質上同じ屈曲率を付与する手助けをするために行ってもよい。

図５は、実施態様例による曲げ処理後の典型的なＰＶモジュールを表す例示的な断面図である。ＰＶモジュール５００は、要望通りに寸法決定されて形成された２枚の湾曲ガラス基板５０２，５０４と、ＰＶ層５０６とを含んでいてよい。上述と同様に、第１積層材料５０８ａ及び第２積層材料５０８ｂはいずれも第１ガラス基板５０２と第２ガラス基板５０４を同時に積層するだけでなく、ＰＶ層５０６を封止するのにも使用してよい。曲げ処理後、ＰＶモジュール５００は、ある種の従来のガラスと構造上同様であってよい。ＰＶ層５０６からの電流をＰＶモジュール５００の外側で用いるための送達を円滑にするように、リボン状リード線５１０を供給してもよい。

図６は、実施態様例による自動車の屋根に搭載されたＰＶモジュールの搭載例を表す平面図である。ＰＶモジュール６０４は、車６００の屋根６０２に搭載されてよい。例えば、ＰＶモジュール６０４を搭載することで、標準的なサンルーフと置き換えてもよく、又は標準的なサンルーフの代わりに用いてもよい。ＰＶモジュール６０４のＰＶ層に接続された導線６０６は、ＰＶモジュールから外へ出ていてもよい。導線６０６はその後、車６００の電気系統に接続されてもよい。あるいは、導線６０６は専用装置（例えば、換気ファン）に接続されてもよい。

夏の炎天下に駐車中の従来の車は、車内が相当暑くなる。従来、車内に蓄積された高熱に有効なある選択肢は、窓を開けて、車内の熱気を外に追い出す出口手段を設けることである。この選択肢に伴う欠点は、車の窓を開放しておくことによって、窓を閉じているときよりも車の安全性を低下させることである。別の従来の選択肢には、車のフロントガラスに遮熱材を置くことがある。しかし、この選択肢は、熱の蓄積速度を抑えることはできるが、蓄積した熱を車内から屋外空域へ移動させる手段を与えるものではない。

場合により、電気接続部を有するＰＶモジュールは、ファン、エアコン、ヒーター等を運転するための独立電源を提供する。こうすれば、導線６０６を、車６００独自の（例えば、車の電力系統であるバッテリ又はエンジンに頼らずに）高効率のエアコンに接続することができる。あるいは又はさらに、導線６０６は車６００の電気系統及び電力系統に接続してもよい。こうすることで、例えば車が走行していないときに車の主要バッテリに負担をかけずに車のラジオやスピーカ等を利用し易くできる。

別の特定の実施態様例では、専用の予備バッテリを提供してよい。ＰＶモジュールから出た導線を予備バッテリに直接接続してもよい。そうすることで、ＰＶモジュールは、予備バッテリを非常時に（例えば、車の主要バッテリが故障したとき又は切れたときに）利用できるように、予備バッテリを充電状態にしておくのに役立つ。ＰＶモジュールは、例えばハイブリッド車又は電気自動車の駆動バッテリ系統のような車両の内外の様々な他の電力系統に電気接続できることが分かるであろう。

運転中、サンルーフの代わりに車６００の屋根６０２に搭載されたＰＶモジュール６０４は、取り外したサンルーフと同様に機能する。特定の実施態様例では、ＰＶモジュール６０４の寸法（例えば、形状、厚さ等）は、取り外したサンルーフと実質上同様であってよい。こうすることで、例えばＰＶモジュールをサンルーフと同様に車体に格納できるといった、サンルーフとしてのＰＶモジュールの利用が容易になる。特定の実施態様例では、導線６０６を改造して連続リンク（例えば、電気接続トラックの一種としてサンルーフから上方に延長させた電気接続部及び／又は車のフレームから下方に延長させた電気接続部のようなもの）を提供してもよい。例えば、導線６０６は、ＰＶモジュール６０４を（例えば、サンルーフと同様に）車の屋根から出し入れするときに、導線が屋根の別の位置にある場合でも常に接続されているように可変長であってもよい。あるいは、導線は、ＰＶモジュールが閉位置にあるときに外部電源と接続するように構成されてもよい。言い換えると、導線は、ＰＶモジュールを閉じたときに予め配線されたリード線と接触状態となってよい。ＰＶモジュールを格納し（そしてサンルーフを開け）たときに、導線６０６は、車両の電気系統から切り離されてもよい。別の実施態様例では、導線は、ＰＶモジュールから同じ普遍的な位置で延長させてもよい。このような実施態様により、（例えば、ＰＶモジュールとの接続が一箇所なので）ＰＶモジュールと外部系統との接続が容易になる。ＰＶモジュールの導線と車及び／又は他の外部の電力を消費するものとを接続する別の方法も実行できることが分かるであろう。

図６ｂ、図６ｃ及び図６ｄは、実施態様例によるＰＶモジュールの典型的な配置を表す例示的な平面図である。これらの図面に示しかつ本明細書で説明するグリッドパターンは例示であって、本発明の別の実施態様例では別のパターンを用いてもよいことが分かるであろう。

