JP2018014488A - 光起電力セル及び関連レイアウト - Google Patents

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Abstract

【課題】光起電力セル及び関連レイアウトを提供する。【解決手段】少なくとも１つの列に整列された光起電力セル（８）のネットワークであって、セルの１つの列において、セル（８）の底辺は、列の一方の縁上にあり、次いで列の他方の縁上に交互にあるようになっており、光起電力セル（８）は正六角形の半分の形状をしており、この形状の頂点付近は切り取られ、切り取られた先端（９）は、底辺と直径がこの半六角形の底辺上に重ねられかつ中心合わせされる半円（３）による切断部分と対応するようになっており、半六角形の底辺は、半円（３）の直径の１倍〜２／√３倍の間に含まれる、光起電力セル（８）のネットワークを提供する。【選択図】図７

Description

本発明は、光起電力セル及び関連するレイアウトに関する。
本発明は、光起電式の電気ネットワーク及びセルに関する。
太陽電池セルとも呼ばれる光起電力セルは、光（光子）に曝されると光起電力効果を通じて電気を生成する電子部品である。
得られる電力は、光起電力セルに入射する放射強度及びセルの面積に比例する。
最も使用される光起電力セルは、半導体をベースにしており、主にガリウムヒ素（ＧａＡｓ）をベースにしている。
光起電力セルは、基板又はウェハ、即ち、初めは円形であるがその後所望の形状に切断される結晶構造、の上に製造され、この構造は、未加工セルとも呼ばれる。
次いで、光起電力セルは、インターコネクタを備えつけられ、カバーガラスで覆われ、バイパスダイオードを備えつけられる。バイパスダイオードは殆どの技術において光起電力セルの傍に配置される。
光起電力ネットワークは、並んで配置された光起電力セルのアセンブリ又はレイアウトである。従って、最適なネットワークは、空間が無駄になるのを防止するために、かつ最良の充填率、即ち換言すると、支持構造の面積に対する光起電力セルの面積の最良の割合、又は最もコンパクトなレイアウトを得るために、埋めつくすことができる基本的な形状（正方形、長方形、六角形、等）から構築される。
未加工のセル、即ち円形セルは、切断ロス又は切断屑を生成しないので最も経済的であるが、そのレイアウトは最適とは程遠く、パネル又はレイアウト又はアセンブリ中に多数の空の領域を残し、所与の電力のために必要とされる余分な又はより大きなパネルの製造における追加のコストを招くことになる。
こんにちの製造業者によって一般的に選択されるネットワーク又はレイアウトでは、図１に示すような正方形のセル１、又は図２に示すような半正方形のセル２を使用してネットワークを形成することが多く（製造工程に関係する理由のためであるが、原理は同じである）、初めに製造された（元は円形の）セル３のかなりの量を損失することを意味する。
正方形の光起電力セル１又は半正方形の光起電力セル２の場合、円形の未加工のセル３の６３％が使用され、従ってその３７％が失われるが、得られる充填率は１００％である。
これらのセルは、バイパスダイオードが統合されるときに使用される。セルの脇に配置される別個のダイオードを使用する場合には、解決策としては、角部を面取りした正方形又は半正方形の形状を使用することである。
結局のところ、妥協策としては、一般的に、図３及び図４にそれぞれ示すように、角部を面取りした正方形セル４又は半正方形セル５を使用することである。
そのような光起電力セル４、５は、円形の未加工のセル３の損失を、典型的には１０〜１８％の損失に制限することを可能にし、典型的には約８３〜９４％の良好な充填率のレイアウトを得ることを可能にする。面取りされた角部により自由になった部分は、一般的にバイパスダイオードを収容するために使用され、これにより、光に曝されていないセル又は正常に作動しなくなったセルが、ロードセルとして振る舞い、他のセルによって生成された電力を浪費するのを防止することができる。
バイパスダイオードは、これを回避することを可能にし、各セルに並列に接続される。
また、円形の未加工セル３のより大きな部分が使用されるようにする、月形のセル６又は半月形のセル７（図５及び図６にそれぞれ示す）を使用することも知られている。
そのような光起電力セルは、円形の未加工のセルの損失を典型的には２％の損失に制限するが、典型的には約９１％の限られた充填率のレイアウトを可能にする。自由にされた部分は、一般的に、バイパスダイオードを収容するために使用される。
本発明の１つの目的は、未加工のセル又はウェハを切断することによって生じる損失だけではなく、得られるセルを配置するときのコンパクトさも最適化することである。
従って、本発明の一態様によれば、光起電力セルのネットワークが提案され、この光起電力セルのネットワークは、セルの１つの列において、セルの底辺が列の一方の縁上にあり、次いで列の他方の縁上に交互にあるように、少なくとも１つの列に整列され、光起電力セルは正六角形の半分の形状をしており、この形状の頂点付近は切り取られ、切り取られた先端は、底辺と直径が半六角形の底辺上に重ねられかつ中心合わせされる半円による切断部分と対応するようになっており、半六角形の底辺は、この半円の直径の１倍〜
Figure 2018014488
 倍の間に含まれる。
そのようなセルのそのようなレイアウトは、未加工のセル又はウェハを切断することによって生じる損失だけではなく、得られるセルを配置するときのコンパクトさも最適化する。
