JP2018078276A - ソーラーセルアレイためのコーナー接続を促進するための、基板上のあらかじめ製作された導体 - Google Patents

Abstract

【課題】ソーラーセルアレイのカスタマイズ性能を保持しつつ製造の自動化を推進する。【解決手段】コーナー部を有するソーラーセル１４が基板１２に取り付けられているときに、露出されたままの基板のエリアが、基板上にプリントされた１つ以上の導体２０を含み、且つソーラーセルと導体との間の電気的接続がコーナー領域内で行われるように、製造される。基板は、複数のソーラーセルを通る電流の流れを決定する直列接続を行うための埋設導体をさらに含み得、この直列接続には、基板に、２次元（２Ｄ）格子状のアレイで取り付けられている複数のソーラーセルのためのコーナートゥコーナー接続及び列から列への接続が含まれる。基板は、静電気放電（ＥＳＤ）を防止するために、ポリアミドオーバーレイによってさらに覆われ得る。【選択図】図１２

Description

本開示は、概してソーラーセルパネルに関し、具体的には、ソーラーセルアレイのためのコーナー接続を促進するための、基板上のあらかじめ製作された導体に関する。

典型的な宇宙飛行可能なソーラーセルパネルの組み立ては、ソーラーセルの長いストリングの構築を伴う。これらのストリングの長さは可変であり、例えばセル２０個に及び、またそれを超えるような、非常に長いものであり得る。こうした、長くて可変で壊れやすい機材を組み立てることは困難であり、そのために組み立ての自動化が阻害されてきた。

現存する解決法では、ＣＩＣ（セル、相互接続子、及びカバーガラス）ユニットに組み立てられたソーラーセルが用いられる。ＣＩＣは、ＣＩＣの一面から平行に延在するセルの前部に接続された、金属ホイルの相互接続子を有する。ＣＩＣは、互いに近接して設置され、相互接続子によって隣接するセルの底部に接続されている。これらの相互接続子を用いることで、ＣＩＣは直線状のストリングへと組み立てられる。これら直線状のストリングは手作業で構築され、可変の長さの多数のストリングからなる大きなソーラーセルアレイを形成するようにレイアウトされる。

さらに、セルが部分的に影になったときにセルを逆バイアスから保護するため、バイパスダイオードが用いられる。バイパスダイオードは一般的に、ソーラーセルアレイ内の２つの隣接するセルの背面接点間を接続する。

ソーラーセルアレイは、人工衛星内で用いられる場合、通常、パネルとしてパッケージ化される。パネルの寸法は、必要な電力、並びに打ち上げ機内に人工衛星を搭載し、格納するために必要なサイズ及び形状といった制約を含む、人工衛星の必要性によって決定される。さらに、パネルを展開する際、パネルの一部を機械設備のために使用することがしばしば必要になり、ソーラーセルアレイはこれらの箇所を避けなければならない。実際には、パネルは概して長方形であるが、その寸法及びアスペクト比はバリエーションが大きい。このスペースを埋めるＣＩＣ及びストリングのレイアウトは、発電量を最大にするために高度にカスタマイズされなければならず、その結果、製作工程は手作業が多くなる。

そこで、ソーラーセルアレイのカスタマイズ性能を保持しつつ、ソーラーセルアレイの製造の自動化を推進する手段が必要とされている。

上述の先行技術の制約を克服し、本明細書を読解且つ理解することによって明らかになるその他の制約を克服するために、本開示は、デバイス、構造体、並びにソーラーセル、ソーラーセルアレイ、及びソーラーセルパネルのための方法を説明している。

一態様では、ソーラーセル用の基板が存在しており、当該基板は、コーナー領域を画定する少なくとも１つの刈り込まれたコーナー部を有する少なくとも１つのソーラーセルが基板に取り付けられているときに、基板のエリアが露出されたままとなり、露出されたままの基板のエリアが、１つ以上の導体を含み、且つソーラーセルと導体との間の電気的接続がコーナー領域内で行われるように構成されている。ソーラーセルは、ソーラーセルの前面上に前面接点を含み、前面接点はコーナー領域内に延在し、ソーラーセルは、ソーラーセルの背面上に背面接点を含み、背面接点はコーナー領域内に延在する。導体は、基板上でパターン化され、導体は、絶縁層で覆われ、ソーラーセルは、導体の上に置かれ、導体は、ソーラーセルの下方を通じ、導体は、ソーラーセルの外周にあり、且つ導体は、ソーラーセルのうちの１つの刈り込まれたコーナー部から他方の刈り込まれたコーナー部へと通じる。少なくとも１つのソーラーセルは、基板に、２次元（２Ｄ）格子状のアレイで取り付けられた複数のソーラーセルを含んでおり、電気的接続は、複数のソーラーセルを通る電流の流れを決定する直列接続であり、電気的接続は、複数のソーラーセルのストリングを終端し、且つ導体は、ソーラーセルのうちの１つの刈り込まれたコーナー部からソーラーセルの他方の刈り込まれたコーナー部へと通じる。導体は、電気的接続が基板を離れることを可能にする。電気接続のうちの１つ以上に使用するために、１つ以上のバイパスダイオードは、露出されたままの基板のエリアに追加される。

別の態様では、ソーラーセル用の基板が存在しており、当該基板は、コーナー領域を画定する少なくとも１つの刈り込まれたコーナー部を有する少なくとも１つのソーラーセルが基板に取り付けられているときに、基板のエリアが露出されたままとなり、露出されたままの基板のエリアが、１つ以上のコーナー導体を含み、ソーラーセルとコーナー導体との間の１つ以上の電気的接続がソーラーセルの刈り込まれたコーナー部によってできたコーナー領域内で行われ、且つソーラーセルのための電流経路を選択するために、１つ以上の導体要素がコーナー領域に追加されたり、又はコーナー領域から取り外されたりするように構成されている。導体要素のうちの少なくとも１つは、ジャンパーを含み、ジャンパーは、基板上の電気的接続部を接続する。ジャンパーは、コーナー領域内に配置され、ジャンパーは、基板上の電気的接続に複数の接続点を設ける形状を有する。電気的接続のうちの少なくとも１つは、ソーラーセルの直列接続、及びソーラーセルの回路終端を含む。

さらに別の態様では、ソーラーセル用の基板が存在しており、当該基板は、コーナー領域を画定する少なくとも１つの刈り込まれたコーナー部を有する少なくとも１つのソーラーセルが基板に取り付けられているときに、基板のエリアが露出されたままとなり、露出されたままの基板のエリアが、１つ以上のコーナー導体を含み、ソーラーセルとコーナー導体との間の１つ以上の電気的接続がソーラーセルの刈り込まれたコーナー部によってできたコーナー領域内で行われ、且つコーナー導体及びソーラーセルに電気的に接続するために、１つ以上の多層導体が基板内部に埋め込まれるように構成されている。多層導体は、コーナー導体及びソーラーセルの下方を通じ、ソーラーセルのうちの少なくとも１つの一方のコーナー上の前面接点をソーラーセルの少なくとも１つの他方のコーナー上の前面接点に電気的に接続するために、多層導体のうちの少なくとも１つが、ソーラーセルのうちの少なくとも１つの下方で延び、ソーラーセルのうちの少なくとも１つの一方のコーナー上の前面接点をソーラーセルの少なくとも１つの他方のコーナー上の背面接点に電気的に接続するために、多層導体のうちの少なくとも１つが、ソーラーセルのうちの少なくとも１つの下方で延び、ソーラーセルのうちの少なくとも１つの一方のコーナー上の背面接点をソーラーセルの少なくとも１つの他方のコーナー上の背面接点に電気的に接続するために、多層導体のうちの少なくとも１つが、ソーラーセルのうちの少なくとも１つの下方で延び、且つ多層導体のうちの少なくとも１つが、ソーラーセルのうちの少なくとも１つをバイパスダイオードに電気的に接続する。多層導体のうちの少なくとも１つは、多層導体のうちの少なくとも別の１つに接続され、多層導体のうちの少なくとも１つは、複数のコーナー領域に延在する。絶縁層は、多層導体のうちの少なくとも１つを多層導体のうちの少なくとも別の１つから分離し、多層導体のうちの少なくとも１つに絶縁オーバーレイが適用される。多層導体のうちの少なくとも１つは、ソーラーセルの直列接続を可能にし、且つ多層導体のうちの少なくとも１つは、ソーラーセルの回路終端を可能にする。

さらに別の態様では、ソーラーセル用の基板が存在しており、当該基板は、コーナー領域を画定する少なくとも１つの刈り込まれたコーナー部を有する少なくとも１つのソーラーセルが基板に取り付けられているときに、基板のエリアが露出されたままとなり、露出されたままの基板のエリアが、１つ以上のコーナー導体を含むように構成されており、コーナー導体は、ソーラーセルが基板に取り付けられる前又は後に、基板上にプリントされており、ソーラーセルとコーナー導体との間の１つ以上の電気的接続は、ソーラーセルの刈り込まれたコーナー部によってできたコーナー領域内で行われる。コーナー導体は、基板上に既に配置された導電経路に追加され、コーナー導体は、金属粒子を用いてプリントされ、且つ基板は、コーナー導体が基板上にプリントされた後に、硬化される。コーナー導体は、絶縁体によって封入され、絶縁体は、コーナー導体上にプリントされ、且つ導電層は、絶縁体上に堆積される。コーナー導体は、基板上にプリントされた１つ以上のパッドを含む。ソーラーセルのための電流経路を選択するために、１つ以上の導体要素がコーナー領域内にプリントされる。