ＰＶモジュール６１０は１５架線ＰＶ装置の一例である。ＰＶモジュール６１０の面積は約０．３２平方メートルであり、また、推定出力は（例えば、環境条件によっては）約３０ワットである。

ＰＶモジュール６１２は１４架線ＰＶ装置の一例である。ＰＶモジュール６１２の面積は約０．３０平方メートルであり、また、推定出力は（例えば、環境条件によっては）約２８ワットである。

ＰＶモジュール６１４は２８架線ＰＶ装置の一例である。ＰＶモジュール６１４の面積は約０．６１平方メートルであり、また、推定出力は（例えば、環境条件によっては）約５６ワットである。

図６ｅは、特定の実施態様例による典型的なＰＶモジュールを表す底面図である。ＰＶモジュール６５０は、太陽電池間を電気接合するために導電性接着剤を有していてよい。導電性接着剤としては、例えば銀接着剤と接着剤硬化剤を等量で含む銀エポキシ等の接着剤を挙げることができる。前記エポキシは、例えばApplied Technologiesから、例えば等級１００Ａ，１００Ｂとして入手することができる。

導電性接着剤６５２は導電性のリボンストリップ６５４と接続してよい。導電性のリボンストリップ６５４は銅又は他の導電性材料（例えば、銀等）で構成されていてよい。導電性のリボン状リード線６５４は次に、リボン状のリード線６５６と接続され得る。リボン状のリード線６５６は、設計ニーズに応じて定められた位置における電源コネクタとして、ＰＶモジュールの積層体の１つ以上の縁から（例えば、図３に図示するように）出ていてもよい。

図７は、屋根に使用されるＰＶモジュールの製法例を表すフローチャートである。工程７０２では、ＰＶモジュール用ガラス基板を供給する。前述の通り、ガラス基板の種類や品質は様々であってよい（例えば、第１ガラス基板は高透過率／低鉄型ガラスであってよい）。ガラス基板は、ＰＶモジュールの定められた実施に適した周囲仕上げと縁仕上げの両方を基板が有するように加工されてよい（例えば、ガラス基板の設計は、例えばサンルーフ等のその用途に応じて決定されてよい）。また、前記セラミックエナメルを用いて特定の彩色パターンを追加してもよい。

次に工程７０４では、ＰＶモジュールのための使用仕様を満足するようにガラス基板をその後、熱間成形してよい。ガラス基板の表面形状及び／又は表面構造が所定の用途の仕様を満足した時点で、工程７０６においてＰＶセルからなるＰＶ層をガラス基板間に挿入してよい。

上述の通り、特定の実施態様例では、薄膜太陽電池（例えば、ＣＩＧＳ又はＣＩＳ等）を用いてよい。特定の実施態様例では、ガラス基板は集中的に加工されてもよい（例えば、ガラス基板の曲率は標準より大きくてもよい）。このような実施態様例では、例えばＣＩＧＳ等の薄膜太陽電池が好ましい場合がある。ただし、他の種類の太陽電池技術（例えば、結晶シリコン太陽電池）を行ってもよいことが分かるであろう。

工程７０８では、積層体を適用して、供給されたガラス基板の間にＰＶ層を封止してよい。特定の実施態様例では、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）又はエチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）等を用いてよい。特定の実施態様例では、ＰＶＢの厚さは０．１〜１．０ｍｍにまで及び、更に好ましくは０．３８ｍｍ又は０．７６ｍｍであってよい。特定の実施態様例では、特定の積層材料は、長期耐久性及び経時的に優れた接着性を付与するのに役立つように配合されてよい。同様の接着力特性、封止特性、耐久性、光学特性及び／又は他の品質を有する別の積層体を用いてもよい。例えば、特定の実施態様例では一液型、二液型又はそれ以上の多液型ウレタンを用いてよい。特定の実施態様例では、接着剤（例えば、感圧接着剤）を使用してもよい。ガラス基板とＰＶ層と積層体が結合した（例えば、互いに近接して配置した）後、工程７１０においてＰＶモジュールを加熱及び加圧してよい。加熱及び／又は加圧すると、積層体によって２枚のガラス基板の接着が促進されて、それらの中にＰＶ層を封止することができる。また、特定の実施態様例では、熱及び圧力によって積層体（例えば、ＰＶＢ）を光学的に透明にすることも可能である。当然、特定の積層材料を、例えばＵＶ硬化性材料のように熱及び圧力以外の手段で硬化してもよい。

