特許第6023167号(P6023167)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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特許60231671つ又は複数のタブを備える改良された光起電性外装要素
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6023167
(24)【登録日】2016年10月14日
(45)【発行日】2016年11月9日
(54)【発明の名称】1つ又は複数のタブを備える改良された光起電性外装要素
(51)【国際特許分類】
   E04D 13/18 20140101AFI20161027BHJP
   E04D 1/30 20060101ALI20161027BHJP
   H02S 20/25 20140101ALI20161027BHJP
【FI】
   E04D13/18ETD
   E04D1/30 603H
   H02S20/25
【請求項の数】8
【全頁数】20
(21)【出願番号】特願2014-501223(P2014-501223)
(86)(22)【出願日】2012年3月22日
(65)【公表番号】特表2014-511034(P2014-511034A)
(43)【公表日】2014年5月1日
(86)【国際出願番号】US2012030027
(87)【国際公開番号】WO2012129356
(87)【国際公開日】20120927
【審査請求日】2013年10月25日
(31)【優先権主張番号】61/466,236
(32)【優先日】2011年3月22日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】502141050
【氏名又は名称】ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100077517
【弁理士】
【氏名又は名称】石田 敬
(74)【代理人】
【識別番号】100087413
【弁理士】
【氏名又は名称】古賀 哲次
(74)【代理人】
【識別番号】100173107
【弁理士】
【氏名又は名称】胡田 尚則
(74)【代理人】
【識別番号】100128495
【弁理士】
【氏名又は名称】出野 知
(74)【代理人】
【識別番号】100192463
【弁理士】
【氏名又は名称】奥野 剛規
(72)【発明者】
【氏名】ジェイムズ アール.キーニハン
(72)【発明者】
【氏名】ジョセフ エー.ラングメイド
(72)【発明者】
【氏名】レオナルド シー.ロペス
【審査官】 五十幡 直子
(56)【参考文献】
【文献】 国際公開第2009/137353(WO,A2)
【文献】 実開昭51−148811(JP,U)
【文献】 実開平04−125312(JP,U)
【文献】 特開2001−115601(JP,A)
【文献】 実開昭64−002921(JP,U)
【文献】 特開平10−088741(JP,A)
【文献】 米国特許出願公開第2010/0180523(US,A1)
【文献】 国際公開第2009/137348(WO,A2)
【文献】 米国特許出願公開第2010/0146878(US,A1)
【文献】 英国特許出願公開第02407634(GB,A)
【文献】 米国特許出願公開第2007/0193618(US,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
E04D 13/18
E04D 1/30
H02S 20/23−20/25
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の光起電性外装要素を含む組立体であって、各光起電性外装要素は建築構造物に取り付けることができ、光起電性外装要素の各々は、少なくとも、
光起電性電池組立体と、
該光起電性電池組立体取り付けられる本体部と、
前記光起電性外装要素の両側に配置されるとともに、前記光起電性外装要素、光起電性外装要素、スペーサ装置及び縁部材からなる群から選ばれる水平方向に隣接する1つ又は複数の装置に対して、直接的又は間接的に、電気的に接続することのできる、少なくとも第1及び第2のコネクタ組立体と、
を備え、
前記本体部は、1つ又は複数の上部外周タブを備え、前記上部外周タブは、前記本体部の局所的な延長部分であり、かつ、光起電性外装要素、スペーサ装置及び縁部材からなる群から選ばれる垂直方向に隣接する1つ又は複数の装置の下にそれぞれ嵌り込むことができ、
前記1つ又は複数の上部外周タブは、前記光起電性外装要素の全幅までであることができる幅を有し、
前記1つ又は複数の上部外周タブは、前記垂直方向に隣接する1つ又は複数の装置の所定の固定領域の領域において少なくとも1つの局所的な切り欠きを有し、当該切り欠きによって、留め具が上部外周タブにより妨げられずに所定の固定領域を貫通することが可能である、前記組立体。
【請求項2】
前記光起電性外装要素の各々は、前記1つ又は複数の上部外周タブを受け入れることのできる受容領域を備え、該受容領域は前記光起電性外装要素の下に配置されている、請求項1に記載の組立体。
【請求項3】
前記受容領域は、前記光起電性外装要素の全幅に亘って広がっている、請求項2に記載の組立体。
【請求項4】
前記受容領域は2つ以上の別個の部分によって構成されている、請求項2に記載の組立体。
【請求項5】
前記1つ又は複数の上部外周タブと、前記2つ以上の別個の部分のうちの少なくとも1つとの組み合わせは、前記垂直方向に隣接する1つ又は複数の装置に対する、前記光起電性外装要素の実用的な水平方向の位置調整領域を提供するように構成されている、請求項4に記載の組立体。
【請求項6】
前記1つ又は複数の上部外周タブは、流体を、前記光起電性外装要素の外周縁から離れるように流すことのできる、1つ又は複数の流体誘導機構を備える、請求項1〜5のいずれかに記載の組立体。
【請求項7】
前記1つ又は複数の上部外周タブは前記光起電性外装要素の上縁部に沿って配置された2つ以上の上部外周タブである、請求項1〜6のいずれかに記載の組立体。
【請求項8】
請求項1〜7のいずれか一項に記載の組立体のアレイであって、
第1列に配置された2つ以上の光起電性外装要素と、
垂直方向に隣接し、且つ、水平方向にずれた列である第2列に配置された2つ以上の光起電性外装要素と、
を有する、前記アレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、エネルギー省によって認められた契約DE−FC36−07G017054の下、米国政府の支援を受けて完成した。米国政府は、本発明において一定の権利を有する。本出願は、2011年3月22日出願の米国仮出願第61/466,236号に基づく優先権を主張し、参照により本明細書に組み込まれる。
【0002】
本出願は、2011年3月22日出願の米国仮出願第61/466,236号の出願日の利益を主張し、その内容は、参照によりすべて本明細書に組み込まれる。
【0003】
本発明は、建築構造物に取り付けることのできる改良された光起電性建築用外装要素に関し、前記外装要素は、少なくとも、パネル状の光起電性電池組立体と、該光起電性電池組立体の1又は複数の部分に取り付けられる本体部と、光起電性外装要素の両側に配置されるとともに、光起電性電池組立体を水平方向に隣接する1つ又は複数の装置に対して、直接的又は間接的に、電気的に接続することができる少なくとも第1及び第2のコネクタ組立体と、垂直方向に隣接する1つ又は複数の装置の下にそれぞれ嵌り込むことのできる1つ又は複数の外周タブと、を備えるものである。
【背景技術】
【0004】
