DE112012002704T5 - Konzentratorphotovoltaikeinrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Konzentratorphotovoltaikeinrichtung - Google Patents

Konzentratorphotovoltaikeinrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Konzentratorphotovoltaikeinrichtung Download PDF

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Abstract

Vorgeschlagen wird eine Konzentratorphotovoltaikeinrichtung (1) welche aufweist eine Sammellinse (11), welche Sonnenlicht sammelt, ein Solarzellenelement (20), welches das durch die Sammellinse (11) gesammelte Sonnenlicht fotoelektrisch wandelt, ein Montagesubstrat (21), an welchem das Solarzellenelement (25) angebracht ist, eine Sammellinsenanordnung (10), welche von Sammellinsen (11) jeweils in einer Zeilenrichtung (Dx) und einer Spaltenrichtung (Dy) gebildet wird, sowie eine Wärmeausbreitungsplatte (30), an welcher die Montagesubstrate (21) angebracht sind, um Wärme der Montagesubstrat (21) zu verteilen. Die Wärmeausbreitungsplatte (30) ist so angeordnet, dass sie der Sammellinse (11) gegenüberliegt, welche in der Zeilenrichtung (Dx) angeordnet ist. Eine Größe (SPx) der Wärmeausbreitungsplatte (30) in der Zeilenrichtung (Dx) ist zwei- oder mehrmals so groß wie eine Größe (SLx) jeder Sammellinse (11) in der Zeilenrichtung (Dx). Eine Größe (SPy) der Wärmeausbreitungsplatte (30) in der Spaltenrichtung (Dy) ist kleiner als eine Größe (SLy) jeder Sammellinse (11) in der Spaltenrichtung (Dy).

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Konzentratorphotovoltaikeinrichtung, welche Solarzellenelemente aufweist, welche Sonnenlicht, welches durch jeweilige Sammellinsen oder Konzentrationslinsen gesammeltes Sonnenlicht fotoelektrisch wandeln, wobei Montagesubstrate vorgesehen sind, auf welchen die jeweiligen Solarzellenelemente angebracht sind. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung.
  • Technischer Hintergrund
  • Photovoltaikeinrichtungen besitzen im Allgemeinen einen Aufbau ohne Konzentrator und mit einer festen plattenartigen Struktur, bei welcher eine Photovoltaikeinrichtung eine Mehrzahl von Solarzellenelementen aufweist, die ohne Zwischenraum zwischen ihnen auf einem Dach oder dergleichen installiert sind. Es wurden Techniken zum Reduzieren der Anzahl von Solarzellenelementen in der Photovoltaikeinrichtung vorgeschlagen, weil Solarzellenelemente höhere Kosten verursachen als andere Elemente (Bestandteile) der Einrichtung.
  • Insbesondere wurde eine Technik des Konzentrierens oder Sammelns von Sonnenlicht unter Verwendung optischer Linsen, eines Reflexionsspiegels oder dergleichen und des entsprechenden Beleuchtens oder Bestrahlens einer kleinen Fläche von Solarzellenelementen mit dem gesammelten oder konzentrieren Sonnenlicht vorgeschlagen, um dadurch die pro Flächeneinheit erzeugte elektrische Leistung der Solarzellenelemente zu steigern und dadurch die Kosten in Bezug auf die Solarzellenelemente zu reduzieren (das heißt, die Kosten zum Erzeugen elektrischer Energie der Photovoltaikeinrichtung).
  • Im Allgemeinen steigt mit dem Anstieg des Konzentrations- oder Sammelverhältnisses die fotoelektrische Wandlungseffektivität eines Solarzellenelements. Falls jedoch die Position des Solarzellenelements fest oder fixiert ist, fällt das Sonnenlicht meistens in einem geneigten Winkel ein und kann nicht in effektiver Art und Weise genutzt werden. Folglich wurde eine Tracking- oder Nachführkonzentratorphotovolatikeinrichtung (tracking concentrator photovoltaic device) vorgeschlagen, welche der Sonne derart nachgeführt wird, so dass die Vorderseite oder Vorderfläche der Einrichtung ohne Abweichung normal zum Sonnenlicht ausgerichtet ist, um dadurch ein hohes Konzentrations- oder Sammelverhältnis zu erzielen (siehe zum Beispiel Patentdokumente 1 bis 5).
  • 6A ist eine schematische Draufsicht, welche den schematischen Aufbau eines Hauptteils einer herkömmlichen Konzentratorphotovoltaikeinrichtung beschreibt.
  • 6B ist eine schematische Seitenansicht entlang einer longitudinalen Richtung oder Längsrichtung des Hauptteils der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung aus 6A.
  • Bei einer Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 100 ist eine Wärmedissipations-, -ausbreitung- oder -verteilungsschicht 134 (heat dissipation layer) an einer Fläche oder Oberfläche einer Basisplatte 128, welche von einer plattenförmigen Aluminiumlegierung gebildet wird, angebracht. Auf einer Fläche oder Oberfläche der Wärmeverteilungsschicht oder Wärmedissipationsschicht 134 ist eine longitudinal strukturierte Metallfolie 158 angeordnet. An einem Ende (ein Ende in der longitudinalen Richtung oder Längsrichtung) der Metallfolie 158 ist eine Substratseite einer Solarzelle 130 angeklebt oder angehaftet. Das andere Ende (das andere Ende in der Längsrichtung) der Metallfolie 158 ist von der Wärmedissipationsschicht 134 getrennt und separiert und mit einer Vorderseitenelektrode 142 einer benachbarten Solarzelle 130 verbunden. Das bedeutet, dass die Solarzellen 130 miteinander in Reihe oder Serie verbunden sind (siehe zum Beispiel Patentdokument 4).
  • Die Wärmedissipationsschicht 134 wird von einem Epoxidharz gebildet, in welchem ein Füllmaterial dispergiert ist, welches zumindest Kohlenstoff, Glasfasermaterial und Metallpulver enthält, das heißt ein Füllmaterial zum Unterstützen der Wärmeleitfähigkeit. Mithin besitzt die Wärmedissipationsschicht 134 eine Stärke von etwa 100 μm, eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 5,0 W/m·K sowie einen Volumenwiderstand von etwa 1 × 1015 Ω·cm. Mit einem derartigen Aufbau wurden verschiedene Vorschläge unterbreitet, bei welchem die Wärmedissipation der Solarzelle 130, die durch das Konzentrieren oder Sammeln aufgeheizt ist, in effektiver Art und Weise ausgeführt werden kann, wobei die Wärmedissipationsschicht 134 eine vorteilhafte Wirkung einer isolierenden Schicht besitzt, welche die Solarzelle 130 und die Metallfolie 158 von der Basisplatte 128 elektrisch isoliert.
  • Es ist jedoch bekannt, dass ein Isolationswiderstand von Epoxidharz mit einem Anstieg in der Temperatur abfällt. Obwohl der Isolationswiderstand auch von Merkmalen oder Eigenschaften des Harzes und von Umweltbedingungen abhängt, sinkt zum Beispiel der Volumenwiderstand, der bei 20°C 1015 Ω·cm beträgt, auf einen Wert von 1012 Ω·cm, wenn die Temperatur auf 100°C angehoben wird. Der Abfall im Volumenwiderstand mit einem Anstieg in der Temperatur bewirkt, dass der Isolationswiderstand zwischen der Metallfolie 158 und der Basisplatte 128 abfällt, wodurch in Folge die Zuverlässigkeit verschlechtert wird.
  • Auch wird die Wärme der durch den Konzentrationsvorgang aufgeheizten Solarzelle 130 in die Metallfolie 158 verteilt, um über die Wärmedissipationsschicht 134 die Basisplatte 128 zu erreichen. Sie wird ferner in die Luft abgegeben, während sie in der Basisplatte 128 verteilt wird. Die Metallfolie 158 wird von einer Kupferfolie (Wärmeleitfähigkeit von etwa 400 W/m·K) gebildet und besitzt eine Stärke von etwa 100 μm. Die Basisplatte 128 wird von einer Aluminiumlegierung (Wärmeleitfähigkeit etwa 200 W/m·K) gebildet und besitzt eine Stärke von etwa 2 bis 5 mm. Die Wärmediffusion oder Wärmeverteilung in horizontaler Richtung wird grundsätzlich von der Basisplatte 128 ausgeübt.
  • Das bedeutet, dass die Metallfolie 158 zur Wärmeverteilung nur in einem Teil in der Nachbarschaft der Solarzelle 130 beiträgt. Das Epoxidharz mit dem wärmeleitenden Füllmaterial am unteren Ende oder an der unteren Seite der Metallfolie 158 trägt kaum zur Wärmedissipation bei und ist daher in Bezug auf die Wärmeverteilung eine Überentwicklung (over-engineering). Die Herstellungskosten für das Epoxidharz mit wärmeleitendem Füllmaterial sind deutlich höher als diejenigen für ein herkömmliches Epoxidharz. Dies ist eine Ursache dafür, dass Konzentratorphotovoltaikeinrichtungen nicht mit geringen Herstellungskosten produziert werden können. Es ist möglich, einen Aufbau bereitzustellen, bei welchem das Epoxidharz mit wärmeleitfähigem Füllmaterial in einem Bereich verwendet wird, welcher an die Solarzelle 130 angrenzt oder dieser gegenüberliegt, und an einer Unterseite der Metallfolie 158, wobei das herkömmliche Epoxidharz im anderen Bereich verwendet wird. Jedoch benötigt ein derartiger Aufbau einen komplizierten Produktionsvorgang. Des Weiteren wird eine Grenzfläche zwischen dem Epoxidharz mit dem wärmeleitfähigen Füllmaterial und dem herkömmlichen Epoxidharz erzeugt, so dass es schwierig wird, eine hohe Zuverlässigkeit zu gewährleisten.
  • Die Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 100 besitzt auch einen Aufbau, bei welchem die Metallfolie 158 von einer Kupferfolie gebildet wird und die Basisplatte 128 von einer Aluminiumlegierung, wobei beide mittels des Epoxidharzes mit leitfähigem Füllmaterial (Wärmedissipationsschicht 134) dazwischenliegend aneinander angehaftet oder geklebt werden. Die Metallfolie 158 und die Basisplatte 128 haben jeweils unterschiedliche lineare Expansionskoeffizienten. Das bedeutet, dass, wenn ein Temperaturänderungszyklus auftritt, eine hohe mechanische Spannung hauptsächlich auf die Epoxidharzschicht (Wärmedissipationsschicht 134) und die Metallfolie 158 einwirkt. Im Ergebnis davon kann es passieren, dass die Epoxidharzschicht (Wärmedissipationsschicht 134) und die Metallfolie 158 voneinander abgelöst werden oder reißen.
  • 7A ist eine schematische Draufsicht, welche einen schematischen Aufbau eines Hauptteils einer herkömmlichen Solarzelle zeigt.
  • 7B ist eine schematische Querschnittsansicht, welche einen Querschnittszustand entlang der Pfeile B-B in 7A zeigt.
  • Die herkömmliche Solarzelle 200 weist ein Solarzellenelement 211 und ein Aufnahmesubstrat 220 (receiver substrate) auf, auf welchem das Solarzellenelement 211 angebracht ist. Das Aufnahmesubstrat 220 weist eine Basis 221, eine Zwischenisolationsschicht 222, die auf der Basis 221 laminiert ist, und eine Verbindungsstrukturschicht 223 (connecting pattern layer) auf, die auf der Zwischenisolationsschicht 222 laminiert ist, auf. Zum Beispiel besitzt das Aufnahmesubstrat 220 eine Größe von 40 mm bis 80 mm im Quadrat, wenn zum Beispiel das Solarzellenelement 211 eine Größe von 8 bis 10 mm besitzt. Bei dem Aufnahmesubstrat 220 wird ein Solarzellenelement 211 mittels Diebonding an der Verbindungsstrukturschicht 223 mittels Löten oder dergleichen angebracht.
  • Auf der Verbindungsstrukturschicht 223 des Aufnahmesubstrats 220 ist in einem Gebiet außer Gebieten, wo eine elektrische Verbindung notwendig ist (ein Oberflächenelektrodenextraktionsanschluss 224 (surface electrode extraction terminal), ein Substratelektrodenextraktionsanschluss 225 (substrate electrode extraction terminal), ein Substratelekrodenverbindungsbereich 223bc, ein Oberflächenelektrodenverbindungsbereich 223sc und dergleichen), eine Oberflächenschutzschicht 227 ausgebildet. Mittels eines Lotmaterials oder dergleichen sind Anschlüsse, Drähte oder Leitungen mit dem Oberflächenelektrodenextraktionsanschluss 224 und dem Substratelektrodenextraktionsanschluss 225 des Aufnahmesubstrats 220 verbunden, um benachbarte Aufnahmesubstrate 220 miteinander zu verbinden.
  • Bei der Solarzelle 200 ist ein Abdeckbereich 230 (covering portion) ausgebildet, der das Solarzellenelement 211 schützt. Des Weiteren ist beim Aufnahmesubstrat 220 ein Paar gemeinsamer oder verbundener Befestigungslöcher 220h (joint mounting holes) in diagonaler Art und Weise ausgebildet, durch welche die Solarzelle 210 an der Solarzellenbefestigungsplatte (Gehäuserahmen: nicht dargestellt) angebracht und an dieser befestigt werden kann. Das Aufnahmesubstrat 220 ist an der Solarzellenbefestigungsplatte mittels Nieten (rivet) oder dergleichen angebracht.
  • Mit dieser Anordnung können externe Verbindungsanschlüsse (der Oberflächenextraktionsanschluss 224 und der Substratelektrodenextraktionsanschluss 225) des Solarzellenelements 211 von der Verbindungsanordnungsschicht oder Verbindungsstrukturschicht 223 (connecting pattern layer) extrahiert oder herausgeführt werden. Also kann das Solarzellenelement 211 von der Basis 221 isoliert werden. Die Basis 221 kann in effektiver Art und Weise als Wärmedissipationseinrichtung verwendet werden. Daher wurde eine Realisation von hoher Zuverlässigkeit und hoher elektrischer Leistungserzeugungswirksamkeit vorgeschlagen.
  • Jedoch sind bei der Photovoltaikeinheit, bei welcher die Solarzelle 200 an der Solarzellenmontageplatte angebracht ist, die gemeinsamen oder verbundenen Befestigungslöcher 222h mechanisch mit jeweiligen Löchern nicht (dargestellt) des Gehäuserahmens (der Solarzellenmontageplatte) unter Verwendung von Befestigungselementen, zum Beispiel von Nieten, befestigt. Aus diesem Grund sollte das Aufnahmesubstrat 220 zu einem größeren Teil gemäß den Bereichen oder Flächen der verbundenen oder gemeinsamen Befestigungslöcher 220h und der Befestigungselemente, welche diese einnehmen, ausgebildet sein. Ein Bereich oder eine Fläche von Raumbereichen oder Abstandsbereichen, die benötigt werden für eine elektrische Isolation der Befestigungselemente (verbundene oder gemeinsame Befestigungslöcher 220h) und der Verbindungsstrukturschicht 223 und dergleichen. Also kann einer Kostenreduktion in Bezug auf die Solarzelle 200 notwendig werden. Bei der Photovoltaikeinheit, bei welcher die Solarzelle 200 an der Solarzellenbefestigungsplatte angebracht ist, wird auch ein Aufnahmesubstrat 220 unter Verwendung zweier gemeinsamer oder verbundener Befestigungslöcher 220h befestigt. Also ist eine Anzahl von Befestigungselementen, zum Beispiel von Nieten, notwendig, wodurch sich hohe Kosten in Bezug auf Befestigungselemente, zum Beispiel in Form von Nieten ergeben. Auch ist bei der Photovoltaikeinheit, bei welcher die Solarzelle 22 an der Solarzellenbefestigungsplatte angebracht ist, die Zeit zum Befestigen des Aufnahmesubstrats 220 lang, weil viele Befestigungselemente verwendet werden. Folglich ergibt sich in Bezug darauf ein Problem bei der Produktivität.
  • Zitatenliste
  • Patentliteratur
    • Patentliteratur 1: JP 2002-289896 A
    • Patentliteratur 2: JP 2002-289897 A
    • Patentliteratur 3: JP 2002-289898 A
    • Patentliteratur 4: JP 2003-174179 A
    • Patentliteratur 5: JP 2008-091440 A
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung dieser Umstände ersonnen. Eine Aufgabe besteht darin, eine Konzentratorphotovoltaikeinrichtung zu schaffen, welche eine Wärmeausbreitungsplatte oder Wärmediffusionsplatte (heat diffusion plate) aufweist, auf welcher Solarzellenelemente (und Montagesubstrate) angebracht sind, so dass die Wärmedissipationseigenschaften verbessert werden und ein Temperaturanstieg der Solarzellenelemente wirkungsvoll beschränkt werden kann, so dass eine hohe Effizienz oder Wirksamkeit bei der fotoelektrischen Wandlung resultiert.
  • Eine andere Zielsetzung der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum effektiven Herstellen einer Konzentratorphotovoltaikeinrichtung mit hoher Produktivität anzugeben, bei welcher ein hohes Maß an Wärmedissipation erreicht werden kann.
  • Lösung der Probleme
  • Die Konzentratorphotovoltaikeinrichtung (concentrator photovoltaic device) gemäß der vorliegenden Erfindung weist auf: Sammellinsen (concentrating lens), welche Sonnenlicht sammeln, Solarzellenelemente, welche das durch die jeweiligen Sammellinsen gesammelte Sonnenlicht fotoelektrisch wandeln, und Montagesubstrate (mounting substrate), auf welchen die jeweiligen Solarzellenelemente montiert oder angebracht sind. Die Konzentratorphotovoltaikeinrichtung weist des Weiteren eine Sammellinsenanordnung (concentrating lens array) auf, welche von den Sammellinsen gebildet wird, die jeweils in einer Zeilenrichtung und einer Spaltenrichtung angeordnet sind, und welche eine Wärmediffusionsplatte, Wärmeausbreitungsplatte oder Wärmeverteilungsplatte (heat diffusion plate) aufweist, welche Wärme von den Montagesubstraten ausbreitet oder verteilt, wobei die Montagesubstrate auf der Wärmeausbreitungsplatte montiert sind, wobei die Wärmeausbreitungsplatte den Sammellinsen, die in der Zeilenrichtung angeordnet sind, gegenüberliegend oder an diese angrenzend (facing) angeordnet ist, und wobei eine Größe der Wärmeausbreitungsplatte in der Zeilenrichtung zwei- oder mehrmals so groß ist wie eine Größe jeder der Sammellinsen in der Zeilenrichtung und wobei eine Größe der Wärmeausbreitungsplatte in der Spaltenrichtung geringer ist als eine Größe jeder der Sammellinsen in der Spaltenrichtung.