接合した後、ＰＶ層を間に挟持する２枚のガラス基板の構造は、単一の一体型ユニット（例えば、車に配置される通常のサンルーフと同様）と同様であってよい。そのため、工程７１２では、この新たに作製されたＰＶモジュールは、車の屋根等への搭載準備が整っている。言い換えれば、通常のサンルーフの寸法又は設計に関する考察を考えると、２枚のガラス基板と、それらの間に積層されて封止されたＰＶアレイとを組み合わせることで、通常のサンルーフと実質上同様の方法で配分及び成形できる一体型ユニットが提供される。このＰＶモジュール作製方法によって、車のアセンブリ工程でのコスト削減が達成できることが分かるであろう。第一に、車両メーカーらはもはや、ＰＶを装備したサンルーフに適合するように車体に変更を加える必要がない。第二に、特定の実施態様例が一体型ＰＶモジュール（例えば、一体型ＰＶアレイを有するサンルーフ）を提供するので、車両メーカーらは、プリパッケージＰＶモジュールを、従来のサンルーフを搭載するのと同様の方法で搭載することができる。これにより、車両メーカーらは時間と資金の両方を削減できることが分かるであろう。さらに、特定の実施態様例では、寸法決定されたガラス基板及びＰＶアレイは通常のサンルーフほど厚くない。したがって、ＰＶを装備したサンルーフを搭載することで、車両内で利用可能な上部空間全体が縮小されない。特定の実施態様例では、一体型ＰＶモジュールの厚さは、通常のサンルーフと実質上同様なので、サンルーフを出し入れでき、しかもサンルーフを開放することも可能である。

当該技術分野で公知のように、従来のサンルーフは、熱可塑性樹脂を用いた射出成型システム又は従来型ウレタンを用いた反応性射出成型工程によって封止されていてもよい。このような技法によって、ガラスサンルーフの封止及び実装が容易になる。同様に、一体型ＰＶモジュール（例えば、ＰＶモジュール２００）も同様の技法又は同一の技法を用いて封止されてよい。したがって、例えばこのような技法でＰＶモジュール２００を封止することで、既存の屋根システムと直接取り替え易くなる。さらに、封止することで、ＰＶ機能（例えば、導線等）のための導体及びコネクタの経路割り当ても容易になる。

図７の工程は様々な順序で行われてよく、及び／又は本発明の別の実施態様では、特定の工程を全く行わなくてもよいことが分かるであろう。例えば、積層材料をガラス基板に供給した後、ＰＶセルを積層材料とガラス基板との間に挟持してもよい。

特定の車両（例えば、車）に用いられる特定のＰＶモジュールは、公共利用で利用可能とするために試験標準を満足しなければならない場合がある。本明細書の技法は、ＡＳ−３積層体要件を満足すること及び／又はそれを超えることが条件であり得ることが分かるであろう。例えば、特定の実施態様例は次の試験に合格するものである。すなわち、１）３０フィートの槍衝撃試験、２）３０フィートの小球衝撃試験、３）２時間煮沸試験及び４）２週間の水噴霧試験である。さらに、別の特定の実施態様例は、必須ではない別の試験を満足する及び／又は（and or）合格するものでもある。例えば、１）２週間の塩水噴霧試験、２）８５度／相対湿度８５％への１０００時間暴露、３）ＰＶモジュール内のＰＶセルに関するせん断試験、及び４）銅バス線におけるせん断試験である。したがって、特定の実施態様例は、特定の試験を満足する及び／又はそれを超えるように構成されてよい。

特定の実施態様例は熱間曲げ処理を用いて説明しているが、別の特定の実施態様例では、この代わりに又はこれに加えて、低温曲げ処理を用いてガラス基板を成形してもよい。

特定の実施態様例はＴＦＳＣを用いて説明しているが、別の実施態様例では、別の種類の太陽電池を用いてもよい。例えば、上記技法と併せて結晶シリコン（ｃ−Ｓｉ）を用いてもよい。別の実施態様例では、非晶質シリコン（例えば、ａ−Ｓｉ）、微結晶シリコン及び／又は他の材料を用いてもよい。

別の実施態様では、ガラス基板の組成は同一であってもよく、又は異なっていてよい。例えば、特定の実施態様例では、最も外側の基板としては低鉄基板を供給するが、内側基板には比較的安価な種類の材料を供給することが好ましい場合がある。こうすることで、不可欠な強度要件及び厚さ要件が規定できると同時に、潜在的に更に大量の光をＰＶ層に当てることができる。ＰＶ層の太陽とは反対側にある内側基板に低透過率ガラスを供給しても、モジュール全体の性能を損なわないものと考えられる。

２種の異なる組成のガラス基板を用いることで、熱係数の異なるガラス基板が得られることが当業者には分かるであろう。例えば、第１ガラス基板の鉄の割合が第２ガラス基板に比べて比較的低くてもよい。第２ガラス基板の鉄含有量の方が高いので、第２ガラス基板の方が第１ガラス基板よりも速く加熱される（例えば、鉄が熱をより多く吸収することが原因である）。したがって、第１ガラス基板と第２ガラス基板の熱膨張率は相違していてよい。しかし、積層される２種の材料の熱膨張率が異なると、これら２種の材料が異なる速度で膨張して接触するので、積層体は持ち堪えられないことが分かるであろう。そのため、これら２種の材料の積層に適した加熱プロファイルであることを確認することが好ましい場合がある。例えば、異なるＩＲ吸収率は異なる鉄含有量から読み取られると仮定すると、赤外線（ＩＲ）加熱を用いる場合及び／又はＩＲ露光を行う場合には熱膨張率（ＣＴＥ）の差が重要となり得る。

