JP2019161220A - 高いパッキング密度を持つ転動可能な太陽光発電モジュール - Google Patents

高いパッキング密度を持つ転動可能な太陽光発電モジュール Download PDF

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Abstract

【課題】高いパッキング密度を持つ転動可能な太陽光発電モジュールを提供する。【解決手段】転動可能な太陽光発電モジュール(「RSPM」)100が、可撓性基板102、複数の光起電力(「PV」)太陽電池の隣接ストリング104、106、少なくとも一つの端部タブジャンパ112を含む。可撓性基板は、可撓性基板の長さ128と定義する上面を有する。複数の隣接ストリングは可撓性基板の上面に取り付けられている。各PV太陽電池は、凸多角形である周囲を有する。複数の隣接ストリングは可撓性基板の長さに沿って転動可能に構成され、各隣接ストリングは可撓性基板の長さに沿った配向を有し、一対の隣接ストリングの各2つの隣接ストリングは反対方向の配向を有する。少なくとも一つの端部タブジャンパは、複数の隣接ストリングに物理的かつ電気的に接続され、少なくとも一つの端部タブジャンパは、複数の隣接ストリングを接続して直列回路を形成する。【選択図】図1

Description

本発明は、太陽光パネルアセンブリ、特に宇宙船から展開可能な太陽光パネルアセンブリに関する。
光起電力(「PV」)太陽電池技術の進歩は、軽量かつ高効率で高信頼性の太陽光パネルの開発をもたらした。そのため、太陽光パネルは衛星などの宇宙船の主電源の供給源として一般的に使用される。しかしながら、それらは繊細で大きく、そして衛星が低地球軌道(「LEO」)または静止軌道(「GEO」)のいずれかに到着するとき展開されなければならない。一般に、これらの太陽光パネルは、出荷および打ち上げのために最初は小容量に収容され、太陽放射を収集し、収集した太陽放射を衛星の運用に必要な電力に変換するためにPV太陽電池の大きな表面領域を宇宙で太陽にさらす場合に展開される。
しかしながら、宇宙用途のための電力システムは、重量を最小限に抑え、収容容積を最小限に抑え、寿命の初めから終わりまでの性能を最大限にし、そしてコストを最小限に抑えるための基準を含む多数の設計上の制約に直面する。重量と体積の制約は通常、軌道に持ち上げられる可能性のある物体のサイズと重量を制限するスペースブースター技術の結果である。
さらに、宇宙用途で太陽光パネルアセンブリを利用するための既知の手法は、取り付けられたPV太陽電池を有する平坦な剛性ハニカム太陽光パネル基板を通常含む太陽光パネルアセンブリ構造を利用することが含まれる。太陽光パネルアセンブリは、収納構成時に太陽電池パネルアセンブリの寸法が最小にするために太陽電池パネルアセンブリが折り畳まれるようにするヒンジ(または他の同様の機械装置)を利用して太陽電池パネルアセンブリを衛星に収容できるように構成される。この太陽光パネルアセンブリは通常、互いにおよび衛星に電気的および機械的に取り付けられた一つ以上の太陽光パネルを含む。太陽光パネルアセンブリ内の各太陽光パネルは通常、多数の個々のPV太陽電池を含み、それらは通常列状に配置され、それらの隣接する縁部で互いに電気的に接続されてPV太陽電池の二次元アレイを形成する。一般に、(軌道上にあるとき)衛星上に太陽電池パネルを配置するためのこれらの大きな剛性の太陽光パネルアセンブリおよびそれらに関連する機械的構成要素のサイズおよび重量は大きく、最小限にすることが望ましい。
太陽光パネルアセンブリのサイズおよび重量を最小限に抑えられるようにする手法は、大きくて重い剛性のハニカムパネルの代わりに軽量の可撓性基板またはブランケットを利用することを含んでいる。これらの手法のいくつかは、ハッブル宇宙望遠鏡および国際宇宙ステーション(「ISS」)の一次太陽光パネルアセンブリに利用されてきた。
ハッブル宇宙望遠鏡の場合、太陽光パネルはロールに梱包され、ロールの両側に取り付けられたブームが延伸するにつれてロールをシートに引き出すブームとともに展開された。ISS太陽光パネルは、アレイの下にマウントされた単一のブームが延伸するにつれて積み重ねられてシートになるように配置された細長いシート状の材料を折り畳んでプリーツをつけることによって積み重ねられ梱包された。
現在、提案されている新しいタイプの太陽光パネルアセンブリがISS用に開発されている。この手法は、ロールアウト太陽光アレイ(「ROSA」)として知られており、引出物のように空間で広がる新しいタイプの太陽光パネルであり、現在の剛性パネル設計よりもコンパクトである。米国航空宇宙局(「NASA」)によれば、提案されたROSA設計は、現在の剛性パネルアレイ技術よりも電力密度および収納効率およびスケーラビリティを大幅に改善し、将来のすべてのNASA、国防総省(「DoD」)および商用宇宙船で検討するための高い見込みがあるようである。
しかしながら、高密度のPV太陽電池を有し、収納位置に転動するのに十分に可撓性がある高出力密度の太陽光パネルアセンブリを製造することは非常に困難である。その理由は、PV太陽電池は一般的に剛性で、撓むと破損しやすく、PV太陽電池間の相互接続として利用される、配線または溶接されたタブは、典型的に太陽光パネルアセンブリに利用される可撓性基板またはブランケットの表面の平面から外側に延伸する装置だからである。これらの相互接続は、太陽光パネルアセンブリが太陽光パネルアセンブリ上の電気接続を短絡することなく、または相互接続またはPV太陽電池のいずれも物理的に破壊することなく、太陽光パネルアセンブリが円筒形状を有する収納状態に転動するとき適切に曲がる必要がある金属配線またはタブであり得る。
したがって、これらの制限に対処するシステムおよび方法が必要とされている。
転動可能に構成された転動可能太陽光発電モジュール(「RSPM」)が開示されている。RSPMは、可撓性基板、複数の光起電力(「PV」)太陽電池の隣接ストリング、および少なくとも一つの端部タブジャンパを含む。可撓性基板は、可撓性基板の長さと第1の平面を定義する上面を有する。PV太陽電池の複数の隣接ストリングは、可撓性基板の上面に取り付けられている。各PV太陽電池は、凸多角形である周囲を有する。複数の隣接ストリングは可撓性基板の長さに沿って転動可能に構成され、複数の隣接ストリングの各隣接ストリングは可撓性基板の長さに沿った配向を有し、一対の隣接ストリングの各2つの隣接ストリングは反対方向の配向を有する。少なくとも一つの端部タブジャンパは、複数の隣接ストリングに物理的かつ電気的に接続され、少なくとも一つの端部タブジャンパは、複数の隣接ストリングを電気的に接続して直列回路を形成する。
RSPMを製造する方法も開示されている。この方法は、複数のPV太陽電池を互いに取り付けて複数の隣接ストリングを形成すること、複数の端部タブを各隣接ストリングに取り付けること、および少なくとも一つの端部タブジャンパを複数の端部タブに取り付けることを含む。この方法はまた、2つのピックアップタブを取り付けてPV太陽光パネルアセンブリを作製すること、およびこのPV太陽光パネルアセンブリを可撓性基板に取り付けることを含む。
本発明の他の装置、器具、システム、方法、形態、および利点は、以下の図面および詳細な説明を検討することで当業者には明らかとなるか、あるいは明らかになるであろう。そのような追加のシステム、方法、形態、および利点はすべて、この説明に含まれ、本発明の範囲内にあり、添付の特許請求の範囲によって保護されることを意図している。
本発明は、以下の図面を参照することによってよりよく理解され得る。図面中の構成要素は必ずしも縮尺通りではなく、代わりに本発明の原理を例示することに重点が置かれている。図面において、同様の参照番号は異なる図を通して対応する部分を示す。
本開示による転動可能な太陽光発電モジュール(「RSPM」)の実装形態のブロック図である。 本開示による2×2 RSPMの実装形態の一例の上面図である。 本開示による48個の光起電力(「PV」)太陽電池を有するRSPMの実装形態の一例の上面図である。 本開示による第1の端部タブ、第2の端部タブ、および端部タブジャンパを例示する、図3に示すRSPMの拡大上面図である。 本開示による端部タブジャンパの実装形態の一例の斜視図である。 本開示による図5Aに示された端部タブジャンパの上面図である。 本開示による、図5Aおよび図5Bに示されている端部タブジャンパの側面図である。 本開示による面内相互接続の実装形態の一例の上面図である。 本開示による第1のトリミングされた面内相互接続の実装形態の一例の上面図である。 本開示による第2のトリミングされた面内相互接続の実装形態の一例の上面図である。 本開示による第3のトリミングされた面内相互接続の実装形態の一例の上面図である。 本開示による端部タブに取り付けられた面内相互接続の実装形態の一例の上面図である。 本開示による端部タブの実装形態の一例の上面図である。 本開示による複数のPV太陽電池の隣接ストリングの実装形態の一例の正面図である。 本開示による複数のPV太陽電池の隣接ストリングの実装形態の一例の背面図である。 本開示によるピックアップタブの実装形態の一例の斜視図である。 本開示による、非D形状PV太陽電池を使用したRSPMの別の実施形態の一例の上面図である。 本開示による、長方形の多角形の周囲を有する別のPV太陽電池の実装形態の一例の上面図である。 本開示による、湾曲した側面のD形状多角形の周囲を有する別のPV太陽電池の実装形態の一例の上面図である。 本開示による、8辺のD形状多角形の周囲を有する別のPV太陽電池の実装形態の一例の上面図である。 本開示による、8辺のD形状多角形の周囲を有するさらに別のPV太陽電池の実装形態の一例の上面図である。 本開示による、8辺の八角形の多角形の周囲を有する別のPV太陽電池の実装形態の一例の上面図である。 本開示によるPV太陽電池を製造する実装形態の一例のプロセス図である。 本開示による(図17に示す)PV太陽電池を製造する方法の実装形態の一例のフローチャートである。 本開示による複数のPV太陽電池の隣接ストリングの実装形態の一例の斜視図である。 本開示による複数のPV太陽電池の隣接ストリングの背側の斜視図である。 本明細書によるPV太陽光パネルアセンブリの実装形態の一例の斜視図である。 本開示によるPV太陽光パネルアセンブリの背側の斜視図である。 本開示による可撓性基板の実装形態の一例の斜視図である。 本開示による、図19A〜図21に示されたPV太陽光パネルアセンブリおよび可撓性基板から形成されたRSPMの斜視図である。 本開示による(図16に示す)PV太陽電池のPV太陽光パネルアセンブリおよび可撓性基板から形成されたRSPMの別の実施形態の一例の斜視図である。 本開示によるRSPMを製造する方法の実装形態の一例のフローチャートである。
転動可能に構成された転動可能な太陽光発電モジュール(「RSPM」)が開示されている。RSPMは、可撓性基板、複数の光起電力(「PV」)太陽電池の隣接ストリング、および少なくとも一つの端部タブジャンパを含む。可撓性基板は、可撓性基板の長さと第1の平面を定義する上面を有する。PV太陽電池の複数の隣接ストリングは、可撓性基板の上面に取り付けられている。各PV太陽電池は、凸多角形である周囲を有する。複数の隣接ストリングは可撓性基板の長さに沿って転動可能に構成され、複数の隣接ストリングの各隣接ストリングは可撓性基板の長さに沿った配向を有し、一対の隣接ストリングの各2つの隣接ストリングは反対方向の配向を有する。少なくとも一つの端部タブジャンパは、複数の隣接ストリングに物理的かつ電気的に接続され、少なくとも一つの端部タブジャンパは、複数の隣接ストリングを電気的に接続して直列回路を形成する。
