JP2016530854A - 光起電システム - Google Patents

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Abstract

本発明は、１つ以上の追加のルーフィングパネルと相互接続するためのルーフィングパネルに関する。ルーフィングパネルは、インバータに結合されたＰＶセルと、別のルーフィングパネルおよび／またはＡＣグリッドおよび／またはＡＣインバータに電力を伝送するための、および／または別のルーフィングパネルから電力を受け取るための無線（または任意で有線）電力伝達回路を備える。

Description

本発明は、光起電（ＰＶ：ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ）システムおよび光起電アセンブリ、ならびにそれらのルーフィング（屋根材）製品での使用に関する。
より詳細には、本発明は、光起電ウェーハ、帆、セル、モジュールなど（一般に「セル」と呼称される）を、設置時および／または設置中にリンク、または結合して、有効な電気出力を可能にする方法に関する。
システムの多くは、基板を有するＰＶユニットまたは基板を有していないＰＶユニットが、バス、ケーブルなどに電気的に接続していることが必要である。一例としては、独立型のアレイであるにせよ、または、例えば建造物のクラッディング（屋根および／または壁）の一部を形成している場合であるにせよ、ＰＶユニットのアレイに依存しているＰＶ発電システムがある。
ＰＶユニットは、それがどのような形態であっても（独立型であるにせよ、または基板を有する型であるにせよ）、いずれかの電気的接続で雨風にさらされる場合が多い。
さらにまた、設置時に複数のＰＶユニットの接続が必要である場合、例えば、アレイとして屋上に設置されたときに、有効な出力を引き出すために必要な電気的接続を、多数の有線で、または別の方法で接触させることは、面倒であり、費用と時間がかる場合がある。これらの接続を、最初に（すなわち雨風や環境による悪化を被る前に）適切に行うことが、ユニットの機能性にとってきわめて重要である。しかしながら、短期間に多数の接続を行なって設置を終える必要がある場合には、個々の接続それぞれの品質は、見逃されやすい。
本発明は、改良されたルーフィングパネルを提供することを目的とする。
１つの態様では、本発明は、１つ以上の追加のルーフィングパネルと相互接続するためのルーフィングパネルであって、インバータに結合されたＰＶセルと、別のルーフィングパネルおよび／またはＡＣグリッドおよび／またはＡＣインバータに電力を伝送するための、および／または別のルーフィングパネルから電力を受け取るための無線電力伝達回路と、を備えるルーフィングパネルに関する。
好ましくは、無線電力伝達回路は、誘導子および整流器を備える受電回路を備える。
好ましくは、無線電力伝達回路は、インバータに結合された誘導子と、存在する場合には受電回路と、を備える送電回路を備える。
好ましくは、パネルは、グリッドへの送電用の、受電回路のインバータおよび整流器に結合されたＰＶセルからの電力を受け取り、かつ反転するためのグリッドインバータをさらに備える。
好ましくは、グリッドインバータは、単極のインバータである。
１つの態様では、本発明は、エネルギー出力を供給するルーフィングシステムであって、ＰＶセルからの出力を捕捉し、伝達し、かつ反転させて、ＡＣグリッドに伝達するための電力変換モジュールおよびＰＶセルが、ルーフィングパネルの成形特徴部に組み込まれている、複数の相互接続されたルーフィングパネルを備える、ルーフィングシステムに関する。
１つの態様では、本発明は、各ルーフィングパネルが、無線電力伝達回路を介して先行する従属パネルから電力を受け取り、かつ、各従属ルーフィングパネルが、無線電力伝達回路を介して後続のルーフィングパネルに電力を伝送するように設けられている、１つ以上の、上述したいずれかのものによる従属ルーフィングパネルと、少なくとも１つの、上述したいずれかのものによる主ルーフィングパネルと、を備える２つ以上のルーフィングパネルに関する。
好ましくは、ルーフィングパネルは、先行するルーフィングパネルから無線電力伝達回路を介して伝送される電力を受け取り、およびその電力を有線電力伝達または無線電力伝達を介して後続のルーフィングパネルに伝送するためのノードを有するバスを備える。
１つの態様では、本発明は、１つ以上の追加のルーフィングパネルと相互接続するためのルーフィングパネルであって、インバータに結合されたＰＶセルと、別のルーフィングパネルおよび／またはＡＣグリッドに電力を伝送するための、および／または別のルーフィングパネルから電力を受け取るための有線電力伝達回路および／または導体および／または端子などと、を備えるルーフィングパネルに関する。
１つの態様では、本発明は、オーバーラップしている領域およびアンダーラップしている領域と、オーバーラップしている領域内のＰＶセル用の１つ以上のＰＶ領域と、好ましくはアンダーラップしている領域内の電力変換モジュール用の凹部と、を備えるルーフィングパネルに関する。
好ましくは、ルーフィングパネルは、アンダーラップしている領域に、１つ以上の成形特徴部（formed feature）を備える。
好ましくは、成形特徴部は、ルーフィングシステムにおいてルーフィングパネルが他のルーフィングパネルとともに設けられているときに、空気流を供給する通気路を生成する。
好ましくは、ルーフィングパネルは、１つ以上のＰＶ領域内の１つ以上のＰＶセルと、１つ以上のＰＶセルの出力に接続された凹部内の電力変換モジュールと、をさらに備える。
好ましくは、ルーフィングパネルは、それぞれが無線電力伝達用コイルおよび／または変圧器を担持するための、第１のコイル領域と、第２のコイル領域と、をさらに備える。
好ましくは、電力変換モジュールは、１つ以上のＰＶセルの出力に接続された／接続するための入力と、入力に結合されたＤＣ−ＡＣインバータと、出力ＡＣグリッドバスに接続するための出力と、を備える。
好ましくは、ルーフィングパネルは、第１のコイル領域内の第１のコイルと、第２のコイル領域内の第２のコイルと、を備え、第１のコイルおよび第２のコイルが対応するルーフィングパネルのそれぞれのコイルと誘導結合するために、各コイルが、電力変換モジュールに結合される。
あるいは、ルーフィングパネルは、第１のコイル領域に、ＤＣバスまたはＡＣバス上のそれぞれのコイルと誘導結合するための第１のコイル領域を備える。
別の態様では、本発明は、上記のような、第１のルーフィングパネルの第１のコイル領域が、隣接したルーフィングパネルの対応するコイル領域と一致するように設けられた複数のルーフィングパネルを備え、その結果、それぞれの第１のコイルおよび対応するコイルが誘導的に結合して、一方のルーフィングパネルからもう一方のルーフィングパネルまで電力を伝達する。
あるいは、別の態様では、ルーフィングパネルは、上記のような、第１のルーフィングパネルの第１のコイル領域が、他のルーフィングパネルに無線結合し、かつ、出力ＡＣグリッドバスに直接的または間接的に結合しているＤＣバスまたはＡＣバス上の、対応するコイルと一致するように設けられている、複数のルーフィングパネルを備える。
好ましくは、第１のコイル領域は、対応するコイルを担持するＤＣバスまたはＡＣバス上のコイル領域に、機械的に結合している。
好ましくは、複数のルーフィングパネルは、パネルのうちの１つがその電力変換モジュールからの出力を出力バスに結合するように、設けられている。
好ましくは、複数のルーフィングパネルが、屋根を形成する基板またはフレーム上に設けられている。
好ましくは、１つ以上の成形特徴部が、ルーフィングパネルを基板またはフレームからずらして、通気路を生成する。
好ましくは、凹部は、１つ以上の成形特徴部によって生成された通気路の中にある。
好ましくは、凹部は、凹部内の電力変換モジュールから通路内の空気流への熱伝達を増大させる輪郭形状を備える。
好ましくは、凹部は、凹部内の電力変換モジュールを通気路内の空気流に熱的に結合させるための熱ペーストを有する。好ましくは、熱ペーストが、アルミニウムなどの熱伝導性材料でドープされる。
エネルギー出力を供給するルーフィングシステムは、ＰＶセルからの出力を捕捉し、伝達し、かつ反転させて、ＡＣグリッドに伝達するための電力変換モジュールおよびＰＶセルが、ルーフィングパネルの成形特徴部に組み込まれている、（上述したいずれかのような）複数の相互接続されたルーフィングパネルを備えている。
好ましくは、電解液または他の蓄電手段に代わって、誘導性および／または容量性電力伝達が、マイクロインバータのエネルギー貯蔵部に結合される。
好ましくは、コイルの誘導結合は、電力系統、負荷またはバッテリからの電力制御のガルヴァニック絶縁を可能にする変圧器を作り出す。
１つの態様では、本発明は、無線電力伝達出力を供給するように適合された光起電ユニットであって、電気出力を生成する１つ以上の光起電セルと、無線電力伝達を介して電気出力を伝達するために結合された少なくとも１つの無線電力伝達トランスミッタと、を備える光起電ユニットに関する。
好ましくは、光起電ユニットは、屋根または基板パネルに設置して、ルーフィング製品としての機能を果たすためのものである。
好ましくは、電気出力は、無線電力伝達を介して負荷および／または出力導体に伝達される。
好ましくは、無線電力伝達が容量結合を介することにより、無線電力伝達トランスミッタが、無線電力伝達レシーバが負荷および／または出力導体に結合された（または結合するための）キャパシタを形成する。
好ましくは、無線電力伝達トランスミッタは、キャパシタ極板を備える。
好ましくは、キャパシタ極板は、表面テクスチャリングを有する。
好ましくは、表面テクスチャリングは、ナノスケールおよび／またはマイクロスケールの表面テクスチャリングである。
好ましくは、２つ以上の光起電セルが、ともに結合されて電気出力を生成し、光起電セルは、無線電力伝達を用いてともに結合されている。
１つの態様では、本発明は、ともに結合されて電気出力を生成する２つ以上の光起電ユニットであって、それぞれが本明細書に規定されている光起電ユニットに従っているとともに、光起電セルが、無線電力伝達を用いてともに結合されている光起電ユニットに関する。
１つの態様では、本発明は、本明細書に規定されている光起電ユニットに従っている光起電ユニットを備える屋根またはルーフィング構成部品に関する。
好ましくは、屋根またはルーフィング構成部品は、無線電力伝達トランスミッタからの電気出力を受け取るための負荷または出力導体に結合された（または結合するための）、少なくとも１つの無線電力伝達レシーバをさらに備えている。
好ましくは、無線電力伝達が容量結合を介することにより、無線電力伝達トランスミッタが、無線電力伝達レシーバが負荷および／または出力導体に結合された（または結合するための）キャパシタを形成する。
好ましくは、無線電力伝達トランスミッタは、キャパシタ極板を備える。
好ましくは、キャパシタ極板は、表面テクスチャリングを有する。
好ましくは、表面テクスチャリングは、ナノスケールおよび／またはマイクロスケールの表面テクスチャリングである。
１つの態様では、本発明は、直接または間接的に太陽光エネルギーを受け取り、電気出力を生成するように据え付けが可能であるか、または据え付けられるように適合された、任意の適切な形式（基板を有するか、または基板を有していないか）のＰＶユニットに関する。この装置は、（誘導結合および／または容量結合のような）無線電力伝達を使用してエネルギー出力の伝達が可能であり、前記伝達が、誘導性伝達領域および／または容量性伝達領域にわたって生じることを特徴とする。
好ましくは、または任意で、伝達領域の投影面積は、ＰＶユニットの太陽光受光区域の面積の５０％未満である。
好ましくは、または任意で、伝達領域の表面積は、ＰＶユニットの太陽光受光区域の面積の５％〜１０００％、または１００％〜８００％、または２００％〜６００％である。
好ましくは、または任意で、伝達領域の表面積は、伝達領域の投影面積の５％〜１０００％、または１００％〜８００％、または２００％〜６００％である。
好ましくは、または任意で、誘導領域は、ユニットの太陽光受光区域の面積の０．５％以上である。
最も好ましくは、または任意で、最適面積が提供されることにより、（誘導性および／または容量性伝達損失などの）伝達損失が、出力伝達の確実性およびＰＶユニットの出力に関して、実質的に微々たるものになる。
好ましくは、または任意で、エネルギー出力の伝達は、誘導結合によって実現される。
好ましくは、または任意で、エネルギー出力の伝達は、容量結合によって実現される。
好ましくは、または任意で、誘導結合および／または容量結合は、ＰＶユニットによって生成されたエネルギー／電力を伝送することが可能なトランスミッタと、伝送されたエネルギーを受け取ることが可能なレシーバとの相互作用によって実現される。
好ましくは、または任意で、トランスミッタは、誘導コイルまたはパッドである。
好ましくは、または任意で、トランスミッタは、キャパシタ極板である。
好ましくは、または任意で、トランスミッタは、ＰＶユニット上に据え付けられるか、またはＰＶユニットと関連付けされる。
好ましくは、または任意で、トランスミッタは、ＰＶユニットの凹部に収容される。
好ましくは、または任意で、トランスミッタは、ＰＶユニットの密閉収容部に収容される。
好ましくは、または任意で、レシーバは、電気出力分配用のバス、ケーブル網などに接続される。
好ましくは、または任意で、ＰＶユニットは、基板を有している。
好ましくは、または任意で、トランスミッタは、基板に据え付けられるか、または基板と関連付けされる。
好ましくは、または任意で、トランスミッタは、基板の凹部に収容される。
好ましくは、または任意で、トランスミッタは、基板内の密閉収容部に収容される。
好ましくは、または任意で、トランスミッタは、表面にナノスケールおよび／またはマイクロスケールの表面テクスチャリングを有する、（例えば、誘導結合および／または容量結合を実施する）パッドである。
好ましくは、または任意で、レシーバは、表面にナノスケールおよび／またはマイクロスケールの表面テクスチャリングを有する、（例えば、誘導結合および／または容量結合を実施する）パッドである。
好ましくは、または任意で、トランスミッタおよびレシーバは、エネルギー貯蔵、電力制御、および無線伝達を可能にする複数の誘導コイルである。
好ましくは、または任意で、光起電ユニットは、単一の伝達領域を有する光起電セルである。
好ましくは、または任意で、光起電ユニットは、２つの伝達領域を有する光起電セルである。
好ましくは、または任意で、光起電ユニットは、３つ以上の伝達領域を有する光起電セルである。
さらなる態様では、本発明は、（誘導結合および／または容量結合などの）無線電力伝達によって（例えばニューラルに）リンクされたＰＶユニットにある。
好ましくは、または任意で、前記ＰＶユニットは、ニューラルにリンクされ、かつ、基板パネル上に据え付けられてルーフィング製品としての機能を果たす光起電セルである。
さらなる態様では、本発明は、（誘導結合および／または容量結合などの）無線エネルギー伝達によって、（例えばニューラルに）リンクされたＰＶユニットにある。
好ましくは、または任意で、前記ＰＶユニットは、ニューラルにリンクされ、かつ、基板パネル上に据え付けられてルーフィング製品としての機能を果たす光起電セルである。
別の態様では、本発明は、（誘導結合および／または容量結合などの）無線電力伝達によって、電気出力分配用のバス、ケーブル網などに結合されるＰＶユニットに関する。
好ましくは、または任意で、無線電力伝達結合は、（例えば、誘導性および／または容量性）伝達領域にわたって生じるエネルギー伝達によって実現される。
好ましくは、または任意で、伝達領域の投影面積は、ＰＶユニットの太陽光受光区域の面積の５０％未満である。
好ましくは、または任意で、伝達領域の表面積は、ＰＶユニットの太陽光受光区域の面積の５％〜１０００％、または１００％〜８００％、または２００％〜６００％である。
好ましくは、または任意で、伝達領域の表面積は、伝達領域の投影面積の５％〜１０００％、または１００％〜８００％、または２００％〜６００％である。
好ましくは、または任意で、伝達領域は、ユニットの太陽光受光区域の面積の０．５％以上である。
最も好ましくは、または任意で、電力伝達領域の最適面積が提供されることにより、誘導性伝達損失が、出力伝達の確実性およびＰＶユニットの出力に関して、実質的に微々たるものになる。
好ましくは、または任意で、無線電力伝達結合は、誘導結合によって実現される。
好ましくは、または任意で、無線電力伝達結合は、容量結合によって実現される。
好ましくは、または任意で、無線電力伝達結合は、ＰＶユニットによって生成されたエネルギーを伝送することが可能なトランスミッタと、伝送されたエネルギーを受け取ることが可能なレシーバとの相互作用によって実現される。
好ましくは、または任意で、トランスミッタは、誘導コイルまたはパッドである。
好ましくは、または任意で、トランスミッタは、キャパシタ極板である。
好ましくは、または任意で、トランスミッタは、ＰＶユニットに据え付けられるか、またはＰＶユニットと関連付けされる。
好ましくは、または任意で、トランスミッタは、ＰＶユニットの凹部に収容される。
好ましくは、または任意で、トランスミッタは、ＰＶユニットの密閉収容部に収容される。
好ましくは、または任意で、レシーバは、電気出力分配用のバス、ケーブル網などに接続される。
好ましくは、または任意で、ＰＶユニットは、基板を有している。
好ましくは、または任意で、トランスミッタは、基板に据え付けられるか、または基板と関連付けされる。
好ましくは、または任意で、トランスミッタは、基板の凹部に収容される。
好ましくは、または任意で、トランスミッタは、基板内の密閉収容部に収容される。
好ましくは、または任意で、トランスミッタは、表面にナノスケールおよび／またはマイクロスケールの表面テクスチャリングを有する、（例えば、誘導結合および／または容量結合を実施する）パッドである。
好ましくは、または任意で、レシーバは、表面にナノスケールおよび／またはマイクロスケールの表面テクスチャリングを有する（例えば、誘導結合および／または容量結合を実施する）パッドである。
好ましくは、または任意で、光起電ユニットは、単一の伝達領域を有する光起電セルである。
好ましくは、または任意で、光起電ユニットは、２つの伝達領域を有する光起電セルである。
好ましくは、または任意で、光起電ユニットは、３つ以上の伝達領域を有する光起電セルである。
別の態様では、本発明は、電気出力分配用のバス、ケーブル網などに無線接続されるＰＶユニットに関する。
好ましくは、または任意で、無線接続は、無線エネルギー伝達領域にわたって生じるエネルギー伝達によって実現される。
好ましくは、または任意で、無線エネルギー伝達領域の投影面積は、ＰＶユニットの太陽光受光区域の面積の５０％未満である。
好ましくは、または任意で、無線エネルギー伝達領域の表面積は、ＰＶユニットの太陽光受光区域の面積の５％〜１０００％、または１００％〜８００％、または２００％〜６００％である。
好ましくは、または任意で、無線エネルギー伝達領域の表面積は、無線エネルギー伝達領域の投影面積の５％〜１０００％、または１００％〜８００％、または２００％〜６００％である。
好ましくは、または任意で、無線エネルギー伝達領域は、ユニットの太陽光受光区域の面積の０．５％以上である。
最も好ましくは、または任意で、電力伝達領域の最適面積が提供されることにより、無線エネルギー伝達損失が、出力伝達の確実性およびＰＶユニットの出力に関して、実質的に微々たるものになる。
好ましくは、または任意で、無線接続は、誘導結合によって実現される。
好ましくは、または任意で、無線接続は、容量結合によって実現される。
好ましくは、または任意で、無線接続は、ＰＶユニットによって生成されたエネルギーを伝送することが可能なトランスミッタと、伝送されたエネルギーを受け取ることが可能なレシーバとの相互作用によって実現される。
好ましくは、または任意で、トランスミッタは、誘導コイルまたはパッドである。
好ましくは、または任意で、トランスミッタは、キャパシタ極板である。
好ましくは、または任意で、トランスミッタは、ＰＶユニットに据え付けられるか、またはＰＶユニットと関連付けされる。
好ましくは、または任意で、トランスミッタは、ＰＶユニットの凹部に収容される。
好ましくは、または任意で、トランスミッタは、ＰＶユニットの密閉収容部に収容される。
好ましくは、または任意で、レシーバは、電気出力分配用のバス、ケーブル網などに接続される。
好ましくは、または任意で、ＰＶユニットは、基板を有している。
好ましくは、または任意で、トランスミッタは、基板に据え付けられるか、または基板と関連付けされる。
好ましくは、または任意で、トランスミッタは、基板の凹部に収容される。
好ましくは、または任意で、トランスミッタは、基板内の密閉収容部に収容される。
好ましくは、または任意で、トランスミッタは、表面にナノスケールおよび／またはマイクロスケールの表面テクスチャリングを有する、（例えば、誘導結合および／または容量結合を実施する）パッドである。
好ましくは、または任意で、レシーバは、表面にナノスケールおよび／またはマイクロスケールの表面テクスチャリングを有する、（例えば、誘導結合および／または容量結合を実施する）パッドである。
好ましくは、または任意で、光起電ユニットは、単一の無線エネルギー伝達領域を有する光起電セルである。
好ましくは、または任意で、光起電ユニットは、２つの無線エネルギー伝達領域を有する光起電セルである。
好ましくは、または任意で、光起電ユニットは、３つ以上の無線エネルギー伝達領域を有する光起電セルである。
さらなる態様では、本発明は、１つ以上のＰＶユニットからの出力を装置網へと誘導伝達および／または容量伝達する、任意のアセンブリおよび／またはサブアセンブリに関する。
好ましくは、または任意で、伝達は、（例えば、誘導結合および／または容量結合を実施する）伝達領域にわたって生じる。
好ましくは、または任意で、伝達領域の投影面積は、ＰＶユニットの太陽光受光区域の面積の５０％未満である。
好ましくは、または任意で、伝達領域の表面積は、ＰＶユニットの太陽光受光区域の面積の５％〜１０００％、または１００％〜８００％、または２００％〜６００％である。
好ましくは、または任意で、伝達領域の表面積は、伝達領域の投影面積の５％〜１０００％、または１００％〜８００％、または２００％〜６００％である。
好ましくは、または任意で、伝達領域は、ユニットの太陽光受光区域の面積の０．５％以上である。
最も好ましくは、または任意で、最適面積が提供されることにより、伝達損失が、出力伝達の確実性およびＰＶユニットの出力に関して、実質的に微々たるものになる。
好ましくは、または任意で、伝達は、誘導結合によって実現される。
好ましくは、または任意で、伝達は、容量結合によって実現される。