この問題の一つの対処方法は、２種の材料のうち一方又は両方に向けられた熱量を調節することである。例えば、「標準」状態では、第１ガラス基板の方が第２ガラス基板よりも熱するのが遅い場合、第１ガラス基板に熱を加える方法又は第２基板から熱を（例えば、放熱部を通じて）除去する方法を用いてよい。すなわち、特定の実施態様例では、第１（例えば、低鉄）基板を優先的に加熱することで、第２基板との熱係数の差を相殺することができる。特定の実施例では、例えば基板同士が適切に積層することを確実にするのに役立つように、アセンブリの加熱プロファイルを開発して最適化してもよい。加熱プロファイルの一例では、異なるガラス組成等を考慮に入れることもある。積層体の組成を調節してもよく、及び／又は特定の積層体を選択することで、例えば前記の差を相殺するのに役立ててもよい。

積層工程は、異なる組成の第１基板及び第２基板を考慮に入れた加熱プロファイルに従って第１基板及び第２基板を加熱する工程を含んでいてもよい。同様に、第１基板及び第２基板の（例えば、同時の又は別々の）熱間曲げ処理も、異なる組成の第１基板及び第２基板を考慮に入れた加熱プロファイルに従って行われてよい。

例えば、太陽電池を車両の屋根に組み込む工程に関連する一つの不利益は、太陽電池が透明ではない点である。言うまでもないが、例えば、強烈な太陽光が原因の過剰の熱によって搭乗者及び／又は車両内部が過熱する可能性があるため、完全な透明性が好ましくない場合もある。けれども、車両にいくらかの光を透過させることと太陽エネルギーを取り入れて車両の発電装置を増強させることでバランスがとれている。ほとんどの太陽電池は半透明ではなく又は半透明基板上にもないことから、当該技術分野では、ＰＶサンルーフから車両内部へ透過する光を所定量以下にできる代替技術が求められている。

本出願の発明者らは、このバランスをとる必要であることに気づいた結果、太陽電池に複数のスルーホールを作製して車両の室内へ入射する光の割合を少なくする可能性について研究してきた。商業用サンルーフには可視透過率が約１０％のものもある（が、例えば別の車両、別の車両モデルなどの他の製品には可視透過率が更に高いものも低いものもある）。そのため、この透過率を満たしつつＰＶ機能を与えることが望ましい場合がある。

一定の規則で並んだスルーホールは、少なくとも理論上は、透過率を増大させしかも製造がかなり容易であり得るが、残念なことに、本発明者らはこの方法では、２つの接着層の間に太陽電池を挟持させ、そして接着層をガラス基板の内側と外側とに付着させてガラス積層構造を構成する必要があることから、煩雑であることに気付いた。特に、本発明者らは、この積層プロセスでは、複数の小さな穴の開いた太陽電池又は太陽電池集合体では、その穴に接着剤を流しこむことができず、そのために、こうして塞がれた穴からは非散乱光路が生じない可能性を見出した。そのため、スルーホールは、実際には当初のスルーホールによって解決される問題よりも多くの問題をもたらした。このように、スルーホールは光を貫通させる機能を果たさないだけでなく、例えば車両内の搭乗者から見た場合に、不規則な外観をも作り出した。

驚くべきことに、そして予想外にも、前記状況及び特定の実施例を考慮すると、ＰＶサンルーフ積層体並びにサンルーフ以外のガラス積層体（フロントガラスなど）を構成するための積層方法を変更することが望ましくないことが分かった。すなわち、前記状況及び特定の実施例を考慮すると、ＰＶサンルーフ積層体は、サンルーフ以外のガラス積層体に比べると、接着剤の種類並びに温度、圧力、時間サイクル及びその他の関連するプロセス条件をカスタマイズするのは好ましくないことが分かった。

それどころか、接着剤で開口部を塞ぐ又はほぼ塞ぐように穴に接着剤を流し込む条件を満足する非常に最適な穴の直径、縦横比及び間隔が存在しており、そうすることで、非散乱光が開口部から客室へ通過するとともに、車両内の搭乗者の視点から見たときにより均一な（審美上好ましい）外観が得られることも分かった。

こうして、積層サンルーフ上のＰＶ電池に断続的に穴を開けるという消費者の要求は、ＰＶ構造体に特定の開口部を開けるだけで気泡（典型的には空気であるが、他の気体の場合もある）を実質上混入しない積層が達成されるという発見につながった。したがって、本発明の特定の実施形態例は、製造中の空気混入の可能性を軽減する穿孔形状に関する。