RSPMを製造する方法も開示されている。この方法は、複数のPV太陽電池を互いに取り付けて複数の隣接ストリングを形成すること、複数の端部タブを各隣接ストリングに取り付けること、および少なくとも一つの端部タブジャンパを複数の端部タブに取り付けることを含む。この方法はまた、2つのピックアップタブを取り付けてPV太陽光パネルアセンブリを作製すること、およびこのPV太陽光パネルアセンブリを可撓性基板に取り付けることを含む。
図1では、本開示によるRSPM 100の実装形態のブロック図が示されている。この例では、RSPM 100は、可撓性基板102、複数の隣接する太陽電池ストリング(例えば、第1の隣接ストリング104、第2の隣接ストリング106、複数の第3(例えば3番目)からN−1の隣接ストリング108、およびN番目の隣接ストリング110)、ならびに複数の端部タブジャンパ(例えば、第1の端部タブジャンパ112、第2の端部タブジャンパ114、およびN番目の端部タブジャンパ116)を含む。図面において、3番目およびN番目は、明確さのために3RDおよびNTHとして表される。太陽電池の複数の隣接ストリングは、可撓性基板102の上面118上に一体化されている。この例では、複数の隣接ストリング内に2からN個の隣接ストリング104、106、108、および110があり得る。説明を簡単にするために、4ブロックの隣接ストリング104、106、108、および110のみが示されているが、RSPM 100の設計に基づいて任意の数の隣接ストリングが存在し得ることが当業者には理解されよう。この例では、複数の隣接ストリングの各隣接ストリング104、106、108、および110の配向120、122、124、および126(例えば方向)は、交互の方向で可撓性基板102の長さ128に沿っている。一例として、第1の隣接ストリング104および第2の隣接ストリング106は一対の隣接ストリングを形成し、第1の隣接ストリング104は可撓性基板102の長さ128に沿って第1の方向に第1の配向120を有し、第2の隣接ストリング106は第1の方向とほぼ反対方向の第2の方向122を有する。隣接ストリングの配向方向のこのパターンは、N番目の隣接ストリング110を含む一対の隣接ストリングで終わる複数の第3から第N−1の隣接ストリング108内の後続の一対の隣接ストリングについて繰り返される。この例では、第3の隣接ストリング(直接は示されていないが第3から第N−1の隣接ストリング108内)の第3の配向124は第2の配向122の反対方向にあり、N番目の配向126はN−1隣接ストリングの方向(直接は示されていないが3番目から第N−1の隣接ストリング108内)の反対の方向にある。
さらに、この例では、第2の隣接ストリング106は、第1の端部タブジャンパ112により第1の隣接ストリング104に、そして第2の端部タブジャンパ114により第3の隣接ストリング(第3から第N−1の隣接ストリング108内)に物理的かつ電気的に接続される。さらに、第3から第N−1の隣接ストリング108内で、他の隣接ストリング(図示せず)も、第1の端部タブジャンパ112および第2の端部タブジャンパ114が第3の隣接ストリング(第3から第N−1の隣接ストリング108内)を通して第1の隣接ストリング104と物理的かつ電子的に接続するのと同様に他の端部タブジャンパ(図示せず)を介して物理的および電気的に接続される。その上、同様に、第N−1の隣接ストリングは(第3から第N−1の隣接ストリング108内)は第Nの端部タブジャンパ116を介して第Nの隣接ストリング110に物理的かつ電気的に接続されている。
このようにして、複数の隣接ストリング(すなわち、第1の隣接ストリング104、第2の隣接ストリング106、複数の第3から第N−1の隣接ストリング108、および第Nの隣接ストリング110)が電気的に直列に接続される。さらに、この例では、第1のピックアップタブ130が第1の隣接ストリング104と物理的かつ電気的に接続され、第2のピックアップタブ132が第1の隣接ストリング104と、電気的直列回路が第1のピックアップタブ130と第2のピックアップタブ132との間で形成されるように物理的かつ電気的に接続されている。
この例では、複数の隣接ストリングの各隣接ストリング104、106、108、および110は、複数の端部タブ(図示せず)、複数のPV太陽電池(図示せず)、および複数の端部タブ(図示せず)を含み得る。一般に、各隣接ストリングは、第1の端部タブ、複数のPV太陽電池、および第2の端部タブを含み、複数のPV太陽電池は第1の端部タブと第2の端部タブとの間で物理的および電気的に直列に接続される。各隣接ストリング104、106、108、および110はまた、第1の端部タブを複数のPV太陽電池の第1のPV太陽電池に(複数の隣接ストリングの面内相互接続の第1の複数の隣接ストリングの面内相互接続により)、そして第2の端部タブを複数のPV太陽電池の最後のPV太陽電池に(複数の隣接ストリングの面内相互接続の第2の複数の隣接ストリングの面内相互接続により)物理的および電気的に接続する複数の隣接ストリングの面内相互接続を含む。さらに、複数の隣接ストリングの面内相互接続は、最初のPV太陽電池と最後のPV太陽電池との間、および対応する隣接ストリングに対して所定の配向で可撓性基板102の長さ128に沿って直列のやり方で他のPV太陽電池と相互に個々のPV太陽電池を物理的かつ電気的に接続する少なくとも第3の複数の隣接ストリングの面内相互接続を含む。
この例では、複数のPV太陽電池、複数の隣接ストリングの面内相互接続、および複数の端部タブは、RSPM100に十分な柔軟性を持たせ、RSPM100を損傷または短絡させることなく、円筒形の形状を有する収納位置へとRSPM100を長さ128の方向に転動できるように構成されている。
図2は、本開示によるRSPM 200の実装形態の一例の上面図である。説明を容易にするために、この例では、RSPM 200はPV太陽電池202、204、206、および208の2×2(すなわち、「2×2」)レイアウトを含む。RSPM 200はまた、上面212および可撓性基板の長さ214を有する可撓性基板210を含む。この例では、複数のPV太陽電池202、204、206、および208が、可撓性基板の長さ214に沿って2つの隣接ストリング216および218としてレイアウトされている。この例では、第1の隣接ストリング216は第1のPV太陽電池202および第2のPV太陽電池204を含み、第2の隣接ストリング218は第3のPV太陽電池206および第4のPV太陽電池208を含む。第1の隣接ストリング216および第2の隣接ストリング218は一対の隣接ストリングを形成する。その上、第1の隣接ストリング216は可撓性基板の長さ214に沿って第1の配向220を有し、第2の隣接ストリング218は可撓性基板の長さ214に沿って第1の配向220とは反対方向に第2の配向222を有する。
この例では、複数の隣接ストリングは、第1の隣接ストリング216と第2の隣接ストリング218を含む。第1の隣接ストリング216は、(複数のPV太陽電池202、204、206、および208の)第1のPV太陽電池202、第1の端部タブ224、および第1の端部タブ224を第1のPV太陽電池202に物理的かつ電気的に接続する第1の隣接ストリング216の第1の複数の面内相互接続226を含む。第1の隣接ストリング216はまた、(複数のPV太陽電池202、204、206、208の)第2のPV太陽電池204、および第2のPV太陽電池204を第2の端部タブ228に物理的および電気的に接続する第1の隣接ストリング216の第2の複数の面内相互接続230を含む。第2の隣接ストリング218は、(複数のPV太陽電池202、204、206、208の)第3のPV太陽電池206、第3の端部タブ232、および第3の端部タブ232を第3のPV太陽電池206に物理的かつ電気的に接続する第2の隣接ストリング218の第1の複数の面内相互接続234を含む。第2の隣接ストリング218はまた、(複数のPV太陽電池202、204、206、208の)第4のPV太陽電池208、および第4のPV太陽電池208を第4の端部タブ236に物理的かつ電気的に接続する第2の隣接ストリング218の第2の複数の面内相互接続238を含む。
その上、この2×2レイアウトの例では、第1の隣接ストリング216は、第2のPV太陽電池204を第1のPV太陽電池202に物理的かつ電気的に接続する少なくとも第1の隣接ストリング216の第3の複数の面内相互接続(図示せず)を含み、第2の隣接ストリング218は、第4のPV太陽電池208を第3のPV太陽電池206に物理的および電気的に接続する少なくとも第3の複数の第2の隣接ストリング218の面内相互接続(図示せず)を含む。RSPM 200のレイアウトが2×2レイアウトよりも大きい場合、第1の隣接ストリング216は、第1のPV太陽電池202および第2のPV太陽電池204だけより多く含み得る。したがって、第1の隣接ストリング216は、第1のPV太陽電池202を第1の隣接ストリング216内の別のPV太陽電池(図示せず)に物理的かつ電気的に接続する第3の複数の第1の隣接ストリング216の面内相互接続(図示せず)を含む。次に、第1の隣接ストリング216はさらに、第1のPV太陽電池202と第2のPV太陽電池204との間に他の任意のPV太陽電池(図示せず)を物理的かつ電気的に接続する追加の複数の第1の隣接ストリング216の面内相互接続、および第1の端部タブ224と第2の端部タブ228との間に、第1の端部タブ224から第2の端部タブ228まで電気的直列回路を共同形成する(第1のPV太陽電池202および第2のPV太陽電池204を含む)連続ストリングのPV太陽電池を形成する第2のPV太陽電池204を含む。同様に、RSPM 200のレイアウトが2×2レイアウトよりも大きい場合、第2の隣接ストリング218は、第3のPV太陽電池206および第4のPV太陽電池208だけより多く含み得る。したがって、第2の隣接ストリング218は、第3のPV太陽電池206を第2の隣接ストリング218内の別のPV太陽電池(図示せず)に物理的かつ電気的に接続する第3の複数の第2の隣接ストリング218の面内相互接続(図示せず)を含む。次に、第2の隣接ストリング218はさらに、第3のPV太陽電池206と第4のPV太陽電池208との間に他の任意のPV太陽電池(図示せず)を物理的かつ電気的に接続する追加の複数の第2の隣接ストリング218の面内相互接続、および第3の端部タブ232と第4の端部タブ236との間に、第3の端部タブ232から第4の端部タブ236まで電気的直列回路を共同形成する(第3のPV太陽電池206および第4のPV太陽電池208を含む)連続ストリングのPV太陽電池を形成する第4のPV太陽電池208を含む。
これらの例では、第2の端部タブ228と第3の端部タブ232は、例えば第3の端部タブ232と第4の端部タブ236の両方に、ギャップ溶接され得る端部タブジャンパ240を介して物理的かつ電気的に接続される。次に、RSPM 200は、第1の端部タブ224に物理的かつ電気的に接続された第1のピックアップタブ242および第4の端部タブ236に物理的かつ電気的に接続された第2のピックアップタブ244を含む。端部タブジャンパ240が第2の端部タブ228と第3の端部タブ232との間に接続された状態で、第1の隣接ストリング216と第2の隣接ストリング218は第1のピックアップタブ242から第2のピックアップタブ244への複合電気直列回路を形成する。
