JP2014531892A - 改良された熱管理機構を有する光起電力デバイス - Google Patents

Abstract

本発明は、建造物上で使用するための光起電力デバイスを前提としている。デバイスは、ａ．建造物と直接又は間接的に接触する下面部分、並びに１つ以上の開放空気流導管、及び光起電力デバイスを建造物に直接固定することができる１つ以上の締結具を受容するための締結具領域を含む上面部分、を含む不活性部分と、ｂ．太陽電池アセンブリを含む活性部分と、を有し、活性部分及び不活性部分は少なくとも１つの周辺縁部上で結合され、不活性部分の上面部分内の１つ以上の導管構造体は活性部分の下面の部分と流体連通している。【選択図】図７Ａ

Description

本出願は、２０１１年９月２２日に出願された米国仮特許出願第６１／５３７，６２８号の出願日の利益を主張する。同文献の内容はその全体が本明細書において参照により援用されている。

本発明は、改良された熱管理機構を含む光起電力デバイスに関し、より詳細には、少なくとも、第１の光起電力デバイスと第２の光起電力デバイスとの間に作られる導管機構に関する。

ＰＶデバイス、特に建造物に組み込まれるデバイス（例えば太陽電池被覆要素、スペーサ部品、縁部部品）、をうまく使えるように改良する取り組みは、数多くの基準を満たさなければならない。ＰＶデバイスは、建物一体型太陽光発電（ＢＩＰＶ）として一般的に知られているであろう。これらのＢＩＰＶは、典型的には、屋根、天窓、又はファサードなどの建物外面のパーツ内の従来の建築材料を置き換えるように用いられるＰＶデバイス（及び関連システム構成要素）である。設置されたＰＶデバイス及びアレイは、耐久性を有し（例えば、水分及びその他の環境条件に対して密閉され、長持ちする）、製品の所望の寿命、好ましくは少なくとも１５年、より好ましくは少なくとも２５年の間にわたり、機械的酷使から保護されなければならない。デバイスはデバイスアレイ内に容易に設置されなければならず（例えば、従来の屋根シングル又は外壁カバー材と同様の設置）、又は交換されなければならない（例えば損傷した場合）。

１つの例示的な構成では、ＢＩＰＶは、伝統的な建物外装材（例えば屋根シングル／瓦又はヴァイナルサイディング）と同様の方法で、行列の形で、及び特に部分的に重なり合う列の形で、構成し設置することができる。現在利用可能なＢＩＰＶシステムの１つのよく知られた課題は、熱管理の課題である。現在の最新のシステムは、熱くなりすぎると電気の生成効率が悪くなり得ると考えられており、ある種の熱管理機構をＢＩＰＶに導入することが有益となり得る。特に、より寒冷な地域では、ＢＩＰＶシステムによって生み出されるあらゆる熱を、建造物の暖房などの他の用途に利用することも有益となり得る。

当技術に関連し得る文献には、以下の特許文書：国際公開第２００９／１３７３５３（Ａ３）号、国際公開第２００９／１３７３５２（Ａ３）号、国際公開第２００９／１３７３４８（Ａ３）号、及び国際公開第２００９／１３７３４７（Ａ３）号があり、これらは全ての目的のため、特に、太陽電池屋根材又は建物被覆要素、アレイ、及びコネクタに関する教示のために、本明細書において参照により援用されている。熱放出に関しては、米国特許第７，３２８，５３４号がある。

本発明は、上記に開示した問題／課題のうちの１つ以上の解決を助けることを追求する。本発明は、特に、１つ以上の改良された熱管理機構を含む光起電力デバイスを意図しており、より詳細には、ＢＩＰＶデバイスに不可欠な熱管理機構を意図している。

したがって、本発明の一態様によれば、建造物上で使用するための光起電力デバイスであって、ａ．建造物と直接又は間接的に接触する下面部分、並びに１つ以上の開放空気流導管、及び光起電力デバイスを建造物に直接固定することができる１つ以上の締結具を受容するための締結具領域を含む上面部分、を含む不活性部分と、ｂ．太陽電池アセンブリを含む活性部分と、を少なくとも含み、活性部分及び不活性部分は少なくとも１つの周辺縁部上で結合され、不活性部分の上面部分内の１つ以上の導管構造体は活性部分の下面の部分と流体連通している、光起電力デバイスが企図されている。

本発明は、不活性部分が成形高分子材料を含み、活性部分が多層積層体を含むこと、成形高分子材料が多層積層体の周辺縁部のうちの１つ以上のフレームとなること、デバイスが制御ユニット及びサーモスタットと電気的に通信すること、光起電力デバイスが、１つ以上の導管構造体と流体連通した１つ以上の空気移動デバイスを含むこと、デバイスの不活性部分の高さが少なくとも活性部分の高さと等しいこと、並びに１つ以上の導管構造体が、１つ以上の電気コネクタの上下厚さ以下である上下厚さを有することなどの、本明細書において記載されている特徴の１つ又はそれらの任意の組み合わせによって更に特徴付けられてよい。