首尾よく使用するために、光起電性(PV)装置、特に、建築構造物(例えば、光起電性外装要素又は外壁材)に組み込まれるPV装置の改良への取り組みは、多くの基準を満たす必要がある。PV装置及び該PV装置が組み込まれたアレイは、耐久性(例えば、湿気やその他の環境条件に対して長期に持続するシールなど)が必要であり、また、所望の製品寿命、好ましくは10年以上、より好ましくは25年以上に亘って、機械的な虐待から保護する必要がある。前記装置は、複数の装置のアレイの中に容易に取り付けられ(例えば、従来の屋根用こけら板(shingle)や外壁材と同様に取り付けられる)又は交換される(破損した場合など)必要がある。また、前記装置の下及び該装置が取り付けられる建築物表面に、水が付着するのを極力防ぐように設計する必要もある。
【0005】
このフルパッケージを、消費者にとって望ましいものとし、市場に幅広く受け入れられるものにするためには、システムを安価で構築し、取り付けられるようにする必要がある。これは、他の電力生成手段に対してPV技術の競争力を向上させ、エネルギーの生成コストを下げるのを促進するのに役立ち得るものである。
【0006】
PV装置用システムの既存技術は、前記装置を、建築構造物に直接取り付けるか、又は、前記建築用外装要素(ルーフデッキ又は外装用クラッド材など)上の小割り板や溝、「レール(rails)」(スタンドオフ(stand-offs))に留めることが可能である。これらのシステムは複雑であり、一般に、従来のクラッド材料(例えば、屋根用こけら板や下見張り(siding)など)に取り付けることができず、結果的に、設置に要するコストが高価となり得る。また、それらは、従来の建築用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。PV装置を取り付けるための「スタンドオフ」は、各2〜4フィート程度必要である。したがって、設置コストは、物品のコストと同程度以上になる。また、それらは、反りや退色、物理特性の劣化などの環境条件に関連する問題を被ることもある。
【0007】
以下の特許文献には、これに関連する技術が開示されており、すべての目的上、参照により本明細書に組み込まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】米国特許出願公開第2004/0206035号明細書
【特許文献2】国際公開第2010/151777号
【特許文献3】国際公開第2010/144226号
【特許文献4】欧州特許出願公開第2216829号明細書
【特許文献5】国際公開第1998/036139号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は、光起電性装置であって、特に、建築構造物(小割板、溝又は「レール」(スタンドオフ)を使用しない上記建築用外装要素など)に、好ましくは直接取り付けられ、複数の光起電性外装要素及び潜在的に可能性のある他の装置のアレイ(array)に使用される、光起電性こけら板などの改良された光起電性屋根用又は建築用外装要素関し、上記段落に記載した問題の少なくとも1つを解決することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
改良された光起電性外装要素としては、少なくとも光起電性電池組立体と、該光起電性電池組立体の1又は複数の部分に取り付けられる本体部と、該光起電性外装要素の両側に配置されるとともに、前記光起電性電池組立体を水平方向に隣接する1つ又は複数の装置に対して、直接的又は間接的に、電気的に接続することのできる少なくとも第1及び第2のコネクタ組立体とを備え、前記本体部は、アレイに組み込まれるときに、垂直方向に隣接する1つ又は複数の装置の下にそれぞれ嵌り込むことができ、特に、個々の装置間の電気的接続領域の下に嵌り込むことができる1つ又は複数の外周タブ(peripheral tabs)を備えるものが想定される。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1図1は、本発明に係る改良された光起電性装置の一例の平面図である。
図2図2は、本発明に係る改良された光起電性装置の一例の分解斜視図である。
図3図3Aは、例示的なアレイの平面図であり、図3Bは、建築構造物上に配置された他の例示的なアレイの斜視図である。
図4図4は、例示的な流体誘導機構を備えたタブの斜視図である。
図5図5Aは、本発明に係る改良された光起電性装置の一例の下面の平面図であり、図5Bは、図5Aの5B−5B断面の側面図である。
図6図6Aは、本発明に係る改良された光起電性装置の他の例の下面の平面図であり、図6Bは、図6Aの6B−6B断面の側面図である。
図7図7は、建築構造物上に上げて実施した状態を示す例示的なアレイの側面図である。
図8図8は、例示的なコネクタハウジングを示す図である。
図9図9は、改良された光起電性装置及び可撓性コネクタ組立体の一例の分解図である。
図10図10は、可撓性コネクタ組立体を使用するための改良された光起電性装置の例の拡大斜視図である。
図11図11は、可撓性コネクタ組立体を含む改良された光起電性装置の例の拡大斜視図である。
図12図12は、改良された光起電性装置及び可撓性コネクタ組立体の他の例を示す図である。
図13図13は、他の可撓性コネクタ組立体の例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明は、太陽放射線(例えば、太陽光)に曝されたときに電気的エネルギーを生成する機能を有する複数の構成要素及び該構成要素の組立体として概して記述される、図1に示すような改良された光起電性装置10(以下、「光起電性外装要素」という。)に関する。特に興味深い本発明の主なポイントは、改良されたPV外装要素10が、少なくとも、1又は複数の外周タブ600を有する本体部200に接続された光起電性電池組立体100を備えることである。好ましい実施形態では、PV外装要素は、光起電性電池組立体(並びに、潜在的に可能性のある他の構成要素や電気的接続部品などの組立体)を取得し、光起電性電池組立体少なくとも一部の周りに本体部を成形(例えば、射出成形)することによって形成される。(PV外装要素10の)構成要素及び構成要素組立体と周辺装置との間の関係(少なくとも幾何学的特性及び/又は材料特性など)が、上記背景技術欄において言及した問題の1つ又は複数を解決するのに、非常に重要であると考えられる。本発明において特に興味深いのは、PV外装要素10が、建築用として取り付けられる太陽光発電やBIPVとして知られているものに利用されることであり、ここで、前記PV外装要素10は、図3Bに示すようなアレイ1000などのアレイを形成するために、他の装置(PV外装要素10又はそれ以外のもの)と接続される。構成要素、構成要素組立体及びそれらの関係は、それぞれ以下の段落でより詳細に、より特異的に開示する。
【0013】
本発明の一態様によれば、組立体が、少なくとも、建築構造物に取り付け可能な光起電性外装要素を含み、こけら板は、少なくとも、光起電性電池組立体と、該光起電性電池組立体の1又は複数の部分に取り付けられる本体部と、該光起電性外装要素の両側に配置されるとともに、前記光起電性電池組立体を水平方向に隣接する1つ又は複数の装置に対して、直接的又は間接的に、電気的に接続することのできる少なくとも第1及び第2のコネクタ組立体とを備え、前記本体部は垂直方向に隣接する1つ又は複数の装置の下にそれぞれ嵌り込むことのできる1つ又は複数の上部外周タブを備えるものが想定される。
【0014】
