JP2015524168A - 高利用度光起電力デバイス - Google Patents

Abstract

製造製品には第１および第２のＰＶセル層が含まれ、ここで、前記第１および第２のＰＶセル層はそれぞれから少なくとも部分的にずらされており、ソーラーアクティブ領域にわたって持続的な光学的適用範囲領域を規定する。前記製品は、アクティブソーラー領域の強化された利用度を提供する。【選択図】なし

Description

本発明は、改善した光起電力デバイスに関連し、さらに具体的には、制限はされないが、アクティブソーラー領域（ａｃｔｉｖｅ ｓｏｌａｒ ａｒｅａ）の強化された利用度を有する光起電力デバイスに関連する。

現在知られる光起電力（ＰＶ）デバイスには、ＰＶデバイスの一部であるアクティブソーラー領域が含まれ、ここで、光子が受け取られ、電気的に利用可能なエネルギーに変換される。多くのデバイスには、ＰＶデバイスのセル内およびセル間で電流を運ぶバスバーおよび／もしくは導体素子といった電気接続アセンブリ素子のために確保されている、ならびに／または、ＰＶデバイスのセル内およびセル間で電流を運ぶバスバーおよび／もしくは導体素子といった電気接続アセンブリ素子によって覆われている、利用されていないアクティブソーラー領域の断片がある。特定のＰＶ材料は、セルの形状およびサイズの可用性の制約および／または他の理由により、分流を阻止し、伝熱を提供するために、セルの周囲またはセル間に間隔が必要である。したがって、いくつかの種類の、現在知られるＰＶデバイスは、光子の捕獲のためのアクティブソーラー領域のかなりの割合を利用できていない。たとえば建物製品と一体化されたＰＶデバイスの、適用表面積があらかじめ決まっている特定の適用においては、面積別の太陽エネルギーのユニット捕獲が優先され、設置が経済的に実行可能かどうかに影響し得る。

本技術に関連し得る文献の中には、次の書類が含まれる。米国特許第６，１２１，５４１号、米国特許第６，３６８，８９２号、米国特許公開第２００５／００５６３１２（Ａ１）号、米国特許第５，２６１，９６９号、米国特許第４，７９５，５０１号、米国特許第５，００８，５７９号、米国特許公開第２０１１／０２２０１７５（Ａｌ）号、米国特許公開第２０１１／０２２０１７７（Ａｌ）号、米国特許公開第２０１１／０１００４３６号、米国特許出願第１２／９８９７４３号および第１３／４９９，４８３号。

１つの態様における本開示には、ソーラーアクティブ領域（ｓｏｌａｒ ａｃｔｉｖｅ ａｒｅａ）を規定する透明フロントシートを有する製造製品が含まれる。フロントシートはバックシートと構造的につながっており、フロントシートおよびバックシートはそれらの間に配置されたＰＶデバイスを含む。ＰＶデバイスは、第１のＰＶ活性材料を有する第１のＰＶセル層および第２のＰＶ活性材料を有する第２のＰＶセル層を含む。第１および第２のＰＶセル層は少なくとも部分的にずらされ、ＰＶ活性領域にわたって、持続した光学的適用範囲領域（ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｖｅｒａｇｅ ａｒｅａ）を、一緒に規定する。

本開示の追加または別の態様は、次に挙げるいずれか１つ以上の特色をさらに特徴とし得る。それぞれが異なる材料である第１のＰＶ活性材料および第２のＰＶ活性材料、ソーラーアクティブ領域のフレーム内で電気的に隔離されている第１のＰＶセル層および第２のＰＶセル層、少なくとも１つの第１および第２のＰＶ活性材料がソーラーアクティブ領域の露出表面領域の少なくとも８５％を超えて直接露出している領域である、持続した光学適用範囲、それぞれが異なるバイパスダイオードを有する第１のＰＶセル層および第２のＰＶセル層、外部回路結合装置をさらに含む製品で、ここで、外部回路結合装置が第１および第２のＰＶセル層と直列、並列もしくは直列−並列配置で電気的に結合される、製品、第１のＰＶセル層と電気的に結合した第１の外部回路結合装置および第２のＰＶセル層と電気的に結合した第２の外部結合装置をさらに含む製品、第１の方向に配置された主軸とアスペクト比を有する、第１の数のセルを含む第１のＰＶセル層および第１の方向とは異なり、第１の方向に垂直であり得る、第２の方向に配置された主軸とアスペクト比を有する、第２の数のセルを含む第２のＰＶセル層、第１のＰＶセル層のための収容場所を差し引いたソーラーアクティブ領域の形に形成されたフレームを含む第２のＰＶセル層、結晶シリカ（ｃ−Ｓｉ）を含む第１のＰＶ活性材料および銅−インジウム−ガリウム−セレン化物（ＣＩＧＳ）を含む第２のＰＶ活性材料、ソーラーアクティブ領域の形に形成され、第１のＰＶセル層の下で垂直に配置されている第２のＰＶセル層、ならびに／または、第１および第２のＰＶセル層のうち垂直的に上部のものは、第１および第２のＰＶセル層のうち垂直的に下部のものの電気接続アセンブリを光学的に覆うように配置される。