図８ａは、実施形態例の適切な大きさの穴を有するアセンブリの、積層前の断面配置図である。図８ａ並びにそれに続く図８ｂ、図９ａ及び図９ｂは原寸に比例して図示されていないことも分かるであろう。例えば、ガラス基板は典型的に接着剤及び太陽電池よりもかなり厚いことが分かるであろう。さらに、穴はガラスの厚さに比べて非常に小さくてよく、及び／又は形が規則的であっても又は不規則的であってもよいことも分かるであろう。特定の実施形態例では、穴の一方の主要寸法は、他方の主要寸法よりもかなり大きくてよい。一例として、穴は、幅が１ｍｍ以下あり長さが１ｃｍ以長のスロット形であり得る。

図８ａに示すように、太陽電池積層体８０２を第１基板８０４ａと第２基板８０４ｂとで挟持する。太陽電池積層体８０２の片面又は両面に接着剤８０６を供給する。太陽電池積層体８０２に、例えば車両内への可視透過を（例えば、穴を設けていない状態に比べて）増強させるために穴８０８を開ける。図８ａには穴が１つ示されているが、複数の穴を規則的な配置又は不規則な配置で設けてもよいことが分かるであろう。

図８ｂは、特定の実施形態例における、積層サイクル中に図８ａの実施形態に生じた事象を表す断面図である。すなわち、図８ｂは、積層サイクル中に接着剤がガラスに付着してその平坦な表面となじみ、また、太陽電池にも付着してその平坦な表面となじむことを表している。穿孔寸法を慎重に選択することで、接着剤もまた弛緩して、穿孔開口部を完全に又は実質上完全に塞ぐことができる。接着剤を通過する光には好ましくは、空気−接着剤界面が認識できず、及び／又は（例えば、混入した気体などによって生じた気泡による）歪んだ表面も分からないであろう。

図９ａは、不適切な大きさの開口部８０８'が形成されたアセンブリの、積層前の断面配置図である。図９ｂは、図９ａの実施例で形成された不適切な大きさの開口部の、積層後の結果の例を表す。図９ｂの実施例から分かるように、接着剤８０６は開口部８０８'を完全に塞いでおらず、十分に塞いでもいない。その代わりに接着剤は、空気−接着剤界面９０４ａ及び９０４ｂに沿って空気溜まり部９０２を形成している。この界面９０４ａ及び９０４ｂの形状は、様々な状況では平滑である場合もあり、又は凸凹していている場合もあり、また、界面同士が部分的に接触している場合もある。この特徴に当たった入射光は大きく散乱又は湾曲し、結果として太陽電池積層体８０２の開口部からの光透過を妨げる可能性があることが分かるであろう。最終結果は、審美的外観が好ましくない可能性があり、及び／又は目標とする可視透過率に応じられない可能性もある。

図１０ａは、一実施形態例の、適切な大きさの穴を有する模式的なＰＶモジュールの平面図である。図１０ａに示す寸法はｍｍ単位で示されているが、本発明の別の実施形態では他の寸法が適している場合もあることが分かるであろう。図１０ａに示す開口部は規則正しく形成されており、しかも一定間隔に設けられている。ただし、このことがすべての実施形態例に必ずしも当てはまるとは限らないことが分かるであろう。例えば、別の実施形態例では、これとは異なる寸法の開口部が一つ以上の規則的な又は不規則な間隔で形成されてもよい。図１０ａの縦寸法は、必要に応じて、開口部の中心線を規定している。

図１０ａの実施例に示すように、ＰＶモジュールには、太陽電池素子積層体を支持する、寸法の異なる２つの領域１００２ａ及び１００２ｂが含まれている。これら領域１００２ａ及び１００２ｂは、導電線１００４のパターンとバスバー１００６とで少なくとも部分的に画定される。導電線１００４及び／又はバスバー１００６は銀又は任意の他の導電性材料であっても或いはそれらを含んでいてもよいことが分かるであろう。図１０ａの実施例において、バスバー１００６は、ＰＶモジュールの本体部から下向きに突出していてよく、また例えば、特定の実施形態例では回路の陽極側を表す場合もある。図１０ａの実施例には示されていないが、別のバスバーがモジュールの反対側から上向きに突出して、回路の陰極側を形成していてもよい。これらバスバーは、場合により図１０ａに示すバスバー１００６と実質上整列することで、例えばバスバーの視覚的な又は審美的な影響を軽減する可能性もあり、太陽電池機能層などによる被覆面積を拡大させることもできる。特定の実施形態では、バスバーは全体として「集電線」を成してもよい。しかし、別の設計では他の手段によって集電してもよいので、図１０ａに示す種類のバスバーを必ずしも用いなくてよいことが分かるであろう。

