JP2018113440A - 太陽電池モジュール及びそれを備える携帯用充電器 - Google Patents

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Abstract

【課題】柔軟性を有する太陽電池モジュール及びそれを備える携帯用充電器を提供する。
【解決手段】太陽電池モジュール（２３０）は、隣接して配置される第１太陽電池（２３１）及び第２太陽電池（２３２）と、第１太陽電池と第２太陽電池を直列に接続するように、第１太陽電池と第２太陽電池間に配置されるインターコネクタ（２３４）とを含み、第１太陽電池及び第２太陽電池は、フレキシブル基板（２３１ａ、２３２ａ）と、フレキシブル基板上に形成される下部電極（２３１ｂ、２３２ｂ）と、下部電極の一部の領域を露出するように下部電極上に部分的に形成されるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体（２３１ｃ、２３２ｃ）と、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体上に形成される上部電極（２３１ｄ、２３２ｄ）とを含み、インターコネクタは、第１太陽電池と第２太陽電池間の領域を覆うように配置され、第１太陽電池の下部電極と第２太陽電池の上部電極に電気的に接続される。
【選択図】図２

Description

本発明は、湾曲変形できるように柔軟性（フレキシビリティ）を有する太陽電池モジュール及びそれを備える携帯用充電器に関する。
太陽電池は、光エネルギーを電気エネルギーに変換するように構成される。一般に、太陽電池は、Ｐ型半導体とＮ型半導体とからなり、光が照射されると電荷が移動して電位差が生じる。
太陽電池モジュールとは、太陽電池を備えて光から電力を生産するように構成されるモジュールをいう。モジュールとは、機械やシステムなどの構成単位を意味するもので、様々な電子部品や機械部品が組み立てられて特定の機能を有する独立した装置をいう。よって、太陽電池モジュールは、太陽電池を備えて光から電力を生産する機能を有する独立した装置をいうものと解される。
太陽電池モジュールの発電容量は光を受ける面積（受光面積）によって異なる。よって、十分な発電容量を実現するためには十分な受光面積の確保が必要であり、受光面積の拡大により太陽電池モジュールを備える機器が大きくならざるを得ない。
しかし、携帯用機器は携帯性の向上のために小型化しなければならない。携帯用機器が大きくなるほど携帯しにくくなるからである。
このように、受光面積の確保と携帯用機器の小型化を同時に実現することは困難である。太陽電池モジュールを備える携帯用充電器などの携帯用機器にも受光面積の確保と機器の小型化という２つの課題がある。
太陽電池モジュールが湾曲変形可能であれば、携帯時には太陽電池モジュールを折り畳んだり巻いて携帯し、発電時には太陽電池モジュールを広げて用いることができる。よって、太陽電池モジュールが湾曲変形可能であれば、受光面積（又は集光面積）の確保と携帯用機器の小型化を同時に実現することができる。
しかし、太陽電池モジュールは、直列に接続された複数の太陽電池を備えるので、太陽電池モジュールの湾曲変形を実現するためには、太陽電池及び太陽電池同士を電気的に接続する構造の柔軟性を考慮しなければならない。
本発明の目的は、湾曲変形できるように柔軟性を有する太陽電池モジュールを提供し、十分な発電容量の実現のための受光面積を確保すると共に太陽電池モジュールを備える携帯用機器の小型化を実現することにある。
本発明の他の目的は、隣接して配置される２つの太陽電池を電気的に接続すると共に、太陽電池モジュールを湾曲変形させても機械的強度及び信頼性を維持できるインターコネクタ（interconnector）、及び前記インターコネクタを備える太陽電池モジュールを提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、短絡を防止できる構造のインターコネクタ、及び前記インターコネクタを備える太陽電池モジュールを提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の一実施形態による太陽電池モジュールは、隣接して配置される２つの太陽電池と、インターコネクタとを含む。前記２つの太陽電池は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を含む。また、前記インターコネクタは、前記２つの太陽電池のいずれか一方の下部電極と他方の上部電極に電気的に接続される。
前記２つの太陽電池のうち、いずれか一方を第１太陽電池とし、他方を第２太陽電池とすると、前記インターコネクタは、前記第１太陽電池と前記第２太陽電池を直列に接続するように、前記第１太陽電池と前記第２太陽電池間に配置される。
前記第１太陽電池及び前記第２太陽電池は、フレキシブル基板（軟性基板）と、前記フレキシブル基板上に形成される下部電極と、前記下部電極の一部の領域を露出するように前記下部電極上に部分的に形成されるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体と、前記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体上に形成される上部電極とを含む。
前記インターコネクタは、前記第１太陽電池と前記第２太陽電池間の領域を覆うように配置され、前記第１太陽電池の下部電極と前記第２太陽電池の上部電極に電気的に接続される。