ここで、図面を参照する。各図面を通じて、類似の参照番号は対応する部品を表す。

ソーラーセルパネルの従来型の構造を示す。 ソーラーセルパネルの従来型の構造を示す。 一実施例に係る、ソーラーセルパネルの改良型の構造を示す。 一実施例に係る、ソーラーセルパネル用の代替的な構造体を示す。 図３Ａから図３Ｂ及び図４Ａから図４Ｂの改良型ソーラーセルパネルで用いられ得る例示的なソーラーセルの前面を示す。 図５の例示的なソーラーセルの背面を示す。 一実施例に係る、２Ｄ格子状のアレイで配列されたセルを示す。 コーナー領域内の基板の露出したエリアに、１つ以上のバイパスダイオードが追加された、アレイの一実施例を示す。 バイパスダイオードがセルの背面に付けられ、バイパスダイオード用の相互接続子又は接点が前面接点と背面接点との間のコーナー領域内に延在している、一実施例を示す。 バイパスダイオード用の相互接続子又は接点が前面接点と背面接点の間のコーナー領域内に延在している、図９の実施例の前面図を示す。 ２Ｄグリッドのアレイで配列され基板に付けられた図９及び図１０のセルであって、バイパスダイオードがセルの背面に付けられ、バイパスダイオード用の接点がセルのコーナー領域内に延在している、図９及び図１０のセルを示す。 一実施例に係る、アレイのセル間の上方向／下方向の直列接続を示す。 一実施例に係る、アレイのセル間の左方向／右方向の直列接続を示す。 一実施例に係る、アレイのより大きな２Ｄ格子と一体化された様々な構成要素を示す。 一実施例に係る、可撓性シート組立品を用いる組立品の側面図を示す。 一実施例に係る、基板上のポリイミドオーバーレイの追加を示す。 様々な実施形態に係る、基板内の埋設導体の使用を示す。 様々な実施形態に係る、基板内の埋設導体の使用を示す。 様々な実施形態に係る、基板内の埋設導体の使用を示す。 様々な実施形態に係る、基板内の埋設導体の使用を示す。 様々な実施形態に係る、基板内の埋設導体の使用を示す。 一実施例に係る、埋設導体をより詳しく示す。 一実施例に係る、ソーラーセルが欠損しているか、又は取り除かれており、そこがステイアウト区域と呼ばれている実施例を示す。 ４つの取り除かれたソーラーセルの代わりに、大きなステイアウト区域を有するアレイの２Ｄ格子を示す。 一実施例に係る、複数のソーラーセル間の接続スキームをさらに示す。 外部配線、及びジャンパーを含む１つ以上の導体要素が電気的接続に追加される実施例を示す。 一実施例に係る、アレイの２Ｄ格子内への構造体の組み合わせを示す。 セル間の接続に使用される、ソーラーセルの下方の埋設導体を含む、図３及び図４で示されたように構成された、基板内に組み込まれた埋設層の別の構成を示す。 一実施例に係る、基板が可撓性シートの組立品である実施例の側面図である。 一実施例に係る、コーナートゥコーナーブリッジ線、並びに電線及び共通線を示す。 基板上に配置され且つバイパスダイオードと共にコーナー導体を用いて並列に接続された３つのセル間の標準的な接続を示す。 一実施例に従って、どのように埋設銅層が一体化されているかを示す。 一実施例に係る、上段左のセルの背面接点を下段左の前面接点に接続するジャンパーを示す。 一実施例に係る、図面の上段左及び下段左のセル間の接続を示す。 一実施例に係る、上段中央の電力バーで終端された、図面の上段左のセルの背面接点を示す。 左側の電力分配バーに接続された、図面の上段左のセルの前面接点を示す。 一実施例に従って、図面の上段左のセルの背面接点が上段中央の電力分配バーで終端されていることを示す。 一実施例に従って、図面の上段左のセルの背面接点が図面の下段左のセルに接続されていることを示す。 一実施例に係る、左側の電力分配バーに接続された、図面の上段左のセルの前面接点を示す。 一実施例に係る、図３０、図３１、及び図３２を組み合わせ、参照する。 一実施例に係る、ソーラーセルの列の端部における導体、電線、及び共通線を示す。 ３段と６列で配置されたソーラーセルのアレイを含む変形例を示す。 図３３の実施例に適合するように接続が行なわれているが、相互接続子がより少ない実施例を示す。 一実施例に係る、複数のソーラーセル間の接続スキームを示す。 一実施例に従って、どのようにしてジャンパーを似たような形状のプリントされた導体と交換することができるかを示す。 一実施例に係る、ソーラーセル及びバイパスダイオードが基板に付けられる前に、基板の露出エリアにプリントされたコーナー導体を有するコーナー領域を示す。 一実施例に係る、基板の露出エリアにプリントされたコーナー導体を有するコーナー領域を示す。 一実施例に係る、基板の露出エリアにプリントされたコーナー導体を有するコーナー領域を示す。 一実施例に係る、回路が大きなパッドで終端する、プリントされたコーナー導体の別の構成を示す。 一実施例に係る、ソーラーセル、ソーラーセルパネル、及び／又は人工衛星を製造する方法を示す。 一実施例に係る、結果的に得られる、ソーラーセルからなるソーラーセルパネルを有する人工衛星を示す。 一実施例に係る、機能ブロック図の形態のソーラーセルパネルを示す。

以下の説明で、本願の一部である添付図面を参照する。これらの添付図面は、本開示が実施され得る具体的な実施例を例示する目的で示されている。他の実施例も利用可能であることと、本開示の範囲を逸脱することなく構造的な変更が加えられてよいことは、理解されるべきである。

概要
例えば宇宙飛行用電力の用途に用いられる、ソーラーセルアレイの設計に関する新たな手法は、アレイ内のソーラーセル間の電気的接続に基づいている。

これらの新たな手法は、ソーラーセルの構成要素及びアレイ内のソーラーセルの配列を配列し直すものである。ソーラーセルを接続して長い直線状のストリングにしてから基板上に組み立てる代わりに、ソーラーセルを個別に基板に取り付け、隣接するセルのコーナー領域が基板上で位置合わせされるようにして、基板のあるエリアを露出させる。セル間の電気接続は、基板上又は基板内でこれらのコーナー領域内に形成された、コーナー導体によってなされる。結果として、この手法は、個別のセルをベースにしたソーラーセルアレイの設計を提示している。

こうして、ソーラーセルアレイの製作に際して、単一のレイダウンプロセスとレイアウトが用いられ得る。ソーラーセルと終端配線との間の電流の流れは、基板内にはめ込まれた導体、及び導電ジャンバーのあり得る追加によって補助される。これらの電気的接続によって、そのソーラーセルアレイの具体的な特性、例えばその寸法、ステイアウト区域、及び回路の終端が規定される。この手法によって製造が簡素化され、自動化が可能になり、コストと搬送時間が削減される。

図１及び図２は、基板１２、アレイ内に配列された複数のソーラーセル１４、及びソーラーセル１４間の電気コネクタ１６を含む、ソーラーセルパネル１０の従来型構造を示す。図１にはハーフサイズのソーラーセル１４が、図２にはフルサイズのソーラーセル１４が示されている。宇宙用ソーラーセル１４は、円形のゲルマニウム（Ｇｅ）基板の出発材料から作られる。より高密度でソーラーパネル１０に搭載するため、これらは後に、準長方形の形状に加工される。このウエハは、しばしば１つ又は２つのソーラーセル１４にダイスカットされる。これらは、ここではハーフサイズ又はフルサイズのソーラーセル１４として記載される。ソーラーセル１４間を電気的に接続する電気コネクタ１６は、ソーラーセル１４間の長い平行な端部に沿って作られている。ソーラーセル１４が接続されてできるストリングは、任意の数のソーラーセル１４の長さを持つように構築されるので、（セルとセルとの）これらの直列接続は、基板に取り付けられていない状態で完成される。ソーラーセル１４のストリングは、完成した後に基板１２に当てられ、取り付けられる。

図２では、配線１８がソーラーセル１４のストリングの終端に取り付けられており、これは、ストリングを他のストリングに電気的に接続するためか、又は、配線を終端処理して回路とし、ソーラーセル１４のアレイの電流をここで断ち切るためである。ストリングとストリングの間の接続及び回路終端の接続は、通常、基板１２上で行われ、通常、配線１８を用いて行われる。しかし、あるソーラーセルパネル１０では、導体がはめ込まれたプリント回路基板（ＰＣＢ）タイプの材料が用いられる。

接続されたソーラーセル１４でできた、隣接するストリング同士は、平行又は反平行に延びてもよい。加えて、接続されたソーラーセル１４でできたストリングは、整列されていてもよく、整列されなくてもよい。ソーラーセル１４のレイアウトに対して互いに競合する影響を与えるものは多い。その結果、ソーラーセル１４が平行な領域又は反平行である領域、整列されている領域又は整列されていない領域が存在する。

図３Ａ〜図３Ｂは、一実施例に係る、ソーラーセルパネル１０ａの改良された構造を示す。図３Ｂは、図３Ａの破線円内の詳細拡大図である。図５〜図１３では、ソーラーセルパネル１０ａの様々な構成要素が示され、より詳細に記載されている。

ソーラーセルパネル１０ａは、上に１つ以上のコーナー導線２０を有する、ソーラーセル１４用の基板１２を含む。一実施例では、基板１２は、１つ以上のパターニングされた金属層を分離する１つ以上のＫａｐｔｏｎ（登録商標）（ポリイミド）層からなる、多層基板１２である。基板１２は、従来型の組立品と同様の、大きな剛性の基板１０ａに装着されていてよい。代わりに、基板１２は、装着用又は展開用の、より軽くより薄いフレーム又はパネル１０ａに装着され得る。

アレイ２２の２次元（２ーＤ）格子状で、複数のソーラーセル１４が基板１２に取り付けられている。この実施例では、アレイ２２は、４段×２４列に配列された、９６個のソーラーセル１４から構成されているが、異なる実装形態では、任意の数のソーラーセル１４が用いられ得ることが、認められている。

ソーラーセル１４は、破線円によって示されるように、コーナー領域２６を画定する刈り込まれたコーナー部２４を有する。ソーラーセル１４のうちの少なくとも１つが基板１２に取り付けられているとき、基板１２は、隣接するソーラーセル１４のコーナー領域２６同士が位置合わせされている際に基板１２のエリア２８が露出されたままであるように構成されている。基板１２の露出しているエリア２８は、１つ以上のコーナー導体２０を含み、ソーラーセル１４の刈り込まれたコーナー部２４によってできたコーナー領域２６内で、ソーラーセル１４とコーナー導体２０との間の１つ以上の電気的接続がなされている。

この実施例では、コーナー導体２０は、ソーラーセル１４が基板１２に取り付けられる前及び／又は後に、基板１２に取り付けられたか、基板１２上にプリントされたか、基板１２内に埋設されたか、基板１２上に堆積した導電経路であって、隣接するソーラーセル１４間の接続を促進する。ソーラーセル１４とコーナー導体２０との間の接続は、ソーラーセル１４が基板１２に取り付けられた後に行われる。

一実施例では、４つの隣接するソーラーセル１４が基板１２上で位置合わせされ、各ソーラーセル１４から１つずつの計４つの刈り込まれたコーナー部２４がコーナー領域２６で集まって一緒になっている。次に、ソーラーセル１４は基板１２に個別に取り付けられる。このときソーラーセルはコーナー導体２０の上に置かれ、ソーラーセル１４とコーナー導体２０との間で電気的接続が行われる。

ソーラーセル１４は、ＣＩＣ（セル、相互接続子、カバーグラス）ユニットとして基板１２に付けられてもよい。代わりに、未被覆のソーラーセル１４を基板１２上で組み立て、その後にソーラーセル１４に相互接続子を付け、続いて単セルのソーラーセル１４用カバーガラス、マルチセルのソーラーセル１４用カバーガラス、マルチセルのソーラーセル１４用ポリマーカバーシート、又はスプレー式封止材を付けることもできる。この組立品は、ソーラーセル１４を、性能を制限するような損傷から保護する。

図４Ａ及び図４Ｂは、一実施例に係る、ソーラーセルパネル１０ａの代替的な構造を示す。図４Ｂは、図４Ａの破線円内の詳細拡大図である。この実施例では、ごく少数のコーナー導体２０のみが、基板１２上にプリントされているか、又は基板１２に組み込まれている。代わりに、コーナー導体２０のほとんどが、基板１２に取り付けられている電力ルーティングモジュール（ＰＲＭ）３０内に含まれている。

図５は、図３Ａ〜図３Ｂ、及び図４Ａ〜図４Ｂの改良型ソーラーセルパネル１０ａで用いられ得る、例示のソーラーセル１４の前面を示す。ＣＩＣユニットであるソーラーセル１４は、ハーフサイズのソーラーセル１４である。（フルサイズのソーラーセル１４もまた用いられ得る。）

破線円で示されるように、ソーラーセル１４は、コーナー領域２６を画定する少なくとも１つの刈り込まれたコーナー部２４を有するように製作されており、刈り込まれたコーナー部２４によってできたコーナー領域２６には、ソーラーセル１４との電気的接続をなす少なくとも１つの接点３２、３４が含まれる。図５に示す実施例では、ソーラーセル１４は２つの刈り込まれたコーナー部２４を有し、そのそれぞれが、ソーラーセル１４の前面にある前面接点３２と、ソーラーセル１４の背面にある背面接点３４とを有し、接点３２及び接点３４はコーナー領域２６内に延在している。（フルサイズのソーラーセル１４は４つの刈り込まれたコーナー部２４を有し、そのそれぞれが、１つの前面接点３２及び１つの背面接点３４を有する。）

刈り込まれたコーナー部２４があることによって、ソーラーセル１４の出発材料として円形のウエハを利用することが多くなる。従来型のパネル１０では、ソーラーセル１４が基板１２に取り付けられた後、これらの刈り込まれたコーナー部２４は、結果的にパネル１０上の不使用スペースになってしまう。しかし、本開示で記載するこの新たな手法では、この不使用スペースが利用される。具体的には、コーナー導体２０、前面接点３２、及び背面接点３４を備える金属ホイル相互接続子が、コーナー領域２６に移動される。これに対して、既存のＣＩＣは、相互接続子がソーラーセル１４の前面に取り付けられており、ストリングの作製中に背面（接続が起こるところ）に接続される。