図１０ａの実施例では、開口部は、格子の一行おきに形成されている。大きい方の領域１００２ａには２つの開口部１００８ａ及び１００８ｂが形成されているが、小さい方の領域１００２ｂには開口部１００８ｃが一つだけ形成されている。ただし、開口部１００８の寸法及び形状はそれぞれ同じである。上述のように、開口部１００８は、目標とする可視透過率を満たすような寸法及び形状であってよい。図１０ａの実施形態例では、開口部は、角に丸みが付いたスロット形である。スロットの長径は２３ｍｍであり、短径は１ｍｍである。したがって、開口部の面積は約２３平方ｍｍである。ただし、開口部１００８の配置は、開口部の端部と導電性材料（例えば集電線、格子など）との間の最少距離に応じて更に調整してもよい。例えば、両端部間の距離は、短絡を防止するのには約１ｍｍで十分であるが、それ以外の距離ではモジュールが部分的に又は完全に動作しなくなる恐れがあることが分かった。更に好ましい距離は約２ｍｍであり、なお更に好ましい距離は約３ｍｍである。

特定の実施態様例では、開口部は、格子線の間の高さ寸法の中心にあってよい。小さな方の領域１００２ｂでは、開口部１００８ｃは、モジュールと隣接するバスバー１００６との間の、水平方向の中心にあってよい。大きな方の領域１００２ａでは、開口部１００８ａ及び１００８ｂの隣接していない側の端部はそれぞれ、それらに最も近いバスバー１００６から等しい間隔で離れていてよい。

上述のように、図１０ａは多数の態様の中の一例である。図１０ｂは、一実施形態例の適切な大きさの穴を有する、更に一般的なＰＶモジュールの平面図である。図から分かるように、バスバーが除去されており、典型的な寸法又は寸法例が示されている。言うまでもないが、これらの寸法も、別の実施形態例では変更可能であることが分かるであろう。同様に、１つ以上の異なる実施形態に関連して様々な形状の開口部を供給することも可能である。特に図１０ｂを参照すると、開口部の大きい方の距離は３０ｍｍであり、開口部の小さい方の距離は１ｍｍである。周縁部の開口部は、端部から２．３ｍｍの間隔が空いており、例えば複数のモジュール同士を結合させたり及び／又は車両などと結合させることができる。隣接する開口部同士の間隔は５ｍｍであることからバスバー又は他の主要な電気的接続との間隔は十分であり、短絡が生じる可能性を軽減するのに役立つ。

図１１は、積層材が例えば矩形の穴の成否を担うと考えられるときの、縦横比とセルの厚さとの範囲を表すグラフである。すなわち、図１１のグラフは、試料の矩形の穴における、セルの厚さ（例えば、ミル単位）に対する長さと幅の比（汎用単位）を表している。図１１において、線より上の範囲は、積層材で塞がれていない長さ−幅形状を示唆している（従って失敗を表す）が、線より下の範囲は、積層材で塞がれた長さ−幅形状を示唆している。図１１に示すようなグラフ図はそれぞれ、穴の形状（例えば、正方形、矩形、楕円形、六角形及び／又は他の形状の穴）と、積層材、オートクレーブ又は熱処理サイクル及びプロセス条件（例えば、温度、圧力、時間サイクル及びその他）などとを様々に組み合わせて作成することができる。境界曲線の値は、例えば選択された材料に応じて、実験値であっても又は理論上の計算値であってもよい。様々な状況において、境界線は曲線であってもよく、又はおおむね直線であってもよい。

図１２は、一実施態様例の、車両に用いられる適切な大きさの穴を有するＰＶモジュールの製法例を表すフローチャートである。図１２に示すように、Ｓ１１０２工程では、目標とする可視透過率に適し、接着剤を中に流し込むことについて適した穴の形状を決定する。上述のように、これは、穴の寸法と、縦横比と、接着剤を穴に流し込む条件（例えば特定の接着剤、ＰＶモジュールの厚さなど）を満足する間隔と、を踏まえてよい。工程Ｓ１１０４では、例えば選択された穴の形状にしたがって、ＰＶモジュールに１つ以上の穴を形成してよい。穴は、任意の好適な技法で形成されてよい。例えば穴は、レーザスクライビングによって（例えば、寸法、位置決め、アライメントなどについて定められた要件を満たすように改良されたＨｉｔａｃｈｉ Ｖｉａ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ＵＳＡ， Ｉｎｃ．又は任意の他の供給元から入手可能な装置を用いて）、また、切断、穿孔並びに／又は他の好適な技法によって形成されてよい。工程Ｓ１１０６では、ガラス基板を供給する。例えば上述のように、前記基板は湾曲していてもよい。工程Ｓ１１０８では、ガラス基板と穴が形成されたＰＶモジュールとを互いに積層する。このプロセスの一環として、接着剤を穴に流し込んでよい。好ましくは、積層後、穴に最も近い領域に間隙及び／又は界面がほとんどなくなるように、穴を塞ぐ又は実質上塞ぐ。さらに、積層後、アセンブリは気泡などを実質上有しない。最後に、工程Ｓ１１１０では、（例えば車両のサンルーフとして）搭載するＰＶアセンブリを供給する。