本開示の追加または別の態様は、ＰＶデバイスを形成することを含む方法であり、ここで、その形成には、第１のＰＶ活性材料を有する第１のＰＶセル層および第２のＰＶ活性材料を有する第２のＰＶセル層を提供すること、ならびに、第２のＰＶセル層を第１のＰＶセル層から少なくとも部分的にずらされて配置することを含む。その方法には、外部回路記述を解釈すること、第１のＰＶセル層および第２のＰＶセル層を外部回路記述に対応して選択される電気的な配置で電気的に結合させること、透明フロントシートおよびバックシートを提供すること、フロントシートがソーラーアクティブ領域を規定し、第１のＰＶセル層および第２のＰＶセル層がソーラーアクティブ領域にわたって持続した光学的適用範囲領域を規定するように、ＰＶデバイスをフロントシートおよびバックシートの間に配置すること、ならびに、フロントシートとバックシートを構造的につなげることがさらに含まれる。

本開示の追加または別の態様は、次に挙げるいずれか１つ以上の特色をさらに特徴とし得る。ＰＶセル層を外部回路結合装置に直列で電気的に結合すること、ＰＶセル層を外部回路結合装置に並列で電気的に結合すること、および／または、第１のセル層を第１の外部回路結合装置に電気的に結合し、第２のＰＶセル層を第２の外部回路結合装置に電気的に結合すること。

図１は、従来知られるＰＶデバイスの模式図である。 図２は、ＰＶデバイスを含む製造製品の模式図である。 図３は、図２で描写された製造製品の破断図である。 図４は、第１および第２のＰＶセル層の模式図である。 図５は、図４で描写された第１および第２のＰＶセル層の破断図である。 図６は、第１および第２のＰＶセル層の概略図であり、それぞれが異なるバイパスダイオードを含む。 図７は、第１および第２のＰＶセル層を含む製造製品の概略図であり、それぞれが別個の外部回路結合装置に結合されている。 図８は、第１および第２のＰＶセル層を含む製造製品の概略図であり、それぞれが外部回路結合装置に結合されている。 図９は、第１および第２のＰＶセル層の実施形態の概略図であり、分解図で描写されている。 図１０は、図９の実施形態の概略図であり、組み立て図で描写されている。

図１を参照すると、従来知られているＰＶデバイス１００が概略的に示されている。例のＰＶデバイス１００は、たとえば、屋根板または他の建物材料ユニット上に配置される建物一体型セルである。ＰＶデバイス１００には、基板１０２、複数の光学起電力（ＰＶ）セル１０６、および、第１のバス１０４ａおよび第２のバス１０４ｂへの電気接続１０８が含まれる。ＰＶデバイス１００は、外部回路への結合装置１１２ａ、１１２ｂをさらに含む。ＰＶデバイス１００には、たとえばガラスカバーといった、光がＰＶセル１０６に到達するのを可能にし、ＰＶセル１０６の保護を提供する透明カバー１１０が含まれる。図１では、バス１０４ａ、１０４ｂおよびＰＶセル１０６間の間隔は、透明カバー１１０のフレーム内でスペースを競い合っており、ＰＶデバイス１００および透明カバー１１０の所与のサイズおよび位置の割に、ＰＶセルへの入射光の量を低下しているように見え得る。

図２は、ＰＶデバイスを含む製造製品２００の模式図である。製品２００は、たとえば、屋根板、羽目板、複数の建物ユニットの代わりに適するよう設計された構造物、または、建物一体化のために設計された他の製品といった、建物材料ユニットと一体化したＰＶデバイスであり得る。製品２００には、透明フロントシート２１０を囲む基板２０２が含まれる。透明フロントシート２１０はソーラーアクティブ領域を規定する。透明フロントシート２１０には、少なくともガラスおよびプラスチック材料を含む、当該技術で公知の任意の材料が含まれる。本明細書で使用される透明とは、広義に理解されるべきである。透明フロントシート２１０はＰＶセル層２０６、２１４のＰＶセルに適切な光周波数に対して透明であり、これには、可視光スペクトルの全てまたは部分を含み得、可視周波数より上または下の光スペクトルの部分を代わりにまたは追加で含み得る。２つ以上のシート要素が提供され、一緒に協働して透明フロントシート２１０が形成され得ることがさらに企図される。透明フロントシート２１０は、ＰＶデバイスのための衝突保護および環境保護を提供することに関与する。特定の追加または代替実施形態では、透明フロントシート２１０は１つ以上の機能をさらに提供し得、たとえば、反射防止コーティングといった強化された光捕獲の特色、レンズ構造、および／または、他様に反射した光の内部全反射（ＴＩＲ）を提供する構造が挙げられる。

