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特開2023-29963窓一体型透明光起電力モジュール

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023029963

(43)【公開日】2023-03-07

(54)【発明の名称】窓一体型透明光起電力モジュール

(51)【国際特許分類】

H02S 40/22 20140101AFI20230228BHJP

H01L 31/048 20140101ALI20230228BHJP

【ＦＩ】

H02S40/22

H01L31/04 560

【審査請求】有

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022194159

(22)【出願日】2022-12-05

(62)【分割の表示】P 2019537169の分割

【原出願日】2018-01-10

(31)【優先権主張番号】62/444,577

(32)【優先日】2017-01-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】515087787

【氏名又は名称】ユビキタスエナジー，インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＵＢＩＱＵＩＴＯＵＳＥＮＥＲＧＹ，ＩＮＣ．

【住所又は居所原語表記】３６９６ＨａｖｅｎＡｖｅｎｕｅ，ＳｕｉｔｅＢ，ＲｅｄｗｏｏｄＣｉｔｙ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ９４０６３ＴｈｅＵｎｉｔｅｄＳｔａｔｅｓｏｆＡｍｅｒｉｃａ

(74)【代理人】

【識別番号】100137969

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部憲昭

(74)【代理人】

【識別番号】100104824

【弁理士】

【氏名又は名称】穐場仁

(72)【発明者】

【氏名】バール，マイルス

(72)【発明者】

【氏名】ミラード，イアン

(72)【発明者】

【氏名】モラーロ，レイチェル

(72)【発明者】

【氏名】ハルディブ，ヴィラール

(72)【発明者】

【氏名】ヘス，デイモン

(72)【発明者】

【氏名】パンディ，リチャ

(57)【要約】（修正有）

【課題】窓一体型透明光起電力モジュールに関し、建造物の窓のような場所に従来のＰＶセルを取り付けることに関連するコスト、不透明さ、および審美的問題を解決する方法を提供する。
【解決手段】発電窓は、第１のガラス板、第２のガラス板、および第１のガラス板の内面または第２のガラス板の内面上に形成された光起電装置を含む。光起電装置は、第１の透明電極層と、第２の透明電極層と、可視光を透過し、紫外線または近赤外線を吸収するように構成された１つまたは複数の活性層とを含む。いくつかの実施形態では、発電窓はまた、キャビティによって第１のガラス板と第２のガラス板とを分離するように構成されたスペーサをも含む。いくつかの実施形態では、発電窓はまた、赤外光を反射するためのエレクトロクロミック層または低Ｅ層などの１つまたは複数の機能層をも含む。
【選択図】図９Ｆ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内面を含む第１のガラス板と、
内面を含む第２のガラス板と、
前記第１のガラス板の前記内面または前記第２のガラス板の前記内面上に形成され、前記第１のガラス板または前記第２のガラス板の前記内面の全体に重なる光起電装置であって、前記光起電装置は、第１の周縁部と、前記第１の周縁部に対向する第２の周縁部とを含む複数の周縁部を有し、前記光起電装置は、
第１の透明電極層と、
第２の透明電極層と、
紫外光または近赤外光を吸収し、可視光を透過するように構成されている１つまたは複数の活性層とを備える光起電装置と、
前記光起電装置の前記第１の周縁部に沿って延伸し、前記第１の透明電極層と接触している第１のバスバーと、
前記光起電装置の前記第２の周縁部に沿って延伸し、前記第２の透明電極層と接触している第２のバスバーと、
赤外光を反射するように構成された低放射率（低Ｅ）層であって、前記低Ｅ層が前記光起電装置と前記第２のガラス板の間に配置され、前記第１のガラス板が外部環境に面するように構成された、低放射率（低Ｅ）層と
を備える発電窓。

【請求項2】

キャビティによって前記第１のガラス板と前記第２のガラス板とを分離するスペーサ
をさらに備え、
前記スペーサは、前記光起電装置の周縁の外側であるが前記第１のガラス板または前記第２のガラス板の周縁内に閉ループを形成し、
前記第１のバスバーおよび前記第２のバスバーは、前記スペーサによって形成された周縁内にあるか、または前記スペーサの下にある、請求項１に記載の発電窓。

【請求項3】

前記光起電装置上かつ前記スペーサによって形成される前記周縁内の封入層をさらに備える、請求項２に記載の発電窓。

【請求項4】

前記封入層が１つまたは複数の薄膜封入層を含む、請求項３に記載の発電窓。

【請求項5】

前記封入層がガラスパネルまたは積層バリア層を含む、請求項３に記載の発電窓。

【請求項6】

前記発電窓は、２本のワイヤをさらに含み、各ワイヤが前記第１のバスバーまたは前記第２のバスバーに電気的に接続され、前記スペーサ内の気密シールを介して前記スペーサを通過する、請求項２に記載の発電窓。

【請求項7】

前記光起電装置と前記低Ｅ層との間に位置決めされている封入層をさらに備える、請求項１に記載の発電窓。

【請求項8】

前記光起電装置は、前記第１のガラス板と前記第２のガラス板との間に積層されている、請求項１に記載の発電窓。

【請求項9】

前記光起電装置に電気的に結合されている機能デバイスをさらに備え、前記機能デバイスは、任意にエレクトロクロミック素子を含む、請求項１２に記載の発電窓。

【請求項10】

バリア層と、
前記バリア層と前記第２のガラス板との間のエレクトロクロミック層であって、前記第１の透明電極層および前記第２の透明電極層に電気的に結合されたエレクトロクロミック層をさらに含む、請求項１に記載の発電窓
を含むエレクトロクロミック窓。

【請求項11】

発電窓を作製する方法であって、
第１のガラス板の上面上に、第１の周縁部と、前記第１の周縁部に対向する第２の周縁部とを含む複数の周縁部を有する光起電装置を形成することであって、前記光起電装置が、
第１の透明電極層と、
紫外光または近赤外光を吸収し、可視光を透過するように構成されている１つまたは複数の活性層と、
第２の透明電極層と
を備える、ことと、
前記光起電装置の前記第１の周縁部に沿って延伸し、前記第１の透明電極層と接触している第１のバスバーを形成することと、
前記光起電装置の前記第２の周縁部に沿って延伸し、前記第２の透明電極層と接触している第２のバスバーを形成することと、
前記光起電装置の上に第２のガラス板を取り付けることであって、前記第２のガラス板が、ある距離だけ前記光起電装置から分離されており、前記光起電力デバイスが、前記第１のガラス板または前記第２のガラス板の外縁を除いた前記第１のガラス板または前記第２のガラス板の内面全体に重なっている、ことと、
低放射率（低Ｅ）層を前記光起電装置と前記第２のガラス板の間に形成することであって、前記低Ｅ層が赤外光を反射するように構成され、前記第１のガラス板が外部環境に面するように構成されている、ことと
を含む、方法。

【請求項12】

前記光起電装置上に封入層を堆積することと
をさらに含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記光起電装置の上に前記第２のガラス板を取り付けることは、
前記封入層上にスペーサを取り付けることと、
前記スペーサ上に前記第２のガラス板を取り付けることとを含み、
前記スペーサは、前記光起電装置の周縁の外側であるが前記第１のガラス板または前記第２のガラス板の周縁内に閉ループを形成し、
前記第１のバスバーおよび前記第２のバスバーは、前記スペーサによって形成された周縁内にあるか、または前記スペーサの下にある、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記光起電装置上に前記封入層を堆積することは、１つまたは複数の薄膜層を堆積することを含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項15】

前記第２のガラス板上または前記光起電装置の上方にエレクトロクロミック層を形成することと、
前記エレクトロクロミック層を前記光起電装置に電気的に結合することと
をさらに含む、請求項１１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
[0001]本出願は、２０１７年１月１０日に出願された、「ＷＩＮＤＯＷ－ＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤＴＲＡＮＳＰＡＲＥＮＴＰＨＯＴＯＶＯＬＴＡＩＣ」と題する米国仮特許出願第６２／４４４，５７７号の優先権を主張し、その開示は本明細書においてその全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

[0002]本発明は、一般に光起電力モジュールおよび装置の分野に関し、より詳細には窓一体型透明光起電力モジュールに関する。

【背景技術】

【0003】

[0003]建造物一体型光起電（ＰＶ）技術は、建造物に照射される太陽エネルギーを、建造物において使用もしくは貯蔵することができる、または電力網にフィードバックすることができる電気エネルギーに変換するために使用されている。しかしながら、そのような技術は、例えば、建造物の窓のような場所に従来のＰＶセルを取り付けることに関連するコスト、不透明さ、および審美的問題のために広く使用されていない。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0004】

[0004]本明細書に開示される技術は、窓一体型光起電力モジュールなどの光起電力モジュールに関する。
窓一体型光起電力モジュールは、可視帯域の外側の光を電気エネルギーに変換することができる可視透明ＰＶ層を含むことができる。例えば、１つまたは複数の可視透明ＰＶ層は、熱伝達を低減するために間隙によって分離された２つ以上の窓板（パネルまたはライトとも呼ばれる）を含み得る断熱ガラスユニット（ＩＧＵ）に一体化され得る。可視透明ＰＶ層は、赤外線（ＩＲ）および／または紫外線（ＵＶ）光を電気エネルギーに変換することができ、したがって電気エネルギーを発生させることができ、同時に、例えば、照明を目的として可視光が通過することを可能にしながら、ＩＲ光による建造物の加熱をさらに低減することができる。いくつかの実施形態では、ＩＧＵにさらなる機能を追加するために、および／またはＩＧＵの性能をさらに改善するために、他の機能層をＰＶ層またはＩＧＵに一体化することもできる。

【0005】

[0005]いくつかの実施形態によれば、発電窓は、第１のガラス板、第２のガラス板、および第１のガラス板の内面または第２のガラス板の内面上に形成された光起電装置を含み得る。光起電装置は、第１の透明電極層と、第２の透明電極層と、可視光を透過し、紫外線または近赤外線を吸収して紫外光または近赤外光を電気に変換するように構成された１つまたは複数の活性層とを含み得る。いくつかの実施形態では、光起電装置は、光起電装置と赤外光を反射するための低Ｅ層の両方として作用するように構成されてもよい。いくつかの実施態様において、光起電装置は、第１のガラス板と第２のガラス板との間に積層されてもよい。いくつかの実施形態において、発電窓はまた、光起電装置に電気的に結合された機能デバイスをも含み得る。いくつかの実施形態では、機能デバイスはエレクトロクロミック素子を含んでもよい。

【0006】

[0006]いくつかの実施形態において、発電窓はまた、第１の透明電極層と接触する第１のバスバーと、第２の透明電極層と接触する第２のバスバーと、キャビティによって第１のガラス板と第２のガラス板とを分離するスペーサとをも含み得る。スペーサは、光起電装置の周縁の外側で、ただし、第１のガラス板または第２のガラス板の周縁内に、閉ループを形成し得る。第１のバスバーおよび第２のバスバーは、スペーサによって形成される周縁の中、またはスペーサの下にあってもよく、第１のバスバーおよび第２のバスバーの各々は、光起電装置の縁部に沿って延伸する。いくつかの実施形態では、発電窓はまた、光起電装置上かつスペーサによって形成される周縁内に封入層を含み得る。いくつかの実施態様では、封入層は１つまたは複数の薄膜封入層を含んでもよい。いくつかの実施態様では、封入層は、赤外光を反射するための低放射率（低Ｅ）層を含み得る。いくつかの実施態様では、封入層はガラスパネルまたは積層バリア層を含んでもよい。いくつかの実施態様では、発電窓はまた、各ワイヤが第１のバスバーまたは第２のバスバーに電気的に接続され、スペーサ内の気密シールを介してスペーサを通過する２本のワイヤを含み得る。

【0007】

[0007]いくつかの実施形態によれば、エレクトロクロミック窓は、第１のガラス板と、第１のガラス板の内面上に形成された光起電装置と、バリア層と、第２のガラス板と、エレクトロクロミック層とを含むことができる。光起電装置は、第１の透明電極層と、第２の透明電極層と、紫外線または近赤外線を吸収し、可視光を透過するように構成された１つまたは複数の活性層とを含むことができる。エレクトロクロミック層は、バリア層と第２のガラス板の間に位置決めすることができ、第１の透明電極層および第２の透明電極層に電気的に結合することができる。

【0008】

[0008]いくつかの実施形態によれば、発電窓を作製するための方法は、第１のガラス板の上面に光起電装置を形成することと、光起電装置の上に第２のガラス板を取り付けることであって、第２のガラス板は、ある距離をおいて光起電装置から分離される、取り付けることとを含むことができる。光起電装置は、第１の透明電極層と、紫外線または近赤外線を吸収し、可視光を透過するように構成された１つまたは複数の活性層と、第２の透明電極層とを含むことができる。

【0009】

[0009]いくつかの実施形態において、発電窓を作製するための方法はまた、第１の透明電極層と接触する第１のバスバーを形成することと、第２の透明電極層と接触する第２のバスバーを形成することと、光起電装置上に封入層を堆積することとをも含むことができる。いくつかの実施形態では、光起電装置の上に第２のガラス板を取り付けることは、封入層の上にスペーサを取り付けることと、スペーサの上に第２のガラス板を取り付けることとを含み得る。スペーサは、光起電装置の周縁の外側で、ただし、第１のガラス板または第２のガラス板の周縁内に、閉ループを形成し得る。第１のバスバーおよび第２のバスバーは、スペーサによって形成される周縁の中、またはスペーサの下にあってもよく、第１のバスバーおよび第２のバスバーの各々は、光起電装置の縁部に沿って延伸する。いくつかの実施形態では、光起電装置上に封入層を堆積することは、１つまたは複数の薄膜層を堆積することを含み得る。いくつかの実施形態では、方法は、第２のガラス板を光起電装置の上に取り付ける前に、第２のガラス板の底面上または光起電装置の上方で赤外光を反射するための低Ｅ層を形成することをさらに含み得る。いくつかの実施形態では、方法は、第２のガラス板上または光起電装置の上方にエレクトロクロミック層を形成することと、エレクトロクロミック層を光起電装置に電気的に結合することとをさらに含み得る。

