JP2013506583A - 真空素子および真空素子を製造する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、場合により、少なくとも１個のソーラーモジュール（光電池素子）および／またはソーラーコレクタまたはディスプレー素子の形態の取り付け部品を有する真空素子を製造する方法に関する。前記方法に従うと、１本のシール材により相互接合された、２枚の平らな構成材料、特に、ガラス板のような半透明または透明な板間の空間中に負圧が形成される。１本の糸を提供された第一の構成材料と、第一の構成材料に一定の距離において、しかし平行に設置された第二の構成材料よりなる集成物が真空な室内に導入され、真空下で圧迫される。場合により、構成材料および、場合により存在する取り付け部品に対して、構成材料間に提供される膜を張り付けるために、高温を使用することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、一方では素子を目標とする独立した請求項の紹介的部分の特徴をもつ真空素子、および他方ではその方法を目標とする独立した請求項の特徴をもつ、このような素子を製造する方法に関する。

一般的タイプの真空素子を製造する時の、大部分の場合の方法は、平らな構成材料間の縁のシールの開口部を介して真空素子の内部空間から空気を吸引することである。

とりわけ、それを通って真空が適用された開口部の事後のシールは面倒で、不十分であるため、これは時間がかかり、面倒な仕事である。

本発明の目的は前記のタイプの真空素子および真空素子を製造する方法を紹介することである。

本目的は請求項１の特徴をもつ方法および請求項１４の特徴をもつ真空素子を使用して本発明に従って達成される。

一方では、本発明に従って提唱される操作法および他方では本発明に従って提唱される真空素子のデザインを使用して、このような真空素子の、問題のない製造が可能であり、更に、該真空素子中に、太陽エネルギーを利用可能なエネルギーに変換するための集成物、例えばソーラーモジュール（電流を生成するための）またはソーラーコレクタ（熱エネルギーを生成するための）またはディスプレー素子であることができるその他の構成材料を含むことが容易に可能である。

発明の範囲内に、異なる機能をもつ真空素子が考慮に入れられる。前記の態様に加えて、本発明に従う真空素子は、また、絶縁素子、絶縁ガラスおよびデータディスプレー素子（スクリーン、モニター、等のような内蔵ディスプレー装置をもつ真空素子）であることができる。

とりわけ、本発明に従う方法および本発明に従う真空素子において、平らな構成材料、少なくとも、使用位置において入射太陽光に面する構成材料が、透明な、とりわけ半透明な材料、とりわけプラスチックまたはガラスまたはその他の（非鉄）金属よりなることが想定される。例えば、本発明の範囲内でそのガラスは硬化ガラス、例えば強化安全ガラスであることが好ましい。

本発明に従う方法により、更に、平らな構成材料の間に、一緒に接合され、真空素子の内部に取り込まれたこれらの構成材料（取り付け部品）を固定する物質が導入される事実のお陰で、本発明に従う真空素子の個々の構成材料間に堅い接合を達成することが可能である。従って、例えば、少なくとも１種の平らな構成材料（とりわけガラス板）の内部に、膜、好ましくは複合膜を提供することができる。このような複合膜、例えばポリビニルブチラール（ＰＶＢ）でできた単層膜は、真空素子の内部に設置されたソーラーモジュール（またはソーラーコレクタ）に当たる光線の侵入が、光学的により厚い媒質（例えば、ガラス）から光学的により薄い媒質（例えば、空気）への移動なしに実施され、そして反射、とりわけ全反射が回避され、それにより、反射光によるロスが起らないために、エネルギー生産が高まる、という利点をもつ。不都合な反射はまた、第一の構成材料の内部に
適用される反射抑制層によっても低下または回避することができる。

前記の膜の代替物として、平らな構成材料を一緒に接合する物質は、溶液（その溶媒は集成期間中に蒸発される）の形態、または粒状体、例えば、シリコーン粒状体（集成期間に融解する）の形態にあることができる。