したがって、本発明の別の態様によれば、建造物上の光起電力デバイスのアセンブリであって、２つ以上の上下に重なり合う列状に構成される１つ以上の光起電力デバイスを少なくとも含み、この１つ以上の光起電力デバイスは、ａ．建造物と直接又は間接的に接触する下面部分、並びに１つ以上の導管構造体、及び光起電力デバイスを建造物に直接固定することができる１つ以上の締結具を受容するための締結具領域を含む上面部分、を含む不活性部分と、ｂ．太陽電池アセンブリを含む活性部分と、を含み、活性部分及び不活性部分は少なくとも１つの周辺縁部上で結合され、不活性部分の上面部分内の１つ以上の導管構造体は活性部分の下面の部分と流体連通しており、上列の活性部分が、下列の不活性部分の少なくとも１つ以上の開放空気流導管と重なり合い、それらの間に閉じた空気流路を形成する、アセンブリが企図されている。

本発明は、不活性部分が成形高分子材料を含み、活性部分が多層積層体であること、成形高分子材料が多層積層体の周辺縁部のうちの１つ以上のフレームとなること、１つ以上の導管構造体が、１つ以上の電気コネクタの上下厚さ以下である上下厚さを有すること、光起電力デバイスが、１つ以上の導管構造体と流体連通した１つ以上の空気移動デバイスを含むこと、デバイスの不活性部分の高さが少なくとも活性部分の高さと等しいこと、建造物が、１つ以上の導管構造体と流体連通した１つ以上の空気移動デバイスを含むこと、光起電力デバイスの不活性部分の開放空気流導管と流体連通した、建造物上の又はそれを貫通する１つ以上の空気口を含むこと、空気口のうちの１つ以上が、建造物内へ又はそこから外へ空気を移動させるために建造物内に配設された１本以上の流体ダクトと連通していること、１つ以上の空気口が、吸入空気口、排出空気口又はその両方であり得ること、１つ以上の空気口が１つ以上の吸入空気口及び１つ以上の排出空気口を含むこと、システム内の空気の流れの流量及び方向を制御するために、流体ダクト内又はそれらの間に１つ以上の切り換えデバイスが配置されること、システム内の空気の流れの流量及び方向を制御するために、流体ダクト内又はそれらの間に１つ以上の切り換えデバイスが配置されること、並びに１つ以上のデバイスが制御ユニット及びサーモスタットと電気的に通信することなどの、本明細書において記載されている特徴の１つ又はそれらの任意の組み合わせによって更に特徴付けられてよい。

建造物上の本発明の光起電力デバイスのアレイを示す。 本発明の光起電力デバイスの実施形態の層を分解図である。 本発明の光起電力デバイスの実施形態の層を分解図である。 ６列で構成される建造物上の本発明の光起電力デバイスのアレイを示す。 標準建物被覆部材に隣接する境界面部材の切断図である。 標準建物被覆部材に隣接する境界面部材の別の実施形態である。 標準建物被覆部材に隣接する境界面部材のなお別の実施形態である。 標準建物被覆部材に隣接する境界面部材のなお別の実施形態である。 ロール状の境界面部材を示す。 熱管理機構を示す、光起電力デバイス被覆デバイスの平面図である。 図７Ａのデバイスの線Ｂ−Ｂに沿った切断図である。 図７Ａのデバイスの線Ｃ−Ｃに沿った切断図である。 図７Ａのデバイスの線Ｄ−Ｄに沿った切断図である。 本発明の光起電力デバイスの別の実施形態である。 建造物上の本発明の光起電力デバイスのアレイを示す。 線Ａ−Ａに沿った図８Ａのアレイの切断図である。 アレイの空気導管が、結合された流体ダクト内にファンを有する屋根内の空気口と流体連通している、アレイの切断図である。 空気導管が、一方は流体吸入用、一方は流体排出用の２つの空気口と流体連通している、光起電力デバイスのアレイの切断図である。 空気導管が、一方は流体吸入用、一方は流体排出用の２つの空気口と流体連通している、光起電力デバイスのアレイの切断図の別の実施形態である。 空気導管が、一方は流体吸入用、一方は流体排出用の２つの空気口と流体連通している、光起電力デバイスのアレイの切断図の別の実施形態である。 空気導管が、一方は流体吸入用、一方は流体排出用の２つの空気口と流体連通しており、切り換えデバイスが流体ダクト内に配置されている、光起電力デバイスのアレイの切断図の別の実施形態である。