【0010】

[0010]従来技術にまさる多くの利点が本発明によって達成される。例えば、本発明の実施形態は、可視光による建造物の内部の照明に影響を与えることなく、断熱と太陽光発電の両方に使用することができる。ＩＧＵに入射するＩＲ光（主要な熱源）を電力に変換することによって、ＰＶ層は、熱放射率および太陽熱利得係数などのＩＧＵの全体的な熱性能を改善するのを助け、したがって建造物の暖房および／または冷房コストを低減することができる。ＰＶ層は可視光に対して実質的に透明であるため、光源（例えば、太陽）からの可視光は、照明目的のためにほとんど損失なしにＩＧＵを通って建造物に入ることができる。様々な実施形態において、ＰＶ層は、種々の構成に従って他の機能層（例えば、エレクトロクロミック層）と共にＩＧＵに一体化することができ、これらの機能層に電力を提供することができる。したがって、既存の窓および／またはガラスカーテンウォールの美観を維持または改善して、より自由に建築に利用することを可能にすることができる。本発明のこれらのおよび他の実施形態は、その利点および特徴の多くと共に、以下の本文および添付の図面に関連してより詳細に説明される。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1A】例示的な断熱ガラスユニット（ＩＧＵ）の上面図である。

【図1B】例示的なＩＧＵの断面図である。

【図2A】特定の実施形態による例示的な透明光起電力（ＰＶ）モジュールを示す図である。

【図2B】特定の実施形態による、透明ＰＶモジュールのＩＧＵへの一体化を示す図である。

【図2C】特定の実施形態による、建造物の窓への、透明ＰＶモジュールを有するＩＧＵの一体化を示す図である。

【図3A】ＡＭ１．５全天太陽スペクトルおよび人間の眼の明所視応答を示す図である。

【図3B】特定の実施形態による、セルのエネルギーバンドギャップの関数としての透明励起子太陽電池の単接合電力変換効率を示す図である。

【図3C】特定の実施形態による太陽電池内の透明接合の数の関数としての太陽電池の電力変換効率を示す図である。

【図3D】ＣＩＥ色空間色度図である。

【図4A】特定の実施形態による二重板ＩＧＵ内のＰＶ層の様々な構成のうちの１つを示す図である。

【図4B】特定の実施形態による二重板ＩＧＵ内のＰＶ層の様々な構成のうちの１つを示す図である。

【図4C】特定の実施形態による二重板ＩＧＵ内のＰＶ層の様々な構成のうちの１つを示す図である。

【図4D】特定の実施形態による二重板ＩＧＵ内のＰＶ層の様々な構成のうちの１つを示す図である。

【図5A】特定の実施形態による多重板ＩＧＵ内のＰＶ層の様々な構成のうちの１つを示す図である。

【図5B】特定の実施形態による多重板ＩＧＵ内のＰＶ層の様々な構成のうちの１つを示す図である。

【図5C】特定の実施形態による多重板ＩＧＵ内のＰＶ層の様々な構成のうちの１つを示す図である。

【図5D】特定の実施形態による多重板ＩＧＵ内のＰＶ層の様々な構成のうちの１つを示す図である。

【図6A】特定の実施形態による、ＰＶ層および封入層を有するＩＧＵの様々な構成のうちの１つを示す図である。

【図6B】特定の実施形態による、ＰＶ層および封入層を有するＩＧＵの様々な構成のうちの１つを示す図である。

【図6C】特定の実施形態による、ＰＶ層および封入層を有するＩＧＵの様々な構成のうちの１つを示す図である。

【図6D】特定の実施形態による、ＰＶ層および封入層を有するＩＧＵの様々な構成のうちの１つを示す図である。

【図7A】特定の実施形態によるＰＶ層を封入するための様々な方法のうちの１つを示す図である。

【図7B】特定の実施形態によるＰＶ層を封入するための様々な方法のうちの１つを示す図である。

【図7C】特定の実施形態によるＰＶ層を封入するための様々な方法のうちの１つを示す図である。

【図8A】特定の実施形態によるＩＧＵの組み立ての前または後にＰＶ層を封入するための様々な方法のうちの１つを示す図である。

【図8B】特定の実施形態によるＩＧＵの組み立ての前または後にＰＶ層を封入するための様々な方法のうちの１つを示す図である。

【図8C】特定の実施形態によるＩＧＵの組み立ての前または後にＰＶ層を封入するための様々な方法のうちの１つを示す図である。

【図8D】特定の実施形態によるＩＧＵの組み立ての前または後にＰＶ層を封入するための様々な方法のうちの１つを示す図である。

【図9A】特定の実施形態による、ＰＶ層、封入層、ＩＧＵスペーサ、およびＰＶコンタクトを含む例示的なＩＧＵを示す図である。

【図9B】特定の実施形態による、ＰＶ層、封入層、ＩＧＵスペーサ、およびＰＶコンタクトを含む例示的なＩＧＵを示す図である。

【図9C】特定の実施形態による、ＰＶ層、封入層、ＩＧＵスペーサ、およびＰＶコンタクトを含む例示的なＩＧＵを示す図である。

【図9D】特定の実施形態による、ＰＶ層、封入層、ＩＧＵスペーサ、およびＰＶコンタクトを含む例示的なＩＧＵを示す図である。

【図9E】特定の実施形態による、ＰＶ層、封入層、ＩＧＵスペーサ、およびＰＶコンタクトを含む例示的なＩＧＵを示す図である。

【図9F】特定の実施形態による、ＰＶ層、封入層、ＩＧＵスペーサ、およびＰＶコンタクトを含む例示的なＩＧＵを示す図である。

【図10A】特定の実施形態による、ＰＶ層、封入層、ＩＧＵスペーサ、およびＰＶコンタクトを含む例示的なＩＧＵを示す図である。

【図10B】特定の実施形態による、ＰＶ層、封入層、ＩＧＵスペーサ、およびＰＶコンタクトを含む例示的なＩＧＵを示す図である。

【図10C】特定の実施形態による、ＰＶ層、封入層、ＩＧＵスペーサ、およびＰＶコンタクトを含む例示的なＩＧＵを示す図である。

【図10D】特定の実施形態による、ＰＶ層、封入層、ＩＧＵスペーサ、およびＰＶコンタクトを含む例示的なＩＧＵを示す図である。

【図10E】特定の実施形態による、ＰＶ層、封入層、ＩＧＵスペーサ、およびＰＶコンタクトを含む例示的なＩＧＵを示す図である。

【図10F】特定の実施形態による、ＰＶ層、封入層、ＩＧＵスペーサ、およびＰＶコンタクトを含む例示的なＩＧＵを示す図である。

【図10G】特定の実施形態による、ＰＶ層、封入層、ＩＧＵスペーサ、およびＰＶコンタクトを含む例示的なＩＧＵを示す図である。

【図11A】特定の実施形態による、ＰＶ層、封入層、ＩＧＵスペーサ、およびＰＶコンタクトを含む例示的なＩＧＵを示す図である。

【図11B】特定の実施形態による、ＰＶ層、封入層、ＩＧＵスペーサ、およびＰＶコンタクトを含む例示的なＩＧＵを示す図である。

【図11C】特定の実施形態による、ＰＶ層、封入層、ＩＧＵスペーサ、およびＰＶコンタクトを含む例示的なＩＧＵを示す図である。

【図11D】特定の実施形態による、ＰＶ層、封入層、ＩＧＵスペーサ、およびＰＶコンタクトを含む例示的なＩＧＵを示す図である。

【図11E】特定の実施形態による、ＰＶ層、封入層、ＩＧＵスペーサ、およびＰＶコンタクトを含む例示的なＩＧＵを示す図である。

【図11F】特定の実施形態による、ＰＶ層、封入層、ＩＧＵスペーサ、およびＰＶコンタクトを含む例示的なＩＧＵを示す図である。

【図12A】特定の実施形態による、ＰＶ層、封入層、ＩＧＵスペーサ、およびＰＶコンタクトを含む例示的なＩＧＵを示す図である。

【図12B】特定の実施形態による、ＰＶ層、封入層、ＩＧＵスペーサ、およびＰＶコンタクトを含む例示的なＩＧＵを示す図である。

【図12C】特定の実施形態による、ＰＶ層、封入層、ＩＧＵスペーサ、およびＰＶコンタクトを含む例示的なＩＧＵを示す図である。

【図12D】特定の実施形態による、ＰＶ層、封入層、ＩＧＵスペーサ、およびＰＶコンタクトを含む例示的なＩＧＵを示す図である。

【図12E】特定の実施形態による、ＰＶ層、封入層、ＩＧＵスペーサ、およびＰＶコンタクトを含む例示的なＩＧＵを示す図である。

【図12F】特定の実施形態による、ＰＶ層、封入層、ＩＧＵスペーサ、およびＰＶコンタクトを含む例示的なＩＧＵを示す図である。

【図13A】特定の実施形態による一体型エレクトロクロミックモジュールを有する例示的なＩＧＵを示す図である。

【図13B】特定の実施形態による一体型センサ（複数可）を有する例示的なＩＧＵを示す図である。

【図13C】特定の実施形態による一体型内部ブラインドを有する例示的なＩＧＵを示す図である。

【図13D】特定の実施形態による一体型充電式バッテリを有する例示的なＩＧＵを示す図である。

【図14A】特定の実施形態による、スペーサを通過する電気ワイヤを有する例示的なＩＧＵの平面図である。

【図14B】特定の実施形態による、スペーサを通過する電気ワイヤを有する例示的なＩＧＵの断面図である。

【図15A】特定の実施形態による、ＩＧＵからＩＧＵスペーサを通して電気エネルギーを伝達するための様々な方法のうちの１つを示す図である。

【図15B】特定の実施形態による、ＩＧＵからＩＧＵスペーサを通して電気エネルギーを伝達するための様々な方法のうちの１つを示す図である。

【図15C】特定の実施形態による、ＩＧＵからＩＧＵスペーサを通して電気エネルギーを伝達するための様々な方法のうちの１つを示す図である。

【図15D】特定の実施形態による、ＩＧＵからＩＧＵスペーサを通して電気エネルギーを伝達するための様々な方法のうちの１つを示す図である。

【図16A】特定の実施形態による、ＩＧＵスペーサの外側にＰＶコンタクトを有する例示的なＩＧＵを示す図である。

【図16B】特定の実施形態による、ＩＧＵスペーサの外側にＰＶコンタクトを有する例示的なＩＧＵを示す図である。

【図17A】特定の実施形態による、ＩＧＵの外部表面上にＰＶコンタクトを有する例示的なＩＧＵを示す図である。

【図17B】特定の実施形態による、ＩＧＵの外部表面上にＰＶコンタクトを有する例示的なＩＧＵを示す図である。

【図18A】特定の実施形態による１つの例示的なＩＧＵ上のＰＶコンタクトの様々な構成のうちの１つを示す図である。

【図18B】特定の実施形態による１つの例示的なＩＧＵ上のＰＶコンタクトの様々な構成のうちの１つを示す図である。

【図18C】特定の実施形態による１つの例示的なＩＧＵ上のＰＶコンタクトの様々な構成のうちの１つを示す図である。

【図18D】特定の実施形態による１つの例示的なＩＧＵ上のＰＶコンタクトの様々な構成のうちの１つを示す図である。

【図18E】特定の実施形態による１つの例示的なＩＧＵ上のＰＶコンタクトの様々な構成のうちの１つを示す図である。

【図18F】特定の実施形態による１つの例示的なＩＧＵ上のＰＶコンタクトの様々な構成のうちの１つを示す図である。

【図19A】特定の実施形態による、ＰＶ層に加えて他の機能層（複数可）を含む例示的なＩＧＵを示す図である。

【図19B】特定の実施形態による、ＰＶ層に加えて他の機能層（複数可）を含む例示的なＩＧＵを示す図である。

【図20A】特定の実施形態による、ＰＶ層に加えて他の機能層（複数可）を含む例示的なＩＧＵの様々な構成のうちの１つを示す図である。

【図20B】特定の実施形態による、ＰＶ層に加えて他の機能層（複数可）を含む例示的なＩＧＵの様々な構成のうちの１つを示す図である。

【図20C】特定の実施形態による、ＰＶ層に加えて他の機能層（複数可）を含む例示的なＩＧＵの様々な構成のうちの１つを示す図である。

【図20D】特定の実施形態による、ＰＶ層に加えて他の機能層（複数可）を含む例示的なＩＧＵの様々な構成のうちの１つを示す図である。

【図21A】特定の実施形態による、同じＩＧＵガラス板上に機能層およびＰＶ層を含む例示的なＩＧＵを示す図である。

【図21B】特定の実施形態による、同じＩＧＵガラス板上に機能層およびＰＶ層を含む例示的なＩＧＵを示す図である。

【図22A】特定の実施形態による、異なるＩＧＵガラス板上に機能層およびＰＶ層を含む例示的なＩＧＵを示す図である。

【図22B】特定の実施形態による、異なるＩＧＵガラス板上に機能層およびＰＶ層を含む例示的なＩＧＵを示す図である。

【図22C】特定の実施形態による、異なるＩＧＵガラス板上に機能層およびＰＶ層を含む例示的なＩＧＵを示す図である。

【図23A】特定の実施形態による複数の機能層を含む例示的なＩＧＵを示す図である。

【図23B】特定の実施形態による複数のＰＶ層を含む例示的なＩＧＵを示す図である。

【図24A】特定の実施形態による低放射率（低Ｅ）層を含む例示的なＩＧＵを示す図である。

【図24B】特定の実施形態による低放射率（低Ｅ）層を含む例示的なＩＧＵを示す図である。

【図25】特定の実施形態による例示的なＩＧＵの分解図である。

【図26】特定の実施形態によるエレクトロクロミック層を含む例示のＩＧＵの分解図である。

【図27】特定の実施形態によるエレクトロクロミック層を含む例示のＩＧＵの分解図である。

【図28】特定の実施形態による例示的なＩＧＵの分解図である。

【図29】特定の実施形態による例示的なＩＧＵの構成を示す図である。

【図30A】特定の実施形態による、図２９に示す例示的ＩＧＵの様々な構成要素を示す図である。

【図30B】特定の実施形態による、図２９に示す例示的ＩＧＵの様々な構成要素を示す図である。

【図30C】特定の実施形態による、図２９に示す例示的ＩＧＵの様々な構成要素を示す図である。

【図30D】特定の実施形態による、図２９に示す例示的ＩＧＵの様々な構成要素を示す図である。

【図31A】特定の実施形態による図２９の完全に組み立てられた例示的なＩＧＵを示す図である。

【図31B】特定の実施形態による図２９の完全に組み立てられた例示的なＩＧＵを示す図である。

【図31C】特定の実施形態による図２９の完全に組み立てられた例示的なＩＧＵを示す図である。

【図31D】特定の実施形態による図２９の完全に組み立てられた例示的なＩＧＵを示す図である。

【図32A】特定の実施形態による２つの例示的なＰＶ材料の透過スペクトルを示す図である。

【図32B】特定の実施形態による２つの例示的なＰＶ材料の前面反射スペクトルを示す図である。

【図33A】例示的なＩＧＵを示す図である。

【図33B】低Ｅ層を含む例示的なＩＧＵを示す図である。

【図33C】特定の実施形態による、ＰＶ層を含む例示的なＩＧＵを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