ソーラーセル１４によって生成された電流は、細型の金属フィンガー３８と、どちらの前面接点３２にも接続されたより広い金属バスバー４０との格子３６によって、ソーラーセル１４の前面上で集電される。格子３６に金属を追加してソーラーセル１４に入る光を減らしソーラーセル１４の出力を減らすことと、金属が増えることで抵抗が減少することとは、バランスの関係にある。バスバー４０は低抵抗導体であり、大電流を搬送すると共に、前面接点３２が切断された場合には冗長性も提供する。一般的に、最適化のためには前面接点３２間に直接延びる短いバスバー４０が必要とされる。刈り込まれたコーナー部２４内に前面接点３２を有することによって、バスバー４０をソーラーセル１４の外周から離す結果となる。これが達成される一方、同時に、バスバー４０の長さが最小化され、光遮蔽が最小化される。さらに、これによってフィンガー３８も短くなる。これによって、格子３６内の寄生抵抗が減少した。なぜならば、フィンガー３８の長さが短くなり、搬送される電流の総量が減少するからである。これによって、フィンガー３８をより短くするために、前面接点３２と接続相手のバスバー４０を移動する、という設計上の好みが生まれる。

図６は、図５の例示のソーラーセル１４の背面を示す。ソーラーセル１４の背面は、どちらの背面接点３４にも接続している、金属背面層４２を有する。

図７は、一実施例に係る、アレイ２２の２Ｄ格子状に配列されたソーラーセル１４を示す。アレイ２２は、隣接するソーラーセル１４のコーナー領域２６同士が位置合わせされるようにして基板１２に取り付けられている、複数のソーラーセル１４を備えており、それによって基板１２のエリア２８が露出している。ソーラーセル１４間の電気的接続（図示せず）は、ソーラーセル１４の前面接点３２及び背面接点３４、並びに、基板１２の露出したエリア２８上又はエリア２８内に形成されたコーナー導体２０（図示せず）を用いて、基板１２の露出したエリア２８内で、なされている。

組み立て中、ソーラーセル１４は、基板１２に個別に取り付けられる。この組み立ては、支持面、すなわち基板１２上で直接行われてもよく、この基板は剛性と可撓性のどちらでもあり得る。代わりに、ソーラーセル１４は、仮の支持面上でアレイ２２の２Ｄ格子状に組み立てられ、その後に最終的な支持面、すなわち基板１２へと移送されてもよい。

図８は、基板１２のコーナー領域２６内の露出したエリア２８に、１つ以上の電気接続で用いるための１つ以上のバイパスダイオード４４が追加された、アレイ２２の一実施例を示す。バイパスダイオード４４は、ソーラーセル１４が電流を生成できなくなった場合にソーラーセル１４を保護する。ソーラーセル１４が電流を生成できなくなった場合とは、部分的に影になったせいでもあり得るが、その場合には、ソーラーセル１４に逆バイアスがかかる。一実施例では、バイパスダイオード４４は、ソーラーセル１４から独立して、コーナー領域２６において基板１２に取り付けられている。

図９は、バイパスダイオード４４がソーラーセル１４の背面に付けられ、バイパスダイオード４４用の相互接続子又は接点４６が、背面層４２に接続され、さらに前面接点３２と背面接点３４との間でコーナー領域２６内に延在している、一実施例を示す。

図１０は、バイパスダイオード４４（図示せず）用の相互接続子又は接点４６が前面接点３２と背面接点３４の間でコーナー領域２６内に延在している、図９の実施例の前面図を示す。

図１１は、アレイ２２の２Ｄ格子状に配列され基板１２に付けられた、図９及び図１０のソーラーセル１４を示す。ここでは、バイパスダイオード４４（図示せず）がソーラーセル１４の背面に付けられ、バイパスダイオード４４用の接点４６がソーラーセル１４のコーナー領域２６内に延在している。

この手法の１つの利点は、図７、図８、及び図１１で示されるレイアウトが、普遍化されたレイアウトであることである。具体的には、これらのレイアウトは、パネル１０ａの顧客が所望する任意の寸法にわたって、反復することができる。これによって、組み立て、改修、試験、及び検査の各工程が非常に簡素化される。

ソーラーセル１４とバイパスダイオード４４の配置に続いて、カスタマイズが行われる別のステップが存在する。ソーラーセル１４のコーナー領域２６内で、前面接点３２と背面接点３４とが、接続されなければならない。電流を所望の経路でルーティングするために、これは多数の組合せで行うことができる。

ソーラーセル１４を基板１２に取り付けた後、ソーラーセル１４とコーナー導体２０との間で接続が行われる。ソーラーセル１４の前面接点３２及び背面設定３４は、コーナー導体２０に取り付けるため、各コーナー領域２６にある。各ソーラーセル１４の前面接点３２及び背面接点３４用の相互接続子は、電流をソーラーセル１４の外部にルーティングする導電経路２０、３２、３４を設けるため、コーナー導体２０に溶接、はんだづけ、又は他のやり方で接合される。

コーナー導体２０を用いて、電気的接続のカスタマイズを任意に行うことができる。特定の設計の要望に従って電流を上方向／下方向、又は、左方向／右方向に流すように、隣接するソーラーセル１４同士を電気的に接続することができる。必要に応じて、ステイアウト区域を迂回するように電流をルーティングすることもできる。ソーラーセルアレイ２２の長さや幅は、所望に応じて設定することができる。また、アレイ２２の幅は、長さに応じて変化することもできる。

一実施例では、電気的接続は、複数のソーラーセル１４を通る電流の流れを決定する直列接続である。これは、図１２及び図１３に示す接続スキームによって達成され得る。図１２は、アレイ２２のソーラーセル１４間の上方向／下方向の直列接続４８を示しており、図１３は、アレイ２２のソーラーセル１４間の左方向／右方向の直列接続５０を示している。図１２及び図１３のどちらにおいても、これらの直列接続４８、５０は、ソーラーセル１４の前面接点３２及び背面接点３４とバイパスダイオード４４との間の電気的接続であり、これらの直列接続は、基板１２の露出したエリア２８上又はエリア２８内に形成されたコーナー導体２０を用いてなされている。基板に取り付けられていない状態の大きなストリングの組立品とは異なり、矢印５２で示される、ソーラーセル１４を通じた電流（電力）量は、これらの直列接続４８、５０によって左右される。

ソーラーセル１４間のコーナー導体２０は、様々な形態であることができる。コーナー導体２０は、はんだ付け、溶接、導電性接着剤、又は他の処理であり得る方法で両端になされた電気的接続を有する、電線を用いて完成することができる。電線に加えて、相互接続子と同様の金属ホイルコネクタもまた適用され得る。金属導体経路又はトレースも基板１２に組み込むことができる。

要約すると、この新たな手法は、ソーラーセル１４を個別に基板１２に取り付け、１個、２個、３個、又は４個の隣接するソーラーセル１４のコーナー領域２６が基板１２上で位置合わせされるようにするものである。刈り込まれたコーナー部２４同士が位置合わせされてコーナー領域２６同士が隣接するようにソーラーセル１４をレイアウトすることができ、それにより、基板１２のエリア２８が露出される。ソーラーセル１４間の電気的接続は、これらのコーナー領域２６内で、ソーラーセル１４の前面接点３２と背面接点３２と、バイパスダイオード４４と、基板１２の露出したエリア２８上又はエリア２８内のコーナー導体２０との間でなされる。これらの導電経路は、回路を含む直列接続４８、５０でソーラーセル１４のストリングを作製するのに用いられる。

基板上のあらかじめ製作された導体
ソーラーセル１４間には、複雑な電気的接続が必要とされる。この新しい手法は、基板１２上でプリント、エッチング、又は形成された、パターン化されたコーナー導体２０を使用する。代替的な実施例では、基板１２は、剛性であるＰＣＢ、又は可撓性である可撓性シート組立品であり得る。

図１４は、５段と１２列のソーラーセル１４からなるアレイ２２のより大きな２Ｄ格子に一体化された様々な構成要素を示す。これらの構成要素を用いて、このアレイ２２を必要に応じて拡大することができる。

連続的な電流は、蛇状経路を辿る。図面の矢印によって示されているように、上段左側の角から始まり、第１の列を下り、次に第２の列を上り、そしてその後の列では、左から右、下から上へと、反復するように蛇状経路を辿る。代替的な実施例では、電流のための接続は、図面上では、反対方向（例えば、右から左又は左から右、及び、下りの後上り又は上りの後下り）に流れるように修正される。

より多くのコーナー領域２６でより多くの電気的接続が利用可能であることにより、角部の接続が簡略化され、冗長性が設けられる。本開示は、ソーラーセル１４のアレイ２２の２Ｄ格子の製作において、どのように一組のコーナー導体２０を使用できるかについての詳細を示す。この２Ｄアレイ２２は、顧客の要件に合わせるため、容易に大きさを変更することができる。これは高度に構造化されたソーラーセル１４及びコーナー導体２０のレイアウトであり、製造、検査、及び試験の自動化において利点を有する。

コーナー導体２０は、任意の材料から製作してもよい。コーナー導体２０は、スクリーン印刷又は直接描画印刷（ｄｉｒｅｃｔ ｗｒｉｔｅ ｐｒｉｎｔｉｎｇ）（インクジェット、エアゾール噴射等）を用いて、従来型の剛性パネルを含み得る基板１２に直接プリントされてもよい。

コーナー導体２０を形成する別の価値ある方法は、可撓性シート組立品などの可撓性（フレキシブル）基板１２を用いることである。この基板１２は、広く市販されており、宇宙環境において実績がある。基板１２が多くのソーラーセル１４で構成される代わりに、基板１２の限定エリアが、コーナー領域２６で必要な要素（コーナー導体２０を含む）から構成されるように製作され得る。基板１２の限定エリアは、剛性パネルなどのより大きな組立品に取り付けられ得る。次いで、ソーラーセル１４は、コーナー導体２０を用いて、付けられた基板１２に隣接するように付けられ得る。代替的に、ソーラーセル１４とコーナー領域２６との両方のエリアを包含する、可撓性シート組立品である大きなエリアの基板１２が製作され得る。この基板１２は、それ自体で存在し得るように製作することができる。基板１２は、剛性パネルなどの別の構造体、又は、可撓性回路組立品を支持する周辺部の要素によって支持され得る。

図１５は、一実施例に係る、可撓性シート組立品である基板１２の側面図を示す。基板１２は、ポリイミドシート５４を含み、コーナー導体２０は、ポリイミドシート５４の上部にパターン化された銅（Ｃｕ）層５６を含む。ポリイミドシート５４には、導電性のポリイミド製バックシート５８を付けることができる。これは、電荷の集積を低減するという点で宇宙環境において有用である。別の能力は、コーナー導体２０の一部としてＣｕ層５６ａ上のめっき銀（Ａｇ）又は金（Ａｕ）層６０の添加であり、これは、可撓性シート組立品において一般的である。これらの層は、接続を行う能力を改善する。

右側に示されているのは、接着剤６２で基板１２に取り付けられているソーラーセル１４である。ソーラーセル１４及びコーナー導体２０のめっきＡｇ又はＡｕ層６０に取り付けられた金属ホイル相互接続子６４も見ることができる。これは、先の図面で提示された構造体を形成し得る、比較的典型的な構造及び組立品である。

図１６は、基板１２上における絶縁ポリアミドオーバーレイ６６の添加を示す。ポリアミドオーバーレイ６６は、Ｃｕ層５６及び／又はコーナー導体２０のめっきＡｇ又はＡｕ層６０への接続のためのアクセスを設ける孔又は開口を含む。ポリアミドオーバーレイ６６は、他の状況では、コーナー導体２０の少なくとも一部を含む可撓性シート組立品を封入する。ポリイミドは、空気や真空よりも強い高度の破壊強度を有しており、基板１２は、宇宙環境における重大事項であるＥＳＤを防止するためにポリアミドオーバーレイ６６によって覆われている。さらに、これにより、コーナー導体２０がソーラーセル１４の下方を通じることが可能となる。接着剤６２は、非導電性であるが、ポリイミドオーバーレイ層６６の連続的ポリイミド層は、埋設コーナー導体２０とソーラーセル１４との間の短絡に対して多大な保護をもたらす。