簡単に言えば、本発明は、１つ以上の熱管理機構を有する改良されたＢＩＰＶ及びその組み立て方法である。システムのそれぞれの構成要素は、以下の段落、図面、又は上述の目的のために本明細書において参照により援用されている他の特許出願に更に詳細に説明されていてよい。

上述の態様及び実施例は、本明細書に示され、記載されているように、その他のものが本発明の範囲に存在するため、非限定的なものであることを理解されたい。

太陽電池屋根材又は建物被覆要素／デバイス１００
例えば、光起電力デバイス及び充填材部品（スペーサデバイス「Ｓ」としても知られる）の構造の教示のために本明細書において参照により援用されている国際公開第２００９／１３７３５３号及び対応する米国特許出願第１２／９８９７４３号に記載され、開示されているように、ＰＶ被覆デバイス１００は、ＰＶデバイス「Ｐ」、又はスペーサデバイス「Ｓ」、又は縁部部品「Ｅ」であってよいことが企図されている。

ＰＶデバイス「Ｐ」は、その構造内部に太陽電池アセンブリ１１１などの機能要素を含む発電デバイスとして機能する。図２Ａ及び２Ｂに、ＰＶデバイス「Ｐ」の１つの例示的な実施例を見ることができる（２Ｂは、著しくより厚い不活性部分を示す）。同図には、デバイス「Ｐ」の分解図が示されている。この例示的な実施例は、（例えばオーバーモールドを用いて）本体部分１１２によって取り囲まれる多層積層体１１０で構築されるデバイス「Ｐ」を示している。それは、活性部分１１５及び不活性部分１１６を含み、不活性１１６部分が活性部分１１５の周辺縁部の少なくとも一部のフレームとなるデバイス「Ｐ」、とも記述し得る。活性部分１１５及び不活性部分１１６を記述するのにもう１つ言えることは、一般的に、活性部分１１５は、建物の上に設置されると、目に触れ、露出し、不活性部分１１６は一般的に目に触れない又は露出しないということである。デバイスは、一般的に不活性部分１１６内に配設され、図形で又は文字で標識されてよい、１つ以上の締結位置１１８を有するとも記述され得る。

縁部部品「Ｅ」は、一般的に、デバイスの複数の列をつなぎ合わせる機能を果たし、その他の機能要素を含んでもよいし、又は含まなくてもよい。縁部部品「Ｅ」は、アレイ１０００の側部と、任意の隣接材料（例えば、標準屋根／被覆材料）との間の境界面の役割も果たしてよい。スペーサデバイス「Ｓ」は、一般的に、列内のデバイスを接続する機能を果たしてよく、その他の機能要素を含んでもよいし、又は含まなくてもよい。

デバイス１００は、ＰＶデバイス「Ｐ」の形態であるのか、スペーサデバイス「Ｓ」の形態であるのか、又は縁部部品「Ｅ」の形態であるのかにかかわらず、上面１０２、下面１０４、及びそれらの間にまたがる周辺縁部１０６を有すると更に定義することができる。デバイス１００は、デバイス（又はアレイ）によって生み出される電気エネルギーのための結合部を提供する、周辺縁部１０６上又はその周りに配設される電気コネクタ（例えば被覆デバイス電気コネクタ１１４）を有することも企図されている。好ましい実施形態では、周辺縁部１０６は厚さが約３５ｍｍを超えず、より好ましくは約２５ｍｍを超えず、最も好ましくは約２０ｍｍであり、約５ｍｍ以上、より好ましくは約１０ｍｍ以上、及び最も好ましくは約１５ｍｍ以上である。活性部分１１５及び不活性部分１１６の視点から見ると、周辺縁部１０６は、それぞれ、活性部分の高さ及び不活性部分の高さによって定義されてもよい。一部の区域では、例えば、標準屋根／被覆材料が重複されてよい縁部部品「Ｅ」上では、周辺縁部１０６は０．５ｍｍもの薄さになってよいことが企図されている。加えて、スペーサデバイス「Ｓ」又は縁部部品「Ｅ」の場合には、本発明の目的のために、不活性部分１１６は一般的に、被覆デバイス電気コネクタ１１４と同一の領域を占め、かつ／又はその上方にあるデバイスの部分と見なされる。

デバイス１００は不活性部分１１６内に、１つの特別な熱管理機構２５０（例えば空気導管）を作り出す構造体の部分を提供するように適合されていてよい１つ以上の導管構造体１５０も含んでよい。熱管理機構（単数又は複数）２５０のより詳細な説明及び例示的な実施例が以下の独立セクションに示されている。