前記インターコネクタは、弾性を有する非導電性のベースと、前記ベースの一面に形成され、前記第１太陽電池の下部電極と前記第２太陽電池の上部電極に電気的に接続される導電層と、前記第２太陽電池の下部電極と前記第２太陽電池の上部電極間の短絡を防止するように前記導電層の一面に形成される絶縁層とを含む。
前記導電層は、前記ベースに導電性物質をコーティングして形成される導電性コーティング層からなる。
前記絶縁層は、前記導電層に絶縁性物質をコーティングして形成される絶縁性コーティング層からなるようにしてもよい。前記絶縁層は、前記導電層に絶縁テープを貼り付けて形成される絶縁性接着層からなるようにしてもよい。前記絶縁層は、隣接する２つの太陽電池間に誘電体材料を蒸着して形成される誘電体蒸着層からなるようにしてもよい。
前記ベースは１０〜２００μｍの厚さを有し、前記導電性コーティング層は１〜１００μｍの厚さを有するようにしてもよい。
前記導電層は、前記絶縁層の両側に突出し、前記導電層の一側は前記第１太陽電池の下部電極に接触し、前記導電層の他側は前記第２太陽電池の上部電極に接触する。
前記第１太陽電池と前記第２太陽電池間には湾曲変形可能になるように境界が形成され、前記インターコネクタは、前記境界に沿って延びる延長部と、前記延長部の一端から前記第１太陽電池の下部電極と前記第２太陽電池の上部電極に向かって両側に突出する第１突出部と、前記延長部の他端から前記第１太陽電池の下部電極と前記第２太陽電池の上部電極に向かって両側に突出する第２突出部とを含む。
前記第１突出部及び前記第２突出部には導電層が形成され、前記延長部には絶縁層が形成される。
前記第１突出部の一側と前記第２突出部の一側は前記第１太陽電池の下部電極に接触し、前記第１突出部の他側と前記第２突出部の他側は前記第２太陽電池の上部電極に接触する。
前記延長部には少なくとも１つの孔が形成される。前記孔は、複数備えられ、それぞれの前記孔が互いに離隔して配置される。
前記太陽電池モジュールは、前記太陽電池及び前記インターコネクタを覆うように形成される保護膜をさらに含んでもよい。
前記フレキシブル基板は、５０〜１，０００μｍの厚さを有するようにしてもよい。また、前記下部電極及び前記上部電極は、それぞれ１〜１５μｍの厚さを有するようにしてもよい。さらに、前記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、１〜４μｍの厚さを有するようにしてもよい。
そして、上記目的を達成するために、本発明は、前記太陽電池モジュールを備える携帯用充電器を開示する。前記携帯用充電器は、ハウジングと、前記ハウジングの内部に設けられるスクロールバーと、前記スクロールバーから巻き出されて前記ハウジングから引き出され、前記スクロールバーに巻き取られて前記ハウジングの内部に引き込まれる太陽電池モジュールと、前記ハウジングの内部に設けられ、前記太陽電池モジュールで生成された電力を貯蔵するように構成されるバッテリと、外部機器を接続できるように前記ハウジングの外部に露出し、前記バッテリから供給される電力を前記外部機器に伝達する端子とを含み、前記太陽電池モジュールは、隣接して配置される第１太陽電池及び第２太陽電池と、前記第１太陽電池と前記第２太陽電池を直列に接続するように、前記第１太陽電池と前記第２太陽電池間に配置されるインターコネクタとを含み、前記第１太陽電池及び前記第２太陽電池は、フレキシブル基板と、前記フレキシブル基板上に形成される下部電極と、前記下部電極の一部の領域を露出するように前記下部電極上に部分的に形成されるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体と、前記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体上に形成される上部電極とを含み、前記インターコネクタは、前記第１太陽電池と前記第２太陽電池間の領域を覆うように配置され、前記第１太陽電池の下部電極と前記第２太陽電池の上部電極に電気的に接続される。
前記太陽電池モジュールは、互いに並列に接続されるストリングを含み、前記ストリングは、互いに直列に接続される太陽電池を含み、それぞれの前記太陽電池は、前記インターコネクタにより、隣接する他の太陽電池に接続及び接合される。
前記太陽電池モジュールは、前記太陽電池の両面を覆うカバーフィルムをさらに含み、前記カバーフィルムは、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate）素材と前記ＰＥＴ素材の表面に粘着された熱可塑性樹脂とからなり、前記太陽電池の両面にヒートシールされる。
本発明によれば、太陽電池がＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を含むので、小さく、薄く、柔軟性を有する太陽電池モジュールを実現することができる。また、２つの太陽電池間には、隣接して配置される２つの太陽電池を電気的に接続するインターコネクタが配置される。インターコネクタは、太陽電池を電気的に接続するだけでなく、太陽電池モジュールが繰り返し湾曲変形しても耐久性を維持するように構成されるので、柔軟性を有する太陽電池モジュールを実現することができる。
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体とインターコネクタにより太陽電池モジュールの柔軟性が実現されることにより、太陽電池モジュールが繰り返し湾曲変形しても耐久性を失わなくなり、携帯用機器に必要な携帯性を得ることができ、太陽電池モジュールの高出力を同時に実現することができる。
さらに、本発明は、インターコネクタの絶縁層が太陽電池モジュール内で発生する短絡を防止するように形成されるので、太陽電池モジュールを繰り返し湾曲変形させても信頼性を維持することができる。