好ましくは、または任意で、誘導結合は、ＰＶユニットによって生成されたエネルギーを伝送することが可能なトランスミッタと、伝送されたエネルギーを受け取ることが可能なレシーバとの相互作用によって実現される。
好ましくは、または任意で、トランスミッタは、誘導コイルまたはパッドである。
好ましくは、または任意で、トランスミッタは、キャパシタ極板である。
好ましくは、または任意で、トランスミッタは、ＰＶユニットに据え付けられるか、またはＰＶユニットと関連付けされる。
好ましくは、または任意で、トランスミッタは、ＰＶユニットの凹部に収容される。
好ましくは、または任意で、トランスミッタは、ＰＶユニットの密閉収容部に収容される。
好ましくは、または任意で、レシーバは、電気出力分配用のバス、ケーブル網などに接続される。
好ましくは、または任意で、ＰＶユニットは、基板を有している。
好ましくは、または任意で、トランスミッタは、基板に据え付けられるか、または基板と関連付けされる。
好ましくは、または任意で、トランスミッタは、基板の凹部に収容される。
好ましくは、または任意で、トランスミッタは、基板内の密閉収容部に収容される。
好ましくは、または任意で、トランスミッタは、表面にナノスケールおよび／またはマイクロスケールの表面テクスチャリングを有する、（例えば、誘導結合および／または容量結合を実施する）パッドである。
好ましくは、または任意で、レシーバは、表面にナノスケールおよび／またはマイクロスケールの表面テクスチャリングを有する、（例えば、誘導結合および／または容量結合を実施する）誘導パッドである。
好ましくは、または任意で、光起電ユニットは、単一の伝達領域を有する光起電セルである。
好ましくは、または任意で、光起電ユニットは、２つの伝達領域を有する光起電セルである。
好ましくは、または任意で、光起電ユニットは、３つ以上の伝達領域を有する光起電セルである。
さらなる態様では、本発明は、（好ましくは、または任意で、クラッディングもしくはルーフィング上にあるか、またはクラッディングもしくはルーフィングを有する）光起電装置の使用であって、光起電装置は、バスに近接する区域を交流電流または過渡直流電流が通過するとともに、前記バスは、光起電装置からその区域への、生成された電流の無線電力伝達（例えば、誘導結合および／または容量結合）を受け取ることが可能であることを特徴とする光起電装置の使用である。
様々な態様において、本発明は、ルーフィング、クラッディングまたはサイディング製品で使用されるか、またはこれらに取り付けられた、無線電力伝達を用いるＰＶユニットであって、軽量で、設置が簡単であり、耐候性、耐久性、環境的損耗に対する耐性があり、しかも美観上にも好ましいＰＶユニットに関する。１つの実施形態は、モジュールであって、建物表面上全体に耐候性の被覆を形成するのに使用可能なモジュールに関する。別の実施形態は、モジュールであって、耐候性の被覆を形成することに加え、熱エネルギー回収システムまたは除去システムの一部として使用可能なモジュールである。さらに別の実施形態は、モジュールであって、耐候性の被覆を形成することに加え、そして任意で熱エネルギー回収システムまたは除去システムの一部として使用可能であることに加えて、電気エネルギーを生成するソーラーセルのアレイを載置することができるモジュールである。
１つの態様では、本発明は、無線電力伝達を用いるＰＶユニットであって、１つ以上のポリマー材料から成型された、複数の成形表面を備えるルーフィング、クラッディング、またはサイディングモジュールに設置するためのＰＶユニットであり、成形表面のそれぞれが、３次元表面特徴を備えるとともに、成形表面が、溶接線または射出成型点なしに接合（すなわち、一体化、並置、または合体）される、ＰＶユニットに関する。１つの実施形態では、成形表面がそれぞれ、モジュールの長さに沿った成型セグメントである。１つの実施形態では、成形表面それぞれの３次元表面特徴は、同一であるか、または異なっている。１つの実施形態では、３次元表面特徴は、同一の厚さ、または可変の厚さを有する。１つの実施形態では、モジュールは、実質的に平坦である。１つの実施形態では、成形表面がそれぞれ、アンダーラップしている領域および露出領域を備えるとともに、アンダーラップしている領域は、建物表面に設置されたときに、隣接したモジュールの露出領域によって実質的に被覆されるように適合されている。
１つの実施形態では、ルーフィング、クラッディング、またはサイディングモジュールは、１つ以上のポリマー材料から成型された、複数の成形表面を備えるとともに、成形表面がそれぞれ、３次元表面特徴を備え、かつ、成形表面が、順を追って連続的に形成される。いくつかの実施形態では、モジュールは、（打ち抜き加工または射出成型プロセスとは対照的に）連続した成形プロセスを経て形成される。したがって、３次元表面特徴を有する成形表面は、連続した成形プロセスにおいて順を追って形成される。
１つの態様では、本発明は、無線電力伝達を用いるＰＶユニットであって、アンダーラップしている領域および露出領域であって、建物表面に設置されたときに、アンダーラップしている領域が隣接したモジュールの露出領域によって実質的に被覆されるように適合されている、アンダーラップしている領域および露出領域と、外側表面および下面であって、アンダーラップしている領域の下面が、モジュールと建物表面との間の空気流用の経路を画定するように輪郭形成された、外側表面および下面と、を備える、ルーフィング、クラッディング、またはサイディングモジュールに設置するためのＰＶユニットに関する。
１つの実施形態では、露出領域の外側表面は、表面修飾を備える。１つの実施形態では、表面修飾は、アスファルト屋根板、スレート、木製屋根葺き板、コンクリートタイルなどに類似する。
１つの実施形態では、露出領域の外側表面は、光起電セルまたは光起電装置を備える。１つの実施形態では、モジュールは、光起電セルの上に重ねられた太陽光線透過フィルムをさらに備える。
１つの実施形態では、アンダーラップしている表面の下側の輪郭形状は、（１）空気流内に乱流を生成するように、（２）そのような表面パターンのないモジュールと比較して、通過する空気流と接触しているモジュールの表面積が大きくなるように、または（１）および（２）がいずれも達成されるように、パターニングされる。１つの実施形態では、アンダーラップしている領域の下側の輪郭形状は、建物表面の実際の平面または理論上の平面の上方に曲がりくねった経路を生成する複数の突起部を備える。１つの実施形態では、アンダーラップしている領域の下側の輪郭形状は、平行な溝と畝とが交互になっているコルゲート形状を備える。
１つの実施形態では、モジュールは、１つ以上のポリマー材料から成型される。１つの実施形態では、１つ以上のポリマー材料は、ポリカーボネート、発泡ポリカーボネート、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、熱可塑性ポリオレフィン（ＴＰＯ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、アキロブタルスチレン（ＡＢＳ）、スチレン−アクリロニトリル樹脂（ＳＡＮ）、熱可塑性ゴム、および任意の他の無定形ポリマーもしくは結晶性ポリマー、またはポリマーの組合せからなる群から選択される。１つの実施形態では、１つ以上のポリマー材料は、難燃性である。１つの実施形態では、１つ以上のポリマー材料は、天候、雹、紫外線、引き裂き、黴、および衝撃に対する耐性を有する。ポリマーが好ましいが、金属、複合材料、木材、コンクリート、樹脂、ガラス、粘土、アルミニウムなどを使用することもまた可能である。
１つの実施形態では、モジュールは、少なくとも２つのポリマー材料からなる層を備えるとともに、それらの層が、同一または異なるポリマー材料からなる。１つの実施形態では、少なくとも１つの材料が、高いＵＶ耐性を有する。１つの実施形態では、少なくとも１つの材料が、高い熱伝導性を有する。１つの実施形態では、モジュールは、強化層をさらに備える。
１つの実施形態では、モジュールまたはポリマー層は、着色されるか、または色の混ぜ合わせを備えることが可能である。１つの実施形態では、モジュールの外側層上のポリマーを、在来のルーフィング製品を模して製造することが可能である。１つの実施形態では、モジュールの外側層上のポリマーを、ＰＶセル層の色と対比させて着色して、例えば陰影などの、美観上の特徴を付すことが可能である。
１つの実施形態では、モジュールは、第１のポリマー材料および第２のポリマー材料を備える。１つの実施形態では、第１のポリマー材料は、発泡加工されている。１つの実施形態では、第１のポリマー材料は、第２のポリマー材料と化学結合することができる。１つの実施形態では、第１のポリマー材料、第２のポリマー材料、またはこれらのいずれもが、熱伝導性含有物をさらに備える。１つの実施形態では、熱伝導性含有物は、第１のポリマー材料と混合される前に、相溶性ポリマーまたはイオノマと混合、および／または結合されている。１つの実施形態では、熱伝導性含有物は、アルミニウム粒子である。１つの実施形態では、第２のポリマー材料は、貫通固定具に自己封止することができる。１つの実施形態では、第１の材料は、発泡ポリカーボネートであり、第２の材料は、熱可塑性ポリウレタンである。
１つの実施形態では、アンダーラップしている領域の上部側および底部側は、相補的な位置決め素子を含む。１つの実施形態では、アンダーラップしている領域は、貫通固定具により固定するための１つ以上の領域を画定するように輪郭形成されている。１つの実施形態では、貫通型固定具により固定するための１つ以上の領域は、ネイルガンまたはスクリューガンのヘッドを収容して固定位置を正確に決めるように適合されている。
１つの実施形態では、モジュールは、凸状の初期反りを有しており、この初期反りは、建物に設置されたときに、予め圧力を加えて、両端部および底面を、隣接したアンダーラップしているパネル上にしっかりと接触させるように構成されている。１つの実施形態では、アンダーラップしている領域の上側面、露出領域の下側面、またはそのいずれもが、２つのオーバーラップしているモジュールの間に水が入り込むのを防ぐように構成された細帯状の可撓性ポリマー材料を備える。
１つの実施形態では、モジュールは、１つ以上の蛇腹形状の特徴部を有し、固定箇所間の熱膨張および熱収縮に対処する。
１つの実施形態では、アンダーラップしている領域の上側面は、光起電アレイのワイヤを収容するように構成された通路を備える。１つの実施形態では、アンダーラップしている領域の上側面は、光起電アレイのワイヤおよび接合点の正しい位置を示すマーキングを備える。１つの実施形態では、アンダーラップしている領域の上側面は、プリント回路基板（ＰＣＢ）、通信デバイス、接続箱、ワイヤ、バス、構成部品、セル、および／または光起電アレイのダイオードを収容するように構成されたポケットまたは通路を備える。
１つの実施形態では、モジュールは、連続した形成プロセスによって製造される。１つの実施形態では、モジュールは、被覆される建物表面の、実質的に全区分、すなわち全幅を横断して延在可能な水平帯状に連続して形成される。１つの実施形態では、モジュールは、被覆される建物表面の、実質的に全区分、すなわち長さを下方に向かって延在可能な垂直帯状に連続して形成される。
１つの態様では、本発明は、無線電力伝達を用いるＰＶユニットであって、実質的に建物表面を被覆する複数の、部分的にオーバーラップしているモジュールを備えるルーフィング、クラッディング、またはサイディングアセンブリに設置するためのＰＶユニットであり、モジュールのそれぞれが、アンダーラップしている領域および露出領域であって、アンダーラップしている領域が、建物表面に設置されたときに、隣接したモジュールの露出領域によって実質的に被覆されるように適合され、露出領域が、建物表面に設置されたときに、実質的に露出されるように適合されている、アンダーラップしている領域および露出領域と、外側表面および下面であって、アンダーラップしている領域の下面が、モジュールと建物表面との間の空気流用の経路を画定するように輪郭形成された、外側表面および下面と、を備えるＰＶユニットに関する。
１つの実施形態では、モジュールのうちの１つ以上は、光起電セルまたは光起電装置を備える。１つの実施形態では、光起電セルまたは光起電装置は、連続するバス細帯によって電気的に接続されている。１つの実施形態では、連続したバス細帯は、設置時に、終端する接合点を１箇所接続するだけでよい。１つの実施形態では、アンダーラップしている領域と建物表面との間の空気流は、対流またはファンによって誘引される。
１つの実施形態では、モジュールは、建物表面の傾斜を下方に向かってオーバーラップしている。１つの実施形態では、モジュールは、建物表面を横断してオーバーラップしている。１つの実施形態では、各モジュールが、少なくとも１つの固定部材または接着剤によって建物表面に固定可能に取り付けられるように適合されている。１つの実施形態では、少なくとも１つの固定部材が、釘、ステープル、またはネジである。１つの実施形態では、ルーフィング、クラッディング、またはサイディングアセンブリは、建物表面にわたって耐候性の封止を形成する。
１つの態様では、本発明は、無線電力伝達を用いるＰＶユニットであって、建物表面から熱エネルギーを取り除くか、または回収するためのシステムに設置するための、ＰＶユニットに関する。このシステムは、建物表面と、実質的に建物表面を被覆する複数の部分的にオーバーラップしているモジュールであって、それぞれが、アンダーラップしている領域および露出領域を備えるとともに、建物表面に設置されたときに、アンダーラップしている領域が、隣接したモジュールの露出領域によって実質的に被覆されるように適合され、かつ、建物表面に設置されたときに、露出領域が、実質的に露出されるように適合されたモジュールを備えるルーフィング、クラッディング、またはサイディングアセンブリと、外側表面および下面であって、アンダーラップしている領域の下面が、モジュールと建物表面との間の空気流用の経路を画定するように輪郭形成された外側表面および下面と、空気流を誘引するように適合されたファンと、を備える。
１つの実施形態では、システムは、熱交換器をさらに備える。１つの実施形態では、熱交換器は、空調システム、温水システム、または空気もしくは媒体（例えば、砂、粉末ガラス、またはコンクリート）加熱システムの一部である。
１つの態様では、本発明は、無線電力伝達を用いるＰＶユニットであって、電気を生成し、建物表面から熱エネルギーを回収するか、または取り除くためのシステムに設置するためのＰＶユニットに関する。このシステムは、建物表面と、実質的に建物表面を被覆する複数の部分的にオーバーラップしているモジュールであって、それぞれが、アンダーラップしている領域および露出領域を備えるとともに、アンダーラップしている領域が、建物表面に設置されたときに、隣接したモジュールの露出領域によって実質的に被覆されるように適合されたモジュールを備えるルーフィング、クラッディング、またはサイディングアセンブリと、外側表面および下面であって、アンダーラップしている領域の下面が、モジュールと建物表面との間の空気流用の経路を画定するように輪郭形成されるとともに、露出領域の外側表面が、１つ以上の光起電セルを備える外側表面および下面と、を備える。
１つの実施形態では、システムは、空気流を排出するための通気口をさらに備える。１つの実施形態では、システムは、空気流を受け取るように適合された熱交換器をさらに備える。１つの実施形態では、空気流は、ファンによって誘引される。１つの実施形態では、ファンの速度は、１つ以上のＰＶセルによって生成されるエネルギーに比例する。１つの実施形態では、屋根を加熱して雪、氷、および／または湿気を除去するために、空気流は逆流も可能である。別の実施形態では、空気流は、屋根の温度が高い区分から屋根の温度が低い区分へ空気を移動させることができる。１つの実施形態では、システムは、（ａ）１つ以上の光起電セルから電気を生成するように、（ｂ）誘引気流また非誘引気流をダクトで通気させ、モジュールによる太陽光吸収または伝熱時間の間に、加熱して熱交換器に出力するように動作可能である。
１つの態様では、本発明は、電気を生成して、同時に建物表面から熱エネルギーを回収する方法であって、空気流を誘引して、建物表面と、実質的に建物表面を被覆する複数の部分的にオーバーラップしているモジュールの下面との間の通気路を通過させるステップと、無線電力伝達を用いるモジュールの露出面に存在する、１つ以上の光起電セルから電気エネルギーを収集するステップと、を含むとともに、モジュールのそれぞれが、アンダーラップしている領域および露出領域であって、建物表面に設置されたときに、アンダーラップしている領域が、隣接したモジュールの露出領域によって実質的に被覆されるように適合され、かつ、露出領域が、建物表面に設置されたときに、実質的に露出されるように適合された、アンダーラップしている領域および露出領域と、外側表面および下面であって、アンダーラップしている領域の下面が、モジュールと建物表面との間の空気流用の経路を画定するように輪郭形成された外側表面および下面と、を備える方法を提供する。
１つの態様では、本発明は、無線電力伝達を用いるＰＶユニットを設置することが可能な、ルーフィング、クラッディング、またはサイディングモジュールの製造方法であって、連続成形機に、第１の形成面と第２の形成面との間で成型された後の形状になり、かつ、その形状を保持することが可能な供給材料を供給するステップと、そのような表面が、同一方向に前進するときに、形成が行なわれることを可能にするステップと、を含み、生成物が、アンダーラップしている領域および露出領域であって、建物表面に設置されたときに、アンダーラップしている領域が、隣接したモジュールの露出領域によって実質的に被覆されるように適合された、アンダーラップしている領域および露出領域と、外側表面および下面であって、アンダーラップしている領域の下面が、モジュールと建物表面との間の空気流用の経路を画定するように輪郭形成された外側表面および下面と、を備えるルーフィング、クラッディング、またはサイディングモジュールである製造方法を提供する。プレス成形加工、打ち抜き加工などが、別の選択肢として利用可能であろう。
１つの実施形態では、供給材料は、第２の材料からなる層の下に第１の材料からなる層を備える。１つの実施形態では、第１の材料は、連続成形機の支持面に押し出され、第２の材料は、第１の材料からなる供給材料の上面に押し出される。１つの実施形態では、露出領域は、両方の材料を備え、アンダーラップしている領域は、少なくとも部分的に、これらの材料のうちの１つだけを備える。１つの実施形態では、モジュールの長手方向軸は、クラッディングされることになる屋根の傾斜を横断する長手方向軸に一致しているため、連続成形機内の材料の前進軸は、モジュールの長手方向軸と整合する。
１つの実施形態では、ルーフィング、クラッディングまたはサイディングモジュール全体が、単一の材料から作られる。
１つの実施形態においては、パネルおよび／またはモジュール設計上の特徴は、熱成形、プレス加工、打ち抜き加工またはその他の成形法によって連続的に、あるいは、木材、金属、コンクリート、樹脂、ガラス、粘土、複合材料、アルミニウムなどによって不連続的実現することができる。連続成形することが好ましいが、必須ではない。
１つの態様では、本発明は、無線電力伝達を用いるＰＶユニットを設置することが可能なモジュール上の、ルーフィング、クラッディングまたはサイディングの製造方法であって、成型する位置の鋳型に、液状または粘性形態の供給材料を供給するステップと、材料が、成型する位置でセグメントとして成型されることを可能にするステップと、成型セグメントを、成型する位置の次の位置であるが、成型する位置とまだ部分的にオーバーラップしている位置に前進させるステップと、成型する位置に、液状または粘性形態のさらなる材料を供給するステップと、材料が、成型する位置で、先に成型されたセグメントの、オーバーラップしている区分と一緒に、すなわち、先に成型されたセグメントの、オーバーラップしている区分に付着するように、さらなるセグメントとして成型されることを可能にするステップと、を含み、生成物が、アンダーラップしている領域および露出領域であって、アンダーラップしている領域が、建物表面に設置されたときに、隣接したモジュールの露出領域によって実質的に被覆されるように適合された、アンダーラップしている領域および露出領域と、外側表面および下面であって、アンダーラップしている領域の下面が、モジュールと建物表面との間の空気流用の経路を画定するように輪郭形成された、外側表面および下面と、を備えるルーフィング、クラッディング、またはサイディングモジュールである製造方法を提供する。別の選択肢では、ルーフィング、クラッディングまたはサイディングを、分割してプレス加工されるか、もしくは分割して射出成型されるか、または（分割せずに）ロール成形されるか、もしくは個々にプレス加工することもできるであろう。
１つの態様では、本発明は、（ｉ）同様の、または他のモジュールにアンダーラップする領域と、（ｉｉ）同様の、または他のモジュールにオーバーラップする領域と、を有するルーフィング、クラッディング、またはサイディングモジュールに設置するための、無線電力伝達を用いるＰＶユニットであって、オーバーラップ領域が、その上側面に、または少なくともその上側面の方に向かって、順を追って形成された３次元特徴部からなる区域を有し、そのような区域は、そのモジュールの区域に連続体として供給される高分子材料からなるＰＶユニットに関する。
いくつかの実施形態では、ポリマー材料は、ポリマー材料からなる少なくとも１つの下地層の、上方の層である。一方または他方のポリマー材料は、熱伝導性の含有物を含んでもよい。１つの実施形態では、そのようなオーバーラップ領域の３次元特徴部からなる各区域、およびアンダーラップ領域の対応する部分が、同時に形成される。１つの実施形態では、同一のポリマー材料が、前記区域のそれぞれ、およびアンダーラップ領域の少なくとも一部を提供する。
１つの実施形態では、アンダーラップする各領域およびオーバーラップする各領域は、３次元に輪郭付けされる。そのような輪郭付けを、下面まで貫通させてオーバーラップを割り出す際に整合性をもたらすことができる。１つの実施形態では、上側面のオーバーラップ領域は、美観上の目的で寸法的に輪郭付けされているだけでなく、太陽光に関連した機能性の目的でも、特徴部、例えば光起電と関連付けさせるための特徴部からなる区域が設けられている。１つの実施形態では、そのような３次元の特徴部からなる区域は、互いに並置されるか、または少なくとも互いに近接している。