デバイス１００は主として（太陽電池などの機能要素を何も含まない）ポリマーで構築されていることが好ましい。ただし、金属材料が可能である。好ましい材料、又は材料の組み合わせとしては、充填又は無充填成形可能プラスチック（例えば、ポリオレフィン、アクリロニトリルブタジエンスチレン、水素化スチレンブタジエンゴム、ポリエステルアミド、ポリスルホン、アセテル（ａｃｅｔｅｌ）、アクリル、ポリ塩化ビニル、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、熱可塑性及び熱硬化性ポリウレタン、合成及び天然ゴム、エポキシ樹脂、スチレン−アクリロニトリル（「ＳＡＮ」）、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、又はこれらの任意の組み合わせ）が挙げられる。充填剤は、以下のもの：着色剤、難燃性（「ＦＲ」）又は耐着火性（「ＩＲ」）材料、ガラス又は鉱物繊維などの補強材、タルク、炭酸カルシウム又はマイカなどの鉱物充填剤、あるいは表面改質剤、のうちの１つ以上を含み得る。プラスチックは、酸化防止剤、離型剤、発泡剤、及びその他の一般的なプラスチック添加剤も含み得る。

太陽電池アセンブリ１１１は、その機能を提供することが知られている、用いられてよい、結晶シリコン、アモルファスシリコン、ＣｄＴｅ、ＧａＡｓ、色素増感太陽電池（いわゆるグレッツェルセル）、有機／高分子太陽電池、又は光電効果を介して太陽光を電気に変換する任意の他の材料を含む、任意の材料で構築される太陽電池を含んでよい。ただし、光活性層は、好ましくは、ＩＢ−ＩＩＩＡ族のセレン化物、ＩＢ−ＩＩＩＡ族の硫化物、又はＩＢ−ＩＩＩＡ族の硫セレン化物などの、ＩＢ−ＩＩＩＡ族のカルコゲニドの層である。より具体的な例としては、セレン化銅インジウム、セレン化銅インジウムガリウム、セレン化銅ガリウム、硫化銅インジウム、硫化銅インジウムガリウム、セレン化銅ガリウム、硫セレン化銅インジウム、硫セレン化銅ガリウム、及び硫セレン化銅インジウムガリウム（これらは全て本明細書においてＣＩＧＳＳと称される）が挙げられる。これらはまた、式ＣｕＩｎ（１−ｘ）ＧａｘＳｅ（２−ｙ）Ｓｙによっても表され、式中、ｘは０〜１であり、ｙは０〜２である。セレン化銅インジウム及びセレン化銅インジウムガリウムが好ましい。本明細書においては、当該技術分野においてＣＩＧＳＳ系のセルに有用として知られている通りの、エミッタ（バッファ）層、導電層（例えば透明導電層）及び同様のもののうちの１つ以上などの、追加の電気活性層も企図されている。これらのセルは、可撓性又は剛性で、さまざまな形状及びサイズがあってよいが、通常、壊れやすく、環境劣化を受けやすい。好ましい実施形態では、太陽電池アセンブリ１１１は、大きな割れを生じることなく、かつ／又は著しい機能性喪失を伴うことなく屈曲し得るセルである。米国特許第３７６７４７１号、米国特許第４４６５５７５号、米国特許出願公開第２００５００１１５５０（Ａ１）号、欧州特許出願公開第８４１７０６（Ａ２）号、米国特許出願公開第２００７０２５６７３４（ａ１）号、欧州特許出願公開第１０３２０５１（Ａ２）号、日本特許第２２１６８７４号、日本特許第２１４３４６８号、及び特開平１０−１８９９２４ａ号を含む、多くの米国特許及び公報に例示的な太陽電池が教示され、説明されており、それらは全ての目的のために本明細書において参照により援用されている。

デバイス／要素のアレイ１０００
デバイス（例えば、ＰＶデバイス「Ｐ」、スペーサデバイス「Ｓ」、縁部部品「Ｅ」など）のアレイは、太陽放射（例えば太陽光）に曝されると、電気エネルギーを提供する機能を果たす。アレイとは、建造物１１００上に設置されるような、相互接続されたデバイスの集合体である。本発明の目的のために、アレイ１０００は、（本明細書において特に断りのない限り）伝統的な屋根要素が施されるのと同じ方法で、屋根下葺き材（フェルト、自己接着遮水材、難燃材層、又は防湿シート）を覆い、あるいは以前に設置された屋根材料（例えばアスファルトシングル）を覆い、建造物１１００の既存の屋根構造（又は外面）上に直接設置されることが企図されている。好ましい実施形態では、これらのアレイ１０００は、隣接するデバイスの２つ以上の列で構成されていてよく、列自体は少なくとも２つ以上のデバイスを包含する。アレイ１０００の最下部には、以下においてより詳細に説明される１つ以上の境界面部材５００が配設されていてよい。例示的な実施例として、図３に少なくとも部分的に示されているが、提示されているアレイ１０００は６本の列を有し、１列につき複数のデバイスがあり、それぞれの端部上には縁部部品を含み、境界面部材５００の１つの典型的な具体例がアレイの最下列（列６）を構成している。本発明の焦点は、熱管理機構２５０が上述の問題／課題のうちの１つ以上をいかにして解決し得るかにある。