  • Die Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Wärmeausbreitungsplatte (heat diffusion plate) auf, auf welcher die Solarzellenelemente (und die Montagesubstrate) angebracht sind oder werden. Selbst wenn Intensitäten des auf die Solarzellenelemente (und die Montagesubstrate) gesammelten oder konzentrierten Sonnenlichts sich voneinander unterscheiden und sich auch aufgeheizte Zustände der Solarzellenelemente voneinander unterscheiden, wird Wärme von der Wärmediffusionsplatte derart verteilt oder dissipiert, dass die aufgeheizten Zustände der Solarzellenelemente ausgeglichen werden. Im Ergebnis davon werden die Wärmedissipationseigenschaften der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung derart verbessert, dass ein Temperaturanstieg des Solarzellenelements wirkungsvoll unterdrückt werden kann, so dass dadurch eine Ausgabeverschlechterung auf Grund eines Temperaturanstiegs des Solarzellenelements unterdrückt wird, um eine hohe Wirksamkeit bei der fotoelektrischen Wandlung zu erzielen.
  • Die Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß eines bevorzugten Aspekts der vorliegenden Erfindung weist des Weiteren einen Gehäuserahmen oder einen aufnehmenden oder umgebenden Rahmen (housing frame) auf, an welchem die Wärmediffusionsplatte oder Wärmeausbreitungsplatte (heat diffusion plate) montiert oder angebracht ist.
  • Daher tritt bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß dem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Wärmediffusionsplatte oder Wärmeausbreitungsplatte, auf welcher die Montagesubstrate angebracht sind, in Kontakt mit dem Gehäuserahmen oder umgebenden Rahmen, so dass folglich, wenn von der Wärmediffusionsplatte (von den Montagesubstraten) Wärme nach außerhalb der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung dissipiert wird, eine Wärmedissipationsfläche oder ein Wärmedissipationsbereich (heat dissipation area) (ein Oberflächenbereich auf dem Gehäuserahmen oder dem umgebenden Rahmen) vergrößert werden kann. Daher kann Wärme der Wärmediffusionsplatte oder Wärmeausbreitungsplatte (der Montagesubstrate) in effektiver Art und Weise nach außen derart dissipiert werden in Bezug auf die Konzentratorphotovoltaikeinrichtung, dass die Wärmedissipation der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung weiter verbessert werden kann.
  • Die Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist des Weiteren auch Anhaftungs- oder Klebebefestigungsbereiche (adhering-fixing portions) auf, welche die Montagesubstrate an die Wärmediffusionsplatte oder Wärmeausbreitungsplatte anhaften/kleben und dadurch befestigen.
  • Folglich wird bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung das Montagesubstrat an der Wärmediffusionsplatte oder Wärmeausbreitungsplatte mittels eines Anhaftungs- oder Klebebefestigungsbereichs (einem Klebemittel) fixiert, welches eine Fläche oder einen Bereich aufweist oder umfasst, der im Wesentlichen gleich ist zu demjenigen des Befestigungssubstrats. Daher ist es nicht notwendig, auf dem Montagesubstrat einen Bereich (zum Beispiel einen Befestigungsbereich) zum mechanischen Fixieren des Montagesubstrats an der Wärmediffusionsplatte oder Wärmeausbreitungsplatte auszubilden. Folglich kann das Montagesubstrat klein ausgebildet werden. Des Weiteren kann Wärme von Montagesubstrat in gleichförmiger Art und Weise an die Wärmediffusionsplatte oder Wärmeausbreitungsplatte mittels des Anhaftungs- oder Klebefixierbereichs dissipiert werden.
  • Bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung weisen die Montagesubstrate Leiter oder Konduktoren (conductors) auf, mit welchen die jeweiligen Solarzellenelemente verbunden sind, sowie Isolatoren, auf welchen die jeweiligen Leiter oder Konduktoren angeordnet sind.
  • Also sind bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Solarzellenelemente auf dem jeweiligen Befestigungs- oder Montagesubstraten (den Leitern, die auf den jeweiligen Isolatoren angebracht sind) montiert, so dass die Solarzellenelemente auf den jeweiligen stabil gestalteten Leitern oder Konduktoren montiert sind und die Leiter oder Konduktoren von der Wärmediffusionsplatte mittels der jeweiligen Isolatoren isoliert sind. Folglich sind die Solarzellenelemente zuverlässig von der Wärmediffusionsplatte oder Wärmeausbreitungsplatte isoliert. Wenn die Solarzellenelemente auf der Wärmediffusionsplatte oder Wärmeausbreitungsplatte angeordnet sind, können Eigenschaften mit hoher Isolation zwischen Solarzellenelementen gewährleistet werden.
  • Bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung beträgt der Volumenwiderstand (volume resistivity) der Isolatoren 1012 Ω·cm oder mehr.
  • Also wird bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Isolation des Befestigungs- oder Montagesubstrats in zuverlässiger Art und Weise realisiert, so dass eine hohe Isolation zwischen den Solarzellenelementen gewährleistet werden kann.
  • Bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Isolatoren aus einem keramischen Material oder Keramikmaterial gebildet.
  • Folglich kann bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Isolation des Montagesubstrats auf einfache Art und Weise realisiert werden.
  • Bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Keramikmaterial oder keramische Material Aluminiumnitrid.
  • Folglich können bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine hohe Isolation sowie eine hohe Wärmeleitfähigkeit gewährleistet werden. Des Weiteren kann der Konduktor oder Leiter in einfacher Art und Weise aus Aluminium gebildet sein (oder aus einer Aluminiumlegierung).
  • Die Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist des Weiteren auch einen Verbindungsdraht oder eine Verbindungsleitung auf, welche einen der Leiter oder Konduktoren der Montagesubstrate mit einem benachbarten der Leiter oder Konduktoren der Montagesubstrate verbindet. Der Verbindungsdraht oder die Verbindungsleitung weist einen verbindenden Leiter oder Konduktor auf, welcher die Leiter oder Konduktoren miteinander verbindet. Des Weiteren ist ein isolierendes Beschichtungsmaterial vorgesehen, welches den verbindenden Leiter oder Konduktor bedeckt.
  • Folglich werden bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Leiter oder Konduktoren der benachbarten Montagesubstrate miteinander mittels des verbindenden Konduktors oder Leiters verbunden, welcher durch das isolierende Beschichtungsmaterial beschichtet oder bedeckt ist. Folglich ist es möglich zu verhindern, dass der verbindende Leiter oder Konduktor mit einem anderen leitfähigen Bereich der Gebiete in Kontakt gerät, wodurch die Zuverlässigkeit der Verbindung verbessert wird.
  • Bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der verbindende Leiter oder Konduktor in Form eines Balkens oder Stabs (beam) zwischen den Leitern oder Konduktoren ausgebildet.
  • Weil der verbindende Leiter durch das isolierende Beschichtungsmaterial bedeckt oder beschichtet ist und nach Art eines Balkens oder Stabs (beam) ausgebildet ist, kann bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung der verbindende Leiter oder Konduktor zuverlässig daran gehindert werden, mit einem anderen leitfähigen Gebiet oder Bereich in Kontakt zu treten. Folglich kann eine Verbindungszuverlässigkeit zwischen den Solarzellenelementen weiter verbessert werden.
  • Bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der verbindende Leiter oder Konduktor mit den Leitern oder Konduktoren durch Schweißen verbunden.
  • Folglich ist bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung der verbindende Leiter oder Konduktor mit dem Leiter oder Konduktor mittels Schweißen verbunden. Folglich ist es möglich, die Verbindungsstärke zu steigern und die Zuverlässigkeit im Vergleich zu einer Lötverbindung zu verbessern. Auch ist es im Gegensatz zur Lötverbindung möglich, den Verbindungsbereich (zur Raumeinsparung) zu reduzieren. Folglich kann in zuverlässiger Art und Weise das Montagesubstrat oder Befestigungssubstrat klein ausgebildet werden.
  • Bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Konduktoren oder Leiter und der verbindende Konduktor oder Leiter aus demselben Metallmaterial gebildet.
  • Bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Verbindung auf besonders einfache Weise ausgebildet, weil der Konduktor oder Leiter und der verbindende Konduktor oder Leiter aus demselben Metallmaterial gebildet sind oder werden. Auch ist es möglich, dass durch das Schweißen eine Verbindung mit einer höheren Stabilität als derjenigen bei der Verwendung unterschiedlicher Metalle erzeugt werden kann, wodurch sich eine weitere Steigerung der Zuverlässigkeit ergibt.
  • Bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Wärmediffusionsplatte oder Warmeausbreitungsplatte und der verbindende Konduktor oder Leiter aus demselben Metallmaterial gebildet.
  • Da die Wärmeausbreitungsplatte oder Wärmediffusionsplatte und der verbindende Konduktor oder Leiter bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung aus demselben Metallmaterial gebildet sind oder werden, wird, wenn die Wärmediffusionsplatte oder Wärmeausbreitungsplatte und die verbindende Leitung (der verbindende Leiter oder Konduktor) eine hohe Temperatur annehmen auf Grund der Lichtkonzentration oder wenn die Einrichtung in einer Umgebung installiert ist, in welcher eine starke Variation der Außentemperatur vorliegt, der Unterschied in Änderungen auf Grund der Temperaturänderung bei der Wärmediffusionsplatte oder Wärmeausbreitungsplatte und beim verbindenden Leiter oder Konduktor, welche maßgeblich beeinflusst werden durch den lineare Wärmeexpansionskoeffizienten, unterdrückt. Folglich kann die Zuverlässigkeit der Verbindung verbessert werden.
  • Die Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist des Weiteren Verbindungselemente auf, die aus einem aus einem Metallmaterial gebildet sind oder werden. Die Leiter oder Konduktoren oder werden von jeweiligen ersten Leitern oder Konduktoren gebildet, an welchen die jeweilige Solarzellenelemente angebracht sind, und von jeweiligen zweiten Leitern oder Konduktoren, die separiert oder getrennt angeordnet sind von den jeweiligen ersten Leitern oder Konduktoren. Die Solarzellenelemente besitzen Vorderseitenelektroden, die an jeweiligen Vorderseiten oder vorderen Oberflächen der Solarzellenelemente ausgebildet sind. Die zweiten Leiter oder Konduktoren und die Vorderseitenelektroden sind oder werden jeweils durch die Verbindungselemente verbunden.
  • Bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Vorderseitenelektrode des Solarzellenelements und der zweite Leiter oder Konduktor auf einfache Art und Weise verbunden werden.
  • Bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Metallmaterial Aluminium oder eine Aluminiumlegierung.
  • Folglich wird bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Gewichts- und Kosteneinsparung bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung im Vergleich zu einem Fall, bei welchem Kupfer oder eine Kupferlegierung als Metallmaterial verwendet werden, möglich. Des Weiteren wird auf Grund der hohen Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion des Metallmaterials die Zuverlässigkeit gesteigert.
  • Bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Anhaftungs-/Klebefixierungsbereiche (adhering-fixing portions) mittels eines synthetischen Harzmaterials mit einer Wärmeleitfähigkeit von 1 W/m·K oder darüber ausgebildet.
  • Folglich wird bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung das Montagesubstrat an die Wärmediffusionsplatte oder Wärmeausbreitungsplatte mittels der Anhaftungs-/Klebefixierungsbereiche mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit angehaftet oder angeklebt. Folglich kann die dem Solarzellenelement (dem Montagesubstrat) aufgeprägte Wärme in effektiver Art und Weise zur Wärmeausbreitungsplatte oder Wärmediffusionsplatte geleitet werden.
  • Die Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist des Weiteren auf: einen säulenförmigen Lichtleiterbereich (pillar-shaped light guide portion), welcher durch jede der Sammellinsen gesammeltes Sonnenlicht zu einem der korrespondierenden der Solarzellenelemente führt, und eine Lichtabschirmplatte (light shielding plate) mit einem Einführloch, in welches der säulenförmige Lichtleiterbereich eingeführt ist, und welche an der Wärmeausbreitungsplatte befestigt ist, um Sonnenlicht abzuschirmen.
  • Folglich wird bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung das durch die Sammellinse gesammelte Sonnenlicht durch den säulenförmigen Lichtleiter- oder Lichtführungsbereich (pillar-shaped light guide portion) weiter gesammelt oder konzentriert, so dass dadurch das konzentrierte oder gesammelte Sonnenlicht uniformisiert oder gleichförmiger ausgestaltet wird. Wenn eine Positionsabweichung und eine Winkelabweichung in der Lichtsammlung oder Lichtkonzentration durch die Sammellinse erzeugt wird, kann das Sonnenlicht durch das Solarzellenelement mit hoher Genauigkeit konzentriert oder gesammelt werden. Bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Lichtabschirmplatte (light shielding plate) um den säulenförmigen Lichtleiterbereich herum angeordnet. Wenn also Sonnenlicht in abnormaler Art und Weise gesammelt oder konzentriert wird, ist es möglich zu verhindern, dass ein Lichtsammlungsfleck oder -punkt auf die Verbindungsleitung, den Verbindungsdraht oder den Harzversiegelungsbereich eingestrahlt wird.
  • Bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Lichtabschirmplatte aus demselben Metallmaterial gebildet, wie es für die Wärmediffusionsplatte oder Wärmeausbreitungsplatte verwendet wird.
  • Folglich werden bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Wärmediffusionsplatte oder Wärmeausbreitungsplatte und die Lichtabschirmplatte aus demselben Metallmaterial gebildet, so dass es möglich ist, Interferenzen oder Probleme zwischen dem Einführloch der Wärmeabschirmplatte (zum Beispiel aus einem Metallmaterial) und dem säulenförmigen Lichtleiterbereich (zum Beispiel aus einem Glasmaterial) zu unterdrücken, die verursacht werden durch die Differenz in den linearen Warmeexpansionskoeffizienten. Daher kann der dem Anbringungsbereich oder Montagebereich, welcher den säulenförmigen Lichtleiterbereich am Solarzellenelement anbringt, aufgeprägte mechanische Spannung unterdrückt werden. Folglich ist es möglich zu verhindern, dass das Solarzellenelement oder das optische System (der säulenförmige Lichtleiterbereich und der Montagebereich) beschädigt werden.
  • Beim Verfahren zum Herstellen einer Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Konzentratorphotovoltaikeinrichtung auf: Solarzellenelemente, welche durch jeweilige Sammellinsen gesammeltes Sonnenlicht fotoelektrisch wandeln, Montagesubstrate mit jeweiligen Leitern, mit welchen die jeweiligen Solarzellenelemente verbunden sind, wobei auf den Montagesubstraten die jeweiligen Solarzellenelemente angebracht sind, eine Sammellinsenanordnung, die von den Sammellinsen gebildet wird, welche jeweils in einer Zeilenrichtung und in einer Spaltenrichtung angeordnet sind, eine Wärmeausbreitungsplatte, welche Wärme der Montagesubstrate verteilt, wobei die Montagesubstrate an der Wärmeausbreitungsplatte angebracht sind, und einen Gehäuserahmen oder einen aufnehmenden oder umgebenden Rahmen, an welchem die Wärmeausbreitungsplatte angebracht ist, wobei das Verfahren zum Herstellen der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung die Schritte aufweist: Anbringen der Montagesubstrate, auf welchen die jeweiligen Solarzellenelemente angebracht sind, an der Wärmeausbreitungsplatte, Verbinden eines der Leiter der Montagesubstrate, welche an der Wärmeausbreitungsplatte angebracht sind, mit einem benachbarten der Leiter der Montagesubstrate mit einer Verbindungsleitung und Anbringen der Wärmeausbreitungsplatte, mit welcher die Leiter durch die Verbindungsleitungen verbunden sind, am Gehäuserahmen oder umgebenden Rahmen, so dass eine Längsrichtung der Wärmeausbreitungsplatte mit der Zeilenrichtung der Sammellinsenanordnung korrespondiert.
  • Folglich ist oder wird bei dem Verfahren zum Herstellen der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Wärmediffusionsplatte oder Wärmeausbreitungsplatte, auf welcher die Montagesubstrate angebracht sind oder werden, am Gehäuserahmen oder am umgebenden Rahmen (housing frame) derart angebracht, dass die longitudinale Richtung oder Längsrichtung der Wärmediffusionsplatte mit der Zeilenrichtung der Sammellinsenanordnung korrespondiert. Folglich ist es möglich, in effizienter Art und Weise mit hoher Produktivität die Konzentratorphotovoltaikeinrichtung mit hoher Wärmedissipation herzustellen.
  • Bei einem Verfahren zum Herstellen der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist oder wird die Wärmediffusionsplatte oder Wärmeausbreitungsplatte vorzugsweise so angeordnet, dass sie an die in der Reihenrichtung angeordneten Sammellinsen angrenzt oder diesen gegenüberliegt. Eine Größe der Wärmediffusionsplatte oder Wärmeausbreitungsplatte in der Reihenrichtung oder Zeilenrichtung ist zwei- oder mehrmals so groß wie die Größe jeder der Sammellinsen in der Zeilenrichtung. Eine Größe der Wärmediffusionsplatte oder Wärmeausbreitungsplatte in der Spaltenrichtung ist geringer als eine Größe jeder der Sammellinsen in der Spaltenrichtung. Folglich ist es möglich, die Konzentratorphotovoltaikeinrichtung mit hoher Wärmedissipation gemäß der vorliegenden Erfindung in effizienter Art und Weise und mit hoher Produktivität herzustellen.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Die Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Wärmediffusionsplatte oder Wärmeausbreitungsplatte auf, auf welcher die Solarzellenelemente (und die Montagesubstrate oder Anbringungssubstrate) angebracht sind. Selbst wenn Intensitäten des gesammelten oder konzentrierten Sonnenlichts, welches auf die Solarzellenelemente (die Montagesubstrate) einfällt, sich voneinander unterscheiden und aufgeheizte Zustände (heated states) der Solarzellenelemente sich voneinander unterscheiden, wird Wärme von der Wärmediffusionsplatte derart dissipiert oder verteilt, dass die aufgeheizten Zustände der Solarzellenelemente einander angeglichen oder ausgeglichen werden. Im Ergebnis davon werden die Wärmedissipationseigenschaften bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung derart verbessert, dass der Temperaturanstieg des Solarzellenelements in wirkungsvoller Art und Weise unterdrückt oder begrenzt wird, wodurch eine Ausgangsverschlechterung oder Ausgabeverschlechterung durch den Temperaturanstieg des Solarzellenelements unterdrückt wird, um eine hohe Wirksamkeit bei der fotoelektrischen Wandlung zu erzielen.