前記観点から、特定の実施態様例は、１つ以上の開口部を備えるＰＶモジュールに関することが分かるであろう。場合により、開口部の特徴は、光を透過させて車両の室内に影響を及ぼすと同時に、ＰＶモジュールを組み込んだアセンブリの良好な審美的外観が確立されるように選択及び／又は調整する。さらに特定の実施態様例は、接着剤の性質及び積層プロセス（例えば温度、圧力、時間サイクルなどのようなプロセス条件を包む）に関する制限事項も踏まえており、所望量の光が穿孔を通じてうまく伝搬するのを確立するのに役立つ配置を選択する工程をも伴う。例えば、開口部を選択する場合、接着剤を開口部へ適切に流れ込ませるといった要望に応えるように寸法を調整してよい。そのため、特定の実施態様例は、例えば特定の接着剤及び一連のプロセス条件において積層後の接着剤の断面が実質上均一になる、開口部の形状及び寸法の一部に関する。

例えば、特定の接着剤と積層サイクルと特定の厚さの太陽電池とを含む配置に関連して、開口部から入射した光の合計光透過率１０％が望ましいと仮定すると、矩形の開口部（角に丸みが付いていると考えられるもの）の穿孔長さと幅との比にはある値が存在し、その値よりも大きいと積層材がうまく浸透しないことが分かるであろう。逆にこの値よりも前記比が小さいと、開口部へうまく浸透し得る。特定の実施態様例は、開口部をうまく塞ぐことにつながる境界の存在及びその当然の結果としてその境界で画定された領域の存在を見分ける工程と、次いでその情報を用いて、例えば車両に用いられるＰＶアセンブリを構築する工程と、を含む。

特定の実施態様例では、一方又は両方の基板を熱処理（例えば、倍強化処理又は熱入れ処理）してもよい。本明細書で使用するとき、「熱処理」及び「熱処理すること」という用語は、ガラスを含めた物品の焼入れ処理及び／又は倍強化処理を達成するのに十分な温度まで前記物品を加熱することを表す。この定義には、例えば、被覆物品を少なくとも約５５０℃、より好ましくは少なくとも約５８０℃、更に好ましくは少なくとも約６００℃、なお好ましくは少なくとも約６２０℃、最も好ましくは少なくとも約６５０℃のオーブン又は炉内で、熱入れ処理及び／又は倍強化処理を行うのに十分な時間加熱することが含まれる。特定の実施態様例では、これは少なくとも約２分又は最大約１０分であってよい。

本明細書で使用するとき、「の上に」、「で支持されている」等は、特に明示されていない限り、２種の構成要素が直接隣り合っていることを表すものではないと解釈すべきである。言い換えれば、第１層と第２層の間に１つ以上の層が存在していても、第１層は第２層「の上に」ある又は第２層「で支持されている」と言える。

特定の実施態様例は、車両に用いられる一体型光起電力（ＰＶ）モジュールの製造方法を提供する。第１ガラス基板及び第２ガラス基板を供給する。ＰＶモジュールを供給する。ただし、ＰＶモジュールには複数のスルーホールが形成されている。第１ガラス基板及び第２ガラス基板を、それらの間に配置したＰＶモジュールと共に積層する。積層中、積層材は、スルーホールの寸法、形状、及び配置により、ＰＶモジュールの複数のスルーホールを少なくとも実質上塞ぐことができる。スルーホールは全体として、一体型ＰＶモジュールを通過する可視透過率が選択された目標値を達成できるように選択された総面積を有する。

前段落に記載の特徴に加えて、特定の実施態様例では、目標値は１０％であってもよい。

前記２つの段落のいずれかに記載の特徴に加えて、特定の実施態様例では、ＰＶモジュールは、離隔された複数の太陽電池を収容していてもよい。

前段落に記載の特徴に加えて、特定の実施態様例では、太陽電池は導電性材料の格子で分離されていてよい。

前段落に記載の特徴に加えて、特定の実施態様例では、スルーホールは、格子の線から、電気的短絡を防止するのに十分な距離を空けて配置されてもよい。

前段落に記載の特徴に加えて、特定の実施態様例では、距離は少なくとも約１ｍｍであってもよい。

前記４つの段落のいずれかに記載の特徴に加えて、特定の実施態様例では、スルーホールは、格子のセル内の実質上中心にあってよい。

前記５つの段落のいずれかに記載の特徴に加えて、特定の実施態様例では、スルーホールの少なくとも一部は、隣接する太陽電池同士の間に配置されてもよい。

前記６つの段落のいずれかに記載の特徴に加えて、特定の実施態様例では、スルーホールの少なくとも一部は、ＰＶモジュールの周縁部に配置されてもよく、及び／又はどの太陽電池よりも周縁部に近くてもよい。

前記８つの段落のいずれかに記載の特徴に加えて、特定の実施態様例では、複数のバスバー（例えば、３本の正極と３本の負極、又は他の好適な配置）をＰＶモジュールに接続してもよい。

前記１０個の段落のいずれかに記載の特徴に加えて、特定の実施態様例では、スルーホールはそれぞれ一般に細長く、丸角を有してもよい。

特定の実施態様例は、前記方法が、例えば前記１１個の段落のいずれかに記載の方法で作製された一体型光起電力（ＰＶ）モジュールを供給する工程と、一体型ＰＶモジュールを車両に組み込む工程と、を含む、車両の製造方法に関する。