境界面部材５００
境界面部材５００は、ＰＶ被覆デバイス１００とあらゆる非ＰＶ被覆デバイス外装材（例えば、本明細書において「被覆部材」６００と呼ばれる、伝統的なアスファルトシングル、コンクリート瓦又は天然スレートなどの高級屋根材料、あるいは同様の構成要素）との間の境界面列を提供する機能を果たす。部材又は部材群５００は、ＰＶ被覆デバイス１００及び被覆部材６００の双方のための入れ子部を提供してよい。部材は、デバイス１００及び／又は部材６００を互いに独立に任意の順序で設置／取り外し可能にしてよいことが企図されている。

境界面部材５００は少なくとも、ＰＶ被覆要素入れ子部５１０及び建物被覆入れ子部５２０を含む３次元構成要素であってよいことが企図されている。例示的な実施形態及び変形例を以下に詳述する。ＰＶ被覆要素入れ子部５１０は、デバイス１００のための受容区域として機能し、典型的には、デバイスは設置位置において入れ子部の上部に載置される。入れ子部は、デバイスの位置付けを助ける位置決め機構を含んでよいことが企図されている。建物被覆入れ子部５２０は、少なくとも、被覆部材６００のための受容区域として機能し、部材６００は、例えば図４Ａ〜Ｃに示されるように、少なくとも入れ子部に接する。部材５００は、例えば図５に示されるように、部材の側部と、水平に隣接する被覆部材６００との間の境界面／重複区域を提供する機能を果たす、水平重複部５２５及びリビングヒンジ５３２を含んでよいことも企図されている。

境界面部材５００は、例えば図４及び６にそれぞれ示されるように、個別の構成要素（例えばデバイス１００と同種のパネル状部材）の形態のものであってもよいし、又は連続ロール状のものであってもよいことが企図されている。

好ましい実施形態では、部材５００は本質的に高分子材料で構築される。好ましい材料、又は材料の組み合わせとしては、充填又は無充填成形可能プラスチック（例えば、ポリオレフィン、アクリロニトリルブタジエンスチレン、水素化スチレンブタジエンゴム、ポリエステルアミド、ポリスルホン、アセテル（ａｃｅｔｅｌ）、アクリル、ポリ塩化ビニル、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、熱可塑性及び熱硬化性ポリウレタン、合成及び天然ゴム、エポキシ樹脂、スチレン−アクリロニトリル（「ＳＡＮ」）、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、又はこれらの任意の組み合わせ）が挙げられる。充填剤は、以下のもの：着色剤、難燃性（「ＦＲ」）又は耐着火性（「ＩＲ」）材料、ガラス又は鉱物繊維などの補強材、タルク、炭酸カルシウム又はマイカなどの鉱物充填剤、あるいは表面改質剤、のうちの１つ以上を含み得る。プラスチックは、酸化防止剤、離型剤、発泡剤、及びその他の一般的なプラスチック添加剤も含み得る。

例えば図６に示されるように、部材５００が連続ロール状のものである場合には、好ましい材料としては、ポリオレフィン、水素化スチレンブタジエンゴム、ポリエステル、ポリアミド、ポリエステルアミド、ポリ（塩化ビニル）、合成及び天然ゴム、ＥＰＤＭ、及びアスファルト型化合物（すなわち、シングルのような材料）が挙げられる。好ましい実施形態は、Ｘ＝（厚さ（ｍｍ単位））＾２／（終局ひずみ（パーセント単位））とすると、Ｘは約２００未満、より好ましくは５０未満、最も好ましくは１０未満、かつ／又はＹ＝（弾性係数（ＭＰａ単位）×厚さ（ｍｍ単位））とすると、Ｙは約２０，０００未満、より好ましくは４，０００未満、最も好ましくは１，０００未満と更に定義することもできる。

熱管理機構２５０
デバイス１００は１つ以上の熱管理機構２５０を含んでよいことが企図されている（例として、例えば図２Ａ〜Ｂ及び７Ａ〜Ｄに示される通り）。熱管理機構２５０は、受動的に（例えば対流を介して）又は能動的に（空気移動デバイス２８０、例えば、好ましくはデバイス１００を動力源とする小型ファンを用いて）デバイス１００に一定のレベルの熱制御を提供するためのメカニズムとして機能する。熱制御は、少なくとも本発明に関しては、建造物上に設置されているときに、活性部分１１５の下方の区域と外部環境との比較的小さな温度差、例えば約１５℃未満の差を維持する能力であるように企図されている。任意追加的に、１つ以上の熱管理機構２５０は、他の種々の機能のための熱エネルギー用の導管を提供する役割を果たしてもよい。