真空素子を製造するための本発明に従う方法は、本質的に、以下の方法の工程を含んでなる：
第一の構成材料（板、ガラス板およびとりわけ太陽光ガラスのような透明または半透明な平らな素子）には、場合により前以て実施される張り合わせ後に縁のコーティングが提供される。とりわけ拡散気密性縁コーティング内に、場合により、例えばソーラーモジュール（光電池素子）または幾つかのソーラーモジュールおよび／または少なくとも１個のソーラーコレクタ（全般的に液体の熱移動媒質がそれを流通する室からの）であることができる取り付け部品が設置される。例えば縁のコーティングのために使用される化合物は、絶縁ガラスをシールするためにも使用される化合物であることができる。縁のコーティングのために使用することができるこれらの化合物において、これは全般的に拡散抵抗性粘着化合物であることができる。これらの粘着化合物の例は、とりわけ、ブチルゴムおよびホットメルト接着剤（例えばエチレン、ビニル、アセテートまたはポリエステル基材の「ホットメルト」）である。代替物として、速効性成分接着剤、しかしまた、ガラスとハンダ付けできる金属、例えば錫、を使用することもできる。

これが実施された後に、場合によりもう１枚の膜、とりわけ複合膜が設置された後に、第二の構成材料が設置され、その際、好ましくは、内部の空間または、構成材料とビード間の空間からの空気の放出のための開口部が全面に提供されるように、第二の構成材料がその周辺の全長にわたりビードと接触することを防止する手段が提供される。その側部が開放され、２個の構成材料よりなるこの集成物が、加熱されている間に場合により減圧される室内に導入される。次に、該集成物を圧迫しそして、一定に維持された、すなわち外気圧より低い圧力下の真空を使用して張り合わされる。この場合、好ましくは、第二の構成材料の全面（外面の）上に作用するダイを使用して圧迫される。圧迫された後に、すなわち第一と第二の構成材料が全面の縁のコーティングのビード上に一緒にぴったりと接合され、その際、更に、場合により導入された取り付け部品と第二の構成材料間に提供された複合膜が、取り付け部品と第二の構成材料間に張り合わされた後に、真空を排除し、そして仕上がった真空素子を真空圧迫室から取り出すことができる。

本発明に従う方法および本発明に従う真空素子の更なる詳細と態様は、それに基づいて、３つの異なる態様における本発明に従う真空素子を製造する時の、方法の系列が説明される略図と関連して以下の説明に従う：
図１は６つの連続的工程における、スペーサを伴う、例えば絶縁素子、ディスプレー素子または絶縁ガラス単位装置であることができる真空素子の製法を示す。 図２は６つの連続的工程における、ソーラーモジュール（光電池素子）を含む真空素子の製法を示す。 図３は５つの連続的工程における、薄層光電池モジュールとしてデザインされたソーラーモジュールを含む真空素子の製法を示す。 図４は拡大倍率における図３の３．２の側面における詳細ＩＶを示す。 図５は６つの連続的工程におけるソーラーモジュール（光電池素子）の製法を示す。

図１に例として示される方法は次のように進行する：
１． 拡散気密性縁コーティング材（ビード）を適用する工程
例えば、拡散気密性シール材よりなるビードを、垂直または水平適用システムにおいてガラス表面（第一の構成材料）上の縁上の全四辺上に適用する。この適用システムを使用して外形または内部輪郭もまた、ビードで囲むことができる。
１．１ 縁コーティング材８をガラス板７（第一の構成材料）上にビードとして適用する（図１）。
１．２ 縁コーティング材８を既に前以て張り合わせたガラス板７上に適用する（図２）。
１．３ 縁コーティング材８を、コートしたガラス板１０（薄層ＰＶモジュールの製造用）上に適用する（図３）。

２． 取り付け部品の取り付け
製造される真空素子（モジュール様デザイン）に応じて、様々な挿入体（取り付け部品）を手動または自動的にシールされた板中に挿入する。
２．１ 真空ガラス（空の真空素子、すなわち取り付け部品を含まない）製造のためには、シールしたガラス板７（第一の構成材料）中に真空ガラススペーサ１１を挿入する（図１）。
２．２ ＰＶモジュールの製造のためには、複合膜９（すなわち真空素子の構成材料を一緒に接合する膜）およびウエファーまたは薄層膜１２のいずれかを、ビード８を提供されたガラス板７中に挿入する（図２）か、あるいはウエファーまたは薄層膜１２のみを、すでにシールされた、前以て張り合わせた板７中に挿入する（図３）。