本発明の前記組立体は、例えば、前記光起電性外装要素が、前記1つ又は複数の上部外周タブを受け入れることのできる受容領域を有し、該受容領域は前記光起電性外装要素の下面に配置されること;前記受容領域が前記光起電性外装要素の全幅に亘って広がること;前記受容領域が前記光起電性外装要素の下面に配置され、且つ、2つ以上の別個の部分から構成されること;1つ又は複数の上部外周タブと前記2つ以上の別個の部分の少なくとも1つとが、垂直方向に隣接する1つ又は複数の装置に対する、前記光起電性外装要素の実用的な水平方向の位置調整領域を提供するように構成されること;前記1つ又は複数の上部外周タブがLtp=Ltpn+Ltptによって定義される長さを有することなどの本明細書に記載の特徴の1つ又は複数の任意の組み合わせによって更に特徴付けることができる。ここで、Ltp=(Wbp−(2*exp)−n+C1*(Lbp/Wexp))+(C2*o*(1/ルーフピッチ))であり、前記1つ又は複数の上部外周タブは、流体を、前記光起電性外装要素の外周縁から離れるように流すことのできる1つ又は複数の流体誘導機構を有し;前記1つ又は複数の外周タブは、前記垂直方向に隣接する装置の所定の固定領域に隣接する領域における前記こけら板上に配置される。
【0015】
したがって、本発明の別の態様によれば、組立体のアレイは、少なくとも、第1列に配置された2つ以上の光起電性外装要素と、垂直方向に隣接し、且つ、水平方向にずれた列である第2列に配置された2つ以上の光起電性外装要素と、前記こけら板の各々と、を備え、さらに、建築構造物に取り付け可能であり、少なくとも、光起電性電池組立体、該光起電性電池組立体の1又は複数の部分に取り付けられる本体部;並びに前記光起電性電池組立体の両側に配置され、前記光起電性電池組立体を水平方向に隣接する1つ又は複数の装置に対して、直接的又は間接的に、電気的に接続する少なくとも第1及び第2のコネクタ組立体;を備え、前記本体部は、垂直方向に隣接する1つ又は複数の装置の下にそれぞれ嵌り込むことのできる、1つ又は複数の上部外周タブを備えるものである。本発明の前記アレイは、例えば、前記光起電性外装要素が、前記1つ又は複数の上部外周タブを受け入れることのできる受容領域を有し、該受容領域が前記光起電性外装要素の下に配置されること;前記受容領域が前記光起電性外装要素の全幅に亘って広がること;前記受容領域が前記光起電性外装要素の下に配置され、且つ、2つ以上の別個の部分から構成されること;1つ又は複数の上部外周タブと前記2つ以上の別個の部分の少なくとも1つとが、垂直方向に隣接する1つ又は複数の装置に対する、前記光起電性外装要素の実用的な水平方向の位置調整領域を提供するように構成されること;前記1つ又は複数の上部外周タブがLtp=Ltpn+Ltptによって定義される長さを有することなどの本明細書に記載の特徴の1つ又は任意の組み合わせによって更に特徴付けることができる。ここで、Ltp=(Wbp−(2*exp)−n+C1*(Lbp/Wexp))+(C2*o*(1/ルーフピッチ))であり、前記上部外周タブの少なくとも1つは、電気的コネクタの存在する領域において垂直方向に隣接する2つ以上の装置の下に嵌り込むように適合し;前記1つ又は複数の外周タブは、流体を、前記光起電性外装要素の外周縁から離れるように流すことのできる1つ又は複数の流体誘導機構を有し;前記1つ又は複数の上部外周タブは、前記垂直方向に隣接する装置の所定の固定領域に隣接する領域における前記こけら板上に配置される。
【0016】
上述した態様及び実施例は、他の形態が本発明の範囲内に存在するように、本明細書に開示乃至記載されるものに限定されないと、理解されるべきである。
【0017】
光起電性電池組立体100
光起電性電池組立体100は、多数の層及び構成要素/組立体の集合物とすることができると考えられ、このような組立体は、例えば、現在係属中の国際特許出願PCT/US09/042496に開示されており、参照することによって本明細書に組み込まれる。光起電性電池組立体は、少なくともバリア層122と光起電性電池層110(一般に、バリア層122の周縁の内側に配置される)とを備えている。また、光起電性電池組立体100は、封止材層や他の保護層などの他の層を含むことができると考えられる。例示的な実施例を図面に示し、それを以下に説明する。典型的な光起電性電池組立体100の分解図を図2A及び図2Bに示す。光起電性電池組立体100全体の厚さMTは、約1〜12mm、好ましくは約2〜9mm、最も好ましくは約9.0mm未満である。
【0018】
機能的には、これら封止材層や他の保護層は、各々が共に光起電性電池組立体の保護及び/又は接続を補助するいくつかの異なる層を含むことができる。それぞれ好ましい層について、「上層」(ほとんど露出する要素など)から「下層」(建物や構造物と最も近く接触する層など)までを移動しながら、更に詳細に説明する。一般にそれぞれの好ましい層又はシートは、単層でも、それ自身が副層を含んでいてもよい。
【0019】
バリア層122
バリア層122は、一般に光起電性電池組立体100の環境シールドとして機能し、より具体的には、前記光起電性電池層110の少なくとも一部分の環境シールドとして機能する。バリア層122は、光エネルギーが光起電性電池層110の光活性部分を通過することができるように、透明又は半透明材料で構成されていることが好ましい。この材料は、可撓性(例えば、薄いポリマーフィルム、多層フィルム、ガラス、ガラス複合体など)であっても、剛性(例えば、厚いガラス又はポリカーボネート等のプレキシガラス(商標)など)であってもよい。また、前記材料は、水分/粒子浸透又は蓄積に対して耐性を有することによって特徴付けることもできる。バリア層122は、好ましくない波長が光起電性電池に到達しないように、特定波長の光をフィルタリングする機能を備えることもできる。また、好ましい実施形態では、バリア層122の材料は、約0.05mm〜10.0mm、より好ましくは0.1mm〜4.0mm、最も好ましくは2.5mm〜3.5mmの範囲の厚みを有する。少なくともフィルムの場合においては、他の物理特性として、20MPaを超える引張強度(JIS K7127により測定)、1%以上の引張伸び(JIS K7127により測定)、及び/又は0.05以下の吸水率(23℃、24時間)(ASTM D570により測定)、及び/又は約5×10-6mm/mm℃〜100×10-6mm/℃、より好ましくは約10×10-6mm/mm℃〜80×10-6mm/mm℃、最も好ましくは約20×10-6〜50×10-6mm/mm℃の線膨張係数(「CLTE」)を含むことができる。少なくとも厚いガラスの場合においては、他の物理特性として、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℃、より好ましくは約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)を含むことができる。少なくとも厚いガラスの場合においては、他の物理特性として、約2.42g/cm3〜約2.52g/cm3の密度、約75〜200N/sq.mmの範囲の引張強度、500〜1200N/sq.mmの範囲の圧縮強度、60〜80GPaの範囲の弾性率、約9×10-6mm/mm℃のCLTE、及び、約85%以上、好ましくは約87%以上、より好ましくは約90%以上の可視光透過率を含むことができる。
【0020】
第1の封止材層124