具体的には、そのようなレイアウトは円形の未加工のセルの損失を、典型的には３％の損失に制限することを可能にし、典型的には約９５％の良好な充填率のレイアウトを得ることを可能にする。自由にされた部分は、一般的に、バイパスダイオードを収容するために使用される。
そのような光起電力セルの形状は、円形の形状の未加工のセル又はウェハを切断することによって生じる損失だけではなく、得られるセルを配置するときのコンパクトさも最適化することができる。
更に、単一の光起電力セルの設計が、そのようなネットワークを生成するのに十分であり、それによってコストを制限する。
一実施形態によれば、半六角形の底辺は、直径１５０ｍｍの基板に対して、１６１．１ｍｍに等しい。
この値は最適である。
一実施形態では、半円の直径は１００ｍｍ又は１５０ｍｍである。
そのような直径は、未加工の光起電力セル又はウェハに対して慣習的であり従って限られたコストで利用可能な直径と対応している。
一実施形態では、ネットワークは、ネットワークのセル同士の間の、前述の切り取られた部分に相当する部分に配置された、バイパスダイオードを含む。
従って、角部を切り取ることにより、ウェハの利用率を増加させること、及びバイパスダイオードを収容することの両方が可能になる。
例えば、バイパスダイオードの配置は、規則的なパターンを形成する。
本発明は、幾つかの実施形態を検討することでより良く理解することができ、それらの実施形態は、全くの非限定的な例として説明され、添付の図面によって図示される。
従来技術によって、未加工の光起電力セルにおいて正方形の光起電力セルを切断する様子を概略的に示した図である。 従来技術によって、未加工の光起電力セルにおいて２つの半正方形の光起電力セルを切断する様子を概略的に示した図である。 従来技術によって、未加工の光起電力セルにおいて、角部を面取りした正方形の光起電力セルを切断する様子を概略的に示した図である。 従来技術によって、未加工の光起電力セルにおいて、角部を面取りした２つの半正方形の光起電力セルを切断する様子を概略的に示した図である。 従来技術によって、未加工の光起電力セルにおいて月形の光起電力セルを切断する様子を概略的に示した図である。 従来技術によって、未加工の光起電力セルにおいて２つの半月形の光起電力セルを切断する様子を概略的に示した図である。 本発明の一態様によって、未加工の光起電力セルにおいて２つの光起電力セルを切断する様子を概略的に示した図である。 本発明の一態様による、未加工の光起電力セルに対する、半六角形の２つの光起電力セルの先端切り取りの限界を概略的に示した図である。 本発明の一態様による、光起電力セルのネットワーク又はレイアウトを概略的に示した図である。
複数の図において、同一の参照符号で参照される要素は、同じものである。
図７は、円形の未加工セル３を示し、その中で、本発明の一態様による２つの光起電力セル８が切断されている。円形の未加工の光起電力セル３は、１つの半六角形の底辺が円形の未加工の光起電力セル３の直径と整列されかつ中心合わせされて、２つの半六角形で切断されており、半六角形の底辺は、円形の未加工の光起電力セル３の直径の１倍〜
Figure 2018014488
 倍の間に含まれる。従って、結局のところ、本発明の一態様による２つの光起電力セルの各々は、正六角形の半分の形状をしており、この形状の頂点付近は切り取られ、切り取られた先端９は、底辺及び直径が半六角形の底辺上に重ねられかつ中心合わせされる半円による切断部分と対応するようになっており、半六角形の底辺は、円形の未加工の光起電力セル３の半円の直径の１倍〜
Figure 2018014488
 倍の間に含まれる。
図８は、半六角形１０及び１１を示し、それらの底辺は、それぞれ、円形の未加工の光起電力セル３の直径及び直径の
Figure 2018014488
 倍の長さがある。
図９は、本発明による、セル８のネットワーク又はレイアウトの小さな部分を概略的に示す。この図は、２つのセル８のみをそれぞれ含む、隣接して整列されたセルの、２つのそれぞれの列１２及び１３を示す。典型的には、図９に示すように、ネットワークの２つのセル８を隔てる距離は、０．８ｍｍである。連続的な２つの隣接する列１２及び１３の場合、１つの列１２のセルの底辺はセル８の下部に置かれ、逆に、隣接する列１３ではセル８の上部に置かれ、等々である。
切り取られた先端９に対応する空間により、バイパスダイオード１４を収容することが可能になる。
この場合、バイパスダイオード１４は、それらの配置が規則的なパターンを形成するように、頂点の切り取られた部分９内に収容される。
図９に示す例では、バイパスダイオードは、１つの列について、半六角形の底辺に属していない頂点の切り取られた部分に収容され、隣接する列については、半六角形の底辺に属していない他の頂点に収容され、等々である。
これらの光起電力セル８の、頂点が丸みを帯びた半六角形の形状により、円形の未加工セルに対するセルのサイズを最大にする関連ネットワーク又はレイアウトを得ることが可能になり、同時に、関連ネットワークが優れた充填率を有することが確実になる。
本発明は、セルのレイアウト又はネットワークの充填率及びセルの切断を最適化するために、角が丸められた半六角形に光起電力セルを切断することにあり、ウェハの縁はどのみち不動態化されているのであるがウェハの縁までの切断能力から利益を得るのみならず、バイパスダイオードの設置のための面積の損失を僅かにすることを可能にする。
１ 正方形のセル
２ 半正方形のセル
３ 円形の未加工セル
４ 角部を面取りした正方形セル
５ 角部を面取りした半正方形セル
６ 月形のセル
７ 半月形のセル
８ 光起電力セル
９ 切り取られた先端
１０ 半六角形
１１ 半六角形
１２ 列
１３ 列
１４ バイパスダイオード

