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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Solarstromgenerator, einen Solarfeldflügel, eine räumliche Struktur sowie ein Verfahren zur Herstellung des Solarstromgenerators.
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STAND DER TECHNIK
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Bisher wurde vielen Raumfahrzeuge, die Solarpanele tragen, in den Weltraum gebracht. Wenn ein Raumfahrzeug komplexer wird, werden Solarpanele notwendig, die in der Lage sind, eine große Menge an Strom zuzuführen. Dementsprechend wird es notwendig, die Ausgangsspannung der Solarpanele zu erhöhen. Im Allgemeinen wird ein Solarpanel konfiguriert, indem eine Mehrzahl von zueinander parallelen Solarzellensträngen angeordnet wird und benachbarte Endbereiche von zueinander benachbarten Solarzellensträngen durch ein dazwischengesetztes Verbindungselement elektrisch miteinander verbunden werden.
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Jeder Solarzellenstrang ist aus einer Reihe von Solarzellen konfiguriert, die in Reihe geschaltet sind. Daher handelt es sich bei einem Verbindungsbereich der zueinander benachbarten Solarzellenstränge um einen Umlenkbereich der Reihe von Solarzellen, die in Reihe geschaltet sind. Wenn die Ausgangsspannung eines Solarpanels höher wird, wird eine Potentialdifferenz zwischen derartigen Verbindungsbereichen größer. Und wenn ein erzeugter Strom einer Solarzelle eine Energiequelle ist, ist es wahrscheinlicher, dass eine Entladung zwischen den Solarzellen auftritt.
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In der Patentliteratur 1 ist als eine Maßnahme zur Verhinderung der Entladung zwischen den Solarzellen ein Solarpanel beschrieben, bei dem ein Isolationsmaterial, wie beispielsweise ein RTV-Klebstoff und so weiter, in einen Zwischenraum zwischen den Solarzellen eingebracht ist und als isolierende Barriere verwendet wird. „RTV“ ist eine Abkürzung für Raumtemperaturvulkanisierung.
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LITERATURLISTE
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Patentdokument
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Patentliteratur 1:
JP H11-274 542 A -
KURZBESCHREIBUNG
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Technische Probleme
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Bei dem in der Patentliteratur 1 beschriebenen Solarpanel besteht ein Problem dahingehend, dass das Gewicht aufgrund der Menge des Klebstoffs zunimmt, der als eine Isolationsbarriere verwendet wird. Außerdem besteht ein Problem dahingehend, dass die Kosten aufgrund einer Erhöhung der Materialkosten für den Klebstoff, aufgrund von Betriebskosten für die Einrichtung der Isolationsbarriere, aufgrund einer Erhöhung der Kosten für einen Raketenstart aufgrund einer Gewichtszunahme und so weiter zunehmen.
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Es ist möglich, die Entladung zwischen den Solarzellen zu verhindern, ohne die Isolationsbarriere einzurichten, wenn der Abstand zwischen den zueinander benachbarten Solarzellen so groß wie möglich gemacht wird. Wenn der Abstand zwischen den Solarzellen jedoch vergrößert wird, nimmt die Montageeffizienz der Solarzellen auf dem Solarpanel ab. Im Ergebnis wird die Ausgangsspannung des Solarpanels verringert.
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Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die Entladung zwischen den Solarzellen zu verhindern, ohne eine Isolationsbarriere einzurichten, und die Montageeffizienz der Solarzellen zu erhöhen.
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Lösung für die Probleme
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Ein Solarstromgenerator gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist Folgendes auf:
- - eine Mehrzahl von Solarzellensträngen, die in einer solchen Weise ausgebildet sind, dass in jedem ersten Solarzellenstrang zwei oder mehr Solarzellen, wobei die beiden Enden innerhalb jeder Solarzelle unterschiedliche Breiten aufweisen, in Reihe geschaltet sind und in einer absteigenden Reihenfolge des Potentials, wobei ein Ende mit einer geringeren Breite jeder Solarzelle dem einen Ende in einer ersten Richtung zugewandt ist, von einem anderen Ende aus in der ersten Richtung angeordnet sind; und
- - eine Mehrzahl von zweiten Solarzellensträngen, die in einer solchen Weise ausge-ildet sind, dass in jedem zweiten Solarzellenstrang zwei oder mehr Solarzellen, wobei die beiden Enden innerhalb jeder Solarzelle unterschiedliche Breiten aufweisen, in Reihe geschaltet sind und in einer absteigenden Reihenfolge des Potentials, wobei ein Ende mit einer größeren Breite jeder Solarzelle dem einen Ende in der ersten Richtung zugewandt ist, von dem anderen Ende aus in der ersten Richtung angeordnet sind, wobei jeder der Mehrzahl von zweiten Solarzellensträngen abwechselnd mit jedem der Mehrzahl von ersten Solarzellensträngen entlang einer zweiten Richtung ausgerichtet ist, die orthogonal zu der ersten Richtung ist.