デバイス１００の不活性部分は、不活性部分１１６の上面１０２の部分と活性部分１１５の裏側との間で空気が通るのを可能にする少なくとも１つ以上の導管構造体１５０及び１つ以上の貫通孔２７０を含めたことが企図されている。第２のデバイス１００（又は同様のカバー材）が（例えば、アレイ１０００の形で建造物１１００に取り付けられる際になされるであろうように）不活性部分を覆って装着されると、導管構造体１５０は本質的に密室（厚さ又は高さＣＳ_Ｔ及び幅ＣＳ_Ｗの寸法を有する）になることが企図されている。アレイ１０００の構成要素（デバイス１００）が建造物１１００に取り付けられると（例えば図１及び３に示される通り）、熱管理機構２５０は、アレイ１０００の最下部（例えば第６列、図３）から最上部（例えば列１、図３）まで及ぶ空気流のための通路を提供し得ることが企図されている。所望の構成に応じて、空気流のための複数の吸入点及び排出点（例えば空気口）があってよいことも企図されている。これらの空気口は建造物１１００に流体接続していてもよいし、又はそれとは独立していてもよいことが企図されている。以下にいくつかの実施例を示す。これらの実施例は限定と見なされるべきではなく、例示目的のためのものである。

１つ以上の導管構造体１５０は、少なくとも、１つの実施形態では、最大値としての１つ以上の被覆デバイス電気コネクタ１１４の上下厚さ以下である、上下厚さＣＳ_Ｔを有してよい（「上下」は、上面１０２及び下面１０４に垂直な方向と定義される）。別の実施形態では、例えば図２Ｂ及び７Ｄにおいて分かるように、上下厚さＣＳ_Ｔは１つ以上の被覆デバイス電気コネクタ１１４の上下厚さよりも相当に大きくてよい（「上下」は、上面１０２及び下面１０４に垂直な方向と定義される）。これは、より大きな体積の空気流が所望される場合に、好ましくなり得る。不活性部分１１６は、重なり合う活性領域１１５の縁部を捕捉する又は密閉する機構を包含してもよい。例えば、図７Ｄに示される通りの機構２５２及び２５４が、後続の列の位置付け、風荷重の際における後続の列上の活性部分の固定、水の侵入の抑制若しくは防止、及び／又は導管構造体からの、若しくはその中への空気の漏れの防止を助けてもよい。アレイ内に取り付けられると、図７Ｄに示される実施例は後続の列の活性部分の両側を捕捉してよい。同様に、これらの機構は、活性領域の３つの縁部を捕捉するべく下縁部上に含まれることもできるであろうし、又はそれらは単一の縁部上に含まれてもよい。機構２５２は不活性領域から上方に突出し、密閉を提供する。これは水案内又は流路機構と組み合わせられてよい。機構２５４は、２５２及び風の持ち上げに対する圧迫のために、次の列の縁部を捕捉する。同じように、次の列の下縁部を引っ掛けるために、フック又はリップを用いることができよう。これらの区域は、熱管理導管と外部環境との間で気体又は液体が行き来しないようにするために、接着剤、コーキング材、又はその他の材料の形態での密閉補助材を含んでもよいことが企図されている。

最小厚さは断面積ＣＳ_Ａ（ＣＳ_Ａ＝ＣＳ_Ｔ ^＊ＣＳ_Ｗ）によって定義されることも企図されている。活性部分１１５の下方の区域とデバイスの外部の環境との間に少なくとも約５℃の温度差が存在する時に、導管構造体１５０を通じた対流空気流を可能にする程度に、ＣＳ_Ａは十分大きい。ＣＳ_Ｔは、約４ｍｍよりも大きく、より好ましくは約８ｍｍよりも大きく、更により好ましくは約１５ｍｍよりも大きく、好ましくは約１８０ｍｍ未満、より好ましくは約１４０ｍｍ未満、及び最も好ましくは約１００ｍｍ未満である。ここで、ＣＳ_ＷはＰＶＤの幅以下である（例えば、図７Ｂにおける貫通孔２７０に関する図に示される通り）。１つ以上の空気移動装置２８０が熱管理機構２５０内で利用される場合には、ＣＳ_Ｔは大幅により小さくてよく、上述した好ましい値よりも約５０％も小さくてよいことが企図されている。