Claims (5)

  1. 少なくとも１つの列（１２、１３）に整列された光起電力セル（８）のネットワークであって、セルの１つの列（１２、１３）において、セル（８）の底辺は、前記列（１２、１３）の一方の縁上にあり、次いで前記列（１２、１３）の他方の縁上に交互にあるようになっており、前記光起電力セル（８）は正六角形の半分の形状をしており、この形状の頂点付近は切り取られ、切り取られた先端（９）は、底辺と直径が前記半六角形の底辺上に重ねられかつ中心合わせされる半円（３）による切断部分と対応するようになっており、前記半六角形の前記底辺は、前記半円（３）の前記直径の１倍〜
    Figure 2018014488
     倍の間に含まれる、光起電力セル（８）のネットワーク。
  2. 前記半六角形の前記底辺は、１５０ｍｍの直径に対して１６１．１ｍｍに等しい、請求項１に記載の光起電力セル（８）のネットワーク。
  3. 前記半円の前記直径は、１００ｍｍ又は１５０ｍｍである、請求項１又は２に記載の光起電力セル（８）のネットワーク。
  4. 前記ネットワークのセル同士の間の前記切り取られた先端部分（９）に対応する部分に配置されるバイパスダイオード（１４）を含む、請求項１〜３の何れか一項に記載の光起電力セル（８）のネットワーク。
  5. 前記バイパスダイオード（１４）の配置が規則的なパターンを形成する、請求項４に記載の光起電力セル（８）のネットワーク。
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