製品２００は第１のＰＶセル層２０６をさらに含む。図２の例では、図を散らかすのを避けるために、光起電的に活性な（ＰＶ活性）材料を含む複数のＰＶセルの第１のものを２０６と言及される。第１のＰＶ層２０６の各メンバーは、透明フロントシート２１０の下のソーラーアクティブ領域内で交互に並んでおり、同じように、第１のＰＶセル層２０６のセルの１つである。図を散らかすのを避けるために、複数のＰＶセル２１４の第２のものを２１４と参照する。第２のＰＶセル層２１４の各メンバーは、透明フロントシート２１０の下のソーラーアクティブ領域内で交互に並んでおり、同じように、第２のＰＶセル層２１４のセルの１つである。描写された配置は説明的なものであり、非制限的である。示されるセルは図２の左−右方向で分割されるが、さらに、または代わりに、上−下方向に分割され得、ならびに／または、様々な形状および／もしくは位置であり得る。特定の実施形態では、２つ以上のＰＶセル層（示されていない）が提供され得る。第１のＰＶセル層２０６および第２のＰＶセル層２１４が、端から端まで並べられたセルを有するように示される一方で、特定の実施形態では、層２０６、２１４の重なりも多少あり得る。

第１のＰＶセル層２０６は、第２のＰＶセル層２１４から少なくとも部分的にずらされる。本明細書における、少なくとも部分的にずらされるとは、ソーラーアクティブ領域の露出表面領域に比べ、第１のＰＶセル２０６および第２のＰＶセル層２１４による適用範囲の上位セットに、第１のＰＶセル層２０６に覆われていない領域が少なくとも多少含まれ、また、第２のＰＶセル層２１４に覆われていない領域が少なくとも多少含まれるということを意味する。ＰＶセル層２０６、２１４は互いに排他的な領域を覆い得、または、重なった領域を多少有し得る。３つ以上のＰＶセル層が提供される場合は、いずれか２つのＰＶセル層は少なくとも部分的にずらされる。

製品２００は、第１のＰＶセル層２０６に電気的に結合された第１のバス２０４ａおよび第２のバス２０４ｂをさらに含む。製品２００は、並列配置で第１のＰＶセル層２０６に電気的に結合したバス２０４ａ、２０４ｂを例示のみとして示す。特定の実施形態では、第１のバス２０４ａおよび第２のバス２０４ｂは通常のバス１０４ａ、１０４ｂよりも小さく、というのも、第１のＰＶセル層２０６の全体の表面積が、従来知られるＰＶデバイス１００のＰＶセル１０６といった単層デバイスのＰＶセルの全体の表面積よりも小さいためであり、したがって、第１のバス２０４ａおよび第２のバス２０４ｂはより低い電流レベルを収容するようにサイズ調整され得る。特定の実施形態では、バス２０４ａ、２０４ｂは基板２０２の下、または、そうでなければ、透明フロントシート２１０の外側に配置され得る。図３を参照すると、第３のバス３０６ａおよび第４のバス３０６ｂが示されている。第３のバス３０６ａおよび第４のバス３０６ｂは、第２のＰＶセル層２１４に電気的に結合される。バス３０６ａ、３０６ｂへの電気接続は、本明細書での開示を利用する当業者にとっては機械的な工程であり、図３の描写では明確性を高めるために示されていない。バス３０６ａ、３０６ｂは第２のＰＶセル層２１４に、直列、並列、または並列および直列配置の組み合わせで、電気的に接続され得る。

図３の例では、第１のＰＶセル層２０６は、第２のＰＶセル層２１４よりも垂直的により高い。本開示で使用される、垂直的により高いとは、別の特色と比較して、透明フロントシート２１０により近いという特色を意味する。設置された製品２００は任意の方向を有し得、たとえば、製品２００が水平にまたはほぼ水平に設置される狭い屋根の間、および、製品２００が垂直に設置される壁への設置が挙げられる。したがって、本明細書で使用される、垂直的により高いとは、設置される際、および／または使用の最中における製品２００の方向とは関係ない。第１のＰＶセル層２０６および第２のＰＶセル層２１４の垂直的により高い方は、第１のＰＶセル層２０６および第２のＰＶセル層２１４のうち垂直的により低い方の電気接続アセンブリを光学的に覆う。電気接続アセンブリは、ＰＶセル層に関わる任意の電気接続デバイスを含み、たとえば、バス、導体素子、および／または任意の外部回路への接続もしくは外部回路アクセスデバイスが含まれ、さらに、または代わりに、それらの任意の部分を含む。図３の例では、垂直的により低い第２のＰＶセル層２１４のためのバス３０６ａおよび３０６ｂは、垂直的により高い第１のＰＶセル層２０６によって光学的に覆われている。

第１および第２のＰＶセル層２０６、２１４は、１つの層の幅によって垂直的にオフセットされているように示されている。さらに、または代わりに、第１および第２のＰＶセル層２０６、２１４は同一平面に存在し得、部分的にオフセットされるが垂直的な範囲を多少共有し得、および／または、単一層の幅よりも大きな量でオフセットされ得る。第１および第２のＰＶセル層２０６、２１４は、たとえば第１および第２のＰＶセル層２０６、２１４が外部回路に直列で電気的に結合される際といった電気接続が意図される場合を除いて、電気的に隔離されている。第１および第２のＰＶセル層２０６、２１４間の電気的隔離は、絶縁封止材料、誘電性材料の配置を通して、および／または当該技術分野で理解される他の任意の隔離技術を通して、維持され得る。