封止材層の一例において、第1の封止材層124は、バリア層122の下方及び概して光起電性電池層110の上方に配置することができる。第1の封止材層124は、隣接する層を共に保持することを助ける接合機構として機能し得ると考えられる。また、光起電性電池110に到達する光エネルギーを、所望の量及び種類で透過させることも必要である。第1の封止材層124は、隣接する層の幾何学的形状における変則性又はこれらの層を通る変則性(例えば、厚みの変化)を補償するように機能することもできる。また、温度変化や物理的変動、曲げによって、層間の撓みや変動が可能となるように機能することもできる。好ましい実施形態において、第1の封止材層124は、実質的に接着フィルム又はメッシュから構成することができ、好ましくはEVA(エチレンビニルアセテート)、熱可塑性ポリオレフィン、ポリウレタン、アイオノマー、シリコン系ポリマー又は類似の材料から構成することができる。この層の好ましい厚みは、約0.1mm〜1.0mm、より好ましくは約0.2mm〜0.8mm、最も好ましくは約0.25mm〜0.5mmである。
【0021】
光起電性電池層110
本発明において想定される光起電性電池層110は、市販されているいくつかの公知の光起電性電池から構成することも、又は、将来開発されるいくつかの光起電性電池から選択することもできる。これらの電池は、光エネルギーを電気に変換する機能を有するものである。光起電性電池の光活性部分は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する材料である。その機能を発現することが知られている任意の使用できる材料は、結晶シリコン、アモルファスシリコン、CdTe、GaAs、色素増感太陽電池(いわゆる、Gratezel電池)、有機/ポリマー太陽電池、又は、光電効果を介して太陽光を電気に変換する任意の他の材料が挙げられる。しかしながら、光活性層は、好ましくはIB−IIIA−セレン化物、IB−IIIA−硫化物又はIB−IIIA−セレニドスルフィドなどのIB−IIIAカルコゲニドの層である。より具体的な例は、銅インジウムセレニド、銅インジウムガリウムセレニド、銅ガリウムセレニド、銅インジウムスルフィド、銅インジウムガリウムスルフィド、銅ガリウムセレニド、銅インジウムスルフィドセレニド、銅ガリウムスルフィドセレニド、及び銅インジウムガリウムスルフィドセレニド(これらはすべてCIGSSと呼ばれる)を含む。これらは、また、式Culn(1−x)GaSe(2−y)によって表すことができる。ここで、xは0〜1であり、yは0〜2である。銅インジウムセレニド及び銅インジウムガリウムセレニドが好ましい。1又は複数のエミッタ(バッファ)層、導電層(例えば、透明導電層)、及び、CIGSS系電池に有用であると当技術分野において既知の追加の電気活性層なども、ここに考慮される。これらの電池は、軟質のものでも、硬質のものでもよく、また、形状やサイズも様々なものを採用できるが、一般的に壊れ易く、また、環境による劣化し易いものである。好ましい実施形態では、光起電性電池組立体110は、実質的な割れが生じず及び/又は機能の有意な損失を生ずることなく、曲げることのできる電池である。代表的な光起電性電池は、米国特許第3767471号明細書、米国特許第4465575号明細書、米国特許出願公開第2005/0011550号明細書、欧州特許出願公開第841706号明細書、米国特許出願公開第2007/0256734号明細書、欧州特許出願公開1032051号明細書、特開平2−216874号公報、特開平2−143468号公報、特開平10−189924号公報などの多くの米国特許や公開公報に教示乃至記載されており、すべての目的上、参照により本明細書に組み込まれる。
【0022】
例えば、図に示すように、光起電性電池層110は、電池、コネクタ組立体構成要素(単数又は複数)300に電気的に接続されており、概して前記光起電性外装要素10の端から端まで及ぶ母線(buss bar(s))のような電気回路を含んでいてもよい。この領域は、バスバー領域311としても知られている。
【0023】
第2の封止材層126
封止材層の別の例においては、第2封止材層126は、一般的に光起電性電池層110の下方に配置され、いくつかの場合においては、上部層122及び/又は第1の封止材層124に直接接触させてもよい。第2の封止材層26は、必ずしも電磁放射線又は光エネルギーを送る必要はなく、第1の封止材層と同様の機能を果たすことができると考えられる。
【0024】
バックシート128
保護層の例では、第2の封止材層126の下側に連接して配置されるバックシート128を設けることができる。このバックシート128は、環境保護層(例えば、層の上側からの湿気及び/又は粒子状物質の侵入防止など)として機能することができる。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)で構成されていることが好ましい。好ましい実施形態において、バックシート128の材料は、水分不透過性の材料とすることができ、また、厚みの範囲を、約0.05mm〜10.0mm、更に好ましくは約0.1mm〜4.0mm、最も好ましくは約0.2mm〜0.8mmとすることができる。その他の物理的特性として、約20%以上の破断伸び(ASTM D882により測定)、約25MPa以上の引張強度(ASTM D882により測定)、及び、約70kN/m以上の引裂強度(グレーブス法により測定)を含むことができる。好ましい材料の例としては、ガラス板、アルミニウム箔、ポリ(フッ化ビニル)(例えば、テドラー(R)(デュポン社の登録商標)として市販されている)、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共重合体(「FEP」としても知られている)、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)、ポリカーボネート、又は、それらの組み合わせである。
【0025】
補助バリアシート130
保護層の他の例としては、前記バックシート128の下側に連接して配置される補助バリアシート130を設けることができる。補助バリアシート130は、前記光起電性外装要素10がさらされる、構造体の任意の特徴(例えば、ルーフデッキの変則性、突出する付属品など)によって引き起こされる可能性がある環境条件や物理的損傷から、上記層を保護するバリアとして作用し得る。これは任意の層であり、不要とすることも想定される。また、この層は、本体部200と同じ機能を果たすことができると考えられる。好ましい実施形態では、補助バリアシート材130の材料は、少なくとも部分的に水分不透過性とすることができ、また、その厚みの範囲は、約0.25mm〜10.0mm、更に好ましくは約0.5mm〜2.0mm、最も好ましくは0.8mm〜1.2mmとすることができる。この層は、約20%以上の破断伸び(ASTM D882により測定)、約10MPa以上の引張強度(ASTM D882により測定)及び約35kN/m以上の引裂強度(グレーブス法により測定)を示すことが好ましい。好ましい材料の例としては、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、ポリ塩化ビニル並びにその他のエラストマー及びプラストマー材料が挙げられる。或いは、前記保護層は、構造的及び環境的な負荷(例えば、風など)に対して追加的な屋根用の機能が発現するように、高剛性材料によって構成することができる。前記光起電性外装要素10の熱膨張係数を改良して、温度の変動時に所望の寸法を維持するように、更なる剛性とすることも望ましい。構造特性を有する保護層材料の例としては、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類、ポリスルホン、アセタール、アクリル、ポリ塩化ビニル、ナイロン、ポリカーボネート、フェノール樹脂、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、エポキシなどのポリマー材料、ガラスや無機物質が充填された複合材料又はそれらの任意の組み合わせなどが挙げられる。
【0026】