特定の実施形態例では、光起電力（ＰＶ）モジュールの製造方法が提供される。複数の太陽電池が上に形成された基板を供給する。基板上に導電性材料の格子を供給する。基板に複数のスルーホールを、（ａ）スルーホールが全体として、ＰＶモジュールが配置された一体型ＰＶモジュールを通過する可視透過率が選択された目標値を達成できるように選択された総面積を有するようなパターンであり、かつ（ｂ）スルーホールが、一体型ＰＶモジュールの製造に用いられる積層材がスルーホールに流れ込んでスルーホールを実質上塞ぐことができるために十分な縦横比及び配置を有するようなパターンで、形成する。

前段落に記載の特徴に加えて、特定の実施態様例では、スルーホールをレーザ切断によって形成してもよい。

前記２つの段落のいずれかに記載の特徴に加えて、特定の実施態様例では、太陽電池はＣＩＧＳ型太陽電池であってもよい。

特定の実施態様例では、車両に用いられる一体型光起電力（ＰＶ）モジュールが提供される。第１ガラス基板及び第２ガラス基板を供給する。ＰＶモジュールには、離隔された複数の太陽電池が収容されており、また複数のスルーホールも形成されている。ＰＶモジュールを、第１ガラス基板と第２ガラス基板との間に挟持させる。複数の集電線を、基板の上と隣接する太陽電池同士の間とに形成する。ＰＶモジュールは、ＰＶモジュールの複数のスルーホールが、当該スルーホールの寸法、形状、及び配置により、積層材で実質上塞がれるように、第１ガラス基板及び第２ガラス基板と積層される。スルーホールは全体として、一体型ＰＶモジュールを通過する可視透過率が選択された目標値を達成できるように選択された総面積を有する。

前段落に記載の特徴に加えて、特定の実施態様例では、スルーホールは、格子の線から、電気的短絡を防止するのに十分な距離を空けて配置されてもよい。

前記２つの段落のいずれかに記載の特徴に加えて、特定の実施態様例では、スルーホールは格子のセル内の実質上中心にあってもよい。

前記３つの段落のいずれかに記載の特徴に加えて、特定の実施態様例では、スルーホールの第1サブセットは、隣接する太陽電池同士の間に配置されてよく、及び／又はスルーホールの第２サブセットは、ＰＶモジュールの周縁部に配置され、そして場合によりどの太陽電池よりも周縁部に近くてもよい。

前記４つの段落のいずれかに記載の特徴に加えて、特定の実施態様例では、積層材はＰＶＢであってもよい。

前記５つの段落のいずれかに記載の特徴に加えて、特定の実施態様例では、太陽電池はＣＩＧＳ型太陽電池であってもよい。

前記６つの段落のいずれかに記載の特徴に加えて、特定の実施態様例では、第２ガラス基板は第１ガラス基板よりも鉄を多く含んでいてもよい。

特定の実施形態例は、例えば前記７つの段落のいずれかに記載の一体型光起電力（ＰＶ）モジュールを備えるサンルーフに関する。

現在最も実用的でかつ最も好ましい実施態様であると考えられるものについて本発明を説明してきたが、本発明は、開示した実施態様に限定されるものではなく、むしろ添付の特許請求の範囲の趣旨及び範囲に包含される様々な変更点及び同等の配置をも網羅するものと解されるべきである。

Claims (9)

1. 車両に用いられる光起電力（ＰＶ）モジュールの製造方法であって、
   第１ガラス基板及び第２ガラス基板を供給する工程と、
   予め決められた、太陽電池の厚さ、積層材の種類、及び積層プロセスを考慮して、流入される前記積層材に気泡が混入しないような細長い形状に形成された複数のスルーホールを有する前記太陽電池を供給する工程と、
   前記第１ガラス基板及び前記第２ガラス基板と、それらの間に配置した前記太陽電池とを前記積層材を介して互いに積層する積層工程と、
   を含み、
   前記積層工程中、前記太陽電池の前記複数のスルーホールが前記積層材で少なくとも実質上塞がれ、
   前記スルーホールが全体として、前記ＰＶモジュールを通過する可視透過率が少なくとも選択された目標値を達成できるように選択された総面積を有する
   光起電力（ＰＶ）モジュールの製造方法。
2. 前記目標値が１０％である、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記太陽電池には、導電性材料の格子が設けられている、
   請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記スルーホールは、前記格子から間隔を空けて配置される、
   請求項３に記載の方法。
5. 前記間隔は、少なくとも約１ｍｍである、
   請求項４に記載の方法。
6. 前記スルーホールは、前記格子間の実質上中央にある、
   請求項３〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 複数のバスバーを前記太陽電池に接続する工程を更に含む、
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記各々のスルーホールは、丸角を有する、
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法で製造された光起電力（ＰＶ）モジュールを供給する工程と、
   前記ＰＶモジュールを前記車両に組み込む工程と、を含む、
   車両の製造方法。

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