本発明で提案する携帯用充電器を示す概念図である。 携帯用充電器に備えられる太陽電池モジュールの平面図である。 図２の太陽電池モジュールのＡ−Ａ線断面図である。 図２の太陽電池モジュールのＢ−Ｂ線断面図である。 インターコネクタの平面図である。 インターコネクタの底面図である。
以下、添付図面を参照して、本発明による太陽電池モジュール及びそれを備える携帯用充電器についてより詳細に説明する。本明細書においては、異なる実施形態であっても同一又は類似の構成には同一又は類似の符号を付し、それについての重複する説明は省略する。本明細書で使用される単数の表現は、特に断らない限り、複数の表現を含む。
図１は本発明で提案する携帯用充電器１００を示す概念図である。
携帯用充電器１００は、携帯可能な大きさに形成しなければならず、太陽電池モジュール１３０を用いて電力を十分に生産するためには十分な受光面積を確保しなければならない。本発明で提案する携帯用充電器１００は、ハウジング１１０から引き出されたりハウジング１１０の内部に引き込まれる太陽電池モジュール１３０を含む。
ハウジング１１０は、携帯用充電器１００の外観を形成する。ハウジング１１０の内部には太陽電池モジュール１３０を収容できる空間が形成される。携帯用充電器１００の構成要素はハウジング１１０の内部に設けられるが、一部の構成はハウジング１１０の外部に露出するようにしてもよい。
スクロールバー１２０は、ハウジング１１０の内部に回転可能に設けられる。スクロールバー１２０にはスクリーン１２１が連結される。スクロールバー１２０が回転すると、スクロールバー１２０に巻き取られていたスクリーン１２１がスクロールバー１２０から巻き出されてハウジング１１０から引き出される。スクロールバー１２０が逆方向に回転すると、スクリーン１２１はスクロールバー１２０に巻き取られてハウジング１１０の内部に引き込まれる。
太陽電池モジュール１３０は、スクリーン１２１の少なくとも一面に配置され、スクリーン１２１に沿ってハウジング１１０から引き出されたりハウジング１１０の内部に引き込まれる。スクリーン１２１と太陽電池モジュール１３０の引き出し及び引き込みのために、ハウジング１１０には孔１１１を形成してもよい。スクリーン１２１と太陽電池モジュール１３０は孔１１１を通過してハウジング１１０から引き出される。
太陽電池モジュール１３０は、互いに並列に接続されるストリング１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃを含む。また、それぞれのストリング１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃは、互いに直列に接続される太陽電池１３１を含む。それぞれの太陽電池１３１は、インターコネクタ２３４、２３５（図２参照）により、隣接する太陽電池１３１に接続及び接合される。インターコネクタによる接続及び接合構造については後述する。
太陽電池モジュール１３０は、太陽電池１３１の両面を覆うカバーフィルム１３６をさらに含む。カバーフィルム１３６は、ＰＥＴ素材からなり、前記ＰＥＴ素材の表面には熱可塑性樹脂が粘着されている。前記熱可塑性樹脂は、ＥＶＡ（Ethylene-vinyl acetate）を含む。
太陽電池１３１の両面にカバーフィルム１３６を覆って１００±１０℃の高温ラミネートを行うと、前記熱可塑性樹脂により太陽電池１３１の両面にカバーフィルム１３６がヒートシールされる。
ハウジング１１０の内部にはバッテリ１４０が設けられる。バッテリ１４０は、太陽電池モジュール１３０で生成された電力を貯蔵するように構成される。また、バッテリ１４０に貯蔵された電力は端子１５０を介して外部機器に供給される。
端子１５０は、外部機器を接続できるようにハウジング１１０の外部に露出し、バッテリ１４０から供給される電力を前記外部機器に伝達する。端子１５０は、例えばＵＳＢ端子１５０であってもよいが、必ずしもこれに限定されない。バッテリ１４０と端子１５０間にはコンバータ１６０が設けられてもよい。コンバータ１６０は、交流直流切替機能及び変圧機能を有するように構成される。
太陽電池モジュール１３０がスクリーン１２１と共にスクロールバー１２０から巻き出されてハウジング１１０から引き出され、スクロールバー１２０に巻き取られてハウジング１１０の内部に引き込まれるようにすることができれば、携帯用充電器１００は相対的に小さい大きさを維持することができる。太陽電池モジュール１３０を用いた発電が必要な場合は、太陽電池モジュール１３０をハウジング１１０から引き出して使用し、単に携帯用充電器１００を携帯する場合は、太陽電池モジュール１３０をハウジング１１０の内部に引き込んで携帯することができるからである。
上記構成により、太陽電池モジュール１３０を備える携帯用充電器１００の小型化を実現することができる。ただし、太陽電池モジュール１３０は、スクロールバー１２０に巻き取ったりスクロールバー１２０から巻き出したりすることができるように、柔軟性を有しなければならない。
一般的に、従来のシリコンからなる太陽電池は、大きさが５〜６インチであり、脆性（brittleness）を有する。従って、シリコンからなる太陽電池を繰り返し湾曲変形させると、機械的強度を維持できなくなり、変形や破損につながる。つまり、シリコンからなる太陽電池は十分な柔軟性を有しない。
また、シリコンからなる太陽電池は、効率に限界があるので、サイズ制限のある携帯用充電器１００への適用には適していない。いくら受光面積が確保されているとしても、太陽電池の効率に限界がある限り、携帯用充電器１００の発電容量にも限界があるからである。