上述した層は、多くの組み合わせにより構成又は積層され得るが、前記バリア層122は最上層であることが好ましい。さらに、これらの層は、任意の多くの方法、例えば、これらに限定されないが、接着剤接合、熱又は振動溶着、オーバーモールディング、又は機械的接合などを介して、一体的に接合することができる。
【0027】
後述する実施形態のいくつかを明瞭にするために、光起電性電池組立体100は、2つの部分の組立体という別の様式で更に記述することができる。第1の部分である光起電性電池組立体の部分組立体101は、光起電性電池組立体100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、例えば図2Aに示すように、長さ「LBL」と幅「WBL」を有するものとして説明することができる。LBLの範囲は、下記のLBPの約0.75〜1.25倍であることが好ましく、更に好ましくは、その長さが、それぞれの約5〜10%の範囲内である。また、光起電性電池組立体の部分組立体101は、約30×10-6mm/mm℃〜150×10-6mm/mm℃、更に好ましくは約50×10-6〜100×10-6mm/mm℃の範囲の全CLTE(部分組立体CLTE)を有すると考えられる。
【0028】
本体部200
本体部200は、複数の構成要素/組立体の集合物(compilation)とすることができると考えられるが、一般的に好ましくは、ポリマー(又はポリマーブレンド)を金型(光起電性電池組立体100又はその他の構成要素(例えば、コネクタ用構成要素)など挿入物の有無に拘わらない−本願にて後述する)に射出することによって成形されるポリマー製品が好ましく、例えば、現在係属中の国際特許出願第PCT/US09/042496号に開示されており、参照により本明細書に組み込まれる。この本体部200は、光起電性外装要素10用の主な構造的担体として機能し、この機能を一貫して伴うように構成する必要がある。例えば、それは、本質的にプラスチック構成材料で機能することができる。本体部200は、熱膨張による応力以上の接着強度を光起電性電池組立体に付与する必要があると考えられる。
【0029】
また、本体部200を構成する組成物は、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℃、更に好ましくは約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℃の線熱膨張係数を示すものである。最も望ましくは、本体部200を構成する組成物のCLTEは、バリア層122のCLTEとほぼ一致するものである。本明細書に開示される本体部200を構成する組成物のCLTEは、バリア層122のCLTEの好ましくは20倍(factor)以内、更に好ましくは15倍以内、より好ましくは10倍以内、更により好ましくは5倍以内、最も好ましくは2倍以内の線熱膨張係数(CLTE)によって特徴付けることもできる。本体部200とバリア層122を含む組成物のCLTEが一致することは、PV電池の亀裂や損傷等をもたらし得る温度変化の間、BIPV装置に掛かる熱誘導応力を最小限に抑えるという点で重要である。
【0030】
本明細書に開示される光起電性物品のいくつかの実施形態では、バリア層122はガラスバリア層を含む。バリア層122がガラス層を含む場合、成形用組成物のCLTEは、好ましくは80×10-6mm/mm℃未満、より好ましくは70×10-6mm/mm℃未満、更により好ましくは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℃よりも大きい。
【0031】
ガラスが(バリア層122として)使用される場合には、本体材料の組成物は、好ましくは3%以上の破断伸びを有するが、通常、200%以下である。また、ガラスが使用されない場合には、前記本体材料は、好ましくは100%以上、より好ましくは200%以上、更により好ましくは300%以上であり、好ましくは500%以下の破断伸びを有する。組成物の破断伸びは、試験法ASTM D638−08(2008)を用いて、23℃、50mm/分の試験速度の試験条件により測定した。
【0032】
好ましい実施形態では、本体支持部200は、本体材料を含んでいてもよい(実質的に本体材料により構成されてもよい)。この本体材料は、充填材有り又は無しの成形可能プラスチック(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類、ポリエーテルイミド、ポリイミド類、ポリスルホン、アセタール、アクリル、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、熱可塑性及び熱硬化性ポリウレタン、合成及び天然ゴム、エポキシ、SAN、アクリル、ポリスチレン又はこれらの任意の組み合わせ)を用いることができる。充填材(好ましくは約50重量%以下)としては、着色剤、難燃剤(FR)又は点火抵抗性(IR)材料、ガラス又は無機繊維などの強化材料、表面改質剤のうちの1つ又は複数を用いることができる。また、プラスチックは、酸化防止剤、離型剤、発泡剤、及びその他の一般的なプラスチック添加剤を含むこともできる。好ましい実施形態では、ガラス繊維フィラーが使用される。ガラス繊維は、約0.7mm〜1.2mmの範囲の平均ガラス長と約0.1mm〜約2.5mmの範囲の繊維長(成形後)を有することが好ましい。
【0033】
好ましい実施形態では、本体材料(単数又は複数の組成物)が、5g/10分以上、より好ましくは10g/10分以上のメルトフローレートを有する。このメルトフローレートは、好ましくは100g/10分未満、より好ましくは50g/10分未満、最も好ましくは30g/10分である。組成物のメルトフローレートは、試験法ASTM D1238−04、"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。本願で使用されるポリプロピレン系樹脂も、これと同じ試験方法及び条件を用いる。本発明のポリエチレン及びエチレンのα−オレフィン共重合体のメルトフローレートは、一般にメルトインデックスと呼ばれる、条件E(190℃/2.16Kg)を用いて測定される。
【0034】
すべての実施形態において、組成物は、200MPa以上、より好ましくは400MPa以上、最も好ましくは700MPa以上の曲げ弾性率を有する。好ましい実施形態によれば、光起電性電池組立体100はガラス層を含み、前記曲げ弾性率が好ましくは1000MPa以上、7000MPa以下である。第2の本実施形態によれば、曲げ弾性率は、1500Mpa以下、より好ましくは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、2mm/分の試験速度を用いた試験方法ASTM D790−07(2007)により測定した。本体部200を構成する組成物は、約25×10-6mm/mm℃〜70×10-6mm/mm℃、より好ましくは約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)を示すことも想定される。
【0035】
本体部200は、任意の多くの形状及びサイズを採用することができると考えられる。例えば、正方形、長方形、三角形、楕円形、円形又はそれらの任意の組み合わせとすることができる。本体部200は、例えば、図2に示すように、また、それぞれ僅か10cm及び500cm以上などの長さLBP及び幅WBPを有するものとして説明することもできる。また、厚み(t)は、僅か約1mm〜20mm以上の範囲であってもよいし、本体部200の異なる領域で変えてもよい。好ましくは、前記本体部200は、本体下面部202、本体上面部204及び前記上面部と前記下面部との間に跨り、本体外周縁208を形成する本体側面部206を備えるものとして記述することができる。