実施例として、PV太陽電池202、204、206、および208のそれぞれは、凸多角形であるパラメータを有するものとして示されている。この例では具体的に、PV太陽電池202、204、206、および208のそれぞれは、「D」形状の8辺の八角形であるパラメータを有するものとして示されており、第1の隣接ストリング216は(可撓性基板210の長さ214に沿って)第1の端部タブ224から第2の端部タブ228への方向に第1の配向220を有し、第2の隣接ストリング218は(これもまた可撓性基板210の長さ214に沿って)第3の端部タブ232から第4の端部タブ236への第1の方向220とは反対方向に第2の配向222を有する。この例では、PV太陽電池が「D」形状の外周を有するように示されているが、RSPM 200の設計に基づいて他の形状のパラメータも利用できることを当業者は理解するであろう。
この例では、第1の隣接ストリング216および第2の隣接ストリング218は、複数のPV太陽電池202、204、206、および208間の間隔が、可撓性基板210の上面212の表面領域の使用がほぼ最大になり、「デッドゾーン」である上面212に沿って小さな表面領域ギャップ246、248、250、252、254、および256のみを残すように、可撓性基板210の上面212上に互いに隣接して配置されている。第1の隣接ストリング216および第2の隣接ストリング218は反対方向に配向220および222を有する一対の隣接ストリングを形成する。この例では、第1のPV太陽電池202は、第4のPV太陽電池208の第1の側面260に隣接する第1の側面258を有する。第2のPV太陽電池204は、第3のPV太陽電池206の第1の側面264に隣接する第1の側面262を有する。さらに、第1の端部タブ224は第1のPV太陽電池202の正側に電気的に接続され、第2の端部タブ228は第2のPV太陽電池204の負側に電気的に接続され、第3の端部タブ232は第3のPV太陽電池206の正側に電気的に接続され、第4の端部タブ236は第4のPV太陽電池208の負側に電気的に接続される。第1のピックアップタブ242および第2のピックアップタブ244は、ポリイミド(例えば、デラウェア州ウィルミントンのデュポン社に登録されているKAPTON(登録商標))フィルム絶縁体266および268をそれぞれ含み、第1のピックアップタブ242と第2のピックアップタブ244を保護することに留意されたい。
本開示では、一つのPV太陽電池202、204、206、および208の上部(すなわち長縁部)と別のPV太陽電池202、204、206および208の底部(すなわち短縁部)との間の交差部の形状はRSPM 200の転動性を向上させる。さらに、ネスティング(すなわち、隣接するPV太陽電池202、204、206、および208を、低縁部が他の隣接するPV太陽電池202、204、206、および208の上縁部と重なり合うように隣接するやり方で一緒に配置すること)により、可撓性基板210の上面212のより高い利用率および上面212上のデッドゾーンの削減が可能になる。PV太陽電池202、204、206、および208間の複数の面内相互接続は、RSPM 200を転動させる線に沿った不均一性を回避するために整列される。一例として、短い距離(すなわち、PV太陽電池202、204、206、および208の長さ)を3インチ未満に維持し、PV太陽電池202、204、206、および208の表面領域を約76.88cmにすることによって、PV太陽電池202、204、206、および208を破壊することなくRSPM 200を転動させる能力を維持しながら、上面212の利用率を向上させるであろう。
図3を参照すると、48個のPV太陽電池301、302、303、304、305、306、307、308、309、310、311、312、313、314、315、316、317、318、319、320、321、322、323、324、325、326、327、328、329、330、331、332、333、334、335、336、337、338、339、340、341、342、343、344、345、346、347、および348を有するRSPM 300の実装形態の一例の上面図が本開示に従って示されている。48個のPV太陽電池301、302、303、304、305、306、307、308、309、310、311、312、313、314、315、316、317、318、319、320、321、322、323、324、325、326、327、328、329、330、331、332、333、334、335、336、337、338、339、340、341、342、343、344、345、346、347、および348は、それぞれ2つの端部タブおよび複数の面内相互接続を有する6つのPV太陽電池を有する6つの隣接ストリング350、352、354、356、358、および360内に配置される。
具体的には、第1の隣接ストリング350は、第1の端部タブ362、第2の端部タブ364、およびPV太陽電池301、302、303、304、305、306、307、および308を含む。第1の隣接ストリング350はさらに、第1の端部タブ362を第1のPV太陽電池301に物理的かつ電気的に接続するサブ複数の面内相互接続(図示せず)および第2の端部タブ364を第8のPV太陽電池308に物理的かつ電気的に接続する第2のサブ複数の面内相互接続(図示せず)を含む複数の面内相互接続(図示せず)を含む。第1の隣接ストリング350はさらに、第2のPV太陽電池302を第1のPV太陽電池301に、第7のPV太陽電池307を第8のPV太陽電池308に、残りのPV太陽電池303、304、305、および306を第2のPV太陽電池302、第7のPV太陽電池307およびそれら自体に物理的かつ電気的に接続する第3のサブ複数の面内相互接続(図示せず)を含む。したがって、第1の隣接ストリング350は、第1の端部タブ362から第2の端部タブ364までの電気的直列回路として構成されている。
第2の隣接ストリング352は、第1の端部タブ366、第2の端部タブ368、およびPV太陽電池309、310、311、312、313、314、315、および316を含む。第2の隣接ストリング352はさらに、第1の端部タブ366を第1のPV太陽電池309に物理的かつ電気的に接続するサブ複数の面内相互接続(図示せず)および第2の端部タブ368を第8のPV太陽電池316に物理的かつ電気的に接続する第2のサブ複数の面内相互接続(図示せず)を含む複数の面内相互接続(図示せず)を含む。第2の隣接ストリング352はさらに、第2のPV太陽電池310を第1のPV太陽電池309に、第7のPV太陽電池315を第8のPV太陽電池316に、残りのPV太陽電池311、312、313、および314を第2のPV太陽電池310、第7のPV太陽電池315およびそれら自体に物理的かつ電気的に接続する第3のサブ複数の面内相互接続(図示せず)を含む。したがって、第2の隣接ストリング352もまた、第1の端部タブ366から第2の端部タブ368までの電気的直列回路として構成されている。
第3の隣接ストリング354は、第1の端部タブ370、第2の端部タブ372、およびPV太陽電池317、318、319、320、321、322、323、および324を含む。第3の隣接ストリング354はさらに、第1の端部タブ370を第1のPV太陽電池317に物理的かつ電気的に接続するサブ複数の面内相互接続(図示せず)および第2の端部タブ372を第8のPV太陽電池324に物理的かつ電気的に接続する第2のサブ複数の面内相互接続(図示せず)を含む複数の面内相互接続(図示せず)を含む。第3の隣接ストリング354はさらに、第2のPV太陽電池318を第1のPV太陽電池317に、第7のPV太陽電池323を第8のPV太陽電池324に、残りのPV太陽電池319、320、321、および322を第2のPV太陽電池318、第7のPV太陽電池323およびそれら自体に物理的かつ電気的に接続する第3のサブ複数の面内相互接続(図示せず)を含む。したがって、第3の隣接ストリング354もまた、第1の端部タブ370から第2の端部タブ372までの電気的直列回路として構成されている。
第4の隣接ストリング356は、第1の端部タブ374、第2の端部タブ376、およびPV太陽電池325、326、327、328、329、330、331、および332を含む。第4の隣接ストリング356はさらに、第1の端部タブ374を第1のPV太陽電池325に物理的かつ電気的に接続するサブ複数の面内相互接続(図示せず)および第2の端部タブ376を第8のPV太陽電池332に物理的かつ電気的に接続する第2のサブ複数の面内相互接続(図示せず)を含む複数の面内相互接続(図示せず)を含む。第4の隣接ストリング356はさらに、第2のPV太陽電池326を第1のPV太陽電池325に、第7のPV太陽電池331を第8のPV太陽電池332に、残りのPV太陽電池327、328、329、および330を第2のPV太陽電池326、第7のPV太陽電池331およびそれら自体に物理的かつ電気的に接続する第3のサブ複数の面内相互接続(図示せず)を含む。したがって、第4の隣接ストリング356もまた、第1の端部タブ374から第2の端部タブ376までの電気的直列回路として構成されている。
第5の隣接ストリング358は、第1の端部タブ378、第2の端部タブ380、およびPV太陽電池333、334、335、336、337、338、339、および340を含む。第5の隣接ストリング358はさらに、第1の端部タブ378を第1のPV太陽電池333に物理的かつ電気的に接続するサブ複数の面内相互接続(図示せず)および第2の端部タブ380を第8のPV太陽電池340に物理的かつ電気的に接続する第2のサブ複数の面内相互接続(図示せず)を含む複数の面内相互接続(図示せず)を含む。第5の隣接ストリング358はさらに、第2のPV太陽電池334を第1のPV太陽電池333に、第7のPV太陽電池339を第8のPV太陽電池340に、残りのPV太陽電池335、336、337、および338を第2のPV太陽電池334、第7のPV太陽電池339およびそれら自体に物理的かつ電気的に接続する第3のサブ複数の面内相互接続(図示せず)を含む。したがって、第5の隣接ストリング358もまた、第1の端部タブ378から第2の端部タブ380までの電気的直列回路として構成されている。
さらに、第6の隣接ストリング360は、第1の端部タブ382、第2の端部タブ384、およびPV太陽電池341、342、343、344、345、346、347、および348を含む。第6の隣接ストリング360はさらに、第1の端部タブ382を第1のPV太陽電池341に物理的かつ電気的に接続するサブ複数の面内相互接続(図示せず)および第2の端部タブ384を第8のPV太陽電池348に物理的かつ電気的に接続する第2のサブ複数の面内相互接続(図示せず)を含む複数の面内相互接続(図示せず)を含む。第6の隣接ストリング360はさらに、第2のPV太陽電池342を第1のPV太陽電池341に、第7のPV太陽電池347を第8のPV太陽電池348に、残りのPV太陽電池343、344、345、および346を第2のPV太陽電池342、第7のPV太陽電池347およびそれら自体に物理的かつ電気的に接続する第3のサブ複数の面内相互接続(図示せず)を含む。したがって、第6の隣接ストリング360もまた、第1の端部タブ382から第2の端部タブ384までの電気的直列回路として構成されている。