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Vorteilhafte Effekte der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung können sowohl die Potentialdifferenz als auch der Abstand zwischen entlang einer zweiten Richtung von zueinander benachbarten Solarzellen verringert werden. Daher kann eine Entladung zwischen den Solarzellen verhindert werden, ohne eine Isolationsbarriere einzurichten, und eine Montageeffizienz der Solarzellen kann verbessert werden.
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Figurenliste
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In den Figuren zeigen:
- 1 ein schematisches Schaubild einer räumlichen Struktur gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 2 eine Querschnittsansicht eines Bereichs eines Solarstromgenerators gemäß der ersten Ausführungsform;
- 3 ein Schaubild, das die Vorderseite, einen Querschnitt und die Rückseite eines ersten Typus von Solarzelle gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
- 4 ein Schaubild, das die Vorderseite, einen Querschnitt und die Rückseite eines zweiten Typus von Solarzelle gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
- 5 ein Schaubild, das die Vorderseite und einen Querschnitt eines Typus einer Gruppe von Solarzellensträngen gemäß einem Vergleichsbeispiel darstellt;
- 6 ein Schaubild, das die Richtung eines Stroms und eine Potentialdifferenz in dem Typus einer Gruppe von Solarzellensträngen gemäß dem Vergleichsbeispiel darstellt;
- 7 ein Schaubild, das die Vorderseite und einen Querschnitt von zwei Typen von Gruppen von Solarzellensträngen gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
- 8 ein Schaubild, das die Richtung eines Stroms und eine Potentialdifferenz der zwei Typen von Gruppen von Solarzellensträngen gemäß der ersten Ausführungsform darstellt; und
- 9 eine Querschnittsansicht eines Bereichs eines Solarstromgenerators gemäß einer Variation der ersten Ausführungsform.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Folgenden wird eine Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen sind die gleichen oder entsprechende Bereiche durchweg mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. In der Beschreibung der Ausführungsformen wird eine Beschreibung der gleichen oder entsprechender Bereiche, soweit angemessen, weggelassen oder vereinfacht. Es ist anzumerken, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die im Folgenden zu beschreibende Ausführungsform beschränkt ist und bei Bedarf verschiedene Modifikationen möglich sind. Zum Beispiel kann die im Folgenden zu beschreibende Ausführungsform teilweise ausgeführt werden.
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Erste Ausführungsform
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Die vorliegende Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 9 beschrieben.
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Beschreibung der Konfiguration
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Die Konfiguration der räumlichen Struktur 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben.
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Bei der räumlichen Struktur 10 handelt es sich bei der vorliegenden Ausführungsform um einen Satelliten, es kann sich jedoch auch um eine räumliche Struktur einer anderen Art handeln, wie beispielsweise eine Raumstation.
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Die räumliche Struktur 10 weist ein Paar von Solarfeldflügeln 11 sowie einen Strukturkörper 12 auf.
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Die Abkürzung für „Solarfeldflügel (Solar Array Wing)“ ist SAW. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Solarfeldflügel 11 mittels eines Jochs 13 mit beiden Seiten des Strukturkörpers 12 verbunden.
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Jeder Solarfeldflügel 11 weist eine Mehrzahl von Solarstromgeneratoren 30 auf, die miteinander verbunden sind. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind vier der Solarstromgeneratoren 30 enthalten, wobei zwei oder mehr derselben in der „Mehrzahl der Solarstromgeneratoren 30“ enthalten sein können. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind vier der Solarstromgeneratoren 30 in einer geraden Linie entlang der Ausdehnungsrichtung des Solarfeldflügels 11 verbunden.
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Bei jedem der Solarstromgeneratoren 30 handelt es sich gemäß der vorliegenden Ausführungsform um ein Solarpanel. Jeder Solarstromgenerator 30 ist derart konfiguriert, dass eine Solarzelle 16 auf der Vorderseite eines Trägers 31 montiert ist und eine Verdrahtung 17 auf der Rückseite desselben montiert ist. Der Träger 31 weist eine Struktur auf, bei der ein aus Aluminium bestehender Wabenkern 14 sandwichartig zwischen Flächenkörpern 15 angeordnet ist, die aus mit Kunststoff verstärkten Kohlenstofffasern bestehen.