[0058]本明細書において、透明光起電力（ＰＶ）モジュール（複数可）を含む改善された窓が説明される。１つまたは複数の可視透明ＰＶ層は、建造物または他の構造物（例えば、車両）の窓に使用される断熱ガラスユニット（ＩＧＵ）に一体化することができる。ＩＧＵに一体化されたＰＶ層は、可視帯域外の光（例えば、赤外線（ＩＲ）または紫外線（ＵＶ））を電力に変換することによって建造物または他の設置場所のための電力を発生させるために使用することができる。ＩＧＵに入射するＩＲ光を電力に変換することによって、ＰＶ層はまた、熱放射率および太陽熱利得係数などのＩＧＵの全体的な熱性能を改善するのを助け、したがって建造物の暖房および／または冷房コストを低減することもできる。ＰＶ層は可視光に対して実質的に透明であるため、光源（例えば、太陽）からの可視光は、建造物の内部を照明するためにほとんど損失なしにＩＧＵを通って建造物に入ることができる。様々な実施形態において、ＰＶ層は、種々の構成に従って他の機能層と共にＩＧＵに一体化することができ、これらの機能層に電力を提供することができる。いくつかの実施形態において、ＰＶ層はまた、多機能層として構成されてもよい。一体型透明ＰＶ層（複数可）を有するＩＧＵの様々な実施形態が以下に詳述される。

【0013】

[0059]本明細書において使用される場合、透明という用語は、可視光の少なくとも部分的な透過を意味する。光ビームが２０％、３０％、５０％、６０％、７５％、８０％、９０％、９５％またはそれ以上を超えるような比較的高い透過率で材料を通過することができる場合、材料は光ビームに対して透明とすることができ、光ビームの他の部分は材料によって散乱、反射、または吸収されてもよい。透過率（すなわち、透過度）は、一定の波長範囲にわたる明所視的に重み付けされたもしくは重み付けされていない平均透過率、または可視波長範囲などの一定の波長範囲にわたる最低透過率のいずれかによって表すことができる。

【0014】

[0060]断熱ガラスユニットは、一般に、建造物の窓を越える熱伝達を低減するために、真空またはガス充填間隙（空間またはキャビティとも呼ばれる）によって分離された２つ以上のガラス窓板（パネルまたはライトとも呼ばれる）を含む。ＩＧＵは防音に使用することもできる。断熱ガラスユニットは、いくつかの特別な用途のために、例えば、約１～１０ｍｍ、またはそれ以上の範囲の厚さを有するガラスを使用して製造することができる。１つまたは複数のスペーサを使用してガラス窓板を分離し、ガラス窓板間の距離を設定することができる。本明細書において使用される場合、ＩＧＵの内面、内部表面、もしくは内側表面、またはＩＧＵのガラス板の内面、内部表面、もしくは内側表面は、真空またはガス充填間隙もしくは空間に面するかまたは隣接するガラス板の表面を指し得る。ＩＧＵの外面、外部表面、もしくは外側表面、またはＩＧＵのガラス板の外外面、外部表面、もしくは外側表面は、外部環境または建造物もしくは他の構造物の内部に面するかまたは隣接するガラス板の表面を指し得る。

【0015】

[0061]図１Ａは、例示的な断熱ガラスユニット（ＩＧＵ）１００の上面図である。図１Ｂは、例示的なＩＧＵ１００の断面図である。ＩＧＵ１００は、２枚のＩＧＵガラス板１１０と、スペーサ１２０と、縁部シーラント１３０とを含む二重ガラスユニットである。ＩＧＵガラス板１１０は、用途に応じて任意の適切な厚さであってもよい。スペーサ１２０は、ＩＧＵガラス板１１０を分離し、ＩＧＵガラス板１１０との間隙（空間またはキャビティとも呼ばれる）を画定することができる。スペーサ１２０はスペーサシールと呼ばれる場合もある。いくつかの実施形態では、スペーサ１２０は、ＩＧＵガラス板１１０間の間隙から水分を除去するための乾燥剤を含み得る。間隙または空間は真空であってもよく、またはガスで充填されていてもよく、建造物の内外へ伝達される熱を低減するのに役立ち得る。ＩＧＵ内の間隙または空間を充填するために、様々な種類のガスを使用することができる。ガスのいくつかの例は、アルゴンまたは他の希ガスを含んでもよい。本明細書において使用される場合、用語「空隙」および「間隙」は、任意のガスを含むまたはガスを含まない（真空）キャビティを指すことができる。縁部シーラント１３０は、水分がＩＧＵ１００内部の隙間に入るのを防ぐのを助けることができる。スペーサ１２０および縁部シーラント１３０はまとめてスペーサシールと呼ばれることがある。いくつかの実施形態では、建造物の加熱を低減するためのＵＶ光遮断またはＩＲ反射などの種々の目的のために、様々な材料のフィルムをＩＧＵガラス板１１０上に堆積させることもできる。

【0016】

[0062]１つまたは複数のＰＶ層も、ＩＧＵガラス板上に堆積させるなど、ＩＧＵに一体化することができる。光起電性発電窓を製造するための以前の試みは一般に、可視スペクトルの光吸収を有する光学的に薄い活性層または空間的にセグメント化された無機ＰＶのいずれかに焦点を合わせている。電力変換効率（ＰＣＥ）と可視透過率（ＶＴ）とを同時に最適化することは困難であり得るため、これらの手法は、これら２つのパラメータの間の固有のトレードオフを被る。典型的なＰＶセルの建築利用は、可視スペクトル内の光の不均一な吸収のためにさらに妨げられ、それは不満足な演色評価数（ＣＲＩ）（例えば、高着色）および不満足な自然照明品質をもたらし得る。

【0017】

[0063]特定の実施形態によれば、可視透明ＰＶ層は、太陽光発電と建造物内への太陽熱伝達の制御の両方のためにＩＧＵにおいて使用され得る。さらに、可視透明、ＵＶ／ＮＩＲ選択性ＰＶ層は、建築利用を妨げる審美的なトレードオフ（低ＶＴまたはＣＲＩ）を回避することができる。いくつかの実施形態では、透明ＰＶ層は、半透明、着色、またはカラフルを含む他の方法でも同様に構成することができる。いくつかの実施形態では、透明ＰＶ層は、発光型太陽光集光器、セグメント化無機材料、シリコン、ＧａＡｓ、ＣＩＧＳ、ＣｄＴｅ、量子ドット、有機材料、または他の材料を含んでもよい。ＰＶ層の材料および構造のさらなる詳細は、例えば、その全内容が参照により本明細書に組み込まれる、「ＴｒａｎｓｐａｒｅｎｔＰｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃＣｅｌｌｓ」と題する米国特許第９，７２８，７３５号明細書に見出すことができる。

【0018】

[0064]図２Ａは、特定の実施形態による例示的な透明光起電力（ＰＶ）モジュール２１０（ＰＶ層とも呼ばれる）を示す。ＰＶモジュール２１０は、１つまたは複数の活性層と、１つまたは複数の透明電極層とを含むことができる。いくつかの実施形態において、ＰＶモジュール２１０は基板を含むことができる。いくつかの実施形態において、ＰＶモジュール２１０はまた、１つまたは複数の反射層を含むこともできる。活性層は、ＩＲまたはＵＶ光中の光子を吸収して電流を発生させることができる半導体材料を含むことができる。電極層は、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化アルミニウム亜鉛（ＡＺＯ）、酸化アンチモンスズ（ＡＴＯ）、フッ素酸化スズ（ＦＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）などの導電性酸化物材料の物理気相成長（ＰＶＤ）（例えば、熱蒸着、電子ビーム物理気相成長（ＥＢＰＶ）、スパッタ堆積など）によって作製することができる透明導電性電極（ＴＣＥ）を含むことができる。透明電極はまた、様々な溶液堆積技法（例えば、スピンコーティング、ブレードコーティング、またはスプレーコーティング）を使用して堆積させることができる、銀ナノワイヤおよびナノクラスタなどの異なる金属ナノ構造から作製することもできる。透明電極は、グラフェンまたはカーボンナノチューブ層から作製することもできる。金属はまた、透明電極を作製するための多孔質グリッドまたはネットワーク構造を形成するように構造化またはパターン化することができる。例えば、いくつかの実施形態では、透明電極は、光透過を向上させるために、広範囲の厚さ（例えば、１ｎｍ～３００ｎｍ）にわたって有機（例えば小分子）または無機誘電体層（例えば金属酸化物）と結合されている、アルミニウム、銀、または金のような金属薄層（例えば４ｎｍ～１２ｎｍ）を含んでもよい。反射層は、熱放射率を例えば４％以下程度に低くすることができる低放射率（低Ｅ）コーティングなどのＩＲ光のための反射コーティングを含むことができる。

【0019】

[0065]図２Ｂは、特定の実施形態による、透明ＰＶモジュール２１０のＩＧＵ２２０への一体化を示す。ＰＶモジュール２１０は、ＩＧＵの内部間隙または空間を形成するＩＧＵガラス板の内側表面のような、ＩＧＵ２２０のＩＧＵガラス板上の様々な位置に取り付けることができる。ＰＶモジュール２１０は、ＩＧＵ２２０に入るＩＲまたはＵＶ光を電力に変換することができる。いくつかの実施形態では、エレクトロクロミック材料層などの他の機能層もＩＧＵ２２０に一体化することができる。

【0020】

[0066]図２Ｃは、建造物２３０の窓へのＩＧＵ２２０および透明ＰＶモジュール２１０の一体化を示す。建造物２３０の窓に設置されたＩＧＵに一体化されたＰＶモジュール２１０は、可視帯域外の太陽光（例えば、赤外線（ＩＲ）または紫外線（ＵＶ））を電力に変換することによって建造物２３０のための電力を生成することができる。ＩＧＵに入射するＩＲ光を電力に変換することによって、ＰＶモジュール２１０はまた、熱放射率および太陽熱利得係数などのＩＧＵの熱性能を改善するのを助け、したがって建造物２３０の暖房および／または冷房コストを低減することもできる。ＰＶモジュールは可視光に対して実質的に透明であるため、太陽または他の光源からの可視光は、建造物の内側を照明するためにほとんど損失なしにＩＧＵを通って建造物に入ることができる。さらに、エレクトロクロミック層などのＩＧＵに一体化された他の機能層は、例えば窓および建造物の色を変えるために、ＰＶモジュール２１０によって生成される電力によって給電することができる。

【0021】

[0067]いくつかの実施形態では、透明ＰＶモジュール（または層）は、近赤外線（ＮＩＲ）および／またはＵＶに構造化吸収ピークを有する励起子分子半導体のヘテロ接合を含むことができ、太陽光発電変換効率（ＰＣＥ）、可視光透過率（ＶＴ）、および演色評価数（ＣＲＩ）の同時最適化を可能にすることができる、１つまたは複数の透明ＰＶ材料フィルム（またはコーティング層）を含むことができる。波長選択性反射器を透明ＰＶモジュールに組み込んで、ＰＶフィルム内の赤外線光電流を最大にすると同時に、窓を通じた不要な赤外線太陽熱の伝達を阻止することもできる。ＵＶおよび／またはＮＩＲ光子から発生した電荷は、ヘテロ接合界面で分離され、透明電極によって収集され得、透明電極は、窓アセンブリを通して外部電子装置および／または電力貯蔵装置（例えば、充電式バッテリ）に相互接続され得る。次いで、生成された電気は、ローカルＤＣネットワーク（例えば、照明）に給電するために使用することができ、または建造物の電力網を補うためにＡＣ電力に転換され得る。透明ＰＶモジュールは、既存の窓および／またはガラスカーテンウォールの美観を維持または改善して、より自由に建築に利用することを可能にすることができる。

【0022】

[0068]図３Ａは、ＡＭ１．５全天（ＡＭ１．５Ｇ）太陽スペクトルおよび人間の眼の明所視応答を示す。図３Ａに示されるように、人間の眼は、約３８０ｎｍから約７００ｎｍの範囲の波長を有する光に対して感受性であり得、緑色および青色光に対して最大の感度を有し得る（例えば、約５５５ｎｍの緑色光にピークを有する）。一方、太陽光は、可視光範囲よりもはるかに広い波長範囲内で比較的強い光子束を有し得る。例えば、近赤外範囲（例えば、７００ｎｍ超から約１８００またはそれ以上）およびＵＶ範囲でも、太陽光の光子束は相当に高い。一般に、太陽光の全光子束の約１／３は可視域にあり、全光子束の残りの２／３はＵＶおよび赤外範囲にある。ＮＩＲ光は、建造物の内部の照明には寄与し得ないが、窓を透過するときに建造物の内部を加熱し得る。