第１の例示的な実施例では、図８Ａ及び８Ｂに示されるように、デバイスのアセンブリが４列の形で示されている。この実施例では、第２列がデバイス１００のうちの１つのためのスペーサ「Ｓ」を含む。本発明のために、スペーサの「活性部分」は、設置されると主として目に触れる区域であり、定義により、本明細書におけるクレームによって包括されるべき太陽電池アセンブリを必要としない。この実施例では、図８Ｂに示されるように、アセンブリは建造物１１００上に配設される。空気は、（図８Ａに示されるように）列内のデバイス間又デバイスの前方の下方の間隙「Ｇ」を経由して（例えば空気口を経由して）熱管理機構２５０に入ることができるように企図されている。矢印→によって空気流が示されている。この例示的な実施例では、図示の通りの空気口は建造物１１００とは独立している。

第２の例示的な実施例では、図９Ａ〜９Ｃに示されるように、１つ以上の空気口１１１０が建造物１１００上に（又はそれを貫通して）配設され、熱管理機構２５０と流体連通している。システム内を通る空気の移動は、本例では建造物１１００内部に配置されている、空気移動装置（例えばファン）２８０の使用によって補助されてよいことが企図されている。空気口１１１０は、建造物内の１本以上の流体ダクト１１５０と連通していてよい。流体ダクト１１５０は吸入ダクト又は排出ダクトであってよい。単一のダクトが両方の機能を果たしてもよいし、あるいは２本以上のダクトが設置され、少なくとも１本が吸入ダクトとなり、少なくとも１本が排出ダクトとなるようにしてもよい。

第３の例示的な実施例では、図１０Ａ及び１０Ｂに示されるように、熱管理機構２５０は、熱管理機構２５０と流体連通した１つ以上の切り換えデバイス１１２０を含む。１つ以上の切り換えデバイス１１２０は建造物１１００内に組み込まれてよく、例えば、寒い日には、熱い空気を建造物内に引き入れ、暖かい日には、流体ダクトを利用し、熱い空気をそらせて外へ出す機能を果たしてよい。切り換えデバイス１１２０は空気ダクト内に配設されてよい。図１０Ｂに、制御ユニット１１３０及びサーモスタット１１４０が概略的に示されている。制御ユニットは、サーモスタットと連動して、空気移動装置（単数又は複数）２８０、切り換えデバイス（単数又は複数）１１２０、又はその両方の作動を制御する機能を果たすことが企図されている。アレイ１０００内部に（例えば外面上及び／又は流路１５０内に）配設される他のサーモスタット１１４０があってよいことも企図されている。これらのサーモスタットは、他の地点における温度に関するデータ（入力）をコントローラ１１３０に提供してよく、例えば、上述した通りの温度差に基づき、切り換えデバイス／空気移動装置の望ましい状態を決める制御アルゴリズムの一部であってよい。図１０Ａ及び１０Ｂに、吸入流体ダクト１１５０’及び排出流体ダクト１１５０”が示されている。

本明細書においては、上述の実施形態又は実施例は相互排他的でなくてよく、互いに組み合わせて用いられてよいことが企図され、言明されている。

特に明記しない限り、本明細書において示されている種々の構造体の寸法及び幾何形状は本発明の制限を意図するものではなく、他の寸法又は幾何形状が可能である。複数の構造構成要素が単一の統合的構造体によって提供され得る。代替的に、単一の統合的構造体が別個の複数の構成要素に分割されてもよかろう。加えて、例示されている実施形態のうちの１つのみとの関連で本発明の特徴が説明されている場合があるが、このような特徴は、任意の所与の用途に合わせて、他の実施形態の１つ以上の他の特徴と組み合わせられてよい。本明細書における独自の構造物の製作及びその動作が本発明による方法も構成することも、上述のことから理解されよう。

本発明の好ましい実施形態が開示されている。しかし、当業者であれば、いくらかの変更が本発明の教示の範囲に含まれることを認識しよう。したがって、本発明の真の範囲及び内容を決定するには、添付の請求項が精査されるべきである。

以上の出願に記載されているあらゆる数値は、いずれの下の値といずれの上の値との間にも少なくとも２単位の間隔があるとして、下の値から上の値までの値を１単位刻みで全て含む。例として、構成要素の量、あるいは例えば、温度、圧力、時間及び同様のものなどのプロセス変量の値が、例えば、１〜９０、好ましくは２０〜８０、より好ましくは３０〜７０であると述べられていれば、１５〜８５、２２〜６８、４３〜５１、３０〜３２などの値が本明細書において明示的に列挙されていることが意図されている。１未満の値の場合には、１単位は、必要に応じて、０．０００１、０．００１、０．０１又は０．１であると見なされる。これらは、具体的に意図されているものの単なる例に過ぎず、列挙されている最小値と最大値との間の数値の全てのあり得る組み合わせが同様に本出願に明示されていると見なされるべきである。