  • Bei einem Verfahren zum der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist oder wird die Wärmediffusionsplatte oder Wärmeausbreitungsplatte, auf welcher die Montagesubstrate oder Anbringungssubstrate angebracht sind, am Gehäuserahmen oder umgebenden Rahmen (housing frame) derart angebracht, dass die longitudinale Richtung oder Längsrichtung der Wärmediffusionsplatte mit der Zeilenrichtung oder Reihenrichtung der Sammellinsenanordnung (concentrating lens array) korrespondiert. Es ist somit möglich, die Konzentratorphotovoltaikeinrichtung mit hoher Wärmedissipation in effektiver Art und Weise mit hoher Produktivität herzustellen.
  • Kurzbeschreibung der Figuren
  • 1A ist eine Draufsicht, welche einen angeordneten Zustand von Sammellinsen oder Konzentrationslinsen zeigt, welche eine Sammellinsenanordnung bilden, die bei einer Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist.
  • 1B ist eine Draufsicht, welche einen angeordneten Zustand von Wärmediffusionsplatten oder Wärmeausbreitungsplatten zeigt, die in einem unteren Bereich eines Gehäuserahmens oder umgebenden Rahmens einer Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind.
  • 2A ist eine Querschnittsansicht, welche einen überlappten Zustand von Komponenten gemäß den Pfeilen A-A aus 1B zeigt.
  • 2B ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, welche den angeordneten Zustand des in 2A dargestellten Solarzellenelements zeigt.
  • 3 ist eine Draufsicht, welche einen verbundenen Zustand oder angeschlossenen Zustand von Verbindungsleitungen oder -drähten relativ zum Solarzellenelement aus 2B zeigt.
  • 4A ist eine vergrößerte Ansicht, welche einen Hauptaufbau der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 4B ist eine Querschnittsansicht, welche einen Querschnitt gemäß den Pfeilen B-B aus 4A zeigt
  • 5 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, welche ein abgewandeltes Beispiel der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Zustand ähnlich zu dem in 2B zeigt.
  • 6A ist eine schematische Draufsicht, welche einen schematischen Aufbau eines Hauptteils einer herkömmlichen Konzentratorphotovoltaikeinrichtung zeigt.
  • 6B ist eine schematische Seitenansicht eines Hauptteils der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung aus 6A, und zwar betrachtet von einer Längsrichtung aus.
  • 7A ist eine schematische Draufsicht, welche einen schematischen Aufbau eines Hauptteils einer konventionellen Solarzelle zeigt.
  • 7B ist eine schematische Querschnittsansicht, welche einen Querschnitt gemäß den Pfeilen B-B aus 7A zeigt.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Nachfolgend werden bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • Eine Konzentratorphotovoltaikeinrichtung und ein Verfahren zum Herstellen der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden unter Bezugnahme auf die 1A bis 4B beschrieben.
  • 1A ist eine Draufsicht, welche einen angeordneten Zustand von Konzentrationslinsen oder Sammellinsen 11 (concentrating lens) zeigt, welche eine Sammellinsenanordnung 10 bilden, die bei einer Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist.
  • Die Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist die Sammellinsenanordnung 10 auf, bei welcher die Sammellinsen 11 Sonnenlicht Ls (siehe 2A) sammeln und jeweils in einer Zeilenrichtung oder Reihenrichtung Dx und in einer Spaltenrichtung Dy angeordnet sind. Das bedeutet, dass die Sammellinsenanordnung 10 ausgebildet ist oder wird durch Anordnen oder durch Anordnung der Sammellinsen 11 in einer Matrixform auf einer flachen Oberfläche eines lichtdurchlässigen oder lichttransmittierenden Substrats.
  • Das lichtdurchlässige Substrat 12 wird zum Beispiel von einer verstärkten Glasplatte gebildet. Die Sammellinse 11 wird zum Beispiel von einem Acrylharz oder dergleichen gebildet. Die Sammellinse 11 kann ausgebildet sein, und zwar jeweils einzeln, oder auch als Mehrzahl von Sammellinsen 11 nach Art einer gemeinsamen Platte. Eine Größe SLx jeder Sammellinse 11 in der Zeilenrichtung Dx und eine Größe SLy jeder Sammellinse 11 in der Spaltenrichtung Dy liegen zum Beispiel im Bereich von etwa 50 mm bis 250 mm. Die Sammellinsen 11 besitzen eines geeignete rechteckige Gestalt, zum Beispiel nach Art eines Quadrats oder eines Rechtecks. Bei der vorliegenden Ausführungsform besitzen die Sammellinsen 11 eine quadratische Gestalt. Jede der Sammellinsen besitzt Größen SLx und SLy von 170 mm. Die Sammellinse 11 ist eine Fresnellinse.
  • Die Größe der Sammellinsenanordnung 10 wird bestimmt durch die Spezifikationen, welche von der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 benötigt werden. Diese wird gewählt unter Berücksichtigung eines Verlusts der Sammelfähigkeit oder Wirksamkeit des Sammlungsvermögens durch Biegen der Konzentrationslinsenanordnung 10, der Produktivität bei der Herstellung der Sammellinsenanordnung 10 und dergleichen. Bei dieser Ausführungsform wird die Sammellinsenanordnung 10 von quadratisch geformten Sammellinsen 11 gebildet, welche angeordnet sind durch fünf in der Zeilenrichtung und fünf in der Spaltenrichtung, das heißt es sind 5 × 5 (= 25) Linsen angeordnet. Das bedeutet, dass die Sammellinsenanordnung 10 eine äußere Größe von 850 mm × 850 mm besitzt.
  • Bei einigen Teilen oder Bereichen (äußere periphere Enden: external peripheral ends) des lichtdurchlässigen oder Licht übertragenen Substrats 12, sind Positionsvorsprünge 12p (positioning projections) ausgebildet, welche die Sammellinsenanordnung 10 am Gehäuserahmen oder umgebenden Rahmen 40 positionieren (Positionierlöcher 40h, siehe 1B). Mindestens zwei der Positionsvorsprünge 12p werden benötigt. Vorzugsweise sind diese an unterschiedlichen Seiten des lichtdurchlässigen Substrats 12 zum Zwecke des Verbesserns der Positionsgenauigkeit angeordnet.
  • 1B ist eine Draufsicht, welche einen angeordneten Zustand von Wärmediffusionsplatten oder Wärmeausbreitungsplatten 30 (heat diffusion plate) zeigt, welche in einem unteren Bereich 40b (bottom portion) eines Gehäuserahmens oder eines umgebenden Rahmens 40 der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
  • Die Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform besitzt eine Gehäuserahmen oder einen umgebenden Rahmen 40 (housing frame). Der Gehäuserahmen 40 besitzt einen unteren Bereich 40b, an welchem die Wärmediffusionsplatten 30 angebracht sind, welche Wärme von Solarzellenelementen 20 (Befestigungssubstrate 21) verteilen. Vorgesehen ist ein Wandbereich 40w, an welchem die Sammellinsenanordnung 10 derart angeordnet ist, dass sie an den unteren Bereich 40b (den Wärmediffusionsplatten 30) gegenüberliegt oder an diese angrenzt. Die obere Fläche oder obere Oberfläche des Wandbereichs 40b weist einen Flanschbereich 40g (flange portion) auf, an welchem die Konzentrationslinsenanordnung 10 angeordnet ist. Der Flanschbereich 40g weist die Positionierlöcher 40h auf, um mit den Positioniervorsprüngen 12p des lichtdurchlässigen Substrats 12 zu korrespondieren.
  • An der Wärmediffusionsplatte 30 ist eine Mehrzahl (bei der vorliegenden Ausführungsform fünf) von Befestigungssubstraten 21 angebracht, an welchen die jeweiligen Solarzellenelemente 20 angebracht sind. Die Solarzellenelemente 20 sind oder werden mittels Verbindungsleitungen oder Verbindungsdrähten 35 (connecting wirings) miteinander verbunden. Es existieren zwei Arten von Verbindungsleitungen oder Verbindungsdrähten 35. Die eine Art ist eine Verbindungsleitung 35d zum Verbinden der Solarzellenelemente 20 (die Montagesubstrate 21) miteinander, die auf derselben Wärmediffusionsplatte 30 angebracht sind. Die andere Art ist eine Verbindungsleitung 35p zum Verbinden der Solarzellenelemente 20 (Montagesubstrate 21) miteinander, die jeweils an benachbarten Wärmediffusionsplatten 30 angebracht sind. Nachfolgend wird der Einfachheit halber von der Verbindungsleitung 35 gesprochen, wenn es nicht notwendig ist die Verbindungsleitung 35d von der Verbindungsleitung 35p zu unterscheiden.
  • Die Verbindungsleitung 35d und die Verbindungsleitung 35p sind nach Art eines Balkens, Trägers, Holms, Stabs oder Stange (beam, bar) ausgebildet. Das heißt, sie stellen keinen Kontakt her mit der Fläche der Oberfläche der Wärmeausbreitungsplatte 30 und mit einer Oberfläche des unteren Bereichs oder Bodenbereichs 40b (bottom portion). Da die Verbindungsleitung 35p eine Leitung zwischen benachbarten Wärmeausbreitungsplatte 30 ist, besitzt sie eine U-förmig gefaltete Gestalt. Die Verbindungsleitung 35 ist mittels Schweißens (zum Beispiel durch Ultraschallschweißen) mit einem Leiter oder Konduktor 23 (erster Konduktor oder Leiter 23b, zweiter Konduktor oder Leiter 23w, siehe 2B und 3) verbunden, der im Befestigungssubstrat 21 enthalten ist (nachfolgend, wenn es nicht notwendig ist, den ersten Konduktor oder Leiter 23b vom Konduktor oder Leiter 23w besonders zu unterscheiden, werden beide der Einfachheit halber als Konduktor oder Leiter 23 bezeichnet.
  • Die Solarzellenelemente 20 sind zum Beispiel in einem Reihen- oder in Serienschaltungszustand dargestellt. Jedoch können sie auch in einem Zustand der parallelen Verbindung oder Verschaltung zwischen unterschiedlichen Wärmeausbreitungsplatten 30 vorgesehen sein oder werden. Unter den Solarzellenelementen 20, die in Reihe verschaltet oder verbunden sind, ist mit dem letzten Solarzellenelement 20 (der Konduktor oder Leiter 23 des Montagesubstrats 21 (siehe 3)) eine Stromableitleitung 39 (power extraction wiring) mittels Schweißens (zum Beispiel durch Ultraschallschweißen) verbunden, um den durch die Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 erzeugten elektrischen Strom auszugeben.
  • Die Größe SPx der Wärmeausbreitungsplatte 30 in der Zeilenrichtung Dx ist größer als die Größe SLx der Sammellinse 11 in der Zeilenrichtung Dx. Die Größe SPx ist mindestens zweimal so groß oder mehr als die Größe SLx. Da die Größe SPx mindestens zweimal so groß ist oder mehr wie die Größe SLx, kann die Wärmeausbreitungsplatte 30 für mindestens zwei Sammellinsen 11 angeordnet sein oder werden. Folglich kann das Montagesubstrat 21 in effizienter Art und Weise an der Wärmeausbreitungsplatte 30 angebracht werden. Auch kann somit die Wärmedissipation von der Wärmeausbreitungsplatte 30 verbessert werden. Darüber hinaus kann das Anbringen der Wärmeausbreitungsplatte 30 am Gehäuserahmen oder am umgebenden Rahmen 40 vereinfacht werden.
  • Der Maximalwert der Größe SPx wird bestimmt durch die angeordnete Anzahl von Sammellinsen 11 in der Zeilenrichtung DX der Sammellinsenanordnung 10. Daher korrespondiert bei der vorliegenden Ausführungsform der Maximalwert der Größe SPx zur Größe SLx, die bestimmt wird durch die angeordnete Anzahl von Sammellinsen 11 in der Zeilenrichtung Dx der Sammellinsenanordnung 10 (angeordnete Anzahl × Größe SLx), das heißt die Größen SLx der fünf angeordneten Sammellinsen 11 (5 × Größe SLx).
  • Die Größe Spy der Wärmeausbreitungsplatte 30 in der Spaltenrichtung Dy ist geringer als die Größe SLx jeder Sammellinse 11 in der Spaltenrichtung Dy. Da die Größe SPy der Wärmeausbreitungsplatte 30 kleiner ausgebildet ist als die Größe SLy der Sammellinse 11, ist eine Mehrzahl von Wärmediffusionsplatten 30 unabhängig voneinander in der Spaltenrichtung Dy der Sammellinsenanordnung 10 angeordnet.
  • Wie oben beschrieben wurde, enthält die Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 die Sammellinsen 11, welche Sonnenlicht Ls sammeln oder konzentrieren, die Solarzellenelemente 20, welche das von den Sammellinsen 11 gesammelte Sonnenlicht Ls fotoelektrisch wandeln, und die Montagesubstrate 21, auf welchen oder an welchen die jeweiligen Solarzellenelemente 20 montiert sind. Die Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 enthält auch die Sammellinsenanordnung 10, die gebildet wird von den Sammellinsen 11, die jeweils in der Zeilenrichtung Dx und der Spaltenrichtung Dy angeordnet sind. Des Weiteren ist die Wärmeausbreitungsplatte 30 vorgesehen, an welcher oder auf welcher die Montagesubstrate 21 angebracht sind oder werden und welche Wärme von Montagesubstraten 21 diffundiert oder verteilt. Die Wärmeausbreitungsplatte 30 ist so angeordnet, dass sie an die Sammellinsen 11, die in der Zeilenrichtung Dx angeordnet sind, angrenzt oder diesen gegenüberliegt. Die Größe SPx der Wärmeausbreitungsplatte 30 in der Zeilenrichtung Dx ist zweimal so groß oder mehr wie die Größe SLx der Sammellinse 11 in der Zeilenrichtung Dx. Die Größe SPy der Wärmeausbreitungsplatte 30 in der Spaltenrichtung Dy ist geringer als die Größe SLy der Sammellinse 11 in der Spaltenrichtung Dy.
  • Da die Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 die Wärmeausbreitungsplatte 30 aufweist, an welcher oder auf welcher die Solarzellenelemente 20 (und die Montagesubstrate 21) angebracht sind, wird selbst dann, wenn Intensitäten des auf die Solarzellenelemente (Montagesubstrate 21) einfallendes gesammeltes Sonnenlicht Ls sich in seinen Intensitäten unterscheidet, wodurch ein Unterschied in den aufgeheizten Zuständen der Solarzellenelemente 20 entsteht, Wärme von der Wärmeausbreitungsplatte 30 dissipiert oder verteilt, so dass die aufgeheizten Zustände der jeweiligen Solarzellenelemente 20 ausgeglichen werden.
  • Folglich werden bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 die Wärmedissipations- oder Wärmeverteilungseigenschaften verbessert, um in effektiver Art und Weise den Temperaturanstieg der Solarzellenelemente 20 zu unterdrücken. Folglich wird eine Ausgabeverschlechterung auf Grund eines Temperaturanstiegs in den Solarzellenelementen 20 unterdrückt, um einen hohen fotoelektrischen Wandlungswirkungsgrad zu erhalten. Da die Montagesubstrate 21 an derselben Wärmeausbreitungsplatte 30 angebracht sind, ist bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 darüber hinaus die Anbringung der Montagesubstrate 21 einfach, so dass die Produktivität verbessert und die Kosten reduziert werden.
  • Die Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 weist darüber hinaus die Wärmeausbreitungsplatte 30 auf, auf welcher die Solarzellenelemente 20 (und die Montagesubstrate 21) befestigt sind. Wärmedissipationspfade von den jeweiligen Solarzellenelementen 20 zum Äußeren oder zur Außenseite der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 können vereinfacht und ausgeglichen oder gleich ausgebildet werden. Folglich werden die elektrischen Stromerzeugungseigenschaften der Solarzellenelemente 20 ausgeglichen oder einheitlich gestaltet.
  • Der Minimalwert der SPy der Wärmediffusionsplatte 30 in der Spaltenrichtung Dy kann ungefähr auf den Wert eingestellt werden, um welchen das Montagesubstrat 21 nicht außerhalb der Größe der Wärmediffusionsplatte 30 in der Spaltenrichtung Dy ist. Das bedeutet, dass die Größe SPy der Wärmeausbreitungsplatte 30 in der Spaltenrichtung Dy gleich sein kann zu oder größer sein kann als die Größe des Montagesubstrats 21 in der Spaltenrichtung Dy. Folglich können die Montagesubstrate 21 in akkurater Art und Weise auf der Wärmeausbreitungsplatte 30 in der Zeilenrichtung Dx angeordnet werden. Der Minimalwert der Größe SPy kann auch bestimmt werden durch Berücksichtigung eines Randes zum Verhindern, dass ein Klebemittel, welches einen Anhaftungs-/Klebefixierbereich 28 (adhering-fixing portion, siehe 2A) bildet, sich über die Wärmeausbreitungsplatte 30 hinaus erstreckt. Der Wert kann auf einen Betrag eingestellt werden, der sich ergibt sich aus einer Addition zum Beispiel eines Randes von mehreren Millimetern zur Größe des Montagesubstrats 21 in der Spaltenrichtung Dy.