【0023】

[0069]図３Ｂは、特定の実施形態による、セルのエネルギーバンドギャップの関数としての透明励起子太陽電池の単接合電力変換効率を示す。図３Ｂから分かるように、透明励起子太陽電池は、理論的にも実践的にも、約２．０ｅＶ未満（ＮＩＲ光など）または約２．８ｅＶ超（ＵＶ光など）の光子エネルギーを有する光に対して高い電力変換効率を有することができる。したがって、透明励起子太陽電池は、入射紫外線（ＵＶ）および／または近赤外（ＮＩＲ）光を選択的に電気に変換することができ、したがって、可視光を選択的に透過させながら、不要な太陽熱の透過を遮断する。

【0024】

[0070]図３Ｃは、特定の実施形態による太陽電池内の透明接合の数の関数としての太陽電池３００の電力変換効率を示す。いくつかの実施形態において、太陽電池３００は、任意選択の基板または支持層と、２つの透明電極と、複数の接合と、任意選択の可視透明ＮＩＲ反射器を含むことができる。透明電極およびＮＩＲ反射器は、図２Ａに関して上述した透明電極およびＮＩＲ反射器と同様であり得る。ＰＶモジュール内の複数の透明接合を用いて、２０％を超えるＰＶ電力変換効率を実際に達成することができる。

【0025】

[0071]図３Ｄは、ＣＩＥ色空間色度図を示す。三角形はＮＴＳＣ規格を強調している。クロスバーは、（９４の演色評価数（ＣＲＩ）を有する）透明太陽電池に入射するＡＭ１．５Ｇの色度を示す。

【0026】

[0072]全体として、太陽電池３００は、例えば、利用時点で約１０～４０％のＤＣ建造物電気を生産することによって、約０．０５～０．１ドル／ｋＷｈｒの均一化ＰＶ発電コスト（ＬＥＣ）を達成することができ、ＤＣ－ＡＣ－ＤＣパワーエレクトロニクスが必要なくなり、同時に赤外線太陽熱を排除することで建造物冷房需要を約１０～３０％が削減され、既存の建物外面の材料、設備、構成、顧客獲得、および保守を利用して有効ＰＶ効率が５％（絶対）超向上し、モジュール以外のコストが５０％超削減される。

【0027】

[0073]透明ＰＶモジュール（または層）およびＩＧＵの様々な実施形態が以下に詳細に説明される。説明の目的のために、特定の発明の実施形態の完全な理解を提供するために具体的な詳細が述べられる。しかしながら、様々な実施形態がこれらの具体的な詳細なしに実施され得ることは明らかであろう。図および説明は限定的であることを意図しない。本明細書では、「例」という用語は、「例、事例、または例示として役立つこと」を意味するために使用されている。「例」として本明細書に記載された任意の実施形態または設計は、他の実施形態または設計よりも好ましいまたは有利であると必ずしも解釈されるべきではない。いくつかの図では、簡単にするために、ＩＧＵは、スペーサ、封入、またはシール構成要素なしで示されている。図中、ほとんどのＩＧＵは二重ガラスユニットとして示されているが、当業者は、本明細書に開示された技術が三重、四重、またはさらにはそれ以上の数のガラス板またはライトを有するガラスユニットに適用することができることを容易に理解するであろう。

【0028】

[0074]図４Ａ～図４Ｄは、特定の実施形態による二重板ＩＧＵ内のＰＶ層４３０の様々な構成を示す。二重板ＩＧＵは、間に間隙４４０を形成する第１のガラス板４１０および第２のガラス板４２０を含むことができる。第１のガラス板４１０は、外部環境により近いガラス板であり得、第２のガラス板４２０は、建造物への設置後に建造物の内部により近くなり得る。太陽光は最初に第１のガラス板４１０を通じてＩＧＵに入ることができる。ＰＶ層４３０は、１つまたは複数の活性層と、２つの透明電極層とを含むことができる。いくつかの実施態様では、ＰＶ層４３０はまた、ＮＩＲ反射層などの１つまたは複数の反射層も含むことができる。図４Ａ～図４Ｄに示すように、ＰＶ層４３０は、任意のＩＧＵガラス板４１０または４２０の任意の表面上に堆積させることができ、ＩＧＵの外側表面またはＩＧＵの内側表面（例えば、間隙４４０を形成する表面）上のＩＧＵスタックに組み込むことができる。例えば、図４Ａにおいて、ＰＶ層４３０は、間隙４４０に面する第１のガラス板４１０の表面上に堆積させることができる。図４Ｂにおいて、ＰＶ層４３０は、間隙４４０に面する第２のガラス板４２０の表面上に堆積させることができる。図４Ｃにおいて、ＰＶ層４３０は、外部環境に面する第１のガラス板４１０の表面上に堆積させることができる。図４Ｄにおいて、ＰＶ層４３０は、建造物の内部に面する第２のガラス板４２０の表面上に堆積させることができる。

【0029】

[0075]いくつかの実施形態では、ＰＶ層は、２つより多いガラス板を有するＩＧＵ（例えば、三重ガラスユニット）内の任意の位置に配置することもできる。例えば、ＰＶ層は、前面ガラス板または背面ガラス板上の任意の位置、および、三重ガラスユニットのための任意の内側ガラス片のいずれかの側に配置することができる。ＰＶ層はまた、ｎ個のガラス板を有する複層ガラスユニットのガラス板のいずれかのいずれかの側に配置することもできる。

【0030】

[0076]図５Ａ～図５Ｄは、特定の実施形態による多重板ＩＧＵ内のＰＶ層（複数可）５４０の様々な構成を示す。多重板ＩＧＵは、複数の間隙５５０を形成することができるガラス板５１０、５２０、および５３０を含むことができる。ガラス板５２０は、内側ガラス板であり得る。図５Ａでは、ＰＶ層（複数可）５４０は、ガラス板５１０の任意の表面、またはガラス板５３０の任意の表面に配置することができる。図５Ｂにおいて、ＰＶ層５４０は、外部環境により近い内側ガラス板５２０の表面上に配置することができる。図５Ｃにおいて、ＰＶ層５４０は、建造物の内部により近い内側ガラス板５２０の表面上に配置することができる。図５Ｄは、１つまたは複数のＰＶ層５４０が多重板ＩＧＵの任意のガラス板の任意の表面に配置され得ることを示す。

【0031】

[0077]図４Ａおよび４Ｂに示すようにＰＶ層が、内部間隙を形成するガラス板の内面に配置されるいくつかの実施形態では、ＰＶ層は残りのＩＧＵを保護するシール材料および乾燥剤によって水分および酸素から保護することができる。他の実施形態では、ＰＶ層は、ガラス層、積層バリアフィルム、堆積薄膜などの追加の封入層によって、例えば水分および酸素から保護することができる。例えば、別のガラス片を、バリアとして機能するために、ＩＧＵのガラス板とは反対側のＰＶ層の表面に取り付けることができる。バリアフィルムが、ＩＧＵのガラス板とは反対側のＰＶ層の表面上に接着または積層することができ、水分および酸化化学物質（例えば、酸素）に対するバリアとして作用することができる。スパッタリング、原子層堆積、スピンコーティング、熱蒸着、化学気相成長、または他の気相および液相処理方法によって堆積された１つまたは複数の層を含み得るいくつかの形態の薄膜もまた、水分および酸素からＰＶ層を保護するためのバリアとして使用され得る。そのような層は、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化ケイ素などの酸化物または窒化物を含み得る。

【0032】

[0078]図６Ａ～図６Ｄは、特定の実施形態による、ＰＶ層６３０および封入層６４０を有するＩＧＵの様々な構成を示す。上述のように、封入層６４０は、例えばガラス層、積層バリアフィルム、または堆積薄膜を含んでもよい。封入層６４０は、ＩＧＵの外面上に物理的および化学的なバリア保護を提供するか、または組み立てられたＩＧＵ内の空隙の内側の追加のバリアとして機能することができる。ＩＧＵは、スペーサ（図６Ａ～図６Ｄには示されていない）と共に間隙６５０を形成する第１のガラス板６１０および第２のガラス板６２０を含むことができる。図６Ａに示す実施形態では、ＰＶ層６３０は第１のガラス板６１０の内面に配置され、封入層６４０によって、間隙６５０内に存在する可能性がある水分および酸化化学物質から保護される。図６Ｂに示す実施形態では、ＰＶ層６３０は第１のガラス板６１０の外面に配置することができ、封入層６４０によって、外部環境内に存在する可能性がある水分および酸化化学物質から保護することができる。図６Ｃに示す実施形態では、ＰＶ層６３０は第２のガラス板６２０の内面に配置することができ、封入層６４０によって、間隙６５０内に存在する可能性がある水分および酸化化学物質から保護することができる。図６Ｄに示す実施形態では、ＰＶ層６３０は第２のガラス板６２０の外面に配置することができ、封入層６４０によって、建造物の内部に存在する可能性がある水分および酸化化学物質から保護することができる。

【0033】

[0079]封入層６４０は、多くの異なる方法でＰＶ層６３０に取り付けることができる。例えば、ガラス層を含む封入層６４０の場合、ＰＶ層６３０を、ＩＧＵのガラス板または封入層６４０のガラス層のいずれかに堆積させ、次いで、それぞれ封入層６４０のガラス層またはガラス板に取り付けることができる。いくつかの実施形態において、ＰＶ層６３０は、ＩＧＵのガラス板上に堆積され、次いでバリアフィルムを積層され得るか、または、バリアフィルム上に直接堆積され、次いでバリアフィルムと共にＩＧＵのガラス板上に積層され得る。いくつかの実施形態では、ＰＶ層６３０をＩＧＵのガラス板上に堆積させ、次いで単層または多層の薄膜をＰＶ層６３０の上に堆積させることができる。

【0034】

[0080]図７Ａ～図７Ｃは、特定の実施形態によるＰＶ層７２０を封入するための様々な方法を示す。図７Ａに示される実施形態では、ＰＶ層７２０が最初にガラス板７１０上に形成され、次にガラス層、バリア層、または薄膜などの封入層７３０が、例えば、直接取り付け、積層、または堆積プロセスによってＰＶ層７２０上に形成され得る。図７Ｂに示される実施形態では、まずＰＶ層７２０が封入層７３０（例えばガラス層またはバリア層）上に形成され、次いでＰＶ層７２０および封入層７３０がガラス板７１０に取り付けまたは積層され得る。図７Ｃに示す実施形態では、ＰＶ層７２０が、最初にガラス板７１０上に形成され得、次いで、１つまたは複数の薄膜層７４０が、例えば、熱蒸着、電子ビーム物理気相成長（ＥＢＰＶ）、スパッタ堆積などのような物理気相成長（ＰＶＤ）技法、またはスピンコーティング、ブレードコーティング、スプレーコーティングなどのような溶液堆積技法を使用して、ＰＶ層７２０上に堆積またはコーティングすることができる。

【0035】

[0081]封入層は、ＩＧＵの組み立ての前または後にＩＧＵに一体化することができる。例えば、ＰＶ層は、ＩＧＵ全体が組み立てられる前に、ＩＧＵの１つのガラス板および封入層によって封入されてもよい。そのような実施形態では、封入層は、ＩＧＵ組み立て中およびＩＧＵ組み立て後にＰＶ層を保護することができる。ＰＶ層がＩＧＵのいずれかのガラス板の外面上にある場合、封入はＩＧＵ組み立ての後に行われてもよい。

【0036】

[0082]図８Ａ～図８Ｄは、特定の実施形態によるＩＧＵの組み立ての前または後にＰＶ層８３０を封入するための様々な方法を示す。上述のように、ＩＧＵは、第１のガラス板８１０と第２のガラス板８２０とを含むことができる。図８Ａに示す実施形態では、ＰＶ層８３０は、図７Ａ～図７Ｃに関して上述したように、ＩＧＵの第２のガラス板８２０および封入層８４０によって封入することができる。次に、組み合わされた第２のガラス板８２０、ＰＶ層８３０、および封入層８４０を第１のガラス板８１０と組み合わせて、完全に組み立てられたＩＧＵを形成することができる。

【0037】

[0083]図８Ｂに示す実施形態では、最初に第１のガラス板８１０および第２のガラス板８２０を組み立てて、二重板ＩＧＵを形成することができる。次いで、ＰＶ層８３０を、組み立てられた二重板ガラスＩＧＵの第２のガラス板８２０の外面に形成することができる。最後に、封入層８４０を、図７Ａに関して上述したように、例えば直接接着、積層、堆積、またはコーティングによってＰＶ層８３０に接着することができる。

【0038】

[0084]図８Ｃに示す実施形態では、第１のガラス板８１０および第２のガラス板８２０を組み合わせて二重板ＩＧＵを形成することができる。ＰＶ層８３０は、封入層８４０（例えば、ガラス層または積層バリア層）上に形成することができる。次いで、封入層８４０で封入されたＰＶ層８３０を、例えば図７Ｂに関して上述したように直接接着または積層によって二重板ＩＧＵの第２のガラス板８２０の外面に取り付けることができる。

【0039】

[0085]図８Ｄに示す実施形態では、第１のガラス板８１０および第２のガラス板８２０を組み合わせて二重板ＩＧＵを形成することができる。ＰＶ層８３０は、封入層８４０およびバリア層８５０（または２つのガラス層）によって封入することができ、封入されたＰＶ層８３０は、接着剤層８６０で積層またはコーティングされてＰＶフィルムを形成することができる。ＰＶフィルムは、接着剤層８６０を通じて第２のガラス板８２０の外面に取り付けることができる。ＰＶフィルムは、封入層８４０および／またはバリア層８５０などの中間層の任意の組み合わせを含んでもよい。いくつかの実施形態では、バリア層または封入層のいずれも変更または除去することができる。いくつかの実施形態では、バリア層８５０は、ガラスまたはプラスチック薄層を含み得るか、または除去され得る。いくつかの実施形態では、封入層８４０は、ガラスまたはプラスチック薄層を含み得るか、または除去され得る。接着剤層８６０は、ＰＶフィルムをＩＧＵに取り付けるためにＩＧＵのガラスパネルに接着することができる任意のタイプの光学的に透明な接着剤とすることができる。いくつかの実施形態において、ＰＶフィルムは、他の接着剤またはテープと同様にシートまたはロールの形態で提供され得、ＩＧＵの所望の設置面積または表面積に一致するようにロールアウトおよび切断され得る。