太陽電池モジュール１３０には複数の太陽電池１３１が備えられ、各太陽電池１３１は直列又は並列に接続される。携帯用充電器１００の小型化と十分な受光面積の確保のためには、単位太陽電池１３１が柔軟性を有するだけでなく、太陽電池１３１が集まって形成される太陽電池モジュール１３０も柔軟性を有するようにしなければならない。特に、隣接する２つの太陽電池１３１同士を直列に接続するための接続構造で柔軟性が確保されなければ、太陽電池モジュール１３０全体の柔軟性を確保することができない。
本発明は、上記課題を解決するための構成を提案し、その構成については以下の図面を参照して説明する。
図２は携帯用充電器２００に備えられる太陽電池モジュール２３０の平面図である。図３は図２の太陽電池モジュール２３０のＡ−Ａ線断面図である。図４は図２の太陽電池モジュール２３０のＢ−Ｂ線断面図である。
太陽電池モジュール２３０は、複数の太陽電池２３１、２３２、２３３と、太陽電池２３１、２３２、２３３を互いに直列に接続するように構成されるインターコネクタ２３４、２３５とを含む。まず、太陽電池２３１、２３２、２３３の構造について説明し、次に、インターコネクタ２３４、２３５の構造について説明する。
太陽電池モジュール２３０は、複数の太陽電池２３１、２３２、２３３が集まって形成される。複数の太陽電池２３１、２３２、２３３が互いに直列又は並列に接続されて集合体を構成することにより、太陽電池モジュール２３０が形成される。図２には隣接して配置される３つの太陽電池２３１、２３２、２３３が示されている。説明の便宜上、各太陽電池２３１、２３２、２３３を、左から順に第１太陽電池２３１、第２太陽電池２３２、第３太陽電池２３３ともいう。
図３及び図４を参照すると、それぞれの太陽電池２３１、２３２は、フレキシブル基板２３１ａ、２３２ａ、下部電極２３１ｂ、２３２ｂ、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体２３１ｃ、２３２ｃ、及び上部電極２３１ｄ、２３２ｄを含む。
フレキシブル基板２３１ａ、２３２ａは、太陽電池２３１、２３２の最下部に配置される。ただし、平面図では下部電極２３１ｂ、２３２ｂに隠れるので、図２にはフレキシブル基板２３１ａ、２３２ａが示されていない。
フレキシブル基板２３１ａ、２３２ａは、湾曲変形可能に構成される。フレキシブル基板２３１ａ、２３２ａは、金属シート（metal sheet）からなり、前記金属シートは、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）及び銀（Ａｕ）の少なくとも１つを含む。あるいは、フレキシブル基板２３１ａ、２３２ａは、合成樹脂（synthetic resin, plastic）からなり、前記合成樹脂は、ＰＥＴ及びポリイミド（ＰＩ）の少なくとも１つを含む。
また、フレキシブル基板２３１ａ、２３２ａは、５０〜１，０００μｍの厚さを有することが好ましい。フレキシブル基板２３１ａ、２３２ａの厚さが５０μｍより薄いと、十分な強度を維持することが困難であり、フレキシブル基板２３１ａ、２３２ａの厚さが１，０００μｍを超えると、軟性の実現に不利である。
下部電極２３１ｂ、２３２ｂは、フレキシブル基板２３１ａ、２３２ａ上に形成される。フレキシブル基板２３１ａ、２３２ａと下部電極２３１ｂ、２３２ｂとは、ＥＶＡ共重合体、シリコン（Ｓｉ）系樹脂、アクリル系接着樹脂により接着されるようにしてもよい。
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体２３１ｃ、２３２ｃは、下部電極２３１ｂ、２３２ｂの一部の領域を露出するように下部電極２３１ｂ、２３２ｂ上に部分的に形成される。下部電極２３１ｂ、２３２ｂ上にＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体２３１ｃ、２３２ｃを形成し、その後、メサエッチング（mesa etching）によりＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体２３１ｃ、２３２ｃを部分的にエッチングすると、下部電極２３１ｂ、２３２ｂが露出する。このような構造は図４に示されている。
上部電極２３１ｄ、２３２ｄは、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体２３１ｃ、２３２ｃ上に形成される。断面の位置によって、上部電極２３１ｄ、２３２ｄが示されることもあり、示されないこともある。例えば、図２のＡ−Ａ線の位置では、図３に示すように上部電極２３１ｄ、２３２ｄが示されない。それに対し、図２のＢ−Ｂ線の位置では、図４に示すように上部電極２３１ｄ、２３２ｄが示される。
下部電極２３１ｂ、２３２ｂと上部電極２３１ｄ、２３２ｄの電気的接続により太陽電池２３１、２３２が互いに電気的に接続される。図４に示すように、第１太陽電池２３１の下部電極２３１ｂと第２太陽電池２３２の上部電極２３２ｄがインターコネクタ２３４により電気的に接続されると、第１太陽電池２３１と第２太陽電池２３２は直列に接続される。
下部電極２３１ｂ、２３２ｂ及び上部電極２３１ｄ、２３２ｄは、１〜１５μｍの厚さを有するようにしてもよい。太陽電池モジュール２３０の湾曲変形を実現するためには、下部電極２３１ｂ、２３２ｂ及び上部電極２３１ｄ、２３２ｄの厚さが薄いことが好ましいので、厚さの上限を１５μｍに制限する。しかし、下部電極２３１ｂ、２３２ｂ及び上部電極２３１ｄ、２３２ｄの厚さが１μｍより薄いと、湾曲変形の繰り返しにより耐久性を失うことがある。