RSPM 300はまた、複数の端部タブジャンパ386、387、388、389、および390を含み、第1の端部タブジャンパ386は第1の隣接ストリング350の第2の端部タブ364を第2の隣接ストリング352の第1の端部タブ366に物理的かつ電気的に接続し、第2の端部タブジャンパ387は第2の隣接ストリング352の第2の端部タブ368を第3の隣接ストリング354の第1の端部タブ370に物理的かつ電気的に接続し、第3の端部タブジャンパ388は第3の隣接ストリング354の第2の端部タブ372を第2の隣接ストリング356の第1の端部タブ374に物理的かつ電気的に接続する。さらに、第4の端部タブジャンパ389は第4の隣接ストリング356の第2の端部タブ376を第5の隣接ストリング358の第1の端部タブ378に物理的かつ電気的に接続し、第5の端部タブジャンパ390は第5の隣接ストリング358の第2の端部タブ380を第6の隣接ストリング360の第1の端部タブ382に物理的かつ電気的に接続する。この例では、RSPM 300は第1のピックアップタブ392および第2のピックアップタブ393をさらに含み、第1のピックアップタブ392は第1の隣接ストリング350の第1の端部タブ362に物理的かつ電気的に接続され、第2のピックアップタブは第6の隣接ストリング360の第2の端部タブ384に物理的かつ電気的に接続されている。したがって、複数の端部タブジャンパ386、387、388、389、および390は、第1のピックアップタブ392から第2のピックアップタブ393までの電気経路を有する複数の隣接ストリング350、352、354、356、358、および360から電気直列回路を作製する。
この例では、48個のPV太陽電池301、302、303、304、305、306、307、308、309、310、311、312、313、314、315、316、317、318、319、320、321、322、323、324、325、326、327、328、329、330、331、332、333、334、335、336、337、338、339、340、341、342、343、344、345、346、347、および348が可撓性基板395の上面394に取り付けられ、6つの隣接ストリング350、352、354、356、358、および360に対応するPV太陽電池は可撓性基板395の長さ396に沿って配置される。さらに、複数の隣接ストリング350、352、354、356、358、および360は、可撓性基板395の上面394のあらゆる「デッドゾーン」(すなわち、PV太陽電池によって覆われない上面394に沿った領域)を最小にするように、可撓性基板395の幅397に沿って配置される。この例では、個々の面内相互接続の長さは、第1の端部タブ362、366、370、374、378、および382と第2の端部タブ364、368、372、376、380、および384の位置ならびにPV太陽電池の列の位置を揃えるように設計されている。この例では、PV太陽電池の第1の列はPV太陽電池301、316、317、332、333、および348を含み、PV太陽電池の第2の列はPV太陽電池302、315、318、331、334、および347を含み、PV太陽電池の第3の列はPV太陽電池303、314、319、330、335、および346を含み、PV太陽電池の第4の列はPV太陽電池304、313、320、329、336、および345を含み、PV太陽電池の第5の列はPV太陽電池305、312、321、328、337、および344を含み、PV太陽電池の第6の列はPV太陽電池306、311、322、327、338、および343を含み、PV太陽電池の第7の列はPV太陽電池307、310、323、326、339、および342を含み、PV太陽電池の第8の列はPV太陽電池308、309、324、325、340、および341を含む。
一例として、可撓性基板395は、KAPTON(登録商標)などの2ミリメートルシートの可撓性ポリイミドフィルムであり得る。複数のPV太陽電池は、接着剤(例えば、カリフォルニア州カーピンテリアのNuSil Technology LLCによって製造されたCV−2568接着剤)を利用して可撓性基板395の上面394に結合され得る。この例では、可撓性基板395の長さ396は約23インチであり、幅397は約31インチである。各PV太陽電池が、カリフォルニア州シルマーのSpectrolab社によって製造された太陽電池プラス相互接続プラスカバーガラス(「CIC」)として組み立てられる場合、CICのサイズは幅約13cm、長さ約6.25cmで、約76.88cmの表面領域であり得る。CICは、例えば、カリフォルニア州シルマーのSpectrolab社によって製造されているXTJプライム太陽電池であり得る。この例では、PV太陽電池の狭いスペースのアレイのおおよそのサイズは、幅約28.87インチで長さ22.26インチであり、その結果、可撓性基板395の上面394上に少量のデッドゾーン(約10%未満)が生じる。
この例では、第1のピックアップタブ392および第2のピックアップタブ393はそれぞれ、RSPM 300から外部電源ハーネス(図示せず)にRSPM 300から生成された電力をルーティングするために、RSPM 300をRSPM 300の外部の他の回路に電気的に接続するために利用される銀クラッドニッケル−コバルト鉄合金(デラウェア州ウィルミントンのCRSホールディングス社によって製造されているKOVAR(登録商標)など)タブであり得る。さらに、各端部タブジャンパ(ターンアラウンドジャンパとしても知られている)386、387、388、389、および390はまた、銀クラッドニッケル−コバルト鉄合金(例えば、CRSホールディングス社(デラウェア州ウィルミントン)によって製造されているKOVAR(登録商標)など)から構成し得る。この例では、PV太陽電池301、302、303、304、305、306、307、308、309、310、311、312、313、314、315、316、317、318、319、320、321、322、323、324、325、326、327、328、329、330、331、332、333、334、335、336、337、338、339、340、341、342、343、344、345、346、347、および348を可撓性基板395の上面394上に結合する前に、端部タブジャンパ386、387、388、389、および390が、例えば溶接を利用して、対応する端部タブ362、364、366、368、370、372、374、376、378、および380に取り付けられる。
図4では、RSPM 300の拡大上面図が本開示による第2の隣接ストリング352の第1の端部タブ366、第1の隣接ストリング350の第2の端部タブ364、および第1の端部タブジャンパ386を例示している。この例では、第1の端部タブジャンパ386は、第8のPV太陽電池308および第1のPV太陽電池を可撓性基板395の上面394に結合する前に、第1の端部タブジャンパ386を第1の端部タブ366と第2の端部タブ364の両方に溶接接点400および402でそれぞれ溶接することによって取り付けられる。一例として、第1の端部タブジャンパ386は約1.588インチの長さを有し、溶接接点400および402はそれぞれ第1の端部タブジャンパ386の端部と第1の端部タブ366および第2の端部タブ364それぞれの両方の端部との間に約0.100インチのオーバーラップを有する。この例では、第1の端部タブジャンパ386は、第1の端部タブジャンパ386の端部で引っ張る力からの機械的応力緩和を可能にするために一つ以上の応力緩和ループ404を含み得る。
この例では、第8のPV太陽電池308および第1のPV太陽電池309をそれぞれ第2の端部タブ364および第1の端部タブ366に物理的かつ電気的に接続する複数の面内相互接続も示されている。具体的には、第8のPV太陽電池308は第8のPV太陽電池308を第2の端部タブ364に物理的および電気的に接続する第1、第2、および第3の面内相互接続406、408、および410を含み、および第1のPV太陽電池309は第1のPV太陽電池309を第1の端部タブ366に物理的かつ電気的に接続する第1、第2、第3、および第4の面内相互接続412、414、416、および418を含む。この例では、第2の端部タブ364、第1の端部タブ366、第1の端部タブジャンパ386、および面内相互接続406、408、410、412、414、416、および418は、接着剤および/またはSiOで上塗りされ、原子状酸素およびプラズマ誘起アーク放電の影響を軽減するため、これらの構成要素が確実に露出されないようにし得る。
第8のPV太陽電池308および第1のPV太陽電池309を整列させておくために、第2の端部タブ364および第1の端部タブ366は面内相互接続406、408、410、412、414、416、および418と組み合わせて利用されることを理解されたい。この例では、第8のPV太陽電池308に関連する面内相互接続406、408、および410の長さは、第1のPV太陽電池309に関連する面内相互接続412、414、416、および418の長さとは異なる。なぜなら、面内相互接続406、408、410、412、414、416、および418は、各隣接ストリングに対して所定の等価長を達成するようにトリミングされているからである。
一般に、複数の面内相互接続(面内相互接続406、408、410、412、414、416、および418を含む)は、複数の隣接ストリング350、352、354、356、358、および360が複数の端部タブ362、364、366、368、370、372、374、376、378、380、382、および384と整列したタブであることを可能にする。これにより、端面タブが相互接続回路(すなわち、RSPM 300の作製された直列回路)内で整列するように面内相互接続が配置されるので、製造自動化を促進するRSPM 300の回路アセンブリの製造が容易になる。したがって、隣接ストリング350、352、354、356、358、および360を容易に接続して相互接続回路(すなわち直列回路)を完成させることができる。したがって、一般に開示された端部タブを利用すると、面内相互接続は、複数の面内相互接続を介して直列に接続された複数のPV太陽電池を含む直列回路の作成を可能にし、平行であり、隣接ストリングが隣接ストリングのそれぞれの端部に位置する端部タブを含む複数の隣接ストリングを形成する。この手法は、自動化を容易にするだけでなく、所与の隣接ストリング(例えば、350、352、354、356、358、および360)またはRSPM 300全体の構成要素の転動を支援する。端部タブジャンパは、隣接ストリングが電気的に直列になり、端部タブが可撓性基板395の上面394上に物理的に整列するように端部タブを電気的に接続する。
この例では、第1のPV太陽電池309から第1の端部タブ366までの第1の面内相互接続412、第3の面内相互接続416、および第4の面内相互接続418は、第1のPV太陽電池309の正面表面420に物理的かつ電気的に接続される。さらに、第1のPV太陽電池309から第1の端部タブ366までの第2の面内相互接続414は第1のPV太陽電池309の背面にあるバイパスダイオード(図示せず)に物理的かつ電気的に接続された面内相互接続である。
図5A〜図5Cを参照すると、本開示による端部タブジャンパ500の一例が示されている。具体的には、図5Aに、本開示による端部タブジャンパ500の実装形態の一例の斜視図を示す。図5Bに、本開示による端部タブジャンパ500の上面図を示し、図5Cに、本開示による端部タブジャンパ500の側面図を示す。この例では、端部タブジャンパ500は少なくとも一つの薄型応力緩和ループ502ならびに整列された端部タブ(図示せず)と溶接接触するための第1のオーバーラップ領域504および第2のオーバーラップ領域506を含む。この例では、第1のオーバーラップ領域504および第2のオーバーラップ領域506は、図4に示される溶接接点400および402に対応する。同様に、薄型応力緩和ループ502は、図4に示す応力緩和ループ404に対応する。