【0040】

[0086]したがって、図８Ｂ～図８Ｄに関して上述した技法を使用して、ＰＶ層および／または封入層を、ＰＶ層を一切含まない場合がある既存のＩＧＵに追加することができる。例えば、図８Ｃおよび図８Ｄに示されるＰＶ層および封入層（および接着剤層）アセンブリは、既存のＩＧＵの外面に積層またはその他の方法で取り付けることができ、必要に応じて容易に設置、取り外し、または交換することができる。

【0041】

[0087]上述のように、ガラス板を分離して内側空隙を形成するために、スペーサをＩＧＵ内で使用することができる。封入および／または組み立て技法のいくつかは、ＩＧＵの層の積み重ねに応じて、スペーサを収容するように調整または変更することができる。

【0042】

[0088]図９Ａ～図９Ｆは、特定の実施形態による、ガラス板９１０上のＰＶ層９２０と、封入層９４０と、ＩＧＵスペーサ９５０と、ＰＶコンタクト９３０とを含む例示的なＩＧＵ９００を示す。図２Ａおよび図３Ｃに関して上述したように、ＰＶ層９２０は、１つまたは複数の活性層と、１つまたは複数の透明電極層とを含むことができる（図９Ａ～図９Ｆには示されていない）。いくつかの実施形態において、ＰＶ層９２０はまた、１つまたは複数の反射層（図９Ａ～図９Ｆには示されていない）を含むこともできる。いくつかの実施形態において、ＰＶコンタクト９３０は、銀インクまたは銀ペーストによって形成された銀層などの金属薄層の形態のバスバーを含んでもよい。

【0043】

[0089]図９Ａは、封入層９４０およびＩＧＵスペーサ９５０を除いたＩＧＵ９００の上面図である。図９Ｂは、封入層９４０およびＩＧＵスペーサ９５０を除いたＩＧＵ９００の断面図である。図９Ｂに示されるように、いくつかの実施態様では、ＰＶ層９２０はガラス板９１０の全領域を覆わなくてもよい。むしろ、ＰＶ層９２０は、ＰＶコンタクト９３０の外縁と位置整合することができ、ＰＶコンタクト９３０の外縁を超えて延伸しなくてもよい。いくつかの実施態様では、領域９６０に示されるように、電気的接続を行うために、ＰＶ層９２０のすべてではないが一部（例えば、電極層）がＰＶコンタクト９３０の下にあり得る。例えば、１つのＰＶコンタクト９３０が領域９６０においてＰＶ層９２０の第１の電極層と接触することができ、別のＰＶコンタクト９３０が領域９７０においてＰＶ層９２０の第２の電極層と接触することができる。図９Ｃは、ＰＶコンタクト９３０の内側に形成された封入層９４０を有するＩＧＵ９００の上面図である。図９Ｄは、ＰＶコンタクト９３０の内側に形成された封入層９４０を有するＩＧＵ９００の断面図である。図９Ｅは、ＩＧＵスペーサ９５０の内側に封入層９４０およびＰＶコンタクト９３０を有するＩＧＵ９００の上面図である。図９Ｆは、ＩＧＵスペーサ９５０の内側に封入層９４０およびＰＶコンタクト９３０を有するＩＧＵ９００の断面図である。図９Ｅおよび図９Ｆはまた、図１Ａおよび図１Ｂに関して上述したような縁部シーラント９８０をも示す。ＰＶコンタクト９３０はＩＧＵスペーサ９５０の内側にあるため、用途によっては、ワイヤをＩＧＵスペーサ９５０に通して外部接続する必要がある場合がある。ＩＧＵ９００は、異なる構成を有するいくつかの他のＩＧＵにまさるいくつかの利点を有し得る。例えば、電荷は、より長い電極またはバスバー経路を通ってスペーサの下を通過する必要はない場合があり、したがって、より長い距離がより高い抵抗損失をもたらし得るため、抵抗損失が低減され得る。ＩＧＵ９００の外形は、すべての追加の層および構成要素（例えば、封入ガラス、配線など）がＩＧＵの内側にある標準的なＩＧＵと同様であり得る。さらに、いくつかの実施形態では、ＩＧＵスペーサは、ＰＶコンタクトを作製するために使用されてもよい。

【0044】

[0090]ＩＧＵ９００のいくつかの実施態様では、ＰＶ層９２０はガラス板９１０の全領域を覆うことができる。例えば、特定の実施態様では、ＰＶ層９２０はガラス板９１０の外縁と位置整合することができる。特定の実施態様では、ＰＶ層９２０の全部ではないが一部の層が、ＰＶコンタクト９３０および／またはＩＧＵスペーサ９５０の外縁を超えて延伸し得る。

【0045】

[0091]図１０Ａ～図１０Ｇは、特定の実施形態による、ガラス板１０１０上のＰＶ層１０２０と、封入層１０４０と、ＩＧＵスペーサ１０５０と、ＰＶコンタクト１０３０とを含む例示的なＩＧＵ１０００を示す。ＰＶ層１０２０は、１つまたは複数の活性層と、１つまたは複数の透明電極層とを含むことができる（図１０Ａ～図１０Ｇには示されていない）。ＰＶコンタクト１０３０は、ＰＶ層１０２０の縁部に形成することができる。いくつかの実施形態において、ＰＶコンタクト１０３０は、例えば、銀インクまたは銀ペーストによって形成された銀層などの金属薄層の形態のバスバーを含んでもよい。

【0046】

[0092]図１０Ａは、封入層１０４０およびＩＧＵスペーサ１０５０を除いたＩＧＵ１０００の上面図である。図１０Ｂは、封入層１０４０およびＩＧＵスペーサ１０５０を除いたＩＧＵ１０００の断面図である。図１０Ｃは、ＰＶコンタクト１０３０の内側に形成された封入層１０４０を有するＩＧＵ１０００の上面図である。図１０Ｄは、ＰＶコンタクト１０３０の内側に形成された封入層１０４０を有するＩＧＵ１０００の断面図である。封入層１０４０は、ＰＶコンタクト１０３０からある距離だけ分離することができる。図１０Ｅは、封入層１０４０とＰＶコンタクト１０３０との間にＩＧＵスペーサ１０５０を有するＩＧＵ１０００の上面図である。図１０Ｆは、線Ａ－Ａに沿った、封入層１０４０とＰＶコンタクト１０３０との間にＩＧＵスペーサ１０５０を有するＩＧＵ１０００の断面図である。図１０Ｇは、線Ｂ－Ｂに沿った、封入層１０４０とＰＶコンタクト１０３０との間にＩＧＵスペーサ１０５０を有するＩＧＵ１０００の断面図である。ＩＧＵ１０００では、ＰＶコンタクト１０３０はＩＧＵスペーサ１０５０の外側にあり、したがって電気配線はＩＧＵスペーサ１０５０を通過する必要はない。いくつかの実施態様では、ＰＶコンタクト１０３０と電気的に接触するために、ＰＶ層１０２０の全部ではないが一部の層（例えば、電極層）がガラス板１０１０の縁部まで延伸するか、または、ＰＶコンタクト１０３０と位置整合することができる。図１０Ｅに示すように、封入層１０４０は、部分的にＩＧＵスペーサ１０５０の内側にあり、部分的にＩＧＵスペーサ１０５０の外側にある。ＩＧＵ１０００は、異なる構成を有するいくつかの他のＩＧＵにまさるいくつかの利点を有し得る。例えば、電気配線はＩＧＵスペーサ１０５０を通過する必要はない。封入層１０４０（例えばガラス層）の２つの縁部はガラス板１０１０の縁部と位置整合することができ、より容易な組み立てが可能になる。ＰＶコンタクトにＩＧＵスペーサ１０５０を使用することも可能である。

【0047】

[0093]図１１Ａ～図１１Ｆは、特定の実施形態による、ガラス板１１１０上のＰＶ層１１２０と、封入層１１４０と、ＩＧＵスペーサ１１５０と、ＰＶコンタクト１１３０とを含む例示的なＩＧＵ１１００を示す。ＰＶコンタクト１１３０は、ＩＧＵ１０００の場合と同様に、ＰＶ層１１２０の縁部に形成することができる。図１１Ａは、封入層１１４０およびＩＧＵスペーサ１１５０を除いたＩＧＵ１１００の上面図である。図１１Ｂは、封入層１１４０およびＩＧＵスペーサ１１５０を除いたＩＧＵ１１００の断面図である。図１１Ｃは、ＰＶコンタクト１１３０の内側に形成された封入層１１４０を有するＩＧＵ１１００の上面図である。図１１Ｄは、ＰＶコンタクト１１３０の内側に形成された封入層１１４０を有するＩＧＵ１１００の断面図である。封入層１１４０は、ＰＶコンタクト１１３０と接触することができる。図１１Ｅは、封入層１１４０の上にＩＧＵスペーサ１１５０を有するＩＧＵ１１００の上面図である。図１１Ｆは、封入層１１４０の上にＩＧＵスペーサ１１５０を有するＩＧＵ１１００の断面図である。ＩＧＵ１１００では、ＰＶコンタクト１１３０はＩＧＵスペーサ１１５０の外側にあり得、したがって電気配線はＩＧＵスペーサ１１５０を通過する必要はない。いくつかの実施態様では、ＰＶコンタクト１１３０と電気的に接触するために、ＰＶ層１１２０の全部ではないが一部の層（例えば、電極層）がガラス板１１１０の縁部まで延伸するか、または、ＰＶコンタクト１１３０と位置整合することができる。封入層１１４０は、部分的にＩＧＵスペーサ１１５０の内側にあり得、部分的にＩＧＵスペーサ１１５０の外側にあり得る。ＩＧＵ１１００は、異なる構成を有するいくつかの他のＩＧＵにまさるいくつかの利点を有し得る。例えば、電気配線はＩＧＵスペーサ１１５０を通過する必要はない。封入層１１４０（例えばガラス層）の２つの縁部はガラス板１１１０の縁部と位置整合することができ、より容易な組み立てが可能になる。さらに、ＩＧＵスペーサ１１５０は、全体を封入層１１４０上に配置することができるため、ＩＧＵスペーサ１１５０は、ＩＧＵ１０００の場合のように、異なる位置で異なる高さを有する必要はない。

【0048】

[0094]図１２Ａ～図１２Ｆは、特定の実施形態による、ガラス板１２１０上のＰＶ層１２２０と、封入層１２４０と、ＩＧＵスペーサ１２５０と、ＰＶコンタクト１２３０とを含む例示的なＩＧＵ１２００を示す。ＩＧＵ１２００では、ＰＶ層１２２０をガラス板１２１０の外面に形成することができ、封入層１２４０をＰＶ層１２２０上に形成して、建造物の内外の空気中の水分および／または酸素からＰＶ層１２２０を保護することができる。ＰＶコンタクト１２３０は、ＩＧＵ１０００および１１００の場合と同様に、ＰＶ層１２２０の縁部に形成することができる。図１２Ａは、封入層１２４０の上面図である。図１２Ｂは、封入層１２４０の断面図である。図１２Ｃは、ガラス板１２１０の外面に形成されたＰＶ層１２２０、封入層１２４０、およびＰＶコンタクト１２３０を有するＩＧＵ１２００の上面図であり、封入層１２４０はＰＶコンタクト１２３０の内側とすることができる。図１２Ｄは、ガラス板１２１０の外面に形成されたＰＶ層１２２０、封入層１２４０、およびＰＶコンタクト１２３０を有するＩＧＵ１２００の断面図であり、封入層１２４０はＰＶコンタクト１２３０の内側とすることができる。封入層１２４０は、ＰＶコンタクト１２３０と接触することができる。図１２Ｅは、ガラス板１２１０の内面にＩＧＵスペーサ１２５０を有するＩＧＵ１２００の上面図である。図１２Ｆは、ガラス板１２１０の内面にＩＧＵスペーサ１２５０を有するＩＧＵ１２００の断面図である。したがって、封入層１２４０およびＩＧＵスペーサ１２５０はガラス板１２１０の対向する側にある。いくつかの実施態様では、ＰＶコンタクト１２３０と電気的に接触するために、ＰＶ層１２２０の全部ではないが一部の層（例えば、電極層）がガラス板１２１０の縁部まで延伸するか、または、ＰＶコンタクト１２３０と位置整合することができる。ＩＧＵ１２００は、異なる構成を有するいくつかの他のＩＧＵにまさるいくつかの利点を有し得る。例えば、ＰＶコンタクト１２３０はガラス板１２１０の反対側にあるため、電気配線はＩＧＵスペーサ１２５０を通過する必要はない。封入層１２４０（例えばガラス層）の２つの縁部はガラス板１２１０の２つの縁部と位置整合することができ、より容易な組み立てが可能になる。さらに、ＩＧＵスペーサ１２５０は、全体をガラス板１２１０上に配置することができるため、ＩＧＵスペーサ１２５０は、ＩＧＵ１０００の場合のように、異なる位置で異なる高さを有する必要はない。