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体２３１ｃ、２３２ｃは、例えば、ＧａＡｓ（ガリウム砒素）単位薄膜からなるようにしてもよく、必要電圧によって、ＧａＩｎＰ（ガリウムインジウムリン）、ＡｌＩｎＰ（アルミニウムインジウムリン）、ＡｌＧａＡｓ（アルミニウムガリウム砒素）などの単位薄膜が追加されてもよい。ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体２３１ｃ、２３２ｃは、シリコン半導体に比べて小さく、薄く、壊れにくい。このような特性は太陽電池モジュール２３０の柔軟性を確保できるようにする。
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体２３１ｃ、２３２ｃの大きさがシリコン半導体に比べて小さいので、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体２３１ｃ、２３２ｃを含む太陽電池２３１、２３２がシリコン半導体を含む太陽電池に比べてより大きく湾曲する。
太陽電池２３１、２３２の大きさは半導体の大きさに影響されるので、半導体の大きさが小さいほど小さい太陽電池２３１、２３２を生産することができる。ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体２３１ｃ、２３２ｃは、シリコン半導体に比べて小さいので、より小さい太陽電池２３１、２３２を生産することができる。
太陽電池モジュール２３０は太陽電池２３１、２３２の集合からなるので、太陽電池２３１、２３２間には境界が存在する。太陽電池モジュール２３０を構成する各太陽電池２３１、２３２が小さいほど、同じ面積内に多くの境界が存在する。
太陽電池モジュール２３０に外力が加わると、太陽電池モジュール２３０は自然に境界を中心に湾曲する。同じ面積内に多くの境界が存在するとは、湾曲変形可能な位置が多いことを意味する。よって、同じ面積内に多くの境界が存在する場合、太陽電池モジュール２３０がより大きく湾曲する。
また、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体２３１ｃ、２３２ｃは、シリコン半導体に比べて薄い。ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体２３１ｃ、２３２ｃは１〜４μｍの厚さを有する。それに対し、シリコン半導体は一般的に約２００μｍの厚さを有する。柔軟性を有する太陽電池モジュール２３０を実現するためには、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体２３１ｃ、２３２ｃが薄いことが好ましい。ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、４μｍ以下の厚さでも十分な光電効果を起こすことができ、高効率を保証する。ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体２３１ｃ、２３２ｃの厚さが１μｍより薄いと、湾曲変形の繰り返しにより耐久性を失うことがある。
さらに、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体２３１ｃ、２３２ｃは、シリコン半導体に比べて高効率かつ高出力の特性を有する。同じ条件で、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体２３１ｃ、２３２ｃを含む太陽電池２３１、２３２は２７〜３１％の効率を示すのに対し、シリコン半導体を含む太陽電池は１６〜２３％の効率を示す。携帯用充電器２００に搭載できる太陽電池の数には限界があるので、単位太陽電池２３１、２３２の効率が高くないと携帯用充電器２００に要求される発電容量を得ることができない。
さらに、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体２３１ｃ、２３２ｃは、シリコン半導体に比べて軽いので、携帯用充電器２００などの携帯用機器への適用に適する。
図３に示す断面とは異なり、図４に示す断面にはインターコネクタ２３４が示されている。太陽電池モジュール２３０は太陽電池２３１、２３２の集合からなり、太陽電池２３１、２３２を電気的に接続するためにはインターコネクタ２３４が必要である。
インターコネクタ２３４は、太陽電池を電気的に接続できるだけでなく、太陽電池モジュール２３０が繰り返し湾曲変形しても耐久性を維持でき、さらに短絡を防止できる構成を有しなければならない。インターコネクタ２３４は、太陽電池２３１、２３２の境界に配置されるが、これは太陽電池モジュール２３０が太陽電池２３１、２３２の境界を中心に湾曲するからである。
インターコネクタ２３４の構造については図２、図４〜図６を参照して説明する。
図５はインターコネクタ２３４の平面図である。図６はインターコネクタ２３４の底面図である。
インターコネクタ２３４は、隣接して配置される第１太陽電池２３１と第２太陽電池２３２を直列に接続するように、第１太陽電池２３１と第２太陽電池２３２の境界に配置される。ここで、第１太陽電池２３１と第２太陽電池２３２は、隣接して配置される任意の２つの太陽電池を示すものにすぎず、太陽電池モジュール２３０における特定の２つの太陽電池を示すものではない。
図４を参照すると、インターコネクタ２３４は、第１太陽電池２３１と第２太陽電池２３２間の領域を覆うように配置される。また、インターコネクタ２３４は、第１太陽電池２３１の下部電極２３１ｂと第２太陽電池２３２の上部電極２３２ｄに電気的に接続される。よって、インターコネクタ２３４により第１太陽電池２３１と第２太陽電池２３２が直列に接続される。
インターコネクタ２３４は、ベース２３４ａ、導電層２３４ｂ及び絶縁層２３４ｃを含む。