特に明記しない限り、全ての範囲は、両端点、及び端点間の全ての数を含む。範囲に関する「約（ａｂｏｕｔ）」又は「およそ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」の使用は、範囲の両端に適用される。それゆえ、「約２０〜３０」は、少なくとも指定の端点を含めて、「約２０〜約３０」を包含するように意図されている。

特許出願及び公報を含む、全ての記事及び引用文献の開示は、全ての目的のために参照により援用されている。

組み合わせを記述する用語「から実質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」は、特定されている要素、成分、構成要素又は工程と、組み合わせの基本的な特徴及び新規の特徴に著しく影響を与えないような他の要素、成分、構成要素又は工程とを含むものとする。

本明細書における要素、成分、構成要素又は工程の組み合わせを記述する用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」又は「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」の使用は、その要素、成分、構成要素又は工程から実質的になる実施形態も企図している。

複数の要素、成分、構成要素又は工程が、単一の統合的要素、成分、構成要素又は工程によって提供され得る。代替的に、単一の統合的要素、成分、構成要素又は工程が、別個の複数の要素、成分、構成要素又は工程に分割されてもよかろう。要素、成分、構成要素又は工程を記述する「１つの（ａ）」又は「１つの（ｏｎｅ）」の開示は、追加の要素、成分、構成要素又は工程を除外することを意図するものではない。本明細書における、ある族に属する元素又は金属への全ての言及は、１９８９年にＣＲＣ Ｐｒｅｓｓ，Ｉｎｃ．が発行し、著作権を持つ元素周期表に言及している。族又は族群への言及はいずれも、族の番号付けのためのＩＵＰＡＣシステムを用いたこの元素周期表に反映されている通りの族又は族群に対するものとする。

Claims (14)

1. 建造物上で使用するための光起電力デバイスであって、
   ａ．前記建造物と直接又は間接的に接触する下面部分、並びに１つ以上の開放空気流導管、及び前記光起電力デバイスを前記建造物に直接固定することができる１つ以上の締結具を受容するための締結具領域を含む上面部分、を含む不活性部分と、
   ｂ．太陽電池アセンブリを含む活性部分と、
   を含み、
   前記活性部分及び前記不活性部分は少なくとも１つの周辺縁部上で結合され、前記不活性部分の前記上面部分内の１つ以上の導管構造体は前記活性部分の下面の部分と流体連通している、
   光起電力デバイス。
2. 前記不活性部分が成形高分子材料を含み、前記活性部分が多層積層体を含む、請求項１に記載の光起電力デバイス。
3. 前記成形高分子材料が前記多層積層体の前記周辺縁部のうちの１つ以上のフレームとなる、請求項２に記載の光起電力デバイス。
4. 前記デバイスが制御ユニット及びサーモスタットと電気的に通信する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光起電力デバイス。
5. 前記光起電力デバイスが、前記１つ以上の導管構造体と流体連通した１つ以上の空気移動デバイスを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光起電力デバイス。
6. 前記デバイスの前記不活性部分の高さが少なくとも前記活性部分の高さと等しい、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光起電力デバイス。
7. 前記１つ以上の導管構造体が、１つ以上の電気コネクタの上下厚さ以下である上下厚さを有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の光起電力デバイス。
8. 建造物上の光起電力デバイスのアセンブリであって、
   ２つ以上の上下に重なり合う列状に構成される請求項１〜７のいずれか一項に記載の１つ以上の光起電力デバイスであって、上列の前記活性部分が、下列の前記不活性部分の少なくとも１つ以上の開放空気流導管と重なり合い、それらの間に閉じた空気流路を形成する、光起電力デバイス、
   を含む、アセンブリ。
9. 前記光起電力デバイスの前記不活性部分の前記開放空気流導管と流体連通した、前記建造物上の又は前記建造物を貫通する１つ以上の空気口を更に含む、請求項８に記載のアセンブリ。
10. 前記空気口のうちの１つ以上が、前記建造物内へ又は前記建造物から外へ空気を移動させるために前記建造物内に配設された１本以上の流体ダクトと連通している、請求項８又は９に記載のアセンブリ。
11. １つ以上の空気口が、吸入空気口、排出空気口又はその両方であり得る、請求項８〜１０のいずれか一項に記載のアセンブリ。
12. １つ以上の空気口が１つ以上の吸入空気口及び１つ以上の排出空気口を含む、請求項８〜１０のいずれか一項に記載のアセンブリ。
13. システム内の空気の流れの流量及び方向を制御するために、流体ダクト内又は流体ダクトの間に１つ以上の切り換えデバイスが配置される、請求項８〜１０のいずれか一項に記載のアセンブリ。
14. １つ以上のデバイスが制御ユニット及びサーモスタットと電気的に通信する、請求項８〜１３のいずれか一項に記載のアセンブリ。

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