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Die Abkürzung für „mit Kunststoff verstärkte Kohlenstofffasern (Carbon Fiber Reinforced Plastic)“ ist CFRP. Es ist anzumerken, dass das Material des Wabenkerns 14 nicht auf Aluminium beschränkt ist, sondern auch aus anderen Materialien bestehen kann, wie beispielsweise Kohlenstoff oder dergleichen.
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Die Abkürzung für „Solarzelle (Solar Cell)“ ist SC. Die untere Oberfläche der Solarzelle 16 ist mit einem Klebstoff 18 an die vordere Oberfläche des Trägers 31 geklebt. Die obere Oberfläche der Solarzelle 16 ist mit einem Schutzabdeckglas 19 bedeckt. Die zueinander benachbarten Solarzellen 16 sind durch ein Zwischenverbindungselement 20 elektrisch miteinander verbunden.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich bei der Verdrahtung 17 um ein Kabel, das aus einem Kupferdraht oder einem anderen Kerndraht gebildet ist, der beschichtet ist, es kann sich jedoch auch um eine Verdrahtung einer anderen Art handeln, wie beispielsweise einen Mantel mit einer darin eingebetteten Kupferfolienstruktur oder dergleichen.
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Bei dem Strukturkörper 12 handelt es sich gemäß der vorliegenden Ausführungsform um einen Satellitenbus. Der Strukturkörper 12 ist mit der einen Seite des Trägers 31 von einem der Mehrzahl von Solarstromgeneratoren 30 verbunden. Bei „dem einen der Mehrzahl von Solarstromgeneratoren 30“ handelt es sich um den dem Strukturkörper 12 am nächsten liegenden, und er entspricht somit dem innersten Solarstromgenerator 30.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform werden zwei Typen von Solarzellen 16 mit einer umgekehrten Elektrodenanordnung verwendet.
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Die Konfiguration einer ersten Solarzelle 41, bei der es sich um einen ersten Typus einer Solarzelle 16 handelt, wird unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
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Die Form der Solarzelle 41 kann irgendeine Form mit unterschiedlichen Breiten an beiden Enden 43a und 43b sein, eine Form, die annähernd einen Halbkreis bildet, ist jedoch wünschenswert, und bei der Form gemäß der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich um eine oktogonale Form, die annähernd einen Halbkreis bildet.
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Auf der Vorderseite der ersten Solarzelle 41 ist eine Elektrode 44a angeordnet. Die Elektrode 44a auf der Vorderseite ist an dem Ende 43a der ersten Solarzelle 41 angeordnet, das eine geringere Breite aufweist. Auf der Rückseite der ersten Solarzelle 41 ist eine Elektrode 44b angeordnet. Die Elektrode 44b auf der Rückseite ist an dem Ende 43b der ersten Solarzelle 41 angeordnet, das eine größere Breite aufweist.
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In der ersten Solarzelle 41 fließt ein Strom von der Elektrode 44b auf der Rückseite zu der Elektrode 44a auf der Vorderseite. Das eine Ende des Zwischenverbindungselements 20 ist mit der Elektrode 44a auf der Vorderseite verbunden. Das andere Ende des Zwischenverbindungselements 20 ist mit der Elektrode 44b auf der Rückseite einer anderen ersten Solarzelle 41 verbunden. Das Zwischenverbindungselement 20 und jede Elektrode können mittels irgendeines Verfahrens verbunden werden, bei der vorliegenden Ausführungsform werden sie jedoch durch Schweißen verbunden.
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Das Schutzabdeckglas 19 ist mittels eines Klebstoffs 45 auf die Vorderseite der ersten Solarzelle 41 geklebt.
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Die Konfiguration einer zweiten Solarzelle 42, bei der es sich um einen zweiten Typus einer Solarzelle 16 handelt, wird unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
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Die Form der zweiten Solarzelle 42 kann irgendeine Form mit unterschiedlichen Breiten an beiden Enden 43c und 43d sein, eine Form, die annähernd einen Halbkreis bildet, ist jedoch wünschenswert, und bei der Form gemäß der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich um eine oktogonale Form, die annähernd einen Halbkreis bildet.
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Die Form der zweiten Solarzelle 42 kann sich von der Form der ersten Solarzelle 41 unterscheiden, gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Form jedoch die gleiche wie die Form der ersten Solarzelle. Die Abmessungen der zweiten Solarzelle 42 können sich von den Abmessungen der ersten Solarzelle 41 unterscheiden, gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind jedoch die Abmessungen die gleiche wie die Abmessungen der ersten Solarzelle 41.
