JP2015534275A - 改良された遮蔽劣化耐性を有する光起電力デバイス - Google Patents

Abstract

ある数の光起電力（ＰＶ）セルセットを有する活性太陽光発電エリアを含む製品。ＰＶセルセットの各々は、１つ以上のＰＶセルを含み、ＰＶセルセットエリアを有する。ＰＶセルセットの各々は、所定の特徴面積値を有する幾何学的形状が、ＰＶセルセットに対応するＰＶセルセットエリアの逆バイアス分を超えるエリアを覆うように位置付けされ得ないような空間分布を含む。【選択図】 図６

Description

本発明は、改良された光起電力デバイスに関し、より詳細には、限定されないが、遮蔽誘発劣化に対して改良された耐性を有する光起電力デバイスに関する。

例えば建物一体型光起電力（ＢＩＰＶ）デバイス内に設置された太陽電池モジュールは、時折、部分的な遮蔽にさらされる。太陽電池モジュールが部分的な遮蔽にさらされると、直列回路からなるＰＶエリアの一部が遮蔽され、該直列回路の他の部分が依然として入射光にさらされるという状況が潜在的に生じる。ＰＶエリアの照射部分と直列になっているＰＶエリアの遮蔽部分は、該遮蔽部分が逆電圧バイアスにさらされるという可能性にさらされる。現在公知の太陽電池モジュールは、バイパスダイオードを利用することによって逆バイアス状況を管理することができる。しかし、逆バイアスの発生の可能性を完全に回避するのに必要とされるバイパスダイオードの数は、特に、セルの逆降伏電圧が他の用途に比べて比較的低くてよい薄膜用途においてかなり多くなる可能性がある。バイパスダイオードの数が多いと、デバイスのコストおよび複雑さが増し、収容してダイオードを包含するとき太陽エネルギー収集のためのデバイスの使用可能エリアが減少する可能性がある。

バイパスダイオードの数を、逆バイアスの可能性を回避するのに必要とされる数から減少させると、個々のＰＶエリアが逆バイアスを経験するというリスクをもたらす。逆バイアスに暴露されているＰＶエリアは、光が再導入された後でさえも短期間の電力低下を被り、より長い期間のまたは永久的な劣化を経験する可能性がある。

なかでも、この技術に関連し得る文献として、Ｙ．Ｊ．ＷａｎｇおよびＰ．Ｃ．Ｈｓｕによる論文、「Ａｎ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｎ ｐａｒｔｉａｌ ｓｈａｄｉｎｇ ｏｆ ＰＶ ｍｏｄｕｌｅｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ ＰＶ ｃｅｌｌｓ」、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ，ｏｎ．Ｅｎｅｒｇｙ，第３６巻、第５版、３０６９〜３０７８頁、２０１１が挙げられる。

本開示は、一態様において、各々が光起電力（ＰＶ）セルセットエリアを有するある数のＰＶセルセットを画定する活性太陽光発電エリアを有する製品を含む。該製品は、ＰＶセルセットの各々において、所定の特徴面積値を有する幾何学的形状が、対応するＰＶセルセットのＰＶセルセットエリアの逆バイアス分を超えて覆うように位置付けられ得ないような空間分布を有する、上記ＰＶセルセットの各々をさらに含む。

ある一定のさらなるまたは代替的な態様において、本開示は、以下の特徴のうち１つ以上を有する物品を含む：ＰＶセルセットの各々が、並列配置において電気的に接続されているある数のＰＶセルをさらに含み、ＰＶセルセットの各々に対応するＰＶセルセットエリアは、ＰＶセルセットのある数のＰＶセルの全エリアからなる、上記物品；ある数の概念幾何学的領域をさらに含み、概念幾何学的領域の各々において、高さが、少なくとも２つのＰＶセル高さであり、幅が、少なくとも２つのＰＶセル幅であり、ＰＶセルセットの各々は、複数の概念幾何学的領域に分布しているある数のセルからのＰＶセルを含む、上記物品；両端値を含む３〜６つの概念領域を有する上記物品；各々が等しい面積を有する概念幾何学的領域を有する、上記物品；ＰＶセルセットの各々が、概念幾何学的領域の各々内に位置付けられた少なくとも１つのＰＶセルを含む、上記物品；各ＰＶセルセットが、概念幾何学的領域を通して均一な分布を有するＰＶセルを含む、上記物品。例としての非限定的な等分布として：各ＰＶセルセットから各概念幾何学的領域まで等しい数のＰＶセル；各ＰＶセルセットから各概念幾何学的領域まで等しい面積のＰＶセル；各ＰＶセルセットから各概念幾何学的領域まで配分された数のＰＶセルであって、該配分された数が各概念幾何学的領域の面積に応じて決定されているもの；各ＰＶセルセットから各概念幾何学的領域まで配分された面積のＰＶセルであって、該配分された面積が、各概念幾何学的領域の面積に応じて決定されているもの；および／または円唇性調整をさらに含む上記分布のいずれか１つ；が挙げられる。