図１７Ａから図１７Ｅは、様々な実施形態に係る、基板１２内の埋設導体６８の使用を示す。特に、図１７Ａは、ソーラーセル１４間の接続に使用される、ソーラーセル１４の下方の埋設導体６８を含む、図３及び図４で示されたように構成された、基板１２内に組み込まれた埋設層７０を示す。ソーラーセル１４の破線輪郭は、その埋設導体６８に対する配置を示す。本実施例では、あらゆるソーラーセル１４の２つのコーナー領域２６の間で延在する、垂直方向で示された２つの埋設導体６８がある。典型的に、これらの埋設導体６８のうちの第１のものは、ソーラーセル１４の両方の前面接点３２を接続し、これらの埋設導体６８のうちの第２のものは、ソーラーセル１４の両方の背面接点３４を接続する。

さらに、図１７Ａの上面にわたって埋設導体７２ａがある。これらの埋設導体７２ａは、アレイ２２の隣接する列同士のソーラーセル１４間で接続し、電流経路は、刈り込まれたコーナー部２４ではなく、ソーラーセル１４間を通過する。代替的な実施例では、これは、アレイ２２の外周に位置付けされた追加の導体又はワイヤで達成することができる。この構成は、複数のソーラーセル１４に対して、コーナートゥコーナー接続及び列から列への接続をさらに設ける。導体６８は、複数のソーラーセル１４のためのコーナートゥコーナー接続をもたらすが、導体７２ａは、複数のソーラーセル１４のための列から列への接続をもたらす。

図１７Ｂから図１７Ｅは、回路終端に使用される出力線である埋設導体７２ｂの様々な構成を示す。特に、図１７Ｂは、両端に導体７２ｂを有する基板１２上の１つの回路の構成を示し、図１７Ｃは、導体７２ｂが同じ側に集まる（導体７２ｂが他の導体６８、７２ａの外に延在することを必要とする）１つの回路の構成を示し、図１７Ｄは、導体７２ｂが基板１２上の複数の回路を終端し、電流を基板１２の端部に流す（単一のＣｕ層５６ａ及び絶縁オーバーレイ６６を用いて達成可能）構成を示し、図１７Ｅは、列の上部、中央部、及び底部においてソーラーセル１４用の導体７２ｂによる回路終端を表す構成を示す。

図１８は、埋設導体６８をより詳細に示す。埋設導体６８は、ソーラーセル１４の下方に隠されていることを示すため、破線で示されている。これらの埋設導体６８は、各ソーラーセル１４の前面接点３２又は背面接点３４を接続し、これは大きな価値をもたらす。

埋設導体６８の追加は冗長性をもたらし、ある相互接続子が機能しなくなっても、電流の流れ５２が維持される。宇宙環境においては、この冗長性はとても重要である。

埋設導体６８は、さらに直列抵抗を低減する。図５で示されているように、ソーラーセル１４からの電流は、ソーラーセル１４の前面にわたって延びる細型の金属フィンガー３８及びバスバー４０によって、ソーラーセル１４の前面で集められる。バスバー４０のために金属を追加してソーラーセル１４に入る光を減らしソーラーセル１４の出力を減らすことと、バスバー４０のために金属が増えることで抵抗及び冗長性が減少することとは、バランスの関係にある。図１８の埋設導体６８の追加は、バスバー４０における金属の使用を減らすことを可能にし、これにより電力が増大する。

電流がソーラーセル１４間を通過する際に、アレイ２２内のソーラーセル１４の各列の上部及び／又は底部の構成のために似たような構造体を使用することができる。例えば、図１７Ａで示された追加の埋設導体７２ａは、アレイ２２の隣接する列同士でソーラーセル１４同士をブリッジして、例えば、左から右へと、水平に延在し得る。

図１９では、ステイアウト区域７４と呼ばれる下段左部分でソーラーセル１４が欠損しているか、又は取り除かれている実施例を示す。多くのパネル１０ａは、パネル１０ａ、翼、人工衛星の機械的組み立て専用の、又は、顧客によって要求されたその他の理由のためのステイアウト区域７４を有するようになり、これらのステイアウト区域７４は、ソーラーセル１４を含むことができない。しかしながら、これらのステイアウト区域７４は、ソーラーセル１４の組み立てを大いに複雑化させる。

図１９の実施例では、図示の埋設導体６８は、ソーラーセル１４が存在しないステイアウト区域７４を含む能力を付与する。矢印５２によって示されているように、電流は、ステイアウト区域７４をバイパスし、継続的に埋設導体６８を通って流れる。これらの幾つかの構成では、バイパスダイオード４４は導体７６と交換される。この組み合わせにより、ステイアウト区域７４にソーラーセル１４がない状態で両方の導体６８を用いて電流の流れ５２を冗長に継続することが可能になる。

図２０では、これらが組み合わされ、４つの取り除かれたソーラーセル１４の代わりに、大きなステイアウト区域を有する２Ｄアレイ２２を示す。さらに、４つのバイパスダイオード４４と交換された導体７６が示されている。この設計は、顧客のカスタマイズに応えるために修正することができる。

電流経路の選択
これらのコーナー領域２６におけるソーラーセル１４間の電気的接続の使用は、製造を容易にするが、カストマイズを制限する場合がある。例えば、ソーラーセル１４は、高電圧出力を生成するため、直列に接続されており、これはストリングとして知られている。このストリングを構築するのに必要なソーラーセル１４の数は、幾つかの理由により変動し得る。ストリングの終端は、電気的接続の一部となる。したがって、電気的接続は、あらゆる回路の長さについてカスタマイズする必要がある。これは、費用がかかり、遅延が生じる。したがって、望ましくない。

本セクションは、これらの問題を取り上げており、導電経路間をブリッジするために導体要素をコーナー領域２６に追加することにより、又は、導電経路間を絶縁するためにコーナー領域２６から導体要素を取り除くことにより、ソーラーセル１４のための電流経路を選択することでこれらの問題が対処されている。他の状況では、コーナー領域２６は、パネル１０ａにとって無駄になるが、今やパネル１０ａ製造の補助に利用される。したがって、刈り込まれたコーナー部によってできたコーナー領域２６のそれぞれにおいて、電流又は電力を回路内の次のソーラーセル１４に導くか、又は、ストリングを終端するために、電流経路を選択することが可能である。

事実上、電流経路は２つのルートを有し得る。一方のルートは、ソーラーセル１４の直列接続４８、５０であり、別のルートは、回路終端である。電流の経路及びルートを選択するためには、導体要素を追加したり、又は導体要素を取り除いたりする単純なステップが用いられる。これにより、単純で均一な設計及びレイアウトが可能となり、それと同時に、必要に応じて回路の長さを容易に調節する能力も実現する。

図２１は、一実施例に係る、複数のソーラーセル１４間の一般的なレイアウトをさらに示す。接続スキームはまだ決定されておらず、各側面は、直列又は回路終端のいずれかであり得る。一般的なレイアウトは、コーナー導体２０を用いて、基板１２の露出エリア２８で行われる、ソーラーセル１４の前面接点３２及び背面接点３４と、パスダイオード４４との間の電気的接続を含む。

図２２は、ソーラーセル１４のための電流経路を選択するために、ジャンパー７８を含む１つ以上の導体要素がコーナー領域２６に追加される実施例を示す。ジャンパー７８は、コーナー導体２０のうちの少なくとも１つからの電気的接続を１つ以上の他の導電経路にブリッジする。

例えば、ジャンパー７８は、コーナー導体２０とパッド８０との間で溶接されるか、又ははんだ付けされ、応力解消要素を含み得る。パッド８０は、回路をワイヤ８２で終端し、ワイヤ８２は、ソーラーセル１４の外部の回路に接続される。代替的な実施例では、ジャンパー７８は、電流を別のソーラーセル１４にも向けることができる。

ジャンパー７８は、ソーラーセルパネル１０で使用される既存の金属相互接続子に似た金属ホイル相互接続子である。一実施例では、ジャンパー７８は、ウエブ要素によって接続された平行な平面を有する２つのフランジ要素からなる形状を有する。これにより、複数の接点が可能であるが、他の形状も同様に用いることができる。ワイヤ８２のような他の種類の導体要素も利用してもよい。

図２２の構成では、下段右側のソーラーセル１４では、ジャンパー７８が微妙に側方に動かされており、これにより、下段右側のソーラーセル１４の背面接点３４がパッド８０に接続される。パッド８０に取り付けられた下段のワイヤ８２がさらに示されており、下段のワイヤ８２は、ストリングを外部回路に接続する。

ソーラーセル１４用の従来の構造体では、背面接点３４の終端部は、Ｖ＋端子である。上段右側のソーラーセル１４は、Ｖ−端子を形成する、別のパッド８０に付けられた上段ワイヤ８２を有する。Ｖ−端子に接続された上段ワイヤ８２は、標準動作のために前面接点３２に接続され、バイパスダイオード４４を通して背面接点３４に接続される。

別の実施例では、ジャンパー７８は、ソーラーセル１４のストリングの終端を可能にするように付けられてもよく、その場合、ワイヤ８２は、パッド８０を介して２つのソーラーセル１４に接続される。ジャンパー７８は、アレイ２２内のソーラーセル１４の最上段にも付けられてもよく、それにより、ソーラーセル１４のストリングの連続が可能となる。さらに、ジャンパー７８は、ソーラーセル１４のストリングの終端を可能にするようにアレイ２２内のソーラーセル１４の最上段に付けられてもよく、その場合、ワイヤ８２は、パッド８０を介して２つのソーラーセル１４に接続される。

図２３は、これらの構造体のアレイ２２の２Ｄ格子状の組み合わせを示し、ここでは、ソーラーセル１４は、ハーフサイズのソーラーセル１４である。直列接続４８、５０又はストリングの終端を実現するために、ジャンパー７８の位置が調節される。最上段左側のソーラーセル１４は、Ｖ−ストリング１と呼ばれる端子ワイヤ８２を伴って新しい回路の開始点となる。ソーラーセル１４は、ソーラーセル１４の４つ目の列まで、左から右へと直列接続される。ここで、ジャンパー７８は、Ｖ＋ストリング１と呼ばれるワイヤ８２を終端し、次のソーラーセル１４で、Ｖ−ストリング２と呼ばれるワイヤ８２が開始点となる。これは、Ｖ＋ストリング２と呼ばれるワイヤ８２及びＶ−ストリング３と呼ばれるワイヤ８２において、次の回路が終端される、ソーラーセル１４の７つ目及び８つ目の列の底部まで続く。ソーラーセル１４の１０番目の列の上段で、ストリング３と呼ばれる導体７２は、図示されていない後ろに続く列のソーラーセルへと回路を続ける。

この構造体の価値は大きい。単一のパターンのプリントされたコーナー導体２０、単一のレイアウトのソーラーセル１４、及び単一のレイアウトのパスダイオード４４がある。この単一構成は、製造、試験、及び検査の自動化を可能にする。ジャンパー７８の適用は、ストリング内のソーラーセル１４の数を制御する単純な方法をもたらす。

これらの図面では、電流経路の選択を可能にするために電気的接続がなされている。これは、ソーラーセル１４用の電流経路を選択するために、導体要素を追加したり、取り除いたりすることによって行われる。図面でジャンパー７８が示されているところに固体金属が存在するように、パターン化されたコーナー導体２０を製造することができる。代替的に、ホイル又はワイヤであり得る個体金属ジャンパー７８を取り付ける代わりに、プリントされた金属によって接続を実現することができる。これには、ポリマー、エポキシ、接着マトリックスで保たれているか、又は固体金属マトリックスとして固化する様々な金属粉構成が関わる場合がある。電流経路のうちの１つから金属を取り除くこと（例えば、このタスクを実行するためにレーザーアブレーション装置を用いる）により、同じ最終結果が導き出される。

多層導体
コーナー領域２６におけるソーラーセル１４間の電気的接続を使用することにより、自動化が促進されるが、この設計の電力生成能力、製造可能性、及び残存可能性には限界がある。特に、既存の解決策を用いてアレイ２２から電力を取り出すことには、アレイ２２の表面にわたってワイヤ８２を通すことが必要とされるが、これには困難とリスクが伴う。

本セクションは、コーナー導体２０及びソーラーセル１４を電気的に接続するために基板１２内に組み込まれた多層導体の取り込みについて説明する。多層導体は、コーナー導体２０及びソーラーセル１４の下方を通じ、コーナー導体２０及びソーラーセル１４に対して平行であるか、又は直交する。さらに、これらの多層導体は、外部配線８２を必要することなく、ソーラーセル１４のアレイ２２の２Ｄ格子の任意の点から基板１２の周囲まで電力を運ぶ。これにより、アレイ２２内の回路からの電力の取り出しが簡略化される。