  • Die Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 weist einen Gehäuserahmen oder einen umgebenden Rahmen 40 (housing frame) (unterer Bereich, Bodenbereich 40b) auf, auf welchem oder an welchem die Wärmeausbreitungsplatten 30 angebracht sind. Daher kontaktiert bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 die Wärmeausbreitungsplatte 30, an welcher oder auf welcher die Mehrzahl von Montagesubstraten 21 angebracht ist, den Gehäuserahmen oder umgebenden Rahmen 40 (den unteren Bereich 40b). Wenn folglich Wärme von der Wärmediffusionsplatte 30 (Montagesubstrate 21) in Bezug auf die Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 nach außen dissipiert wird, kann ein Wärmedissipationsbereich oder eine Wärmedissipationsfläche (ein Oberflächenbereich des Gehäuserahmens 40 oder umgebenden Rahmens 40) vergrößert werden. Daher kann Wärme der Wärmediffusionsplatte oder Wärmeausbreitungsplatte 30 (der Montagesubstrate 21) in effektiver Art und Weise in Bezug auf die Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 nach außen derart dissipiert werden, dass die Wärmedissipation der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 verbessert ist.
  • Bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 ist die Sammellinsenanordnung 10 relativ zum Gehäuserahmen oder umgebenden Rahmen 40 (dem Wandbereich 40w) angeordnet. Die Wärmeausbreitungsplatte 30 ist relativ zum Gehäuserahmen oder umgebenden Rahmen 40 (dem Bodenbereich oder unteren Bereich 40b) angeordnet. Dadurch können die Sammellinsenanordnung 10 und die Wärmediffusionsplatte 30 in Bezug aufeinander positioniert werden. Das bedeutet, dass die Wärmeausbreitungsplatte 30 am unteren Bereich oder Bodenbereich 40b des Gehäuserahmens oder umgebenden Rahmens 40 positioniert (montiert) ist und dass die Sammellinsenanordnung 10 am Flanschbereich 40g des Gehäuserahmens oder umgebenden Rahmens 40 positioniert (montiert) ist. Darüber hinaus sind der untere Boden oder Bodenbereich 40b und der Wandbereich 40w in Bezug aufeinander mit hoher Genauigkeit vorab eingestellt positioniert.
  • Die Wärmeausbreitungsplatte 30 weist Plattenmontagelöcher 30h auf, die als Befestigungslöcher fungieren, wenn die Wärmeausbreitungsplatte 30 am unteren Bereich oder Bodenbereich 40b (am Gehäuserahmen oder umgebenden Rahmen 40) befestigt wird. Des Weiteren sind am unteren Bereich oder Bodenbereich 40b Plattenbefestigungslöcher 40s zum Positionieren und Fixieren der jeweiligen Plattenmontagelöcher 30h vorab ausgebildet. Daher sind oder werden Plattenbefestigungslöcher 30h an jeweiligen Plattenbefestigungslöchern 40s des unteren Bereichs oder Bodenbereichs 40b positioniert. Folglich ist oder wird die Wärmeausbreitungsplatte 30 am Gehäuserahmen oder am umgebenden Rahmen 40 (der untere Bereich oder Bodenbereich 40b) mit hoher Genauigkeit positioniert.
  • Das bedeutet, dass die Wärmeausbreitungsplatte 30 und der untere Bereich oder Bodenbereich 40b (Gehäuserahmen oder umgebender Rahmen 40) mittels der Plattenmontagelöcher 30h und der Plattenbefestigungslöcher 40s mittels Befestigungselementen 41, zum Beispiel von Bolzenmuttern und Nieten (2A) befestigt sind oder werden. Zumindest zwei Plattenmontagelöcher 30h sind ausreichend zum Positionieren der Wärmediffusionsplatte 30.
  • Die Wärmediffusionsplatten 30 sind oder werden vor den Montagesubstraten 21 montiert, an welchen die jeweiligen Solarzellenelemente 20 angebracht werden. Auch besitzt die Wärmediffusionsplatte 30 eine ausreichend große Fläche im Vergleich mit jedem Montagesubstrat 21. Folglich kann die Handhabbarkeit zum Befestigen der Wärmeausbreitungsplatte 30 am unteren Bereich oder Bodenbereich 40b verbessert werden.
  • Es ist nicht notwendig, die Befestigungselemente 41 für die Montagesubstrate 21 vorzubereiten, jedoch ist es notwendig, diese für die Wärmeausbreitungsplatten 30 vorzubereiten. Also kann die Anzahl der Befestigungselemente 41, die zum Befestigen notwendig sind, deutlich reduziert werden. Da die Montagesubstrate 21 vorab an den Wärmeausbreitungsplatten 30 angebracht werden, können die Solarzellenelemente (die Montagesubstrate 21) in einfacher Art und Weise am Gehäuserahmen oder am umgebenden Rahmen 40 angebracht werden.
  • Zum Herstellen des Solarzellenelements 20 wird zum Beispiel ein GaAsbasierter Verbindungshalbleiter verwendet, um einen pn-Übergang, Elektroden (eine Substratelektrode und eine Vorderseitenelektrode) und dergleichen auf einen Wafer mittels bekannter Halbleiterverarbeitung auszubilden. Folglich wird der Wafer prozessiert, um das Solarzellenelement 20 in Form eines Chips mit einem Quadrat von 1–10 mm auszubilden. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Größe jedes Solarzellenelements 20 5 mm im Quadrat.
  • Die Wärmeausbreitungsplatte 30 wird vorzugsweise aus Kupfer, Kupferlegierung, Aluminium, Aluminiumlegierung oder dergleichen ausgebildet, welche jeweils eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzen. Bei der vorliegenden Ausführungsform besteht die Wärmeausbreitungsplatte 30 aus A1050P (JIS-Standard), das heißt aus einem Aluminiumplattenmaterial mit einer Reinheit von 99,5% oder mehr. Die Dicke der Wärmeausbreitungsplatte 30 sollte auf der Grundlage einer Wärmemengeerzeugung der Solarzellenelemente 20 optimiert werden. Vorzugsweise beträgt sie zum Beispiel 0,5–5 mm. Bei der vorliegenden Ausführungsform besitzt die Wärmeausbreitungsplatte 30 eine Stärke von 2 mm.
  • Wie oben beschrieben wurde, wird die Größe der Wärmeausbreitungsplatte 30 gemäß der Größe SLx jeder Sammellinse 11 in der Zeilenrichtung Dx und der Größe SLy jeder Sammellinse 11 in der Spaltenrichtung Dy bestimmt. Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt die SPx der Wärmeausbreitungsplatte 30 in der Zeilenrichtung Dx 850 mm (5 × Größe SLx 170 mm) und die Größe SPy der Wärmeausbreitungsplatte 30 in der Spaltenrichtung Dy ist 75 mm (Größe SLy 170 mm × etwa 0,44).
  • Die Montagesubstrate 21, an welchen die jeweiligen Solarzellenelemente 20 angebracht sind oder werden, sind oder werden an der Wärmeausbreitungsplatte 30 angebracht, welche eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzt. Die Wärmeausbreitungsplatten 30 werden am Gehäuserahmen oder am umgebenden Rahmen 40 angebracht. Folglich überträgt sich an die Solarzellenelemente 20 durch die Sammelfunktion der Sammellinsen zugeführte Wärme an die Wärmeausbreitungsplatte 30, und zwar mittels des Montagesubstrats 21. Die Wärme an dem Gehäuserahmen oder an den umgebenden Rahmen 40 abgeleitet, während sie näherungsweise in der Wärmeausbreitungsplatte 30 verteilt wird. Folglich kann die Wärme aus dem Gehäuserahmen oder umgebenden Rahmen 40 an die Luft abgegeben werden.
  • Während die Materialkosten, zum Beispiel für die Wärmediffusionsplatte 30 und für den Gehäuserahmen oder den umgebenden Rahmen 40 reduziert sind, kann der Temperaturanstieg des Solarzellenelements 20 in wirkungsvoller Art und Weise unterdrückt werden. Folglich kann eine Ausgabeverschlechterung auf Grund eines Temperaturanstiegs in den Solarzellenelementen 20 unterdrückt werden, um eine hohe Effektivität bei der fotoelektrischen Wandlung zu erzielen.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Größe SPx der Wärmeausbreitungsplatte 30 in der Zeilenrichtung Dx (Länge der Längsrichtung) 850 mm. Die Größe SPy der Wärmeausbreitungsplatte 30 in der Spaltenrichtung Dy (Länge der kurzen Richtung) beträgt 75 mm. Die Solarzellenelemente 20 und die Befestigungs- oder Montagesubstrate 21 einer Zeile oder Reihe und einer Mehrzahl von Spalten (bei der vorliegenden Ausführungsform eine Reihe oder Zeile und fünf Spalten) sind ausgebildet und angeordnet. Während die Wärmeausbreitungsplatte 30 in der Zeilenrichtung Dx ohne Bewegung in der Spaltenrichtung Dy bewegt oder transportiert wird, kann ein Herstellungsvorgang, zum Beispiel ein Fixieren der Montagesubstrate 21 an der Wärmeausbreitungsplatte 30, ein Schweißen der Verbindungsleitung 35 zwischen den jeweiligen Montagesubstraten 21 und ein Versiegeln aktiver oder stromführender Teile (live Parts) mit einem Harzversiegelungsbereich 33 (siehe 4A und 4B (ausführen oder verarbeiten. Folglich werden eine Produktivität und eine Kostenreduktion erzielt.
  • 2A ist eine Querschnittsansicht, welche einen überlappten oder überlappenden Zustand von Bauteilen oder Komponenten gemäß den Pfeilen A-A in 1B zeigt. Eine Strichelung oder Schraffur zum Anzeigen des Querschnitts wird aus Gründen der Sichtbarkeit in der Zeichnung fortgelassen.
  • Das Montagesubstrat 21 ist an der Wärmeausbreitungsplatte 30 mittels eines Anhaftungs-/Klebefixierbereichs 28 befestigt. Das bedeutet, dass die Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 vorzugsweise einen Anhaftungs-/Klebefixierbereich 28 aufweist, welcher das Montagesubstrat 21 an der Wärmeausbreitungsplatte 30 anhaftet/klebt und befestigt.
  • Also ist bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 das Montagesubstrat 21 an der Wärmeausbreitungsplatte 30 mittels des Anhaftungs-/Klebefixierbereichs 28 (einem Klebemittel) fixiert, welcher eine Fläche oder einen Bereich aufweist, der im Wesentlichen gleich ist zum Montagesubstrat 21. Es ist nicht notwendig, auf dem Montagesubstrat 21 einen Bereich (zum Beispiel einen Bereich, wo Befestigungselemente angeordnet sind) zum mechanischen Fixieren des Montagesubstrats 21 an der Wärmeausbreitungsplatte 30 vorzusehen. Folglich kann das Montagesubstrat 21 klein ausgebildet werden. Darüber hinaus kann die Wärme vom Montagesubstrat 21 gleichmäßig und effektiv zur Wärmeausbreitungsplatte 30 mittels des Anhaftungs-/Klebefixierbereichs 28 dissipiert werden.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform wird Anhaftungs-/Klebefixierbereich 28 von einem Silikonharz gebildet, welches einen wärmeleitfähigen Füllstoff enthält. Der Anhaftungs-/Klebefixierbereich 28 besitzt eine Stärke von 50 μm sowie eine Wärmeleitfähigkeit von 2.5 W/m·K. Je mehr die Wärmeleitfähigkeit ansteigt, desto stärker wird die Wärmedissipationsfunktion verbessert. Je mehr jedoch die Wärmeleitfähigkeit ansteigt, desto höher fallen im Allgemeinen auch die Kosten auf Grund der Kosten der dabei verwendeten Füllmaterialien aus.
  • Es ist notwendig, ein Klebemittel zu einer optimalen Wärmeleitfähigkeit als Bestandteil des Materials für den Anhaftungs-/Klebefixierbereich 28 zu verwenden, und zwar unter Berücksichtigung der Schichtstärke des Anhaftungs-/Klebefixierbereichs 28, des Grades an Wärmeproduktion durch das Solarzellenelement 20 und dergleichen. Der Anhaftungs-/Klebefixierbereich 28, welcher für die Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 geeignet ist, besitzt vorzugsweise eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 1 W/m·K, und zwar unter Berücksichtigung der Wärmedissipation.
  • Das bedeutet, dass es bevorzugt ist, dass der Anhaftungs-/Klebefixierbereich 28 von einem synthetischen Harzmaterial mit einer Wärmeleitfähigkeit von 1 W/m·K oder darüber hinaus ausgebildet ist. Daher wird bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 das Montagesubstrat 21 an der Wärmeausbreitungsplatte 30 mittels des Anhaftungs-/Klebefixierbereichs 28 mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit angeklebt. Das bedeutet, dass dem Solarzellenelement 20 (dem Montagesubstrat 21) aufgeprägte Wärme in effizienter Art und Weise an die Wärmeausbreitungsplatte 30 geleitet werden kann.
  • Ferner ist es bevorzugt, dass der Anhaftungs-/Klebefixierbereich 28 mechanische Spannung auf Grund eines Unterschieds zwischen den jeweiligen linearen thermischen Expansionskoeffizienten der Wärmeausbreitungsplatte 30 und des Montagesubstrats 21 entspannt oder ausgleicht. Aus diesem Grund besitzt der Anhaftungs-/Klebefixierbereich 28 vorzugsweise eine geringe Härte und wird so stark oder dick wie möglich ausgebildet, ohne jedoch die Wärmedissipation zu beeinflussen. Bei der vorliegenden Ausführungsform können diese Zielsetzungen erreich werden, da das Silikonharz beim Anhaftungs-/Klebefixierbereich 28 verwendet wird. Auch ist ein Gebiet, in welchem der Anhaftungs-/Klebefixierbereich 28 ausgebildet wird, auf ein Gebiet beschränkt, welches mit dem Montagesubstrat 21 (einem Rückseitenbereich des Montagesubstrats 1) korrespondiert, so dass das Montagesubstrat 21 von der Wärmeausbreitungsplatte 30 fixiert ist. Es ist folglich nicht notwendig, eine übermäßige Menge an synthetischem Harz zu verwenden, wodurch die Kosten weiterhin effektiv reduziert werden können.
  • Zwischen den Solarzellenelementen 20 (den Montagesubstraten 21) ist die Verbindungsleitung 35 zum Verbinden der Montagesubstrate 21 miteinander angeordnet. Die Verbindungsleitung 35 enthält einen Verbindungsleiter oder -konduktor 36, welcher die Montagesubstrate 21 miteinander verbindet, sowie ein Isolationsbeschichtungsmaterial 37, welches den Verbindungsleitung oder -konduktor 36 bedeckt. Die Verbindungsleitung 35 (der Verbindungskonduktor oder -leiter 36) ist nach Art eines Balkens, Trägers, Stabs oder dergleichen (bar, beam) zwischen den Montagesubstraten 21 angeordnet, um einen relativen Abstand zur Umgebung herzustellen.
  • Das bedeutet, dass bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 der Verbindungsleitung oder Verbindungskonduktor 36 vorzugsweise nach Art eines Balkens, Stabs oder dergleichen zwischen den Konduktoren oder Leitern 23 ausgebildet ist oder wird. Da der verbindende Leiter oder Konduktor oder Verbindungsleitung oder -konduktor 36 mit dem isolierenden Beschichtungsmaterial 37 beschichtet ist und nach Art und Gestalt eines Balkens, Trägers oder Stabs ausgebildet ist, kann der verbindende Leiter oder Konduktor 36 zuverlässig daran gehindert werden, dass er einen Kontakt mit einem anderen leitfähigen Gebiet ausbildet. Auf diese Art und Weise kann eine Verbindungszuverlässigkeit zwischen den Solarzellenelementen 20 weiter verbessert werden.
  • Der Gehäuserahmen oder umgebende Rahmen 40 enthält einen unteren Bereich oder Bodenbereich 40b. An beiden Seiten des unteren Bereich oder Bodenbereichs 40b sind die jeweiligen Wandbereiche 40w derart ausgebildet, dass sie sich in einer senkrechten Richtung dazu erstrecken. Auf den oberen Flächen der Wandbereiche 40w sind Flanschbereiche 40g ausgebildet. An den Flanschbereichen 40g ist die Sammellinsenanordnung 10 angeordnet, so dass die Sammellinse 11 mit Sonnenlicht Ls bestrahlt oder beleuchtet wird.
  • Am unteren Bereich oder Bodenbereich 40b ist eine Mehrzahl von Wärmeausbreitungsplatten 30 (siehe 1B) angebracht. Das Solarzellenelement 20 (das Montagesubstrat 21) ist an der Wärmeausbreitungsplatte 30 angebracht und an der Sammellinse 11 angeordnet. Das Solarzellenelement 20 wird mit dem Sonnenlicht Ls, welches durch die Sammellinse 11 gesammelt wurde, bestrahlt oder beleuchtet. Das Montagesubstrat 21, an welchem das Solarzellenelement 20 angebracht ist, ist mittels der Wärmeausbreitungsplatte 30 über den Anhaftungs-/Klebefixierbereich 28 fixiert (geklebt).
  • Entlang der Zeilenrichtung Dx sind fünf Sammellinsen 11 angeordnet (siehe 1A). Fünf Solarzellenelemente 20 (Montagesubstrate 21) sind korrespondierend zu den jeweiligen Sammellinsen 11 angeordnet. Also sind die Sammellinsenanordnung 10 und die Wärmeausbreitungsplatte 30 an jeweiligen Positionen derart angeordnet, dass sie einander angrenzen oder einander gegenüberliegen.
  • Der Gehäuserahmen oder umgebende Rahmen 40 wird hergestellt durch Anordnen hochkorrosionsresistenter Stahlbleche (zum Beispiel hochkorrosionsresistenter Stahlbleche, die eine hohe Korrosionsbeständigkeit besitzen sowie eine ternäre eutektische Struktur, zum Beispiel aus Zink, Aluminium und Magnesium), zum Beispiel im Heißtauchverfahren galvanisierte Stahlbleche (hotdip galvanized steel sheet), und zwar mittels Befestigen derartiger hochkorrosionsresistenter Stahlbleche unter Verwendung von Befestigungselementen, zum Beispiel von Nieten, um eine Kastenstruktur auszubilden, die an einer Seite geöffnet ist, an welcher die Einstrahlung des Sonnenlichts Ls erfolgt. Bei der vorliegenden Ausführungsform für den Gehäuserahmen 40 werden Stahlbleche mit einer Stärke von 0,8 mm unter Berücksichtigung ihrer besonderen Stärke verwendet.