【0036】
上部外周タブ600
上部外周タブ600は、前記本体部200の局所的な延長部分として、一般的に定義することができる。隣接する装置の垂直方向の位置調整を補助すること;隣接する装置の水平方向の位置調整を補助すること;例えば、前記コネクタ組立体300の中及びその周辺、又は隣接する2つの装置の向かい合う間の領域(「隙間G」を参照)などにおける水の侵入(例えば、前記光起電性外装要素10下の水の付着)を防ぐこと、のうちの1つ又は複数を機能的に行うことができる。好ましい実施形態では、前記光起電性外装要素10は、こけら板10の上縁部に沿って配置された2つ以上のタブ600を備える。前記タブは、前記機能の実行に応じて任意の形状とすることができる。前記外周タブ600は、任意の数の形状及びサイズとすることができる。例えば、正方形、長方形、三角形、楕円形、円形又はそれらの任意の組み合わせとすることができ、好ましくは、前記タブは、一般的に正方形又は長方形の形状である。また、前記外周タブ600は、例えば、図1に標記されているような長さ「LTP」、幅「WTP」及び厚さ「t」を有するものとして記載することもできる。例示的な例を図1に示す。前記タブ600は、好ましくは前記本体部200と一体であることが好ましく、垂直方向に隣接する1つ又は複数の装置の下に嵌り込むことのできる十分な厚みを(前記装置がその中に受容領域700を有していようと無かろうと)有する。さらに、前記タブ600は、アレイ1000に組み込まれたときに、少なくとも1つのタブ600が、電気的コネクタ300が存在する領域又は2つの隣接する装置の間の領域(隙間Gを参照)において垂直方向に隣接する2つ以上の装置の下に嵌り込むのに適合した位置に、前記光起電性外装要素の上縁部に沿って配置されることが好ましい。前記スペーサ部材「S」と前記PV装置10の間のタブ600や前記スペーサ部材「S」と前記縁部材「E」の間のタブ600についての例示的な例が、図3Aに示されている。また、前記タブ600は、アレイ1000に配置されたときに、前記タブ600が垂直方向に直に隣接する装置の固定領域800の直ぐ下に位置しないような位置に配置されることが好ましい。図3Bは、外装要素の列のすぐ上の光起電性外装要素下側のタブの位置について、特定のタブの位置を示すために点線を用いて示している。垂直方向に直に隣接する装置であって、前記タブ600又は垂直方向に隣接する装置を貫通しないように前記タブ600上部の上に配置される装置に固定するために、任意の留め具を用いることが望ましい。別の方法では、前記タブ600は、前記留め具が1つの装置のみを貫通して前記構造1100に至り、前記留め具が2つの装置を貫通しないように配置されることが好ましい。
【0037】
前記タブの長さは、前記機能の実行に応じて選択することができ、約10mm以上とすることができるが、好ましくは約15mm以上、更に好ましくは20mm以上であり、また、好ましくは約100mm以下、更に好ましくは80mm以下、最も好ましくは60mm以下である。約35mmの長さのタブであれば、ほとんどの場合、前記機能を実行するものと考えられる。図1、4及び7を参照すると、長さLtpは、重複(overlap)、釘打ち位置(nail position)、装置厚み及び取付け公差を補償するための様々な因子、構造材料、環境、並びにその他の天候に関連する特性の計算の組み合わせによって定義してもよいことがわかる。釘の打込位置に関して重複を回避するための最小長さは、式Ltpn=Wbp−(2*exp)−n+C1*(Lbp/Wexp)によって定義することができ、ここで、C1は約0以上、より好ましくは約0.05以上、最も好ましくは約0.1以上の定数である。釘の打込位置に関して重複を回避するための最小長さは、式Ltpn=Wbp−(2*exp)−n+C1*(Lbp/Wexp)によって定義することができ、ここで、C1は約2以下、より好ましくは約1.2以下、最も好ましくは約0.6以下の定数である。この定数は、約0〜約2の任意の部分集合を含むことができる。更なるタブの高さは、重複部分において前記装置の厚みが増加することを要してもよい。建物に一体化させることや屋根機能を提供することが意図された光起電性製品の場合ほど、この厚みの増加には、特に価値がある。再び図1、4及び7を参照すると、この更なる長さは、Ltpt=C2*o*(1/ルーフピッチ)として定義することができ、ここで、C2は約0.5以上、又は約0.5〜3の任意の部分集合、より好ましくは約0.7以上、最も好ましくは約0.8以上の定数であり、Toは前記重複位置の前記装置の厚みであり、ルーフピッチ=rise/runである。C2は、約3以下、より好ましくは約2以下、最も好ましくは約1.5以下の定数である。C2は、約0.5〜3の任意の部分集合の一部としてもよい。これらの式は、前記タブの全長を決定するために組み合わせることができ、ここで、Ltp=Ltpn+Ltptであり、Ltp=(Wbp−(2*exp)−n+C1*(Lbp/Wexp))+(C2*o*(1/ルーフピッチ))である。
【0038】
前記タブの幅は、約15mm以上とすることができると考えられるが、好ましくは約30mm以上、より好ましくは40mm以上、最も好ましくは約50mm以上であり、好ましくは約200mm以下、より好ましくは約150mm以下、最も好ましくは約120mm以下である。前記タブ600は、こけら板の全幅までとすることができると考えられるが、少なくとも、留め具が妨げられずに貫通することを可能にする局所的な切り欠き(cut outs)を前記固定領域800の領域において有することが好ましい。
【0039】
また、約0.5mm〜20.0mm、好ましくは約0.5mm以上、より好ましくは約1.0mm以上、最も好ましくは約2.0mm以上であり、好ましくは約20.0mm以下、より好ましくは約15.0mm以下、最も好ましくは約10mm以下の範囲の厚み(t)を有していてもよい。前記厚みは、前記外周タブ600の異なる領域で変えることも想定される(例えば、局所的に厚く又は薄くした場所の下の流体誘導機構等を参照)。
【0040】
また、前記外周タブ600は、外周タブ下面部602と、外周タブ上面部604と、前記上面と下面部の間に跨り、本体外周縁部608を形成する外周タブ側面部606と、を有するものとして記載することもできる。
【0041】
好ましい一実施形態では、前記タブ600は、流体誘導機構610を備える。このような機構は、水を、光起電性外装要素10の縁部から離れるように流出させることを促し、前記こけら板10の下(例えば、本体下面部202)に水が達するのを防ぐ助けとなる。想定される流体誘導機構610は、例えば、図4に示されているような谷状又は突起状など、前記タブ600のプレーナ面以外の表面内/上に配置された幾何学的形状を含んでいてもよい。その他の想定される機構610としては、前記タブ600の表面に、ガスケット材料、エラストマー、コーキング材又は類似の封止材料などの圧縮可能材料を付加することを含んでいてもよい。任意の又はすべての前記流体誘導機構610は、前記タブ600の領域のみに限られず、前記本体200の主要部内に続いていてもよい。
【0042】
受容領域700