ある一定のさらなるまたは代替的な態様において、本開示は、以下の特徴のうち１つ以上を有する物品を含む：所定の特徴面積値が、各範囲が両端値を含む、１／３〜１／１２、１／２〜１／１０、１／２〜１／１５、および１／２〜１／２０からなる面積分から選択される、活性太陽光発電エリアの面積分を含む、上記物品；幾何学的形状が、円形、楕円形、正多角形、正方形、長方形、三角形、四辺形、および／または台形を含む、上記物品；逆バイアス分が、両端最小分画面積と最大分画面積との間の値（両端値を含む）を含み、最小分画面積は、対応するＰＶセルセットにおいて逆バイアスを引き起こす面積であり、最大分画面積は、対応するＰＶセルセットに電気的に接続しているバイパスダイオードを起動する面積である、上記物品；ならびに、同心フレーム配置で配置されているＰＶセルセットを有し、該同心フレーム配置が、内側のＰＶセルセットが、活性太陽光発電エリアの外縁に向かって延在している散在部分を含む、上記物品。

例としての物品は、ＰＶセル材料を含むＰＶセルセットを含み、バイパスダイオードと関連する直列ＰＶセルセットの数が、方程式：

からのｎを超える値を含む。

上記方程式において、ｎは、バイパスダイオードあたりの名目上最大の直列ＰＶセルセット数を含み、Ｖ_{ｂｙｐａｓｓ}は、バイパスダイオード有効電圧を含み、Ｖ_ｂは、ＰＶセルセット材料の逆降伏電圧を含み、Ｖ_ｃは、照射時のＰＶセル材料の動作電圧を含み、Ｔは、動作温度を含み、Ｔ_０は、参照温度を含み、βは、電圧温度係数を含む。

さらなるまたは代替的な態様において、本開示は：モジュールの電流電圧（ＩＶ）特性を解明すること；ＰＶセルＩＶ特性およびＰＶセル破壊プロファイルを解明すること；モジュールのＩＶ特性およびＰＶセルＩＶ特性に応じて、各ＰＶセルセットにおける直列ＰＶセルセットの数と並列ＰＶセルの数とを決定すること；モジュールの活性太陽光発電エリアを解明すること；ＰＶセルセットの数、ＰＶセルＩＶ特性、およびＰＶセル破壊プロファイルに応じて、名目上のバイパスダイオード数を解明すること；所定の特徴面積値を有する幾何学的形状を解明すること；ならびにＰＶセルセットの数、各ＰＶセルセットにおけるＰＶセルの数、モジュールの活性太陽光発電エリア、および名目上のバイパスダイオード数に応じて、ＰＶセルの空間分布および調整されたバイパスダイオード数を決定すること；を含めた動作を有する方法を含む。

ある一定のさらなるまたは代替的な態様において、本開示は、パラメータ：モジュール形態因子要件；ＰＶセル劣化プロファイル；バイパスダイオードコスト値；モジュール劣化プロファイル；空間分布および調整されたバイパスダイオード数に応じて決定された製造コスト関数；モジュールの信頼性プロファイル；および／または上記パラメータのいずれかに相当する感度値を決定することを含む動作を有する方法を含み、ＰＶセルの空間分布および調整されたバイパスダイオード数を決定することを含む動作は、上記パラメータにさらに応じるものである。ある一定のさらなるまたは代替的な態様において、本開示は、ＰＶセルの空間分布および調整されたバイパスダイオード数を決定することを繰り返して実施すること、ＰＶセルの空間分布および調整されたバイパスダイオード数に応じて建物一体型光起電力デバイスを製造すること、ならびに／またはＰＶセルの空間分布および調整されたバイパスダイオード数に応じて建物適用型光起電力デバイスを製造することを含む方法を含む。

図１は、ある数のＰＶセルセットを有する製品の概略図である。 図２は、以前から公知のＰＶデバイスの概略図である。 図３は、ある数のＰＶセルセットを有する別の実施形態の製品の概略図である。 図４は、ある数の概念幾何学的領域を示す。 図５は、ある数のＰＶセルセットを有する別の実施形態の製品の概略図である。 図６は、ある数のＰＶセルセットを有する別の実施形態の製品の概略図である。