ベース２３４ａは、弾性を有する非導電性素材からなる。弾性を有する非導電性素材としては合成樹脂がある。太陽電池モジュール２３０の湾曲変形により短絡が発生することを防止するためには、後述する導電層２３４ｂを除く領域が非導電性素材からなるようにすることが好ましい。
ベース２３４ａは、第１太陽電池２３１と第２太陽電池２３２の境界に沿って延びるようにしてもよい。ベース２３４ａの両端は、第１太陽電池２３１と第２太陽電池２３２に向かって突出するようにしてもよく、その突出した部分に下部電極と上部電極の電気的接続のための導電層２３４ｂが配置される。
ベース２３４ａの厚さは１０〜２００μｍであることが好ましい。ベース２３４ａの厚さが１０μｍより薄いと、第１太陽電池２３１と第２太陽電池２３２の境界での湾曲変形の繰り返しにより耐久性を失うことがある。逆に、２００μｍより厚いと、太陽電池モジュール２３０の柔軟性の実現に不利である。
導電層２３４ｂは、ベース２３４ａの一面に形成される。ベース２３４ａの一面とは、ベース２３４ａにおいて第１太陽電池２３１の下部電極２３１ｂと第２太陽電池２３２の上部電極２３２ｄに対向する面をいう。
導電層２３４ｂは、第１太陽電池２３１の下部電極２３１ｂと第２太陽電池２３２の上部電極２３２ｄに電気的に接続される。こうすることにより、第１太陽電池２３１と第２太陽電池２３２が直列に接続され、２つの太陽電池２３１、２３２の電気的接続がなされる。
導電層２３４ｂは、後述する絶縁層２３４ｃの両側に突出する。図６を参照すると、ベース２３４ａは、第１太陽電池２３１と第２太陽電池２３２に向かって両側に突出した部分ｂ１、ｂ２を備え、導電層２３４ｂは、両側に突出した部分ｂ１、ｂ２にそれぞれ形成される。図４を参照すると、導電層２３４ｂの両側のうち、一側は第１太陽電池２３１の下部電極２３１ｂに接触し、他側は第２太陽電池２３２の上部電極２３２ｄに接触する。
図２を参照すると、突出した部分ｂ１は、ベース２３４ａの一端から第１太陽電池２３１と第２太陽電池２３２に向かって両側に突出し、突出した部分ｂ２は、ベース２３４ａの他端から第１太陽電池２３１と第２太陽電池２３２に向かって両側に突出する。よって、導電層２３４ｂは、少なくとも２つの部分で第１太陽電池２３１の下部電極２３１ｂに接触し、また、少なくとも２つの部分で第２太陽電池２３２の上部電極２３２ｄに接触する。
導電層２３４ｂは、ベース２３４ａに導電性物質をコーティングして形成してもよい。このようにして形成された導電層２３４ｂは導電性コーティング層ともいえる。導電性コーティング層は１〜１００μｍの厚さを有するようにしてもよい。導電性コーティング層が１μｍより薄いと、電気的接続が切断される恐れがあり、１００μｍより厚いと、柔軟性の実現に不利である。
絶縁層２３４ｃは、第２太陽電池２３２の下部電極２３２ｂと第２太陽電池２３２の上部電極２３２ｄ間の短絡を防止するように導電層２３４ｂの一面に形成される。導電層２３４ｂの一面とは、導電層２３４ｂにおいて第１太陽電池２３１の下部電極２３１ｂと第２太陽電池２３２の上部電極２３２ｄに対向する面をいう。図６を参照すると、絶縁層２３４ｃは、第１太陽電池２３１と第２太陽電池２３２の境界に沿って延びる。
太陽電池モジュール２３０は繰り返し湾曲変形させることができるので、その過程で、第２太陽電池２３２の下部電極２３２ｂと第２太陽電池２３２の上部電極２３２ｄが接触したり、導電層２３４ｂにより互いに電気的に接続され、短絡が発生することがある。また、短絡は太陽電池２３１、２３２の接合過程でも発生することがある。
導電層２３４ｂの一面に絶縁層２３４ｃが形成された場合、第２太陽電池２３２の下部電極２３２ｂと第２太陽電池２３２の上部電極２３２ｄが絶縁層２３４ｃに当接しても短絡が発生しなくなる。ここで、絶縁層２３４ｃが第２太陽電池２３２の下部電極２３２ｂと第２太陽電池２３２の上部電極２３２ｄ間の短絡を防止すると説明したのは図４を参照して説明したからである。短絡は太陽電池モジュール２３０のどこでも発生し得るため、絶縁層２３４ｃは、１つの太陽電池２３１、２３２の下部電極２３１ｂ、２３２ｂと上部電極２３１ｄ、２３２ｄ間の短絡を防止することになる。
絶縁層２３４ｃは様々な方法で形成することができ、絶縁層２３４ｃの形成方法によって異なる名称を付与することができる。
一例として、絶縁層２３４ｃは、導電層２３４ｂに絶縁性物質をコーティングして形成してもよく、この場合は、絶縁層２３４ｃを絶縁性コーティング層ともいえる。他の例として、絶縁層２３４ｃは、導電層２３４ｂに絶縁テープを貼り付けて形成してもよく、この場合は、絶縁層２３４ｃを絶縁性接着層ともいえる。さらに他の例として、絶縁層２３４ｃは、第１太陽電池２３１と第２太陽電池２３２間に誘電体材料を蒸着して形成してもよく、この場合は、絶縁層２３４ｃを誘電体蒸着層ともいえる。
絶縁性コーティング層及び絶縁性接着層は、導電層２３４ｂに形成され、その後インターコネクタ２３４が第１太陽電池２３１と第２太陽電池２３２間を覆うように配置される。それとは異なり、誘電体蒸着層は、第１太陽電池２３１と第２太陽電池２３２間に形成され、その後導電層２３４ｂとベース２３４ａがその上に配置される。絶縁性コーティング層及び絶縁性接着層と誘電体蒸着層は、工程順序は異なるが、結果的にインターコネクタ２３４がベース２３４ａ、導電層２３４ｂ及び絶縁層２３４ｃを含むという点では相違ない。
図５及び図６を参照すると、インターコネクタ２３４は、延長部ａ、第１突出部ｂ１及び第２突出部ｂ２を含む。
図２を参照すると、延長部ａは、第１太陽電池２３１と第２太陽電池２３２の境界に沿って延びる。
第１突出部ｂ１は、延長部ａの一端から第１太陽電池２３１の下部電極２３１ｂと第２太陽電池２３２の上部電極２３２ｄに向かって両側に突出する。第１突出部ｂ１の一側は第１太陽電池２３１の下部電極２３１ｂに接触し、第１突出部ｂ１の他側は第２太陽電池２３２の上部電極２３２ｄに接触する。