  • Am oder im unteren Bereich oder Bodenbereich 40b des Gehäuserahmens 40 oder umgebenden Rahmens 40 sind die Plattenbefestigungslöcher 40s zum Positionieren und Befestigen der Wärmeausbreitungsplatten 30 vorgesehen. Das Plattenbefestigungsloch 30h für die Wärmeausbreitungsplatte 30 und das Plattenbefestigungsloch 40s des Gehäuserahmens oder umgebenden Rahmens 40 (unterer Bereich oder Bodenbereich 40b) sind zueinander positioniert und unter Verwendung des Befestigungselements 41 (zum Beispiel einer Niete aus Aluminium) aneinander befestigt. Also ist die Wärmeausbreitungsplatte 30 am Gehäuserahmen 40 oder umgebenden Rahmen 40 mittels Befestigungselemente 41 mit hoher Präzision befestigt.
  • Das Plattenmontageloch 30h für die Wärmediffusionsplatte 30 wird üblicherweise als Positionsreferenzloch (nicht dargestellt) einer Bohrlehre (nicht dargestellt) verwendet, wenn die Montagesubstrate 21 (das Solarzellenelement 20) mittels der Bohrlehre oder mittels des Montagewerkzeugs (nicht dargestellt) installiert werden. Durch in Übereinstimmung bringen und Befestigen des Plattenmontagelochs 30h der Wärmeausbreitungsplatte 30 und des Plattenfixierlochs 40s des Gehäuserahmens 40 (unterer Bereich oder Bodenbereich 40b) miteinander, werden die Positionen der jeweiligen Montagesubstrate 21 und des Gehäuserahmens oder umgebenden Rahmens 40 in akkurater Art und Weise aufeinander ausgerichtet. Zusätzlich werden die Montagesubstrate 21 (die Solarzellenelemente 20) und die Sammellinsen 11 (Sammellinsenanordnung 10) in akkurater Weise zueinander positioniert.
  • 2B ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, welche den angeordneten Zustand des Solarzellenelements 20 aus 2A zeigt. Eine Schraffur zum Anzeigen des Querschnitts wird aus Gründen der besseren Sichtbarkeit in der Zeichnung fortgelassen.
  • 3 ist eine Draufsicht in Bezug auf einen Verbindungszustand von Verbindungsleitungen 35 relativ zum Solarzellenelement 20 gemäß 2B. Der Harzversiegelungsbereich 33 (siehe 4A und 4B) ist aus Gründen der besseren Sichtbarkeit in der Zeichnung fortgelassen.
  • Bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weisen die Montagesubstrate 21 die jeweiligen Leiter oder Konduktoren (die jeweiligen ersten Konduktoren 23b und die zweiten Konduktoren 23w, wobei die ersten Konduktoren 23b und die zweiten Konduktoren 23w unter Bezugnahme auf die 4A und 4B ferner im Detail beschrieben werden), an welchen die jeweiligen Solarzellenelemente 20 angebracht sind, sowie jeweilige Isolatoren 22, an welchen die jeweiligen Konduktoren oder Leiter 23 angeordnet sind. Das bedeutet, dass bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 die Solarzellenelemente 20 an den jeweiligen Montagesubstraten 21 (den ersten Leitern oder Konduktoren 23b, die an jeweiligen Isolatoren 22 angebracht sind, angebracht sind, so dass also die Solarzellenelemente 20 an den jeweiligen stabil geformten Konduktoren oder Leitern 23 (jeweilige erste Konduktoren oder Leiter 23b) angebracht sind und die Konduktoren 23 von der Wärmeausbreitungsplatte 30 mittels der jeweiligen Isolatoren 22 isoliert sind. Folglich sind die Solarzellenelemente 20 in zuverlässiger Art und Weise von der Wärmeausbreitungsplatte 30 isoliert. Wenn die Solarzellenelemente 20 auf der Wärmeausbreitungsplatte 30 angeordnet sind oder werden, können in höchstem Maße Isolationseigenschaften zwischen den Solarzellenelementen 20 gewährleistet werden.
  • Die Leiter oder Konduktoren 23 enthalten die jeweiligen Leiter oder Konduktoren 23b (Leiter oder Konduktoren 23) und die jeweiligen zweiten Leiter oder Konduktoren 23w (Leiter oder Konduktoren 23). Die jeweiligen Solarzellenelemente 20 sind an den ersten Leitern oder Konduktoren 23b (Leiter oder Konduktoren 23) angebracht. Die Rückseitenelektroden (nicht dargestellt) der jeweiligen Solarzellenelemente 20 sind mit den ersten Leitern oder Konduktoren 23b (Leiter oder Konduktoren 23) verbunden. Mit den zweiten Leitern oder Konduktoren 23w (Leiter oder Konduktoren 23) sind die Vorderseitenelektroden (nicht dargestellt) der jeweiligen Solarzellenelemente 20 über jeweilige Verbindungselemente 25 (siehe 4A) verbunden.
  • Der Isolator 22 wird durch Formung eines keramischen Materials ausgebildet, zum Beispiel von AlN (Aluminumnitrid), Al2O3 (Aluminium), Si3N4 (Siliziumnitrid) und dergleichen in einer Plattenform. Der Isolator 22 ist ein Element zum elektrischen Isolierenden des Konduktors oder Leiters 23, der als Schaltkreiselement fungiert, durch welches Strom von der Wärmeausbreitungsplatte 30 passiert, die ihrerseits als Erdungs- oder Massepotential fungiert. Im Allgemeinen besitzt das keramische Material eine hohe Beständigkeit (high weatherability) sowie Zuverlässigkeit und fällt in seinem Isolationswiderstand nicht signifikant ab, wenn ein Hochtemperaturzustand eingenommen wird, und zwar verglichen mit einem synthetischen Harz und dergleichen. Der Isolator 22 wird vorzugsweise aus AlN gebildet. Unter den keramischen Materialien besitzt AlN eine hohe Wärmeleitfähigkeit, und zwar verglichen mit anderen keramischen Materialien und isolierenden synthetischen Harzmaterialien. Daher werden durch Verwenden von AlN als Bestandteilsmaterial des Isolators 22 die Isolation und die Wärmedissipation verbessert, folglich kann eine zuverlässige Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 geschaffen werden.
  • Vorzugsweise beträgt der Volumenwiderstand des Isolators 22 1012Ω·cm oder mehr. Mit einem derartigen Aufbau kann die Isolation des Montagesubstrats 21 zuverlässig realisiert werden. Folglich ist ein hohes Maß an Isolation zwischen den Solarzellenelementen 20 gewährleistet. Darüber hinaus wird der Isolator 22 vorzugsweise aus einem keramischen Material oder Keramikmaterial gebildet. Mit einem derartigen Aufbau kann die Isolation des Montagesubstrats 21 in einfacher Art und Weise realisiert werden. Das keramische Material kann vorzugsweise Aluminiumnitrid sein. Mit diesem Aufbau können die hohe Isolation und die hohe Wärmeleitfähigkeit gewährleistet werden. Darüber hinaus kann der Konduktor oder Leiter 23 in einfacher Art und Weise aus Aluminium (oder Aluminiumlegierung) gebildet werden.
  • Das bedeutet, dass, wenn Aluminium (oder eine Aluminiumlegierung) für die Verbindungsleitung 35 und für die Wärmeausbreitungsplatte 30 verwendet werden, der Leiter oder Konduktor 23 aus Aluminium (oder einer Aluminiumlegierung) gebildet werden kann. Es ergibt sich somit, dass eine Konsistenz der Wärmeleitfähigkeit (des Wärmeleitfähigkeitsverhältnisses) der gesamten Einrichtung gewährleistet werden kann. Die Wärmezuverlässigkeit (Temperaturzuverlässigkeit) (das heißt die Wärmeeigenschaften oder Temperatureigenschaften) können verbessert werden.
  • Es ist möglich, ein synthetisches Harz, zum Beispiel als eine Harzschicht mit einem leitfähigen Füllmaterial, als den Isolator 22 zum elektrischen Isolieren des Leiters oder Konduktors 23 von der Wärmeausbreitungsplatte 30 zu verwenden. Mit einem derartigen Aufbau ergibt sich jedoch unter der Bedingung, in welcher die Außentemperatur hoch ist und die Sonneneinstrahlung intensiv ist (zum Beispiel in einer Wüste nahe dem Äquator), dass der Temperaturanstieg des synthetischen Harzes zu einem Abfall im Isolationswiderstand des synthetischen Harzes führt, wodurch die Zuverlässigkeit verschlechtert wird.
  • Bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Isolator 22 zwischen dem Leiter 23 und der Wärmeausbreitungsplatte 30 angeordnet, wodurch eine hohe Isolationsfähigkeit und eine Zuverlässigkeit erhalten werden können. Darüber hinaus ist es möglich, da der Isolator 22 durch ein keramisches Material gebildet wird, zu verhindern, dass der Isolationswiderstand unter hohen Temperaturen im Vergleich zu einem Fall, bei welchem ein isolierendes Harz als Isolator 22 für die Isolation verwendet wird, abfällt. Das bedeutet, dass, wenn die Mehrzahl von Konzentratorphotovoltaikeinrichtungen 1 angeordnet wird, eine hohe Isolation zwischen den Solarzellenelementen 20 gewährleistet werden kann, wodurch sich eine gesteigerte Verlässlichkeit einstellt.
  • Der Leiter oder Konduktor 23 wird auf der Vorderseite oder Vorderfläche des Isolators 22 ausgebildet. Auf der Rückseitenfläche oder Rückfläche des Isolators 22 (die umgekehrte Oberfläche zu der Oberfläche, auf welcher der Leiter oder Konduktor 23 ausgebildet ist), ist ein Rückseitenleiter oder Rückseitenkonduktor 23 ausgebildet. Der Rückseitenkonduktor 24 (der Isolator 22) ist mittels des Anhaftungs-/Klebefixierbereichs 28 an der Wärmeausbreitungsplatte 30 angehaftet und/oder angeklebt und fixiert. Das bedeutet, dass das Montagesubstrat 21 an der Wärmeausbreitungsplatte 30 mittels des Anhaftungs-/Klebefixierbereichs 28 befestigt ist. Daher ist das Solarzellenelement 20 (das Montagesubstrat 21) an der Wärmeausbreitungsplatte 30 mittels des Anhaftungs-/Klebefixierbereichs 28 befestigt und an einer optischen Achse Lax von der Sammellinse 11 zum Solarzellenelement 20 positioniert.
  • Der Konduktor oder Leiter 23 (der erste Konduktor oder Leiter 23b und der zweite Konduktor oder Leiter 23w) und der Rückseitenkonduktor 24 sind mittels eines geeigneten Anhaftungsmittels, zum Beispiel eines Lötmaterials am Isolator 22 angebracht. Der Konduktor oder Leiter 23 wird von einem Material, zum Beispiel von Kupfer, Kupferlegierung, Aluminium oder Aluminiumlegierung gebildet. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird Aluminium mit einer Reinheit von 99% oder mehr für den Konduktor oder Leiter 23 und für den Rückseitenkonduktor oder -leiter 24 verwendet.
  • Wenn der Isolator 22 und der Konduktor 23 aneinander mittels eines Lotmaterials oder dergleichen angebracht werden, kann eine Krümmung oder Verwerfung auftreten, und zwar weil der lineare Expansionskoeffizient zwischen dem Isolator 22 und dem Konduktor oder Leiter 23 unterschiedlich ist. Aus diesem Grund wird die Rückseitenfläche (die Rückfläche des Isolators 22) des Leiters oder Konduktors 23, auf der Oberfläche des Isolators 22 ausgebildet ist, mit dem Rückseitenkonduktor 24 mittels des Lotmaterials oder dergleichen in Verbindung gebracht. Der Rückflächenkonduktor 24 wird aus demselben Material gebildet wie der Konduktor 23. Die Dicke des Rückseitenkonduktors 24 wird gemäß dem Grad der Krümmung oder Verwerfung angepasst. Folglich können eine Krümmung oder Verwerfung des Isolators 22 verhindert werden.
  • Auf der Oberfläche des ersten Leiters oder Konduktors 23b, auf welchem das Solarzellenelement 20 angebracht ist oder wird, wird eine NiP-Plattierung (nicht dargestellt) ausgeführt. NiP-Plattierung und die Rückseitenelektrode (Substratelektrode, nicht dargestellt) des Solarzellenelements 20 werden mittels Reflowlöten oder dergleichen verlötet. Auf diese Art und Weise wird das Solarzellenelement 20 (der Solarzellenelementchip) am Montagesubstrat 21 montiert oder angehaftet. Die Rückenseitenelektrode des Solarzellenelements 20 wird mit dem ersten Konduktor oder Leiter 23b verbunden (in elektrischer Verbindung gebracht).
  • Die Elektroden (die Vorderseitenelektrode und die Rückseitenelektrode) des Solarzellenelements 20 können in irgendeiner Art und Weise angeordnet sein oder werden. Der Leiter oder Konduktor 23 wird gemäß der Konfiguration der Elektroden des Solarzellenelements 20 ausgelegt. Der Leiter oder Konduktor 23 wird auf der Oberfläche des Isolators 22 als flache Leiteranordnung der -struktur (flat conductor pattern) mit einer Gestalt nach Art einer dünnen Platte (oder einer dicken Schicht) ausgebildet.
  • Auf dem Leiter oder Konduktor 23 wird die Verbindungsleitung 35 so angeordnet, dass benachbarte Montagesubstrate 21 (die Solarzellenelemente 20) miteinander verbunden werden. Die Verbindungsleitung 35 weist den verbindenden Leiter oder Konduktor 36 zum Verbinden der Leiter oder Konduktoren 23 und das isolierende Beschichtungsmaterial 37 auf, welches den verbindenden Leiter oder Konduktor 36 derart beschichtet, dass der verbindende Leiter oder Konduktor 36 von der Umgebung isoliert ist. Die Verbindungsleitung 35 ist in einer Art und Weise nach Art eines Stabs, Balkens oder Trägers zwischen den Montagesubstraten 21 (den Solarzellenelementen 20) angeordnet, um einen Abstand (eine Lücke) relativ zur Wärmeausbreitungsplatte 30 auszubilden.
  • Das bedeutet, dass die Verbindungsleitung 35 den verbindenden Leiter oder Konduktor 36 aufweist, welcher benachbarte Montagesubstrate 21 miteinander verbindet, sowie das isolierende Beschichtungsmaterial 37, welches beide Oberflächen oder Flächen (umgebende Fläche oder umgebender Bereich) des verbindenden Leiters oder Konduktors 36 bedeckt. Das isolierende Beschichtungsmaterial 37 wird auf den verbindenden Leiter oder Konduktor 36 aufgeschichtet. Daher ist am vordersten Bereich oder Spitzenbereich der Verbindungsleitung 35 der verbindende Leiter oder Konduktor 36 freigelegt und liegt ohne Beschichtung durch das isolierende Beschichtungsmaterial 37 vor und ragt aus dem isolierenden Beschichtungsmaterial 37 heraus.
  • Der hervorstehende Verbindungsbereich (der verbindende Leiter oder Konduktor 36) der Verbindungsleitung 35 und der Leiter oder Konduktor 23 des Montagesubstrats 21 werden verschweißt (aneinander gehaftet), zum Beispiel durch Ultraschallschweißen, um bei einem Schweißbereich MP (3) verbunden (verdrahtet) zu sein. Der verbindende Leiter oder Konduktor 36 der Verbindungsleitung 35 und der Leiter oder Konduktor 23 des Montagesubstrats 21 werden mittels Ultraschallschweißens geschweißt. Folglich kann ein Verbindungsbereich des Leiters oder Konduktors 23 relativ zum verbindenden Leiter oder Konduktor 36 im Vergleich zu einer Verbindung oder Verdrahtung eines Leitungsdrahts oder einer Leitung des Montagesubstrats 21 unter Verwendung eines Lotmittels und des Verlötens von Eisen, wie es im Stand der Technik bekannt ist, reduziert werden. Im Ergebnis davon kann das Montagesubstrat 21 (der Isolator 22) klein gehalten werden. Daher können die Kosten für das Montagesubstrat 21 reduziert werden. Neben dem Ultraschallschweißen ist es auch möglich, das Laserschweißen, das Punktschweißen oder dergleichen zu verwenden.
  • Wie oben beschrieben wurde, ist es bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 bevorzugt, dass der verbindende Leiter oder Konduktor 36 mittels Schweißens mit dem Leiter oder Konduktor 23 verbunden wird. Daher wird bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 der verbindende Konduktor oder Leiter 36 durch Schweißen mit dem Leiter oder Konduktor 23 verbunden. Es ist folglich möglich, die Verbindungsstabilität oder -stärke zu steigern und die Zuverlässigkeit verglichen mit einer Lötverbindung zu verbessern. Ebenfalls im Gegensatz zur Lötverbindung ist es möglich, den Verbindungsbereich (Raumeinsparung) zu reduzieren. Folglich kann das Montagesubstrat in zuverlässiger Art und Weise klein gehalten werden.
  • Bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 ist es bevorzugt, dass die Verbindungsleitung 35 vorgesehen ist, welche den Konduktor oder Leiter 23 des Montagesubstrats 21 mit dem Konduktor oder Leiter 23 des benachbarten Montagesubstrats 21 verbindet. Die Verbindungsleitung 35 weist vorzugsweise den verbindenden Konduktor oder Leiter 36 auf, welcher die Konduktoren oder Leiter 23 miteinander verbindet, sowie das isolierende Beschichtungsmaterial 37, welches den verbindenden Konduktor oder Leiter 36 bedeckt oder beschichtet.