製品２００は、露出したバス２０４ａ、２０４ｂの縮小した光学的なフットプリントを提供し、全体のバス面積の一部が光学的に覆われること、たとえばバス３０６ａ、３０６ｂを提供する。さらに、単層で経験されるセル間の隙間面積は、製品２００では縮小される。したがって、透明フロントシート２１０内で規定されたソーラーアクティブ領域のさらに高い利用度が達成される。特定の実施形態では、ソーラーアクティブ領域の８５％超の利用度が達成される。他の特定の実施形態では、８５％よりも低い利用度が達成される。特定の実施形態では、少なくとも８６％と少なくとも９９％との間の全ての値を含み、両者の数字も含む、さらに高い利用率が達成可能である。本明細書に記載される特色を１つ以上利用して、ソーラーアクティブ領域の利用度は１００％利用度に達し得ることが推測される。本開示で使用されるソーラーアクティブ領域の利用度には、ソーラーアクティブ領域の露出表面領域内で直接露出される第１のＰＶセル層２０６または第２のＰＶセル層２１４からのＰＶ材料のいずれか１つが含まれる。直接露出は、通常角度でソーラーアクティブ領域内の透明フロントシート２１０に入る光子が、透明材料以外で、第１のＰＶセル層２０６または第２のＰＶセル層２１４のいずれかのＰＶ材料に初めて遭遇することを意味する。したがって、透明フロントシート２１０内の９５％のソーラーアクティブ領域の露出表面領域が第１のＰＶセル層２０６または第２のＰＶセル層２１４を初めて遭遇した非透明材料として含む場合、ソーラーアクティブ領域の利用度は９５％である。

製品２００はラミネートした建物一体型ＰＶデバイスとして示される。当該技術分野で理解される任意の材料であり得るバックシート３０４が示されており、例の製品２００における支持層である。特定の実施形態では、バックシート３０４は、たとえば、屋根表面で突出する釘からの穿刺保護を提供する。封止層３０２が示されており、例ではＰＶセル層２０６、２１４を囲み、透明フロントシート２１０および基板２０２ならびに下部支持層として示されるバックシート３０４を接着している。非制限的な封止材料の例としては、ポリオレフィン、エチル酢酸ビニルおよび／または高分子絶縁材料が含まれる。例である製品２００は、バックシート３０４とＰＶデバイスとの間にバリア層３０８をさらに含む。バリア層３０８は任意であり、湿度、環境的な侵入、電気絶縁などからの保護を提供し得る。本明細書のＰＶデバイスは、少なくとも第１および第２のＰＶセル層２０６、２１４を含む。透明フロントシート２１０およびバックシート３０４は、たとえばラミネート層を一緒にとどめておく接着剤によって、封止剤によって、および／または、透明フロントシート２１０のフレームの外部で起こる接着方法によって、構造的につながっている。バックシート３０４は、特定の実施形態では、基板２０２と一体化しているか、または基板２０２の一部であり得る。バックシート３０４は、特定の実施形態では、製品２００の所望する特質を提供する材料の層を２つ以上含む。

第１のＰＶセル層２０６および第２のＰＶセル層２１４は同一または異なるＰＶ材料から作られ得る。ＰＶ材料の非制限的な例としては、銅カルコゲナイド型セル（たとえば、銅インジウムガリウムセレン化物、銅インジウムセレン化物、銅インジウムガリウム硫化物、銅インジウム硫化物、銅インジウムガリウムセレン化硫化物など）、アモルファスシリコンセル、結晶シリコンセル、薄膜ＩＩＩ−Ｖセル、薄膜ＩＩ−ＶＩセル、有機光電池、ナノ粒子光電池、色素増感太陽セル、および／または、記載された材料の組み合わせが含まれる。特定の実施形態では、ＰＶセル層２０６、２１４の１つは透明フロントシート２１０の内側上に配置されるＰＶ材料として提供され得る。例の実施形態はｃ−Ｓｉである第１のＰＶセル層２０６およびＣＩＧＳである第２のＰＶセル層２１４を含む。特定の実施形態では、第２のＰＶセル層２１４はガラス、マイクロガラス、ステンレス鋼、透明基板、非透明基板、有機基板および／または無機基板上に配置されるＣＩＧＳである。

図４を参照すると、別の実施形態の、第１のＰＶセル層４０６および第２のＰＶセル層４１４を有するＰＶデバイスを含む装置４００が示される。図４の描写は、明確さのために単純化されている。ソーラーアクティブ領域４１０が例示されており、第１のＰＶセル層４０６および第２のＰＶセル層４１４は、ソーラーアクティブ領域にわたって持続した光学的適用範囲領域を規定する。図４では、第１のＰＶセル層４０６と第２のＰＶセル層４１４との双方の間の隙間である隙間４１６が生じているように見え得る。装置４００の光学的適用範囲はそれでも持続しており、というのも、セル層４０６、４１４のセル間の適用範囲は異なる層のセルからの適用範囲によって接続されているからである。制限はしないが、特定の実施形態では、分流またはショート回路を阻止する電気接続ワイヤー、絶縁材料および／もしくは誘電体といった特色、ならびに／または、付随的および／もしくは一時的な隙間を引き起こす透明フロントシート２１０の上の傷、標識または他の特色によって引き起こされる付随的な隙間は、持続した適用範囲が目的の光学的適用範囲においては断絶ではない。ソーラーアクティブ領域４１０の全幅または全長に伸びており、制限はされないが、ＰＶセル層４０６、４１４の１つの厚さと同じくらい広い隙間、ならびに／または、電気接続ワイヤー、絶縁材料および／もしくは誘電体といった特色によって引き起こされても、その特色の目的が要求するより大きい範囲である隙間といった、著しい範囲を有する隙間は持続した適用範囲が目的の光学的適用範囲においては断絶である。特定の実施形態では、ソーラーアクティブ領域の全幅または全長に伸びる適用範囲の隙間はいずれも持続した適用範囲が目的の適用範囲においては隙間である。