図１を参照すると、光起電力（ＰＶ）デバイス１００が概略的に表されている。ＰＶデバイス１００は、ある数のＰＶセルセットを画定する活性太陽光発電エリア１０２を含む。各ＰＶセルセットは、１つ以上のＰＶセルを含む。複数のＰＶセルによってＰＶセルセットを形成する場合、ＰＶセルセットを形成するＰＶセルは、並列電気配置で接続されている。ＰＶデバイス１００は、４つのＰＶセルセット１０４、１０６、１０８、１１０を含む。ＰＶセルセット１０４、１０６、１０８、１１０は、同心フレーム配置で配置されている。同心フレーム配置は、活性太陽光発電エリア１０２の幾何学的中心からさらに位置付けられているＰＶセルセット１０４、１０６、１０８、１１０のうち外側のものを含む。外側の同心フレームＰＶセルセットは、内側の同心フレームＰＶセルセットの完全にまたは部分的に外側に位置付けられていてよい（例えば、ＰＶセルセット１０４は、ＰＶセルセット１０６の完全に外側に位置付けられている）。同心フレーム配置は、広範な幾何学的形状で、遮蔽により誘発される逆バイアスに対する良好な堅牢性を付与する。

ＰＶデバイス１００は、所定の特徴面積値を有する幾何学的形状が、対応するＰＶセルセットのＰＶセルセットエリアの逆バイアス分を超えて覆うように位置付けられ得ないような空間分布を有する、ＰＶセルセット１０４、１０６、１０８、１１０の各々１つを含む。幾何学的形状は、当該分野において公知のいずれの形状であってもよく、例えば、公知のまたは標準的な遮蔽物体を近似するように選択された形状であってよい。例としての幾何学的形状１１２ａが、活性太陽光発電エリア１０２の部分を覆う三角形として図示されている。幾何学的形状１１２ａは、全体形状のいずれの部分であってもよく、活性太陽光発電エリア１０２の上にいずれの様式（位置、角度など）で配向されていてもよい。別の例としての形状１１２ｂを図１に示す。各ＰＶセルセットのＰＶセルセットエリアの逆バイアス分は、ＰＶ材料の照射電圧およびＰＶ材料の逆バイアス電圧を含め、ＰＶセルセットのＰＶ材料に基づいて予め決定され得るエリアである。

逆バイアスを防止するのに十分な空間分布の決定は、本明細書に開示の利益を享受する当業者にとって機械的な工程であり、特定のＰＶデバイス１００を実施する当業者に一般に利用可能な情報である。ＰＶ材料の特性は、逆バイアスを引き起こす、ＰＶセルセットエリアの画分を規定し、幾何学的形状の形状およびサイズは、ＰＶデバイス１００が堅牢となる計画された遮蔽環境を付与する。例としての空間分布決定は、活性太陽光発電エリア１０２上に幾何学的形状１１２ａ、１１２ｂを繰り返して位置付けすること、ＰＶセルセットエリアのいずれかの逆バイアス分をブロックするのにいずれの位置付けが達成され得るかを決定することを含む。ある一定の実施形態において、幾何学的形状１１２ａ、１１２ｂの配向および位置の可能性のある状態空間は、所与のＰＶセルセットエリアのより多くのエリア量を覆う傾向にある位置決め値に焦点を合わすことによって劇的に低減され得る。ある一定の実施形態において、ＰＶセルセットは、複数のＰＶセルセットが幾何学的形状に由来する逆バイアスに供され得ないような、しかしながら、ＰＶセルセットのうち１つ以上が、幾何学的形状に由来する逆バイアスを潜在的に経験し得るような空間分布を有する。ある一定の実施形態において、ＰＶデバイス１００の漸増する保証コスト、製造コスト、および／または信頼性が、潜在的な逆バイアスに対して不安定であるＰＶセルセットのうち１つ以上によってさえも改善され得る。ある一定の実施形態において、全てのＰＶセルセットが、幾何学的形状に由来する逆バイアスを防止するのに十分な空間分布を有する。

図６を参照すると、ＰＶセルセット７０２、７０４、７０６、７０８、７１０の代替配置７００は、同心フレーム配置に位置付けられているＰＶセルセットを含む。ＰＶセルセット７１０のうち内側の１つは、活性太陽光発電エリアの外縁に向かって延在する散在部分７１２を含む。散在部分７１２は、外縁、または外縁に向かう途中の部分に延在していてよい。散在部分７１２は、幾何学的形状下にＰＶセルセット７１０の逆バイアスを回避するための、ＰＶセルセット７１０の空間分布の選択肢を付与する。ある一定の実施形態において、ＰＶセルセット７１０のうち内側の１つは、２つ以上の散在部分７１２を含む。ある一定の実施形態において、外側の同心フレームＰＶセルセット７０２、７０４、７０６、７０８のうちの１つ以上が、例えば、散在部分７１２が通過する、該部分が並列で電気的に接続されている、２つ以上の部分に分割されていてよい。

図２を参照すると、以前より公知のＰＶデバイスは、活性太陽光発電エリアに位置付けられたある数のＰＶセルを含む。デバイスにおける個々のＰＶセルは、遠位のＰＶセルと並列には接続されておらず、したがって、幾何学的形状１１２ａ、１１２ｂは、１つ以上のＰＶセルを逆バイアスするように容易に位置付けられる。図２に示すような以前より公知の配置は、遮蔽誘発劣化の影響を受けやすく、さらに／または個々のＰＶセルの逆バイアスを回避するために多数のバイパスダイオードを必要とする。