図２４は、図３及び図４で示されたように構成された、基板１２内に組み込まれた埋設金属層７０の別の構成を示す。埋設金属層７０は、ソーラーセル１４の刈り込まれたコーナー部２４間を電気的に接続するブリッジ線である、ソーラーセル１４の下方の導体６８、７２を含む。埋設導体６８、７２は、図１７に示した態様と同じ態様で構成される。しかしながら、埋設金属層７０は、ソーラーセル１４間で電力を分配するためのＶ＋線８４及びＶ−線８６をさらに含む。Ｖ＋線８４及びＶ−線８６は、導体６８に対して直交して、基板１２の埋設金属層７０において水平に構成されており、ソーラーセル１４の下方を通じ、基板１２の周囲に至る。

ブリッジ線としての導体６８は、様々な方法で構成され得る。導体６８は、ソーラーセル１４の一方のコーナー２４上の前面接点３２を同じソーラーセル１４の別のコーナー２４上の前面接点３２に電気的に接続するために、ソーラーセル１４の下方を延び、導体６８は、ソーラーセル１４の一方のコーナー２４上の背面接点３２を同じソーラーセル１４の別のコーナー２４上の背面接点３２に電気的に接続するために、ソーラーセル１４の下方を延びる。

さらに、ストリング終端線Ｖ＋８４及びＶ−８６は、様々な方法で構成される得る。Ｖ＋線８４及びＶ−線８６は、ソーラーセル１４からの電流を基板１２の周囲に分配し、Ｖ＋線８４及びＶ−線８６は、アレイ２２に対して垂直の方向でアレイ２２の長さの少なくとも一部で延び、又は、複数のＶ＋線８４及びＶ−線８６があり、ソーラーセル１４間で電力を分配するために、ソーラーセル１４が複数のＶ＋線８４及びＶ−線８６に接続する。

各コーナー領域２６では、導体６８、７２、Ｖ＋線８４及びＶ−線８６をソーラーセル１４及びコーナー導体２０に垂直に接続する、基板１２を通る１つ以上のビア又は垂直導電経路（図示せず）があってもよい。さらに、導体６８、７２、Ｖ＋線８４及びＶ−線８６は、それぞれ、他の導体６８、７２、Ｖ＋線８４及びＶ−線８６に垂直に接続され得る。

図２５は、基板１２が可撓性シートの組立品である実施例の側面図であり、多層導体が含まれている。基板１２は、上にＣｕ層５６ａ、下にＣｕ層５６ｂを有するポリイミドベース層５４を含み、Ｃｕ層５６ａ及び５６ｂは、多層導体を形成している。めっきＡｇ又はＡｕ層６０を有するＣｕ層５６ａは、多層導体への１つの層のためのコーナー導体２０としてパターン化され、Ｃｕ層５６ｂは、多層導体への別の層のための、導体６８及び７２、並びにＶ＋線８４及びＶ−線８６としてパターン化される。

基板１２は、多層導体のうちの少なくとも１つを、多層導体のうちの少なくとも別の１つから分離する絶縁層も含む。一実施例では、頂部のポリイミドオーバーレイ層６６ａ及び底部のポリイミドオーバーレイ層６６ｂがあり、頂部のポリイミドオーバーレイ層６６ａは、その中に１つ以上の孔が掘削されており、これらの孔は、Ｃｕ層５６ａをＣｕ層５６ｂと電気的に接続するＣｕめっきビア８８である。さらに、導電性ポリイミド層５８を基板１２の背面に付けることができる。

頂部のポリイミドオーバーレイ層６６ａをソーラーセル１４の下方で除くことができる。頂部のポリイミドオーバーレイ層６６ａで泡又は他の欠陥が生じやすい場合、このことは有利であり得る。

Ｃｕ層５６ａ、Ｃｕ層５６ｂ、及び頂部のポリイミドオーバーレイ層６６ａが整列させられている。この実施例では、頂部のポリイミドオーバーレイ層６６ａは、Ｃｕ層５６ａ、ポリイミド層５４、及びＣｕ層５６ｂをほぼ完全に包み、Ｃｕ層５６ａ及びＣｕ層５６ｂへの小さいアクセスホールのみがある。これには、頂部のポリイミドオーバーレイ層６６ａがロールアップされて、Ｃｕ層５６ａ及び５６ｂの角を覆うことが必要である。Ｃｕ層５６ａ及び５６ｂの金属を包むことにより、頂部のポリイミドオーバーレイ層６６ａは、ＥＳＤに対して価値のある保護をもたらす。

頂部のポリイミドオーバーレイ層６６ａは、Ｃｕ層５６ａ及び５６ｂの端部の重なり合いを防ぐ大きな孔を有する。この頂部のポリイミドオーバーレイ層６６ａは、完全な頂部のポリイミドオーバーレイ層６６ａよりも欠陥が少ない状態で、製造することがより簡単であり得る。

Ｃｕ層５６ａの２つ以上のトレース間に接続があり、Ｃｕ層５６ａのトレースも、ビア８８によってＣｕ層５６ｂに接続されている。頂部のポリイミドオーバーレイ層６６ａは必要ではない場合がある。その場合、ジャンパー７８への任意の接続を妨げる頂部のポリイミドオーバーレイ層６６ａがない。

ジャンパー７８（図示せず）は、Ｃｕ層５６ａからＣｕ層５６ｂへと直接接続し得る。同様に、相互接続子６４は、ソーラーセル１４をＣｕ層５６ａ又はＣｕ層５６ｂのいずれかに接続し得る。これにより、Ｃｕめっきビア８８の接続がなくなるが、これは特に可撓性シートの組立品において信頼性の懸念となり得る。しかしながら、ジャンパー７８が届く必要がある、頂部のポリイミドオーバーレイ層６６ａからのより多くのポリイミドのトポグラフィが存在する。頂部のポリイミドオーバーレイ層６６ａの厚さは、典型的に約〜０．１ｍｍであるが、ジャンパーの長さは、典型的に、約〜４ｍｍであり得る。ジャンパー７８の金属が頂部のポリイミドオーバーレイ層６６ａからの大量のポリイミドで囲まれることにより、ジャンパー７８が妨げられるかもしれないが、ＥＳＤも妨げられることになり、これは価値があり得ることである。

埋設Ｃｕ層５６ｂに対して電気アクセスが設けられる。これは、Ｃｕ層５６ａとＣｕ層５６ｂとの間のビア８８接続、又は、Ｃｕ層５６ａとＣｕ層５６ｂとの間の直接接続によって達成され得る。さらに、Ｃｕ層５６ａとＣｕ層５６ｂとの間に複数の接続があり得る。この冗長性は重要な属性であり、可能である場合に利用することができる。

Ｖ＋線８４及びＶ−線８６を含むＣｕ層５６ｂのトレースは、Ｃｕの断面領域及び導電性を最大限にするため、幅広くてもよい。これは、高電流及び長い導体にとって重要であり得る。これらのＶ＋線８４及びＶ−線８６には、接続する複数のビア８８があってもよく、それにより、以下の図２６で示されているように、信頼性のある冗長接続が行われ得る。代替的に、これらのＶ＋線８４及びＶ−線８６は薄くてもよく、それにより、より多く実装することができる。多くの回路が個別の出力線８４、８６を必要とするアレイ２２では、より多くの線８４、８６が重要であり得る。

図２６は、コーナートゥコーナーブリッジ線６８ａ、６８ｂ、並びにＶ＋線８４及びＶ−線８６を示すが、これらは、Ｃｕ層５６ｂ内にあり、ビア８８によって接続される。ブリッジ線６８ａ、６８ｂは、頂部のポリイミドオーバーレイ層６６ａを有するＣｕ層５６ａ内にあってもよいが、Ｃｕ層５６ｂは、必要に応じて、Ｃｕ層５６ａよりも薄くてもよいし、又はより厚さがあってもよい。別のオプションとして、これらのブリッジ線６８ａ、６８ｂは、Ｃｕ層５６ａ及びＣｕ層５６ｂの両方の内にあってもよく、底部抵抗及び改善された冗長性をもたらす。この図面は、埋設導体に焦点を当て、最終的な構造もコーナー導体２０を有するようになる。

図２７は、基板上１２に配置され且つバイパスダイオード４４ａ、４４ｂ、４４ｃと共にコーナー導体２０を用いて直列に接続された３つのソーラーセル１４ａ、１４ｂ、１４ｃ間の標準的な接続を示す。各ソーラーセル１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、電流源９２と平行であり、シャント抵抗器９４と平行な、ダイオード９０として示される。電流５２は、図面を巡るように時計回りに流れる。電流５２が低電圧（Ｖ−）９８で負荷９６から戻る際に、ソーラーセル１４ａの前面接点３２及びバイパスダイオード４４ａに接続する。ソーラーセル１４ａが光源１００によって照らされたら、電流源９２が作動して、ソーラーセル１４ａを通して電流５２の電圧９８を上昇させる。電流５２は、上昇した電圧（Ｖ＋）９８で、ソーラーセル１４ｂの前面接点３２に接続された、ソーラーセル１４ａの背面接点３４から出て、ソーラーセル１４ｂの背面接点３４、ソーラーセル１４ｃの前面接点３２、ソーラーセル１４ｃの背面接点３４へと流れ、再度負荷９８へと流れる。ソーラーセル１４ａ、１４ｂ、１４ｃの直列はストリングとして知られ、所望の電流５２及び電圧９８を生成する。回路内のソーラーセル１４ａ、１４ｂ、１４ｃの数が、電圧９８を決定し、トリプルジャンクションのソーラーセル１４ａ、１４ｂ、１４ｃごとにおおよそ２Ｖである。

例えば、シャドーイングによりソーラーセル１４ａ、１４ｂ、１４ｃが電流５２を生成しない場合、回路の電圧９８が、シャドーイングの対象となったソーラーセル１４ａ、１４ｂ、１４ｃにわたって印加され、損傷を引き起す恐れがある。これに対しては、バイパスダイオード４４ａ、４４ｂ、４４ｃが保護をもたらす。ソーラーセル１４ｂが電流５２を生成しない場合、電圧９８がソーラーセル１４ｂ及びバイパスダイオード４４ｂにわたって生成され、それにより、電流５２がバイパスダイオード４４ｂを通って流れることが可能となる。ケイ素（Ｓｉ）バイパスダイオード４４ｂを使用することにより、おおよそ０．５Ｖで電流５２が流れることが可能となり、ソーラーセル１４ｂが保護される。本明細書に記載された接続は、さらなる図面で説明される構成において維持されなければならない。さらに、導体の冗長性及び接続は、ソーラーセル１４ａ、１４ｂ、１４ｃの寿命にわたって動作を保証するために重要である。

図２８は、埋設Ｃｕ層５６ｂがどのようにＣｕ層５６ａと一体化されるかを示し、ここにはコーナー導体２０が含まれている。ビア８８ａは、コーナー導体２０であるＣｕ層５６ａとブリッジ線６８であるＣｕ層５６ｂとの間の接続に対して示されている。ビア８８ｂは、電力分配バー１０２であるＣｕ層５６ａとＶ＋線８４及びＶ−線８６であるＣｕ層５６ｂとの間の接続に対して示されている。相互接続子は、バー１０２を複数のソーラーセル１４及び複数のＶ＋線８４及びＶ−線８６に接続することができる。バイパスダイオード４４も示されている。

図２９は、上段左のソーラーセル１４の背面接点３４を下段左のソーラーセル１４の前面接点３２に接続するジャンパー７８ａを示す。このジャンパー７８ａは、バイパスダイオード４４を通して、下段左のソーラーセル１４の背面接点３４にも接続する。この接続経路は、図面の左側に示された上から下までの電流の流れ５２をもたらす。ジャンパー７８ｂを用いる、似たような構成は、図面の右側に示された下から上までの電流の流れ５２をもたらす。