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Auf der Vorderseite der zweiten Solarzelle 42 ist eine Elektrode 44c angeordnet. Die Elektrode 44c auf der Vorderseite ist an dem Ende 43c der zweiten Solarzelle 42 angeordnet, das eine größere Breite aufweist. Auf der Rückseite der zweiten Solarzelle 42 ist eine Elektrode 44d angeordnet. Die Elektrode 44d auf der Rückseite ist an dem Ende 43d der zweiten Solarzelle 42 angeordnet, das eine geringere Breite aufweist.
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Wie bei dem Strom in der ersten Solarzelle 41 fließt in der zweiten Solarzelle 42 ein Strom von der Elektrode 44d auf der Rückseite zu der Elektrode 44c auf der Vorderseite. Das eine Ende des Zwischenverbindungselements 20 ist mit der Elektrode 44d auf der Rückseite verbunden. Das andere Ende des Zwischenverbindungselements 20 ist mit der Elektrode 44c auf der Vorderseite einer anderen zweiten Solarzelle 42 verbunden. Wie vorstehend beschrieben, können das Zwischenverbindungselement 20 und jede Elektrode mittels irgendeines Verfahrens verbunden werden, bei der vorliegenden Ausführungsform werden sie jedoch durch Schweißen verbunden.
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Das Schutzabdeckglas 19 ist mittels des Klebstoffs 45 auf die Vorderseite der zweiten Solarzelle 42 geklebt.
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Es ist anzumerken, dass die erste Solarzelle 41 und die zweite Solarzelle 42 durch einen Typus einer Solarzelle 16 ersetzt werden können, bei dem zwei Elektroden 44a und 44c auf der Vorderseite angeordnet sind und zwei Elektrode 44b und 44d auf der Rückseite angeordnet sind. Durch selektives Verwenden von einer der Elektroden 44a und 44c auf der Vorderseite und selektives Verwenden von einer der Elektroden 44b und 44d auf der Rückseite können sowohl die erste Solarzelle 41 als auch die zweite Solarzelle 42 durch diesen Typus einer Solarzelle 16 ersetzt werden.
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Im Einzelnen ist durch Verwenden der Elektrode 44a auf der Vorderseite und der Elektrode 44b auf der Rückseite eine Ersetzung der ersten Solarzelle 41 möglich. Durch Verwenden der Elektrode 44c auf der Vorderseite und der Elektrode 44d auf der Rückseite ist eine Ersetzung der zweiten Solarzelle 42 möglich.
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Unter Bezugnahme auf die 5 und 6 wird eine Konfiguration eines Typus einer Gruppe von Solarzellensträngen gemäß einem Vergleichsbeispiel beschrieben.
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Bei dem Vergleichsbeispiel wird eine Mehrzahl von Solarzellensträngen 50 verwendet.
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Die Mehrzahl von Solarzellensträngen 50 ist in einer solchen Weise ausgebildet, dass in jedem Solarzellenstrang 50 die zwei oder mehr ersten Solarzellen 41 in Reihe geschaltet sind und in einer absteigenden Reihenfolge des Potentials, wobei das Ende 43a, das eine geringere Breite aufweist, dem einen Ende E1 in einer ersten Richtung D1 zugewandt ist, von dem anderen Ende E2 aus in der ersten Richtung D1 angeordnet sind. Die Anzahl von ersten Solarzellen 41, die in einem Solarzellenstrang 50 enthalten ist, ist gleich acht.
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Das heißt, bei dem Vergleichsbeispiel ist jeder Solarzellenstrang 50 in einer solchen Weise ausgebildet, dass das Ende 43a an jeder ersten Solarzelle 41, das eine geringere Breite aufweist, dem einen Ende E1 in der ersten Richtung D1 zugewandt ist und die acht ersten Solarzellen 41, die in Reihe geschaltet sind, in einer absteigenden Reihenfolge des Potentials von dem anderen Ende E2 aus in der ersten Richtung D1 angeordnet sind.
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Jeder der Mehrzahl von Solarzellensträngen 50 ist entlang einer zweiten Richtung D2 ausgerichtet, die orthogonal zu der ersten Richtung D1 ist.
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Wie vorstehend beschrieben, fließt der Strom in jeder ersten Solarzelle 41 von der Elektrode 44b auf der Rückseite zu der Elektrode 44a auf der Vorderseite. Daher sind von den ersten Solarzellen 41, die in dem gleichen Solarzellenstrang 50 benachbart zueinander sind, die Elektrode 44a auf der Vorderseite der ersten Solarzelle 41 mit einem höheren Potential und die Elektrode 44b auf der Rückseite der ersten Solarzelle 41 mit einem geringeren Potential durch das Zwischenverbindungselement 20 verbunden.