図３を参照すると、ＰＶデバイス３００は、並列配置で電気的に接続されているある数のＰＶセルを有するＰＶセルセット３１４、３１６、３１８、３２０の各々を含む。ＰＶセルセット３１４、３１６、３１８、３２０は、各ＰＶセルセット３１４、３１６、３１８、３２０内のＰＶセルの全エリアからなる全エリアを含む。各ＰＶセルセット３１４、３１６、３１８、３２０のＰＶセルは、ＰＶデバイス３００の活性太陽光発電エリア周辺に空間的に分布しており、これにより、幾何学的形状（図示せず）が、ＰＶセルセット３１４、３１６、３１８、３２０のうち１つが逆バイアスに設置されるように位置付けされ得ないようになっている。

図３の例において、ＰＶデバイス３００は、ある数の概念領域３０６、３０８、３１０、３１２に分割される。該例における分割は、横軸３０２および縦軸３０４に沿っているが、概念領域のいずれの分割も可能である。各概念領域の面積は、同じであっても、およそ等しくても、等しくなくてもよい。概念領域とは、組織的な概念であり、ＰＶデバイス３００において見られる物理的特徴ではない。概念領域３０６、３０８、３１０、３１２の使用により、便利な組織的システムが付与され、徹底した演算または計算をすることなく、ＰＶセルセット３１４、３１６、３１８、３２０の各々の最小程度の分布を確保する。付加的または代替的には、各ＰＶセルセットの個々のセルは、ＰＶデバイス３００に関して手動で位置付けられてよく、かつ／またはセルの空間分布の数学的記述が発生かつ利用されて、定量的に記述され得る自動分布を付与することができる。

例としてのＰＶデバイス３００は、少なくとも２つのＰＶセル高さおよび少なくとも２つのＰＶセル幅を有する概念幾何学的領域を含む。ある一定の実施形態において、ＰＶセルセット３１４、３１６、３１８、３２０の各々は、２つ以上の概念幾何学的領域のうちの各々において少なくとも１つのＰＶセルを含む。付加的または代替的には、Ｖセルセット３１４、３１６、３１８、３２０の各々は、概念幾何学的領域の各々において少なくとも１つのＰＶセルを含む。ＰＶデバイス３００は、４つの概念幾何学的領域を含むが、ＰＶデバイスは、両端値を含む３〜６つの概念領域を含めたいずれの数の概念幾何学的領域を含んでいてもよい。ある一定の実施形態において、ＰＶセルは、概念幾何学的領域内に全体にまたは部分的に位置付けられているとき、概念幾何学的領域内にあるとみなされてよい。

図４を参照すると、ＰＶデバイス４００は、６つの概念幾何学的領域４０２、４０４、４０６、４０８、４１０、４１２を含む。概念幾何学的領域の形状は、任意であってよく、所望の分布を付与するように選択されても、ＰＶセル分布の計算または設計の利便性のために選択されても、ならびに／または幾何学的形状のサイズおよび／もしくは形状に従って選択されてもよい。

例としてのＰＶデバイスは、概念幾何学的領域を通して均一な分布を有するＰＶセルを含む各ＰＶセルセットを含む。均一な分布の例として、限定することなく、各概念幾何学的領域において等しい数のＰＶセル、各概念幾何学的領域において等しい面積のＰＶセル、各概念幾何学的領域において可能な限り等しいＰＶセル数（例えば、ＰＶセルが概念幾何学的領域内で均一に分割していないとき）、可能な限り等しい、各概念幾何学的領域におけるＰＶセル面積（例えば、ＰＶセルの面積が、完全に等しい分布を可能にしない別々の最小面積量を有する場合）、各概念幾何学的領域の面積によって概念幾何学的領域の各々において配分されている、上記分布のいずれか１つ（例えば、面積２Ｘの概念幾何学的領域は、面積Ｘの概念幾何学的領域の２倍多いＰＶセルを含み、または２倍のＰＶセル面積を含む）、円唇化を考慮して調整された上記分布のいずれか１つ、および／または通常の製造上の公差に従って変動する上記分布のいずれか１つが挙げられる。概念幾何学的領域内の分布のいずれも、全ての概念幾何学的領域内の分布であっても、所与のＰＶセルセットが現れる概念幾何学的領域の中でちょうどの分布であってもよい。