図6Aでは、本開示による面内相互接続600(例えば、412、414、416、または418)の実装形態の一例の上面図が示されている。面内相互接続600は、第1のタブ602、第2のタブ604、および「無限ループ」または楕円形(「面内相互接続の無限タブ」としても知られるが、本明細書では無限相互接続606と呼ばれる)の形状の応力緩和セクションを含む。面内相互接続600は、平面外の応力緩和相互接続と比較して応力緩和および機能性を提供する平坦で薄型の相互接続タブである。この例では、第1のタブ602および第2のタブ604は、複数の「つま先」(すなわち、第1のタブ602および第2のタブ604の平行部分)を有する面内相互接続600の端部である。無限相互接続606は、面内相互接続600の平面上にあり、無限相互接続606の中点と交差する仮想中心軸線608上に位置する仮想ヒンジに沿って撓むことを可能にする面内相互接続600上の応力緩和セクションである。一例として、無限相互接続606は、例えば、約−175℃〜約155℃の間であり得る広い温度範囲にわたって応力緩和を提供する。開示されたように、面内相互接続600はRSPMの転動によって撓んでも、面内相互接続600が電気的短絡しても、物理的キンクが面内相互接続600で生じても損傷を受けない。この例では、面内相互接続600は第1の長さ610を有する。
図6Bは、本開示による第2の長さ612にトリミングされた面内相互接続600の実装形態の一例の上面図である。図6Cでは、面内相互接続600は第3の長さ614にトリミングされて示されており、図6Dでは、面内相互接続600は第4の長さ616にトリミングされて示されている。
図4に戻ると、第8のPV太陽電池308の第1、第2、および第3の面内相互接続406、408、および410の第1の長さは、第1、第3、および第4の面内相互接続412、416、および418の第2の長さならびに第2の面内相互接続414の第3の長さとは異なることを理解されたい。これらの異なる長さの理由は、第8のPV太陽電池308および第1のPV太陽電池309を、第1の隣接ストリング350の整列した第2の端部タブ364および第2の隣接ストリング352の第1の端部タブ366に適切に整列させるためである。言い換えれば、第8のPV太陽電池308の第1、第2、および第3の面内相互接続406、408、および410は、第1の隣接ストリング350の直列回路を完成するために第2の端部タブ364を第8のPV太陽電池308の背側に適切に電気的に接続するように設計された第1の長さを有し、他方、第1、第3、および第4の面内相互接続412、414、および418は第2の隣接ストリング352の直列回路を完成するために第1の端部タブ366を第1のPV太陽電池309の前面420の縁部422に適切に電気的に接続するように設計された第2の長さを有する。この例では、第2の面内相互接続414は第3の長さ(第1、第3、および第4の面内相互接続412、414、および418の第2の長さとは異なり得る)を有する。その理由は、第2の面内相互接続414が第1の端部タブ366を第1のPV太陽電池309の背側のバイパスダイオード(図示せず)に電気的に接続するように設計されているためである。
図6Aから図6Dに戻ると、面内相互接続600の長さ610、612、614、および616は、RSPMの隣接ストリングの設計によって予め決められている。一例として、(図示のように)第8のPV太陽電池308の第1、第2、および第3の面内相互接続406、408、および410は図6Aおよび図6Cに示すように第1の長さ610または第3の長さ614を有し得る。一方、(図示されるように)第1のPV太陽電池309の第1、第3、および第4の面内相互接続412、414、および418は、図6Bに示されるように第2の長さ612を有し得る。さらに、(図示されるように)第1のPV太陽電池309の第2の面内相互接続414は、図6Dに示されるように第4の長さ616を有し得る。この例では、これらの異なる長さ610、612、614、および616は、それぞれの長さをRSPMの設計によって決定された所定の長さ値にトリミングすることによって製造し得る。一例として、面内相互接続600がデフォルトの元の長さ値を有する量で製造される場合、第1の長さ610は元の長さ値であると仮定される。次に、第2の長さ612はRSPMの設計に基づく所定のトリム量だけ第1のタブ602および第2のタブ604をトリミングすることによって製造される。このトリミングで第3のタブ618と第4のタブ620が生成される。同様に、元の長さ(すなわち、第1の長さ)が所与の設計に対して大きすぎる場合、トリミングでまた、第5のタブ622および第6のタブ624が製造され得る。さらに、図6Dでは、第4の長さ616はRSPMの設計に基づいて、元のタブのうちの一つ(すなわち、第1のタブ602または第2のタブ604のいずれか)だけをトリミングすることによって生成され得る。この例では、第2のタブ604は第7のタブ626を製造するためにトリミングされているように示されている。あるいは、第1のタブは、設計の目的を変えることなく、第2のタブ604の代わりにトリミングされ得る。その上、RSPMの所望の設計に基づいて、第1のタブ602および第2のタブ604の所定量のトリミング値の他の組み合わせを利用し得る。
図7では、端部タブ706に取り付けられた面内相互接続700、702、および704の実装形態の一例の上面図が本開示により示されている。この例では、面内相互接続700、702、および704は、図4に示される第8のPV太陽電池308の第1、第2、および第3の面内相互接続406、408、および410とし得る。この例では、面内相互接続700、702、および704は、それぞれ(面内相互接続700、702、および704の)第1のタブ714、第2のタブ716、および第3のタブ718で溶接点708、710、および712を介して端部タブ706に取り付けられている。面内相互接続700、702、および704はまた、それぞれ第4のタブ720、第5のタブ722、第6のタブ724、第1の無限相互接続726、第2の無限相互接続728、および第3の無限相互接続730を含む。
先に論じたように、無限相互接続726、728、および730は、面内相互接続700、702、および704の平面上にあり、無限相互接続726、728、および730の中点と交差する、無限相互接続726、728、および730の仮想中心軸線732上に位置する仮想ヒンジに沿って撓むことを可能にする面内相互接続700、702、および704上の応力緩和セクションである。一般に、面内相互接続700、702、および704(および図6A〜図6Dに関して説明したような面内相互接続のタブの所定のトリミングに基づく他の面内相互接続の変形例)は、各隣接ストリングのそれぞれで端部タブの整列ができるように所定の長さにトリミングされる。これは、面内相互接続700、702、および704をトリミングして、各隣接ストリングについて所定の等価の長さを達成することによって成し遂げられる。したがって、面内相互接続700、702、および704は、仮想中心軸線732に沿って撓むことができるように配置される。長さが予め決まったら、端部タブジャンパ(例えば端部タブジャンパ500)を利用して、隣接ストリングの隣接する端部タブを互いに物理的かつ電気的に接続する。これにより、製造のための自動化が容易であり、RSPMの構成要素の転動を支援するRSPMの構成要素のレイアウトがもたらされる。このように、この手法を利用して、RSPMは一連の隣接ストリングを並列に形成するために複数の面内相互接続を介して相互接続された一連のPV太陽電池を有する回路を含み、隣接ストリングは各隣接ストリングの端部に配置された端部タブを含み、隣接ストリングは互いに並列である。次に、隣接ストリングが電気的に直列で、端部タブが互いに物理的に整列するように、端部タブジャンパが端部タブを互いに接続する。
図8には、本開示による端部タブ800の実装形態の一例の上面図が示されている。一般に、端部タブ800は平らな金属片であり、打ち抜き加工の前にプレハブブランクとし得る。
図9Aを参照すると、本開示による複数のPV太陽電池の隣接ストリング900の実装形態の一例の正面図が示されている。この例では、説明を容易にするために複数のPV太陽電池のうちの2つのPV太陽電池902および904が示されている。しかしながら、PV太陽電池の数は、2を超える任意の数であり得ることを理解されたい。図9Bでは、複数のPV太陽電池(すなわち、PV太陽電池902および904を含む)の隣接ストリング900の実装形態の背面図が本開示に従って示されている。
この例では、第1のPV太陽電池902は面内相互接続908、910、および912を介して第1の端部タブ906と、そして面内相互接続916、918、920、および922を介して一つ以上のPV太陽電池914とそれぞれ物理的かつ電気的に接続される。さらに、面内相互接続922は、第1のPV太陽電池902の背面926上でバイパスダイオード924に物理的かつ電気的に接続されている。さらに、面内相互接続908、910、および912は、第1のPV太陽電池902の背面926上の回路(図示せず)に物理的かつ電気的に接続され、面内相互接続916、918、および920は第1のPV太陽電池902の正面928の縁部927に物理的かつ電気的に接続されている。
同様に、第2のPV太陽電池904は面内相互接続932、934、936、および938を介して第2の端部タブ930と、そして面内相互接続940、942、944、および946を介して一つ以上のPV太陽電池914とそれぞれ物理的かつ電気的に接続される。さらに、面内相互接続934は、第2のPV太陽電池904の背面950上でバイパスダイオード948に物理的かつ電気的に接続されている。その上、面内相互接続932、936、および938は、第2のPV太陽電池904の正面952の縁部956に物理的かつ電気的に接続されている。その上、面内相互接続940、942、944、および946は、第2のPV太陽電池904の背面950上の回路(図示せず)に物理的かつ電気的に接続され、面内相互接続916、918、920、および922は一つ以上のPV太陽電池914の背面954に物理的かつ電気的に接続されている。面内相互接続944は、一つ以上のPV太陽電池914のバイパスダイオード957に物理的かつ電気的に接続されている。
この例では、面内相互接続908、910、912、916、918、920、922、932、934、936、938、940、942、944、および946は、図6A〜6Dに関して前述したように異なる長さを有し得る。例えば、(前述したように)幅が約13cm、長さが約6.25cm、表面領域が約76.88cmのサイズを有するPV太陽電池を仮定すると、面内相互接続940、942、および946は図6Aに示される面内相互接続600と同様の形状を有する約0.659インチの長さを有し得る。面内相互接続908、910、および912は、約0.931インチ(図6Dに示される面内相互接続600と同様の形状を有する)の長さを有し得、面内相互接続922からバイパスダイオード924までは図6Cに示される面内相互接続600と同様の形状で約0.730インチの長さを有し得る。さらに、第2のPV太陽電池904の縁部956から第2の端部タブ930の外側縁部958までの距離は約0.377インチであり得、面内相互接続932、934、936、および938の溶接点は第2の端部タブ930の外側縁部958から約0.020インチ、および第2のPV太陽電池904の縁部956から約0.051インチに位置する。その上、第1のPV太陽電池902の縁部960から第1の端部タブ906の外側縁部962までの距離は、約0.377インチであり得る。