３． 集成工程
集成期間中、裏側のガラス板７（第二の構成材料）と、場合により必要な複合膜９を、前以て加工された素子上に設置する。シール化合物８よりなるビードの特別の適用により（図４の詳細１参照）、裏側のガラス板７（第二の構成材料）は、シール用コードとして働く縁のコーティング化合物８でできたビード上の点にのみ乗っかり、そのため、形成される透き間１３（本質的に全面に走行する）により素子の内部に真空を形成することができる。
３．１ 真空ガラスの製造において、第二のガラス板７（第二の構成材料）のみが、シールコードとして使用される縁コーティング化合物８よりなるビード上に設置される（図１）。
３．２ ウエファーまたは薄層膜１２を含むＰＶモジュールの製造においては、裏側のガラス板７に加えて、もう一枚の複合膜９も挿入される（図２）。
３．３ 薄層ガラスモジュール１０の製造においては、モジュールのデザインに応じて、２枚のガラス板７を接合するために複合膜が挿入されるか、または挿入されない（図３）。

４． 室内への移動および負圧の形成工程
前以て加工された素子が圧迫室の前の取り込み台上に設置された後に、コンベヤーベルトまたはその他の線状運搬装置により圧迫室内に運ばれる。次に、室の垂れ蓋（部品３）を気密性にシールし、そして真空ポンプ（部品１）が室の減圧を開始する。

５． 縁コーティング化合物でできたビードを圧迫する工程（温度上昇を伴って、または温度上昇を伴わずに、膜の種類に応じる）
室内の所望される最終的圧力に到達後、移動可能な圧迫板（部品２）を下方に移動し、
そうしながら、２枚のガラス板７を堅く一緒に圧迫する。この方法で、特定の膜の種類９（オートクレーブを使用しない膜）では温度のインプットが必要である。

６． 真空を除去し、圧迫板を持ち上げ、室を開放し、そして取り出す工程
圧迫工程を実施後、真空ポンプ（部品１）を遮断し、圧迫板（部品２）を持ち上げ、真空素子を、優勢な大気圧に緩徐に曝露する。垂れ蓋（部品３）を開放し、仕上がった真空素子を生産台（部品５）の方向に運搬する。

次に、複合膜の種類に応じて、オートクレーブ工程を実施してモジュールを仕上げることができる。

前記の複合膜は好ましくは単層膜であり、とりわけポリビニルブチラール（ＰＶＢ）よりなる。

コートガラス（薄層光電池を含む）が第一の構成材料として使用される本発明に従う方法の変法において、光電池ウエファーの挿入は、図２の方法におけるように省略される。

後者に対してその周辺に沿って第一の構成材料にも取り付けられたビードは、好ましくは内側に移動され、例えば絶縁ガラスの製造に一般的なシール材（大部分の場合は硬化ポリスルフィド）あるいは、（反応性）ホットメルト（ホットメルト接着剤、例えばエチレン−ビニル−アセテート基剤、ポリエステル基剤、またはポリアミド基剤のもの）のような拡散気密性接着剤よりなる。

１つの態様に提供された、とりわけ、ソーラーモジュールおよび／またはソーラーコレクタの形態の取り付け部品が真空素子内に設置されない時に使用され、そして構成材料（ガラス板）が、真空ガラスのスペーサ上に設置されており、そして後者から一定の距離に維持されている構成材料の内面により内側に湾曲することを防止する、ビード内に取り付けられた真空ガラスのスペーサは、例えばガラスまたはその他の半透明材料よりなる。

平らな構成材料の縁の少なくとも一部分に提供される透き間を形成するスペーサとしては、ビード中に挿入されるピン、Ｕ−型のクリップ等もまた、使用することができる。本発明の範囲内で、平らな構成材料の縁の上に内部の空間の真空を許す少なくとも１種の空間が存在することのみが必須であるので、スペーサは、どんな種類かに拘わらず好ましいが、必須ではない。

オートクレーブ内での前記の処理は、好ましくは、構成材料が、挿入されたソーラーモジュール（ソーラーコレクタ）と相互に糊付けされるように、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）よりなる複合膜を活性化するのに十分な温度で実施される。