  • Daher sind bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 die Leiter oder Konduktoren 23 der benachbarten Montagesubstrate 21 miteinander über den verbindenden Konduktor oder Leiter 36 verbunden, der mit dem isolierenden Beschichtungsmaterial 37 beschichtet oder bedeckt ist. Folglich ist es möglich zu verhindern, dass der verbindende Konduktor oder Leiter 36 in Kontakt mit einem anderen leitfähigen Gebiet tritt, dadurch wird die Verbindungszuverlässigkeit verbessert.
  • 4A ist eine vergrößerte Draufsicht, welche eine Hauptanordnung oder einen Hauptaufbau der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 4B ist eine Querschnittsansicht, welche einen Querschnitt gemäß den Pfeilen B-B aus 4A zeigt. Schraffuren werden ausschließlich im Zusammenhang mit den Harzversiegelungsbereichen 33 angegeben.
  • An Endbereichen der Vorderflächen oder vorderen Oberflächen (Flächen oder Oberflächen welche an die Sammellinsen 11 angrenzen oder diesen gegenüberliegen) der Solarzellenelemente 20 sind Vorderseitenelektroden 20s (Sammelelektroden) ausgebildet. Die Vorderseitenelektroden 20s sind mit den jeweiligen zweiten Konduktoren oder Leitern 23w über jeweilige Verbindungselemente 25 verbunden.
  • Das bedeutet, dass die Leiter oder Konduktoren 23 jeweils von jeweiligen ersten Leitern oder Konduktoren 23b, an welchen die jeweiligen Solarzellenelemente 20 angebracht sind, und die jeweiligen zweiten Leiter oder Konduktoren 23w gebildet werden, die von den jeweiligen ersten Leitern oder Konduktoren 23b separiert angeordnet sind. Die zweiten Leiter oder Konduktoren 23w und die Vorderseitenelektroden 20s, welche an den Vorderseiten oder vorderen Flächen der jeweiligen Solarzellenelemente 20 ausgebildet sind, sind vorzugsweise mittels der jeweiligen Verbindungselemente 25 verbunden, die aus einem Metallmaterial hergestellt sind. Mit diesem Aufbau können bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 die Vorderseitenelektrode 20s des Solarzellenelements 20 und der zweite Leiter oder Konduktor 23w auf einfache Art und Weise verbunden werden.
  • Das Verbindungselement 25 ist aus einem Metallmaterial hergestellt. Folglich besitzt das Verbindungselement 25 eine Gestalt eines Metalldrahts oder einer Metallleitung (metal wire) oder einer Metallfolie (metal foil), um in einfacher Art und Weise die Vorderseitenelektrode 20s und den zweiten Leiter oder Konduktor 23w zu verbinden (Leitungsverbindung, Drahtverbindung, wire bonding). Als das Metallmaterial wird die Verwendung von Aluminium (oder einer Aluminiumlegierung) und dergleichen bevorzugt.
  • Wenn die Wärmediffusionsplatte oder Wärmeausbreitungsplatte 30, der verbindende Konduktor oder Leiter 36 und der Konduktor oder Leiter 23 aus Aluminium (oder einer Aluminiumlegierung) hergestellt werden, wird vorzugsweise auch das Verbindungselement 25 aus Aluminium (oder einer Aluminiumlegierung) hergestellt.
  • Das bedeutet, dass der Konduktor oder Leiter 23 mit dem Solarzellenelement 20 (zum Beispiel durch Ultraschallschweißen) unter Verwendung desselben Materials (das Verbindungselement 25) wie bei dem Konduktor oder Leiter 23 verbunden wird, um eine hohe Verbindungsstabilität oder -stärke zu erzielen. Auch ist der lineare Expansionskoeffizient des Konduktors oder Leiters 23 gleich zu dem des Verbindungselements 25, so dass es möglich ist, das Auftreten eines Defekts, zum Beispiel eines Schnitts oder Bruchs (cut) des Verbindungselements 25 (Draht-/Leitungsbruch) auf Grund von Temperaturzyklen zu verhindern.
  • Auf oder an der Rückseite des Solarzellenelements 20 (die Fläche oder Oberfläche, die mit dem ersten Leiter oder Konduktor 23b angehaftet oder verbunden wird) ist die Rückseitenelektrode (nicht dargestellt) ausgebildet. Die Rückseitenelektrode ist am ersten Leiter oder Konduktor 23b angebracht oder angehaftet (in elektrischem Kontakt (electric continuity)) gebracht. Daher wird mittels fotoelektrischer Wandlung von Sonnenlicht Ls durch das Solarzellenelement 20 erzeugte elektrische Leistung oder elektrischer Strom von der Verbindungsleitung 35 über den ersten Konduktor 23b, der mit der Rückseitenelektrode verbunden ist, und den zweiten Konduktor 23w, der mit der Vorderseitenelektrode verbunden ist, ausgegeben oder ausgeleitet. Bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 ist die Verbindungsleitung 35 geeignet angeschlossen oder verdrahtet (Reihenverbindung/Parallelverbindung), um ein gewünschtes elektrisches Stromerzeugungssystem (Photovoltaikeinrichtung) zu erhalten.
  • Der verbindende Leiter oder Konduktor 36 der Verbindungsleitung 35 wird zum Beispiel mittels Kupfer, einer Kupferlegierung, Aluminium, einer Aluminiumlegierung oder dergleichen ausgebildet. Bei der vorliegenden Ausführungsform besteht der verbindende Konduktor oder Leiter 36 aus A1050P (JIS-Standard), welches ein aluminisches Plattenmaterial mit einer Reinheit von 99,5 oder mehr ist. Die Größe des verbindenden Konduktors 36 wird unter Berücksichtigung eines Werts eines Stroms des elektrischen Stromerzeugungssystems (Photovoltaikeinrichtung) und der Kosten eines Leitungsmaterials bestimmt, welches die Verbindungsleitung 35 bildet. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Größe des verbindenden Konduktors oder Leiters 36 6 mm in Breite × 160 mm in der Länge × 200 μm in der Dicke. Da der verbindende Konduktor 36 eine Plattenstärke von 200 μm aufweist, ist die Härte ausreichend, um die Gestalt oder Form aufrecht zu erhalten. Folglich ist es möglich, benachbarte Montagesubstrate 21 (Leiter oder Konduktoren 23) auf Grund ihrer Gestalt oder Form nach Art eines Balkens oder Stabs (beam, plate) zu verbinden.
  • Das Material des isolierenden Beschichtungsmaterials 37 der Verbindungsleitung 35 wird unter Berücksichtigung der dielektrischen Durchschlagsspannung (dielectric strength voltage) und der Zuverlässigkeit ermittelt. Die Materialen für ein isolierendes Beschichtungsmaterial 37 umfassen PET-Harz (Polyethylenterephthalat), PEN-Harz (Polyethylennaphthalat), PI-Harz (Polyimid) und dergleichen. Der akzeptable Wert für die dielektrische Durchschlagsspannung der Verbindungsleitung 35 unterscheidet sich in Abhängigkeit von Spezifikationen der Konzentratorphotovoltaikmodule. Zum Beispiel werden das Material und die Stärke des Isolationsbeschichtungsmaterials 37 derart bestimmt, dass die Verbindungsleitung 35 einer Spannung von 3000 V widersteht, ohne dass zu einem dielektrischen Durchbruch kommt (dielektrische Durchschlagsspannung 3000 V oder mehr). Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein PEN-Harz von 50 μm als isolierendes Beschichtungsmaterial 37 verwendet.
  • Als ein Laminierungsmaterial (Anhaftungsmaterial) zum Ausbilden der Verbindungsleitung 35 durch Anhaften und Integrieren des verbindenden Konduktors oder Leiters 36 und des isolierenden Beschichtungsmaterials 37 wird ein geeignetes Material unter Berücksichtigung der Anhaftungs- oder Klebekompatibilität des verbindenden Konduktors 36 und des isolierenden Beschichtungsmaterials 37, des Ausgleichs und der Relaxation von mechanischen Spannungen, die erzeugt werden durch den Unterschied in den linearen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem verbindenden Konduktor 36 und dem isolierenden Beschichtungsmaterial 37 und der Anhaftungs- oder Klebezuverlässigkeit ausgewählt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein Epoxidklebemittel als ein Klebemittel (Anhaftungsmaterial) zwischen dem verbindenden Konduktor 36 und dem isolierenden Beschichtungsmaterial 37 verwendet.
  • Es ist bevorzugt, dass der Konduktor oder Leiter 23 (der erste Konduktor 23b und der zweite Konduktor 23w) des Montagesubstrats 21 und der verbindende Konduktor 36 der Verbindungsleitung 35 aus demselben Material gebildet sind. Folglich werden bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1, weil der Konduktor 23 und der verbindende Konduktor 36 aus demselben Metallmaterial hergestellt sind, auf besonders einfache Art und Weise Verbindungen erzielt. Auch ist es möglich, dass dadurch das Schweißen zu einer besonders starken Verbindung führt, und zwar verglichen mit einem Fall, bei welchem unterschiedliche Materialien verwendet werden. Dadurch wird ein höheres Maß an Zuverlässigkeit erzielt. Ferner sind dadurch Eigenschaften beider Elemente (des Konduktors 23 und des verbindenden Konduktors 36) in Bezug auf die Wärme (zum Beispiel Expansion und Kontraktion auf Grund von Wärmeexpansionseigenschaften) aneinander angepasst, folglich ist die Widerstandsfähigkeit gegenüber Wärme verbessert.
  • Wenn der Konduktor oder Leiter 23 und der leitende Konduktor oder Leiter 36 auf demselben Metallmaterial gebildet sind, ist es möglich, dass der Konduktor oder Leiter 23 und der verbindende Konduktor oder Leiter 36 mit einer höheren Stabilität im Vergleich zu einem Fall verschweißt werden, bei welchem der Konduktor oder Leiter 23 und der verbindende Konduktor oder Leiter 36 aus unterschiedlichen Metallmaterialien gebildet sind Folglich kann die Zuverlässigkeit des Schweißbereichs MP verbessert werden.
  • Es ist bevorzugt, dass, wenn der Konduktor oder Leiter 23 und der verbindende Konduktor oder Leiter 35 aus demselben Metallmaterial gebildet sind, ein derartiges Metallmaterial Aluminium oder eine Aluminiumlegierung ist. Wenn der Konduktor oder Leiter 23 und der verbindende Konduktor oder Leiter 36 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet sind, wird eine Gewichts- und Kosteneinsparung bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 im Vergleich zu einem Fall möglich, bei welchem Kupfer oder eine Kupferlegierung vor dem Konduktor oder Leiter 23 und dem verbindenden Konduktor oder Leiter 36 verwendet werden. Darüber hinaus ergibt sich ein hohes Maß an Korrosionsbeständigkeit. Die Zuverlässigkeit wird verbessert.
  • Durch Verwendung von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung für den Konduktor 23 ergibt sich der Umstand, dass Wärme des Solarzellenelements 20 in schneller Art und Weise verteilt und zum Konduktor 23 überführt werden kann. Des Weiteren ist es durch das Verwenden von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung für den Konduktor oder Leiter 23 möglich, einen Kostenschnitt in signifikanter Art und Weise im Vergleich zu einem Fall herbeizuführen, bei welchem Kupfer oder eine Kupferlegierung für den verbindenden Konduktor oder Leiter 36 der Verbindungsleitung 35 und für den Konduktor oder Leiter 23 für das Montagesubstrat 21 verwendet wird. Durch Verwenden von Aluminium oder Aluminiumlegierung für den Konduktor oder Leiter 23 ist es möglich, den elektrischen Widerstand des verbindenden Konduktors oder Leiters 36 und den elektrischen Widerstand des Schweißbereichs MP des verbindenden Konduktors oder Leiters 36 relativ zum Konduktor oder Leiter 23 zu reduzieren. Dadurch werden elektrische Leistungsverluste in der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 (dem Montagesubstrat 21 und der Verbindungsleitung 35) reduziert.
  • Es ist weiter bevorzugt, dass die Wärmediffusionsplatte oder Wärmeausbreitungsplatte 30 und der verbindende Konduktor oder Leiter 36 aus demselben Metallmaterial gebildet sind. Da die Wärmediffusionsplatte 30 und der verbindende Konduktor 36 aus demselben Metallmaterial gebildet sind, werden Unterschiede, wenn die Wärmediffusionsplatte 30 und die Verbindungsleitung 35 (der verbindende Konduktor 36) eine hohe Temperatur annehmen auf Grund der Lichtsammelfunktion oder wenn die Einrichtung in einer Umgebung installiert ist oder wird, wo eine starke Variation in der Außentemperatur vorliegt (zum Beispiel in einer Wüste oder dergleichen), Unterschiede in Änderungen auf Grund der Temperaturänderung (Expansion und Kontraktion auf Grund der Wärmeausdehnungseigenschaften und dergleichen) der Wärmediffusionsplatte 30 und des verbindenden Konduktors oder Leiters 36, welche merklich beeinflusst werden durch den linearen Expansionskoeffizienten, unterdrückt. Folglich kann die Zuverlässigkeit der Verbindung weiter verbessert werden.
  • Dies bedeutet insbesondere, dass, wenn die Wärmediffusionsplatte 30 und der verbindende Konduktor 36 aufgeheizt und beeinflusst werden durch die Wärmeproduktion des Solarzellenelements 20 auf Grund der Lichtsammelfunktion der Sammellinse 11 oder wenn eine starke Variation in der Außentemperatur vorliegt, die Wärmediffusionsplatte 30 und die Verbindungsleitung 35 aus demselben Metallmaterial gebildet sind und denselben linearen Expansionskoeffizienten besitzen und dass dadurch die Verbindungsleitung 35 (verbindender Konduktor oder Leiter 36) und die Wärmediffusionsplatte 30 sich im Wesentlichen im selben Maß ausdehnen oder zusammenziehen.
  • Wenn sich zum Beispiel die Wärmediffusionsplatte 30 auf Grund eines Temperaturanstiegs ausdehnt, expandiert der Abstand der benachbarten Montagesubstrate 21. Folglich wird der verbindende Konduktor 36 durch die benachbarten Montagesubstrate 21 gezogen. Da jedoch die Wärmediffusionsplatte 30 und der verbindende Konduktor 36 aus demselben Metallmaterial gebildet sind, expandieren sie im Wesentlichen im selben Maß und die Zugspannung ist ausgeglichen. Falls ein Material mit einem geringeren linearen Expansionskoeffizienten als dem der Wärmediffusionsplatte 30 für den verbindenden Konduktor 36 verwendet wird, wird der verbindende Konduktor 36 durch das Montagesubstrat 21 gezogen, welches an der Wärmediffusionsplatte 30 fixiert ist. Dadurch wird im Schweißbereich MP, welcher die geringste Stabilität besitzt, eine Spannung erzeugt. Im schlimmsten Fall bricht dieser Bereich. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird dasselbe Metallmaterial für den verbindenden Konduktor 36 und die Wärmediffusionsplatte 30 verwendet. Dadurch wird die Zuverlässigkeit des Schweißbereichs MP des Montagesubstrats 21 und des verbindenden Konduktors 36 verbessert.
  • Es ist bevorzugt, dass, wenn die Wärmediffusionsplatte 30 und der verbindende Konduktor 36 aus demselben Metallmaterial gebildet sind, ein derartiges Metallmaterial Aluminium und eine Aluminiumlegierung ist. Wenn die Wärmediffusionsplatte und der verbindenden Konduktor 36 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet werden, werden Gewichts- und Kosteneinsparungen bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 im Vergleich zu einem Fall möglich, bei welchem Kupfer oder eine Kupferlegierung verwendet wird. Weil darüber hinaus das Metallmaterial der Wärmediffusionsplatte 30 und des verbindenden Konduktors 36 die Korrosionsbeständigkeit besitzt, wird die Zuverlässigkeit der Anordnung weiter verbessert.
  • Ferner werden der Konduktor oder Leiter 23, die Wärmediffusionsplatte 30 und der verbindende Leiter oder Konduktor 36 vorzugsweise aus demselben Metallmaterial gebildet. Das bedeutet, dass es bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 möglich ist, eine Spannung, die dem Verbindungsbereich (Schweißbereich MP) des Leiters oder Konduktors 23 und des verbindenden Leiters oder Konduktors 36 zugeführt wird, auszugleichen oder zu entspannen durch Expansion der Wärmediffusionsplatte 30 und durch die Expansion des verbindenden Konduktors 36. Folglich kann die Verbindungszuverlässigkeit des Konduktors 23 und des verbindenden Konduktors 36 verbessert werden. Durch Verwenden desselben Metallmaterials zum Ausbilden des Konduktors 23, des verbindenden Konduktors 36 und der Wärmediffusionsplatte 30 kann die Verbindungszuverlässigkeit weiter gesteigert werden. Wenn der Konduktor oder Leiter 23, die Wärmediffusionsplatte 30 und der verbindende Konduktor oder Leiter 36 aus demselben Metallmaterial gebildet sind, ist ein derartiges Metallmaterial vorzugsweise Aluminium oder eine Aluminiumlegierung, wie dies oben bereits beschrieben wurde.
  • Bei der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 werden der Schweißbereich MP, der ausgebildet wird durch Schweißen des Konduktors oder Leiters 23 (des ersten Konduktors oder Leiters 23b und des zweiten Konduktors oder Leiters 23w) des Montagesubstrats 21 und des verbindenden Konduktors oder Leiters 36 (Verbindungsleitung 35) ausgebildet wird, sowie die Umgebungen des Schweißbereichs MP aktive oder stromführende Teile oder Bereiche (live parts). Folglich werden der Schweißbereich MP und seine Umgebungen isoliert und versiegelt mittels des Harzversiegelungsbereichs 33 (resin sealing portion). Das bedeutet, dass die Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 den Harzversiegelungsbereich 33 aufweist, der um den Schweißbereich MP herum angeordnet ist. Der Harzversiegelungsbereich 33 wird so ausgebildet, dass er den Schweißbereich MP abdeckt, welcher auf dem Konduktor oder Leiter 23 (erster Konduktor 23 und zweiter Konduktor 23w) und den verbindenden Leiter oder Konduktor 36 (hervorstehender Bereich am spitzen Ende oder äußersten Ende der Verbindungsleitung 35) und der mit dem Konduktor oder Leiter 23 über den Schweißbereich MP verbunden ist. Der Harzversiegelungsbereich 33 ist außerhalb des Solarzellenelements 20 ausgebildet, damit der das Sonnenlicht Ls nicht abschirmt.