図４では、第１のＰＶセル層４０６および第２のＰＶセル層４１４は、ソーラーアクティブ領域にわたって持続した光学的適用範囲を提供するように見え得る。ソーラーアクティブ領域にわたって延びる持続した光学的適用範囲には、制限はしないが、適用範囲の持続した部分がソーラーアクティブ領域の実質的な全長および実質的な全幅に伸びる適用範囲、適用範囲の持続した部分がソーラーアクティブ領域の長さおよび幅の双方の半分を超えて伸びる適用範囲、持続した部分がソーラーアクティブ領域の５０％を超える適用範囲、持続した部分がソーラーアクティブ領域の６０％を超える適用範囲、持続した部分がソーラーアクティブ領域の７０％を超える適用範囲、持続した部分がソーラーアクティブ領域の８０％を超える適用範囲、持続した部分がソーラーアクティブ領域の８５％を超える適用範囲、持続した部分がソーラーアクティブ領域の９０％を超える適用範囲、および／または持続した部分がソーラーアクティブ領域の９５％を超える適用範囲が含まれる。本明細書での開示を利用して、当業者ならば、ソーラーアクティブ領域にわたる持続した光学的適用範囲の説明される実施形態の全てが本明細書に記載される第１および第２のＰＶセル層構造を利用して達成可能であり、各実施形態は、所定の装置のための、ばらつきはあるが特定の用途を企図する当業者には一般的に容易に利用可能である特定用途パラメーターに応じて、装置の特定の実施形態に好都合であり、および／または関連していることを理解するだろう。制限はしないが、特定用途パラメーターの例として、装置の放熱環境、その適用に関する競合製品のソーラーアクティブ領域利用度および効率、装置の様々な部品のための材料のコストおよび製造技術、ＰＶセル層のＰＶ材料のための材料選択およびそのコストおよび効率、ならびに、削減コストを含む、装置の発電による相対的利益、発生したエネルギーによる直接的な経済利益および／または下流の効率損失が含まれる。

第１のＰＶセル層４０６に結合した第１のバス４０４および第２のＰＶセル層４１４に結合した第２のバス４０８が示される。ソーラーアクティブ領域４１０のより狭い端部でのバス４０４、４０８の位置は、非制限的な例である。第１および第２のＰＶセル層４０６、４１４を含む電気回路の詳細（たとえば、直列、並列または直列−並列）は示されていない。図４の例では、バス４０４、４０８はソーラーアクティブ領域４１０内の光学的なフットプリントを縮小するために積み重なって示されている。

それぞれがアスペクト比を有する複数のセルを有するＰＶセル層４０６、４１４が配置され、ここで、第１のＰＶセル層４０６のセルの主軸は第１の方向で配置され、第２のＰＶセル層４１４のセルの主軸は第１の方向とは異なる第２の方向で配置される。図４の例では、第１および第２の方向は互いに垂直である。第１と第２との方向の間で選択された方向はいかなる値でもあり得、装置４００の幾何学、外部回路結合装置の位置または他の任意の基準に従って決定され得る。

図５を参照すると、装置５００は側部の断面図として示されている。装置５００は装置４００の実施形態と一貫しているが、装置４００、５００は別々の実施形態であり得る。装置５００は、第２のＰＶセル層の４１４の垂直上に配置された第１のＰＶセル層４０６を含む。第２のＰＶセル層４１４（たとえば、図４を参照）はソーラーアクティブ領域の形に形成され、第１のＰＶセル層４０６の垂直下に配置される。

第１および第２のＰＶセル層４０６、４１４は電気的に隔離されており、少なくとも特定の実施形態では、電気的に絶縁である封止剤５０２によって分離されている。さらに、または代わりに、第１および第２のＰＶセル層４０６、４１４は専用に配置された絶縁材料および／または誘電材料で電気的に隔離されている。特定の実施形態では、第１および第２のＰＶセル層４０６、４１４はソーラーアクティブ領域のフレーム内で電気的に隔離されているが、どこか別の場所で電気的に接続され得、たとえば、外部回路内で、ソーラーアクティブ領域のフレーム外に配置されるバス上で、または、別の場所である。装置５００はソーラーアクティブ領域を規定する透明フロントシート５０６およびバックシート５０４をさらに含む。