図３０、３１、３２、３３、３４、及び３５は、本開示の幾つかの利点を示す。導電性相互接続子を付けることにより、単一設計の可撓性シートの組立品が多くの電気接続経路を有することができる。これは、材料購入コストを最小限にするのに重要であり、製造及び自動化を簡略化する。

図３０は、図面の上段左及び下段左のソーラーセル１４間の接続を示す。下段左のソーラーセル１４では、背面接点３４が中央の電力バー１０２で終端されている。中央の電力バーは、相互接続子１０６からビア８８ｂを通して、Ｖ＋線８４（図示せず）及びＶ−線８６（図示せず）に接続される。中央の電力分配バー１０２は、相互接続子１０６からビア８８ｂを通してすべてのＶ＋線８４及びＶ−線８６へのアクセスを可能にするブリッジ相互接続子１０４を有する。図面の下段右のソーラーセル１４では、前面接点３２が右側の電力バー１０２で終端される。電力バー１０２は、相互接続子１０６からビア８８ｂを通して、Ｖ−線８６に接続され、背面接点３４は、図面の上段右のソーラーセル１４に直列接続される。矢印５２は、電流の流れの方向を示す。

図３１では、図面の上段左側のソーラーセル１４の背面接点３４が、上段中央の電力バー１０２で終端されており、上段中央の電力バー１０２は、相互接続子１０６からビア８８ｂを通して、Ｖ＋線８４（図示せず）及びＶ−線８６（図示せず）に接続され、図面の下段左のソーラーセル１４では、前面接点３２が上段左の電力バー１０２で終端しており、上段左の電力バー１０２は、相互接続子１０６からビア８８ｂを通して、Ｖ−線８６に接続されていることが示されている。図面の下段右側のソーラーセル１４の背面接点３４は、下段中央の電力バー１０２で終端されており、下段中央の電力バー１０２は、相互接続子１０６からビア８８ｂを通して、Ｖ＋線８４（図示せず）及びＶ−線８６（図示せず）に接続され、図面の上段右側のソーラーセル１４では、前面接点３２が右側の電力バー１０２で終端しており、右側の電力バー１０２は、相互接続子１０６からビア８８ｂを通して、Ｖ−線８６に接続されている。

図３２では、図面の上段左側のソーラーセル１４の前面接点３４が、左側の電力分配バー１０２に接続されており、左側の電力分配バー１０２は、相互接続子１０６からビア８８ｂを通して、Ｖ−線８６（図示せず）に接続され、背面接点３４は、図面の下段左側でソーラーセル１４に直列接続されていることが示されている。図面の下段右側のソーラーセル１４の背面接点３４は、図面の上段右側のソーラーセル１４に接続されており、図面の上段右側のソーラーセル１４の背面接点３４は、上段中央の電力分配バー１０２で終端されており、上段中央の電力分配バー１０２は、相互接続子１０６からビア８８ｂを通して、Ｖ＋線８４（図示せず）に接続されている。

図３３では、図面の上段左側のソーラーセル１４の背面接点３４が、上段中央の電力分配バー１０２で終端されており、上段中央の電力分配バー１０２は、相互接続子１０６からビア８８ｂを通して、Ｖ＋線８４（図示せず）に接続され、図面の上段左側のソーラーセル１４の前面接点３２が、ビア８８ａを通して、ブリッジ線６８（図示せず）に接続されていることが示されている。図面の下段左側のソーラーセル１４の前面接点３２は、左側の電力分配バー１０２に接続されており、左側の電力分配バー１０２は、相互接続子１０６からビア８８ｂ、並びにバイパスダイオード４４を通して、Ｖ−線８６（図示せず）に接続され、図面の下段左側のソーラーセル１４の背面接点３４は、バイパスダイオード４４を通して、Ｖ−線８６にさらに接続されている。図面の下段右側のソーラーセル１４の背面接点３４は、図面の下段右側のソーラーセル１４に直列接続されている。

図３４では、図面の上段左側のソーラーセル１４の背面接点３４が、図面の下段左側のソーラーセル１４に直列接続されていることが示されている。図面の下段左側のソーラーセル１４の背面接点３４は、下段中央の電力分配バー１０２に接続されており、下段中央の電力分配バー１０２は、相互接続子１０４によって、上段中央の電力分配バー１０２に接続されており、上段中央の電力分配バー１０２は、相互接続子１０６からビア８８ｂを通して、Ｖ＋線８４（図示せず）で終端されている。図面の下段右側のソーラーセル１４の背面接点３４は、図面の上段右側のソーラーセル１４に直列接続されている。

図３５では、図面の上段左側のソーラーセル１４の前面接点３４が、左側の電力分配バー１０２に接続されており、左側の電力分配バー１０２は、相互接続子１０６からビア８８ｂを通して、Ｖ−線８４（図示せず）に接続され、図面の上段左側のソーラーセル１４の背面接点３４は、図面の下段左側のソーラーセル１４に直列接続されている。図面の下段右側のソーラーセル１４の背面接点３４は、図面の上段右側のソーラーセル１４に直列接続されている。

図３６は、共に合わされた図３０、３１、及び３２を参照して説明される。特に、図３０、３１、及び３２のソーラーセル１４は、左側の電流がソーラーセル１４を下って流れるように接続される。これらは、直列接続され、Ｖ＋線８４及び／又はＶ−線８６で終端される。同様に、図３０、３１、及び３２のソーラーセル１４は、右側の電流がソーラーセル１４を上って流れるように接続される。これらは、直列接続され、Ｖ＋線８４及び／又はＶ−線８６で終端される。さらに、図３３、３４、及び３５のセルは、同じような態様であるが、鏡で映しだしたような態様で共に合わされてもよく、電流の流れは逆になる。

これは、どのように回路が複数のＶ＋線８４及びＶ−線８６で終端するかを示す。ここでは、Ｖ＋線８４及びＶ−線８６への接続において冗長性が大きいことが示されている。重要な点は、図２６で示した垂直のコーナートゥコーナー接続（６８ａ及び６８ｂ）が用いられていることである。冗長性のために２つより多いＶ＋線８４が必要である可能性は低い。さらに、場合によっては、単一のＶ＋線８４に対して冗長接続を行うことができるので、単一のＶ＋線が望ましい場合がある。一般的に、接続部は冗長性を必要とする最も繊細な部分である。

図３７は、ソーラーセル１４の段の端部における導体７２、Ｖ＋線８４、及びＶ−線８６、並びにソーラーセル１４の下方のブリッジ線６８ａ、６８ｂを示す。さらに、直列接続のために相互接続子（図示せず）が適用され得る。

この構成では、電流は、埋設導体７２及びビア８８ａを通して図面の左側から流れ、左側のソーラーセル１４の前面接点３２に接続する。導体７２は、バイパスダイオード４４（図示せず）を通して背面接点３４にも接続する。電流は、次いで、図面を下るように流れる。図面の右側のソーラーセル１４は、下方のソーラーセル１４（図示せず）から電流を受ける。図面の右側のソーラーセル１４の背面接点３４は、それを導体７２に接続させる相互接続子を有しており、この相互接続子は、電流を図面の右側から次のソーラーセル１４（図示せず）へと運ぶ。

図面の左側のソーラーセル１４は、ビア８８ｂを通して、Ｖ−線８６で終端され得る。図面の右側のソーラーセル１４は、ビア８８ｂを通して、Ｖ＋線８４で終端され得る。

図３８は、３段と６列で配置されたソーラーセル１４のアレイ２２を含む変形例を示す。この図は、ブリッジ６８及び７２、並びに複数のＶ＋線８４及びＶ−線８６を示す。上段左側のコーナーのソーラーセル１４（セル１−１４）は、Ｖ−１、２、３線８６で終端され、これらの接続のために両側のコーナーを用いられる。第１の回路の電流は、次いで、矢印５２ａによって示されているように、直列接続を流れて、セル７−１４に至る。セル７−１４は、Ｖ−１、２、３線８４で終端される。第２の回路の電流は、次いで、矢印５２ｂによって示されているように、Ｖ−３、５線８６で終端するセル８−１４が開始点となる。この回路は、セル８−１４とセル１５−１４との間で直列接続される。セル１５−１４は、Ｖ−６、７、１０線８４で終端される。第３の回路の電流は、矢印５２ｃによって示されているように、Ｖ−５、６線８６に接続されたセル１６−１４が開始点となる。この回路は、次いで、直列接続でセル１８−１４まで続き、図面の外まで続く。

この構成は、本開示の利点を示す。基板１２内の多層導体を用いる単一設計であり、基板１２は、可撓性シートの組立品又はプリント回路基板であり得る。本開示の強みは、この高額な部分の単一設計が必要であるということである。したがって、バルクで製造することにより費用を減らすことができる。さらに、任意の種類のプログラムや顧客のためにあらかじめ製造することができる既製品となり、長い納期がなくなる。

さらにソーラーセル１４及びバイパスダイオード４４がアレイ２２状になるという単一の組立品もある。従来のソーラーセル１４のアレイは、アレイ内の各ソーラーセル１４に対して、非常にカスタマイズされた、変動可能な位置を有する。

このように構造化されたレイアウトを有することにより、レイアウト自動化、並びに試験及び検査がさらに簡略化される。多層基板１２、並びにそのソーラーセル１４及びバイパスダイオード４４との組立品の調達は、一般的である。これは、任意の長方形のソーラーセルアレイ２２においてよくある組立品である。

ソーラーセルアレイ２２は、種々の動作環境及び電圧要件を有しており、これらは、究極的には、回路内のソーラーセル１４の数を決定する。ストリングの長さは、２０個から５５個のソーラーセル１４の範囲であることが多い。これは、重要なカスタマイズである。このレイアウトでは、カスタマイズは、相互接続子を必要な位置に追加することにより容易に行われる。したがって、唯一のカスタマイズは、導体を配置し、それをはんだ又は溶接工程（抵抗性、レーザ、超音波等）によって取り付けることにある。

導電性相互接続子を追加することは、これらのトレースを所定位置で製作し、次いで、金属を取り除くことに等しい。取り除く工程は、レーザーアブレーション工程によって容易に実現できる。

すべての接続が開始点とされることがベースレベルのレイアウトであり得る。次に、所望の接続パターンを有するために、金属を取り除くことができる。さらに、めっきビアを介したＣｕ層を通じる電気経路があってもよく、又はＣｕ層の少なくとも一部が取り除かれてもよい。この工程で一部のポリアミドも取り除くことができる。

このレイアウトの重要な能力は、ステイアウト区域７４を設ける能力である。パネル１０ａの製造には、孔を有し得る特定位置に任意のハードウェアを置かないように顧客が指示したり、又は、パネル１０ａ組立品のその他の装着上の必要性を満たしたりすることが関わる場合が多い。コーナートゥコーナーの埋設接続により、ソーラーセル１４を組立品から取り外すことが可能となる。次いで、バイパスダイオード４４は固体導体と交換される。これにより、未使用のままである必要があるＶ＋線８４又はＶ−線８６を切り離すこととなり得る。

電力分配バー１０２の設計には変形例もあり得る。例えば、中央の電力分配バー１０２は中実であってもよく、それにより、より多くのＶ＋線８４へのアクセスが設けられる。しかしながら、コーナー領域２６においてＶ＋線８４で終端し得るソーラーセル１４は１つだけである。

さらに、構造体がより多くの有線接続を有し、それにより、選択肢が少なくなり、相互接続子がより少なくなるような変形例があり得る。有線電気的接続は故障リスクを減し、これは望ましい場合が多い。

これは、両側のコーナー領域２６においてソーラーセル１４がＶ＋線８４及びＶ−線８６で終端し得ることに対してバランスをとり、幾つかのＶ＋線８４及びＶ−線８６が既に使用されている場合、冗長性及び設計上の柔軟性をもたらす。さらに、これは、隣接するＶ＋線８４及びＶ−線８６の使用を必要とし、異なるコーナー領域２６におけるＶ＋線８４及びＶ−線８６の使用による保護をなくす。

図３９は、図３３の接続に適合するように行われた接続を示すが、ここでは、コーナー導体２０、ジャンパー７８、相互接続子１０４、及び相互接続子１０６がより少ない。さらに、コーナー導体２０と他の導体要素との間により多くの空間がある。