  • Als synthetisches Harzmaterial, welches die geeignetsten Material- und Viskositätseigenschaften für den Harzversiegelungsbereich 33 aufweist, wird ein synthetisches Harzmaterial unter Berücksichtigung der Beschichtungseigenschaften, der Zuverlässigkeit und dergleichen in Relation zum Schweißbereich MP ausgewählt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein Silikonharz mit einer Viskosität von 5 Pa·s (absolute Viskosität) bei den aktiven Teilen oder stromführenden Teilen (der Schweißbereich MP und der verbindende Konduktor 36) mittels eines Dispensers aufgetragen, um auf diese Art und Weise den Harzversiegelungsbereich 33 zu bilden. Das Silikonharz ist zum Beispiel farblos und transparent oder weiß. In 4A ist der Harzversiegelungsbereich 33 transparent und der verbindende Konduktor oder Leiter 36 kann betrachtet werden. Ferner kann verhindert werden, dass der Harzversiegelungsbereich 33 sich unter der Lichtsammlung verändert, indem eine geeignete Lichtabschirmplatte 43 vorgesehen wird (siehe 5).
  • Unter Bezugnahme auf 5 wird nun ein abgewandeltes Beispiel der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform vorgestellt. Da der grundlegende Aufbau der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß dem abgewandelten Beispiel ähnlich ist zu dem der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 gemäß 2, werden im Folgenden hauptsächlich die unterschiedlichen Aspekte beschrieben, wobei gegebenenfalls auf die Bezugszeichen zurückgegriffen wird.
  • 5 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, welche eine abgewandeltes Konzentratorphotovoltaikeinrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Zustand ähnlich zu dem aus 2B zeigt. In ähnlicher Form wie bei 2B sind Schraffuren fortgelassen.
  • Auf der Oberfläche des Solarzellenelements 20, welches auf dem ersten Konduktor oder Leiter 23b montiert ist, ist ein säulenartiger Lichtleiterbereich 44 über einen Anbringungsbereich der Montagebereich 45 (attaching portion) angeordnet.
  • Eine Einfallsseite (obere Oberfläche oder Oberseite) des säulenartigen Lichtleiterbereichs 44, auf welche durch die Sammellinse 11 konzentriertes oder gesammeltes Sonnenlicht Ls einfällt, ist oder wird so ausgebildet, um in einem Bereich größer als einige Grad des Bestrahlungs- oder Beleuchtungsbereichs (der Lichtkonzentrationsfleck, der Lichtkonzentrationsbereich) des gesammelten Sonnenlichts Ls angeordnet zu werden. Es ist folglich möglich, einen Einfluss zu eliminieren, der bewirkt wird durch eine Abweichung in der Lichtkonzentration oder Lichtsammlung auf Grund einer Positionsabweichung und der Winkelabweichung der Lichtsammlung oder Lichtkonzentration mittels der Sammellinse 11. Das bedeutet, dass die Oberseite oder Oberfläche des säulenartigen Lichtleiterbereichs 44 so ausgebildet ist, dass der Bereich der Abweichung in der Lichtsammlung oder Lichtkonzentration abgedeckt oder bedeckt wird.
  • Eine Ausgangsseite oder Ausgabeseite (Unterseite oder untere Fläche) des säulenartigen Lichtleiterbereichs 44, von welcher durch den säulenartigen Lichtleiterbereich 44 gesammeltes Sonnenlicht Ls zum Solarzellenelement 20 ausgegeben wird, ist derart ausgebildet, dass das ausgegebene Sonnenlicht Ls mit einem hohen Maß an Sicherheit auf die Lichtempfangsfläche (Lichtempfangsbereich, nicht dargestellt) des Solarzellenelements 20 einfällt. Daher wird das auf den säulenartigen Lichtleiterbereich 44 einfallende Sonnenlicht Ls weiter in gleichförmiger Art und Weise gesammelt oder konzentriert, so dass das Solarzellenelement 20 mit einem hohen Maß an Gleichförmigkeit mit gesammeltem oder konzentriertem Sonnenlicht Ls bestrahlt oder beleuchtet werden kann.
  • Um den säulenförmigen Lichtleiterbereich 44 herum ist die Lichtabschirmplatte 43 zum Abschirmen des gesammelten Sonnenlichts Ls angeordnet. Der säulenförmige Lichtleiterbereich 44 ist in das Einführloch 43h (inserting hole) der Lichtabschirmplatte 43 eingeführt, um die Lichtabschirmplatte 43 zu durchdringen. Falls daher das gesammelte Sonnenlicht Ls vom Bereich der oberen Fläche des säulenartigen Lichtleiterbereichs 44 abweicht oder abgelenkt wird, werden das Montagesubstrat 21, die Verbindungsleitung 35 und dergleichen nicht vom vom Lichtpfad abgelenkten Sonnenlicht Ls bestrahlt, so dass es möglich ist zu verhindern, dass eine Beschädigung des Montagesubstrats 21 und seiner Umgebungen (Verbindungsleitung 35, Harzversiegelungsbereich 33 (siehe 4A und 4B)) auftritt.
  • Der säulenförmige Lichtleiterbereich 44 ist an der Oberfläche des Solarzellenelements 20 mittels eines Montagebereichs oder Anbringungsbereichs 45 (attaching portion) befestigt. Der Anbringungsbereich 45 wird zum Beispiel von einem lichtdurchlässigen Klebemittel gebildet, zum Beispiel von einem Silikonharz, und klebt und fixiert den säulenartigen Lichtleiterbereich 44 am Solarzellenelement 20 in einfacher Art und Weise. Der Montagebereich oder Anbringungsbereich 45 ist mit einer Luftschicht (air layer) aufgefüllt, und zwar zwischen dem Solarzellenelement 20 und dem säulenartigen Lichtleiterbereich 44. Folglich kann ein optischer Verlust auf Grund einer Differenz im Brechungsindex verhindert und die Oberfläche des Solarzellenelements 20 kann geschützt werden.
  • Die Lichtabschirmplatte 43 ist an der Wärmediffusionsplatte 30 mittels eines Befestigungselements (nicht dargestellt) angebracht, zum Beispiel durch Nieten. Die Lichtabschirmplatte 43 ist vorzugsweise aus demselben Metallmaterial hergestellt wie die Wärmediffusionsplatte 30. Ein derartiges selbes Metallmaterial, welches die Lichtabschirmplatte 43 und die Wärmediffusionsplatte 30 bildet, besteht vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung.
  • Falls die Wärmediffusionsplatte 30 aus einem zu dem Material der Abschirmplatte 43 unterschiedlichen Material (Metallmaterial) gebildet ist, unterscheiden sich deren lineare Expansionskoeffizienten voneinander. Dann behindern sich auf Grund der Wärmeausdehnung das Einführloch 43h der Lichtabschirmplatte 43 und der säulenartige Lichtleiterbereich 44. Folglich tritt eine mechanische Spannung am Anbringungsbereich oder Montagebereich 45 auf. Folglich kann der Anbringungsbereich oder Montagebereich 45 beschädigt werden.
  • Im Gegensatz dazu sind beim vorliegenden Abwandlungsbeispiel die Wärmediffusionsplatte 30 und die Lichtabschirmplatte 43 aus demselben Metallmaterial gebildet. Folglich ist es möglich, eine Beeinträchtigung oder Behinderung zwischen dem Einführloch 43h der Lichtabschirmplatte 43 (zum Beispiel aus einem Metallmaterial) und dem säulenartigen Lichtleiterbereich 44 (zum Beispiel aus einem Glasmaterial), welche durch den Unterschied im linearen Ausdehnungskoeffzienten bewirkt wird, zu verhindern. Dadurch kann eine mechanische Spannung, die dem Anbringungsbereich oder Montagebereich 45, welcher den säulenartigen Lichtleiterbereich 44 am Solarzellenelement 20 anbringt oder montiert, aufgeprägt wird, unterdrückt werden. Folglich ist es möglich zu verhindern, dass das Solarzellenelement 20 oder das optische System (der säulenartige Lichtleiterbereich 44 und der Montagebereich 45) beschädigt werden.
  • Nachfolgend wird eine Beschreibung in Bezug auf ein Verfahren zum Herstellen der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform gegeben.
  • Zunächst werden die Solarzellenelemente 20 auf jeweiligen Montagesubstraten 21 angebracht. Das bedeutet, dass Rückseitenelektroden (nicht dargestellt) der jeweiligen Solarzellenelemente 20 an den jeweiligen ersten Konduktoren oder Leitern 23b angebracht werden. Die Rückseitenelektrode besteht zum Beispiel aus Silber und ist zum Beispiel am ersten Konduktor oder Leiter 23b angelötet. Die Mehrzahl von Solarzellenelementen 20 ist an jeweiligen ersten Konduktoren oder Leitern 23b verbunden. Dann werden Vorderseitenelektroden 20s mit den jeweiligen zweiten Konduktoren oder Leitern 23w durch jeweilige Verbindungselemente 25 verbunden.
  • Dann werden die Montagesubstrate 21, an welchen die jeweiligen Solarzellenelemente 20 angebracht sind, an den korrespondierenden Wärmediffusionsplatten 30 montiert. Folglich werden die Montagesubstrate 21 an der korrespondierenden Wärmediffusionsplatte 30 mittels Anhaftungs-/Klebefixierbereiche 28, die von einem Klebemittel gebildet werden, angehaftet und fixiert.
  • Beim Vorgang, bei welchem die Montagesubstrate 21 an der Wärmediffusionsplatte 30 montiert werden können, können zwei Verfahren verwendet werden. Das bedeutet, dass es möglich ist, beide Verfahren anzuwenden, bei welchen die Montagesubstrate 21 Stück für Stück oder Eins zu Eins an bestimmen Positionen (den Positionen, an welchen die Solarzellenelemente 20 angeordnet sind oder werden) der Wärmediffusionsplatte 30 unter Verwendung eines Montagewerkzeugs (jig, nicht dargestellt) korrespondierend zur Wärmediffusionsplatte 30 montiert werden, oder das Verfahren, bei welchem die Wärmediffusionsplatte 30 automatisch im Abstand oder Pitch angepasst wird (pitch-fed, nicht dargestellt) in der Längsrichtung, so dass die Montagesubstrate 21 an bestimmten Positionen der Wärmediffusionsplatte 30 montiert werden.
  • Die nachfolgende Beschreibung betrifft den Fall, bei welchem ein Montagewerkzeug (jig) verwendet wird. Das Montagewerkzeug hat zum Beispiel eine plattenförmige Gestalt und Durchgangslöcher, in welche die Montagesubstrate 21 eingeführt sind, sind an Stellen ausgebildet, wo die Solarzellenelemente 20 angeordnet sind oder werden. Das bedeutet, dass das Montagewerkzeug Öffnungen (Durchgangslöcher) zum Positionieren der mehreren (fünf) Montagesubstrate 21 aufweist und an der Wärmediffusionsplatte 30 angeordnet ist oder wird. Zum Positionieren des Montagewerkzeugs und der Wärmediffusionsplatte 30 sind die Plattenmontagelöcher 30h in der Wärmediffusionsplatte 30 (siehe 1B und 2A) ausgebildet und können verwendet werden.
  • Zum Beispiel sind Vorsprünge korrespondierend zu den Plattenmontagelöchern 30h oder den Montagewerkzeuglöchern (Positionierungsbezugslöcher oder -referenzlöcher) gemeinsam zu den oder mit den Plattenmontagelöchern 30h im oder am Montagewerkzeug ausgebildet. Folglich können die Durchgangslöcher (Öffnungen), in welchen die Montagesubstrate 21 angeordnet sein sollten, relativ zur Wärmediffusionsplatte 30 mit hoher Genauigkeit positioniert werden. Die außere Gestalt des Montagewerkzeugs besitzt eine Außenkontur oder einen Außenumfang, der im Wesentlichen derselbe ist oder geringfügig kleiner wie der der Wärmediffusionsplatte 30, um in einfacher Art und Weise und mit hoher Genauigkeit an der Wärmediffusionsplatte 30 positioniert werden zu können. Unter Verwendung des Montagewerkzeugs kann in einfacher Art und Weise die Positionierung der Montagesubstrate 21 relativ zur Wärmediffusionsplatte 30 erfolgen.
  • Nach dem Positionieren des Montagewerkzeugs an der Wärmediffusionsplatte 30 wird das Klebemittel auf der Oberfläche der Wärmediffusionsplatte 30 mittels oder über die Durchgangslöcher des Montagewerkzeugs zum Ausbilden der Anhaftungs-/Klebefixierbereiche 28 aufgetragen. Danach wird das Montagesubstrat 21, auf welchem das Solarzellenelement 20 montiert ist, auf dem Klebemittel platziert. Folglich ist das Montagesubstrat 21 auf der Wärmediffusionsplatte 30 vermittelt durch den oder über den Anhaftungs-/Klebefixierbereich 28 platziert.
  • Dies bedeutet insbesondere, dass das Klebemittel, welches die Anhaftungs-/Klebefixierbereiche 28 bildet, in einer geeigneten Menge mittels eines Spenders über die Durchgangslöcher des Montagewerkzeugs auf die Wärmediffusionsplatte 30 aufgetragen wird. Die Montagesubstrate 21 werden an den Öffnungen des Montagewerkzeugs positioniert, um an der Wärmediffusionsplatte 30 angehaftet und fixiert zu werden. Daher werden die Positionen der Montagesubstrate 21 relativ zu den Plattenmontagelöchern 30h der Wärmediffusionsplatte 30 in akkurater Art und Weise eingestellt. Folglich wird das Montagesubstrat 21 mit hoher Genauigkeit relativ zur Wärmediffusionsplatte 30 positioniert.
  • Des Weiteren werden die Solarzellenelemente 20 (die Montagesubstrate 21) an der Wärmediffusionsplatte 30 durch die Anhaftungs-/Klebefixierbereiche 28 angehaftet oder geklebt. Folglich besteht keine Notwendigkeit für Befestigungselemente (Befestigungsbereich) zum Fixieren der Montagesubstrate 21 an der Wärmediffusionsplatte 30. Folglich kann der Montagevorgang der Montagesubstrate 21 in Relation zum Gehäuserahmen oder umgebenden Rahmen 40 (unterer Bereich oder Bodenbereich 40b) vereinfacht werden.
  • Nachfolgend wird ein Fall beschrieben, bei welchem ein Vorgang des automatischen Pitch-Feeding verwendet wird. Es ist ausreichend, einen Zuführ- oder Beschickungsmechanismus (feeding mechanism) bereitzustellen, der die Wärmediffusionsplatte 30 in der longitudinalen oder Längsrichtung zuführt, sowie einen Spender (dispenser), welcher das Klebemittel, welches die Anhaftungs-/Klebefixierbereiche 28 ausbildet, auf die Wärmediffusionsplatte 30 aufträgt. Ferner ist es notwendig, einen ähnlichen Zuführmechanismus und einen Binder oder ein Bindemittel (bonder) vorzusehen, welcher die Montagesubstrate 21 auf dem auf der Wärmediffusionsplatte 30 aufgetragenen Klebemittel montiert. Durch das automatische Pitch-Feeding (pitch-feeding) kann das Positionieren mit hoher Geschwindigkeit erfolgen.
  • Nachdem die Montagesubstrate 21 an der Wärmediffusionsplatte 30 angebracht wurden, koppeln (verbinden) die Verbindungsleitungen 35 (die Verbindungsleitungen 35d, siehe 1B) zwischen den jeweiligen Montagesubstraten 21, die an der Wärmediffusionsplatte 30 angebracht sind. Dies bedeutet insbesondere, dass ein Montagesubstrat 21 (der Konduktor oder Leiter 23) und das benachbarte Montagesubstrat 21 (der Konduktor oder Leiter 23) durch die Verbindungsleitung 35d verbunden sind. Die Wärmediffusionsplatte 30 wird in der Zeilenrichtung Dx bewegt, so dass die Verbindungsleitungen 35d in einfacher Art und Weise mit den jeweiligen Montagesubstraten 21 verbunden werden können.
  • Die Wärmediffusionsplatte 30, auf welcher die Montagesubstrate 21 montiert sind und die Verbindungsleitungen 35 (die Verbindungsleitungen 35d) mit den jeweiligen Montagesubstraten 21 verbunden sind, ist am unteren Bereich oder Bodenbereich 40b des Gehäuserahmens 40 oder umgebenden Rahmens 40 über die Plattenmontagelöcher 30h und die Plattenbefestigungslöcher 40s angebracht. Das bedeutet, dass die Wärmediffusionsplatte 30 am Gehäuserahmen oder am umgebenden Rahmen 40 montiert (befestigt) ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform korrespondiert die Größe SPx der Wärmediffusionsplatte 30 zur Anzahl der Sammellinsen 11 der Sammellinsenanordnung 10 in der Zeilenrichtung Dx. Folglich ist oder wird die Anzahl der Wärmediffusionsplatten 30 derart reduziert, dass das Anbringen der Wärmediffusionsplatten 30 am Gehäuserahmen oder am umgebenden Rahmen 40 vereinfacht werden kann. Dadurch wird die Produktivität gesteigert.
  • Das Positionieren der Wärmediffusionsplatte 30 am Gehäuserahmen oder umgebenden Rahmen 40 (unterer Bereich oder Bodenbereich 40b) kann in einfacher Art und Weise über die Plattenmontagelöcher 30h und die Plattenbefestigungslöcher 40s erfolgen. Nachdem die Wärmediffusionsplatten 30 am Bodenbereich oder am unteren Bereich 40b befestigt (angebracht) wurden, werden die Verbindungsleitungen 35p, welches Leitungen sind zwischen den jeweiligen Wärmediffusionsplatte 30, mit den jeweiligen Solarzellenelementen 20, die an den Wärmediffusionsplatten 30 benachbart zueinander angebracht sind, verbunden. Auch wird die Stromausleitleitung oder Ausgabeleitung 39 mit dem äußersten oder letzten Solarzellenelement 20 unter den Solarzellenelementen verbunden, welche miteinander in Reihe oder Serie verbunden sind.