ある一定の実施形態において、幾何学的形状の所定の特徴面積値は、活性太陽光発電エリアの特定の面積分を含む。面積分の例として、限定されることなく、活性太陽光発電エリアの１／３〜１／１２、１／２〜１／１０、１／２〜１／１５、および／または１／２〜１／２０である所定の特徴面積値が挙げられる。記載のサイズ範囲は包括的であり、ＰＶデバイス内のＰＶセルセットの範囲および対応する黙示の数（例えば、３つのＰＶセルセットにおいて、各々が、活性太陽光発電エリアの１／３である）は非限定的である。各ＰＶセルセットは、同じ面積を有していてもよく、および／またはＰＶセルセットの１つ以上が異なる面積を有していてもよい。所定の特徴面積値は、推定される遮蔽因子、例えば、エリア内における枝葉に由来する名目上または最悪の場合には葉のサイズ、動作中のある数のＰＶデバイスの野外観察を通して決定された遮蔽物体のサイズ、規則に従った、製造者の仕様書もしくは元々の機器の製造者の仕様書によって特定される物体のサイズ、または当該分野において公知の任意の他の推定される遮蔽因子に従って選択され得る。付加的または代替的には、所定の特徴面積値は、推定されるＰＶデバイス因子、例えば、ＰＶセルの逆バイアスを防止するバイパスダイオードを始動させる傾向にあるまたは実質的に始動させるに違いない遮蔽物体のサイズに従って選択され得る。幾何学的形状の例として、円形、楕円形、正多角形、正方形、長方形、三角形、四辺形、および／または台形が挙げられる。幾何学的形状は、これらの形状の組み合わせであってもよく、および／あるいは全体的に異なった形状、例えば、一般的な遮蔽物体（例えば、葉、外れた屋根のタイル、炉端、旗竿など）の形状、あるいは、規則に従った、製造者の仕様書もしくは元々の機器の製造者の仕様書によって、または当該分野において公知の任意の他の推定される遮蔽因子によって特定される形状であってもよい。

ある一定の実施形態において、逆バイアス分は、最小分画面積と最大分画面積と（両端値を含む）によって境界される値である。例としての最小分画面積は、名目上の設計に関して、空間分布が決定または更新される前に、ある位置および配向にて対象のＰＶセルセットにおいて逆バイアスを誘発する可能性がある所与の形状についての最小面積を含む、対応するＰＶセルセットにおいて逆バイアスを引き起こす面積である。例としての最大分画面積は、対象のＰＶセルセットに電気的に接続されているバイパスダイオードを活性化する面積である。

例としてのＰＶデバイスは、ＰＶセル材料を有するＰＶセルセットを含み、バイパスダイオードと関連する直列ＰＶセルセットの数が、方程式１：

からのｎを超える値を含む。

上記方程式において、ｎは、バイパスダイオードあたりの名目上最大の直列ＰＶセルセット数を含み、Ｖ_{ｂｙｐａｓｓ}は、バイパスダイオード有効電圧を含み、Ｖ_ｂは、ＰＶセルセット材料の逆降伏電圧を含み、Ｖ_ｃは、照射時のＰＶセル材料の動作電圧を含み、Ｔは、動作温度を含み、Ｔ_０は、参照温度を含み、βは、電圧温度係数を含む。方程式１のパラメータの値は、特定のＰＶデバイス構成およびＰＶセル材料を実施する当業者に一般に公知である。以前より公知の構成では、バイパスダイオードにおいてｎ個を超える直列回路を含むと、逆バイアスをするならびに短期間での電力損失および長期間での劣化を引き起こす大きなリスクをもたらす。上記の空間分布含むＰＶセルセットを有するＰＶデバイスは、逆バイアス事象の機会を大幅に低減し、バイパスダイオード数の相対的な減少を可能にする。ある一定の実施形態において、バイパスダイオードに関連するＰＶセルセットの数は、ｎ以下である。例えば、方程式１におけるパラメータは、時間および劣化と共に変化してよく、また、空間的に分布したＰＶセルセットを利用してバイパスダイオード数を増加させることにより、エージングもしくは非名目上の製造、または両方に関するいくらかのマージンを付与することができる。

図５を参照すると、ＰＶデバイス６００は、ある数の空間的に分布したＰＶセルセット６０２、６０４、６０６、６０８を含む。ＰＶセルセットの各々は、所定の幾何学的形状（図示せず）がＰＶセルセット６０２、６０４、６０６、６０８のいずれか１つの逆バイアス分を遮蔽するように位置付けされ得ないように空間的に分布している２つのＰＶセル（例えば、６０２ａ、６０２ｂ）に分割される。図６の例は、実例的な構成であり、限定的ではない。