バイパスダイオード924、948、および957は、異なるPV太陽電池が特定の隣接する一連のPV太陽電池のストリングを通して連続的に電流を流すことを可能にする装置であることを当業者は理解するであろう。具体的には、いくつかのPV太陽電池が日陰または直列に接続された他のPV太陽電池と同じくらいの太陽エネルギーを受けていないとき、大きな太陽エネルギーを受けるPV太陽電池は、受け取る太陽エネルギーの量が少ないためにより少ない電流を生み出しているPV太陽電池よりも大きな電流を生み出す。バイパスダイオードを使用しない場合の結果は、高電流を生み出すPV太陽電池は、すべて直列に接続され、直列回路の電流は回路全体で同じなので、より低い電流を生み出すPV太陽電池が処理できるよりも多くの電流を通すようにさせることである。これは、より低い電流を生み出すPV太陽電池への損傷、またはシステムに正味の電圧損失を引き起こす負電圧の領域での損傷をもたらす可能性がある。バイパスダイオードは、より低い電流を生み出すPV太陽電池を通る電圧損失を低減する並列回路で、電流をより低い電流を生み出すPV太陽電池の周りに通すことを可能にすることによってこの状態を防止する。
この例では、各セットの面内相互接続は、各セットの面内相互接続がこれらの仮想中心軸線の周りで面内相互接続を撓むことを可能にする仮想中心軸を有するように物理的に整列されている。具体的には、第1のセットの面内相互接続908、910、および912は、第1の仮想中心軸線964を有する。第2のセットの面内相互接続916、918、920、および922は、第2の仮想中心軸線966を有する。第3のセットの面内相互接続940、942、944、および946は第3の仮想中心軸線968を有し、第4のセットの面内相互接続932、934、936、および938は第4の仮想中心軸線970を有する。これらの仮想軸線964、966、968、および970は、隣接ストリング900を撓めて転動させることを可能にするのをサポートする。
図10は、本開示によるピックアップタブ1000の実装形態の一例の斜視図である。一般に、ピックアップタブ1000は、つま先1002を有する平坦な金属片である。図11〜図16を参照すると、本開示による、異なる凸多角形の形状を有する、いくつかの可能なPV太陽電池が示されている。図11では、約12.71cmの幅1102、約6.25cmの長さ1104、および結果として約73cmの表面領域1106を有する6面多角形を有する(本開示による)PV太陽電池1100が示されている。図12では、約6.91cmの幅1202、約3.97cmの長さ1204、および結果として約27cmの表面領域1206を有する長方形の多角形を有する(本開示による)PV太陽電池1200が示されている。図13には、約13.89cmの幅1302、約6.96cmの長さ1304、および結果として約80cmの表面領域1306を有するD形状多角形(2つの湾曲した辺を備える)を有する(本開示による)PV太陽電池1300が示されている。図14では、約5.428cmの幅1402、約2.596cmの長さ1404、および結果として約76.88cmの表面領域1406を有する別のD形状多角形(8辺を有する)を有する(本開示による)PV太陽電池1400が示されている。先に論じたように、PV太陽電池1400は、可撓性基板の上面の使用を最適化し、あらゆるデッドゾーンを最小限に抑えるために、前の例で利用された形状とし得る。同様に、図15では、約5.428cmの幅1502、約2.596cmの長さ1504、および結果として約78.89cmの表面領域1506を有するさらに別のD形状多角形(8辺を有する)を有する(本開示による)PV太陽電池1500が示されている。PV太陽電池1400とPV太陽電池1500との間の表面領域の差は、D形状多角形での辺の幾何学的位置に基づいている。先に論じたように、PV太陽電池1500は、可撓性基板の上面の使用を最適化し、あらゆるデッドゾーンを最小限に抑えるために、前の例で利用された形状とし得る。
一般に、図11〜図15に示される異なるPV太陽電池の例示的な多角形形状は、幅と長さとの間に約2対1の比を有する凸多角形である。この比率は、RSPMを撓めて転動することを可能にするのに役立つ。しかしながら、異なる多角形形状を有する他のPV太陽電池もRSPMで利用され得る。例えば、図16では、8辺を備える八角形形状の多角形周囲を有する別のPV太陽電池1600の実装形態の一例の上面図が本開示により示されている。この例では、PV太陽電池1600は、幅1602と長さ1604との間に約1対1の比を有する凸多角形である。幅1602および長さ1604の値は、可撓性基板の上面の使用を最適化し、デッドゾーンを最小限に抑えるために、RSPMの設計によって予め決められている。得られたPV太陽電池1600の表面領域1606は、幅1602と長さ1604の乗算から切り出し領域1608、1610、1612、および1614を引いたものにほぼ等しい。
図17を参照すると、本開示によるPV太陽電池を製造する実装形態の一例のプロセス図が示されている。このプロセスは、まず、上面1710を有するPV太陽電池基板1708の縁部1706に複数の面内相互接続1700、1702、および1704を取り付けることによって始まる。次に、カバーガラス1712がPV太陽電池基板1708の上面1710に取り付けられる。次に、PV太陽電池基板1708を転回し、背側バイパスダイオード1714、バイパスダイオードアセンブリ1716、および面内相互接続1718をPV太陽電池基板1708の背側1720に取り付けて、完成したPV太陽電池1722を製造する。
図18では、PV太陽電池1722を製造する方法1800の実装形態の一例のフローチャートが本開示により示されている。方法1800は、ステップ1802で、前面の面内相互接続1700、1702、および1704をPV太陽電池基板1708の縁部1706に取り付けることによって開始する。ステップ1804で、カバーガラス1712がPV太陽電池基板1708の上面1710に取り付けられる。ステップ1806で、PV太陽電池基板1708を転回し、背側バイパスダイオード1714、バイパスダイオードアセンブリ1716、および面内相互接続1718をPV太陽電池基板1708の背側1720に取り付けて、完成したPV太陽電池1722を製造する。ステップ1808で、PV太陽電池1722が適切に機能し、方法1800が終了することを確認するためにエレクトロルミネセンス検査および試験が行われる。
PV太陽電池1722が製造されると、PV太陽電池(PV太陽電池1722など)の隣接ストリングを製造し、可撓性基板上に結合して、図19Aから図23に示すようにRSPMを製造し得る。具体的には、図19Aは複数のPV太陽電池1902の隣接ストリング1900の実装形態の一例の斜視図である。斜視図は、PV太陽電池1902の上面図である。この例では、8個のPV太陽電池1902が示されているが、RSPMの設計に基づいて任意の複数のPV太陽電池1902を利用し得ることを理解されたい。第1のPV太陽電池1904および第8のPV太陽電池1906は、それぞれ第1の端部タブ1908および第2の端部タブ1910に取り付けられている。取り付けは、前述のように、第1の端部タブ1908と第1のPV太陽電池1904の両方に第1の複数の面内相互接続を溶接することによって達成される。第8のPV太陽電池1906は第2の端部タブ1910に溶接されている。前述のとおりさらに、個々のPV太陽電池間の複数の面内相互接続を溶接することによって、(複数のPV太陽電池1902内の)残りのPV太陽電池を互いに取り付け、第1のPV太陽電池1904と第8のPV太陽電池1906を取り付ける。溶接プロセスは自動溶接機を使用して達成し得る。図19Bでは、複数のPV太陽電池1902の隣接ストリング1900の背側の斜視図が示されている。この例では、PV太陽電池1902を互いに、および第1の端部タブ1908および第2の端部タブ1910を物理的および電気的に接続する複数の面内相互接続が示されている。さらに、PV太陽電池1902の背側に取り付けられた(例えば溶接された)複数のバイパスダイオード1912およびダイオードアセンブリも示されている。
図20Aでは、本明細書によるPV太陽光パネルアセンブリ2000の実装形態の一例の斜視図が示されている。PV太陽光パネルアセンブリ2000は、複数の隣接ストリング2002、2004、2006、2008、2010、および2012と、複数の端部タブジャンパ2014、2016、2018、2020、および2022を含む。PV太陽光パネルアセンブリ2000はまた、第1の端部タブ2026に取り付けられる(例えば、溶接される)第1のピックアップタブ2024と、最後の端部タブ2030に取り付けられる(例えば、溶接される)第2のピックアップタブ2028を含む。
図20Bは本開示によるPV太陽光パネルアセンブリ2000の背側の斜視図である。この図では、複数の面内相互接続がPV太陽電池および端部タブに取り付けられて示されている。PV太陽電池の背側は、面内相互接続、バイパスダイオード、およびバイパスダイオードアセンブリを示す。この完成したPV太陽光パネルアセンブリ2000は可撓性基板上に結合されるであろう。
図21では、本開示による可撓性基板2100の実装形態の一例が示されている。前述のように、可撓性基板2100は、例えばKAPTON(登録商標)などのポリイミドにし得る。可撓性基板2100は、PV太陽光パネルアセンブリ2000を受け入れて結合されるように構成された上面2102を有する。図22では、PV太陽光パネルアセンブリを可撓性基板2100の上面2102上にレイアウトして結合してRSPM 2200を製造する。
図23は、本開示による(図16に示す)PV太陽電池のPV太陽光パネルアセンブリおよび可撓性基板2302から形成されたRSPM2300の別の実施形態の一例の斜視図である。この例では、D形状PV太陽電池の代わりに、六角形のPV太陽電池2304(例えば、図16に示すPV太陽電池1600など)が利用される。この例では、PV太陽電池2304の7つの隣接ストリング2306、2308、2310、2312、2316、2318、および2320が製造され、置かれ、そして可撓性基板2302の上面2322に結合される。この結果、可撓性基板2302の上面2322上に複数のデッドゾーン2324が生じる。図19A〜図22について説明したのと同じ手順を利用してRSPM 2300を製造する。RSPM 2300はまた、第1および第2のピックアップタブ2326および2328を含む。個々の六角形のPV太陽電池2304のサイズに応じて、同じ種類の端部タブおよび端部タブジャンパの種類を前述のように利用し得る。しかしながら、個々の六角形のPV太陽電池2304のサイズが大きすぎて、端部タブジャンパ用の平坦なストリップを適切に利用することができない場合、端部タブジャンパ2330、2332、2334、2336、2338、および2340は、円筒状配線が端部タブに取り付けられ、上面2322に平行な平面から外側に延伸しない面内湾曲を有するように設計されている、堅い円筒状配線を代わりに利用することができる。さらに、この例では、第1のピックアップタブ2326および第2のピックアップタブ2328もまた、それぞれ、第1の端部タブ2342および最後の端部タブ2344に物理的および電気的に接続された湾曲した堅い円筒状配線である。