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Wenn die Richtung der in der zweiten Richtung zueinander benachbarten ersten Solarzellen 41 umgekehrt ist, können die ersten Solarzellen 41 in einer oktogonalen Form, die annähernd einen Halbkreis bildet, so angeordnet werden, dass ein Abstand zwischen den ersten Solarzellen 41 minimiert wird. Die Richtung des Stromflusses ist jedoch zwischen den in der zweiten Richtung D2 zueinander benachbarten Solarzellensträngen umgekehrt.
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Als ein spezifisches Beispiel sei eine Potentialdifferenz von einer Säule des Solarzellenstrangs 50 gleich 1 nV. Es wird angenommen, dass dann, wenn die Potentialdifferenz zwischen Verbindungsbereichen der zueinander benachbarten Solarzellenstränge 50 über 1 nV hinausgeht, eine höhere Wahrscheinlichkeit besteht, dass eine Entladung auftritt. Bei der Konfiguration gemäß 6 wird die Potentialdifferenz zwischen den Verbindungsbereichen, bei denen es sich um einen Umlenkbereich der ersten Solarzellen 41 handelt, in zwei von drei Säulen gleich 1 nV und in einer der drei Säulen gleich 2 nV.
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Daher ist es zur Verhinderung einer Entladung notwendig, entweder den Abstand zwischen den zueinander benachbarten ersten Solarzellen 41 zu vergrößern oder eine Isolationsbarriere zwischen den zueinander benachbarten ersten Solarzellen 41 einzurichten.
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Bei dem Beispiel gemäß 6 sind die Solarzellenstränge 50 in der gleichen Säule von zwei zueinander benachbarten Gruppen miteinander in Reihe geschaltet, wobei sich drei Säulen in einer Gruppe befinden. Wenn im Einzelnen i = {1, 2, ...} und j = {1, 2, 3} gilt, sind der Solarzellenstrang 50 in der j-ten Säule in der i-ten Gruppe von links und der Solarzellenstrang 50 in der j-ten Säule in der i+1-ten Gruppe von links in Reihe geschaltet.
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Für diese Verbindung ist eine Verdrahtung 60 angeordnet, welche die Solarzellenstränge 50 auf der Seite des einen Endes E1 verbindet, wobei zwei Säulen dazwischen übersprungen werden, ist eine Verdrahtung 60 angeordnet, welche die Solarzellenstränge 50 auf der Seite des anderen Endes E2 verbindet, wobei eine Säule nach rechts gewechselt wird und zwei Säulen dazwischen übersprungen werden, ist eine Verdrahtung 60 angeordnet, welche die Solarzellenstränge 50 auf der Seite des einen Endes E1 verbindet, wobei eine weitere Säule nach rechts gewechselt wird und zwei Säulen dazwischen übersprungen werden, und von da aus sind gleichartige Verdrahtungen 60 angeordnet.
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Die Solarzellenstränge 50 in der ersten Säule jeder Gruppe, die Solarzellenstränge 50 in der zweiten Säule jeder Gruppe und die Solarzellenstränge 50 in der dritten Säule jeder Gruppe sind parallel zueinander geschaltet. Die Anzahl von parallelen Solarzellensträngen 50 ist bei dem vorliegenden Beispiel gleich drei, und die Anzahl kann in Abhängigkeit von einem erforderlichen Stromwert bestimmt werden, wie es jeweils zweckmäßig ist. Das heißt, der maximale Wert von j kann auf eine Anzahl bestimmt werden, die dem erforderlichen Stromwert genügt, und ist nicht auf drei beschränkt.
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Unter Bezugnahme auf die 7 und 8 wird eine Konfiguration von zwei Typen von Gruppen von Solarzellensträngen gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform weist jeder Solarstromgenerator 30 die zwei Typen von Gruppen von Solarzellensträngen auf, bei denen es sich um eine Mehrzahl von ersten Solarzellensträngen 51 und eine Mehrzahl von zweiten Solarzellensträngen 52 handelt.
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Die Mehrzahl von ersten Solarzellensträngen 51 ist in einer solchen Weise ausgebildet, dass in jedem ersten Solarzellenstrang 51 die zwei oder mehr ersten Solarzellen 41 in Reihe geschaltet sind und in einer absteigenden Reihenfolge des Potentials, wobei das Ende 43a, das eine geringere Breite aufweist, dem einen Ende E1 in der ersten Richtung D1 zugewandt ist, von dem anderen Ende E2 aus in der ersten Richtung D1 angeordnet sind. Die Anzahl von ersten Solarzellen 41, die in dem einen ersten Solarzellenstrang 51 enthalten sind, kann irgendeine Anzahl sein, bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Anzahl jedoch gleich acht.