第２突出部ｂ２は、延長部ａの他端から第１太陽電池２３１の下部電極２３１ｂと第２太陽電池２３２の上部電極２３２ｄに向かって両側に突出する。第２突出部ｂ２の一側は第１太陽電池２３１の下部電極２３１ｂに接触し、第２突出部ｂ２の他側は第２太陽電池２３２の上部電極２３２ｄに接触する。
前述した導電層２３４ｂは第１突出部ｂ１と第２突出部ｂ２に形成され、前述した絶縁層２３４ｃは延長部ａに形成される。
図２を参照すると、第１突出部ｂ１が形成される位置と第２突出部ｂ２が形成される位置では、第１太陽電池２３１のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体２３１ｃ及び第２太陽電池２３２のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体２３２ｃがそれぞれ第１突出部ｂ１と第２突出部ｂ２から遠ざかる方向に凹んでいる。よって、第１突出部ｂ１と第２突出部ｂ２に形成される導電層２３４ｂが第１太陽電池２３１のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体２３１ｃ及び第２太陽電池２３２のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体２３２ｃから離隔している。
延長部ａには、太陽電池モジュール２３０の湾曲変形時に発生するストレスを緩和するための少なくとも１つの孔２３４ｄが形成される。孔２３４ｄは、互いに離隔して配置され、その形状は円状、楕円状又は多角形状であってもよい。
延長部ａに孔２３４ｄが形成されない構造と比較すると、延長部ａに孔２３４ｄが形成される構造の場合、累積ストレスに耐える抵抗力が強化される。孔２３４ｄによりストレスが継続してリリースされるからである。
また、太陽電池モジュール２３０は、複数の太陽電池及び複数のインターコネクタ２３４を覆うように形成される保護膜（図示せず）をさらに含んでもよい。保護膜は、水分浸透や汚染防止のために合成樹脂系からなり、太陽電池モジュール２３０を密封するように形成されてもよい。
図４には太陽電池モジュール２３０がインターコネクタ２３４により領域によって高さ差を有するように示されているが、実際には各層がμｍ単位の非常に薄い層であるので、高さ差を肉眼で識別することはできず、平面に近い。
前述した太陽電池モジュール及びそれを備える携帯用充電器は、上記実施形態の構成や方法に限定されるものではなく、各実施形態の全部又は一部を選択的に組み合わせて構成することで様々に変形することができる。
１１０ ハウジング
１２０ スクロールバー
１３０ 太陽電池モジュール
１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ ストリング
１３１ 太陽電池
１３６ カバーフィルム
１４０ バッテリ
１５０ 端子
２３０ 太陽電池モジュール
２３１ 第１太陽電池
２３１ａ フレキシブル基板
２３１ｂ 下部電極
２３１ｃ ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
２３１ｄ 上部電極
２３２ 第２太陽電池
２３２ａ フレキシブル基板
２３２ｂ 下部電極
２３２ｃ ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
２３２ｄ 上部電極
２３３ 第３太陽電池
２３４ インターコネクタ
２３４ａ ベース
２３４ｂ 導電層
２３４ｃ 絶縁層
２３４ｄ 孔
ａ 延長部
ｂ１ 第１突出部
ｂ２ 第２突出部

Claims (20)

  1. 隣接して配置される第１太陽電池及び第２太陽電池と、
    前記第１太陽電池と前記第２太陽電池を直列に接続するように、前記第１太陽電池と前記第２太陽電池間に配置されるインターコネクタとを含み、
    前記第１太陽電池及び前記第２太陽電池は、
    フレキシブル基板と、
    前記フレキシブル基板上に形成される下部電極と、
    前記下部電極の一部の領域を露出するように前記下部電極上に部分的に形成されるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体と、
    前記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体上に形成される上部電極とを含み、
    前記インターコネクタは、前記第１太陽電池と前記第２太陽電池間の領域を覆うように配置され、前記第１太陽電池の下部電極と前記第２太陽電池の上部電極に電気的に接続されることを特徴とする太陽電池モジュール。
  2. 前記インターコネクタは、
    弾性を有する非導電性のベースと、
    前記ベースの一面に形成され、前記第１太陽電池の下部電極と前記第２太陽電池の上部電極に電気的に接続される導電層と、
    前記第２太陽電池の下部電極と前記第２太陽電池の上部電極間の短絡を防止するように前記導電層の一面に形成される絶縁層とを含むことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
  3. 前記導電層は、前記ベースに導電性物質をコーティングして形成される導電性コーティング層からなることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュール。
  4. 前記絶縁層は、前記導電層に絶縁性物質をコーティングして形成される絶縁性コーティング層からなることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュール。