これは設計上の柔軟性を制限するが、電気的コーナー導体２０がより少なくなり、レイアウト空間が節約される。したがって、より優れたＥＳＤ保護をもたらすため、又は必要なコーナー領域２６を縮小するために、コーナー導体２０はより広く場所をとってもよい。コーナー領域２６を小さくすることにより、電力生成に用いられるソーラーアレイエリアが増大する。

全体的に、この形式は、数多くの特定の構成を有し、その多くは本明細書で説明されている。実際には、複数の接続及び高密度導体を必要とするレイアウトの幅広い柔軟性と、空間を無駄にせず、適用する接続がより少ないより多くの有線接続との間のバランスがある。

プリントされた導体
本セクションは、ソーラーセル１４間に電気的接続をもたらすために、ソーラーセル１４及び／又はダイオード４４が基板１２に取り付けられる前及び／又は後に、コーナー領域２６内の基板１２上に金属コーナー導体２０をプリントすることを説明する。コーナー導体２０をプリントすることは、製造を簡略化することができ、それと同時にカスタマイズをもたらす。電気的接続は、プリントされたコーナー導体２０を用いて任意の所望の方法で行うことができ、設計を修正する労力が少ない。

図４０は、上述の図２２に似たコーナー接続レイアウトを示す。この図面は、どのようにジャンパー７８のような１つ以上の導体要素がコーナー領域２６に追加されるかを示す。ジャンパー７８は、コーナー領域２６で回路が終端されることを可能にするか、又は、電流５２を次のソーラーセル１４に向けることを可能にする。

ジャンパー７８は、既存の金属相互接続子に似た金属ホイル要素である。上述のように、ジャンパー７８は、ウエブ要素によって接続された平行な平面を有する２つのフランジ要素からなる形状を有する。これにより、複数の接点が可能であるが、他の形状も同様に用いることができる。ジャンパー７８は、導電経路及びパッドに溶接又ははんだ付けすることができる。ワイヤ８２のような他の種類の導体要素も利用してもよい。

ジャンパー７８は、２つの可能な電流経路間の選択を可能にする。図４０のレイアウトは、ソーラーセル１４の直列接続の経路、又は、ワイヤ８２を取り付けることができる大きなパッド８０での回路終端をもたらす。

ジャンパー７８などの固体金属導体を使用する代わりに、図４１は、どのようにジャンパー７８が似たような形状のプリントされた導体１０８と交換され得るかを示す。プリントされたコーナー導体２０のように、プリントされた導体１０８も硬化を必要とする場合があるが、溶接又ははんだ付け工程を必要としない。これは有利であり得る。

図４２では、ソーラーセル１４及びバイパスダイオード４４が基板１２に付けられる前に、コーナー領域２６が、基板１２の露出エリア２８にプリントされたコーナー導体２０を有するように示されている。コーナー導体２０をプリントすることにより、これらの要素を実質的にあらゆる態様又は構成で接続することができる。主な制約は、コーナー導体２０の交差を防ぐことである。図４２のレイアウトは一般的であり、バルクで構築することができ、任意のパネル１０ａ構成に適用することができる。これは、製造コスト及び納期という点で有利である。

図４３Ａ及び図４３Ｂでは、コーナー領域２６は、基板１２の露出エリア２８にプリントされたコーナー導体２０を有するように示されている。このプリント工程は、ソーラーセル１４及びバイパスダイオード４４が取り付けられる前か後に行なわれ得る。このプリント工程は、必要であり得る硬化又は洗浄を促進するために、ソーラーセル１４及びバイパスダイオード４４の取り付け前に行うことが好ましい。これらの図は、矢印５２で示されているように、コーナー導体２０をプリントすることがどのように電流の流れを方向付け得るかを示す。プリント技法は、カスタマイズを可能にする。図４３Ａでは、電流５２が垂直に流れ、図４３Ｂでは、電流５２が水平に流れる。

図４４は、プリントされたコーナー導体２０の別の構成を示す。ここでは、回路は大きなパッド８０で終端する。パッド８０もプリントされており、パッド８０にバルクワイヤ８２（図示せず）を接続することができる。コーナー導体２０及びパッド８０のプリントは、左から右又は上から下の電流経路、ステイアウト区域等を実現するため、任意の数の異なるレイアウト及び構成に発展し得る。さらに、追加された、基板１２内に組み込まれた埋設接続又は多層接続は、形状に適合し得るプリントされたコーナー導体２０及びパッド８０と接続することができる。

プリントされた導体２０は、表面でビアに接続し、埋設導体に接続することができる。同様に、埋設導体は、絶縁層を通して露出され得る。プリント工程は、基板１２表面にわたって行われ、露出された埋設導体まで延在し得る。

この実施例では、製造を簡略化しながらもカスタマイズを強化するために、コーナー導体２０は、基板１２上に直接プリントされる。特に、プリントされたコーナー導体２０は、任意の構成のために設計され得る。プリントされたコーナー導体２０は硬化を必要とする場合があるが、溶接又ははんだ付け工程を必要としない。その代わりに、プリントされたコーナー導体２０は、ソーラーセル１４を、その前面接点３２及び背面接点３４を介して、バイパスダイオード４４などの他の要素と直接接続する。

現在利用可能な導電性プリントの解決策は数多くある。空間ベースのソーラーセルパネル１０ａについては、プリントされたコーナー導体２０は、導電性が高く、脱ガスが極めて低く、２５０℃を下回る最大温度で硬化される必要がある。

幾つかのプリント可能な導体には、これらの要件を満たさない可能性がある有意なポリマー含有量が含まれる。しかしながら、Ａｕ、Ａｇ、及びＣｕで利用可能なナノメタルインクを含む、好ましいナノメタルインクに基づいた配合物が幾つかある。微小金属粒子のプラズマ噴霧は、導電性が高い、ポリマーを含まない金属をプリントする能力をさらに示した。

このナノメタルインクは、約１５０から２５０℃の範囲の温度で固体金属に固化される粉末から構成される。硬化中、溶剤及び界面活性剤が大量に蒸発し、少量のポリマー又は有機分が残る。結果として得られた金属製コーナー導体２０は、バルク金属に近い導電性を有する。さらに、これらのナノ金属をインク形状又はエアゾール工程でプリントするための様々なプリントツールが利用可能である。

基板１２内に組み込まれた埋設導体又は多層導体を使用することにより、プリントされたコーナー導体２０の機能性が強化される。さらに、ＥＳＤに対する感度を低くするために、プリントされたコーナー導体２０をポリマー絶縁体内に封入することができる。ポリマー絶縁体もプリントすることもできる。コーナー導体２０及びパッド８０のプリントには、ポリマー又はセラミック／酸化物である絶縁体のプリントも関わる場合がある。プリントされたコーナー導体２０及びパッド８０を封入し、ＥＳＤに対する感度を低下させるため、絶縁体がコーナー導体２０及びパッド８０にプリントされる。さらに、放射線誘起電荷を運ぶために、もう一つのプリントされた導電層が絶縁体上に堆積され得る。

この構造体の価値は大きい。単一のパターンのプリントされたコーナー導体２０、単一のレイアウトのソーラーセル１４、及び単一のレイアウトのパスダイオード４４がある。この単一構成は、製造、試験、及び検査の自動化において大きな利点を有する。

必要なカスタマイズを達成するために、導電経路のプリントは有利な工程である。図４２の単一の開始点レイアウトを用いて、幅広い種類の経路を実現することができる。ここでは、必要な電流経路のみが存在する。これにより、コーナー領域２６をより有効に活用することができる。妥協点及び最適点は変更することができる。コーナー領域２６において必要なコーナー導体２０がより少ないため、コーナー領域２６を縮小することができ、電力生成ソーラーセル１４を有するパネル１０ａエリアの比率が増える。代替的に、抵抗性を低下させ、信頼性を獲得するために、コーナー導体２０をより大きくすることができる。別の妥協点では、より大きな空間をコーナー導体２０間に設けることができ、それにより、ＥＳＤによる損傷のリスクが減る。これらの特徴は、空間ベースのパネル１０ａにおいては大きな価値を有する。

製作
本開示の各実施例は、図４５に示すステップ１１６〜１２８を含む、ソーラーセル１４、ソーラーセルパネル１０ａ、及び／又は人工衛星の製作方法１１４に関連して記載されていてよく、結果として製作される、ソーラーセル１４からなるソーラーセルパネル１０ａを有する人工衛星１３０は、図４６に示される。

図４５に示すように、製造前段階では、例示の方法１１４は、ソーラーセル１４、ソーラーセルパネル１０ａ、及び／又は人工衛星１３０の仕様及び設計１１６、並びにこれらの材料の調達１１８を含んでもよい。製造段階では、ソーラーセル１４、ソーラーセルパネル１０ａ、及び／又は人工衛星１３０のコンポーネント及びサブアセンブリの製造１２０、並びにシステムインテグレーション１２２が行われる。これらは、ソーラーセル１４、ソーラーセルパネル１０ａ、及び／又は人工衛星１３０の製作を含んでいる。その後、ソーラーセル１４、ソーラーセルパネル１０ａ、及び／又は人工衛星１３０は、運航１２６に供されるために認可及び納品１２４を経てもよい。ソーラーセル１４、ソーラーセルパネル１０ａ、及び／又は人工衛星１３０は、打ち上げ前に、（改造、再構成、改装などを含む）整備及び保守１２８がさらに予定され得る。

方法１１４の各工程は、システムインテグレータ、第三者、及び／又はオペレータ（例えば顧客）によって実行又は実施され得る。本明細書の目的に関しては、システムインテグレータは、限定しないが、ソーラーセル、ソーラーセルパネル、人工衛星又は宇宙船の、任意の数の製造業者及び主要システムの下請業者を含んでいてよく、第三者は、限定しないが、任意の数のベンダー、下請業者、及びサプライヤーを含んでいてよく、且つオペレータは、衛星通信会社、軍事団体、サービス機関などであってよい。

図４６に示すように、例示の方法１１４によって製作される人工衛星１３０は、システム１３２、本体１３４、ソーラーセル１４からなるソーラーセルパネル１０ａ、及び１つ以上のアンテナ１３６を含み得る。人工衛星１３０に含まれるシステム１３２の実施例は、限定しないが、推進システム１３８、電気システム１４０、通信システム１４２、及び電力システム１４４のうちの１つ以上を含む。任意の数の他のシステム１３２も含まれてよい。

図４７は、一実施例に係る、機能ブロック図の形態のソーラーセルパネル１０ａを示す。ソーラーセルパネル１０ａは、基板１２に個別に取り付けられた１つ以上のソーラーセル１４からなる、ソーラーセルアレイ２２からなる。各ソーラーセル１４は、光源１４８からの光１４６を吸収し、それに応答して電気出力１５０を生成する。

ソーラーセル１４のうちの少なくとも１つは、コーナー領域２６を画定する少なくとも１つの刈り込まれたコーナー部２４を有し、それによって、基板１２のエリア２８は、ソーラーセル１４が基板１２に取り付けられたときにも露出したままである。複数のソーラーセル１４が基板１２に取り付けられているときには、隣接するソーラーセル１４のコーナー領域２６同士が位置合わせされており、それによって基板１２のエリア２８が露出する。

基板１２の露出したままのエリア２８は、基板１２に取り付けられたか、基板１２上にプリントされたか、基板１２に組み込まれたかしている１つ以上のコーナー導体２０を含んでおり、ソーラーセル１４とコーナー導体２０との間の１つ以上の電気的接続が、ソーラーセル１４のうちの少なくとも１つの刈り込まれたコーナー部２４によってできたコーナー領域２６内でなされている。

刈り込まれたコーナー部２４によってできたコーナー領域２６は、コーナー導体２０とソーラーセル１４との間の電気的接続をなすため、少なくとも１つの接点、例えば、ソーラーセル１４の前面上の前面接点３２、及び／又は、ソーラーセル１４の背面上の背面接点３４を含む。電気的接続は、ソーラーセル１４を通る電力の流れを決定する上方向／下方向又は左方向／右方向の直列接続を含み得、１つ以上のパスダイオード４４を含み得る。