【0049】

[0095]いくつかの実施形態では、ＰＶ層によって生成された電力を、電力が電気装置によって使用または貯蔵され得る場所に輸送するために、いくつかの配線または他の電気接続を使用することができる。いくつかの用途では、太陽光発電から生成された電力は、ＩＧＵスペーサの内側で直接使用されてもよい。例えば、いくつかの用途では、いくつかのＩＧＵの内側に（例えば、ガラス板間の間隙に）機能デバイスがあってもよく、ＰＶ層は、機能デバイスおよびＩＧＵの内側の任意の補助電子機器に直接配線またはその他の方法で電気的に接続できる。これらの機能デバイスは、窓着色のためのエレクトロクロミック層／装置、様々な種類のセンサ、内部ブラインドのための電力制御、または電力を必要とする場合がある他の装置を含むことができる。いくつかの実施態様では、ＰＶ層を充電式バッテリに接続することができ、バッテリは、必要に応じて後に内部装置に電力を供給することができる。

【0050】

[0096]図１３Ａは、特定の実施形態による一体型エレクトロクロミックモジュール１３４０を有する例示的なＩＧＵ１３０２を示す。ＩＧＵ１３０２は、ガラス板およびＰＶ層を含むアセンブリ１３１０を含むことができる。エレクトロクロミックモジュール１３４０は、エレクトロクロミック層の形態とすることができ、アセンブリ１３１０およびスペーサ１３２０によって形成される内部キャビティ内に配置することができる。アセンブリ１３１０のＰＶ層は、エレクトロクロミックモジュール１３４０に電力を供給するために電気ワイヤ１３３０を通じてエレクトロクロミックモジュール１３４０に接続することができる。いくつかの実施態様では、ワイヤ１３３０は、スペーサ１３２０内に埋め込まれてもよく、またはスペーサ１３２０によって覆われてもよく、またはその他の方法でスペーサ１３２０によって隠されてもよい。

【0051】

[0097]図１３Ｂは、特定の実施形態による一体型センサ（複数可）１３５０を有する例示的なＩＧＵ１３０４を示す。ＩＧＵ１３０４はアセンブリ１３１０およびスペーサ１３２０を含むことができる。一体型センサ（複数可）１３５０は、アセンブリ１３１０およびスペーサ１３２０によって形成された内部キャビティ内に配置することができる。アセンブリ１３１０のＰＶ層は、電気ワイヤ１３３０を通じて一体型センサ（複数可）１３５０に接続されて、一体型センサ（複数可）１３５０に電力を供給することができる。いくつかの実施態様では、ワイヤ１３３０は、スペーサ１３２０内に埋め込まれてもよく、またはスペーサ１３２０によって覆われてもよく、またはその他の方法でスペーサ１３２０によって隠されてもよい。

【0052】

[0098]図１３Ｃは、特定の実施形態による一体型内部ブラインド１３６０を有する例示的なＩＧＵ１３０６を示す。ＩＧＵ１３０６はアセンブリ１３１０およびスペーサ１３２０を含むことができる。内部ブラインド１３６０は、アセンブリ１３１０およびスペーサ１３２０によって形成される内部キャビティ内に配置することができる。アセンブリ１３１０のＰＶ層は、電気ワイヤ１３３０を通じて内部ブラインド１３６０のコントローラに接続されて、内部ブラインド１３６０のコントローラに電力を供給することができる。いくつかの実施態様では、ワイヤ１３３０は、スペーサ１３２０内に埋め込まれてもよく、またはスペーサ１３２０によって覆われてもよく、またはその他の方法でスペーサ１３２０によって隠されてもよい。

【0053】

[0099]図１３Ｄは、特定の実施形態による一体型充電式バッテリ１３７０を有する例示的なＩＧＵ１３０８を示す。ＩＧＵ１３０８はアセンブリ１３１０およびスペーサ１３２０を含むことができる。充電式バッテリ１３７０は、アセンブリ１３１０およびスペーサ１３２０によって形成される内部キャビティ内に配置することができる。アセンブリ１３１０のＰＶ層は、充電式バッテリ１３７０を充電するために電気ワイヤ１３３０を通じて充電式バッテリ１３７０に接続することができる。充電式バッテリ１３７０は、必要に応じて他の内部または外部装置に電力を供給するために使用されてもよい。いくつかの実施態様では、ワイヤ１３３０は、スペーサ１３２０内に埋め込まれてもよく、またはスペーサ１３２０によって覆われてもよく、またはその他の方法でスペーサ１３２０によって隠されてもよい。

【0054】

[0100]いくつかの用途では、電力消費装置が内部間隙内にない場合、またはＰＶコンタクトが内部間隙およびスペーサの外側に配置されていない場合、太陽光発電から生成される電力をＩＧＵの内部間隙の外側に輸送する必要があり得る。ＰＶ層によって生成される電力を、スペーサを通じてＩＧＵから輸送するためのいくつかの技法が、以下に詳細に説明される。

【0055】

[0101]図１４Ａは、特定の実施形態による、スペーサ１４２０およびシーラント１４１０を通過する電気ワイヤ１４４０を有する例示的なＩＧＵ１４００の上面図である。図１４Ｂは、ＩＧＵ１４００の断面図である。ＩＧＵ１４００は、ガラス板およびＰＶ層を含むアセンブリ１４３０を含むことができる。電気ワイヤ１４４０は、ＰＶ層に接続することができ、スペーサ１４２０およびシーラント１４１０を通じてＩＧＵ１４００の外側へと通過することができる。

【0056】

[0102]図１５Ａ～図１５Ｄは、特定の実施形態による、ＩＧＵ１５００からＩＧＵスペーサ１５２０を通して電気エネルギーを伝達するための様々な方法を示す。ＩＧＵ１５００は、ガラス板１５１０と、ＩＧＵスペーサ１５２０と、ガラス板１５１０内に形成されたＰＶ層１５３０とを含むことができる。図１５Ａは、ＩＧＵスペーサ１５２０内の予め設置されている／シールされているコネクタ１５５０を使用して、ＩＧＵスペーサ１５２０の内側のＰＶ層から外部コードまたは他の電気接続１５４０に電力を送ることができることを示す。図１５Ｂは、電気ワイヤ１５４５がＩＧＵスペーサ１５２０に形成されたコーナ間隙を通過することができることを示す。図１５Ｃは、電気ワイヤ１５４５がＩＧＵスペーサ１５２０の中央にある穴１５６０を通過することができることを示す。図１５Ｄは、電気ワイヤ１５４５がＩＧＵスペーサ１５２０の縁部にある穴１５７０を通過することができることを示す。

【0057】

[0103]いくつかの実施形態では、ＰＶ層はＩＧＵの内側にあり得、ＰＶ層上のＰＶコンタクトはスペーサの外側にあり得るが、シーラントによって覆われ得る。ＰＶ層によって生成された電力は、ＩＧＵの内側から輸送され得るが、スペーサが通過する必要はないものであり得る。

【0058】

[0104]図１６Ａ～図１６Ｂは、特定の実施形態による、ＩＧＵスペーサ１６２０の外側にＰＶコンタクトを有する例示的なＩＧＵ１６００を示す。図１６ＡはＩＧＵ１６００の上面図であり、図１６ＢはＩＧＵ１６００の断面図である。ＩＧＵ１６００は、ガラス板およびＰＶ層を含むアセンブリ１６３０を含むことができる。電気ワイヤ１６４０は、スペーサ１６２０の外側の領域でＰＶ層に接続することができ、シーラント１６１０を通ってＩＧＵ１６００の外側へと通過することができる。

【0059】

[0105]いくつかの実施形態では、ＰＶ層はＩＧＵの外部表面に配置することができる。そのような場合、電気ワイヤがスペーサを通過する必要はないものであり得、スペーサを覆う領域の内側または外側の任意の位置でＰＶ層に接続することができる。

【0060】

[0106]図１７Ａ～図１７Ｂは、特定の実施形態による、ＩＧＵ１７００の外部表面上にＰＶコンタクトを有する例示的なＩＧＵ１７００を示す。図１７ＡはＩＧＵ１７００の上面図であり、図１７ＢはＩＧＵ１７００の断面図である。ＩＧＵ１７００は、ガラス板およびガラス板の外面上のＰＶ層を含むアセンブリ１７３０と、スペーサ１７２０と、シーラント１７１０とを含むことができる。電気ワイヤ１７４０は、スペーサ１７２０を覆う領域の内側、外側、またはその領域にある任意の位置でＰＶ層に接続することができる。

【0061】

[0107]ＰＶ層との接触は、所望の用途のために電力を配線または他の電子部品に輸送することを可能にし得る。ＰＶ層がＩＧＵの内面にあっても外面にあっても、ＰＶ層と接触するために多くの異なる技術を使用することができる。これらの技術の例は、スペーサ構成要素（例えば、接着剤）に埋め込まれたまたは直接接続されたコンタクト、はんだ付け接続を通じたコンタクト、導電性圧入部品を通じたコンタクト、導電性テープを使用したコンタクト、またはフレックスコネクタを通じたコンタクトを含み得る。いくつかの実施形態では、配線ではなくバスバーを使用して、ＰＶ層の表面上のある場所から機能デバイスが配置され得または取り付けられ得るのと同じ表面上の別の場所に電荷を輸送することができる。

【0062】

[0108]図１８Ａ～図１８Ｆは、特定の実施形態による１つの例示的なＩＧＵ上のＰＶコンタクトの様々な構成を示す。ＩＧＵは、ガラス板およびＰＶ層を含むアセンブリ１８１０を含むことができる。図１８Ａに示す実施形態では、アセンブリ１８１０において、ＰＶ層と接触するように導電性エポキシまたは接着剤をスペーサ１８２０上に形成することができる。図１８Ｂは、アセンブリ１８１０の縁部でＰＶ層と接触し、電気ワイヤ１８４０を使用して電力を輸送するために、導電性圧入部品１８３０をアセンブリ１８１０の縁部に取り付けることができることを示している。図１８Ｃに示す実施形態では、アセンブリ１８１０内のＰＶ層をコネクタに接続するために、フレックスオングラス（ＦＯＧ）異方性導電接着剤１８５０をアセンブリ１８１０の縁部に取り付けることができる。図１８Ｄは、アセンブリ１８１０内のＰＶ層と接触し、電気ワイヤ１８４０を使用して電力を輸送するためにはんだ付け接続を使用することができることを示している。図１８Ｅは、アセンブリ１８１０内のＰＶ層と接触し、電気ワイヤ１８４０を使用して電力を輸送するために導電性テープを使用することができることを示している。図１８Ｆは、アセンブリ１８１０においてＰＶ層と接触させ、ＰＶ層のある領域から、電力消費装置が位置し得るＰＶ層の別の領域へ電力を輸送するために、バスバーをＰＶ層上に形成することができることを示している。

【0063】

[0109]上述のように、ＰＶ層に加えて、他の材料層もＩＧＵに一体化することができる。ＰＶ層をこれらの材料層と対にして、これらの材料層に電力を供給することができ、それによって１つまたは複数の機能を実行することができる。これらの材料層のいくつかの例は、ＩＲ反射のための低放射率（低Ｅ）材料／層、他の反射材料／層、着色材料／層、色中性平衡材料／層、反射防止材料／層、太陽熱を変化させるための他の材料／層、導電性改質層、表面エネルギー改質層（材料が下にある層上でどのように成長するかに影響を及ぼし得る）、表面仕事関数改質層、表面粗さ改質層などを含み得る。いくつかの実施形態では、機能層またはＰＶ層のうちの１つまたは複数は多機能性であり得る。

【0064】

[0110]図１９Ａ～図１９Ｂは、特定の実施形態による、ＰＶ層に加えて他の機能層（複数可）を含む例示的なＩＧＵを示す。図１９Ａは、第１のガラス板１９１０と、第２のガラス板１９２０と、ＰＶ層１９３０と、ＰＶ層１９３０と対をなす機能層１９４０とを有する例示的なＩＧＵ１９００を示す。機能層１９４０およびＰＶ層１９３０の対の層は、ソーラーパワーを電力に変換すること以外の追加の機能（複数可）を果たすことができる。例えば、追加の機能層は、低Ｅまたは反射防止材料として作用することができ、色中性を平衡させることもできる着色材料を含むことができる。図１９Ｂは、第１のガラス板１９１０と、第２のガラス板１９２０と、多機能層１９６０とを含む例示的なＩＧＵ１９５０を示す。多機能層１９６０は、複数の機能を果たすことができる１つまたは複数の材料層を含むことができる。例えば、多機能層は、ＰＶ層として作用してもよく、また、低Ｅ、着色、および／または反射層などとして作用してもよい。

【0065】

[0111]追加の機能層は、様々な組み合わせでＰＶ層と共に配置することができる。例えば、層は、ＩＧＵのガラス板の同じ内面または外面上に任意の順序で配置することができる。

【0066】

[0112]図２０Ａ～図２０Ｄは、特定の実施形態による、ＰＶ層に加えて他の機能層（複数可）（例えば、低Ｅ層）を含む例示的なＩＧＵの様々な構成のうちの１つを示す。例えば、図２０Ａに示す実施形態において、二重板ＩＧＵは、間隙２０５０を形成する第１のガラス板２０１０および第２のガラス板２０２０を含むことができる。ＰＶ層２０３０が、間隙２０５０に面する第１のガラス板２０１０の内面に取り付けられ、機能層２０４０が、第１のガラス板２０１０とは反対側のＰＶ層２０３０の面に結合される。図２０Ｂに示す実施形態では、機能層２０４０は、間隙２０５０に面する第２のガラス板２０２０の内面に取り付けられ、ＰＶ層２０３０は、第２のガラス板２０２０とは反対側の機能層２０４０の表面に結合される。図２０Ｃに示す実施形態では、機能層２０４０は、外部環境に面する第１のガラス板２０１０の内面に取り付けられ、ＰＶ層２０３０は、第１のガラス板２０１０とは反対側の機能層２０４０の表面に結合される。図２０Ｄに示す実施形態では、ＰＶ層２０３０は、建造物の内部に面する第２のガラス板２０２０の内面に取り付けられ、機能層２０４０は、第２のガラス板２０２０とは反対側のＰＶ層２０３０の表面に結合される。