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Das heißt, bei der vorliegenden Ausführungsform ist jeder erste Solarzellenstrang 51 in einer solchen Weise ausgebildet, dass das Ende 43a in jeder ersten Solarzelle 41, das eine geringere Breite aufweist, dem einen Ende E1 in der ersten Richtung D1 zugewandt ist und die acht ersten Solarzellen 41, die in Reihe geschaltet sind, in einer absteigenden Reihenfolge des Potentials von dem anderen Ende E2 aus in der ersten Richtung D1 angeordnet sind.
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Die Mehrzahl von zweiten Solarzellensträngen 52 ist in einer solchen Weise ausgebildet, dass in jedem zweiten Solarzellenstrang 52 die zwei oder mehr zweiten Solarzellen 42 in Reihe geschaltet sind und in einer absteigenden Reihenfolge des Potentials, wobei das Ende 43c, das eine größere Breite aufweist, dem einen Ende E1 in der ersten Richtung D1 zugewandt ist, von dem anderen Ende E2 aus in der ersten Richtung D1 angeordnet sind. Die Anzahl von zweiten Solarzellen, 42, die in einem zweiten Solarzellenstrang 52 enthalten sind, kann irgendeine Anzahl sein, bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Anzahl jedoch gleich acht.
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Das heißt, bei der vorliegenden Ausführungsform ist jeder zweite Solarzellenstrang 52 in einer solchen Weise ausgebildet, dass das Ende 43c in jeder zweiten Solarzelle 42, das eine größere Breite aufweist, dem einen Ende E1 in der ersten Richtung D1 zugewandt ist und die acht zweiten Solarzellen 42, die in Reihe geschaltet sind, in einer absteigenden Reihenfolge des Potentials von dem anderen Ende E2 aus in der ersten Richtung D1 angeordnet sind.
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Jeder der Mehrzahl von ersten Solarzellensträngen 51 und der Mehrzahl von zweiten Solarzellensträngen 52 ist abwechselnd entlang der zweiten Richtung D2 ausgerichtet, die orthogonal zu der ersten Richtung D1 ist. Das heißt, wenn angenommen wird, dass ein erster Solarzellenstrang 51 in der ersten Säule angeordnet ist, der erste Solarzellenstrang 51 in der ungeradzahligen Säule angeordnet sein sollte und der zweite Solarzellenstrang 52 in der geradzahligen Säule angeordnet sein sollte.
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Wenn angenommen wird, dass ein zweiter Solarzellenstrang 52 in der ersten Säule angeordnet ist, sollte der erste Solarzellenstrang 51 in der geradzahligen Säule angeordnet sein und sollte der zweite Solarzellenstrang 52 in der ungeradzahligen Säule angeordnet sein.
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Wie vorstehend beschrieben, fließt der Strom in jeder ersten Solarzelle 41 von der Elektrode 44b auf der Rückseite zu der Elektrode 44a auf der Vorderseite. Daher sind von den ersten zueinander benachbarten Solarzellen 41 in dem gleichen ersten Solarzellenstrang 51 die Elektrode 44a auf der Vorderseite der ersten Solarzelle 41 mit einem höheren Potential und die Elektrode 44b auf der Rückseite der ersten Solarzelle 41 mit einem geringeren Potential durch das Zwischenverbindungselement 20 verbunden.
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Wie vorstehend bei dem Strom in der ersten Solarzelle 41 beschrieben, fließt der Strom in jeder zweiten Solarzelle 42 von der Elektrode 44d auf der Rückseite zu der Elektrode 44c auf der Vorderseite. Daher sind von den zweiten zueinander benachbarten Solarzellen 42 in dem gleichen zweiten Solarzellenstrang 52 die Elektrode 44c auf der Vorderseite der zweiten Solarzelle 42 mit einem höheren Potential und die Elektrode 44d auf der Rückseite der zweiten Solarzelle 42 mit einem geringeren Potential durch das Zwischenverbindungselement 20 verbunden.
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Wie vorstehend beschrieben, sind gemäß der vorliegenden Ausführungsform wie bei dem Vergleichsbeispiel von den zueinander benachbarten Solarzellen 16 in dem gleichen Solarzellenstrang eine Elektrode auf der Vorderseite der Solarzelle 16 mit einem höheren Potential und eine Elektrode auf der Rückseite der Solarzelle 16 mit einem geringeren Potential durch das Zwischenverbindungselement 20 verbunden.