以下に続く概略のフローの説明により、ある数のＰＶセルセットを有する製品を設計するための手法を実施する例示的な実施形態を提供する。製品は、ある一定の実施形態において、建物一体型ＰＶデバイスなどのＰＶデバイスの一部として使用可能である。示した動作は、単に例示のみであると理解され、これらの動作は、本明細書において反対のことが明確に記述されていない限り、組み合わされても分割されてもよく、追加されても除去されてもよく、さらには全体または一部の順序が換えられてもよい。示されているある一定の動作は、コンピュータ可読媒体においてコンピュータプログラムプロダクトを実行するコンピュータによって実施されてよく、ここで、コンピュータプログラムプロダクトは、コンピュータに該動作のうち１つ以上を実行させる、またはコマンドを他のデバイスに送って該動作のうち１つ以上を実行させる指示を含む。

本明細書に記載のある一定の動作は、１つ以上のパラメータを解明する動作を含む。解明するとは、本明細書において利用されているとき、データリンクまたはネットワーク通信からの値を受信することを少なくとも含めた当該分野において公知の任意の方法によって値を受信すること、値を示す電子信号（例えば、電圧、周波数、電流、またはパルス幅変調［ＰＷＭ］信号）を受信すること、値を示すソフトウェアパラメータを受信すること、非一時的コンピュータ可読記憶媒体における記憶場所からの値を読み取ること、ならびに／あるいは、当該分野において公知の任意の手段によって：オペレータもしくはユーザーによる値の入力によって、および／または解明されたパラメータを計算することができる値を受信することによって、および／または解明されているデフォルト値を参照してパラメータ値とすることによって；ランタイムパラメータとしての値を受信することを含む。

例としての手法は、モジュールの電流−電圧（ＩＶ）特性を解明する動作を含む。モジュールのＩＶ特性は、全ＰＶデバイス（例えば、ＰＶデバイス１００）および／または一緒に協働するある数のＰＶデバイスのための電気的出力要件である。モジュールのＩＶ特性は、電圧、電流、および／または電力要件を含んでよく、ＰＶデバイスのモジュールレベル性能要件の最適もしくは所望の値、上（もしくは下）限、劣化要件、アップタイム要件、保証要件、または任意の他の記載をさらに含んでいてよい。

例としての手法は、ＰＶセルＩＶ特性およびＰＶセル破壊プロファイルを解明する動作をさらに含む。ＰＶセルＩＶ特性は、個々のＰＶセルおよび／またはＰＶセルセットの電流および電圧性能を含み、これらは、製造情報、利用したＰＶ材料、周囲のＰＶ設計（バリア層、カプセル化、電気接続などにおいて用いられる材料およびこれらの設計に起因した、例えば、透明性、反射性、内部損失など）によって一般に公知である。ＰＶセル破壊プロファイルは、逆バイアス事象が生じるＰＶセルセットの条件を決定するのに利用される情報を含み、ＰＶ材料の降伏電圧、ＰＶ材料への温度の影響、および／またはあらゆるバイパスダイオードの性質の考慮に関する情報を含む。

該手法は、モジュールのＩＶ特性およびＰＶセルＩＶ特性に応じて、各ＰＶセルセットにおける直列ＰＶセルセットの数と並列ＰＶセルの数とを決定することを含む。各セルセットにおける並列ＰＶセルの数の決定は、各セルのエリアの決定を含んでよく、ある一定の実施形態において、各ＰＶセルセットは、単一のＰＶセルのみを含んでよい。該手法は、モジュールの活性太陽光発電エリアを解明する動作、ならびにＰＶセルセットの数、ＰＶセルＩＶ特性、およびＰＶセル破壊プロファイルに応じて名目上のバイパスダイオード数を解明する動作をさらに含む。

該手法は、所定の特徴面積値を有する幾何学的形状を解明する動作；ならびにＰＶセルセットの数、各ＰＶセルセットにおけるＰＶセルの数、モジュールの活性太陽光発電エリア、および名目上のバイパスダイオード数に応じて、ＰＶセルの空間分布および調整されたバイパスダイオード数を解明する動作をさらに含む。