【0067】

[0113]いくつかの実施形態において、追加の機能層およびＰＶ層が、ＩＧＵの任意のガラス板の対向する両表面に配置されてもよい。いくつかの実施形態において、追加の機能層およびＰＶ層は、ＩＧＵの異なるガラス板上に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、複数の機能層が同じＩＧＵ内で使用されてもよく、任意の適切な構成に従ってＰＶ層と共に配置されてもよい。さらにいくつかの実施形態では、複数のＰＶ層をＩＧＵ内で使用することができ、任意の適切な構成に従って（存在する場合は機能層と共に）配置することができる。機能層は、本開示において上記および下記に記載されるように様々な機能を果たし得る。

【0068】

[0114]図２１Ａ～図２１Ｂは、特定の実施形態による、同じＩＧＵガラス板上に機能層２１４０およびＰＶ層２１３０を含む例示的なＩＧＵを示す。例示的なＩＧＵは各々、間隙２１５０を形成する第１のガラス板２１１０および第２のガラス板２１２０を含むことができる。図２１Ａに示す実施形態では、ＰＶ層２１３０を外部環境に面する第１のガラス板２１１０の外面に配置することができ、機能層２１４０を間隙２１５０に隣接する第１のガラス板２１１０の内面に配置することができる。図２１Ｂに示す実施形態では、機能層２１４０を外部環境に面する第１のガラス板２１１０の外面に配置することができ、一方、ＰＶ層２１３０を間隙２１５０に隣接する第１のガラス板２１１０の内面に配置することができる。

【0069】

[0115]図２２Ａ～図２２Ｃは、特定の実施形態による、各々がＩＧＵの異なるガラス板上に機能層２２４０およびＰＶ層２２３０を含む例示的なＩＧＵを示す。例示的なＩＧＵは各々、間隙２２５０を形成する第１のガラス板２２１０および第２のガラス板２２２０を含むことができる。図２２Ａに示す実施形態では、ＰＶ層２２３０を外部環境に面する第１のガラス板２２１０の外面に配置することができ、機能層２２４０を間隙２２５０に隣接する第２のガラス板２２２０の内面に配置することができる。図２２Ｂに示す実施形態では、ＰＶ層２２３０を間隙２２５０に隣接する第１のガラス板２２１０の外面に配置することができ、機能層２２４０を間隙２２５０に隣接する第２のガラス板２２２０の内面に配置することができる。図２２Ｃに示す実施形態では、機能層２２４０を外部環境に面する第１のガラス板２２１０の外面に配置することができ、ＰＶ層２２３０を建造物の内部に面する第２のガラス板２２２０の外面に配置することができる。

【0070】

[0116]図２３Ａは、特定の実施形態による複数の機能層を含む例示的なＩＧＵ２３００を示す。ＩＧＵ２３００は、間隙２３５０を形成する第１のガラス板２３１０および第２のガラス板２３２０を含むことができる。ＰＶ層２３３０は、間隙２３５０に隣接する第１のガラス板２３１０の内面に配置することができる。第１の機能層２３４０を、外部環境に面する第１のガラス板２３１０の外面に配置することができる。第２の機能層２３６０を、ＰＶ層２３３０に隣接して配置することができる。第３の機能層２３７０を、建造物の内部に面する第２のガラス板２３２０の外面に配置することができる。

【0071】

[0117]図２３Ｂは、特定の実施形態による複数のＰＶ層を含む例示的なＩＧＵ２３０５を示す。ＩＧＵ２３０５は、間隙２３５０を形成する第１のガラス板２３１０および第２のガラス板２３２０を含むことができる。第１のＰＶ層２３８０を間隙２３５０に隣接する第１のガラス板２３１０の内面に配置することができ、第２のＰＶ層２３９０を間隙２３５０に隣接する第２のガラス板２３２０の内面に配置することができる。

【0072】

[0118]図２４Ａ～図２４Ｂは、特定の実施形態による低放射率（低Ｅ）層２４４０を含む例示的なＩＧＵを示す。低Ｅコーティングは、ＩＲ光を反射するのに非常に効果的であり得る。ＰＶモジュールが太陽光線経路内でＰＶ層の後にある低Ｅコーティングと一体化されると、低Ｅコーティングによって反射されてＰＶ層に戻るＩＲ光は、ＰＶ層内でＮＩＲ吸収を増大させることができ、ＰＶ層の全体的な電力変換効率の増加および建造物への熱伝達の減少をもたらす。図２４Ａは、間隙２４５０を形成する第１のガラス板２４１０および第２のガラス板２４２０を含む例示的なＩＧＵ２４００を示す。ＰＶ層２４３０は、間隙２４５０に隣接する第１のガラス板２４１０の内面に配置することができる。低Ｅ層２４４０を、ＰＶ層２４３０に隣接して配置することができる。第１のガラス板２４１０を通過してＰＶ層２４３０に達する太陽光は、ＰＶ層２４３０によって部分的に吸収することができる。低Ｅ層２４４０に到達し得る太陽光の部分は、低Ｅ層２４４０によってＰＶ層２４３０に反射し戻され、少なくとも部分的にＰＶ層２４３０によって吸収することができる。図２４Ｂに示すＩＧＵ２４０５において、ＰＶ層２４３０は、間隙２４５０に隣接する第１のガラス板２４１０の内面に配置することができる。低Ｅ層２４４０は、間隙２４５０に隣接する第２のガラス板２４２０の内面に配置することができる。第１のガラス板２４１０を通過してＰＶ層２４３０に達する太陽光は、ＰＶ層２４３０によって部分的に吸収することができる。間隙２４５０を通過して低Ｅ層２４４０に到達し得る太陽光の部分は、低Ｅ層２４４０によってＰＶ層２４３０に反射し戻され、少なくとも部分的にＰＶ層２４３０によって吸収することができる。

【0073】

[0119]図２５は、特定の実施形態による例示的なＩＧＵ２５００の分解図である。ＩＧＵ２５００は、明かり窓アセンブリに一体化することができ、ＩＧＵ２５００内のＰＶモジュールは、明かり窓機械式リフトへの電力供給、他の構成要素への電力供給、または建造物内の電力網へのフィードバックに使用することができる。ＩＧＵ２５００は、建造物の内部に面する第１のガラス板２５１０（またはガラスライト）と、建造物の外部環境に面する第２のガラス板２５６０とを含むことができる。ＰＶバリア層２５５０を、ＰＶ層２５４０で被覆することができ、第２のガラス板２５６０の内面に取り付けることができる。ＰＶ層２５４０を、バスバー２５４２および電気ワイヤ２５４４に電気的に接続することができる。ＰＶ層２５４０を封入し保護するために、第３のガラス板２５３０をＰＶ層２５４０に取り付けることができる。第２のガラス板２５６０、ＰＶバリア層２５５０、ＰＶ層２５４０、バスバー２５４２、電気ワイヤ２５４４、および第３のガラス板２５３０が、ＰＶアセンブリを形成することができる。ＰＶアセンブリ、第１のガラス板２５１０、およびＩＧＵスペーサ２５２０を共に組み立ててＩＧＵを形成することができ、ＩＧＵスペーサ２５２０はＰＶアセンブリと第１のガラス板２５１０とを分離してＩＧＵ内に内部間隙を形成することができる。

【0074】

[0120]図２６は、特定の実施形態によるエレクトロクロミック層２６２０を含む例示的なＩＧＵ２６００の分解図である。ＩＧＵ２６００は、例えば、車両のためのサンルーフアセンブリとして、または車両もしくは建造物の窓として使用することができる。ＩＧＵ２６００は、自動窓着色構成要素に電力を供給するため、またはサンルーフもしくは窓の近くの他の構成要素に電力を供給するために使用され得るＰＶモジュールを含むことができる。生成された電力は、自動車がオフ、オン、または両方のときに使用することができる。いくつかの実施形態において、ＩＧＵ２６００は、車両の内部に面する第１のガラス板２６１０（またはガラスライト）と、車両の外部環境に面する第２のガラス板２６５０とを含むことができる。ＰＶ層２６４０は、第２のガラス板２６５０上にコーティングすることができ、ＰＶバリア層２６３０によって被覆および保護することができる。ＰＶ層２６４０を、バスバー２６４２および電気ワイヤ２６４４に電気的に接続することができる。エレクトロクロミック層２６２０は、第１のガラス板２６１０とＰＶバリア層２６３０との間に配置することができ、電源から電力を受け取るために電気ワイヤ２６２２に接続することができる。例えば、電気ワイヤ２６２２を電気ワイヤ２６４４に接続して、ＰＶ層２６４０から電力を受け取ることができる。エレクトロクロミック層２６２０は、異なる電圧レベルが印加されると、色、光透過率、吸収、反射率、および／または放射率などの光学特性を連続的ではあるが可逆的に変化させることができる。

【0075】

[0121]図２７は、特定の実施形態によるエレクトロクロミック層２７２０を含む例示的なＩＧＵ２７００の分解図である。ＩＧＵ２７００は、建造物または他の構造物のためのスマートウィンドウアセンブリとして使用することができる。ＩＧＵ２７００は、エレクトロクロミック窓に直接電力を供給するため、またはエレクトロクロミック窓に電力を供給する内部バッテリを充電するために使用することができるＰＶモジュールを含むことができる。いくつかの実施形態において、ＩＧＵ２７００は、建造物または他の構造物の内部に面する第１のガラス板２７１０（またはガラスライト）と、建造物または構造物の外部環境に面する第２のガラス板２７５０とを含むことができる。ＰＶ層２７４０は、第２のガラス板２７５０上にコーティングすることができる。ＰＶ層２７４０を、バスバー２７４２および電気ワイヤ２７４４に電気的に接続することができる。エレクトロクロミック層２７２０は、第１のガラス板２７１０の内面に配置することができ、電源から電力を受け取るために電気ワイヤ２７２２に接続することができる。例えば、電気ワイヤ２７２２を電気ワイヤ２７４４に接続して、ＰＶ層２７４０から電力を受け取ることができる。エレクトロクロミック層２７２０は、異なる電圧レベルが印加されると、色、光透過率、吸収、反射率、および／または放射率などの光学特性を連続的ではあるが可逆的に変化させることができる。ＰＶ層２７４０でコーティングされた第２のガラス板２７５０、エレクトロクロミック層２７２０でコーティングされた第１のガラス板２７１０、およびＩＧＵスペーサ２７３０を共に組み立ててＩＧＵを形成することができ、ＩＧＵスペーサ２７３０は、第１のガラス板２７１０および第２のガラス板２７５０を分離してＩＧＵ内に内部間隙を形成することができる。

【0076】

[0122]図２８は、特定の実施形態による例示的なＩＧＵ２８００の分解図である。ＩＧＵ２８００は、建造物ＩＧＵとして使用することができる。ＰＶモジュールはＩＧＵ２８００に一体化することができる。ＰＶモジュールによって生成されたＰＶ電力は、その後、ＤＣ－ＡＣインバータに接続され、建造物の電力網またはスマートグリッドに供給され得る。いくつかの実施形態において、ＩＧＵ２８００は、建造物の内部に面する第１のガラス板２８１０（またはガラスライト）と、建造物の外部環境に面する第２のガラス板２８４０とを含むことができる。ＰＶ層２８３０は、第２のガラス板２８４０上に形成することができる。ＰＶ層２８３０を、バスバー２８３２および電気ワイヤ２８３４に電気的に接続することができる。電気ワイヤ２８３４は、ＤＣ電気装置またはＤＣ－ＡＣインバータに接続することができる。ＰＶ層２８３０でコーティングされた第２のガラス板２８４０、第１のガラス板２８１０、およびＩＧＵスペーサ２８２０を共に組み立ててＩＧＵ２８００を形成することができ、ＩＧＵスペーサ２８２０は、第１のガラス板２８１０および第２のガラス板２８４０を分離してＩＧＵ内に内部間隙を形成することができる。

【0077】

[0123]上記の例示的なＩＧＵでは、機能層、低Ｅ層、封入層、および／またはシーラントは、説明されている特徴を曖昧にしないために図面に示されていない、または明示的に記載されていない場合があるが、これらの層およびシーラントの様々な組み合わせが上記の任意のＩＧＵにおいて使用されてもよいことを当業者は容易に理解するであろう。

【0078】

[0124]図２９は、特定の実施形態による例示的なＩＧＵ２９００の構成を示す。ＩＧＵ２９００は、第１のガラス板２９１０（例えば、１２インチ×１２インチ×１．１ｍｍのガラス片）上に堆積されたＰＶ層（複数可）２９３０を含む。封入ガラス２９４０（例えば、１２インチ×１１．５インチ×２．５ｍｍのガラス片）を、光学的に透明なＵＶ硬化性エポキシ、熱硬化性エポキシ、または、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、もしくは熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）などの加圧熱伝導接着剤を用いてＰＶ層（複数可）２９３０の上面に接着することができる。バスバー（図２９には示さず）に、封入後に露出したままにすることができるＰＶ層（複数可）２９３０の２つの縁部に沿って銀ペーストを添加することができる。電気的接触のためのワイヤを、はんだ付けおよび／または銅テープを介してＩＧＵ２９００の各側に固定することができる。スペーサ２９５０（例えば、１１．５インチ×１１．５インチ×０．５インチの寸法を有する）を、封入ガラス２９４０および第２のガラス板２９２０（例えば、１２インチ×１２インチ×２．５ｍｍのガラス片）に直接接合することができる。