  5. 前記絶縁層は、前記導電層に絶縁テープを貼り付けて形成される絶縁性接着層からなることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュール。
  6. 前記絶縁層は、隣接する２つの太陽電池間に誘電体材料を蒸着して形成される誘電体蒸着層からなることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュール。
  7. 前記ベースは１０〜２００μｍの厚さを有し、
    前記導電性コーティング層は１〜１００μｍの厚さを有することを特徴とする請求項３に記載の太陽電池モジュール。
  8. 前記導電層は、前記絶縁層の両側に突出し、
    前記導電層の一側は前記第１太陽電池の下部電極に接触し、前記導電層の他側は前記第２太陽電池の上部電極に接触することを特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュール。
  9. 前記第１太陽電池と前記第２太陽電池間には湾曲変形可能になるように境界が形成され、
    前記インターコネクタは、
    前記境界に沿って延びる延長部と、
    前記延長部の一端から前記第１太陽電池の下部電極と前記第２太陽電池の上部電極に向かって両側に突出する第１突出部と、
    前記延長部の他端から前記第１太陽電池の下部電極と前記第２太陽電池の上部電極に向かって両側に突出する第２突出部とを含むことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
  10. 前記第１突出部及び前記第２突出部には導電層が形成され、
    前記延長部には絶縁層が形成されることを特徴とする請求項９に記載の太陽電池モジュール。
  11. 前記第１突出部の一側と前記第２突出部の一側は前記第１太陽電池の下部電極に接触し、
    前記第１突出部の他側と前記第２突出部の他側は前記第２太陽電池の上部電極に接触することを特徴とする請求項９に記載の太陽電池モジュール。
  12. 前記延長部には少なくとも１つの孔が形成されることを特徴とする請求項９に記載の太陽電池モジュール。
  13. 前記孔は、複数備えられ、それぞれの前記孔が互いに離隔して配置されることを特徴とする請求項１２に記載の太陽電池モジュール。
  14. 前記太陽電池及び前記インターコネクタを覆うように形成される保護膜をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
  15. 前記フレキシブル基板は、５０〜１，０００μｍの厚さを有することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
  16. 前記下部電極及び前記上部電極は、それぞれ１〜１５μｍの厚さを有することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
  17. 前記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、１〜４μｍの厚さを有することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
  18. ハウジングと、
    前記ハウジングの内部に設けられるスクロールバーと、
    前記スクロールバーから巻き出されて前記ハウジングから引き出され、前記スクロールバーに巻き取られて前記ハウジングの内部に引き込まれる太陽電池モジュールと、
    前記ハウジングの内部に設けられ、前記太陽電池モジュールで生成された電力を貯蔵するように構成されるバッテリと、
    外部機器を接続できるように前記ハウジングの外部に露出し、前記バッテリから供給される電力を前記外部機器に伝達する端子とを含み、
    前記太陽電池モジュールは、
    隣接して配置される第１太陽電池及び第２太陽電池と、
    前記第１太陽電池と前記第２太陽電池を直列に接続するように、前記第１太陽電池と前記第２太陽電池間に配置されるインターコネクタとを含み、
    前記第１太陽電池及び前記第２太陽電池は、
    フレキシブル基板と、
    前記フレキシブル基板上に形成される下部電極と、
    前記下部電極の一部の領域を露出するように前記下部電極上に部分的に形成されるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体と、
    前記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体上に形成される上部電極とを含み、
    前記インターコネクタは、前記第１太陽電池と前記第２太陽電池間の領域を覆うように配置され、前記第１太陽電池の下部電極と前記第２太陽電池の上部電極に電気的に接続されることを特徴とする携帯用充電器。
  19. 前記太陽電池モジュールは、互いに並列に接続されるストリングを含み、
    前記ストリングは、互いに直列に接続される太陽電池を含み、
    それぞれの前記太陽電池は、前記インターコネクタにより、隣接する他の太陽電池に接続及び接合されることを特徴とする請求項１８に記載の携帯用充電器。
  20. 前記太陽電池モジュールは、前記太陽電池の両面を覆うカバーフィルムをさらに含み、
    前記カバーフィルムは、ＰＥＴ素材と前記ＰＥＴ素材の表面に粘着された熱可塑性樹脂とからなり、前記太陽電池の両面にヒートシールされることを特徴とする請求項１８に記載の携帯用充電器。
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