１つの態様では、本発明は、無線電力伝達を用いるＰＶユニットであって、建物一体型の太陽光エネルギー回収システムに設置するためのＰＶユニットに関する。このシステムは、モジュールまたは均等物（「モジュール」という）からなるルーフィング、クラッディングまたはサイディングを備えるか、含むか、または使用する。このモジュールは、建物表面を下方に向かって、および／または横断して、隣接したモジュールに部分的にオーバーラップし、太陽光下で未収集の、（ａ）太陽光熱エネルギーを、熱として、少なくとも部分的に、下にある空気流に送るか、もしくは（ｂ）出力用に光起電によって電気を生成して、結果として得られた熱を、少なくとも部分的に、前記下にある空気流に送るか、または（ａ）と（ｂ）の両方を行う。１つの実施形態では、モジュールは、建物表面に設置されたときに、各モジュールの輪郭形状特徴部により、その下に経路を提供して、太陽光エネルギーの吸収および／または前記モジュールを通した伝送により空気流が加熱されるようになっている。１つの実施形態では、クラッディングアレイの一部として、任意の１つ以上のモジュールの領域または複数領域によって包含および／または担持された光起電装置または機能は、隣接したモジュールにオーバーラップしていない。
１つの態様では、本発明は、無線電力伝達を用いるＰＶユニットであって、建物一体型の太陽光エネルギー回収システムであって、（ａ）光起電機能を有する屋根板の光起電アレイから電気を生成すること、もしくは、（ｂ）モジュールによる太陽光吸収および／または伝熱時間の間に、１つ以上のルーフィング、クラッディングまたはサイディングモジュールの下の誘引気流または非誘引気流からの、（例えば、伝熱目的で）加熱された空気を、ダクトで通気させることのいずれか１つを行うか、または（ａ）と（ｂ）の両方を同時に行う太陽光エネルギー回収システムに設置するためのＰＶユニットに関する。
１つの態様では、本発明は、無線電力伝達を用いるＰＶユニットであって、ルーフィング、クラッディングまたはサイディング構成部品に設置するためのＰＶユニットに関する。このルーフィング、クラッディング、またはサイディング構成部品は、その構成部品の少なくとも数か所の領域によって受容された太陽光エネルギーを、下にある空気流に送るのに好適な、または送るように設置され、かつ、受容された太陽光エネルギーを電気出力に変換する光起電受電領域を有する局所的な機能性を有する。１つの実施形態では、下にある建物表面を下方に向かって、もしくは横断する部分、または一連の部分として使用可能であり、それにより、水捌けを良くするために構成部品同士が部分的にオーバーラップしているにもかかわらず、各光起電受電領域が十分に露出され、また、使用可能であることによって、下にある建物表面に取り付けられているにもかかわらず、下にある建物表面から下にある空気流の通行が十分可能な設定になっている。
いくつかの実施形態では、各ルーフィング構成部品の輪郭形状の少なくとも一部は、（ｉ）（本明細書に定義するような）ＣＦＴにより、かつ／または、（ｉｉ）光起電力機能性に対処するように、かつ／または、（ｉｉｉ）光起電力区域の相互接続機能性に対処し、かつ／または、少なくとも部分的に前記構成を画定するように、かつ／または、（ｉｖ）建物表面を横断して被覆される寸法が、前記建物表面を下方に向かって被覆する寸法よりもはるかに大きくなるように、または、（ｖ）建物表面を下方に向かって被覆される寸法が、前記建物表面を横断して被覆する寸法よりもはるかに大きくなるように成型されている。
いくつかの実施形態では、建物表面を横断して延びる方向のモジュールの寸法が、建物表面を下方に向かって延びるモジュールの寸法の少なくとも３倍、または少なくとも４倍、または少なくとも５倍、または少なくとも１０倍、または少なくとも１５倍、または少なくとも２０倍である。いくつかの実施形態では、建物表面を下方に向かって延びる方向のモジュールの寸法が、建物表面を横断して延びるモジュールの寸法の少なくとも３倍、または少なくとも４倍、または少なくとも５倍、または少なくとも１０倍、または少なくとも１５倍、または少なくとも２０倍である。
さらなる態様では、本発明は、無線電力伝達を用いるＰＶユニットであって、第１の材料および第２の材料からなる成型部を備えているか、または含んでいるルーフィング、クラッディングまたはサイディングモジュールまたは均等物（「モジュール」）に設置するためのＰＶユニットに関する。このモジュールは、輪郭形成されているにせよ、されていないにせよ、第１の材料が、第１の領域または複数の第１の領域（「第１の領域」）、および第２の領域または複数の第２の領域（「第２の領域」）を画定するとともに、第２の材料が、前記第１の領域および第２の領域のいずれか１つの少なくとも一部の、上側の重なりまたは下側の重なりを画定し、かつ、複数の前記モジュールが、建物表面を下方に向かって、または横断して隣接したモジュールに一部を重ね、理論上の平面または実際の平面がそのような一連のモジュールによって上から覆われて、前記建物表面を覆う耐候性の封止を形成している。
さらなる態様では、本発明は、無線電力伝達を用いるＰＶユニットであって、ルーフィング、クラッディングまたはサイディングアセンブリに設置するためのＰＶユニットに関する。このルーフィング、クラッディングまたはサイディングアセンブリは、支持面を提供する構造と、下にある支持面を被覆する複数のモジュールであって、任意の隣接したモジュールに対して、下にある表面の傾斜または勾配を下方に向かってオーバーラップしている配置であることにより、ルーフィング、クラッディングまたはサイディングアセンブリの外側の傾斜または勾配を画定しているモジュールと、を備えているか、または含んでおり、モジュールのうちの少なくともいくつかは、電気出力を生み出すことが可能な太陽光に露出された光起電力（「ＰＶ」）装置を含むとともに、複数のモジュールは、誘引された空気流または他の方法で生じた空気流を、受光した太陽光によりモジュールが加熱された結果、もしくはＰＶ装置で受光した太陽光の影響によりモジュールが加熱された結果、またはその両方の結果としてモジュールのうちの少なくともいくつかに生じた熱交換によって、加熱されるようにするための経路を支持面の上方に画定する。
さらなる態様では、本発明は、無線電力伝達を用いるＰＶユニットであって、（ａ）前記ＰＶ装置からの電気出力を生成すること、および／または、（ｂ）誘引された空気流またはその他の空気流を、受光した太陽光によりモジュールが加熱された結果、もしくはＰＶ装置で受光した太陽光の影響によりモジュールが加熱された結果、またはその両方の結果としてモジュールのうちの少なくともいくつかに生じた熱交換によって、加熱すること、のうちのいずれか、または複数を同時に行う、本明細書に記載されているようなルーフィング、クラッディングまたはサイディングアセンブリに設置するためのＰＶユニットに関する。
さらなる態様では、本発明は、無線電力伝達を用いるＰＶユニットであって、ルーフィング、クラッディングまたはサイディング構成部品上、またはこれらの構成部品用の基板上に設置するためのＰＶユニットに関する。このルーフィング、クラッディングまたはサイディング構成部品、またはこれらの構成部品用の基板は、連続成形機または不連続成形機の形成面の少なくとも１つに、その第１の形成面と第２の形成面との間で成型後に、ある形状を呈し、かつ、それを保持することが可能な材料からなる供給材料を供給するステップと、そのような形成面が同一方向に前進するにつれて、形成の実施を可能にするステップと、を備えるか、または含むとともに、生成物が、下にある実際の平面または理論上の平面からその一部分が階段状になるように輪郭形成された領域を有する形状であって、しかも、同様の形状の前記輪郭形成された領域に、少なくとも部分的に、オーバーラップする、別の領域を提供する形状である。
さらなる態様では、本発明は、無線電力伝達を用いるＰＶユニットであって、ルーフィング、クラッディングまたはサイディング構成部品上に、またはこれらの構成部品用の基板上に設置するためのＰＶユニットに関する。このルーフィング、クラッディングまたはサイディング構成部品、またはこれらの構成部品用の基板は、成型する位置の鋳型に、液状または粘性形態の材料を供給するステップと、前記材料が、前記成型する位置でセグメントとして成型されることを可能にするステップと、前記成型セグメントを、成型する位置の次の位置であるが、前記成型する位置とまだ部分的にオーバーラップしている位置に前進させるステップと、成型する位置に、液状または粘性形態のさらなる材料を供給するステップと、前記材料が、成型する位置で、先に成型されたセグメントの、オーバーラップしている区分と一緒に、すなわち、先に成型されたセグメントの、オーバーラップしている区分に付着するように、さらなるセグメントとして成型されることを可能にするステップと、を備えるか、または含むとともに、生成物が、下にある実際の平面または理論上の平面からその一部分が階段状になるように輪郭形成された領域を有する形状であって、しかも、同様の形状の前記輪郭形成された領域に、少なくとも部分的に、オーバーラップする、別の領域を提供する形状が生み出される。
さらなる態様では、本発明は、無線通信電力伝達を用いるＰＶユニットが設置可能なルーフィング、クラッディングまたはサイディング構成部品、またはこれらの構成部品用基板の製造方法であって、（１）押出または他の方法で、第１の材料からなる供給材料であって、幅ＷＩおよび厚さＴＩを有する供給材料を、連続成形機の支持面に供給するステップと、（２）押出または他の方法で、第２の材料からなる供給材料であって、幅ＷＩＩおよび厚さＴＩＩを有する供給材料を、第１の材料からなる供給材料の上面に供給するステップと、（３）２つの材料が形成されることを可能にするステップと、を備えるか、または含むとともに、生成物が、下にある実際の平面または理論上の平面からその一部分が階段状になるように輪郭形成された第１の領域を有する形状であって、しかも、同様の形状の前記輪郭形成された領域に、少なくとも部分的に、オーバーラップする、第２の領域を提供する形状であり、かつ、前記第２の領域が、両方の材料によって被覆され、前記輪郭形成された領域が、少なくとも部分的に、材料のうちの１つだけによって被覆される製造方法を提供する。１つの実施形態では、連続成形機内の材料の前進軸は、ルーフィング屋根板の長手方向軸と整合するが、このルーフィング屋根板の長手方向軸は、屋根板によってクラッディングされることになる屋根の傾斜を横断する長手方向軸に一致している。
さらなる態様では、本発明は、無線電力伝達を用いるＰＶユニットであって、第１の領域および第２の領域を有する製品を含むルーフィング、クラッディングまたはサイディング構成部品上またはルーフィング、クラッディングもしくはサイディング構成部品の基板上に設置するためのＰＶユニットに関する。この構成部品は、建造物の傾斜を横断する被覆として使用され、少なくとも部分的に第１の領域とオーバーラップし、少なくとも部分的に第２の領域とアンダーラップし、同様の構成部品、または、基板の第１の領域および第２の領域であるとともに、この構成部品は、材料を連続成形機に供給して、第１の領域および第２の領域のうちの少なくともいずれか１つまたは両方の領域、または領域の少なくとも一部分を輪郭形成することによって形成されており、連続成形機の前進する方向が、建物表面の傾斜を横断して延びる構成部品の長軸を画定している。
別の態様では、本発明は、無線電力伝達を用いるＰＶユニットであって、長軸がクラッディングされる建物表面の傾斜を横断する状態で固定するのに適合されたルーフィング、クラッディングまたはサイディングモジュールに設置するためのＰＶユニットに関する。モジュールが、使用時に同様のモジュールまたはフラッシングの下側で重なり合う第１の長手方向領域と、使用時に同様のモジュールに上から重なり合うか、または単に露出される第２の長手方向領域と、を有し、第１の領域および第２の領域が、共通して第１の材料を共有し、第１の領域および第２の領域が、共通して第２の材料を共有するが、第２の領域が、上側面が第２の材料によって画定される一方、第１の領域の一部（すなわち第１の領域の、第２の領域に近接する部分）だけが、上側面が前記第２の材料によって画定され、連続成形プロセス以降、第１の材料および第２の材料のそのような共有がなされており、次のうちの１つ、いくつか、またはすべてが当てはまる。すなわち（ｉ）少なくとも第１の領域の下側が、（例えば、メサ状の、または別の形状の）突起部の輪郭形状を画定し、第１の領域の残り部分を、実際の支持平面または理論上の支持平面からすき間を開けて設ける。（ｉｉ）そのような突起部が、実際の平面または理論上の平面の上方に曲がりくねった経路を画定する。（ｉｉｉ）くぼみを有する第１の領域の上側が、下側の嵌め合い凸部に対する嵌め合い凹部側となる。（ｉｖ）第２の材料が、耐候性である。（ｖ）第１の材料が、発泡加工されている。（ｖｉ）第１の材料が、微粒子からなる熱伝導性包含物を含む。（ｖｉｉ）第２の材料が、貫通固定具に自己封止することができる。（ｖｉｉｉ）第１の材料が、ポリマー材料であり、第２の材料が、ポリマー材料であり、少なくとも第２の領域の上側面が、輪郭形成されている。（ｉｘ）第２の領域の上側面が、在来のルーフィング製品（例えば、タイル、スレート、屋根板、木製屋根葺き板など）を模して輪郭形成されている。（ｘ）第２の領域の上側面が、光起電アレイのバスおよび／またはセルを収容するための、または収容している通路、ポケットなどである。（ｘｉ）第１の材料および第２の材料が、連続成形機に共押出しされるか、または順を追って押し出される。（ｘｉｉ）長軸が進行方向と整合している、前進する連続成形機に押出しされている。
さらなる態様では、本発明は、無線電力伝達を用いるＰＶユニットであって、添付の図面を参照するにせよ、しないにせよ、実質的に本明細書に記載されているようなルーフィング屋根板、タイルまたは同等のモジュール（「屋根板」）に設置するための、ＰＶユニットに関する。
さらなる態様では、本発明は、無線電力伝達を用いるＰＶユニットであって、添付の図面を参照するにせよ、しないにせよ、実質的に本明細書に記載されているような屋根アセンブリに設置するためのＰＶユニットに関する。
さらなる態様では、本発明は、無線電力伝達を用いるＰＶユニットであって、添付の図面を参照するにせよ、しないにせよ、実質的に本明細書に記載されているような建物一体型太陽光エネルギー回収システムに設置するためのＰＶユニットに関する。
さらなる態様では、本発明は、無線電力伝達を用いるＰＶユニットであって、本発明の任意の態様のルーフィング構成部品によって屋根クラッディングに設置するためのＰＶユニットに関する。
さらなる態様では、本発明は、無線電力伝達を用いるＰＶユニットであって、本発明の任意の態様のクラッディングまたはサイディング構成部品によってクラッディングされる建物表面に設置するためのＰＶユニットに関する。
通気路を使用して屋根、ＰＶセルおよび／またはインバータを冷却することにより、効率および／または寿命を向上させることができる。
本発明の１つ以上の実施形態は、有利には、次のうちの１つ以上を提供する。すなわち、
雨風、または他の環境による悪化、といったような難題を少なくとも回避するＰＶシステム、およびＰＶユニットおよび／または関連する手順、方法、サブアセンブリなど、
電力網システムへのＰＶユニットの接続、
設置時の電気的接続手段を改良したＰＶシステム、およびＰＶユニットおよび／または関連する手順、方法、サブアセンブリなどの提供、
構成部品類のケーブルおよび共有化を減らすことによりシステムのコストの差額を減少したＰＶシステム、ＰＶユニット、および／または関連する手順、方法、サブアセンブリなどの提供、
電力出力、安全性およびモニタリングに対するシステムの最適化を強化するための高精密レベルの調整を有するＰＶシステム、およびＰＶユニットおよび／または関連する手順、方法、サブアセンブリなどの提供、
設計に取り入れた熱安定性により材料の損耗を減らしたＰＶシステム、およびＰＶユニットおよび／または関連する手順、方法、サブアセンブリなどの提供、
構成部品の寿命が延びたＰＶシステムおよび、ＰＶユニットおよび／または関連する手順、方法、サブアセンブリの提供、などである。
したがって、本発明の追加の目的もしくは代替の目的または利点は、少なくとも人々に有用な選択肢を提供することである。
本明細書において、特許明細書、他の外部文献または他の情報源に対してなされた参照は、一般に、本発明の特徴を論じるための背景を提供することを目的としている。そうでないことが明記されていない限り、そのような外部文献に対する参照は、いかなる権限の範囲においても、そのような文献またはそのような情報源が従来技術である、または当技術分野における一般的常識の一部を構成すると認めていると解釈されるべきではない。
本発明のさらなる態様および利点は、単に例示として与えられる以下の説明より明らかとなるであろう。
本明細書で使用される場合、用語「および／または（ａｎｄ／ｏｒ）」は、「および（ａｎｄ）」もしくは「または（ｏｒ）」、またはその両方を意味する。
本明細書で使用される場合、名詞に続く「１つまたは複数」という表現は、その名詞の複数形および／または単数形を意味する。
本明細書で使用される場合、用語「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、「少なくとも一部において〜からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ａｔ ｌｅａｓｔ ｉｎ ｐａｒｔ ｏｆ）」ことを意味する。本明細書中の、「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語を含む記述を解釈する際、各記述においてその用語の前に置かれる特徴がすべて存在している必要があるが、他の特徴が存在することもまた可能である。関連する用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および「含まれる（ｃｏｍｐｒｉｓｅｄ）」などは、同様に解釈されるべきである。
本明細書で使用される場合、用語「目的（ｏｂｊｅｃｔ）」は、記述されている本発明の想定される目的または有用性を示すが、このような目的または有用性が、必ずしも本発明の必須の特徴であると解釈されるべきではない。
用語「ＰＶユニット」は、光起電または光電ウェーハ、帆、セル、アレイ、およびモジュール（概して「セル」と呼ばれる）を、単一のアイテムとして、および／または複数のアイテム群として、およびこれらのアイテムまたはアイテム群のいずれか、もしくはすべてを備えるアセンブリおよび／またはサブアセンブリとして含む。
用語「無線電力伝達」（「ＡＣ結合」とも呼ばれている）は、誘導結合、共振誘導結合、容量結合、およびその他すべての無線エネルギー／電力伝達による電力伝達を含む。
用語「無線電力伝達」および「無線エネルギー伝達」は、一般的な意味合いにおいて、（誘導結合および／または容量結合などの）何らかのタイプのＡＣ結合またはその他の無線結合を介する伝達であることを表すために相互交換可能に使用することができる。
「下側（ｌｏｗｅｒ）」または「底部（ｂｏｔｔｏｍ）」、「上側（ｕｐｐｅｒ）」または「上部（ｔｏｐ）」および「表側（ｆｒｏｎｔ）」、「裏側（ｂａｃｋ）」などの相対的用語は、本明細書では、これらの図面に示されているように、別の要素に対する１つの要素の関係を表わすために用いることができる。相対的用語は、これらの図面に描かれている配置の他に、装置の異なる配置を包含するために用いられることが理解されるであろう。例えば、これらの図面のいずれかにおける装置をひっくり返す場合、他方の要素の「下」側にあるものとして記載される要素はしたがって、他方の要素の「上」側に配置されることになる。例示した「下」という用語はしたがって、その図面の特定の配置に依存して「下」および「上」側という配置の両方を包含することができる。同様に、図面のいずれかにおける装置をひっくり返す場合、他方の要素の「下方（ｂｅｌｏｗ）」または「下（ｂｅｎｅａｔｈ）」にあるものとして記載される要素はしたがって、他方の要素の「上方（ａｂｏｖｅ）」に配置されることになる。例示した「下方」または「下」という用語はしたがって、「上方」および「下方」の配置の両方を包含することができる。
本明細書で使用される場合、用語「成形表面（ｆｏｒｍｅｄ ｓｕｒｆａｃｅ）」は、連続成形機の個々のダイまたは鋳型に対応するポリマー材料、または、任意の他のポリマー、金属、複合材料、木材、コンクリート、樹脂、ガラス、粘土、アルミニウムなどからなり、分割して、もしくは、連続してプレス加工、成形加工、打ち抜き加工、成型などがなされた成型セグメントを指す。
本明細書で使用される場合、用語「建物表面」は、そうでないことが明記されていない限り、建物の壁表面または上面など、例えば外壁、屋根、天井などを指す。屋根に関して言えば、通常、建物表面は、屋根の軒に隣接したルーフデッキに取り付けられて、雨風の吹きつけまたは屋根の水の溜まりによるルーフデッキおよび建物の内部の被水による損害を防止する防水性のルーフィングメンブレンを備える。ルーフデッキは、通常、合板などの下地材で作られる。防水性のメンブレンは、当技術分野では公知の複数の防水性ルーフィング用メンブレンのうちの任意のものであってもよい。これらのメンブレンには、ビチューメン防水性メンブレン、改質ビチューメンルーフィングメンブレン、自己接着ルーフィングメンブレン、または単層防水性ルーフィングメンブレン（例えば、ＥＰＤＭ防水性ルーフィングメンブレン、ＰＶＣ防水性ルーフィングメンブレン、ＴＰＯ防水性ルーフィングメンブレン）などがあるが、これらに限定されない。メンブレンシートの一例としては、Ｄｅｃｋ−Ａｒｍｏｒ（登録商標）Ｒｏｏｆ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ＧＡＦ Ｃｏｒｐ．，Ｗａｙｎｅ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ製がある。本明細書で使用される場合、用語「ルーフィング」は、建物の屋根表面に保護被覆を提供することを意味する。そのような保護被覆は、屋根板、タイル、パネル、木製屋根葺き板、厚板、ボード、モジュール、成型部、またはシートの形態を取り得るが、これらに限定されない。
本明細書で使用される場合、用語「クラッディング」および／または「サイディング」は、建物の側面またはその他の表面に保護被覆を提供することを意味する。そのような保護被覆は、屋根板、タイル、パネル、木製屋根葺き板、厚板、ボード、モジュール、成型部、またはシートの形態を取り得るが、これらに限定されない。
本明細書で使用される場合、用語「輪郭形成された（ｐｒｏｆｉｌｅｄ）」および／または「輪郭付けされた（ｃｏｎｔｏｕｒｅｄ）」は、製品の長手方向軸に沿って存在する理論上の平面の表面の上方または下方に延在する領域または複数の領域を有することを意味する。これは、上側面または下側面の１つだけを「輪郭形成」または「輪郭付け」すること、および／または、上側面および下側面が、理論上の平面の表面の上側または下側に相対的に同一程度の広がりを有するように、材料の全厚を「輪郭形成」または「輪郭付け」することを含む。