【0079】

[0125]図３０Ａ～図３０Ｄは、特定の実施形態による、図２９に示す例示的ＩＧＵ２９００の様々な構成要素を示す。図３０Ａは、ＰＶ層（複数可）２９３０と第１のガラス板２９１０とを含むアセンブリ３０１０を示す。アセンブリ３０１０はまた、ＰＶ層（複数可）に接続された電気ワイヤ３０１２を含むこともできる。図３０Ｂは、封入ガラス２９４０を、光学的に透明なＵＶ硬化性エポキシ、熱硬化性エポキシ、またはＰＶＡ、ＰＶＢもしくはＴＰＵなどの加圧熱伝導接着剤を使用してＰＶ層（複数可）２９３０の上面に接着することができることを示す。封入ガラス２９４０は、１つの方向（例えば、図３０Ｂに示される垂直方向）において第１のガラス板２９１０と同じ寸法を有することができ、別の方向（例えば、水平方向）において第１のガラス板２９１０よりわずかに（例えば約０．５インチ）短くすることができる。封入ガラス２９４０がＰＶ層（複数可）２９３０に接合された後に、ＰＶ層（複数可）２９３０の２つの垂直縁部付近の特定の領域を露出させる（脱被覆する）ことができる。ＰＶ層（複数可）２９３０と接触するために、露出領域上にバスバーまたは他の電気的接続を形成することができる。図３０Ｃは、スペーサ２９５０を封入ガラス２９４０に接合することができることを示す。図３０Ｄは、スペーサ２９５０を両方向においてアセンブリ３０１０よりわずかに（例えば、約０．５インチ）短くすることができることを示す。したがって、ＰＶ層（複数可）２９３０への電気接続は、スペーサ２９５０の外側で行うことができ、発生した電力をＩＧＵ２９００から取り出すためにスペーサ２９５０を通過する必要はない。ＩＧＵ２９００は、例えばシリコーンシーラントを使用してスペーサ２９５０の外縁の周りをシールすることができ、ＰＶ層（複数可）２９３０との電気的接触のために電気ワイヤ３０１２を露出させたままにする。

【0080】

[0126]図３１Ａ～図３１Ｄは、特定の実施形態による図２９の完全に組み立てられた例示的なＩＧＵ２９００を示す。図３１Ａは、完全に組み立てられたＩＧＵ２９００の斜視図である。図３１Ｂは、ＩＧＵ２９００の一部の拡大斜視図である。図３１Ｃは、ＩＧＵ２９００の水平断面図である。図３１Ｃは、ＩＧＵ２９００の垂直断面図である。図３１Ｂおよび図３１Ｄに示されるように、封入ガラス２９４０の上縁はアセンブリ３０１０と位置整合することができ、したがってＩＧＵを組み立てることを容易にし得る。図３１Ｂおよび図３１Ｃに示されるように、アセンブリ３０１０の左縁および右縁付近の領域は、封入ガラス２９４０またはスペーサ２９５０によって被覆されていなくてもよく、したがってスペーサ２９５０を通過することを必要とせずに、ＰＶ層（複数可）２９３０と電気的に接続するために使用することができる。

【0081】

[0127]低Ｅ機能性と組み合わされて二重板窓に組み込まれた透明なＰＶ層が、暖房および冷房のための建造物全体のエネルギー消費に及ぼし得る影響を推定するために、建造物エネルギーシミュレーションを実行することができる。下記の例では、３つの異なる気候帯にある典型的な中規模のオフィスビルで一連の年間建造物エネルギーシミュレーションが行われて、建造物のエネルギー節約に対する、二重板窓における追加の低Ｅ機能を有する透明なＰＶ層の一体化の影響が予測される。透明ＰＶ層は、ＮＩＲ範囲内の選択的吸収および反射を有するように選択される。

【0082】

[0128]スタンドアロンの低Ｅ層（「低Ｅ」と呼ばれる）および低Ｅ機能を追加した例示的な透明ＰＶ（ＴＰＶ）層スタック（「ＴＰＶ＋低Ｅ」と呼ばれる）が、二重板窓への一体化に使用される。低ＥおよびＴＰＶ＋低Ｅコーティングの光学特性（例えば、透過率および反射率）が測定される。

【0083】

[0129]図３２Ａは、特定の実施形態による２つの材料（Ｌｏｗ－ＥおよびＴＰＶ＋低Ｅ）の透過スペクトルを示す。低Ｅコーティングの透過スペクトルは曲線３２１０で示され、ＴＰＶ＋低Ｅコーティングの透過スペクトルは曲線３２２０で示されている。図３２Ａは、両方のコーティングが可視光に対して高い透過率を有し、ＴＰＶ＋低ＥはまたＮＩＲ光に対する低い透過率をも有することを示す。

【0084】

[0130]図３２Ｂは、特定の実施形態による２つの材料（低ＥおよびＴＰＶ＋低Ｅ）の反射スペクトルを示す。反射スペクトルは、ＰＶ材料の前面から入射する光に対するＰＶ材料の反射率を示す。低Ｅコーティングの反射スペクトルは曲線３２３０で示され、ＴＰＶ＋低Ｅコーティングの反射スペクトルは曲線３２４０で示されている。図３２Ｂは、両方の材料が１２００ｎｍを超える波長を有するＩＲ光に対して高い反射率を有し、ＴＰＶ＋低Ｅコーティングはまた、１２００ｎｍ未満の波長を有するＮＩＲ光に対しても高い反射率を有することができることを示す。

【0085】

[0131]低ＥおよびＴＰＶ＋低Ｅコーティングの測定された光学特性（透過率、前面および背面の反射率および放射率など）を使用して低ＥおよびＴＰＶ＋低Ｅコーティングの窓シミュレーション値を決定するために、ＬａｗｒｅｎｃｅＢｅｒｋｅｌｅｙＮａｔｉｏｎａｌＬａｂの「Ｏｐｔｉｃｓ６」ソフトウェアが使用される。その後、透明ガラスおよび低Ｅガラスについて窓アセンブリをモデル化するために使用できる重要な物理的パラメータが、ＬａｗｒｅｎｃｅＢｅｒｋｅｌｅｙＮａｔｉｏｎａｌＬａｂのＷｉｎｄｏｗｓデータベースから取得される。表１は、透明ガラス、低Ｅガラス、およびＴＰＶ＋低Ｅコーティングを施したガラスについてのこれらのパラメータの比較を示す。表１の下付き文字は、太陽スペクトルの部分を示す（例えば、「ｓｏｌ」は太陽を指し、「ｖｉｓ」は可視光を指す）。表１のパラメータ中の数字は前面（「１」）および背面（「２」）を表し、εは赤外線放射率を表し、ｋは熱伝導率を表す。
表１：各種ガラスのシミュレーションパラメータ

【表1】

【0086】

[0132]ＬａｗｒｅｎｃｅＢｅｒｋｅｌｅｙＮａｔｉｏｎａｌＬａｂの「ＢｅｒｋｅｌｅｙＬａｂＷＩＮＤＯＷ」ソフトウェアが、以下に記載される種々の窓構成の熱的および光学的性能を分析するために使用される。窓特性を使用して、ＴＰＶコーティングを有するおよび有しない３つの窓構成の可視透過率、太陽熱利得係数（ＳＨＧＣ）、およびＵ値（全体の熱伝達係数を表す）の標準的な測定基準が計算される。建造物シミュレーションの提案のために、これらの窓は新規の業界規格であるため、基準建造物は二重板窓を含むと仮定される。また、二重板窓は２つの６ｍｍ厚ガラス板を含み、ガラス板間の空隙は約６ｍｍであるとも仮定する。

【0087】

[0133]図３３Ａは、透明ガラスを有する例示的なＩＧＵ３３００を示す。ＩＧＵ３３００は、内部間隙３３３０を形成する第１のガラス板３３１０および第２のガラス板３３２０を含むことができる。第１のガラス板３３１０は建造物の外部環境に面することができ、第２のガラス板３３２０は建造物の内部に面することができる。図３３Ｂは、低Ｅ層３３４０を含む例示的なＩＧＵ３３０２を示す。ＩＧＵ３３０２は、内部間隙３３３０を形成する第１のガラス板３３１０および第２のガラス板３３２０を含むことができる。低Ｅ層３３４０は、第１のガラス板３３１０の内面に配置することができる。図３３Ｃは、特定の実施形態による、透明ＰＶ層を含む例示的なＩＧＵ３３０４を示す。ＩＧＵ３３０４は、内部間隙３３３０を形成する第１のガラス板３３１０および第２のガラス板３３２０を含むことができる。ＴＰＶコーティング３３５０（低Ｅ層を含むこともできる）を第１のガラス板３３１０の内面に形成することができる。

【0088】

[0134]シミュレーションは、表１のデータを使用して窓のエネルギー特性をモデル化する高度なモデルを使用する。このモデルは、窓特性の角度変化を考慮に入れ、太陽スペクトルの各部分を別々に扱う。表２は、図３３Ａ～図３３Ｃに示される例示的なＩＧＵ構成について計算されたＵ値、ＳＨＧＣ、およびＶＴ値を示す。
表２：種々の窓構成に対して計算されたパラメータ

【表2】

【0089】

[0135]表２のＵ値は、建築要素の熱伝導度を表す全体的な熱伝達率を表す。より低いＵ値はより高いレベルの断熱を意味し、したがって窓アセンブリには一般に好ましい。表２に示すように、二重板窓に低ＥまたはＴＰＶ＋低Ｅコーティングを追加すると、二重板窓のＵ値を実質的に減少させることができる。

【0090】

[0136]ＳＨＧＣは、直接透過した部分と、最初に吸収された後に内側に放出された部分の両方を含む、窓を通して入る入射日射の割合を示す。窓のＳＨＧＣが低いほど、窓が伝達する太陽熱が少なくなり、したがって、夏季の冷房要件は低くなる。太陽熱利得は、ガラス種類、板の数、および任意のガラスコーティングによって影響を受ける可能性がある。典型的な二重板窓は、およそ０．７２のＳＨＧＣを融資得る。この値は、低Ｅコーティングを加えることによって、例えば、約０．５まで著しく減少させることができる。表２に示すように、ＴＰＶ＋低Ｅコーティングを有する二重板窓は、１２００ｎｍ未満の波長を有するＮＩＲ光の選択的吸収および反射ならびに低Ｅコーティングによる１２００ｎｍを超える波長を有する赤外光の反射に起因して、約０．２９の著しく低いＳＨＧＣ値を有する。

【0091】

[0137]これらの規格窓測定基準は広く受け入れられ理解されているが、それらは窓内の電力生成層のような先端技術の利点のいくつかを捉えていない。これらの問題に対処するために、全米の３つの代表的な気候におけるエネルギー性能をシミュレートして、窓にＰＶ層を追加する利点を完全に決定するために、年間の建造物全体のエネルギーシミュレーションが実行される。

【0092】

[0138]米国エネルギー省（ＤＯＥ）によって開発された中規模商業用基準建築物モデルが、アリゾナ州フェニックス、イリノイ州シカゴ、およびメリーランド州ボルチモアの３つの気候におけるエネルギー性能をシミュレートするために使用されている。建造物モデルは、ＡＳＨＲＡＥ９０．１－２００４建造物エネルギーコードに準拠し、典型的な新規の構造を表すように設計されている。中規模基準建造物モデルは３階建てで、シミュレートされた総床面積は約５３，６００ｆｔ^２である。このモデルの窓面積は約７０２７ｆｔ^２であり、窓と壁との約３３％の比を表す。窓は４つのファサードに沿って均等に配分されている。各階には４つのペリメーターゾーンと１つのコアゾーンとがある。ペリメーターゾーンおよびコアゾーンは、それぞれ総面積の４０％および６０％を占める。床から床までの高さは約１３フィート、床から天井までの高さは約９フィートである。高さの差はプレナムの高さを表す。

【0093】

[0139]ＥｎｅｒｇｙＰｌｕｓソフトウェアが、建造物エネルギーシミュレーションを実行するために使用される。各窓構成および各場所の建造物の冷房および暖房の総エネルギー消費量は、ＥｎｅｒｇｙＰｌｕｓソフトウェアを使用して計算される。ＴＰＶコーティング窓から生成される電力は、ＮａｔｉｏｎａｌＲｅｎｅｗａｂｌｅＥｎｅｒｇｙＬａｂ（ＮＲＥＬ）から得られた各場所の平均日照データを使用して推定される。

【0094】

[0140]表３は、地理的に異なる場所にある種々の窓構成での暖房、換気、および空調（ＨＶＡＣ）のエネルギー消費量を示す。年間冷暖房エネルギー要件は、望ましいサーモスタット設定値を維持するために、ＨＶＡＣシステムによって建造物に送達される、または建造物から除去される必要がある熱エネルギーの量を表す。低ＥおよびＴＰＶ＋低Ｅコーティング窓では、ベースライン二重板窓と比較してすべての気候でＨＶＡＣエネルギーの必要性が低くなり、ＴＰＶ＋低Ｅコーティング窓のＨＶＡＣが大幅に減少する。さらに、ＴＰＶコーティング窓によって生成されるＰＶ電力は、ＮＲＥＬからの平均日射強度データを使用し、５％のＰＶ効率を仮定して推定される。生成されるＰＶ電力とＨＶＡＣ節約との組み合わせによって、ＴＰＶコーティングを含む窓は、典型的な建造物による電力消費の約４０～５０％の減少をもたらし得る。これは、建造物エネルギー消費量の大幅な節約になり、ＴＰＶコーティングが建造物一体型光起電力モジュールに与える可能性がある大きな影響を示している。
表３：種々の窓構成に対する暖房および冷房エネルギー要件

【表3】

【0095】

[0141]本明細書に記載された特定のステップおよび装置は、本発明の実施形態による、可視透明光起電力モジュールを作製する特定の方法を提供することを理解されたい。代替の実施形態によれば、他の一連のステップを実行することもできる。例えば、本発明の代替の実施形態は、上に概説したステップを異なる順序で実行してもよい。さらに、本明細書において記載されている個々のステップおよび装置は、個々の実施形態にとって適切であるような様々なシーケンスで実行され得る複数のサブステップを含み得る。さらに、特定の用途に応じて、追加のステップおよび構成要素を追加または削除することができる。当業者であれば、多くの変形、修正、および代替形態を認識するであろう。

【0096】

[0142]また、本明細書に記載された実施例および実施形態は、説明の目的のみのものであり、それに照らして様々な修正または変更が当業者に示唆され、本出願の趣旨および範囲ならびに添付の特許請求項の範囲内に含まれるべきであることも理解される。

【図1A】