受容領域700は、隣接する装置の前記外周タブ600のクリアランス領域として機能する。それは、少なくとも局所的に、前記光起電性外装要素10又は他の装置、前記1つ又は複数の外周タブを受容することができ、前記建築構造物に取り付けられるときに、前記光起電性外装要素10又は他の装置が曲がったり、歪んだりしない厚さを有する場所である。一般に、この受容領域は、前記光起電性外装要素又は他の装置の下に配置することができる。図5A〜6Bには2つの例示的な例が示されており、ここには、連続的な受容領域700と分離した受容領域700がある。連続的な受容領域700の場合においては、前記タブ600及び領域700の組み合わせは、垂直方向に隣接する列における装置の垂直方向の位置調整を補助することができる。分離した受容領域700の場合においては、前記タブ600と領域700の組み合わせは、垂直方向に隣接する列における垂直及び水平方向の両方の位置調整を補助することができる。好ましくは前記領域700の寸法(長さ及び/又は幅)は、前記タブ600のそれよりも大きい。好ましい実施形態では、前記領域700の寸法は、前記タブよりも約2%以上大きく、より好ましくは約5%以上大きく、最も好ましくは約7%以上大きく、また、好ましくは約25%以下の大きさ、より好ましくは約15%以下の大きさ、最も好ましくは約10%以下の大きさである。
【0043】
固定領域800
固定領域800は、これを介して前記外装要素10を建築構造物に(例えば釘、ネジ、クリップなどの留め具を介して)固定するのに望ましい光起電性外装要素10の領域である。領域800は、取り付け作業者が、簡単に釘、ネジ又はその他の締結具を打ち込むのに適切な領域を確認できるように、光起電性外装要素10上で積極的に認識されることが好ましい。図1に示すように、一つの図示例においては、複数の半円と文字で好ましい固定領域800が認識される。
【0044】
コネクタ組立体300
コネクタ組立体は、一般に、光起電性外装要素10への及び/又は光起電性外装要素10からの電気通信を可能とするために機能するものである。この通信は、光起電性電池層110に繋がった回路に接続することができ、又は、他の回路を介して、前記光起電性外装要素10を通じて及び横断して通信することを容易にすることもできる。コネクタ組立体は、様々な構成要素及び組立体によって構成することができ、また、部分的に又は完全に前記光起電性外装要素10に(中に埋め込まれて)一体化することができる。硬質及び軟質部分の両方を含むことができる。組立体300は、電気通信を容易にするために、別々の構成要素(例えば、図9に示されるブリッジコネクタ330を参照)を使用しても、使用しなくてもよい。可能な構成の具体例/実施形態を図面に示し、以下に続く段落で検討する。
【0045】
コネクタ組立体300は、他の構成も想定されるが、好ましくは、少なくともポリマー製のハウジング310と、該ハウジング310から外側に突出して、一般に前記光起電性外装要素10に埋め込まれるリード線320とを備える。前記ハウジング310は、例えば、図8に示されるように、接続コネクタのいずれかを収容する又は接続コネクタに収容されるように適合し得ると考えられる。さらに、図9〜12には、(ブリッジ1210の有無に拘わらず)その中に前記コネクタ300を配置することができるコネクタポケット1200が示されている。
【0046】
ポリマーハウジング310
第1の例として、例示的なコネクタハウジング310が図10に示されている。この例においては、前記ハウジングは、接続コネクタ(コネクタ接続部品)を受け入れるように適合されてもよく、例えば、前記光起電性外装要素10へ及び/又は該要素10から電気的に連通させるためのブリッジコネクタ330との接続に用いられるように構成することができる。第2の例では、コネクタハウジングは、接続コネクタ(コネクタ接続部品)内に受け入れられるように適合されてもよい。
【0047】
前記ハウジング310は、(上記のような)任意の数の材料により構成することが想定されるが、約0.1GPa以上、より好ましくは約1GPa以上、最も好ましくは約10GPa以上の引張弾性率;約1%以上、より好ましくは約1.5%以上、最も好ましくは約2.5%以上の値の極限伸び;約50×10-6mm/mm℃、より好ましくは30×10-6mm/mm℃、最も好ましくは約20×10-6mm/mm℃の線熱膨張係数等の材料特性を備えるものが好ましい。
【0048】
リード線320
前記リード線320は、電気を伝導するように機能すれば、任意の数の材料及び幾何学的形状によって構成することができると考えられる。また、これらは隆起した可撓性部分を含んでいてもよい。前記コネクタ組立体300が前記光起電性外装要素10に(埋め込まれて)完全に一体化されている場合には、前記リード線320は、前記可撓性部分を必要とせず、また、本発明の主題でもない。前記リード線320が可撓性部分を有する実施形態は、本発明の一部として想定されるものであり、さらに以下に詳述する。
【0049】
第1の例示的な実施形態では、前記リード線320は、例えば、図12に示すように、前記ハウジング310の一端に接続し、また、前記光起電性外装要素10の対向する他端に接続する(例えば、前記光起電性電池組立体110と結合する)ことができる。
【0050】
第2の例示的な実施形態では、前記リード線320は、例えば、図9に示されるように、両端に配置された2つの分離したハウジング310に接続することができ、そして、その後、前記光起電性外装要素10に接続する(例えば、コネクタ接続部品322又は一体化コネクタ組立体300を用いて、前記光起電性電池組立体110に機械的に取り付ける)ことができる。上記に一般的に記述したように、前記リード線320は、隆起した可撓性部分を含んでいてもよい。最低でも、前記リード線320は、前記可撓性部分が前記コネクタ組立体の界面長IL以上の距離を移動するような距離に屈曲可能であるため、対向するコネクタを係合させ、また、係合を解くことができ、そして、好ましい実施形態では、前記リード線320は、ワイヤストランド、好ましくは被覆又は絶縁されたワイヤによって構成される。
【0051】
他の例示的な実施形態では、図13に示されるように、前記リード線は、局所的に可撓性継手326を含む可撓性コネクタモジュール322の(好ましくは中に配置された)一部である。この実施形態では、前記モジュール324は、前記コネクタ接続部品322を介して前記光起電性外装要素10に接続される。明瞭にするために、「接合した(bonded)」は、例えば、これらに限定されないが、はんだ付け、(導電性又はその他の)接着剤、溶接等のプロセス及び構造の使用を含むことができる。「機械的に接続された(mechanically attached)」は、例えば、これらに限定されないが、ねじ、クリップ、かしめ、圧入、折り畳み、ひねり等のプロセス及び構造の使用を含むことができる。
【0052】
装置アレイ1000
装置(例えば、光起電性外装要素、スペーサ装置、縁部材など)のアレイは、太陽放射(例えば、太陽光)に曝されたときに電気エネルギーを生成するように機能する。アレイは、建築構造物に取り付けられるように相互接続された装置の集合体である。本発明の目的上、前記アレイ1000は、建築構造物1100の既存のルーフデッキ上(又は外側面)に、又は、以前に取り付けられた屋根用材料(例えば、アスファルト外装要素)上に、従来の屋根用こけら板に適用されているのと同様の方法で(本明細書において特に断りのない限り)、直接取り付けられる。これらのアレイ1000は、2つ以上の装置を含む列であって、隣接する装置の列の2列以上から構成することができる。図3Aに図示例として示すように、示した前記アレイ1000は、1列当たり2つの装置を有する列を2列有し、各末端に共用の縁部材を有する(光起電性外装要素10、縁部材「E」、スペーサ装置「S」)。縁部材「E」は、通常、複数の装置列を共に接続するように機能し、その他の機能要素を含んでいても、含んでいなくてもよい。スペーサ装置「S」は、通常、列内において装置を接続するように機能することができ、その他の機能要素を含んでいても、含んでいなくてもよい。図3Bに示すように、他の例示的な例では、前記アレイ1000は、1列当たり3つの装置を有する列を4列と、各末端に共用の縁部材(光起電性外装要素10、縁部材「E」、スペーサ装置「S」)とを有し、建築構造物1100上に明瞭に示される。前記装置は、別の装置と接続される。図3Aに明瞭に見られるように、1つの好ましい実施形態によれば、前記装置は、前記コネクタ組立体300及びブリッジコネクタ330を介して、他の装置と電気的に接続される。前記ブリッジコネクタ330は、前記コネクタ組立体300に対して、分離した構成要素(前記光起電性電池組立体に、間接的に電気的に接続する)又は全体(前記光起電性電池組立体に、直接的に電気的に接続する)とすることができる。上記の実施形態又は例は、相互に排他的ではなく、組み合わせて用いることができると考えられる。