  • Danach werden die Positionierungsvorsprünge 12p der Sammellinsenanordnung 10 an den Positionierlöchern 40h des Flanschbereichs 40g (des Wandbereichs 40w) angeordnet, so dass der Sammellinsenbereich 10 am Flanschbereich 40g fixiert ist, welcher gegenüberliegend zu der Seite des Gehäuserahmens oder umgebenden Rahmens 40 (dem unteren Bereich oder Bodenbereich 40b) gegenüberliegt, an welchem die Wärmediffusionsplatten 30 angebracht sind.
  • Die Harzversiegelungsbereiche 33 werden durch Auftragen zum Beispiel von Silikonharz ausgebildet, und zwar nachdem das Anschließen der Verbindungsleitungen 35 (die Verbindungsleitungen 35d und die Verbindungsleitungen 35p) abgeschlossen wurde.
  • Nachdem die Wärmediffusionsplatten 30 am Bodenbereich oder am unteren Bereich 40b des Gehäuserahmens 40 des umgebenden Rahmens 40 angebracht wurden, werden die Lichtabschirmplatte 43, der säulenförmige Lichtleiterbereich 44 und der Montage- oder Anbringungsbereich 45 zum Beispiel in der nachfolgend beschriebenen Art und Weise ausgebildet. Zunächst wird die Lichtabschirmplatte 43 an der Wärmediffusionsplatte 30 positioniert und an diese angebracht. Dann wird ein lichtdurchlässiges Klebemittel (lichtdurchlässiges Harz) auf der Oberfläche des Solarzellenelements 20 über das Einführungsloch 23h der Lichtabschirmplatte 43 aufgetragen. Der säulenförmige Lichtleiterbereich 44 wird in Kontakt gebracht mit dem aufgetragenen lichtdurchlässigen Klebemittel, so dass das lichtdurchlässige Klebemittel aushärtet. Auf diese Art und Weise kann der Anbringungsbereich oder Montagebereich 45 ausgebildet werden.
  • Es ist möglich, die Wärmediffusionsplatte 30 am unteren Bereich oder Bodenbereich 40 des Gehäuserahmens oder umgebenden Rahmens 40 anzubringen, nachdem die Lichtabschirmplatte 43, der säulenförmige Lichtleiterbereich 44 und der Montagebereich oder Anbringungsbereich 45 an der Wärmediffusionsplatte 30 vorab angebracht wurden. Die Reihenfolge dieser Schritte zum Ausbilden der Lichtabschirmplatte 43, des säulenförmigen Lichtleiterbereichs 44 und des Montagebereichs oder Anbringungsbereichs 45 kann relativ zu anderen Schritten verändert werden, falls dies notwendig sein sollte.
  • Nachdem Abschluss der Schritte im Inneren des Gehäuserahmens oder umgebenden Rahmens 40 wird die Sammellinsenanordnung 10 am Flanschbereich 40g, der als oberste Fläche oder Oberfläche des Gehäuserahmens 40 der umgebenden Rahmens 40 dient, angebracht. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden die Positionierungslöcher 40h vorab im Flanschbereich 40g des Gehäuserahmens 40 ausgebildet. An der Sammellinsenanordnung 10 werden die Positionierungsvorsprünge 12p vorab ausgebildet. Der Positionierungsvorsprung 12p wird gleichzeitig dann ausgebildet, wenn die Sammellinse 11 auf dem lichtdurchlässigen Substrat 12 ausgebildet wird.
  • Wenn die Sammellinsenanordnung 10 am Flanschbereich 40g angebracht ist oder wird, wird vorab am Flanschbereich 40g das aus Silikonharz (nicht dargestellt) gebildete Klebemittel aufgetragen. Danach werden Bilder der Positionierungsvorsprünge 12p und der Positionierungslöcher 40h mittels einer CCD-Kamera (CCD: Charge Coupled Device) erkannt. Die Sammellinsenanordnung 10 wird temporär um einige mm versetzt von der oberen Fläche oder Oberfläche des Flanschbereichs 40g des Gehäuserahmens oder umgebenden Rahmens 40 positioniert. Die temporär positionierte Sammellinsenanordnung 10 wird dann langsam abgesenkt. Die Sammellinsenanordnung 10 (die Positionierungsvorsprünge 12p) wird am Flanschbereich 40g (Positionierungslöcher 40h) positioniert und dort angehaftet oder angeklebt.
  • Das Positionieren unter Verwendung der Positionierungsvorsprünge 12p und der Positionierungslöcher 40h erfolgt, kann das Positionieren des Solarzellenelements 20 und der Sammellinse 11 in einfacher Art und Weise ausgeführt werden. Das bedeutet, dass die optische Achse Lax (siehe 2B) der Sammellinse 11 in akkurater Art und Weise am Solarzellenelement 20 positioniert werden kann. Eine Verschlechterung des Wirkungsgrads der fotoelektrischen Wandlung auf Grund einer Abweichung oder Ablenkung der optischen Achse kann unterdrückt werden. Folglich kann die Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 mit einer hohen Ausgangsleistung oder Ausgabeleistung geschaffen werden.
  • Wie oben beschrieben wurde, ist das Verfahren zum Herstellen der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung das Verfahren zum Herstellen der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung, welche aufweist: die Solarzellenelemente 20, welche mittels der Sammellinsen 11 gesammeltes Sonnenlicht Ls fotoelektrisch wandeln, die Montagesubstrate 21, welche jeweilige Leiter oder Konduktoren aufweisen, mit welchen jeweilige Solarzellenelemente 20 verbunden sind, wobei an den jeweiligen Montagesubstraten 21 die jeweiligen Solarzellenelemente 20 angebracht sind, eine Sammellinsenanordnung 10, die durch die Sammellinsen 11 gebildet wird, welche in der Zeilenrichtung Dx und der Spaltenrichtung Dy angeordnet sind; eine Wärmediffusionsplatte oder Wärmeausbreitungsplatte 30, welche Wärme von den Montagesubstraten 21 diffundiert oder verteilt, wobei die Montagesubstrate 21 an der Wärmediffusionsplatte 30 oder Wärmeausbreitungsplatte 30 angebracht sind, und einen Gehäuserahmen oder einen umgebenden Rahmen 40, an welchem die Wärmediffusionsplatte 30 angebracht ist.
  • Das Verfahren zum Herstellen der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 umfasst die Schritte: Befestigen der Montagesubstrate 21, an welchen die jeweiligen Solarzellenelemente 20 angebracht sind, an der Wärmeausbreitungsplatte, Verbinden eines der Konduktoren 23 oder Leiter 23 des einen Montagesubstrats 21, welches an der Wärmediffusionsplatte 30 angebracht ist, mit einem benachbarten Leiter oder Konduktor 23 des Montagesubstrats 21 mittels einer Verbindungsleitung 35 (Verbindungsleitung 35d), und Befestigen oder Montieren der Wärmediffusionsplatte 30, auf welcher die Konduktoren oder Leiter 23 durch die Verbindungsleitungen 35 verbunden sind, am Gehäuserahmen 40 oder umgebenden Rahmen 40 derart, dass die Längsrichtung der Wärmediffusionsplatte 30 mit der Zeilenrichtung Dx der Sammellinsenanordnung 10 korrespondiert.
  • Daher sind oder werden beim Verfahren zum Herstellen der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 die Wärmediffusionsplatte oder Wärmeausbreitungsplatte 30, auf welcher die Montagesubstrate 21 montiert sind, am Gehäuserahmen montiert (angebracht), so dass die Längsrichtung der Wärmediffusionsplatte 30 oder Wärmeausbreitungsplatte 30 mit der Zeilenrichtung Dx der Sammellinsenanordnung 10 korrespondiert. Es ist folglich möglich, in effektiver Art und Weise und mit hoher Produktivität die Konzentratorphotovoltaikeinrichtung 1 mit einer hohen Wärmedissipation auszubilden.
  • Die vorliegende Erfindung kann ausgestaltet und praktisch ausgeführt werden in unterschiedlichen Formen, ohne dass vom Geist und den wesentlichen Charakteristika der Erfindung abgewichen wird. Daher wird die oben beschriebene Ausführungsform in sämtlichen Aspekten als rein illustrativ und nicht restriktiv aufgefasst. Der Bereich der vorliegenden Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche und nicht durch die vorangehende Beschreibung angegeben. Sämtliche Variationen und Modifikationen fallen in den Äquivalenzbereich der Ansprüche und sollen mit umfasst sein.
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der Patentanmeldung Nr. 2011-144707 , die in Japan am 29. Juni 2011 eingereicht wurde. Deren Inhalt wird in seiner Gesamtheit durch Inbezugnahme hiermit eingeschlossen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Konzentratorphotovoltaikeinrichtung (concentrator photovoltaic device)
    10
    Sammellinsenanordnung, Konzentrationslinsenanordnung
    11
    Sammellinse, Konzentrationslinse
    12
    Licht transmittierendes Substrat, lichtdurchlässiges Substrat
    12p
    Positionierungsvorsprung
    20
    Solarzellenelement
    20s
    Vorderseitenelektrode
    21
    Montagesubstrat, Anbringungssubstrat
    22
    Isolator
    23
    Leiter, Konduktor
    23b
    erster Leiter, erster Konduktor
    23w
    zweiter Leiter, zweiter Konduktor
    24
    Rückseitenleiter, Rückseitenkonduktor
    25
    Verbindungselement
    28
    Anhaftungs-/Klebefixierbereich
    30
    Wärmediffusionsplatte, Wärmeausbreitungsplatte
    30h
    Plattenmontageloch
    33
    Harzversiegelungsbereich
    35
    Verbindungsleitung
    35d
    Verbindungsleitung
    35p
    Verbindungsleitung
    36
    verbindender Konduktor, verbindender Leiter
    37
    Isolationsbeschichtungsmaterial
    39
    Stromausleitleitung
    40
    Gehäuserahmen, umgebender oder aufnehmender Rahmen
    40b
    Bodenbereich, unterer Bereich
    40g
    Flanschbereich
    40h
    Positionierungsloch
    40s
    Plattenbefestigungsloch
    40w
    Wandbereich
    41
    Befestigungselement
    43
    Lichtabschirmplatte
    43h
    Einführloch
    44
    säulenförmiger Lichtleiterbereich
    45
    Anbringungsbereich, Montagebereich
    Dx
    Zeilenrichtung
    Dy
    Spaltenrichtung
    Lax
    optische Achse
    Ls
    Sonnenlicht
    MP
    Schweißbereich
    SLx
    Größe, Ausdehnung
    SLy
    Größe, Ausdehnung
    SPx
    Größe, Ausdehnung
    SPy
    Größe, Ausdehnung

Claims (19)

  1. Konzentratorphotovoltaikeinrichtung, mit: Sammellinsen, welche Sonnenlicht sammeln, Solarzellenelementen, welche das durch die jeweiligen Sammellinsen gesammelte Sonnenlicht fotoelektrisch wandeln, und Montagesubstraten, auf welchen die jeweiligen Solarzellenelemente montiert sind, wobei die Konzentratorphotovoltaikeinrichtung des Weiteren eine Sammellinsenanordnung, welche von den Sammellinsen gebildet wird, die jeweils in einer Zeilenrichtung und einer Spaltenrichtung angeordnet sind, und welche eine Wärmeausbreitungsplatte aufweist, welche Wärme von den Montagesubstraten verteilt, wobei die Montagesubstrate auf der Wärmeausbreitungsplatte montiert sind, wobei die Wärmeausbreitungsplatte den Sammellinsen, die in der Zeilenrichtung angeordnet sind, gegenüberliegend angeordnet ist, und wobei eine Größe der Wärmeausbreitungsplatte in der Zeilenrichtung zwei- oder mehrmals so groß ist wie eine Größe jeder der Sammellinsen in der Zeilenrichtung und wobei eine Größe der Wärmeausbreitungsplatte in der Spaltenrichtung geringer ist als eine Größe jeder der Sammellinsen in der Spaltenrichtung.
  2. Konzentratorphotovoltaikeinrichtung nach Anspruch 1, welches des Weiteren einen Gehäuserahmen oder einen aufnehmenden oder umgebenden Rahmen aufweist, an welchem die Wärmeausbreitungsplatte angebracht ist.
  3. Konzentratorphotovoltaikeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, welche des Weiteren Klebefestigungsbereiche aufweist, welche die Montagesubstrate mit der Wärmeausbreitungsplatte verklebt und befestigt.
  4. Konzentratorphotovoltaikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Montagesubstrate Leiter, mit welchen die jeweiligen Solarzellenelemente verbunden sind, sowie Isolatoren aufweisen, auf welchen die jeweiligen Leiter angeordnet sind.
  5. Konzentratorphotovoltaikeinrichtung nach Anspruch 4, wobei ein Volumenwiderstand der Isolatoren 1012 Ω·cm oder mehr beträgt.
  6. Konzentratorphotovoltaikeinrichtung nach Anspruch 5, wobei die Isolatoren aus einem keramischen Material gebildet sind.
  7. Konzentratorphotovoltaikeinrichtung nach Anspruch 6, wobei das keramische Material Aluminiumnitrid ist.
  8. Konzentratorphotovoltaikeinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, welche des Weiteren eine Verbindungsleitung aufweist, welche einen der Leiter der Montagesubstrate mit einem benachbarten der Leiter der Montagesubstrate verbindet, wobei die Verbindungsleitung einen Verbindungsleiter, welcher die Leiter miteinander verbindet, sowie ein isolierendes Beschichtungsmaterial aufweist, welches den Verbindungsleiter beschichtet.
  9. Konzentratorphotovoltaikeinrichtung nach Anspruch 8, wobei der Verbindungsleiter in einer Form eines Balkens oder Stabs zwischen den Leitern angeordnet ist.
  10. Konzentratorphotovoltaikeinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Verbindungsleiter mit den Leitern durch Schweißen verbunden ist.
  11. Konzentratorphotovoltaikeinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Leiter und der Verbindungsleiter aus demselben Metallmaterial gebildet sind.
  12. Konzentratorphotovoltaikeinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Wärmeausbreitungsplatte und der Verbindungsleiter aus demselben Metallmaterial gebildet sind.
  13. Konzentratorphotovoltaikeinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, welche des Weiteren aufweist: Verbindungselemente, die aus einem Metallmaterial gebildet sind, wobei die Leiter von jeweiligen ersten Leitern, an welchen die jeweiligen Solarzellenelemente angebracht sind, sowie aus jeweiligen zweiten Leitern gebildet sind, die von den jeweiligen ersten Leitern separat angeordnet sind, wobei die Solarzellenelemente Vorderseitenelektroden aufweisen, die auf jeweiligen Vorderflächen der Solarzellenelemente ausgebildet sind, und wobei die zweiten Leiter und die Vorderseitenelektroden jeweils durch Verbindungselemente verbunden sind.
  14. Konzentratorphotovoltaikeinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das Metallmaterial Aluminium oder eine Aluminiumlegierung ist.
  15. Konzentratorphotovoltaikeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 14, wobei die Klebebefestigungsbereiche gebildet werden von einem synthetischen Harzmaterial mit einer Wärmeleitfähigkeit von 1 W/m·K oder darüber.
  16. Konzentratorphotovoltaikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, welche des Weiteren aufweist: einen säulenförmigen Lichtleiterbereich, welcher durch jede der Sammellinsen gesammeltes Sonnenlicht zu einem der korrespondierenden der Solarzellenelemente führt, und eine Lichtabschirmplatte mit einem Einführloch, in welches der säulenförmige Lichtleiterbereich eingeführt ist, und welche an der Wärmeausbreitungsplatte befestigt ist, um Sonnenlicht abzuschirmen.
  17. Konzentratorphotovoltaikeinrichtung nach Anspruch 16, wobei die Lichtabschirmplatte aus demselben Material gebildet ist, welches für die Wärmeausbreitungsplatte verwendet wird.
  18. Verfahren zum Herstellen einer Konzentratorphotovoltaikeinrichtung, wobei die Konzentratorphotovoltaikeinrichtung aufweist: Solarzellenelemente, welche durch jeweilige Sammellinsen gesammeltes Sonnenlicht fotoelektrisch wandeln, Montagesubstrate mit jeweiligen Leitern, mit welchen die jeweiligen Solarzellenelemente verbunden sind, wobei auf den Montagesubstraten die jeweiligen Solarzellenelemente angebracht sind, eine Sammellinsenanordnung, die von den Sammellinsen gebildet wird, welche jeweils in einer Zeilenrichtung und in einer Spaltenrichtung angeordnet sind, eine Wärmeausbreitungsplatte, welche Wärme der Montagesubstrate verteilt, wobei die Montagesubstrate an der Wärmeausbreitungsplatte angebracht sind, und einen Gehäuserahmen oder einen umgebenden Rahmen, an welchem die Wärmeausbreitungsplatte angebracht ist, wobei das Verfahren zum Herstellen der Konzentratorphotovoltaikeinrichtung die Schritte aufweist: Anbringen der Montagesubstrate, auf welchen die jeweiligen Solarzellenelemente angebracht sind, an der Wärmeausbreitungsplatte, Verbinden eines der Leiter der Montagesubstrate, welche an der Wärmeausbreitungsplatte angebracht sind, mit einem benachbarten der Leiter der Montagesubstrate mit einer Verbindungsleitung und Anbringen der Wärmeausbreitungsplatte, mit welcher die Leiter durch die Verbindungsleitungen verbunden sind, am Gehäuserahmen oder umgebenden Rahmen, so dass eine Längsrichtung der Wärmeausbreitungsplatte mit der Zeilenrichtung der Sammellinsenanordnung korrespondiert.
  19. Verfahren zum Herstellen einer Konzentratorphotovoltaikeinrichtung nach Anspruch 18, wobei die Wärmeausbreitungsplatte so angeordnet ist, dass sie den Sammellinsen gegenüberliegt, welche in der Zeilenrichtung angeordnet sind, wobei eine Größe der Wärmeausbreitungsplatte in der Zeilenrichtung zwei- oder mehrmals so groß ist wie eine Größe jeder der Sammellinsen in der Zeilenrichtung und wobei eine Größe der Wärmeausbreitungsplatte in der Spaltenrichtung kleiner ist als eine Größe jeder der Sammellinsen in der Spaltenrichtung.
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