本明細書で使用される場合、用語「熱伝導性粒子」または「熱伝導性含有物」は、任意の伝導性材料からなる粒子または含有物を指す。これらは、以下の材料、すなわち金属、金属ハイブリッド、炭素、シリカ、ガラス、伝導性ポリマー、塩、カーボンナノチューブおよびこれらの物質の合成物からなる粒子を含むが、これらに限定されない。伝熱を助長することに加えて、（ペーストのような）熱伝導性粒子または含有物が、強化材としての機能を果たしてもまたよい。
本明細書で使用される場合、用語「ポリマー」（および「ポリマーの」といったような関連する用語）は、ポリマー、ポリマーブレンド、および添加物を含有するポリマーまたは含有しないポリマーを含む。
本明細書に記載のパネル、クラッディング、サイディングは、太陽光に露出可能な外表面を有する。
本発明はまた、概して、本出願の本明細書において個々にまたは集合的に言及され、または示された部分、要素および特徴、ならびに、前記部分、要素または特徴のいずれか２つまたはそれ以上のいずれか、またはすべての組合せに存すると言うことができ、本発明が関連する技術分野において公知の均等物を有する特定の完全体が本明細書で言及される場合、それら公知の均等物は、あたかも個々に説明されたかのように本明細書に組み入れられるものと見なされる。
本発明は上記記載の中にあり、以下に例だけを示す本発明の構成もまた想定している。
上記および下記のすべての出願、特許および刊行物の全開示内容は、存在する場合には、参照により本明細書に組み込まれる。
次に、図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を、単なる例示として説明する。
図１は、光起電セルを担持し、パネルの一方の側の下方に一連の誘導電力伝達区域を有する典型的なガラスソーラーパネルを示す。 図２は、図１に示したセルの拡大図である。 図３は、パネルの下側を下方に延びている主電力取り出しケーブルを示した図１および図２のソーラーパネルの図である。 図４は、ＰＶセルによって生成されたエネルギーの誘導電力伝達を実現するように設けられた、いくつかの好ましい構成部品の断面図を示す。 図５Ａは、光起電セルを担持するガラスソーラーパネルを示し、それぞれが、２つの誘導電力伝達区域によって発電および出力システムに接続されている。 図５Ｂは、図５Ａに示したパネルの裏側を示す。 図６は、ＰＶセルのアレイを担持する形成基板であって、ＰＶセルからのエネルギーを、伝送されたエネルギーを受け取ることが可能なレシーバに誘導伝達するための装置を一端に有する形成基板を示す。 図７は、一連の形成基板パネルであって、それぞれがＰＶセルのアレイを担持するとともに、それぞれが誘導電力伝達するための装置を一端に有し、かつ、屋根の上に組み立てられたときに、それぞれが屋根の縁部を下方に延びる主要バス網に誘導接続される形成基板パネルを示す。 図８は、図７の分解図である。 図９は、１つの実施形態を示し、この実施形態によって、２つのＰＶモジュールが誘導接続と電気的に接続される。 図１０は、無線電力伝達を有するＰＶユニットの電気的な配置を概略的に示す。 図１１は、連続して形成されたルーフィング、クラッディングまたはサイディングモジュールの例示的な実施形態を、基本形式で示す。 図１２は、連続して形成されたルーフィング、クラッディングまたはサイディングモジュールの例示的な実施形態を示し、建物表面にオーバーラップしている配置で固定されている。 図１３は、ルーフィングモジュールの例示的な実施形態のアンダーラップしている領域、露出領域、および固定領域を示す。 図１４は、モジュールが、コンクリートタイルを模して正弦波形の輪郭形状を有するように形成されている実施形態を示す。 図１５は、モジュールが、羽目板を模して鋸歯状の輪郭形状を有するように形成されている実施形態を示す。 図１６は、モジュールが、アスファルト屋根板を模して上側面に浮き彫り状輪郭を有するように形成されている実施形態を示す。 図１７は、外観上の魅力を増す目的で、中心をずらした垂直配列で重なり合っている配置で固定された一連のモジュールを示す。 図１８Ａ、図１８Ｂ、および図１８Ｃは、モジュールの１つの実施形態の固定領域および位置決め具の細部を示し、位置決め具によって、固定具を打ち込んでモジュールを建物表面に固定することができる。 図１９は、オーバーラップしているモジュールによって封止されている位置決め具凹部の内部に位置している、釘型の固定具を示す。 図２０は、初期反りを持たせて成型されたルーフィングモジュールの例示的な実施形態を示す。 図２１Ａは、モジュールを固定して耐候性の封止を生み出すための接着性の細帯を含むモジュールの実施形態を示す。 図２１Ｂは、図２１Ａのモジュールの分解図を示す。 図２２は、モジュールの実施形態を示し、第１の接着性の細帯が、成型材料層の裏側の、モジュールの下側縁部に沿って貼付される一方、第２の接着性の細帯が、固定領域線のちょうど真下の上側に貼付されている。 図２３Ａは、代替の実施形態を示し、接着性の細帯がいずれもモジュールの表側にあるように、すなわち、１つが後縁部に、もう１つが固定領域線の真下にあるように、接着性の細帯が位置決めされる。 図１３Ｂは、アンダーラップしている領域の上側面にある帯状材料が、風雨を防ぐ障壁としての機能を果たしている実施形態を示す。 図２４は、本明細書で説明している様々なモジュールを連続して形成するように企図された連続成形装置を図解によって示す。 図２５は、モジュールを示し、材料の第１の層の上全体を覆って、だが完全には被覆せずに、材料の第２の層が形成されている。 図２６は、モジュールの例示的な実施形態を示し、発泡ポリカーボネート層に沿って、かつ、発泡ポリカーボネート層の上に、熱可塑性ポリウレタン層が形成されて、ルーフィング屋根板に望まれる製品特性を与えている。 図２７は、熱エネルギーおよび／または太陽光エネルギーの収集に使用されるルーフィングアセンブリの分解図である。 図２８Ａは、図２７のモジュールアセンブリの側面図である。 図２８Ｂ、および図２８Ｃは、建物表面の縁部におけるモジュールおよび空気フィルタの断面である。 図２９は、ルーフィングシステムから回収された熱を、どのように収集および使用することが可能であるかを示す図である。 図３０は、モジュールのアンダーラップしている領域の部分として成型された輪郭形状特徴部の断面を示す。 図３１Ａは、モジュールの裏側を示し、下を通る気流の乱流を促すための突出特徴部が含まれている。 図３１Ｂは、（図３１Ａに示されるような）モジュール表面を示し、一連の微細なリブが、モジュールの気流との接触表面を増大させて熱伝達を補助するように成型部と一体化している。 図３１Ｃは、図２１Ｂのリブの輪郭形状を示す拡大図である。 図３２は、重なり合っている配置で位置決めされ、かつ、相補的な表面テクスチャをそれぞれの接触表面に有する２つのモジュールを示す。 図３３は、光起電発電のためのソーラーアレイを担持するように設計された、オーバーラップしている一連のモジュールの１つの実施形態を示す。 図３４は、図３３のモジュールの詳細図である。 図３５は、重ね合わされたソーラーパネルが接合領域を横断して固定された状態で、２つのモジュールを縦向きで接合する方法を示す。 図３６Ａは、一連の電気的に接続された光起電セルを設置するように設計されている、モジュールの建物一体型光起電実施形態の表面の浮き彫り特徴部の細部を示す。 図３６Ｂは、接続箱を収容するように構成された光起電アレイの空洞のケーブルまたはワイヤを、収容するように構成された通路の細部を示す。この図は、下にある電気的な結合金具および接続の所在位置を表示する表面マーキングもまた示す。 図３７は、モジュールを連続して形成するように企図され、かつ、光起電機能システムの下流でオンライン導入し易いように企図された連続成形装置を図解によって示す。 図３８は、本発明の様々な実施形態が設置されている建物を示す。 図３９Ａは、モジュールの熱膨張および熱収縮に対処するように設計された蛇腹形状特徴部の細部を示す。 図３９Ｂは、２つの固定箇所の間に配置された蛇腹形状特徴部の細部を示す。 図４０は、重なり合っている配置で位置決めされ、建物表面から出ているパイプ用に切り抜きされている「ダミーの」モジュールを示す。ＢＩＰＶモジュールが「ダミーのモジュール」の両側に示されている。 図４１は、成形特徴部、局所コイルおよび離隔コイル用凹状成型部、および電力変換モジュール用凹部を有するルーフィング屋根板を示す。 図４２は、電力変換モジュールを備える複数の屋根板がＡＣグリッドに結合されている、システムのブロック図を示す。 図４３は、図４２の配置において使用される電力変換モジュールの回路図を示す。 図４３は、電力変換モジュール内の電流および電圧のグラフである。 図４５は、誘導電力伝達を用いて相互接続された複数の屋根板を有するとともに、ＡＣグリッドに結合された電力変換モジュールを備えるシステムのブロック図を示す。 図４６は、類似した屋根板に重なり合った図４１のような屋根板であって、対応する離隔コイル部および局所コイル部が一致する屋根板を示す。 図４７は、それぞれ図４５の第１の屋根板および第２の屋根板に相当する第１の屋根板および第２の屋根板の電力変換モジュールの回路図を示す。 図４８は、屋根板の側面輪郭形状を示す。 図４９は、誘導電力伝達を用いて相互接続された複数のデイジーチェーンされた屋根板を有するとともに、ＡＣグリッドに結合された電力変換モジュールを備えるシステムのブロック図を示す。 図５０は、図４９のシステムに使用されたこれらの回路を示す。 図５１は、バスへの誘導電力伝達を用いて相互接続された複数の屋根板を有するとともに、ＡＣグリッドに結合された電力変換モジュールを備えるシステムのブロック図を示す。 図５２は、図５１の配置用のノードプラグを示す。 図５３は、誘導性電力伝達および容量性電力伝達を行うためのノードバスへの実施可能な結合を示す。 図５４は、バスへの誘導電力伝達を用いて相互接続された複数の屋根板を有するとともに、ＡＣグリッドに結合された電力変換モジュールを備えるシステムのブロック図を示す。 図５５は、オーバーラップし、かつ、中心がずれている状態の屋根板であって、ルーフィング基板上のノードバスに結合されている屋根板の配置を示す。 図５６は、屋根板および通気路の側面輪郭形状を示す。 図５７は、類似した屋根板に重なり合った図４１のような屋根板であって、対応する離隔コイル部および局所コイル部が一致する屋根板を示す。 図５８は、コイルに対する磁気シールドを有するルーフィングパネルを示す。 図５９は、第１の実施形態による単極の変換器を示す。 図６０は、第１の実施形態による単極の変換器を示す。 図６１は、第２の実施形態による単極の変換器を示す。 図６２は、第２の実施形態による単極の変換器を示す。 図６３は、単極の変換器を使用している単相インバータを示す。 図６４は、単極の変換器を使用している三相インバータを示す。 図６５は、コイル−コアの設置を示す。 図６６は、フェライトコア変圧器の磁気パラメータを示す。 図６７は、自己集合した変圧器を使用する無線電力伝達リンクの予測電圧利得曲線を示す。 図６８は、整流器の代替の実施形態を示す。 図６９は、図４９の配置において使用される屋根板であって、無線ホップを有する屋根板を示す。 図７０は、バスへの誘導電力伝達を用いて相互接続された複数の屋根板を有するとともに、ＡＣグリッドに結合された電力変換モジュールを備えるシステムのブロック図を示す。 図７１は、ＤＣバス入力が回路のどこに送られているかを示す。
本発明の第１の実施形態が、図１に示されており、ソーラー（ＰＶ）セル００１のアレイが、典型的なガラスソーラーパネル００２に取り付けられており、（図２からより明白にわかるように）パネルの幅を横断して延びている正のケーブル２０１および負のケーブル２０２の対に並列に配線されている。これらはともにＰＶユニットを形成して、（出力電圧および／または電流などの）電気／電力出力を生成し、例えば、各ケーブルの右端には、（例えば、誘導性および／または容量性の）無線電力伝達装置（トランスミッタ）２０３がある。トランスミッタ２０３は、凹所に配置してもよく、またはそうでなくてもよい。またはガラスの中に密閉されていてもよい。各ケーブルに用に別個の伝送装置が存在してもよく、または図２に示されるように伝送装置が共有されていてもよい。トランスミッタは、負荷および／または出力導体の対応するレシーバに電力を伝送することができる。
例えば、（負荷に接続可能な）主電力取り出しケーブル／導体３０１が、パネルの下側を垂直方向に延びており、それぞれの／対応する、（例えば、誘導性および／または容量性の）無線電力伝達受電装置または受電手段（レシーバ）３０２が、このケーブルに沿って、間隔を開けて存在している。これは、図３に見ることができきる。トランスミッタ２０３およびレシーバ３０２は、協働して作用して無線電力伝達を提供する。取り出しケーブルは、ソーラーパネルに先行して取り付け可能であり、最終的にソーラーモジュール／パネルからの電力を引き込む他の装置に必要に応じて接続できる。
ソーラーパネルを（例えば、屋根またはその他の建物の外面に）設置する際には、伝送装置４０１と受電装置４０２との位置を合わせるだけでよい。伝送装置と受電装置との間に物理的な直接接触が必要ないため、図５に示されているとおり、ガラスパネルの形状に一体化している凹部４０３の内部に伝送装置４０１を収容することができる。同様に、設置時にレシーバを収容するパネル４０４の下側に特徴部またはマークを設けて、それらを正しく位置決めするときに役立ててもよい。
伝送構成部品および受電構成部品を凹部内に収容することは、風雨、摩耗、および衝撃からそれら構成部品を保護するとともに、電気接続点での発電システムの故障事例を減らすのにも役立つであろう。この目的のために、伝送装置および関連する構成部品を、基板の内部に完全に隠蔽してもよい。
伝送装置の表面４０５および受電装置の表面４０６は、互いに近接して、例えば、図４に示されるように位置決めされる必要がある。これは、システムの構成部品を正しい位置に配置した後には、電気的接続を行う必要がなく、また、電気接続点での軽度の位置合わせ不良、および／または非接触が許容可能であることもまた意味する。
伝送装置自体の構成部品は、使用される無線電力伝達方法に応じて、複数の形態を取ってもよく、これは受電装置の形態も同様である。しかしながら、１つの実施形態では、トランスミッタおよびレシーバはいずれも、誘導結合または容量結合をともに形成するコイルまたはパッドである。容量結合では、トランスミッタおよびレシーバは、キャパシタをともに形成する。それぞれは、例えば、各自キャパシタ極板の形態を取ってもよい。
トランスミッタおよびレシーバが、パッドまたはプレートである場合には、マイクロスケールおよび／またはナノスケールまたはそれ以外の表面テクスチャリングをパッド表面（例えば、表面４０５および４０６）に施して、パッドまたはプレートの表面積を大きくすることで、無線電力伝達の効率および／または速度を助長することができる。１つの実施形態では、表面を、高アスペクト比のパターン（例えば、一連の鋭利な先端）でパターン付けまたは輪郭形成してもよい。
結合を介した伝送の前に、何らかの装置、おそらくは間欠スイッチング装置が、ソーラーセルからの直流電流出力を交流電流に変換するのに必要となる場合がある。
第２の配列は、図５Ａおよび図５Ｂに示されているように、ソーラー（ＰＶ）セル５０１のアレイがあり、そのそれぞれが自己の無線電力伝達手段を有している。この配列では、ネットワーク化された一連の電力取り出しケーブル５０２が、ソーラーアレイを横断して延びている。配線構成に応じて、１つ以上の、（例えば、誘導性および／または容量性の）無線電力伝達区域５０３が、各セルに存在してもよい。接続密度は、システムの有効な電力の出力要件に従って選択されなければならない。
ＰＶ装置からの出力電力を伝達するために容量的に、または誘導的に使用可能な領域を有するユニットの、さらなる、そして好ましい実施形態が図６に示されている。建物の屋上に据え付け可能な種類の、形成基板パネル６０１は、パネルの一方の側で単一の出力端子に電気的に接続されている複数の光起電セル６０２を載置している。出力端子には、受電導体への誘導性または容量性電力伝達のための装置６０３がある。
基板パネル、または一連のそのようなパネルは、次いで、１つ以上の無線伝達電力レシーバとともに、屋根または太陽光エネルギーに露出されるその他の表面に設置することができる。レシーバは、次に、電力分配ネットワークに接続され、これにより、必要に応じて電気エネルギーを仕向け先に送ることが可能になる。
上述の光起電ユニットを組み込んだ発電システムの好ましい組立方法が、図７に示されており、複数の基板パネル７０１が、屋根の傾斜の下方に固定されている。各パネルは、例えばその右端に、各パネル上に取り付けられたソーラーセルによって収集されたエネルギーを、単一の出力７０３に無線電力伝達するための装置７０２を有する。
図８は、図７のアセンブリの分解図であり、例えば屋根の傾斜の右側であるが、パネルの下にある側を下方に延びている主電気バス細帯８０１を示している。バス細帯は（それ自体によって、または接続されたレシーバ装置によって）、基板パネルそれぞれの上にある無線電力伝達装置によって伝送されたエネルギーを受け取ることができる。このエネルギーは、次に、バス細帯を介して、有効な電気出力として分配される。
バス細帯に沿ったレシーバ（存在する場合には）の位置決めを、バス細帯を屋根に設置する前に割り出すことができる。続いて、パネルを屋根に取り付け、これにより、対応する伝送区域および受電区域の位置合わせが可能になる。基板パネル成型部は、レシーバに対するそれぞれのトランスミッタの位置決めに役立つ特徴部８０２を有してもまたよい。
説明したように、屋根または建物表面への設置時に、隣接したＰＶユニット間で、（例えば、誘導性および／または容量性の）無線による接続が可能であることもまた特に有利である。対応する伝送領域および受電領域を、隣接したモジュールのそれぞれに設け、次に、トランスミッタ領域およびレシーバの領域が重なり合うように、モジュールを設置することによって、これを行うことが可能である。図９に示されている実施形態は、コネクタセルの２つ以上の電力伝達領域９０２がモジュールそれぞれの１つ以上の電力伝達領域に近接しているモジュール間の継ぎ目の上に、コネクタセル９０１を重ね合わせることによって、隣接したモジュールの無線接合を実現可能にする方法の一例を示している。コネクタセルは、機能性を有するソーラーセルであってもよく、あるいは導体としての機能だけを果たす、ＰＶ機能のないセルであってもよい。コネクタセルでモジュール間の継ぎ目を隠すことにより、一連のモジュールまたはモジュールのアレイを、モジュール間の接合ラインが目で見えるように設置することに比べて、美観を向上させることができる。ＰＶユニットの個々のＰＶセルを、無線電力伝達によって結合して出力を生み出すこともまた可能である。以下に記述するように、冷却もまた行われる。
図１０は、本発明を、概略的に示している。ＰＶユニットが、無線電力伝達トランスミッタ（例えば、誘導コイルまたはキャパシタ極板）に結合されている。この無線電力伝達トランスミッタは、対応する無線電力伝達レシーバ（例えば、導体コイルまたはキャパシタ極板）に、誘導結合および／または容量結合されているが、この無線電力伝達レシーバ自体も、直接または出力導体を介して負荷に結合されている。
１つの実施形態では、以下に記述するように、上記のＰＶシステム／ユニットを、ＢＩＰＶルーフィングシステム／製品に設置することができる。
いくつかの実施形態では、ルーフィング製品は、１つ以上のポリマー材料（層状であってもよい）から成型された、複数の成形表面を有するモジュールを備え、成形表面のそれぞれが、３次元表面特徴を備える。クラッディングまたはルーフィングパネルとして、ルーフィング製品は、３次元（例えば、波状）表面か否かを問わず、金属プレス加工された屋外用要素（パネル）とすることも可能であろう。ソーラーセル（ＰＶ）は、例えばプレス加工した金属パネルの表面上に接着または積層することができる。本技術はまた、良好な熱伝導性および光起電（いわゆるＰＶ）および／または太陽光熱エネルギー生成能力を有する製品ならびに、関連するサブアセンブリ、アセンブリ、使用、および方法に関する。この技術は、いくつかの利点を有する。例えば、このルーフィング、クラッディングまたはサイディング製品は、据え付けられる建物の内部に伝達される熱エネルギーの量を低減することができ、かつ／または、上記趣旨のルーフィング、クラッディングまたはサイディング製品を組込んだシステムを提供し、かつ／または、そのような製品の量産を実現し得る方法を提供し、または少なくとも人々に有用な選択肢を提供する。
いくつかの実施形態では、建物一体型の光起電（ＢＩＰＶ：Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ）および／または太陽光熱ルーフィング、クラッディングまたはサイディング製品が提供され、これらは適度に軽量であり、設置が簡単で、耐久性があり、環境的損耗に対する耐性があり、または少なくとも人々に有用な選択肢を提供する。
他の実施形態では、ＢＩＰＶおよび／または太陽光熱ルーフィング、クラッディングまたはサイディング製品が提供され、これらは、屋根の露出面に貫通させる固定具（釘、ネジ、ボルトなど）を必要としないことで、従来のＢＩＰＶ製品と比べて、製品に漏れが生じにくくなり、または少なくとも人々に有用な選択肢を提供する。
他の実施形態では、大きな表面積を被覆することが可能なＢＩＰＶおよび／または、太陽光熱ルーフィング、クラッディングまたはサイディング製品が提供され、これらは、大量に、しかも妥当な生産速度で量産することができ、かつ／または、そのような製品のそのような量産を実現可能し得る方法を提供し、または少なくとも人々に有用な選択肢を提供する。
他の実施形態では、ＢＩＰＶおよび／または太陽光熱ルーフィング、クラッディングまたはサイディング製品が提供され、これにより、光起電セルから離して熱エネルギーの伝達が可能になることで、運転効率の最大化が可能になり、かつ／または、上記趣旨のＢＩＰＶルーフィング、クラッディングまたはサイディング製品を組み込んだシステムを提供し、かつ／または、そのような製品の量産を実現し得る方法を提供し、または少なくとも人々に有用な選択肢を提供する。
他の実施形態では、気道路が設けられ、屋根と建造物との間のワイヤおよび他の電気構成品用の空間が与えられ、このようにワイヤおよび他の電気構成部品が建物の基板表面の防水性メンブレンの上方に位置しているため、防水性メンブレンが貫通されないことが確実となる。
さらに他の実施形態では、建物一体型のシステムが提供され、このシステムにより、太陽光、周囲光、および光起電力によって生成された熱が、建物表面から離して伝達され、他の場所で使用すること、および／または、そのようなシステムの構成部品および／または、そのような構成部品の製造方法、または少なくとも人々に有用な選択肢を提供することが可能になる。