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Wenn die Richtung der in der zweiten Richtung D2 zueinander benachbarten Solarzellen 15 umgekehrt ist, können die Solarzellen 16 in einer oktogonalen Form, die annähernd einen Halbkreis bildet, so angeordnet werden, dass ein Zwischenraum zwischen den Solarzellen 16 minimiert ist. Wie vorstehend beschrieben, werden bei der vorliegenden Ausführungsform anders als bei dem Vergleichsbeispiel zwei Typen von Solarzellen 16 mit einer umgekehrten Elektrodenanordnung verwendet.
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Im Ergebnis kann bewirkt werden, dass die Richtung, in welcher der Strom fließt, bei den in der zweiten Richtung D2 zueinander benachbarten Solarzellensträngen die gleiche ist. Spezifisch kann die Richtung, in welcher der Strom fließt, zu einer Stromrichtung von dem anderen Ende E2 zu dem einen Ende E1 in der ersten Richtung D1 vereinheitlicht werden.
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Als ein spezifisches Beispiel sei eine Potentialdifferenz von einer Säule eines Solarzellenstrangs gleich 1 nV. Es wird angenommen, dass dann, wenn eine Potentialdifferenz zwischen den Verbindungsbereichen der zueinander benachbarten Solarzellensträngen über 1 nV hinausgeht, eine höhere Wahrscheinlichkeit besteht, dass eine Entladung auftritt. Bei der Konfiguration gemäß 8 ist die Potentialdifferenz zwischen den Verbindungsbereichen, bei denen es sich um einen Umlenkbereich der Solarzelle 16 handelt, in zwei der drei Säulen gleich 0 V und in einer der drei Säulen gleich 1 nV. Daher besteht zur Verhinderung einer Entladung keine Notwendigkeit, den Abstand zwischen den zueinander benachbarten Solarzellen 16 zu vergrößern oder eine Isolationsbarriere zwischen den zueinander benachbarten Solarzellen 16 einzurichten.
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Wie vorstehend beschrieben, kann bei der vorliegenden Ausführungsform ein Zwischenraum zwischen der ersten Solarzelle 41 und der zweiten Solarzelle 42 entlang der zweiten Richtung D2 verringert werden, und eine Einrichtung einer Isolationsbarriere in dem Zwischenraum kann weggelassen werden.
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Bei dem Beispiel gemäß 8 sind wie bei dem Beispiel gemäß 6 die Solarzellenstränge in der gleichen Säule von zwei zueinander benachbarten Gruppen in Reihe geschaltet, wobei sich drei Säulen in einer Gruppe befinden. Wenn spezifisch i = {1, 2, ...} und k = {1, 2, 3}, sind der Solarzellenstrang in der k-ten Säule in der i-ten Gruppe von links und der Solarzellenstrang in der k-ten Säule in der i+1-ten Gruppe von links in Reihe geschaltet.
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Für diese Verbindung ist auf einer Rückseite eines Trägers 31 eine Verdrahtung 61 angeordnet, die sich von der Seite des einen Endes E1 zu der Seite des anderen Endes E2 erstreckt und die Solarzellenstränge verbindet, wobei zwei Säulen dazwischen übersprungen werden, ist eine Verdrahtung 61 angeordnet, die sich von der Seite des einen Endes E1 zu der Seite des anderen Endes E2 erstreckt, wobei eine Säule nach rechts gewechselt wird, und welche die Solarzellenstränge verbindet, wobei zwei Säulen dazwischen übersprungen werden, und ist von da an eine gleichartige Verdrahtung 61 angeordnet.
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Die Solarzellenstränge in der ersten Säule jeder Gruppe, die Solarzellenstränge in der zweiten Säule jeder Gruppe und die Solarzellenstränge in der dritten Säule jeder Gruppe sind parallel zueinander geschaltet. Die Anzahl von parallelen Solarzellensträngen ist bei dem vorliegenden Beispiel gleich drei, und die Anzahl kann in Abhängigkeit von dem erforderlichen Stromwert bestimmt werden, wie jeweils angemessen. Das heißt, der maximale Wert von k kann auf eine Anzahl bestimmt werden, die dem erforderlichen Stromwert genügt, und ist nicht auf drei beschränkt.
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Es wird ein Verfahren zur Herstellung des Solarstromgenerators 30 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
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Es gibt zumindest die folgenden vier Schritte.
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In einem ersten Schritt werden aus einer Mehrzahl von Wafern, die eine kreisförmige Gestalt aufweisen, zwei Solarzellen 16 mit unterschiedlichen Breiten an beiden Enden pro Wafer erzeugt. Aus jedem Wafer können zwei erste Solarzellen 41 erzeugt werden, können zwei zweite Solarzellen 42 erzeugt werden oder können eine erste Solarzelle 41 und eine zweite Solarzelle 42 erzeugt werden.