ある一定のさらなるまたは代替的な態様において、該手法は、１つ以上のさらなる動作によって空間分布および／または調整されたバイパスダイオード数を決定することを含む。動作の例として：モジュールの形態因子要件（例えば、最大値、サイズ、重量、厚さなど）を解明すること：ＰＶセル劣化プロファイル（ＰＶセル材料の後の寿命において、例えば、ＰＶセル電力のデリバティブ性の損失、降伏電圧の変化などの原因になる）を解明すること；限定されることなく、バイパスダイオードのコストならびに／または製造、保証の影響および／またはバイパスダイオードに関連する設計の複雑さによる関係するコストを含めたバイパスダイオードコスト値を解明すること；限定されることなく、モジュールの経時的な電気出力要件、向上した遮蔽堅牢性を付与する空間的に分布したＰＶセルセットのライフサイクルコスト／利益に影響し得る、モジュールレベルに関連した劣化因子（例えば、水の侵入、層間剥離、透明材料の混濁）を含めたモジュール劣化プロファイルを解明すること；ならびに、空間分布および調整されたバイパスダイオード数に応じて決定される製造コスト関数（例えば、空間分布および／もしくはバイパスダイオード設計値の最適化および／もしくは漸増的な改善を可能にする）；モジュールの信頼性プロファイル（例えば、保証コストおよび／もしくは経時的な電気出力要件に関する要件または目標）；ならびに／または上記パラメータのいずれかに相当する感度値を解明することが挙げられる。ある一定の実施形態において、ＰＶセルセットの空間分布および／または調整されたバイパスダイオード数を決定する動作は、記載されているパラメータのうち１つ以上を考慮してさらに実施される。付加的または代替的には、該手法は、ＰＶセルの空間分布および／または調整されたバイパスダイオード数を繰り返して決定する動作を含む。該手法は、ＰＶデバイスの設計を最適化する、漸増的に改善する、および／または確認する動作を提供し、ここで、かかる改善または確認は、遮蔽、および／またはＰＶデバイスのライフサイクルコスト／利益のうちの１つ以上の態様に対するＰＶデバイスの堅牢性を対象としている。ＰＶデバイスのライフサイクルは、本明細書において記載されているとき、保証期間、市場のライフサイクル期間、調整期間、ならびに／または他の選択された期間および／もしくは動作パラメータ空間（例えば、動作時間、送達されたエネルギーなど）に言及するものである。

ある一定の実施形態において、該手法は、ＰＶセルの空間分布および調整されたバイパスダイオード数に応じて、建物一体型光起電力デバイス、例えば、ソーラー屋根タイルを製造する動作を含む。付加的または代替的には、例としての手法は、ＰＶセルの空間分布および調整されたバイパスダイオード数に応じて、建物適用型光起電力デバイス、例えば、屋根取付型モジュールを製造する動作を含む。

上記適用において列挙したあらゆる数値は、任意のより低い値と任意のより高い値との間で少なくとも２単位の分離があることを条件として、１単位の増分において、より低い値からより高い値までの全ての値を含む。例として、成分の量またはプロセス可変値、例えば、温度、圧力、および時間などが、例えば、１〜９０であり、２０〜８０をさらに含み、３０〜７０も含むと記述されているとき、１５〜８５、２２〜６８、４３〜５１、３０〜３２などの値は、本開示において、明確に列挙されていることが意図される。１単位は、開示されている最も正確な単位、例えば、必要に応じて、０．０００１、０．００１、０．０１または０．１であるとみなされる。これらは、具体的に意図されている単なる例であり、最小値と最大値との間の数値の全ての可能な組み合わせが、同様に、本開示において明確に記述されているとみなされるべきである。

別途記述しない限り、全ての範囲は、両方の終点およびこれら終点間の全ての数を含む。特許出願および公開公報を含めた全ての論文および参照文献の開示内容は、全ての目的で参照により組み込まれる。本明細書における要素、成分、構成要素または工程の組み合わせを記載している用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」または「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」の使用もまた、該要素、成分、構成要素または工程から本質的になる実施形態を企図している。物品における「１つの（ａ）」もしくは「１つの（ａｎ）」の使用および／または単一の項目もしくは特徴の開示は、反対であることが明確に記述されていない限り、該項目または特徴が１を超えて存在することを企図している。

本発明の例としての実施形態を開示した。しかしながら、当業者は、開示されている実施形態に対してのある一定の変更が本開示の教示内でなされることを理解するだろう。したがって、以下の特許請求の範囲は、本発明の範囲および内容を決定するのに検討されるべきである。

Claims (15)