様々な実施形態が、重なり合っている配置で建物に固定されるルーフィング、クラッディングまたはサイディング製品に関する。１つの実施形態では、製品は、表面を横断して水平に置かれ、垂直方向に下方に向かってその表面に重ね合わされるモジュールとして形成されるが、製品を垂直の列状に置いて、その後表面を横断して重なり合うことが可能であるように、製品を製造することも可能である。特に、製品の３つの例示的な実施形態を以下に説明する。第１番目は、建物表面上にわたって耐候性の被覆を形成するのに使用することが可能なモジュールであり、第２番目は、耐候性の被覆を形成することに加え、熱エネルギー回収システムの一部として使用可能なモジュールであり、第３番目は、耐候性の被覆を形成することに加え、そして任意で熱エネルギー回収システムの一部として有用であることに加え、電気エネルギーを生成するソーラーセルのアレイを戴置することが可能なモジュールである。
１つの態様では、適度に軽量であり、設置が簡単で、耐久性があり、環境的損耗に対する耐性があるルーフィング、クラッディングまたはサイディング製品が提供される。いくつかの実施形態では、ルーフィング、クラッディングまたはサイディング製品は、大きな表面積を被覆することが可能であり、大量に、しかも妥当な生産速度で量産することができ、かつ／または、そのような製品のそのような量産が実現可能になる方法を提供する。
１つの実施形態では、ルーフィング、クラッディングまたはサイディング製品は、１つ以上のポリマー材料（層状であってもよい）から成型された、複数の成形表面を備えるモジュールであり、それぞれの成形表面が、３次元表面特徴を備えるとともに、成形表面が、溶接線または射出成型点なしに接合される。それぞれの成形表面とは、連続成形機の個々のダイまたは鋳型に対応する、モジュールの長さに沿った成型セグメントを指す。国際出願第ＰＣＴ／ＮＺ２００６／０００３００号明細書（国際公開第２００７／０５８５４８号パンフレット）を参照されたい。これに関連して「接合された（ｊｏｉｎｅｄ）」という用語の使用は、成形表面のそれぞれが、それまで分かれている必要があることを意図するものではない。すなわち、成形表面は、製造プロセスの間に現場で一緒に一体的に形成されてもよい。別の実施形態では、モジュールの設計上の特徴を、熱成形、プレス加工、またはその他の成形法によって連続して、あるいは、木材、金属、コンクリート、樹脂、ガラス、粘土、アルミニウム複合材料などによって不連続的に実現することができる。
特に、この製品は、連続して成形するステップを組み込んだ連続的なプロセスによって、（図１１に見られるような）長い細帯として製造可能であり、したがって、必要な被覆面積に応じて、長さを変えて作ることが可能である。保護されるべき屋根または建物の全幅もしくは全区分を横断して延在することが可能な単一の成型モジュールが製造可能であるような、生産である。例えば、モジュールは、被覆される建物表面を横断する寸法が、建物表面を下方に向かって被覆する寸法よりもはるかに大きくてもよい。１つの実施形態では、建物表面を横断して延びる方向のモジュールの寸法が、建物表面を下方に向かって延びるモジュールの寸法の少なくとも３倍、または少なくとも４倍、または少なくとも５倍、または少なくとも１０倍、または少なくとも１５倍、または少なくとも２０倍である。あるいは、モジュールは、被覆される建物表面を下方に向かう寸法が、建物表面を横断して被覆する寸法よりもはるかに大きくてもよい。１つの実施形態では、建物表面を下方に向かって延びる方向のモジュールの寸法が、建物表面を横断して延びるモジュールの寸法の少なくとも３倍、または少なくとも４倍、または少なくとも５倍、または少なくとも１０倍、または少なくとも１５倍、または少なくとも２０倍である。
いくつかの実施形態では、モジュールは、長さが約０．２〜１メートル、長さが約１〜２０メートル、長さが約３〜１０メートル、または長さが約４〜８メートル、または長さが約２〜４メートルである。長さ４〜５メートルのモジュール、および長さ８メートルのモジュールが、好適な製造サイズであるが、ごく簡単に製造プロセスを個別仕様の長さに対応させることができる。複数のそのようなモジュールは、例えば図１２に見られる、重なり合っている屋根板によって示されるように、構造物の表面を下向きに重なり合っている横列の形態で設けることができる。
基本的なルーフィング製品の例示的な実施形態の特徴は、図１３に示されるとおりである。アンダーラップしている領域１３０１および露出領域１３０２（すなわち、一連のモジュールが重なり合っている配置で位置決めされたときに露出されことになる領域）が、存在する。モジュール１３００が建物表面に取り付けられる固定領域１３０３もまた存在する。この領域は、アンダーラップしている領域１３０１内にあってもなくてもよいが、好適には、あるいは必要に応じて、アンダーラップしている領域１３０１内にある。これらの領域は、互いに同等の様々な比率で存在してもよい。また、モジュール１３００の長さに沿って、連続パターンまたは不連続パターンで、任意の、またはすべての領域に輪郭形成または輪郭付け１３０４が行われていてもよい。１つの実施形態では、アンダーラップしている領域１３０１の幅が、オーバーラップしている領域１３０２の幅とほぼ等しい。他の実施形態では、アンダーラップしている領域１３０１の幅が、オーバーラップしている領域１３０２の幅の約９５％、約９０％、約８０％、約７５％、約６０％、約５０％、約４０％、約３０％、約２５％、約１５％、または約１０％である。いくつかの実施形態では、オーバーラップしている領域１３０２は、約５ｃｍ〜約６０ｃｍの幅であり、アンダーラップしている領域１３０１は、約５ｃｍ〜約６０ｃｍの幅である。
様々な形状の輪郭形成または輪郭付けを用いて、種々の様式または装飾効果を生み出すことができる。例えば、モジュールを、コンクリートタイルを模して図１４に示されるような正弦波形の輪郭形状で、羽目板を模して図１５に示されるような角度を有する輪郭形状で、アスファルト屋根板を模して図１６に示されるような浮き彫り特徴部を自己の上側面に有するように、またはスレートタイルもしくは木製屋根葺き板を模して多種多様な輪郭を上側面に有するように成型してもよい。連続成形プロセスにより、必要に応じて成形機のダイフェースを交換するだけで、同一の設備で多種多様な３Ｄ表面の製造が可能になる。表面は、上下または横方向に延在することが可能で、オーバーラップさせたり、アンダーラップさせたり、あるいは、まったく重ね合わせないことも可能であろう。ラック式システム、すなわちパネル間の無線伝達を有するラック式システム（フレーム）に、パネルをまとめてクリップ留めすることも可能であろう。
供給材料の色および視覚特性もまた、材料供給の段階で、種々の材料および添加物（特に、着色添加物）を投入するだけで、極めて容易に変更可能である。これは、製造ラインの設備を著しく変更せずに、様々なタイプの製品（例えば、コンクリートタイルを摸した製品、スレートタイルを摸した製品、およびアスファルト屋根板を摸した製品）の量産が連続して可能であることを意味する。
モジュールは、必要に応じて、および／または、表面の輪郭上可能な限り、様々な垂直配列で設置可能である。図１７に示されている、中心をずらした垂直配列は、伝統的な「タイル置き」ルーフィングの効果を与えるが、他の配列もまた興味深い視覚上および／または様式上の効果を生み出すであろう。
図１８Ａは、成型モジュール１８００の固定領域１８０２内にある、位置決め釘またはネジタイプの固定具用の一連の位置決め具用凹部１８０１を示す。各凹部の底部にはボス１８０３（すなわち、材料の厚みが増した部分）があり、固定具の軸が通過する頑丈な区域が設けられ、これらもまた、モジュールの真下にある建物表面に当接する平坦な表面１８０４を形成する。凹部１８０５の両側は、外側に傾斜しており、これにより、ハンマーまたは空気圧式ネイルガンまたはステープルガンを使用して、周囲のモジュール材料を傷つけずに固定具を定位置に打ち込むことができる。
図１８Ｂは、固定領域１８０２内に、モジュールを建物表面に取り付ける固定具１８０６（例えば、釘、ステープル、またはネジ）を位置決めするための「初（ｓｔａｒｔｅｒ）」孔または位置決め具１８０１が存在し得る場合を示す。これらの位置決め具１８０１は、成型特徴部または予備の表面マーキングとすることができる。そのような位置決め具１８０１の目的は、固定具１８０６の必要数および離間間隔を示すことによって設置をやり易くすることである。さらに、図１８Ｃに示されるように、位置決め具１８０１は、従来のネイルガンまたはスクリューガンのヘッド１８０７に嵌合するように適合された凹部を含んでもよい。これにより、設置者は、固定具の位置合わせを容易に行い、正確な位置決めを行うことができる。モジュールの固定領域を被覆する補強材の層を存在させて、固定具が貫通するモジュール材料の引き裂きを防止してもよい。その場合、位置決め具が、補強された区域内に固定具を確実に位置合わせさせる機能を果たすことができる。
モジュールが屋根に固定された後には、固定具のヘッドが、位置決め具の開口部の上部と面一になっているか、または上部よりも低くなっていなければならない。これにより、図１９に示されるように、その後に取り付けられるモジュールのオーバーラップしている領域が、第１のモジュールの上部に対して面一になることが可能になる。
モジュールは、（図２０に示されるように）凸状の初期反りを持たせて形成して、建物に設置されたときに、予め圧力を加えて、オーバーラップしているパネルの両端部および底面を、アンダーラップしているパネルの上にしっかりと接触させるようにしてもよい。これにより、アンダーラップしているパネルとオーバーラップしているパネルとの間に高い熱伝導性もまた、もたらされる。加えて、各モジュールの長さに沿って延びている接着性の細帯１１１（図２１Ａに示す）を使用して、１つのモジュールを次のモジュールの表面に接続して防水性の封止を形成し、ルーフィング層またはクラッディング層の下に砂埃や粒子が入り込むのを阻止することができる。固定領域から最も離れた、モジュールのこれらの領域を固定することにより、モジュールの露出部分が風でめくれたり、破損または曲げ応力によるダメージが生じたりするおそれがないという利点もある。これは、接着性の細帯を用いるか、または他の手段によって実現可能である。接着細帯を使用する場合、（図２１Ｂに示されるような）輸送用および保管用剥離帯１１３でそれらを被覆すると有益であろう。剥離帯は、設置の際に除去される。
接着性の細帯のモジュール上での配置は、変動可能である。図２２に示されるように、１つの実施形態では、第１の接着性の細帯１２１が、成型材料層の裏側の、モジュールの下側縁部に沿って貼付される一方、第２の接着性の細帯１２２が、固定領域線のちょうど真下の上側に貼付されている。したがって、一連のモジュールを。図２２に示されるように、裏側の細帯が表側の細帯に付着して設けることが可能である。
あるいは、図２３Ａに示されるように、接着性の細帯を、細帯がいずれもモジュールの表側にあるように、すなわち、細帯の１つを後縁部１３１に、もう１つを固定領域１３２の線の真下に位置決めすることができる。この場合、接着によりモジュールの２つの点が固定され、オーバーラップしているモジュールの基板層に直接接着することになる。さらに、この代わりに、またはこれに追加して、設置の際に、接着剤を領域１１２に塗布する。
図２３Ｂに示されるように、隣接したモジュールと接触して配置されたときに、風雨を防ぐ障壁としての機能を果たすアンダーラップしている領域の上側面にある帯状材料１３３で、モジュールをあらかじめ形成することができる。この可撓性の帯状材料１３３は、オーバーラップしているモジュール間での水または空気の逆流を防ぐ。さらに、この代わりに、またはこれに追加して、類似したポリマー帯状材料を露出領域の下側面に配置して、２つのオーバーラップしているモジュール間に水が入り込むのを防ぐ。
１つの実施形態では、ルーフィングおよび／またはクラッディング製品製造における一続きのステップは、第１に、形成するための（場合によっては、材料を溶融状態、半溶融状態、または曲げやすい状態にすることをともなう）モジュール材料を準備すること、第２に、加圧成形区域に材料を供給すること、そして第３に、加圧成形区域を通って材料が前進するにつれて材料を成形し、硬化させることである。成形前に材料を混合し、提供する方法は様々であるが、好適な方法は、図２４に示されるように、第１の材料１４１からなる押出供給材料層を、連続成形機の、前進している支持表面の上に載せ、続いて、この上に別の材料１４２からなる、さらなる押出供給材料層を投入することである。第１の材料および第２の材料、または追加の材料は、同一であっても、異なっていてもよく、同一の形態であっても異なる形態であってもよい。材料はいずれも、その後、積層された供給材料１４３として加圧成形区域１４４に移り、単一のモジュールパネル１４５に成型される。ＣＦＴマシンの上側および下側の回転軌道１４６に異なるダイを使用することによって、成型パネル上部の特徴部と底部の特徴部とが異なるように製品を製造することができる。モジュールは、単一の材料のみを使用して製造することも可能である。
加圧成形区域に到達した後には、第２の供給材料は、第１の供給材料を完全に被覆してもよいが、（図２５におけるように）第１の供給材料１５１の一部だけが、第２の供給材料１５２によって被覆されるように、これらの供給材料を配置してもよい。第２の材料、または追加の材料からなる薄い細帯だけが、第１の供給材料または第２の供給材料の上に存在していてもよい。また、第１の供給材料の幅を横断する細帯の位置決めは、変動可能である。これらの変動は、様々な押出機の、互いに対する位置決めを変えることによって、および供給材料の幅を変更することによって、製造時に実現可能である。
いくつかの実施形態では、第１の材料層が、幅ＷＩおよび厚さＴＩを有し、第２の材料層が、幅Ｗ２および厚さＴ２を有する。１つの実施形態では、ＷＩは、ＷＩＩよりも広い。１つの実施形態では、ＷＩおよびＷＩＩは、等しい幅である。１つの実施形態では、ＷＩＩは、ＷＩよりも広い。１つの実施形態では、ＴＩは、ＴＩＩよりも厚い。１つの実施形態では、ＴＩおよびＴＩＩは、等しい厚さである。１つの実施形態では、ＴＩＩは、ＴＩよりも厚い。１つの実施形態では、ＷＩおよびＷＩＩは、５センチメートル〜３メートルの範囲内にある。１つの実施形態では、ＴＩおよびＴＩＩは、０．１〜１００ミリメートルの範囲内にある。
追加の材料層（押出成形されたものにせよ、ロールフィードされたものであるにせよ、その他の方法で提供されたものであるにせよ）を、成形プロセスの前または後に追加することもまた可能である。これにより、それぞれの材料層が製品に有利な特定の特性のセットを有する、多重積層製品の連続成形が可能になる。特に、製品に１つ以上の補強層を追加することが望ましい場合がある。そのような層は、金属、布製またはガラス繊維製のメッシュ、ジュートまたはその他のファブリック、グラスファイバ、カーボンファイバ、アルミニウムシートまたは強化ポリマーを備えてもよい。これらは、成形ステップの前に、他の材料層の下に、他の材料層の上に、または他の材料層の間に設けることができる。また成形ステップの際に変形を受けても、変形を受けなくてもよい。製造されたモジュールパネル１５３の厚さは、選択された材料および材料供給された層の数によって部分的に決定されることになる。１つの実施形態では、パネルの厚さは、約０．５〜５５ｍｍの範囲内であってもよい。
様々な材料の層を、成形ステップの前、または成形ステップの際に化学結合させてもよいが、それが可能かどうかは、もっぱら選択された材料によって決まる。選択された材料が化学結合しにくい場合、プラズマ層または接着剤層によって密着性を補助したり、または、いずれの材料層にも化学親和力を有する補助的な材料を供給したりすることが必要であり得る。これは、介在層としてインラインで適用するか、または、第２の材料を投入する前に第１の基板材料供給の上に堆積することができる。様々な材料の層は、表面仕上げまたは層間の特徴部があるため、機械的結合させてもまたよい。
ルーフィングおよび／またはクラッディングモジュールを分割射出成型することによって、類似した製品を実現可能であるが、そのようなプロセスは、射出能力がはるかに低い。建物用途には面積の大きな製品を製造する必要があり、これら面積の大きな製品の大量生産を可能にして、プロセスを効率化することが望ましい。加えて、そのようなプロセスの結果、製品に溶接線および射出成型点が入ってしまう。溶接線は、射出成型プロセスの際に２つ以上の溶融ポリマーの流れが接触するときに形成される。これは、ポリマーの流れが、妨害物（例えば、孔を形成するポスト）に割かれてその周囲を流れて、その後再び合流するときに、または、複数の射出点からのポリマーの各溶融面が接触するときに、生じる可能性がある。これは、溶融ポリマーが非溶融ポリマーと接触するときにも生じ得る。結果として、目で見てわかる溶接線が見られ、この溶接線の境界での接着／結合は、製品内のポリマーの、その他の部分よりも弱くなる。射出成型点は、加熱された材料が型穴に供給された、製品の区域である。射出成型を用いて２つ以上の材料の層を備える製品を作ることも困難であるため、射出成型は、最終製品の美観を損ねる色差または色むらを生じるおそれがある。一方、連続成形機は、毎分約５〜６０ｍの製品を生産することが可能であることから、３Ｄポリマー製品の製造に使用可能な他のどのプロセスよりも、この製造方法を用いることが好ましい。連続成形機は、溶接線も射出成型点もなく、しかも任意で複数の材料層を含む製品を生産する。
連続した成形プロセスによるルーフィングおよび／またはクラッディング製品の生産で使用するのに好適な材料は、数多くあるが、発泡材料（例えば、発砲ポリカーボネート）から成型パネルを生産するのが、最もコスト効率が良い。これは、生産に必要な原材料の量を削減するだけでなく、製品の軽量化にもつながる。このことは、現存の建物にルーフィングまたはクラッディングを後付けする際に有利となり得る。例えば、現存の屋根が劣化した建物の場合、新たな軽量の屋根板を直接現存の屋根板（通常はアスファルト屋根板）の上に載置することによって屋根の葺き替えが可能である。
発泡ポリカーボネート（または、代替の基板材料）は、１つ以上の追加の材料をともなって製品特性を強化することができる。好適な材料は、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）であり、図２４に示されるように、ポリカーボネートとともに成型プロセスに供給することができる。発泡ポリカーボネートおよび類似した材料は、難燃性を有するため、ルーフィング製品では好まれているが、ＴＰＵ層を追加することにより製品性能が向上する。なぜならＴＰＵは、耐久性、物性にすぐれ、しかも環境的損耗に対する耐性を有するからである。特に、ＴＰＵは、穴あき抵抗性、引裂抵抗性、およびＵＶ抵抗性があり、ポリカーボネートだけの場合と比較して、より長期間にわたって製品の美観を保つ。
成形ステップからの出口点におけるパネルを図２６に示す。ＴＰＵ層（または代替の材料からなる層）１６１が、ポリカーボネート（または他の発泡材料からなる）層１６２の上に成型されて、屋根板モジュールの本体を形成している。可能な限り多量の発泡材料を使用して材料を削減することが望ましいが、いくつかの実施形態では、ＴＰＵ層が、屋根板の下側縁部から固定具を固定する領域の上方の線まで延在する領域１６３を、被覆してもよい。これは、自然条件にさらされる屋根板の区域が、良好な耐久性を有し、かつ、固定具が貫通する屋根板の区域全体が良好な引裂抵抗性を有するようになっている。この例でＴＰＵを使用することの利点は、ＴＰＵは、穴を開けると、固定具の軸を中心として収縮して水密封止を形成する傾向があるという点である。
その他の使用可能な材料としては、ポリカーボネート（ＰＣ）、一般用ポリスチレン（ＧＰＰＳ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエステルメタクリル酸塩（ＰＥＭ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、耐衝撃性ポリスチレン（ＨＩＰＳ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリエステル（ＰＥＳ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）（ポリエーテルケトン）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、耐衝撃性ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリアクリルート、無定形高分子、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、架橋ポリエチレン（ＰＥＸ）、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、エチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）、熱可塑性ポリオレフィン（ＴＰＯ）、熱可塑性ゴム（ＴＰＲ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、フッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）、ポリプロピレン単独重合体（ＰＰ−Ｈ）、ポリプロピレン共重合体（ＰＰ−Ｃ）、シリコン重合体、スチレン−アクリロニトリル樹脂（ＳＡＮ）、および熱可塑性ゴムが含まれる（が、これらに限定されない）。材料は、これらのうちの任意の混合物、またはこれらすべての混合物であってもよい。材料は、耐火性、耐破壊性、耐衝撃性、紫外線抵抗性、および、熱応力または引張応力といった特性を強化する添加物を備えてもまたよい。製造の際に使用が検討され得る材料は、様々なポリスチレン、ナイロン、ポリアクリレート、ポリエチレン、熱可塑性エチレン、ポリプロピレンおよびフェノール、およびこれらの組合せまたはこれらを含有している材料である。いずれの材料が選択されるのであれ、離層しないように、各材料に相溶性がなければならない。材料に相溶性がなくても、それらを使用してもよいが、結束層または結合層が、材料間に導入されなければならない。結束層または結合層の例としては、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、熱可塑性ポリオレフィン（ＴＰＯ）、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）、シリコン系接着剤、エポキシ系接着剤、およびアクリル系接着剤が含まれるが、これらに限定されない。当業者は、本明細書に記載の目的に適合する適切な組合せで材料を選択することができる。