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In einem zweiten Schritt wird die Mehrzahl von ersten Solarzellensträngen 51 in einer solchen Weise gebildet, dass in jedem ersten Solarzellenstrang 51 die zwei oder mehr ersten Solarzellen 41, die im ersten Schritt erzeugt werden, in Reihe geschaltet werden und in einer absteigenden Reihenfolge des Potentials, wobei das Ende 43a, das eine geringere Breite aufweist, dem einen Ende E1 in der ersten Richtung D1 zugewandt ist, von dem anderen Ende E2 aus in der ersten Richtung D1 angeordnet sind.
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In einem dritten Schritt wird die Mehrzahl von zweiten Solarzellensträngen 52 in einer solchen Weise gebildet, dass in jedem zweiten Solarzellenstrang 52 die zwei oder mehr zweiten Solarzellen 42, die im ersten Schritt erzeugt werden, in Reihe geschaltet werden und in einer absteigenden Reihenfolge des Potentials, wobei das Ende 43c, das eine größere Breite aufweist, dem einen Ende E1 in der ersten Richtung D1 zugewandt ist, von dem anderen Ende E2 aus in der ersten Richtung D1 angeordnet sind.
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In einem vierten Schritt werden jeder der Mehrzahl von ersten Solarzellensträngen 51, die im zweiten Schritt erhalten werden, und jeder der Mehrzahl von zweiten Solarzellensträngen 52, die im dritten Schritt erhalten werden, abwechselnd entlang der zweiten Richtung D2 ausgerichtet.
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Beschreibung eines Effekts der Ausführungsform
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform können sowohl die Potentialdifferenz als auch der Abstand zwischen den entlang der zweiten Richtung D2 zueinander benachbarten Solarzellen 16 verringert werden. Daher kann eine Entladung zwischen den Solarzellen 16 verhindert werden, ohne eine Isolationsbarriere einzurichten, und die Montageeffizienz der Solarzellen 16 kann verbessert werden. Im Ergebnis kann ein Solarstromgenerator 30 angegeben werden, der ein geringes Gewicht und geringe Kosten aufweist, in hohem Maße zuverlässig ist und in der Lage ist, eine große Menge an Strom zuzuführen.
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Weitere Konfigurationen
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist jeder Solarstromgenerator 30, wie in 2 dargestellt, als ein Solarpanel konfiguriert, als eine Variation, wie in 9 dargestellt, kann jedoch jeder Solarstromgenerator 30 als ein Solarfeldmantel konfiguriert sein.
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Bei der vorliegenden Variation wird jeder Solarstromgenerator 30 durch Montieren der Solarzelle 16 auf der Vorderseite des Trägers 31 konfiguriert, der eine Struktur aufweist, bei der die Verdrahtung 17 sandwichartig zwischen Polyimid-Schichten 21 angeordnet ist.
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In Bezug auf die Solarzelle 16, bei der es sich um die gleiche wie die vorstehend beschriebene Solarzelle 16 handelt, wird die erneute Beschreibung weggelassen.
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Insbesondere handelt es sich bei der Verdrahtung 17 um eine Kupferfolienstruktur.
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Bei der vorliegenden Variation können auch sowohl die Potentialdifferenz als auch der Abstand zwischen den entlang der zweiten Richtung D2 zueinander benachbarten Solarzellen 16 verringert werden. Daher kann eine Entladung zwischen den Solarzellen 16 verhindert werden, ohne eine Isolationsbarriere einzurichten, und die Montageeffizienz der Solarzellen 16 kann verbessert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- räumliche Struktur
- 11
- Solarfeldflügel
- 12
- Strukturkörper
- 13
- Joch
- 14
- Wabenkern
- 15
- Flächenkörper
- 16
- Solarzelle
- 17
- Verdrahtung
- 18
- Klebstoff
- 19
- Schutzabdeckglas
- 20
- Zwischenverbindungselement
- 21
- Polyimid-Schicht
- 30
- Solarstromgenerator
- 31
- Träger
- 41
- erste Solarzelle
- 42
- zweite Solarzelle
- 43a
- Ende
- 43b
- Ende
- 43c
- Ende
- 43d
- Ende
- 44a
- Elektrode
- 44b
- Elektrode
- 44c
- Elektrode
- 44d
- Elektrode
- 45
- Klebstoff
- 50
- Solarzellenstrang
- 51
- erster Solarzellenstrang
- 52
- zweiter Solarzellenstrang
- 60
- Verdrahtung
- 61
- Verdrahtung
- D1
- erste Richtung
- D2
- zweite Richtung
- E1
- das eine Ende
- E2
- das andere Ende
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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