図６を参照すると、概略図６００は第１のＰＶセル層２０６および第２のＰＶセル層２１４を示す。第１および第２のＰＶセル層２０６、２１４は図示のためにそれぞれ５つの直列ＰＶ素子を含むが、第１および第２のＰＶセル層２０６、２１４それぞれのＰＶ素子の配置および数は並列または直列−並列の混合であり得る。第１および第２のＰＶセル層２０６、２１４は本明細書で記載される第１および第２のＰＶセル層に関する他の特色を含み得、たとえば、少なくとも部分的にずらされることやソーラーアクティブ領域にわたって持続した光学的適用範囲を規定することである。そのような特色は例示６００の明確性のために省略されている。第１のＰＶセル層２０６にはバイパスダイオード６０６が、第２のＰＶセル層２１４には第１のＰＶセル層とは異なる第２のバイパスダイオード６０８が含まれる。別々のバイパスダイオード６０６、６０８の使用は、従来の建物一体型ＰＶデバイスに比べ、第１および第２のＰＶセル層２０６、２１４を利用する装置に関して異なる遮光反応を提供する。さらに、または代わりに、各ＰＶセル層２０６、２１４は複数のバイパスダイオードを含み得る。異なるバイパスダイオードの利用は非制限的な例である。特定の実施形態では、バイパスダイオードはＰＶセル層２０６、２１４のそれぞれの１つ以上の太陽セルを迂回するように構成され得る。図示６００は例示目的のみで、蓄電デバイス６１０および／または負荷を示す。

図７を参照すると、図示７００は外部回路結合装置７０２に電気的に結合した第１のＰＶセル層２０６を有する装置７０６を含む。装置７０６は第２の外部回路結合装置７０４に電気的に結合した第２のＰＶセル層２１４をさらに含む。外部回路結合装置７０２、７０４は当該技術分野で公知の任意の外部回路結合装置であり得、制限しないが、屋根板のための電気接続を含む。異なる外部回路結合装置７０２、７０４は装置７０６を含むシステムの設計バリエーションのために自由度を提供し、たとえば、第１のＰＶセル層２０６に特定の電気的な特徴を提供すること、および、第２のＰＶセル層２１４に異なる電気的な特徴を提供することである。外部回路結合装置７０２、７０４で提供される出力は、第１および第２のＰＶセル層２０６、２１４のそれぞれの表面積の適用範囲に従って、および、第１および第２のＰＶセル層２０６、２１４のそれぞれの電気配置（たとえば、直列、並列、直列−並列の混合）によって調節され得る。

図８を参照すると、図示８００は、第１の外部回路結合装置７０２に電気的に接合された第１のＰＶセル層２０６および第２のＰＶセル層２１４を有する装置８０６を含む。図８００の例は、第１および第２のＰＶセル層２０６、２１４の直列接続を示すが、接続は並列または直列−並列の混合であり得る。

図９を参照すると、図示９００は、第１のＰＶセル層２０６および第２のＰＶセル層２１４の実施形態を分解図で示す。透明フロントシート２１０内のソーラーアクティブ領域の輪郭が参照のために示されているが、透明フロントシート２１０は明確性のために省略されている。第２のＰＶセル層２１４は、第１のＰＶセル層２０６のための収容場所を差し引いたソーラーアクティブ領域の形に形成されたフレームを含む。収容場所は、図示９００で示される通り、第１のＰＶセル層２０６の太陽セルを露出するように形成される除去材料を含み得る。さらに、または代わりに、収容場所はバスといった第１のＰＶセル層２０６の物理的な部品のためのスペースを可能にするためにさらに除去材料を含み得る。特定の実施形態では、収容場所は、第１のＰＶセル層２０６（たとえば、第２のＰＶセル層が垂直的により高い層である場合）の太陽セルの規定された露出量を提供する除去材料を含む。さらに、または代わりに、収容場所は、第２のＰＶセル層２１４（たとえば、第２のＰＶセル層が垂直的により低い層である場合）の規定された露出量を提供する除去材料を含み得る。本開示の意味における「除去材料」という語は、収容場所で形成されるフレームの構成の幾何学的な説明であり、たとえば、第２のＰＶセル層２１４のために鋳造されたフレームで初めに作製された損失部分で作られた物体を含む。

特定の実施形態では、第２のＰＶセル層２１４はその上に配置されたＰＶ材料を伴う基板フレームを含み、たとえば、その上に配置されたＣＩＧＳ材料を伴うガラスまたはステンレス鋼基板が挙げられる。第２のＰＶセル層２１４フレームは、その上にエッチング、材料内の配置の隙間または他の特色を含み得、「フレーム」の部分を電気的に隔離して、それによって複数の太陽セルを作成する。さらに、または代わりに、第２のＰＶセル層２１４は単一の電気的に持続したデバイスであり得る。

図１０を参照すると、図示９００は、ソーラーアクティブ領域にわたって持続した光学的適用範囲を形成する第１のＰＶセル層２０６と配置された第２のＰＶセル層２１４と一緒に示されている。第１および第２のＰＶセル層２０６、２１４は同一平面に配置され得、第１のＰＶセル層２０６が垂直的により高く配置された状態であるか、第２のＰＶセル層２１４が垂直的により高く配置された状態であるかである。