様々な実施形態において、ルーフィングモジュールは、耐火性、引裂抵抗性（特に、穴を開ける箇所および取り付け箇所での）があり、日常生活で使用する工具で容易、かつ、なめらかに切断可能で設置がしやすく、２０年超にわたり自然環境およびＵＶ暴露に耐えることが可能であり、故障せずに凍結および融雪に繰り返し耐えることが可能であり、摂氏−４０度〜１００度の温度で離層抵抗性を有し、妥当な範囲で耐衝撃性を有し、固定箇所であっても水が浸透せず、低密度であり、貫入抵抗性および耐摩耗性を有し、退色堅牢性、微生物の攻撃に対する抵抗性を有し、接着剤との相溶性があり、多湿状態および湿潤状態で安定した、高温および低温でもたわみ性を保持し、かつ、離層しない材料から作られている。これらの要因はすべて、製品製造のための適切な材料の選択、または材料の組合せの選択の際に効力を発揮するようになる。さらにまた、使用される材料が無毒性であること、または（積層製品を生産するのであれば）、少なくとも製品の上側の層では無毒性であることが望ましい。これにより、１つ以上の建物表面から水を回収して次に使用する場合に、有毒汚染の可能性が回避される。
いくつかの実施形態では、製品を、再生利用が可能な材料、または数種類の再生利用が可能な材料から生産してもよい。製品製造の際に選択される材料の組合せは、好適には、最初に製品を構成要素材料に分解する必要なしに再生利用が可能な材料である。
熱膨張係数が低い材料を選択して、製品の長さに沿った撓曲を回避することもまた重要である。建物表面に取り付け後に材料が過度に移動すると、取り付け箇所で、または取り付け箇所間で不具合が生じるおそれがある。熱膨張係数が大きく異なる２種類以上の材料を用いて積層製品を生産するのであれば、不具合もまた問題になるおそれがある。１つの実施形態では、図３９Ａ〜図３９Ｂに示されるように、２つの固定箇所２９２の間で膨張または収縮する、１つ以上の蛇腹形状の特徴部２９１を有するように、各モジュールを成型することによって、熱膨張および熱収縮に対処することができる。
様々な実施形態では、ルーフィングまたはクラッディングモジュールは、光起電性の機能、および／または、（ｉｉｉ）以下にさらに詳述するような、光起電区域の相互接続機能などの、追加の特性または機能性を組み込んでもよいが、これらに限定されるものではない。
ルーフィングおよび／またはクラッディング製品の代替的な実施形態は、これまで述べてきた特徴のすべてを有するとともに、製品を熱エネルギー回収システムの一部として使用するのに適したものにする、いくつかの追加の特徴を有する製品である。熱エネルギーは、ある一定時間の間、太陽光にさらされている建物表面から得ることができる。とはいえ、役立ち得る他の下位エネルギー源も存在する。その後熱エネルギーは、排出されるか、または製品と建物表面との間を通過する流体流（最も現実的な選択肢としては空気流）に伝達され、システムの別の場所で次に使用することができる。
この実施形態の注目すべき特徴は、建物の下地が気道路の１つの境界を形成することである。この実施形態は、空気流を遮断できるようにするための閉ざされた区域に分割されている箱形、円形または他の幾何学形状の、閉断面状の、例えば、Ｃｏｒｆｌｕｔｅ（登録商標）屋根材または類似した製品とは異なっている。空気流用の自己完結型の経路を画定する裏材を含んでいる箱形、円形またはその他の幾何学形状の、閉断面状のルーフィング材料と比べて、材料の全体的なコストもまた低減される。対照的に、この実施形態は、屋根全体を、空気流のための空洞が一方の側でモジュールと境界を接し、もう一方の側でルーフィングの下地と境界を接している、空気流の１つの大きな表面であると見なしている。
そのようなシステムの例として、図１７は、一連のオーバーラップしている屋根板モジュールを含んだ屋根アセンブリを示す。図１８Ａは、側方から見た２つのモジュールの例示的な実施形態を示す。ルーフィング下地、例えば合板表面および／または耐候性、断熱性、または、高反射メンブレン１７１およびルーフィング屋根板の層が、これら２つの層の間に気流を通すことを可能にする間隙１８１が存在するように、メンブレンからわずかにすき間を開けて設けられる。この間隙は、屋根板モジュール成型部１８２と一体化した形状の特徴部によって、または追加のスペーサ／スタンドオフ構成部品によって保持することができる。したがって、屋根アセンブリは、建物の下地の上に単一の層を形成するが、成形特徴部１８２（すなわち、アンダーラップしている領域の下側に輪郭形成された「脚部」）により、空気を通すためのスタンドオフ距離ができる。図２８Ｂおよび図２８Ｃは、建物表面の縁部でのタイルを図示しており、タイルと建物の下地との間にフィルタ１８４を配置して、空気が外側からすき間の中へ通るようにすることができることを示している。高温になるにつれて空気が自然に進む方向、すなわち、建物表面の底部から上部へと、強制的に空気を通過させることが最も効率的であるが、空気が表面を横断して引き込まれる代替の実施形態もまた考えられる。暖気は、その後、表面の上側縁部付近の吸気差口１７２を通して、中心部のマニホールドダクト１７３へと引き込まれる。暖気を、直接大気中に排出するか、または、建物の別の場所で使用することができる。
図２９は、暖められた空気からのエネルギーが、建物の別の場所でどのように使用可能であるかを示している。ファン１９１を使用して、マニホールドダクトへと空気を引き込む空気流を生み出すことができる。暖められた空気は、その後、ファンから放出され、熱交換器１９２の作動流体として使用され、必要に応じて、例えば温水器１９３またはエアコン装置１９４で使用することができる。代替として、熱気を暖房用途で直接使用できる。フラップ弁（図示せず）を設置して、ファンに不具合が生じた場合に熱気をマニホールドダクトから放出してもよい。いくつかの実施形態では、空気流は逆流も可能であり、これにより、例えば、屋根の上の雪または氷を融かしたり、残留湿気を除去したり、またはシステムから塵埃、汚れ、または建材くずを取り除いたりするために、熱交換器から暖気を屋根の方向に向けることが可能になる。エネルギーの必要度に応じて、屋根のある部分から別の部分に向けて暖気を送り出すために、いろいろなマニホールドが含まれてもまたよい。例えば、日光が当たらない、雪が積もった屋根の部分の雪を融かすために、屋根の、日光が当たる部分から、その部分に空気を送り出すことができる。他の変形例は、当業者には容易に明白となろう。
いくつかの実施形態では、ファンの速度が、屋根の特定区域において得られた熱エネルギーに比例する。ファンの速度は、温度センサまたはタイマーなど様々な方法で調節することができる。１つの実施形態では、ファンの速度が、屋根表面上の１つ以上の専用ＰＶセルを使用して電気モータを駆動することによって調節される。したがって、ファンの調節は、一日のうちの異なる時間で屋根の特定部分の上に当たる日光がどのくらいの熱さおよび／または強さであるのかに直接関係してくる。例えば、建物表面を区分に分割して、各区分の空気流を別個のファンが調節してもよい。例えば標準的な住宅ならば、４つの区分があればよく、各区分が、それぞれのファンを有することにより、屋根のその面に当たる日光の強度が増加するにつれて速度が増加し、日光の強度が減少するにつれて強度が減少することになる。したがって、異なる区分のファンは、その特定区分全体に日光が当たっているか、または部分的に日が陰っているかによって速度が増減する。
１つの実施形態では、モジュールの熱的な実施形態を、アンダーラップしている領域内に隆起したパターン２１１に成型、または輪郭形成して、実際の平面または理論上の平面の上方に曲がりくねった経路を画定することができる。これにより、強制的な流体流に乱流が生じるため、モジュールから流動する流体への対流熱伝達が増加する。次のセクションで詳しく説明するが、ＰＶ機能性がモジュールに含まれる場合には、脚部もまた、例えばＰＶセルに電気的接続するための配線用通路を提供し、電子機器回路を屋根板に組み込むことが可能になる。これらの脚部を、人が屋根板の上を歩いたときに、押しつぶされたり、下に折れ曲がったりしないように強度をもたせて設計してもよい。これらの脚部を、気道路の空間全体にわたって空気が均一に流れるように設計してもまたよい。これらの脚部を、空気取り入れ口と空気吹き出し口との間の圧力降下を最小限にするように設計してもまたよい。これらの脚部を、ケーブルおよびＴ継手の位置決めおよび固定を提供するように設計してもまたよい。またこれらの脚部を、ケーブルおよびＴ継手用の経路を提供して、これらができるだけ邪魔にならないように設計してもまたよい。ケーブル用の経路は、垂直または水平または対角方向であってもよい。
これを実現するいろいろなパターンがあり、その一例として図３１に示されるメサ状突起部の交互のパターンが含まれる。この場合も、パターニングされた屋根板の割合を、アンダーラップしている領域のサイズと比較して変えることができる。モジュールの下側の突起部は、全幅にわたって同一である必要はない。１つの実施形態では、建物表面とモジュールのアンダーラップしている領域との間が逓減するように、タイル幅を横断する方向に進むにつれ、突起部の高さが減少する。このため、オーバーラップしているモジュールを屋根の上に配置したときに、建物表面に対して平行に保持される。例えば、突起部のサイズを、タイルの裏面に向かって約２１ｍｍから約１６ｍｍに減少させて、オーバーラップしているタイルを嵌合させ易くするとともに、オーバーラップしているタイルを、建物表面に対して平行に保持し易くすることができる。突起部の形状およびレイアウトもまた変えることができる。
別の実施形態では、パターニングが、モジュールと建物表面との間でコルゲート形状になっている。例えば、モジュールを、平行な溝と畝とが交互になるように成型することができる。
図３０は、輪郭形状が、面取りした側部２０１、または、製品が設置される下地表面が角度を有する表面（例えば、屋根）であるときに、水がくぼみに重力貯留されるのを防ぐための形状をした他の特徴部を有している様子を示している。モジュールの下側に成型される一連の微細なリブ２１２または粗面テクスチャを、代わりに、または追加で使用して、空気流に乱流を生み出すことも可能であろう。これにより、モジュールからの伝導性の熱伝達用の表面積を大きくすることもまた可能であろう。いくつかの実施形態では、リブまたはテクスチャリングを有する幾何学的形状を選択して、熱伝達を補助することができる。例えば、横から見たときにテクスチャが一連の三角形の尖頭２１３である場合には、横から見たときにテクスチャが一連の正方形の歯状の突起部である場合よりも、通過する空気流への、より効率的な熱の伝達を可能にする。
さらなる選択肢として、重ね合わせたときに接触する表面同士が、例えば図３２に示されるように、それら表面の上に相補的なテクスチャリングを有することで、表面同士を相互係合し易くすることも可能であろう。接触表面同士の間に熱伝導性ペーストまたは接着剤を、追加で、または代わりに塗布してこれを強化してもよい。あるいは接着性の細帯状特徴部が、熱伝導性であるか、または熱伝導性構成部品を有していてもよい。１つの実施形態では、アンダーラップしているモジュールの上側面およびオーバーラップしているモジュールの下側面はそれぞれ、モジュールが正しい位置にあるときに、噛み合うことができる鋸歯状輪郭形状２２１を有する。ギザギザを形成することにより、ギザギザが互いに「嵌まり込んで」、互いに対してある程度の圧縮力を及ぼすようにすることができる。表面のテクスチャは、これ以外には、スプライン状、ローレット状、歯状または他のタイプの起伏であってもよいであろう。テクスチャリングにより表面同士の接触が良好になり、その結果、重なり合っているモジュール間の熱伝達を促進する表面積が大きくなり、テクスチャリングを用いて、モジュールを建物表面に設置する際に、モジュールの位置決めを補助することもまた可能であろう。
発泡材料は、製品のコストおよび重量を低減させるが、発泡材内部の空気が、断熱材としての機能を果たす。このことは、太陽からの熱が建物の天井裏空間に伝達されるのを阻止したい場合には有利となり得るが、エネルギー回収システムにおける熱の伝達にとっては理想的でない。このため、ルーフィングおよび／またはクラッディング製品の熱的な実施形態を、熱伝達容量が増加するように適合させてもよい。高い熱伝導性を有する発泡材料を実現するために、成形プロセスの前に、熱伝導性粒子（例えば、アルミニウムフレーク）を、ポリマーに投入することができる。これらの粒子は、材料を通る熱の経路を生成し、全体的な熱伝導率を大幅に増大させるのに役立つ。粒子が、材料の構造を補強してもまたよい。例えば、ポリカーボネートから成型されたモジュールの熱伝導率が、２１Ｗ／ｍＫである場合に、アルミニウム３０％を含む充填ポリカーボネート配合物から成型された同じモジュールの熱伝導率は、２５Ｗ／ｍＫである。３％の発泡ポリカーボネートから成型されたモジュールは、熱伝導率が１８Ｗ／ｍＫとさらに低いことがあり得るが、アルミニウム３０％を添加すると、２４Ｗ／ｍＫまで向上させることができる。モジュールの製造前に、モジュール材料を熱伝導性物質で充填することができる。
最終製品が脆くなりすぎないように、イオノマなどの相溶化ポリマーを金属粒子と配合して、それらを反応性汚染物質から、熱伝導率レベルが上昇した強化剤に変化させることができる。建築製品用途で使用するために形成される材料に対して、ある程度の弾力性を有していることが望ましい。
本発明のルーフィングおよび／またはクラッディング製品の別の実施形態は、ソーラーパワーから電気エネルギーを生成するシステムで使用するように適合された実施形態である。そのような製品は、一般に建物一体型光起電製品（ＢＩＰＶ）と呼ばれる。図３３に示されるように、建物表面に設置されたときに、光起電セルが光子を捕捉できるように、一連の光起電セル、または光起電セルのアレイを、モジュールの露出領域で担持してもよい。
図３４は、エネルギー生成モジュールのさらに詳細な図を示す。このエネルギー生成モジュールは、１つ以上の成型材料層２４１と、接続された光起電セルのソーラーアレイ層２４２と、任意で透明表面ラミネート層２４３と、を備えてもよい。エネルギー生成モジュールは、ＰＶ層の表側および／または裏側への結合層／カプセル化層／結束層を備えてもまたよく、ＰＶ層、例えばポリエチレン、ＥＦＴＥなどの侵食を阻止する層を含んでもまたよい。ソーラーアレイ層の上には、典型的には、または任意で、列状の光起電セルのそれぞれが、モジュールの全長を延在する２つのバス細帯、すなわち１つはセルの上側縁部２４４を横断し、１つは下側縁部２４５を横断している２つのバス細帯を介して接続されている。この利点は、バス細帯がセルのすべてと接触するため、設置時に、各モジュールの電気的接合点を、ただ１つだけ主電力取り出しに接続するだけでよいという点である。さらなる選択肢は、成形プロセスの際に、バス細帯材料を基板パネルに一体成型することである。
図２１Ｂは、例示的なＢＩＰＶ製品のすべての層の分解図を示す。透明ラミネート層２４３が、接続された光起電セルのソーラーアレイ層２４２の上方にあり、ソーラーアレイ層２４２が、成型材料層２４１の上方にある。接着性の細帯１２１の剥離シート１１３もまた示されている。任意選択の接着層、結束層、または結合層（図示せず）を、いずれかの層の表面に追加してもまたよい。
表面の幅を横断して２つのモジュールを接合する必要がある（すなわち、電気的接合が主電力取り出し接合点ではなく、２つのモジュール間にある）場合に、図３５に示される方法を用いることができる。これらのモジュールを、端と端を合わせて位置決めし、次に、予備のセル２５１を不連続部分の上方に配置して、モジュール間に電気的接続を生成する一方で、美観を向上させるために物理的な接合線を目に見えないように隠すこともできる。
ＢＩＰＶシステムは、屋根の表面にわたって様々な場所に、１つ以上の「ダミーの」セルを組み込んでもよい。好適な実施形態では、ダミーのセルは、その他のＰＶセルとまったく同一に見えるが、それらが機能することはない。ダミーのセルは、作動しないため、必要な形状／空間に嵌合するように切断することが可能であり、必要に応じて、安全に貫通させることができる。図４０に示されるように、２つの「ダミーの」モジュール３０１が、建物表面から出ているパイプ３０２用に切り抜きと重なり合っている配置で位置決めされている。ＢＩＰＶモジュール２８３が、「ダミーの」モジュールの両側に示されている。さらに、ダミーのセルは、建物表面の端部に位置決めしてもよく、または、所定の場所に位置決めして、様々な建物の機能（衛星受信機、アンテナ、パイプなど）を設置してもよい。ダミーのセルの利点の１つは、ダミーのセルがその他のＰＶセルとまったく同様に経年変化するため、屋根の表面全体が、時間の経過につれて、バラつきのない一定した美観的特徴を維持することである。いくつかの実施形態では、ダミーのセルに、これらのセルが、例えばハードウェアの設置または防火の目的で、安全に貫通可能であることを表示する刻印をつけてもよい。
モジュールは、（例えば、耐候の目的で）オーバーラップしているモジュールによって好適に接合されるか、または接合箇所にわたって延在し、かつ、両方のモジュールの下側の表面に接触している接着パッドによって、好適に接合されてもよい。場合によっては、上側の表面に類似した接着パッドを追加するか、または接合しているセルの裏側に接着剤を塗って、接合箇所を固定することが必要である。
ＰＶセルは、モジュールの任意の上面に簡単に配置できるが、いくつかの実施形態では、モジュールを、その上側面に、複数の浮き彫り特徴部を有するように形成して、ＰＶセルを位置決めし、位置合わせする。図３６Ａに、これらがさらに明確に示されている。屋根板モジュールの、セルを載置している部分に、個々のセルを位置決めする凹状パネルまたはポケット２６１があり、これらは、凸凹状の通路２６２によって区切られている。
これらの通路は、「タイル葺きした」ルーフィングのような印象を生み出し、概して製品の美観を向上させる。通路の上部領域および底部領域２６３は、バス細帯が各ポケットの間を通るための空間を提供している。これらの領域が、通路の他の部分よりも起伏が小さいことにより、バス細帯をモジュール基板の輪郭に接着するときに、過度に折り曲げなくてもよいため、望ましい場合がある。
モジュールを担持しているソーラーセルの露出部分を、２列（または３列以上）のポケット状に輪郭形成することにより、２列（または３列以上）のソーラーセルを、単一のモジュールの上に収容してもよい。そのような場合には、各列のバス細帯のセットを予め位置決めしておくか、または列の間に配置される共通のバス細帯の位置決めのために、輪郭形成を行なってもよい。
光起電システムの様々な構成部品を収容するように、モジュールを成型してもよい。例えば、図３６Ｂに示されるように、アンダーラップしている領域の上側面が、光起電アレイのケーブルまたはワイヤを収容するように構成された通路２６４を含んでもよい。さらに、アンダーラップしている領域の上側面は、光起電アレイの接続箱２６６、プリント回路基板（ＰＣＢ）、通信デバイス、ケーブル、ワイヤ、バス、構成部品、セル、またはダイオードなどを収容するように構成された、形成空洞体２６５を含んでもまたよい。したがって、モジュールは、ＰＶセルの接続および調整に必要なハードウェアおよびソフトウエアをすべて含んでもよい。２つのオーバーラップしているモジュールの間が貫通していないため、アセンブリを完全に防水することができる。さらにまた、露出領域の上側面が、成型空洞体に一致する圧痕または線のような刻印またはマーキングを含むことにより、設置者または修理工に、様々な構成部品がその下の空間に位置していることを知らせるようにしてもよい。アンダーラップしている領域の上側面は、アンダーラップしている領域の下側の下にある空気流用の経路１８１に位置しているワイヤおよび配線用Ｔ結線の、正しい場所を表示する、形成マーキング２６７を含んでもまたよい。
モジュールを、図３３に示されるように設置すると、モジュールの、セルを載置している部分の殆どが露出される一方、固定領域および固定手段を含んだモジュールの残りの部分は、隣接したモジュールによって完全に被覆される。これにより、発電を最大にしつつも、固定具をある程度保護して、固定具の劣化および腐蝕を遅らせることが可能になる。上側の電気バス細帯も、オーバーラップしているパネルの前縁によって、天候および美観の両方の理由で保護される。さらに、この製品は、ルーフィング材料の全厚を通り抜けて貫通するものがないため、屋根のメンブレンをボルト、ネジ、または釘が貫通する既存のソーラー製品の制約を克服する。この貫通は、充填封止しなければならず、また漏れが生じるおそれがある。ワイヤ２３１を、（図３３に示されるように）下地を貫通させずに、モジュールの底部と耐候性下地との間に配置することもまた可能である。
ソーラー仕様のルーフィング製品を連続して製造することが可能なプロセスを図３７に示す。モジュールを準備し、提供し、形成する第１、第２、および第３のステップは、前述したステップと同じであるが、第４のステップ２７１は、ソーラーアレイの塗着であり、任意選択の第５のステップ２７２は、ソーラーセル上へのラミネート層の塗着で、これは層間に結合層、または層間に接着剤層を有してもよい。
モジュールが形成されると、上側面の浮き彫り特徴部によって位置決めされるようにして、ＰＶセルを上に置くことができる。図３７は、連続的なロールフィードから基板上に供給されているＰＶセルを示す。この場合、ロールを形成するよりも前のステップで、上側バスバーおよび下側バスバーが、セルと関連付けされることが必要になる。別の選択肢では、セルを、基板のポケット状浮き彫り特徴部の中に個別に入れ、続いて、（可能であれば、スペーサウェブによって分けられた）バスバーを、別のロールフィードから塗着する。さらに別の選択肢では、基板上にバスバーを供給し、その後、ソーラーセルをかぶせる。
任意選択のステップでは、セルを保護する透明ラミネート２７３を塗着する。製造サイクル全体の時間を増やさずにラミネート層が追加できるように、図３６に示されるように、インラインでラミネート層を、（同様に連続成型２７４によって）あらかじめ形成して、塗着すると好都合である。これは、接着性を増大させる、ある程度の静電結合または接着結合を用いてラミネートすることができる。ラミネートとして好適な様々な材料があり得るが、好適な材料の１つは、フルオロポリマーである。エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）は、適切なフルオロポリマーの一例であるが、光透過性を存続させることが可能な他のポリマーを使用してもまたよい。フルオロポリマーは、基本的に「自己クリーニング性の」上面を生み出し、その結果、ＰＶセルの性能が、汚れまたは建材くずの堆積によって阻害されないようになる。フルオロポリマーは、紫外光下で極めて安定しており、通常、ＰＶ用途で一般的に使用される別の材料であるガラスよりも長い光透過力を保持する。長期間（約１０〜２５年）にわたって自然環境にさらされても光透過性を維持することが可能であるような、材料を選択することが好ましい。ラミネートが、領域１１７にも塗着されて、直接光にさらされずに、反射光を受けるようになるパネルの部分も被覆する。このラミネートにより、露出されるパネルの外側の区分の耐久性が向上するため、耐久性をさらに大幅に延ばすＰＶセルがなくても使用することができる。