光電池モジュールを製造するための、図５中に６工程で示された方法は以下の通りに説明することができる：
最初に、接着材（例えば、ホットメルト接着剤）よりなるビード８をガラス板の周辺領域のガラス板７上に適用する。次の工程として、複合膜９を、接着剤よりなるビード８により縁取りされた領域内に設置する。ここで、光電池素子１２（太陽電池）を複合膜９上に設置する。このようにして得た集成物上に、もう一枚の複合膜９を設置する。代替物として、更なる複合膜の代わりに、液体（例えば、液体シリコーン）または顆粒体を適用することができる。いずれの場合にも、第二の複合膜上に設置される膜の代わりに使用される液体は、その溶媒が加熱および真空化の次の工程において蒸発される、複合膜、例えばシリコーン、の機能を実施する物質の溶液であることができる。顆粒体、例えばシリコーン顆粒体を適用する場合には、シリコーン顆粒体は融解して、もう１枚の複合膜９の機能
を実施する。

もう一枚の膜９または顆粒体または液体が、設置される太陽電池１２に適用されるか否かに拘わらず、次の工程として、もう一枚のガラス板７を設置し、そしてこのようにして得た集成物−それらの間の周辺領域に接着剤よりなるビードが存在し、そしてそれらの間に下側の複合膜と上側の複合膜（上側の複合膜の代わりにシリコーンのような液体を提供することもできる）が存在する２枚のガラス板よりなる−は加熱され、真空中で圧迫され、そのため図５の最後の図（５．６）に示した集成物が形成され、その上側の膜（または液体または粒状体）が太陽電池に光を当たらせるように半透明になり、そして太陽電池は下側の複合膜と上側の複合膜内に一部埋封される。

−外部に設置された平らな構成材料間の、本発明に従う（真空）素子において−少なくとも１枚のポリマーの膜、好ましくは２枚のポリマーの膜（例えば、複合膜）、構成材料を接合する物質の溶液（例えば、シリコーン）または構成材料を接合する物質の粒状体（例えば、シリコーン粒状体）が提供されるかまたは導入されるかに拘わらず、本発明に従う最終的（真空）素子において、真空中で圧迫後に、平らな構成材料（ガラス板）間の取り付け部品が堅く固定されるように、とりわけ物質により完全に充填された内部空間が形成される。更に、平らな構成材料が相互に、堅く、恒久的に接合されることが達成される。

要約すると、本発明の態様は、以下の通りに説明することができる。場合により、少なくとも１個のソーラーモジュール（光電池素子）および／または１個のソーラーコレクタまたはディスプレー素子の形態の取り付け部品を含む真空素子の製造のために、ビードを提供され、その中に設置された第二の構成材料から一定の距離にあるが、それに平行な第一の構成材料よりなる集成物が真空室内に導入され、真空下で圧迫されるように、シール材でできたビードにより一緒に接合された、２枚の平らな構成材料、とりわけ，ガラス板のような半透明または透明な板の間の空間中に負圧が形成される。この場合、場合によりまた、構成材料間に、構成材料と、場合により存在する取り付け部品を提供された膜を張り付けるために、高温を適用することもできる。

Claims (20)