【0053】
特に断らない限り、本明細書に示されている種々の構造の寸法及び形状は、本発明を限定することを意図したものではなく、他の寸法又は形状も可能である。複数の構成要素は、単一の一体構造によって提供することができる。或いは、単一の一体化された構造は、別々の複数の構成要素に分割することもできる。さらに、本発明の特徴は、例示された一実施形態のみに関連して説明したが、このような特徴は、任意の所与の用途のために、他の実施形態の1つ又は複数の他の特徴と組み合わせてもよい。また、本明細書の独特な構造の製造及びその工程もまた、本発明による方法を構成することは上記から理解されるであろう。
【0054】
特に明記しない限り、本明細書に開示された材料や組立体の線膨張係数(CLTE)は、TAインスツルメンツのTMA型2940を用いて、試験方法ASTM E1824−08(2008)、−40℃〜90℃の温度範囲、5℃毎分の条件で、機器に提供される標準のソフトウェアを使用して測定した。組成物は、材料が熱転移を受ける際に、CLTEが他の領域から変化する温度範囲を示すことを当業者は理解するであろう。このような場合において、CLTEの好ましい範囲は、組成物、組立体及び/又はバリア層122の最大測定CLTEを指す。光起電性装置は、CLTEが非常に異なる多くの材料を含んでいてもよい。例えば、PV組立体は、CLTEがすべて異なる、太陽電池、金属導体、ポリマー封止材、ガラスなどのバリア材料、又は他の異種材料を含むことができる。PV組立体のCLTEは、−40℃〜90℃の間のいくつかの温度において、前記組立体の寸法を測定することによって算出することができる。この温度範囲は、特に断らない限り、すべての他の物理的性質(試験)にも適用される。
【0055】
本発明の好ましい実施形態を開示してきた。当業者は、具体的な修正が本発明の教示に入るであろうことは理解するであろう。したがって、特許請求の範囲は、本発明の真の範囲及び内容を決定するために検討されるべきである。本願の上記した任意の数値は、低い値から、任意の低い値及び任意に高い値の間に2単位以上の分離があること提供する1単位の増加分における高い値までのすべての値を含むものである。一例として、構成成分量、又は、例えば、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、より好ましくは30〜70であると記載されている場合は、それは、15〜85、22〜68、43〜51、30〜32などのような値が、本明細書において明示的に列挙されているということを意図している。1未満の値については、1単位が、適宜0.0001、0.001、0.01又は0.1であると想定される。これらは、具体的に意図されるものの単なる例であり、下限値と上限値の間に挙げられる数値のすべての可能な組み合わせも、同様に、本願に明示的に記載されているものとみなされるべきである。特に明記しない限り、すべての範囲は、両方の端点及び両端点間のすべての数を含む。範囲に関しての「約」又は「ほぼ」の使用は、範囲の両端に適用される。したがって、「約20〜30」は、少なくとも特定された両方の端点を含む「約20〜約30」に該当することを意図している。特許出願及び刊行物を含むすべての記述及び参考文献の開示は、すべての目的上、参照により組み込まれる。
【0056】
用語「から本質的になる」という組み合わせに関する記載は、識別された要素(elements)、成分(ingredients)、部品(components)又は工程(steps)、及び、そのような他の要素、成分、部品又は工程であって、組み合わせの基本的かつ新規な特性に重大な影響を与えていないものを含めるべきである。また、本明細書において、要素、成分、部品又は工程の組み合わせに関して記載した「含む(comprising)」又は「含める(including)」という用語の使用は、本質的に要素、成分、部品又は工程からなる実施形態が想定される。複数の要素、成分、部品又は工程は、単一の統合された要素、成分、部品又は工程によって提供することができる。或いは、単一の統合された要素、成分、部品又は工程は、別々の複数の要素、成分、部品又は工程に分割することもできる。要素、成分、部品又は工程に関する記載である"a"又は「1」の開示は、要素、成分、部品又は工程が、追加の要素、成分、部品又は工程を排除することを意図するものではない。
本発明に関連する発明の実施態様の一部を以下に示す。
[態様1]
建築構造物に取り付けることのできる光起電性外装要素を含む組立体であって、こけら板は、少なくとも、
光起電性電池組立体と、
該光起電性電池組立体の1又は複数の部分に取り付けられる本体部と、
前記光起電性外装要素の両側に配置されるとともに、前記光起電性電池組立体を水平方向に隣接する1つ又は複数の装置に対して、直接的又は間接的に、電気的に接続することのできる、少なくとも第1及び第2のコネクタ組立体と、
を備え、前記本体部は、垂直方向に隣接する1つ又は複数の装置の下にそれぞれ嵌り込むことのできる、1つ又は複数の上部外周タブを備える、前記組立体。
[態様2]
前記光起電性外装要素は、前記1つ又は複数の上部外周タブを受け入れることのできる受容領域を備え、該受容領域は前記光起電性外装要素の下側に配置される、上記態様1に記載の組立体。
[態様3]
前記受容領域は、前記光起電性外装要素の全幅に亘って広がる、上記態様2に記載の組立体。
[態様4]
前記受容領域は、前記光起電性外装要素の下側に配置され、且つ、2つ以上の別個の部分によって構成される、上記態様2に記載の組立体。
[態様5]
前記1つ又は複数の上部外周タブと、前記2つ以上の別個の部分のうちの少なくとも1つとの組み合わせは、垂直方向に隣接する1つ又は複数の装置に対する、前記光起電性外装要素の実用的な水平方向の位置調整領域を提供するように構成される、上記態様4に記載の組立体。
[態様6]
前記1つ又は複数の上部外周タブが、Ltp=Ltpn+Ltptによって定義される長さを有し、ここで、Ltp=(Wbp−(2*exp)−n+C1*(Lbp/Wexp))+(C2*To*(1/ルーフピッチ))である、上記態様1〜5のいずれかに記載の組立体。
[態様7]
前記1つ又は複数の上部外周タブは、流体を、前記光起電性外装要素の外周縁から離れるように流すことのできる、1つ又は複数の流体誘導機構を備える、上記態様1〜6のいずれかに記載の組立体。
[態様8]
前記1つ又は複数の外周タブは、前記垂直方向に隣接する装置の所定の固定領域に隣接する領域における、前記こけら板上に配置される、上記態様1〜7のいずれかに記載の組立体。
[態様9]
上記態様1〜8のいずれか一つに記載の組立体のアレイであって、
第1列に配置された2つ以上の光起電性外装要素と、
垂直方向に隣接し、且つ、水平方向にずれた列である第2列に配置された2つ以上の光起電性外装要素と、
を有する、前記アレイ。
図1
図2
図3A
図3B
図4
図5A
図5B
図6A
図6B
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13