別の態様では、本発明が、収集される太陽光、周囲光、および太陽光により生成された熱を組み合わせて、建物表面から離して誘導し、そして任意で、別の場所で使用することを可能にする建物一体型光起電システムを提供する。例えば、エネルギー生成モジュールの光起電セルが、作動中に過熱状態になる可能性がある。その結果、建物内部の過熱状態を引き起こす場合があるだけでなく、セルが昇温するにつれて、その動作効率も下がる。さらなる問題は、セルの周囲の材料が熱に起因して膨張し易くなり、これにより、最終的に製品の不具合につながり得る応力および／または動きが生じる可能性があることである。したがって、ＢＩＰＶ製品の特徴をサーマル製品の特徴と組み合わせ、かつ、電気エネルギーを生成しつつ、熱エネルギーをソーラーセルから離して伝達し、回収し、そして望み通りに利用することが可能なシステムの一部としてハイブリッドモジュールを使用することには、さらなる利点がある。図３８は、非エネルギー採取製品２８１、サーマル製品２８２、およびＢＩＰＶ製品２８３が、エネルギー所要量および冷却要求に従って、同一建物の異なる領域に設置されている建物を示す。
ここで、相互接続されたルーフィング構成部品であって、ＰＶセルと、無線電力伝達を用いてＰＶセル同士を電気的に結合し、ＰＶセルとＡＣグリッドとの間で電力を伝達するために、ＤＣ−ＡＣ変換、またはＡＣ−ＤＣ変換を行うインバータ（電力変換）モジュールと、を担持しているルーフィング構成部品を備えるルーフィングの例示的な実施形態について説明する。
図４１は、前述のものに類似した種類のルーフィングパネル（屋根板）４１０の形状（の一部）を備える第１の実施形態を示す。図４１では、形状の一部だけが示されていることに留意されたい。全体の形状は、より長く、例えば、後述の図５８を参照されたい。屋根板４１０は、（図示されてないが、すでに図解、説明したような方法で設置され、電気的接続と結合されている）複数のＰＶセルを担持する領域、例えば、４１１とオーバーラップしている部分４１０ａと、屋根板４１０の下側にある、前述したように屋根板間に空気流を供給する成形特徴部（例えば脚部または突起部１２）を有するアンダーラップしている部分４１０ｂと、を備える。アンダーラップしている部分４１０ｂは、電力変換モジュール４１４を収容するための凹部４１３、または類似物もまた備える。図４２は、ブロック図の形式で、図４１に示されたような複数の、それぞれが電力変換モジュール４１４を有する屋根板４１０が、４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃを、各屋根板上のＰＶセルからＡＣグリッドに電力を伝達するためのバス４２０または類似物を介してＡＣグリッドに接続させている方法を示している。３つの屋根板が、図４１に示されているが、示されるようなバス４２０に多数の屋根板を結合可能であることが認識されるであろう。各屋根板４１０の内部に収容された（マイクロインバータのような）電力変換モジュール４１４は、ＢＩＰＶ屋根板のＰＶダイオードのＤＣ電流を、電源グリッドにいつでも送電可能なＡＣ電流に変換する。
図４３は、成型凹部４１３に設けられている各屋根板４１０の、電力変換モジュール４１４の回路の一例を示す。電力変換モジュールは、高周波マイクロインバータ４３０と、高周波ブリッジ整流器４３１と、昇降圧インバータ４３２と、を備える。各屋根板４１０のマイクロインバータは、ＰＶセルダイオードからＤＣ電流によって局所的に（Ｄ１からＤ３に）電力供給されるか、または電源グリッド４２０で利用可能なＡＣ電流から電力供給される。電力供給方法にかかわらず、高周波マイクロインバータ４３０はそれぞれ、屋根板４１０のＰＶセルの出力に結合されて、ＰＶセルから電圧／電流を受け取る。屋根板４１０のＰＶダイオードＤ１〜Ｄ３からのＤＣ電流は、グリッドよりも高い周波数で、例えば、１０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚの範囲で作動している高周波マイクロインバータに接続される。２つのトランジスタ（Ｍ１、Ｍ２）は、ＡＣ電流が、キャパシタＣ２および誘導子Ｌｐによってインバータ４１０の中心部で誘導されるように切り換えられる。キャパシタＣ２および誘導子Ｌｐは、トランジスタＭ１およびＭ２においてゼロ電圧切り換えが、少ないスイッチング損失で、しかも高い効率で実現されるように設計されている。誘導子Ｌｐは、変圧器において一次コイルを形成する。このインダクタンスは、（後述する）屋根板の局所コイル部／凹状成型部へと出て行き、組み込まれた電力変換電子機器回路区域へと戻るワイヤとして、実施することができる。コイル部へと出て行くこのワイヤを一因とする漏れインダクタンスを使用して、キャパシタＣ２および誘導子Ｌｐと共振回路を形成し、これにより、ゼロ電圧切り換えが実現されるようにすると有利である。あるいは、このインダクタンスは、電力変換モジュールの回路基板に組み込まれた電力変圧器４３３の一次コイルである。ギャップ付磁芯または一定間隔で配置された巻線によって、追加の漏れインダクタンスを、組み込まれた電力変圧器４３３に導入して、キャパシタＣ２および誘導子Ｌｐと共振回路を形成し、これにより、ゼロ電圧切り換えが実現されるようにする。変圧器のＬｐおよび漏れインダクタンスと直列に接続されたＣ２は、設計されたマイクロインバータの高周波で共振周波数を形成するように設計される。コイルＬｐによって誘導された磁界は、（後述する）屋根板４１０の局所コイル部／凹状成型部内に位置する並列コイルＬｓに結合されるか、あるいは、電力変換モジュールの回路基板に組み込まれた電力変圧器４３３の二次コイルとすることができる。
二次コイルＬｓは、高周波ＡＣ電流を、Ｃ３に流れ込むＤＣ電流に変換する高周波整流器４３１の一部を形成する。この高周波整流器もまた、同一の組み込まれた電力変換電子機器回路モジュールに収容される。高周波マイクロインバータ４３０および高周波ブリッジ整流器４３１は、ＰＶダイオードＤ１〜Ｄ３から、Ｃ３の両端の電圧レベルへと電圧レベルを変換するＤＣ−ＤＣ電圧変換器を形成する。この電圧変換器の利得は、高周波マイクロインバータ４３０を駆動している信号の周波数を調節するによって、マイクロインバータの作動中に調節される。
最終の昇降圧インバータ４３２は、キャパシタＣ３のＤＣ電圧を、電源グリッドのＡＣ信号の位相と同調されたＡＣ電流に変換する。昇降圧トポロジーにより、降圧機能および昇圧機能のいずれもが可能になるため、複数の電源グリッド方式（１１０、２４０、および２０８ＶＡＣ）と互換性のある出力ＡＣ電圧を、臨機応変に生成することが可能になる。この降圧機能および昇圧機能は、キャパシタＣ３の両端の、大形の電圧リップルにも対応しており、この大形の電圧リップルを使用して、キャパシタＣ３のキャパシタンスを低減し、かつ、このキャパシタの体積およびコストを最小限にすると有利である。このインバータの双方向機能により、グリッドからの電流調達だけでなくグリッドへの電流送達も可能になる。この特徴は、グリッド電圧と確実に位相を合わせるために用いられる。別の実施形態では、この双方向機能を用いて、プログラム可能な位相補正機能を設けて、グリッドに送達されたＡＣ電流の位相をグリッドＡＣ電圧に対して早めたり、遅らせたりして、設置時に存在する容量性負荷または誘導性負荷を補償する。昇降圧インバータ４３２を、出力電流所要量に応じて、不連続電流モード、境界電流モード、または連続的な導通モードのいずれかで作動させる。不連続モードおよび境界モードの動作モードは、連続電流モードと比較して、同様の電力変換機能に関して、インダクタンス値が小さくてすむ。
これらのモードはいずれも、各スイッチング周期の終了時にゼロ復帰するための電流が、誘導子Ｌ１内に必要である。この状態は、直巻電流センス変圧器またはホール効果電流センサを使用して、Ｌ１を通る電流を測定することによりモニタリングされる。別の実施形態では、誘導子Ｌ１によって誘導された磁界は、流れている電流を感知するのに使用される二次コイルに結合される。別の実施形態では、昇降圧インバータを、完全に不連続モードで作動させる。したがって、誘導子Ｌ１を流れる電流を感知する必要はない。
電流送達モードの間、昇降圧インバータは、２つの作動段階が交番する。第１の段階では、トランジスタＭ３がオンであり、トランジスタＭ４がオフになっている。これにより、誘導子Ｌ１を通って流れる電流が増加するだけでなく、エネルギーもまた、磁界として誘導子Ｌ１に貯蔵される。第２の段階では、トランジスタＭ３がオフであり、一方トランジスタＭ４がオンになっている。誘導子Ｌ１に貯蔵されたエネルギーがグリッドに送達され、その結果、誘導子Ｌ１を通って流れる電流は、徐々に減少していく。誘導子Ｌ１の電流がゼロ復帰すると、トランジスタＭ４が、制御回路によってオフに切リ換えられる。別の実施形態では、トランジスタＭ４は、第２の段階の間、オフのままである。電流は、トランジスタＭ４の中の本体接合ダイオードによって、グリッドに送達される。誘導子Ｌ１を通って流れる電流がゼロ復帰すると、このダイオードは、自動的に導通をやめる。ダイオードＤ９は、任意選択であり、トランジスタＭ４に寄生する本体接合ダイオードにより生じる逆回復損失を低減するために必要である場合がある。
電流調達モードの間、昇降圧インバータは、２つの作動段階が交番する。第１の段階では、トランジスタＭ４がオンであり、トランジスタＭ３がオフになっている。電流は、グリッドから誘導子Ｌ１へと流れて、磁界として貯蔵される。誘導子Ｌ１を通って流れる電流もまた、徐々に増大する。第２の段階では、トランジスタＭ４がオフであり、一方トランジスタＭ３がオンになっている。誘導子Ｌ１に貯蔵されたエネルギーがキャパシタＣ３に送達され、その結果、誘導子Ｌ１を通って流れる電流は、徐々に減少していく。誘導子Ｌ１の電流がゼロ復帰すると、トランジスタＭ３が、制御回路によってオフに切リ換えられる。別の実施形態では、トランジスタＭ３は、第２の段階の間、オフのままである。電流は、トランジスタＭ３の中の本体接合ダイオードによって、グリッドに送達される。誘導子Ｌ１を通って流れる電流がゼロ復帰すると、このダイオードは、自動的に導通をやめる。ダイオードＤ８は、任意選択であり、トランジスタＭ３に寄生する本体接合ダイオードにより生じる逆回復損失を低減するために必要である場合がある。
トランジスタＭ５、Ｍ６、Ｍ７およびＭ８は、電圧整流子を形成する。これらのトランジスタは、ノードトップでの電圧がノードボトムでの電圧よりも常に高くなるように、Ｖｇｒｉｄの上のＡＣ電圧の位相に基づいて切り換えられる。
誘導子Ｌ２、Ｌ３およびキャパシタＣ４は、昇降圧インバータの高周波数スイッチングをフィルタ除去して、最小限の高調波ひずみで５０Ｈｚまたは６０ＨｚのＡＣ電流を生み出す再構成フィルタを形成する。出力Ｖｇｒｉｄは、好適な電気的接続を介して、ＡＣバス４２０およびグリッドに結合されている。
誘導子Ｌｐ／Ｌｓから形成された変圧器は、高周波マイクロインバータ４３０と、ＡＣグリッドに結合されている高周波ブリッジ整流器４３１／昇降圧インバータ４３２との間にガルヴァニック絶縁を提供する。コイルの誘導結合は、電力系統、負荷またはバッテリから、電力制御をガルヴァニック絶縁することが可能な変圧器を生み出す。変圧器は、ＡＣ波形に起因する変動をバッファーするためのエネルギーの貯蔵もまた提供する。図４１に戻って参照すると、各屋根板４１０のアンダーラップしている領域４１０ｂは、変圧器４３３（例えば、図４３の回路４３０、４３１のＬｐ／Ｌｓ）を形成する誘導子を担持するための、局所コイル用成型凹部４１５を備える。
図４４は、図４３の対応する概略図におけるいくつかのノードで観測された電圧および電流をグラフ化している。高周波マイクロインバータは、ＰＶダイオードの出力電圧が最大出力伝達電圧にあることを保証する内部フィードバックループを有する。マイクロインバータのもう一方の側には、ＡＣ電流（緑の波形）が、グリッド上のＡＣ電圧の位相と一致する電源グリッドに供給されている。ＡＣ波形によってグリッド電圧サイクルとしてグリッドに供給されているＡＣ電流またはエネルギーが変動した結果、Ｃ３上の電圧が、ＡＣサイクル（赤の波形）にわたって変動する。したがって、Ｃ３は、ＰＶダイオードと電源グリッドとの間のＤＣ−ＡＣ変換用の中間のエネルギーリザーバを形成する。
図４５は、図４１／４２のものと同様な、複数の屋根板４１０を有する別の実施形態によるルーフィングシステムのブロック図であるが、無線電力伝達を使用して、複数の相互接続された屋根板４１０のＰＶセルからの電力を組み合わせて、出力するように適合されている。第２のＢＩＰＶ屋根板４１０は、ＨＦマイクロインバータ４３０を使用して、局所的なＰＶダイオードのＤＣ電流を高周波ＡＣ電流に変換する。この第２のＢＩＰＶ屋根板４１０は、第１のＢＩＰＶ屋根板４１０の中に存在する高周波ブリッジ整流器（図４７を参照）に、電力を誘導的に伝達する。この高周波ＡＣ電流は、電源グリッド４２０と互換性をもつＡＣ電流に変換する前に、高周波整流器４３１を使用して、ＤＣリンク電圧に変換される。第１の屋根板４１０および第２の屋根板４１０がそれぞれ、セット４５０を形成するため、第１／第２の屋根板の複数のセットが屋根の上に存在し、これらすべてが、ＡＣグリッド４２０へ供給している。
図４１に戻って参照すると、各屋根板はさらに、１つの屋根板４１０のＰＶセルで生成された電力を別の屋根板４１０に無線電力伝達結合して、最終的にＡＣグリッド４２０に伝達して図４５のブロック図を実施することを可能にするように、適合されている。各屋根板４１０のアンダーラップしている領域４１０ｂは、局所コイル４１５ａ（例えば、図４７の回路４３０のＬｓ）を担持するための局所コイル用成型凹部４１５であって、無線電力伝達（この場合には誘導電力伝達）回路の一部を形成する局所コイル用成型凹部４１５と、を備え、屋根板のオーバーラップしている領域４１０ａは、離隔コイル４１６ａ（例えば、図４７の回路４７０のＬｐ）を担持するための離隔コイル用成型凹部４１６であって、別の無線電力伝達（この場合には誘導電力伝達）回路の一部を形成する離隔コイル用成型凹部４１６を備える。局所コイル用成型凹部は、前述したような変圧器４３３の他の誘導子を担持することもまた可能である。したがって、局所コイル用成型凹部は、無線電力伝達目的および変圧器目的で導体を担持するという２つの機能を兼ねることができる。
図４６は、（図４１のとおりに）オーバーラップし、かつ、中心がずれている２つの屋根板４１０を示し、ワンセット４５０の第１および第２の屋根板４１０を形成している。図５７は、２つのそのような屋根板を、側面視で示す。各根板は、屋根板のアンダーラップしている側４１０ｂ上にある局所コイル用成型凹部４１５であって、隣接した屋根板４１０のオーバーラップしている側４１０ａ上にある対応する離隔コイルの凹部４１６と位置合わせし、かつ、物理的な結合を形成するように、屋根板上に位置決めされる局所コイル用成型凹部４１５を有する。局所コイル用成型凹部４１５は、下に位置して、もう一方の屋根板４１０上の対応する離隔コイルの凹部４１６を覆い隠す。同様に、屋根板４１０上の離隔コイル用成型凹部４１６は、上方に位置して、別の隣接した屋根板上で局所コイル用成型凹部４１５に結合する。局所コイル４１５ａを担持する局所コイル用成型凹部４１５が、隣接した屋根板４１０上で離隔コイル４１６ａを担持する対応する離隔コイル用成型凹部４１６と一致する場合、またはそうでなければ、結合される場合に、この一致は、１つのコイル部に接続された回路から、別のコイル部に接続された回路まで電気信号または電力を伝達する、自己集合した変圧器（例えば、図４７の４７１）を形成する。離隔コイル部および局所コイル部の芯は、空気、またはコイルとシールドとの間の電磁結合係数を高めるための高磁気誘電率を有する他の何らかの材料とすることができる。
図４７は、図４５および４６に使用された電力変換モジュールを示す。図４７は、２つのＢＩＰＶ屋根板４１０のＰＶダイオードＤ１〜Ｄ３から、電源グリッド４２０と互換性を有するＡＣ電流への電力変換に関連する構成部品だけを示す。第２の屋根板の高周波マイクロインバータ４７０は、ＰＶダイオードのＤＣ電流をＡＣ電流に変換する。このＡＣ電流は、第１の屋根板４１０の局所コイル用凹部／コイル４１６／４１６ａ（例えば、回路のＬｓ）を有する第２の屋根板の離隔コイル用凹部／コイル４１５／４１５ａ（例えば、回路４７０のＬｐ）の間に、自己集合した変圧器４７１を形成することにより、第１の屋根板の回路と磁気的に結合される。回路４７０のコイルＬｐおよびＬｓはそれぞれ、局所コイル用成型凹部４１５、および離隔コイル用成型凹部４１６にそれぞれ設けられている。次に、第１の屋根板４１０の回路基板に組み込まれた高周波ブリッジ整流器４３１は、高周波ＡＣ電流を、第１の屋根板４１０のＰＶダイオードから来る電力を受け取るＨＦマイクロインバータおよびＨＦブリッジ整流器用の中間ＤＣ電圧としての機能も果たす中間ＤＣ電圧に変換する。第１の屋根板４１０上の回路基板に組み込まれた昇降圧インバータ４３２は、ＤＣ電圧を、電源グリッド４２０と互換性を有するＡＣ電流に変換する。
図４５〜図４７で説明した配置は、１つの屋根板から別の屋根板およびＡＣグリッドまで電力の効率的な伝達を可能にする分散型電力変換を提供する。第２の屋根板の回路４７０は、その１つの屋根板から第１の屋根板まで電力の伝達を可能にする変換を提供する。第１の屋根板は、この電力を受け取り、ＡＣグリッドに出力するためのＤＣ−ＡＣ変換を提供する。変換機能が分散していることにより、電力を、いくつかの屋根板にわたってさらに効率良くＡＣグリッドに伝達する。さらに、昇降圧インバータ、再構成フィルタ、およびグリッド接続に必要な関連保護回路が、複数の屋根板にわたって共有されるため、システム全体のコストを最小限に抑えられる。
図４９は、図４５における実施形態に類似した別の実施形態によるルーフィングシステムのブロック図を示すが、一連のＮ個の屋根板４１０が結合され、各セット４９０を形成している。複数の従属屋根板４１０が、無線でデイジーチェーン接続され、電源グリッド４２０に接続されている主ＢＩＰＶ屋根板４１０に電力を送達する。従属屋根板はそれぞれ、隣接した従属屋根板から磁気的に伝達された電力を、従属屋根板に存在するＰＶダイオードＤ１〜Ｄ３からのＤＣ電流と組み合わせる高周波整流器で構成される。次に、高周波マイクロインバータ４３０は、この局所的なキャパシタからのＤＣ電流を高周波ＡＣ電流に変換し、この高周波ＡＣ電流が、次の従属ノードまたは主ノードに磁気的に伝達される。
変形例では、従属屋根板はそれぞれ、屋根板に存在するＰＶダイオードＤ１〜Ｄ３のＤＣ電流を、高周波ＡＣ電流に変換する高周波マイクロインバータ４３０で構成される。次に、この局所的に生成されたＡＣ電流は、隣接した従属屋根板から無線で送達された電力と組み合わせられ、次の従属屋根板または主屋根板に伝達される。屋根板間のこの無線電力伝達は、無線ホップ（５１０−図５０参照）を使用して行われる。屋根板の例が、図６９に示され、ホップ５１０が概略的に示されている以外は、図４１に示されたものと同じである。デイジーチェーン接続された屋根板４１０はそれぞれ、すでに図４６で示したように、ともに結合されている。
図５０は、デイジーチェーン接続された屋根４９１で使用される電力変換モジュール４１４であって、電力変換回路と、例えば、従属ＢＩＰＶ屋根板のノード４９２間の無線電力伝達と、を備える電力変換モジュール４１４を示す。従属ＢＩＰＶ屋根板の高周波マイクロインバータ４３０は、ＰＶダイオードのＤＣ電流を、ＡＣ電流に変換し、ＡＣ電流は次に、局所コイル部４１５に位置したコイル４１５ａ（例えばＬｐ３）を通して、磁界に変換される。隣接した従属屋根板の離隔コイル部（例えばＬｓ３）において受容された磁界は、高周波ブリッジ整流器によって、離隔コイル部４１６で直ちにＤＣ電流に変換されて主回路基板に送られ、そこで、このエネルギーがキャパシタに蓄えられる。ＰＶダイオードＤ１〜Ｄ３から送られるＤＣ電流は、隣接した屋根板から無線で受容されたＤＣ電流と組み合わせられ、主ノードである第１の屋根板に、局所コイルＬｐ２および離隔コイルＬｓ１を通して磁気的に伝達される。主ノードは、すべての隣接した従属屋根板から受け取った電力を、主ノードのＰＶダイオードから生成されたＤＣ電流と一緒に組み合わせて、ＡＣグリッドに出力するためのＤＣ−ＡＣ変換を提供する。たとえ高周波ブリッジ整流器および離隔コイルＬｓ３が屋根板の中にあっても、図５０の第３の屋根板は、デイジーチェーン接続上の最終の屋根板であるため、無線電力を受け取らないことに留意されたい。従属ＢＩＰＶ屋根板４１０の電力変換モジュールは、屋根板のＰＶダイオードＤ１〜Ｄ３により生成されたＤＣ電流をタップすることによって、電力供給される。主ＢＩＰＶ屋根板の電力変換モジュールは、屋根板のＰＶダイオードＤ１〜Ｄ３またはグリッドＡＣ電流により生成されたＤＣ電流をタップすることによって、電力供給される。図７０は、ＡＣバスを使用して（別の実施形態では、ＤＣバスとすることも可能である）、一連のＮ個の屋根板がともにデイジーチェーン接続されている以外は、図４９のものに類似している別の実施形態によるルーフィングシステム５２０のブロック図を示す。複数の従属ＢＩＰＶ屋根板は、各屋根板のＰＶダイオードからのＤＣ電流を、ノードプラグ、例えば５２１を通して高周波ＡＣバス５２２に無線で伝達される、高周波ＡＣ電流に変換する。無線電力伝達は、局所コイル部４１５と、高周波ＡＣバス上の各従属ＢＩＰＶ屋根板のノードプラグ５２１との間に形成された自己集合した変圧器を通して行われる。ノードプラグはそれぞれ、対応する従属ＢＩＰＶ屋根板の局所コイル部のコイル４１５ａと一致するコイル５４２と、最大の電力を無線で伝達するための共振周波数を形成するキャパシタ５４１とで構成される。高周波ＡＣバスは、最終的に、やはり自己集合した変圧器によって、電力を主ＢＩＰＶ屋根板に伝達する。主ＢＩＰＶ屋根板は、組み合わせられた高周波ＡＣ電流を、高周波整流器を使用して中間ＤＣ電圧に変換する。この中間ＤＣ電圧は、最終的に、電源グリッド４２０と互換性を有するＡＣ電流に変換される。従属ＢＩＰＶ屋根板の電力変換モジュールは、屋根板のＰＶダイオードＤ１〜Ｄ３によって生成されたＤＣ電流をタップするか、または、主ＢＩＰＶ屋根板から供給された高周波ＡＣ電流を変換するか、のいずれかによって電力供給される。制御回路に電力を供給するための、主ＢＩＰＶ屋根板から従属ＢＩＰＶ屋根板へのこの逆電力伝達は、局所コイル部および離隔コイル部に追加のコイルを加えることによって行われる。この二次的な逆電力伝達リンクも使用して、無線接続されている屋根板すべての高周波ＡＣ位相を同期させる。あるいは、ジグビー（ＺｉｇＢｅｅ）無線通信チャンネルによって、同期を行うこともまた可能である。