図24を参照すると、RSPM 2200を製造する方法2400の実装形態の一例のフローチャートが本開示により示されている。方法2400は、ステップ2402で、図17および図18に関して前述したように複数のPV太陽電池を製造することによって開始する。次に、ステップ2404で、PV太陽電池を一緒に取り付けて、図19Aおよび図19Bに示すように複数の隣接ストリングを形成する。前述のように、取り付け手段は、第1のPV太陽電池の縁部および隣接するPV太陽電池の背側に面内相互接続を溶接することを含み得る。次に、ステップ2406で、取り付けられたPV太陽電池を端部タブに取り付け(例えば、溶接)、完全な隣接ストリングを形成する。ステップ2404とステップ2406の順序は任意選択で逆にし得るか、または同時に実行することさえし得ることを理解されたい。ステップ2408で、端部タブジャンパが端部タブに取り付けられ(例えば、溶接)、ステップ2410で、ピックアップタブが端部タブに取り付けられ(例えば、溶接で)、PV太陽光パネルアセンブリ2000が作製される。取り付け手段は自動溶接機による溶接であり得る。次に、ステップ2412で可撓性基板2100を準備し、ステップ2414でPV太陽光パネルアセンブリ2000を可撓性基板2100に(例えば接着剤で)結合する。次に、ステップ2416で、露出した金属および可撓性基板を保護用の接着材料でオーバーコートし得る。次に、ステップ2418で、PV太陽光パネルアセンブリ2000を硬化させ、方法2400は終了する。
さらに、本開示は、以下の条項による例を含む。
条項1.転動可能に構成された転動可能な太陽光発電モジュールであり、当該モジュールは、可撓性基板で、当該可撓性基板は可撓性基板の長さと第1の平面を定義する上面を有するものと、可撓性基板の上面に取り付けられた複数の光起電力(「PV」)太陽電池の複数の隣接ストリングで、各PV太陽電池が凸多角形である周囲を有するもので、複数の隣接ストリングが可撓性基板の長さに沿って転動可能なように構成され、複数の隣接ストリングの各隣接ストリングが可撓性基板の長さに沿った配向を有し、一対の隣接ストリングの各2つの隣接ストリングが反対方向に対応する配向を有するものと、複数の隣接ストリングに物理的かつ電気的に接続された少なくとも一つの端部タブジャンパで、少なくとも一つの端部タブジャンパが複数の隣接ストリングを電気的に接続して直列回路を形成するものとを備えている。
条項2.少なくとも一つの端部タブジャンパが複数の端部タブジャンパで、各端部タブジャンパが少なくとも一つの応力緩和ループを含む、条項1のモジュール。
条項3.複数の隣接ストリングが第1の隣接ストリングおよび第2の隣接ストリングを含み、第1の隣接ストリングは複数のPV太陽電池の第1のPV太陽電池、第1の端部タブ、第1の端部タブを第1のPV太陽電池に物理的かつ電気的に接続する第1の隣接ストリングの第1の複数の面内相互接続、複数のPV太陽電池の第2のPV太陽電池、第2の端部タブ、および第2のPV太陽電池を第2の端部タブに物理的かつ電気的に接続する第1の隣接ストリングの第2の複数の面内相互接続を含み、第2の隣接ストリングは複数のPV太陽電池の第3のPV太陽電池、第3の端部タブ、第3の端部タブを第3のPV太陽電池に物理的かつ電気的に接続する第2の隣接ストリングの第1の複数の面内相互接続、複数のPV太陽電池の第4のPV太陽電池、第4の端部タブ、および第4のPV太陽電池を第4の端部タブに物理的かつ電気的に接続する第2の隣接ストリングの第2の複数の面内相互接続を含み、少なくとも一つの端部タブジャンパが第2の端部タブおよび第3の端部タブに物理的かつ電気的に接続している条項2のモジュール。
条項4.上面のより高い利用率およびそれに対応する可撓性基板上のデッドゾーンの低減をもたらすために、複数のストリングが入れ子になっている、条項3のモジュール。
条項5.第1のピックアップタブと第2のピックアップタブとをさらに含み、第1のピックアップタブが第1の端部タブに物理的および電気的に接続され、第2のピックアップタブが第4の端部タブに物理的かつ電気的に接続されている、条項3のモジュール。
条項6.第1の隣接ストリングの第1の複数の面内相互接続の各面内相互接続が第1の無限相互接続を含み、第1の隣接ストリングの第2の複数の面内相互接続の各面内相互接続は第2の無限相互接続を含み、第2の隣接ストリングの第1の複数の面内相互接続の各面内相互接続は第3の無限相互接続を含み、第2の隣接ストリングの第2の複数の面内相互接続の各面内相互接続は第4の無限相互接続を含み、第1の無限相互接続、第2の無限相互接続、第3の無限相互接続、および第4の無限相互接続が中心軸線に沿って撓むこと可能にする条項5のモジュール。
条項7.第1のPV太陽電池、第2のPV太陽電池、第3のPV太陽電池、および第4のPV太陽電池の両方の背面にバイパスダイオードをさらに含み、バイパスダイオードが第1の隣接ストリングの第2の複数の面内相互接続および第2の隣接ストリングの第2の複数の面内相互接続に物理的かつ電気的に接続されている条項6のモジュール。
条項8.各PV太陽電池が幅と長さを有し、長さに対する幅のアスペクト比が長さに沿った転動を可能にするために約2対1である、条項7のモジュール。
条項9.各PV太陽電池が8辺の凸多角形である周囲を有する、条項8のモジュール。
条項10.各PV太陽電池が約76.88cmに等しい表面領域を有する、条項9のモジュール。
条項11.各PV太陽電池が約78.89cmに等しい表面領域を有する、条項10のモジュール。
条項12.複数の隣接ストリングが少なくとも2つの隣接ストリングを含み、少なくとも2つの隣接ストリングの第1の隣接ストリングは第1の隣接ストリングの第1の端部タブ、第1の隣接ストリングの第2の端部タブ、第1の端部タブと第2の端部タブとの間の第1の複数のPV太陽電池、第1の端部タブを複数のPV太陽電池の第1のPV太陽電池に物理的かつ電気的に接続する第1の隣接ストリングの第1の複数の面内相互接続、第2の端部タブを複数のPV太陽電池の最後のPV太陽電池に物理的かつ電気的に接続する第1の隣接ストリングの第2の複数の面内相互接続ならびにサブ複数のPV太陽電池を互いに、そして第1のPV太陽電池および最後のPV太陽電池に物理的かつ電気的に接続する第1の隣接ストリングの第3の複数の面内相互接続を含み、少なくとも2つの隣接ストリングの第2の隣接ストリングは第2の隣接ストリングの第1の端部タブ、第2の隣接ストリングの第2の端部タブ、第1の端部タブと第2の端部タブとの間の第2の複数のPV太陽電池、第1の端部タブを複数のPV太陽電池の第1のPV太陽電池に物理的かつ電気的に接続する第2の隣接ストリングの第1の複数の面内相互接続、第2の端部タブを複数のPV太陽電池の最後のPV太陽電池に物理的かつ電気的に接続する第2の隣接ストリングの第2の複数の面内相互接続ならびにサブ複数のPV太陽電池を互いに、そして第1のPV太陽電池および最後のPV太陽電池に物理的かつ電気的に接続する第2の隣接ストリングの第3の複数の面内相互接続を含み、少なくとも一つの端部タブジャンパが第1の隣接ストリングの第2の端部タブと第2の隣接ストリングの第1の端部タブに物理的かつ電気的に接続されている条項2のモジュール。
条項13.上面のより高い利用率およびそれに対応する可撓性基板上のデッドゾーンの低減をもたらすために、複数のストリングが入れ子になっている条項12のモジュール。
条項14.第1の隣接ストリングの第1のピックアップタブをさらに含み、第1のピックアップタブが第1の隣接ストリングの第1の端部タブに物理的および電気的に接続されている条項12のモジュール。
条項15.第1の隣接ストリングの第1の複数の面内相互接続の各面内相互接続が第1の無限相互接続を含み、第1の隣接ストリングの第2の複数の面内相互接続の各面内相互接続が第2の無限相互接続を含み、第1の隣接ストリングの第3の複数の面内相互接続の各面内相互接続が第3の無限相互接続を含み、第2の隣接ストリングの第1の複数の面内相互接続の各面内相互接続が第4の無限相互接続を含み、第2の隣接ストリングの第2の複数の面内相互接続の各面内相互接続が第5の無限相互接続を含み、第2の隣接ストリングの第3の複数の面内相互接続の各面内相互接続が第6の無限相互接続を含み、第1の無限相互接続、第2の無限相互接続、第3の無限相互接続、第4の無限相互接続、第5の無限相互接続、および第6の無限相互接続が中心軸線に沿って撓むことを可能にする条項14のモジュール。
条項16.第1の複数のPV太陽電池および第2の複数のPV太陽電池の各PV太陽電池の背面にバイパスダイオードをさらに含み、バイパスダイオードは第1の隣接ストリングの第1の複数の面内相互接続、第1の隣接ストリングの第2の複数の面内相互接続、第1の隣接ストリングの第3の複数の面内相互接続、第2の隣接ストリングの第1の複数の面内相互接続、第2の隣接ストリングの第2の複数の面内相互接続、または第2の隣接ストリングの第3の複数の面内相互接続に物理的および電気的に接続される条項15のモジュール。
条項17.各PV太陽電池が幅と長さを有し、長さに対する幅のアスペクト比が長さに沿った転動を可能にするために約2対1である、条項16のモジュール。
条項18.各PV太陽電池が8辺の凸多角形である周囲を有する、条項17のモジュール。
条項19.各PV太陽電池が約76.88cmに等しい表面領域を有する、条項18のモジュール。
条項20.各PV太陽電池が約78.89cmに等しい表面領域を有する、条項18のモジュール。
条項21.転動可能に構成された転動可能な太陽光発電モジュールを製造するための方法で、複数の隣接ストリングを形成するために複数の光起電力(「PV」)太陽電池を一緒に取り付けること、複数の端部タブを隣接ストリングのそれぞれに取り付けること、少なくとも一つの端部タブジャンパを複数の端部タブに取り付けること、PV太陽光パネルアセンブリを作製するために2つのピックアップタブを取り付けること、およびPV太陽光パネルアセンブリを可撓性基板に取り付けることを含む方法。
本発明の範囲から逸脱することなく、本発明の様々な実施態様または詳細が変更され得ることが理解されよう。それは網羅的なものではなく、そして請求された発明を開示された厳密な形式に限定しない。さらに、前述の説明は例示のみを目的としており、限定を目的としていない。上記の説明に照らして修正および変形が可能であり、または本発明を実施することから獲得され得る。特許請求の範囲およびそれらの同等物が本発明の範囲を規定する。
実装形態のいくつかの代替例では、ブロックに示されている一つまたは複数の機能は、図に示されている順序とは異なる順序で発生し得る。例えば、場合によっては、関連する機能に応じて、連続して示されている2つのブロックが実質的に同時に実行されることがあるか、またはブロックが時には逆の順序で実行されることがある。また、フローチャートまたはブロック図に示されているブロックに加えて他のブロックを追加し得る。
実装形態の異なる例の説明は、例示および説明の目的で提示されており、網羅的であること、または開示された形式の例に限定されることを意図していない。多くの修正形態および変形形態が当業者には明らかであろう。さらに、実装の異なる例は他の望ましい例と比較して異なる形態を提供し得る。選択された一つまたは複数の例は、例の原理、実際の用途を最もよく説明し、当業者が考えられる特定の用途に適合するように様々な変更を伴う様々な例についての開示を理解することを可能にするために選択および説明されている。
100 転動可能な太陽光発電モジュール
102 可撓性基板
104 第1の隣接ストリング
106 第2の隣接ストリング
108 第3からN−1の隣接ストリング
110 N番目の隣接ストリング
112 第1の端部タブジャンパ