さらに、本開示は下記の条項に係る実施例を含む。

条項１
ソーラーセル用の基板を備えている構造体であって、前記基板は、コーナー領域を画定する少なくとも１つの刈り込まれたコーナー部を有する少なくとも１つのソーラーセルが前記基板に取り付けられているときに、前記基板のエリアが露出されたままとなり、露出されたままの前記基板の前記エリアが、１つ以上の導体を含み、且つ前記ソーラーセルと前記導体との間の電気的接続が前記コーナー領域内で行われるように構成されている、構造体。

条項２
前記ソーラーセルが、前記ソーラーセルの前面上に前面接点を含む、条項１に記載の構造体。

条項３
前記前面接点が前記コーナー領域内に延在する、条項２に記載の構造体。

条項４
前記ソーラーセルが、前記ソーラーセルの背面上に背面接点を含む、条項１から３のいずれか一項に記載の構造体。

条項５
前記背面接点が前記コーナー領域内に延在する、条項４に記載の構造体。

条項６
前記導体が、前記基板上でパターン化される、条項１から５のいずれか一項に記載の構造体。

条項７
前記導体が、絶縁層で覆われる、条項１から６のいずれか一項に記載の構造体。

条項８
前記ソーラーセルが、前記導体の上に置かれる、条項１に記載の構造体。

条項９
前記導体が、前記ソーラーセルの下方を通る、条項１に記載の構造体。

条項１０
前記導体が、前記ソーラーセルの外周にある、条項１に記載の構造体。

条項１１
前記導体が、前記ソーラーセルの一方の刈り込まれたコーナー部から他方の刈り込まれたコーナー部へと通じる、条項１から１０のいずれか一項に記載の構造体。

条項１２
前記少なくとも１つのソーラーセルが、前記基板に、２次元（２Ｄ）格子状のアレイで取り付けられている複数のソーラーセルを備えている、条項１から１１のいずれか一項に記載の構造体。

条項１３
電気的接続が、前記複数のソーラーセルを通る電流の流れを決定する直列接続である、条項１２に記載の構造体。

条項１４
前記電気的接続が、前記複数のソーラーセルのストリングを終端する、条項１２又は１３に記載の構造体。

条項１５
前記導体が、前記ソーラーセルのうちの１つの刈り込まれたコーナー部から前記ソーラーセルのうちの他方の刈り込まれたコーナー部へと通じる、条項１２から１４のいずれか一項に記載の構造体。

条項１６
前記導体は、前記電気的接続が前記基板を離れることを可能にする、条項１から１５のいずれか一項に記載の構造体。

条項１７
前記電気接続のうちの１つ以上に使用するために、１つ以上のバイパスダイオードが、露出されたままの前記基板の前記エリアに追加される、条項１から１６のいずれか一項に記載の構造体。

条項１８
ソーラーセル用の基板を備えている構造体であって、前記基板は、コーナー領域を画定する少なくとも１つの刈り込まれたコーナー部を有する少なくとも１つのソーラーセルが前記基板に取り付けられているときに、前記基板のエリアが露出されたままとなり、露出されたままの前記基板の前記エリアが、１つ以上の導体を含み、前記ソーラーセルと前記導体との間の１つ以上の電気的接続が前記ソーラーセルの前記刈り込まれたコーナー部によってできた前記コーナー領域内で行われ、且つ前記ソーラーセルのための電流経路を選択するために、１つ以上の導体要素が前記コーナー領域に追加されたり、又は前記コーナー領域から取り外されたりするように構成されている、構造体。

条項１９
前記導体要素のうちの少なくとも１つがジャンパーを備え、前記ジャンパーが前記電気的接続を前記基板上に接続する、条項１８に記載の構造体。

条項２０
前記ジャンパーが前記コーナー領域内に位置する、条項１９に記載の構造体。

条項２１
前記ジャンパーが、前記基板上の前記電気的接続に複数の接続点を設ける形状を有する、条項１９に記載の構造体。

条項２２
前記電気的接続のうちの少なくとも１つが、前記ソーラーセルの直列接続を含む、条項１８から２１のいずれか一項に記載の構造体。

条項２３
前記電気的接続のうちの少なくとも１つが、前記ソーラーセルの回路終端を含む、条項１８から２２のいずれか一項に記載の構造体。

条項２４
ソーラーセル用の基板を備えている構造体であって、前記基板は、コーナー領域を画定する少なくとも１つの刈り込まれたコーナー部を有する少なくとも１つのソーラーセルが前記基板に取り付けられているときに、前記基板のエリアが露出されたままとなり、露出されたままの前記基板の前記エリアが、１つ以上のコーナー導体を含み、前記ソーラーセルと前記コーナー導体との間の１つ以上の電気的接続が前記ソーラーセルの前記刈り込まれたコーナー部によってできた前記コーナー領域内で行われ、且つ前記コーナー導体及び前記ソーラーセルに電気的に接続するために、１つ以上の多層導体が前記基板内部に埋め込まれるように構成されている、構造体。

条項２５
前記多層導体が、前記コーナー導体及び前記ソーラーセルの下方を通じる、条項２４に記載の構造体。

条項２６
前記ソーラーセルのうちの少なくとも１つの一方のコーナー上の前面接点を前記ソーラーセルの前記少なくとも１つの他方のコーナー上の前面接点に電気的に接続するために、前記多層導体のうちの少なくとも１つが、前記ソーラーセルのうちの前記少なくとも１つの下方で延びる、条項２５に記載の構造体。

条項２７
前記ソーラーセルのうちの少なくとも１つの一方のコーナー上の前面接点を前記ソーラーセルの前記少なくとも１つの他方のコーナー上の背面接点に電気的に接続するために、前記多層導体のうちの少なくとも１つが、前記ソーラーセルのうちの前記少なくとも１つの下方で延びる、条項２５に記載の構造体。

条項２８
前記ソーラーセルのうちの少なくとも１つの一方のコーナー上の背面接点を前記ソーラーセルの前記少なくとも１つの他方のコーナー上の背面接点に電気的に接続するために、前記多層導体のうちの少なくとも１つが、前記ソーラーセルのうちの前記少なくとも１つの下方で延びる、条項２５に記載の構造体。

条項２９
前記多層導体のうちの少なくとも１つが、前記ソーラーセルのうちの前記少なくとも１つをバイパスダイオードに電気的に接続する、条項２５から２８のいずれか一項に記載の構造体。

条項３０
前記多層導体のうちの少なくとも１つが、前記多層導体のうちの少なくとも別の１つに接続されている、条項２４から２９のいずれか一項に記載の構造体。

条項３１
前記多層導体のうちの少なくとも１つが、複数のコーナー領域に延在する、条項２４から３０のいずれか一項に記載の構造体。

条項３２
絶縁層が、前記多層導体のうちの少なくとも１つを前記多層導体のうちの少なくとも別の１つから分離する、条項２４から３１のいずれか一項に記載の構造体。

条項３３
前記多層導体のうちの少なくとも１つに絶縁オーバーレイが適用される、条項２４から３２のいずれか一項に記載の構造体。

条項３４
前記多層導体のうちの少なくとも１つが、前記ソーラーセルの直列接続を可能にする、条項２４から３３のいずれか一項に記載の構造体。

条項３５
前記多層導体のうちの少なくとも１つが、前記ソーラーセルの回路終端を可能にする、条項２４から３４のいずれか一項に記載の構造体。

条項３６
ソーラーセル用の基板を備えている構造体であって、前記基板は、コーナー領域を画定する少なくとも１つの刈り込まれたコーナー部を有する少なくとも１つのソーラーセルが前記基板に取り付けられているときに、前記基板のエリアが露出されたままとなり、露出されたままの前記基板の前記エリアが、１つ以上のコーナー導体を含むように構成されており、コーナー導体は、ソーラーセルが基板に取り付けられる前又は後に、基板上にプリントされており、ソーラーセルとコーナー導体との間の１つ以上の電気的接続は、ソーラーセルの刈り込まれたコーナー部によってできたコーナー領域内で行われる、構造体。

条項３７
前記コーナー導体が、前記基板上に既に配置された導電経路に追加される、条項３６に記載の構造体。

条項３８
前記コーナー導体が、金属粒子を用いてプリントされる、条項３６に記載の構造体。

条項３９
前記コーナー導体が前記基板上にプリントされた後に前記基板が硬化される、条項３６から３８のいずれか一項に記載の構造体。

条項４０
前記コーナー導体が絶縁体によって封入される、条項３６から３９のいずれか一項に記載の構造体。

条項４１
前記絶縁体が前記コーナー導体上にプリントされる、条項４０に記載の構造体。

条項４２
導電層が前記絶縁体上に堆積される、条項４０又は４１に記載の構造体。

条項４３
前記コーナー導体が、前記基板上にプリントされた１つ以上のパッドを含む、条項３６から４２のいずれか一項に記載の構造体。

条項４４
前記ソーラーセルのための電流経路を選択するために、１つ以上の導体要素が前記コーナー領域内にプリントされる、条項３６から４３のいずれか一項に記載の構造体。

上記の実施例の説明は、例示及び説明を目的として提示されており、網羅的であることや、開示の実施例に限定することは意図していない。上記の具体的な要素の代わりに、多数の代替形態、修正形態、及び変形形態が用いられてよい。

Claims (17)

1. ソーラーセル（１４）用の基板（１２）を備えている構造体であって、前記基板は、
   コーナー領域を画定する少なくとも１つの刈り込まれたコーナー部（２４）を有する少なくとも１つのソーラーセル（１４）が前記基板（１２）に取り付けられているときに、前記基板（１２）のエリアが露出されたままとなり、
   露出されたままの前記基板の前記エリアが、１つ以上の導体（２４）を含み、且つ
   前記ソーラーセル（１４）と前記導体（２４）との間の電気的接続（１６）が前記コーナー領域内で行われるように構成されている、構造体。
2. 前記ソーラーセルが、前記ソーラーセル（１４）の前面上に前面接点（３２）を含む、請求項１に記載の構造体。
3. 前記前面接点（３２）が前記コーナー領域（２６）内に延在する、請求項２に記載の構造体。
4. 前記ソーラーセルが、前記ソーラーセル（１４）の背面上に背面接点（３４）を含む、請求項１に記載の構造体。
5. 前記背面接点（３４）が前記コーナー領域（２６）内に延在する、請求項４に記載の構造体。
6. 前記導体（２０）が、前記基板（１２）上でパターン化される、請求項１に記載の構造体。
7. 前記導体（２０）が、絶縁層（６６）で覆われる、請求項１に記載の構造体。
8. 前記ソーラーセル（１４）が、前記導体（２０）の上に置かれる、請求項１に記載の構造体。
9. 前記導体（２０）が、前記ソーラーセル（１４）の下方を通じる、請求項１に記載の構造体。
10. 前記導体（２０）が、前記ソーラーセル（１４）の外周にある、請求項１に記載の構造体。
11. 前記導体（２０）が、前記ソーラーセル（１４）の一方の刈り込まれたコーナー部（２４）から他方の刈り込まれたコーナー部（２４）へと通じる、請求項１に記載の構造体。
12. 前記少なくとも１つのソーラーセル（１４）が、前記基板（１２）に、２次元（２Ｄ）格子状のアレイ（２２）で取り付けられている複数のソーラーセル（１４）を備えている、請求項１に記載の構造体。
13. 電気的接続が、前記複数のソーラーセル（１４）を通る電流の流れを決定する直列接続である、請求項１２に記載の構造体。
14. 前記電気的接続が、前記複数のソーラーセル（１４）のストリングを終端する、請求項１２に記載の構造体。
15. 前記導体（２０）が、前記ソーラーセル（１４）のうちの１つの刈り込まれたコーナー部（２４）から前記ソーラーセル（１４）のうちの他方の刈り込まれたコーナー部（２４）へと通じる、請求項１２に記載の構造体。
16. 前記導体（２０）は、前記電気的接続が前記基板（１２）を離れることを可能にする、請求項１に記載の構造体。
17. 前記電気接続のうちの１つ以上に使用するために、１つ以上のバイパスダイオード（４４）が、露出されたままの前記基板（１２）の前記エリア（２８）に追加される、請求項１に記載の構造体。

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