1. − 第一の構成材料の周囲に沿ってビードを適用する工程、
   − 少なくとも所々に、第二の構成材料とビード間に空間が存在するように、第二の構成材料を設置する工程、
   − 第一および第二の構成材料よりなる、このようにして得た集成物を室内に導入し、
   − 室内に負圧を形成する工程、
   − 第二の構成材料がビード上に落ち着くまで室内の集成物を圧迫する工程、
   − 室内の負圧を除去する工程、
   − 圧迫された素子を室から取り出す工程：
   を特徴として実施される、平らな構成材料間の空間が、全面に走行するビードにより限定され、そして平らな構成材料間の空間内の気圧が外気圧より低いように、素子内に相互に平行に、そして相互から一定距離に集成された少なくとも第一および第二の平らな構成材料よりなる素子を製造する方法。
2. 拡散気密性化合物よりなるビードが適用される、請求項１記載の方法。
3. 第一の構成材料の平面まで測定された通常の高さがビードの厚さより大きいスペーサが提供され、そして第二の構成材料がスペーサ上に設置される、請求項１または２記載の方法。
4. スペーサが、所々厚くなったビードの部分により提供される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 少なくとも１個の薄層光電池のモジュールがビード内に提供される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 複合膜、液体（例えば、液体シリコーンもしくは溶解シリコーン）、または粒状体（とりわけ、シリコーン粒状体）がビード内の領域内の、第一の構成材料上に設置される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. 液体（例えば、液体シリコーンもしくは溶解シリコーン）、または粒状体（とりわけシリコーン粒状体）、少なくとも１個の太陽電池および／またはソーラーコレクタまたはディスプレー素子（例えば、スクリーンまたはディスプレー）が、第一の構成材料上に、場合により複合膜上に設置される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
8. 複合膜、液体（例えば、液体シリコーンもしくは溶解シリコーン）、または粒状体（とりわけシリコーン粒状体）が太陽電池またはソーラーコレクタ上に、あるいは薄層光電池モジュール上に設置される、請求項５または６記載の方法。
9. 第二の構成材料が太陽電池またはソーラーコレクタ上に、場合により更なる複合膜、液体（例えば液体シリコーンもしくは溶解シリコーン）、または粒状体（とりわけシリコーン粒状体）上に設置されるまで、集成物が圧迫される、請求項６〜８のいずれか１項に記載の方法。
10. 集成物が圧迫の前に加熱される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
11. 第一および／または第二の構成材料が半透明の物質、とりわけガラスよりなる、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 構成材料の少なくとも１種が硬化ガラスよりなる、請求項１１記載の方法。
13. 室から取り出される素子がオートクレーブ内で熱処理を受ける、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
14. ビードが、ブチルゴム、ホットメルト接着剤、成分接着剤、ポリスルフィドおよび、ガラスとハンダ付けすることができる金属、とりわけ錫を基材とするシール化合物：よりなる群から選択される拡散気密性物質よりなる、請求項２〜１３のいずれか１項に記載の方法。
15. − 第一の平らな構成材料、
    − 全面に走行し、拡散気密性化合物よりなるビードにより、第一の構成材料に接合される第二の平らな構成材料、
    − 拡散気密性化合物よりなるビードにより側面を限定され、そしてその中で外気圧に対して低下した圧力が優勢である、構成材料間に提供される空間、
    − 構成材料間の空間中の少なくとも１個の太陽電池および／または少なくとも１個のソーラーコレクタ、
    − 太陽電池またはソーラーコレクタ中に誘導し、そして拡散気密性化合物よりなるビードを通って延伸するライン、
    − 太陽電池またはソーラーコレクタとそれぞれ隣接する構成材料間の、構成材料と太陽電池またはソーラーコレクタに接合された膜：
    を特徴としてもつ、請求項１〜１４のいずれか１項に従って製造される素子。
16. 少なくとも１種の構成材料が、とりわけ硬化ガラスでできた平らなガラス板である、請求項１５記載の素子。
17. 少なくとも、第二の構成材料上に設置され、そしてその第二の構成材料と太陽電池またはソーラーコレクタに接合された膜が薄層である、請求項１５または１６記載の素子。
18. 少なくとも、第一の構成材料と太陽電池またはソーラーコレクタ間に設置された膜が複合膜である、請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の素子。
19. 幾つかの真空のガラスのスペーサがビード内に提供されている、請求項１５〜１８のいずれか１項に記載の素子。
20. − 第一の平らな構成材料、
    − 全面に走行し、拡散気密性化合物よりなるビードにより、第一の構成材料に接合されている第二の平らな構成材料、
    − 拡散気密性化合物よりなるビードにより側面を限定され、そしてその中で外気圧に比較して低い圧力が優勢である、構成材料の間に提供される空間、
    − 構成材料間の空間内の、スクリーンまたはディスプレーのような少なくとも１個のディスプレー素子、および
    − シール化合物よりなるビードにより延伸するディスプレー素子に導くライン：
    を特徴としてもつ、請求項１〜１４のいずれか１項に従って製造される素子。

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