1. 各々が光起電力（ＰＶ）セルセットエリアを含む複数のＰＶセルセットを画定する活性太陽光発電エリアを含む製品であって；
   前記ＰＶセルセットの各々が、所定の特徴面積値を有する幾何学的形状が、対応する前記ＰＶセルセットの前記ＰＶセルセットエリアの逆バイアス分を超えて覆うように位置付けされ得ないような空間分布を含む、製品。
2. 前記ＰＶセルセットの各々が、並列配置で電気的に接続されているある数のＰＶセルをさらに含み、前記ＰＶセルセットの各々に対応する前記ＰＶセルセットエリアが、前記ＰＶセルセットの前記ある数のＰＶセルの全エリアからなる、請求項１に記載の製品。
3. 前記活性太陽光発電エリアが、複数の概念幾何学的領域をさらに含み、前記概念幾何学的領域の各々は、高さが少なくとも２つのＰＶセル高さ、幅が少なくとも２つのＰＶセル幅であり、前記ＰＶセルセットの各々は、複数の前記概念幾何学的領域に分布する前記ある数のセルからのＰＶセルを含む、請求項２のいずれか一項に記載の製品。
4. 両端値を含む３〜６つの概念幾何学的領域をさらに含む、請求項３に記載の製品。
5. 前記概念幾何学的領域が、等しい面積を含む、請求項３および４のいずれか一項に記載の製品。
6. 前記ＰＶセルセットの各々が、前記概念幾何学的領域の各々内に位置付けられた少なくとも１つのＰＶセルを含む、請求項３〜５のいずれか一項に記載の製品。
7. 前記ＰＶセルセットの各々からの前記ＰＶセルが、前記概念幾何学的領域を通して等しい分布を含む、請求項３〜６のいずれか一項に記載の製品。
8. 前記等しい分布が：
   各ＰＶセルセットから各概念幾何学的領域まで等しい数のＰＶセル；
   各ＰＶセルセットから各概念幾何学的領域まで等しい面積のＰＶセル；
   各ＰＶセルセットから各概念幾何学的領域まで配分された数のＰＶセルにおいて、前記配分された数が、各概念幾何学的領域の面積に応じて決定されている、前記ＰＶセル：
   各ＰＶセルセットから各概念幾何学的領域まで配分された面積のＰＶセルにおいて、前記配分された面積が、各概念幾何学的領域の面積に対応して決定されている、前記ＰＶセル；ならびに
   円唇性調整をさらに含む、上記分布のいずれか１つ；
   からなる分布から選択される少なくとも１つの分布を含む、請求項７に記載の製品。
9. 前記所定の特徴面積値が、両端値を含んで、１／３〜１／１２、１／２〜１／１０、１／２〜１／１５、および１／２〜１／２０からなる面積分から選択される、前記活性太陽光発電エリアの面積分を含む、上記請求項のいずれか一項に記載の製品。
10. 前記逆バイアス分が、両端値を含んで：
    前記ＰＶセルセットにおいて逆バイアスを引き起こす、前記ＰＶセルセットエリアの最小分画面積と；
    前記ＰＶセルセットに電気的に接続されているバイパスダイオードを活性化する最大分画面積と
    の間の値を含む、上記請求項のいずれか一項に記載の製品。
11. 前記ＰＶセルセットが、ＰＶセル材料を含み、バイパスダイオードと関連する直列ＰＶセルセットの数が、方程式：
    式中、ｎは、バイパスダイオードあたりの名目上最大の直列ＰＶセルセット数を含み、Ｖ_{ｂｙｐａｓｓ}は、バイパスダイオード有効電圧を含み、Ｖ_ｂは、前記ＰＶセルセット材料の逆降伏電圧を含み、Ｖ_ｃは、照射時の前記ＰＶセル材料の動作電圧を含み、Ｔは、動作温度を含み、Ｔ_０は、参照温度を含み、βは、電圧温度係数を含む；
    からのｎを超える値を含む、上記請求項のいずれか一項に記載の製品。
12. 前記ＰＶセルセットエリアが、同心フレーム配置内の範囲にあり、前記ＰＶセルセットの内側のものが、前記活性太陽光発電エリアの外縁に向かって延在する散在部分をさらに含む、上記請求項のいずれか一項に記載の製品。
13. モジュールの電流電圧（ＩＶ）特性を解明すること；
    ＰＶセルＩＶ特性およびＰＶセル破壊プロファイルを解明すること：
    前記モジュールのＩＶ特性および前記ＰＶセルＩＶ特性に応じて、各ＰＶセルセットにおける直列ＰＶセルセットの数と並列ＰＶセルの数とを決定すること；
    モジュールの活性太陽光発電エリアを解明すること；
    前記ＰＶセルセットの数、前記ＰＶセルＩＶ特性、および前記ＰＶセル破壊プロファイルに応じて、名目上のバイパスダイオード数を解明すること；
    所定の特徴面積値を有する幾何学的形状を解明すること；ならびに
    前記ＰＶセルセットの数、前記各ＰＶセルセットにおけるＰＶセルの数、前記モジュールの活性太陽光発電エリア、および前記名目上のバイパスダイオード数に応じて、前記ＰＶセルの空間分布および調整されたバイパスダイオード数を決定すること
    を含む方法。
14. モジュールの形態因子要件；ＰＶセル劣化プロファイル；バイパスダイオードコスト値；モジュール劣化プロファイル；前記空間分布および前記調整されたバイパスダイオード数に応じて決定された製造コスト関数；モジュールの信頼性プロファイル；ならびに上記パラメータのいずれかに対応する感度値；
    からなるパラメータのリストから選択される少なくとも１つのパラメータを決定すること
    をさらに含み、
    前記ＰＶセルの前記空間分布および調整されたバイパスダイオード数を決定することが、前記少なくとも１つのパラメータにさらに対応しており；
    前記ＰＶセルの前記空間分布および調整されたバイパスダイオード数を決定することを繰り返して実施することをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記ＰＶセルの前記空間分布および調整されたバイパスダイオード数に応じて建物一体型光起電力デバイスおよび建物適用型光起電力デバイスのうちの一方を製造することをさらに含む、請求項１３および１４のいずれか一項に記載の方法。