図５１は、別の実施形態によるルーフィングシステム５３０のブロック図を示すが、一連のＮ個の屋根板が、ＤＣバス、例えば５３２を使用して、ともにデイジーチェーン接続されている。ＤＣバスを使用して、複数の従属ＢＩＰＶ屋根板から主ＢＩＰＶ屋根板まで電力を伝達する。従属ＢＩＰＶ屋根板はそれぞれ、局所的なＰＶダイオードからのＤＣ電流を、高周波電流に変換する。この高周波ＡＣ電流は、各従属ＢＩＰＶ屋根板の局所コイル部の自己集合した変圧器を通して、整流器ノードプラグ（Ｌｐ１１／Ｌｓ１、図５２参照）に伝達される。整流器ノードプラグは、高周波ＡＣ電流をＤＣ電圧に整流し、このＤＣ電圧が、ＤＣバスにわたって共有され、主ＢＩＰＶ屋根板へ配線される。主ＢＩＰＶ屋根板は、局所的なＰＶダイオードからのＤＣ電力を、ＤＣバスからのＤＣ電流と組み合わせて、電源グリッドと互換性を有するＡＣ電流を生成する。電力がＤＣ電流として伝達されるため、同一バス上のＢＩＰＶ屋根板間の同期はこの場合必要ではない。
図５１の配置に使用された屋根板は、上述した任意の屋根板とすることが可能であり、必ずしも離隔コイル用成型凹部４１６を有する必要はないが、無線電力伝達用出力結合部になる局所コイル用成型凹部だけを有することは可能であろう。図５３では、屋根板が無線電力伝達用出力結合部（この場合には、誘導結合）を有し、この出力結合部が、一次巻線を担持し、次に、バスノード上で二次巻線を担持する受容結合部に物理的に結合する。図５３は、そのような（これまでの局所コイル用成型部の構成とは異なる）無線電力伝達用出力結合部の一例を示す。無線電力伝達用出力結合部は、誘導性の電力伝達プラグ５５６であり、電力伝達プラグ５５６は巻線を担持するとともに、バス５２２または５３２／ノードプラグ５２１または５３１上の受容結合部であって、同様に巻線を担持する受容結合部に対して、スナップ係合または類似した態様で係合する。巻線は、Ｌｐ１およびＬｓ１／Ｌｓになる（図５２を参照）。図５３は、代替の容量性電力伝達用結合部５５７もまた示す。容量性電力伝達用結合部５５７では、各部分がプレートを担持し、ともにスナップ係合する。
図４８は、２つの設置された、かつ、オーバーラップしている屋根板４１０の、局所コイル４１５ａ、およびノードプラグのコイルの位置決めを図示する側面図である。図に見られるように、ノードプラグ電子機器回路を担持しているプリント回路基板が、ノードコイル結合部の付近に配置される。局所コイル用成型凹部４１５は、上部に巻回されている第１のコイル（例えば、回路４３０のＬｐ）と、結合部の底部に巻回されている第２のコイル（例えば、ノードプラグ回路５４５のＬｓ１／Ｌｓ−図５４参照）と、を有する。第２の屋根板の電力変換回路は、屋根板４１０のＰＶダイオードＤ１〜Ｄ３により生成されたＤＣ電流をタップするか、または、第１の屋根板４１０から供給された高周波ＡＣ電流を変換することによって電力供給される。図５２は、共通のＤＣバスを共有している２つの整流器ノードプラグの概略図を示す。ノードプラグ５３１はそれぞれ、従属ＢＩＰＶ屋根板の局所コイル部に差し込まれると、自己集合した変圧器を形成するコイル、例えば５４０のＬｓ１から構成されている。このコイルからのＡＣ電流は、整流器ノードプラグ５３１のブリッジ整流器を使用して整流される。整流器ノードプラグ５３１はそれぞれ、ＤＣバスにわたって接続された小型の局所的なＤＣフィルタキャパシタもまた提供する。整流器ノードプラグの構成部品はすべて、受動構成部品であり、特定の制御信号も同期も必要としない。
図７１は、ＤＣバスが経路設定されている場所を識別する、１つの実施形態による主ＢＩＰＶ屋根板回路の概略図を示す。
図５４は、図５２に代わるシステムレベル構成を示す。２つの機能を兼ねた主ＢＩＰＶ屋根板は、ＤＣバス電圧を送電グリッドと互換性を有するＡＣ電流に変換する専用マイクロインバータモジュールに置き換えられている。この専用マイクロインバータは、屋根板の半分または４分の１のフォームファクタに配置することができ、タイルに、便利なようにＢＩＰＶ屋根板の残りでタイルを張ることができる。あるいは、ＤＣバスを集中型インバータに経路設定することも可能である。
図５５は、上記の実施形態のうちの任意のものによる屋根板が、ルーフィング基板体上に設けられている様子を示す。ＡＣバスまたはＤＣバスは、ルーフィング基板の傾斜を下方に延びるとともに、屋根板のぞれぞれの連続に対する無線電力出力に、電気的／無線（そして適切な場合には、機械的）結合するためのコネクタ（例えば、図５３の５５６、５５７のような、無線電力伝達コネクタ）を有する。ルーフィング基板を、このように屋根板で被覆することが可能であり、すべてが上述した任意の実施形態によって無線結合するように構成されている。バスを使用しないが、屋根板間のデイジーチェーン接続を利用する代替の選択肢では、それぞれの連続が、隣接した連続に対してずれており、その結果、局所コイルおよび離隔コイルを、誘導結合（または、例えば容量結合のような、別の好適な方法で無線結合）することができる。
上述の任意の実施形態に従って説明したような屋根板の配置により、電力変換モジュールまたは任意の他の電子回路の冷却もまた可能になる。図５６に示されるように、第１の屋根板の領域の下側重なり部分は、成形特徴部とともに示されているが、この成形特徴部が、屋根板をルーフィング基板からずらせることにより、前述したような熱を捕捉することを目的とした通気路が可能になる。この空気流を、電子機器回路を冷却する目的で使用することもまた可能である。電力変換モジュール用凹部は、これらの通気路内に位置し、電力変換モジュールを収容している。電力変換モジュールは、アルミニウムでドープされたシリコン（例えばシリコーンゴム）のような熱ペーストなどの熱材を用いて、凹部に熱的に結合されている。電力変換モジュールの電子機器回路間には、空気流に対する熱ペーストによる熱経路があり、電子機器回路によって生じた熱を電力変換モジュールから引き離す。電子回路の動作温度は、空気流の温度よりも高く、したがって、電子機器回路と空気流との間で熱交換が発生する。凹部の下側は、熱伝達を増大させるように輪郭形成してもよいであろう。空気流／冷却により、インバータ／ＰＶの寿命が延び、かつ／またはＰＶセル／インバータの効率が向上する。熱は、ＰＶセルおよび／またはインバータの効率を低下させるおそれがある。基板を冷却することは、屋根を冷却することであり、それはまたＰＶセルを冷却することでもある。
上述の配置は、ＰＶが生成した電気出力を供給する屋根の構築に使用可能な、一体型ＰＶモジュールおよびルーフィングパネルを提供する。好ましくは、ルーフィングパネルは、各電力変換モジュールの変圧器用コイル、および屋根板間の無線電力伝達を実行するためのコイルなどの電力変換モジュールおよび／または無線電力伝達回路の構成部品を組み込むための物理的形状を生み出す、連続式機械で作られる。これにより、電力変換機能および無線電力伝達機能が、ルーフィングパネルの物理的形状を利用して屋根板間の物理的相互接続および電力相互接続を補助する、完全一体型ソリューションが生み出される。屋根板の物理的形状により、さらに各屋根板の電力変換モジュールの電子機器回路の冷却を補助することができる。冷却、相互接続、および電力伝達および／または凹部を補助するこの屋根板の物理的形状は、電力変換モジュール用ハウジングもまた提供する。各屋根板を、他の屋根板とともに、ＰＶが生成した電力を供給するルーフィングシステムに設けることができる。この配置により、合わせて単一のＡＣグリッド出力を供給する複数の屋根板を横断する分散型ＤＣーＡＣ反転が可能になる。
ルーフィングパネル表面は、上下または横方向に延在することが可能で、オーバーラップさせたり、アンダーラップさせたり、あるいは、まったく重ね合わせないことも可能であろう。代替の実施形態では、ラック式システム、すなわちパネル間の無線伝達を有するラック式システム（フレーム）に、パネルをまとめてクリップ留めすることも可能であろう。
無線電力伝達を、ルーフィングパネル間で説明しているが、これは必須ではない。ルーフィングパネルおよび／またはインバータ／ブリッジ間の有線電力伝達をそこで使用することも可能であろう。例えば、パネル間に導電体を設置して電力変換モジュールを電気的に結合して、最終的にグリッドに電力を伝送することも可能であろう。説明した任意の無線電力伝達実施形態を、有線電力伝達に置き換えることも可能であろう。
図５９は、ＰＶモジュールからの電磁結合の概念を用いる単極の変換器の、可能な実施形態を提示する。各ＰＶユニットは、前述したように変圧器の一次側（Ｌ１）を駆動する高周波インバータに接続している。屋根板間変圧器の二次側（Ｌ２）は、Ｃ１の両端にＤＣ電流を発生させる整流器を駆動する。さらに多数の同一の経路が、各ＰＶモジュールからのエネルギーを、Ｃ１を横断して並列に駆動する。Ｃ１は、昇降圧双方向変換器への入力（端子「Ｉ」および「Ｇ」）を駆動し、昇降圧双方向変換器が、その出力（端子「Ｏ」および「Ｇ」）で可変電圧を生成する。出力電圧は「Ｇ」に対して常にマイナスであるため、出力は確かに単極であるが、一方出力電流は、プラスまたはマイナスになり得る。図Ｓ３は、前述した昇降圧段についての実施可能な概略図を示す。
図６１は、ＰＶモジュールからの電磁結合の概念を用いる単極の変換器の、代替の実施形態様を提示する。ＰＶユニットはそれぞれ、前述したように変圧器の一次側（Ｌ１）を駆動する高周波インバータに接続している。屋根板間変圧器二次側（Ｌ２）は、Ｃ１の両端にＤＣ電流を発生させる整流器を駆動する。さらに多数の同一の経路が、各ＰＶモジュールからのエネルギーを、Ｃ１を横断して並列に駆動する。Ｃ１は、降圧双方向変換器への入力（端子「Ｉ」および「Ｇ」）を駆動し、降圧双方向変換器が、その出力（端子「Ｏ」および「Ｇ」）で可変電圧を生成する。出力電圧は「Ｇ」に対して常にプラスであるため、出力は確かに単極であるが、一方出力電流は、プラスまたはマイナスになり得る。図６２は、当業者には公知の降圧段についての実施可能な概略図を示す。
図６３は、図Ｓ２または図Ｓ４のいずれかに記載されているような、単極の変換器（ＵＣ）を使用して実施された単相インバータを示す。２つの縦方向のワイヤ群は、各ＵＣに接続する３本のワイヤケーブルとなり得る。ケーブルの一端では、それらは、示されるように一箇所に接続して、ライン（Ｌ）および中性（Ｎ）ＡＣグリッドインターフェースを駆動し、また端子（Ｉ）および端子（Ｇ）は、まとまってＳ−ＬＦＦ、すなわち貯蔵および低周波フィルタリングブロックに接続して、単相反転に必要なバルクキャパシタンスをすべて集中し、家庭用バッテリパックまたはＤＣ電気自動車充電器用の双方向充電器を構成する。単極の変換器を使用するインバータ運転については、単極に関する特許に記載されている。
図６４は、図Ｓ２または図Ｓ４のいずれかに記載されているような単極の変換器（ＵＣ）を使用して実施される三相インバータを示す。３つの縦方向のワイヤ群はそれぞれ、各ＵＣに接続する３本のワイヤケーブルとなり得る。ケーブルの一端では、それらは、示されるように、一箇所に接続して、三相（Ｒ、Ｓ、Ｔ）ＡＣ三角グリッドインターフェースを駆動し、また端子（Ｉ）および端子（Ｇ）は、まとまって貯蔵（Ｓ）ブロックに接続して、家庭用バッテリパックまたはＤＣ電気自動車充電器用の双方向充電器を構成する。単極の変換器を使用する三相インバータ運転については、単極に関する特許に記載されている。三相運転では、大きなバルクキャパシタが必要ないことに留意されたい。
実施形態では、本発明は、２つの回路間で磁界を通して電力を無線で伝達するための物理的構造を備える。この物理的構造は、建物一体型光起電力（ＢＩＰＶ）屋根板を備え、屋根板の、自己整合してオーバーラップしている性質により、設置時に無線電力インターフェースが完成する。変圧器の非理想の漏れインダクタンスは、コイルと芯材との間の間隙といったような構造の物理的特性により、共振回路に無線インターフェースを配置することにより相殺される。
上記の実施形態は、第１の屋根板Ａに組み込まれた一次コイルと、第２の屋根板Ｂに組み込まれた二次コイルと、を備える。これらのコイルの目的は、屋根板Ａに収容された回路と屋根板Ｂに収容された回路との間で電力を効率的に伝送することである。屋根板Ａおよび屋根板Ｂのフォームファクタは、嵌め合い構成に設計されており、その結果、設置の際に屋根板Ａおよび屋根板Ｂを嵌合したときに、コイルが同心状（一次コイルが二次コイルの中に入っているか、またはその逆）に並ぶか、または同軸状（一次コイルおよび二次コイルが同一の軸を共有する）に並ぶ。この同心状または同軸状のコイルの配列により、ＡＣ電流がいずれかのコイルに印加されたときに、一次コイルと二次コイルとの間の電磁結合が促進される。磁界は、空気（空心）を通って移動可能であるか、または、高い透磁率を有する（フェライトコアのような）体積中に慎重に閉じ込めることができる。フェライトコア（または高い透磁率を有する任意の他の材料）により、変圧器が、短い線長でインダクタンスをさらに高めることが可能になり、したがってロスが少なくなる。フェライトコアの場合には、屋根板Ａおよび屋根板Ｂのフォームファクタは、設置の際に屋根板Ａおよび屋根板Ｂを嵌合したときに、コアが完全にコイルを取り囲むように設計されている。実際的な１つの実施形態は、つぼ形コアの半分を使用することであり、図６５に示されるように、半分のうちの１つが屋根板Ａで囲まれ、半分のうちのもう１つが屋根板Ｂで囲まれている。他の実施形態では、Ｅ−Ｉコアを使用することも可能であろう。
図５８は、図４８のコイル配置の改良を示す。磁性材料がなければ、磁界が２つのコイルの一面に分散し、容易に拡散するか、または近傍の任意の導電性材料（例えば釘、屋根裏用非シールドケーブル、場合によってはループ状の屋根裏ワイヤ）に放散されるであろう。２つの磁性材料片５８０（可能であればフェライト）を加えることにより、コアの磁界を集中させ、２つの磁性材料片の間の間隙が縮められる。追加の２つの材料片は、コイルの磁界により磁性材料が飽和しない程度の十分な大きさにする必要がある。
ＢＩＰＶ屋根板の風雨封止には、一次コイルおよび二次コイルが各自のコアの半分と一緒に、好ましくは完全に各屋根板の中に入っていることが必要であり、その結果、コアの半分同士のインターフェースに耐候絶縁性材料が存在することになる。このインターフェース領域をドープして透磁率を高めることにより、コアの半分同士の間のあらゆる「空隙」を除去して、磁力の伝達を最大化することができる。あるいは、材料をそのまま（プラスチックのまま）残して、２つの磁芯間に意図的に空隙を生成して、漏れインダクタンスを生じさせることができる。この用途（ＢＩＰＶ屋根板）では、漏れインダクタンスの量は、適切に調節された厚さになるように界面材料を製造することにより適切にコントロールされ、屋根板Ａおよび屋根板Ｂが確実に、変圧器に接近して位置する固定具（釘）によってしっかりと据え付けられるようにする。さらに高度化された実施形態では、コイルの周囲の表面を、弾性、またはばね状特性をもたせて設計することにより、設置時に２つのコイルの半分同士の間に力が加えられるようにして、コイル間の最小の間隙を確保することができる。「空隙」により生じた、この適切にコントロールされた漏れインダクタンスは、一次回路および二次回路に因数分解され、共振回路を生成することにより相殺される。これにより、非理想の電磁結合が存在する状態であっても、一次側および二次側に効率的な無線電力伝達が可能になる。２つのコアの半分同士の間に「空隙」がない状況であっても、共振回路トポロジーを利用すれば、やはり効率が向上するであろう。「空隙」により生じた、この適切にコントロールされた漏れインダクタンスは、追加の離散的な誘導子を必要とせずに共振回路トポロジーを実現するのに役立つ。
屋根板Ａおよび屋根板Ｂ間の電力リンクが非接触であるという性質は、天候障害受容力があり、ケーブル配線よりも信頼性が高い。
無線電力伝達が設置時に自動的に構築されるため、設置時間およびコストが削減される。
屋根板間の無線電力伝達リンクは、２つの回路間に電気的絶縁バリアを形成する。これにより、無線電力伝達リンクに、落雷、および電圧スパイクに対する障害受容力が備わる。
磁芯を有する実施形態は、屋根板Ａおよび屋根板Ｂの回路間に自己制御式電力リンクを形成し、伝達された電力の量がコア飽和によって制限される。これは、構成部品の不具合による危険な電力レベルを予防する固有の安全機能である。
図６６は、自己集合したフェライトコア変圧器のサンプルから計測された、コア間空隙の機能としての磁気パラメータを提示する。
図６７は、自己集合した変圧器を使用する無線電力伝達リンクの、様々な出力負荷での予測電圧利得曲線を提示する。
図６８は、交互の２つの巻線および２つだけのダイオードを有するＨＦ整流器の代替の実施形態を示す。
上記の本発明の説明は、本発明の好ましい形態を含む。本発明の範囲から逸脱することなく本発明に対する変更がなされてもよい。

Claims (21)

  1. １つ以上の追加のルーフィングパネルと相互接続するためのルーフィングパネルであって、インバータに結合されたＰＶセルと、別のルーフィングパネルおよび／またはＡＣグリッドおよび／またはＡＣインバータに電力を伝送するための、および／または別のルーフィングパネルから電力を受け取るための無線電力伝達回路と、を備えるルーフィングパネル。
  2. 前記無線電力伝達回路が、誘導子および整流器を備える受電回路を備える、請求項１に記載のルーフィングパネル。
  3. 前記無線電力伝達回路が、前記インバータに結合された誘導子と、存在する場合には前記受電回路と、を備える送電回路を備える、請求項１または２に記載のルーフィングパネル。
  4. 前記グリッドへの送電用の、前記受電回路の前記インバータおよび前記整流器に結合された前記ＰＶセルからの電力を受け取り、かつ反転するためのグリッドインバータをさらに備える、請求項１から３のいずれか一項に記載のルーフィングパネル。
  5. 前記グリッドインバータが、単極のインバータである、請求項４に記載のルーフィングパネル。
  6. オーバーラップしている領域およびアンダーラップしている領域と、前記オーバーラップしている領域内のＰＶセル用の１つ以上のＰＶ領域と、前記アンダーラップしている領域内の電力変換モジュール用の凹部と、を備えるルーフィングパネル。
  7. ルーフィングシステムにおいて前記ルーフィングパネルが他のルーフィングパネルとともに設けられているときに、空気流を供給する通気路を生成する前記アンダーラップしている領域に、１つ以上の成形特徴部をさらに備える、請求項６に記載のルーフィングパネル。
  8. １つ以上のＰＶ領域内の１つ以上のＰＶセルと、前記１つ以上のＰＶセルの出力に接続された前記凹部内の電力変換モジュールと、をさらに備える、請求項６または７に記載のルーフィングパネル。
  9. それぞれが無線電力伝達用コイルおよび／または変圧器を担持するための、第１のコイル領域と第２のコイル領域とをさらに備える、請求項６から８のいずれか一項に記載のルーフィングパネル。
  10. 前記電力変換モジュールが、１つ以上のＰＶセルの前記出力に接続された／接続するための入力と、前記入力に結合されたＤＣ−ＡＣインバータと、出力ＡＣグリッドバスに接続するための出力と、を備える、請求項６から９のいずれか一項に記載のルーフィングパネル。
  11. 前記ルーフィングパネルが、前記第１のコイル領域内の第１のコイルと、前記第２のコイル領域内の第２のコイルと、を備え、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルが、対応するルーフィングパネルのそれぞれのコイルと誘導結合するために、各コイルが、前記電力変換モジュールに結合される、請求項６から１０のいずれか一項に記載のルーフィングパネル。
  12. 前記第１のコイル領域に、ＤＣバスまたはＡＣバス上のそれぞれのコイルと誘導結合するための第１のコイル領域を備える、請求項６から１０のいずれか一項に記載のルーフィングパネル。
  13. 第１のルーフィングパネルの前記第１のコイル領域が、隣接したルーフィングパネルの対応するコイル領域と一致するように設けられ、その結果、それぞれの第１のコイルおよび対応するコイルが誘導的に結合して、一方のルーフィングパネルからもう一方のルーフィングパネルまで電力を伝達する、請求項６から１２のいずれか一項に記載の複数のルーフィングパネル。
  14. 第１のルーフィングパネルの前記第１のコイル領域が、他のルーフィングパネルに無線結合し、かつ、前記出力ＡＣグリッドバスに直接的または間接的に結合しているＤＣバスまたはＡＣバス上の、対応するコイルと一致するように設けられている、請求項６から１３のいずれか一項に記載の複数のルーフィングパネル。
  15. 屋根を形成する基板またはフレーム上に設けられている、請求項６から１４のいずれか一項に記載の複数のルーフィングパネル。
  16. 前記１つ以上の成形特徴部が、設置時に前記ルーフィングパネルを基板またはフレームからずらして前記通気路を生成するとともに、前記凹部が、前記１つ以上の成形特徴部によって生成された前記通気路の中にあり、前記凹部が、前記凹部内の電力変換モジュールから前記通気路内の空気流への熱伝達を増大させる輪郭形状を備える、請求項７から１５のいずれか一項に記載のルーフィングパネル。
  17. 前記凹部が、前記凹部内の前記電力変換モジュールを前記アンダーラップしている領域に生成された通気路内の空気流に熱的に結合させるための熱材を有し、前記熱材が、熱伝導性材料でドープされる、請求項１５に記載のルーフィングパネル。
  18. 前記ＰＶセルからの出力を捕捉し、伝達し、かつ反転させて、ＡＣグリッドに伝達するための電力変換モジュールおよびＰＶセルが、前記ルーフィングパネルの成形特徴部に組み込まれている、請求項１から１７のいずれか一項に記載の複数の相互接続されたルーフィングパネルを備える、エネルギー出力を供給するルーフィングシステム。
  19. 各ルーフィングパネルが、無線電力伝達回路を介して先行する従属ルーフィングパネルから電力を受け取り、かつ、各従属ルーフィングパネルが、前記無線電力伝達回路を介して後続のルーフィングパネルに電力を伝送するように設けられている、１つ以上の、請求項１から１８のいずれか一項に記載の従属ルーフィングパネルと、少なくとも１つの、請求項４または５に記載の主ルーフィングパネルと、を備える２つ以上のルーフィングパネル。
  20. 先行するルーフィングパネルから前記無線電力伝達回路を介して伝送される電力を受け取り、および前記電力を有線電力伝達または無線電力伝達を介して後続のルーフィングパネルに伝送するためのノードを有するバスをさらに備える、２つ以上の、請求項１９に記載のルーフィングパネル。
  21. １つ以上の追加のルーフィングパネルと相互接続するためのルーフィングパネルであって、インバータに結合されたＰＶセルと、別のルーフィングパネルおよび／または前記ＡＣグリッドに電力を伝送するための、および／または別のルーフィングパネルから電力を受け取るための有線電力伝達回路および／または導体および／または端子などと、を備えるルーフィングパネル。
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