次に続く概略フローの説明はＰＶ装置を提供するための手法を実行する例示的な実施形態を提供する。説明される動作は例示的のみであることを理解し、動作は、本明細書で明示的に逆に記述されない限り、組み合わされるまたは分割される可能性があり、また、付け加えられるまたは取り除かれる可能性があり、ならびに、全体または一部分で並び替えられる可能性がある。説明される特定の動作は、コンピューター読み取り可能媒体上のコンピュータープログラム製品を実行するコンピューターによって遂行され得、ここで、コンピュータープログラム製品は、コンピューターが１つ以上の動作を実行する、または、１つ以上の動作を実行するよう他のデバイスに命令を発するようにさせる指示を含む。

本明細書に記載される特定の動作は１つ以上のパラメーターを解釈する動作を含む。本明細書で使用される解釈とは、当該技術分野で公知の任意の方法で値を受け取ることを含み、少なくとも、オペレーター入力として値を受け取ること、データリンクまたはネットワーク伝達から値を受け取ること、値を示す電子シグナル（たとえば、電圧、周波数、電流またはＰＷＭシグナル）を受け取ること、値を示すソフトウェアパラメーターを受け取ること、コンピューター読み込み可能媒体上のメモリー位置から値を読み取ること、当該技術分野で公知の任意の方法で、および／または解釈されたパラメーターが値によって算出され得るその値を受け取ることで、および／またはパラメーター値になると解釈されたデフォルト値を参照することで、値をランタイムパラメーターとして受け取ることが含まれる。

例となる手法は光起電力デバイスを形成する動作を含む。その形成は、第１のＰＶ活性材料を含む第１のＰＶセル層および第２のＰＶ活性材料を含む第２のＰＶセル層を提供することを含む。手法は、第２のＰＶセル層を第１のＰＶセル層から少なくとも部分的にずらされて配置する動作をさらに含む。手法は、外部回路記述を解釈する動作をさらに含む。外部回路記述は１つ以上の外部回路に関する、電圧および／または電流必要条件の任意の説明である。外部回路記述は、量的な値（たとえば、６．０ＶのＤＣ出力）、描写的な値（たとえば、直列配置）、および／または分類上の記述（たとえば、「０００３８型構成」）であり得、ここで、分類上の記述は事前に決定した値、および／または、たとえばクエリーを通して実行時間中に決定され得る値を含む。

手法は、第１のＰＶセル層および第２のＰＶセル層を外部回路記述に対応して選択される電気配置で電気的に結合する動作を含む。特定の実施形態では、それぞれの全体ＰＶセル層および／または各ＰＶセル層内の各々の太陽セルの特徴が知られ、モデル化され、または決定され、および外部回路記述および／もしくは外部回路記述に対応して決定されるパラメーターと比較される。第１のＰＶセル層および／または第２のＰＶセル層の電気配置は外部回路記述に対応して提供される。非制限的な反応の例には、第１および第２のＰＶセル層に、外部回路記述に適合する電気配置、外部回路記述に最も近い利用可能な適合を提供する電気配置（ここで、最も近い利用可能な適合には電圧値を超えないなどといった基準が含まれ得る）、および／または、デフォルト電気配置（たとえば、関連した適合が一切できない場合）を提供することが含まれる。

手法は、透明フロントシートおよびバックシートを提供する動作、ならびに、フロントシートがソーラーアクティブ領域を規定し、第１および第２のＰＶセル層がソーラーアクティブ領域にわたって持続した光学的適用範囲を規定するように、ＰＶデバイスをフロントシートとバックシートとの間に配置する動作をさらに含む。手法はフロントシートとバックシートを構造的につなげる動作をさらに含む。

特定の実施形態では、第１のＰＶセル層および第２のＰＶセル層を電気的に結合させる動作はＰＶセル層を外部回路結合装置に直列で電気的に結合させることを含む。特定の実施形態では、第１のＰＶセル層および第２のＰＶセル層を電気的に結合させる動作はＰＶセル層を外部回路結合装置に並列で電気的に結合させることを含む。特定の実施形態では、第１のＰＶセル層および第２のＰＶセル層を電気的に結合させる動作は第１のＰＶセル層を第１の外部回路結合装置に電気的に結合させること、および、第２のＰＶセル層を第２の外部回路結合装置に電気的に結合させることを含む。

上記明細書で引用される数値はいずれも、任意のより低い値と任意のより値との間に少なくとも２つの単位分の間隔があるとして、１単位ずつ増加するより低い値から上位の値までの全ての値を含む。例としては、部品の量、または、たとえば温度、圧力、時間などといったプロセス変数の値がたとえば１〜９０であり、さらに２０〜８０を含み、３０〜７０も含むと記述される場合、１５〜８５、２２〜６８、４３〜５１、３０〜３２などといった値が本開示に明白に挙げられることが意図される。１つの単位は最も正確な開示された単位と見なされ、たとえば、必要に応じて０．０００１、０．００１、０．０１または０．１である。これらは具体的に意図されたものの例に過ぎず、挙げられる最低値と最高値との間の数値の可能性のある全ての組み合わせが同様に本開示に明白に記述されることが企図される。

別に記述されない限り、全範囲に端点および端点の間の全ての数が含まれる。特許出願および公報を含む、全ての文献および参照の開示があらゆる目的で参照によって組み込まれる。本明細書における要素、成分、部品または工程の組み合わせを説明する「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」または「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という語の使用は、その要素、成分、部品または工程から実質的になる実施形態も企図する。冠詞「１つ（ａ）」もしくは「１つ（ａｎ）」の使用および／または単一の品目もしくは特色の開示は、明示的に逆に記述されない限り、２つ以上の品目または特色の存在を企図する。

本発明の例となる実施形態が開示される。しかし、当業者なら、開示された実施形態に対する特定の調節は本開示の教示内に含まれることを理解するだろう。したがって、次の特許請求の範囲が、本発明の忠実な範囲および内容を決定するために検討されるべきである。

Claims (15)

1. 製造製品であり、
   ソーラーアクティブ領域を規定する透明なフロントシートであり、前記フロントシートはバックシートと構造的につながっており、前記フロントシートおよび前記バックシートはその間に光起電力（ＰＶ）デバイスを有し、前記ＰＶデバイスは、
   光起電的に活性な第１の材料を含む第１のＰＶセル層、
   光起電的に活性な第２の材料を含む第２のＰＶセル層、
   を含み、ここで、前記第１のＰＶセル層および前記第２のＰＶセル層は少なくとも部分的にずらされ、前記ソーラーアクティブ領域にわたって持続した光学的適用範囲領域を規定する、前記フロントシートを含む、前記製造製品。
2. 前記光起電的に活性な第１の材料および前記光起電的に活性な第２の材料が異なるＰＶ材料を含む、請求項１に記載の製品。
3. 前記第１のＰＶセル層および前記第２のＰＶセル層が、前記ソーラーアクティブ領域のフレーム内で電気的に隔離された層を含む、請求項１および２のいずれか１項に記載の製品。
4. 前記持続した光学的適用範囲が、前記光起電的に活性な第１の材料および前記光起電的に活性な第２の材料の少なくとも１つが、前記ソーラーアクティブ領域の露出表面領域の少なくとも８５％を超えて直接露出するように組み立てられる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の製品。
5. 前記第１のＰＶセル層および前記第２のＰＶセル層がそれぞれ異なるバイパスダイオードを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の製品。
6. 外部回路結合装置をさらに含み、前記外部回路結合装置が、直列、並列および直列−配列から成る配置から選択される電気的な配置で前記第１のＰＶセル層および前記第２のＰＶセル層に結合される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の製品。
7. 前記第１のＰＶセル層に結合した第１の外部回路結合装置および前記第２のＰＶセル層に結合した第２の回路結合をさらに含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の製品。
8. 前記第１のＰＶセル層が、第１の方向に配置された主軸とアスペクト比を有する第１の複数のセルを含み、また、前記第２のＰＶセル層が、前記第１の方向が第２の方向とは異なる第２の方向に配置された主軸とアスペクト比を有する第２の複数のセルを含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の製品。
9. 前記第１の方向が前記第２の方向に垂直である、請求項８に記載の製品。
10. 前記第２のＰＶセル層がフレームを含み、前記フレームは、前記第１のＰＶセル層のための収容場所を差し引いたソーラーアクティブ領域の形に形成された前記光起電的に活性な第２の材料を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の製品。
11. 前記光起電的に活性な第１の材料が結晶シリカを含み、前記光起電的に活性な第２の材料は銅−インジウム−ガリウム−セレン化物を含む、請求項１０に記載の製品。
12. 前記第２のＰＶセル層が、前記ソーラーアクティブ領域の形に形成された前記光起電的に活性な第２の材料を含み、前記第２のＰＶセル層が前記第１のＰＶセル層の下で垂直に配置される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の製品。
13. 前記第１のＰＶセル層および第２のＰＶセル層のうち垂直的に上部のものが、前記第１のＰＶセル層および第２のＰＶセル層の垂直的に下部のものの電気接続アセンブリを光学的に覆うように配置される、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の製品。
14. 前記製品が建物一体型建設材料ユニットを含む、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の製品。
15. 方法であり、
    光起電力デバイスを形成し、ここで、その形成には、光起電的に活性な第１の材料を含む第１の光起電力（ＰＶ）セル層および光起電的に活性な第２の材料を含む第２のＰＶセル層を提供すること、ならびに、前記第２のＰＶセル層を前記第１のＰＶセル層から少なくとも部分的にずらされて配置することを含むこと、
    外部回路記述を解釈すること、
    前記第１のＰＶセル層および前記第２のＰＶセル層を、前記外部回路記述に対応して選択される電気的な配置で電気的に結合させること、
    透明フロントシートおよびバックシートを提供すること、
    前記フロントシートがソーラーアクティブ領域を規定し、前記第１のＰＶセル層および前記第２のＰＶセル層が前記ソーラーアクティブ領域にわたって持続した光学的適用範囲領域を規定するように、前記光起電力デバイスを前記フロントシートおよび前記バックシートの間に配置すること、ならびに
    フロントシートとバックシートを構造的につなげることを含む、前記方法。