114 第2の端部タブジャンパ
116 N番目の端部タブジャンパ
118 上面
120 配向
122 配向
124 配向
126 配向
128 長さ
130 第1のピックアップタブ
132 第2のピックアップタブ
200 転動可能な太陽光発電モジュール
202 第1の光起電力(「PV」)太陽電池
204 第2のPV太陽電池
206 第3のPV太陽電池
208 第4のPV太陽電池
210 可撓性基板
212 上面
214 長さ
216 第1の隣接ストリング
218 第2の隣接ストリング
220 第1の配向
222 第2の配向
224 第1の端部タブ
226 第1の複数の面内相互接続
228 第2の端部タブ
230 第2の複数の面内相互接続
232 第3の端部タブ
234 第1の複数の面内相互接続
236 第4の端部タブ
238 第2の複数の面内相互接続
240 端部タブジャンパ
242 第1のピックアップタブ
244 第2のピックアップタブ
246 小さな表面領域ギャップ
248 小さな表面領域ギャップ
250 小さな表面領域ギャップ
252 小さな表面領域ギャップ
254 小さな表面領域ギャップ
256 小さな表面領域ギャップ
258 第1の側面
260 第1の側面
262 第1の側面
264 第1の側面
266 フィルム絶縁体
268 フィルム絶縁体
300 転動可能な太陽光発電モジュール
301 第1のPV太陽電池
302 第2のPV太陽電池
303 PV太陽電池
304 PV太陽電池
305 PV太陽電池
306 PV太陽電池
307 第7のPV太陽電池
308 最後のPV太陽電池
309 第1のPV太陽電池
310 第2のPV太陽電池
311 PV太陽電池
312 PV太陽電池
313 PV太陽電池
314 PV太陽電池
315 第7のPV太陽電池
316 最後のPV太陽電池
317 第1のPV太陽電池
318 第2のPV太陽電池
319 PV太陽電池
320 PV太陽電池
321 PV太陽電池
322 PV太陽電池
323 第7のPV太陽電池
324 第8のPV太陽電池
325 PV太陽電池
326 PV太陽電池
327 PV太陽電池
328 PV太陽電池
329 PV太陽電池
330 PV太陽電池
331 PV太陽電池
332 PV太陽電池
333 PV太陽電池
334 PV太陽電池
335 PV太陽電池
336 PV太陽電池
337 PV太陽電池
338 PV太陽電池
339 PV太陽電池
340 PV太陽電池
341 PV太陽電池
342 PV太陽電池
343 PV太陽電池
344 PV太陽電池
345 PV太陽電池
346 PV太陽電池
347 PV太陽電池
348 PV太陽電池
350 第1の隣接ストリング
352 第2の隣接ストリング
354 第3の隣接ストリング
356 第4の隣接ストリング
358 第5の隣接ストリング
360 第6の隣接ストリング
362 第1の端部タブ
364 第2の端部タブ
366 第1の端部タブ
368 第2の端部タブ
370 第1の端部タブ
372 第2の端部タブ
374 第1の端部タブ
376 第2の端部タブ
378 第1の端部タブ
380 第2の端部タブ
382 第1の端部タブ
384 第2の端部タブ
386 第1の端部タブジャンパ
387 第2の端部タブジャンパ
388 第3の端部タブジャンパ
389 第4の端部タブジャンパ
390 第5の端部タブジャンパ
392 第1のピックアップタブ
393 第2のピックアップタブ
394 上面
395 可撓性基板
396 長さ
397 幅
400 溶接接点
402 溶接接点
404 応力緩和ループ
406 第1の面内相互接続
408 第2の面内相互接続
410 第3の面内相互接続
412 第1の面内相互接続
414 第2の面内相互接続
416 第3の面内相互接続
418 第4の面内相互接続
420 PV太陽電池の前面
422 縁部
500 端部タブジャンパ
502 薄型応力緩和ループ
504 第1のオーバーラップ領域
506 第2のオーバーラップ領域
600 面内相互接続
602 第1のタブ
604 第2のタブ
606 無限相互接続
608 仮想中心軸線
610 長さ
612 長さ
614 長さ
616 長さ
618 第3のタブ
620 第4のタブ
622 第5のタブ
624 第6のタブ
626 第7のタブ
700 面内相互接続
702 面内相互接続
704 面内相互接続
706 端部タブ
708 溶接点
710 溶接点
712 溶接点
714 第1のタブ
716 第2のタブ
718 第3のタブ
720 第4のタブ、
722 第5のタブ
724 第6のタブ
726 第1の無限相互接続
728 第2の無限相互接続
730 第3の無限相互接続
732 仮想中心軸線
800 端部タブ
900 隣接ストリング
902 第1のPV太陽電池
904 第2のPV太陽電池
906 第1の端部タブ
908 面内相互接続
910 面内相互接続
912 面内相互接続
914 PV太陽電池
916 面内相互接続
918 面内相互接続
920 面内相互接続
922 面内相互接続
924 バイパスダイオード
926 背面
927 縁部
928 正面
930 第2の端部タブ
932 面内相互接続
934 面内相互接続
936 面内相互接続
938 面内相互接続
940 面内相互接続
942 面内相互接続
944 面内相互接続
946 面内相互接続
948 バイパスダイオード
950 背面
952 正面
954 背面
956 縁部
957 バイパスダイオード
958 外側縁部
960 縁部
962 外側縁部
964 第1の仮想中心軸線
966 第2の仮想中心軸線
968 第3の仮想中心軸線
970 第4の仮想中心軸線
1000 ピックアップタブ
1002 つま先
1100 PV太陽電池
1102 幅
1104 長さ
1106 表面領域
1200 PV太陽電池
1202 幅
1204 長さ
1206 表面領域
1300 PV太陽電池
1302 幅
1304 長さ
1306 表面領域
1400 PV太陽電池
1402 幅
1404 長さ
1406 表面領域
1500 PV太陽電池
1502 幅
1504 長さ
1506 表面領域
1600 PV太陽電池
1602 幅
1604 長さ
1606 表面領域
1608 切り出し領域
1610 切り出し領域
1612 切り出し領域
1614 切り出し領域
1700 面内相互接続
1702 面内相互接続
1704 面内相互接続
1706 縁部
1708 PV太陽電池基板
1710 上面
1712 カバーガラス
1714 背側バイパスダイオード
1716 バイパスダイオードアセンブリ
1718 面内相互接続
1720 背側
1722 PV太陽電池
1800 方法
1900 隣接ストリング
1902 複数のPV太陽電池
1904 第1のPV太陽電池
1906 第8のPV太陽電池
1908 第1の端部タブ
1910 第2の端部タブ
1912 複数のバイパスダイオード
2000 PV太陽光パネルアセンブリ
2002 隣接ストリング
2004 隣接ストリング
2006 隣接ストリング
2008 隣接ストリング
2010 隣接ストリング
2012 隣接ストリング
2014 端部タブジャンパ
2016 端部タブジャンパ
2018 端部タブジャンパ
2020 端部タブジャンパ
2022 端部タブジャンパ
2024 第1のピックアップタブ
2026 第1の端部タブ
2028 第2のピックアップタブ
2030 最後の端部タブ
2100 可撓性基板
2102 上面
2200 転動可能な太陽光発電モジュール
2300 転動可能な太陽光発電モジュール
2302 可撓性基板
2304 六角形のPV太陽電池
2306 隣接ストリング
2308 隣接ストリング
2310 隣接ストリング
2312 隣接ストリング
2316 隣接ストリング
2318 隣接ストリング
2320 隣接ストリング
2322 上面
2324 デッドゾーン
2326 第1のピックアップタブ
2328 第2のピックアップタブ
2330 端部タブジャンパ
2332 端部タブジャンパ
2334 端部タブジャンパ
2336 端部タブジャンパ
2338 端部タブジャンパ
2340 端部タブジャンパ
2342 第1の端部タブ
2344 最後の端部タブ
2400 方法

Claims (15)

  1. 転動可能に構成された転動可能な太陽光発電モジュール(100、200、300)であって、前記モジュール(100、200、300)が、
    可撓性基板(102、210)であって、前記可撓性基板(102、210)が可撓性基板の長さ(128、214)と第1の平面を定義する上面(118、212)を有する可撓性基板(102、210)と、
    前記可撓性基板(102、210)の前記上面(118、212)に取り付けられた複数の光起電力(「PV」)太陽電池(202、204、206、208)の複数の隣接ストリング(104、106、108、110、216、218、350、352、354、356、358、360)であって、
    各PV太陽電池(202、204、206、208)が凸多角形である周囲を有し、
    前記複数の隣接ストリング(104、106、108、110、216、218)が前記可撓性基板の長さ(128、214)に沿って転動可能なように構成され、
    前記複数の隣接ストリング(104、106、108、110、216、218)の各隣接ストリングが前記可撓性基板の長さ(128、214)に沿った配向(120、122、124、126、220、222)を有し、
    一対の隣接ストリングの各2つの隣接ストリングが反対方向に対応する配向を有する、複数の隣接ストリング(104、106、108、110、216、218、350、352、354、356、358、360)と、
    前記複数の隣接ストリング(104、106、108、110、216、218)に物理的かつ電気的に接続された少なくとも一つの端部タブジャンパ(112、114、116、240)であって、前記少なくとも一つの端部タブジャンパ(112、114、116、240)が前記複数の隣接ストリング(104、106、108、110、216、218)を電気的に接続して直列回路を形成する、少なくとも一つの端部タブジャンパ(112、114、116、240)と
    を備えるモジュール(100、200、300)。
  2. 前記少なくとも一つの端部タブジャンパ(112、114、116、240、386、387、388、389、390)が複数の端部タブジャンパ(112、114、116、240)であって、各端部タブジャンパ(112、116、240)が少なくとも一つの応力緩和ループ(404、502)を含む、請求項1に記載のモジュール(100、200、300)。
  3. 前記複数の隣接ストリング(104、106、108、110、216、218)が第1の隣接ストリング(216)および第2の隣接ストリング(218)を含み、
    前記第1の隣接ストリング(216)が、
    前記複数のPV太陽電池(202、204、206、208)の第1のPV太陽電池(202)と、
    第1の端部タブ(224)と、
    前記第1の端部タブ(224)を前記第1のPV太陽電池(202)に物理的かつ電気的に接続する前記第1の隣接ストリング(216)の第1の複数の面内相互接続(226)と、
    前記複数のPV太陽電池(202、204、206、208)の第2のPV太陽電池(204)と、
    第2の端部タブ(228)と、
    前記第2のPV太陽電池(204)を第2の端部タブ(228)に物理的かつ電気的に接続する前記第1の隣接ストリング(216)の第2の複数の面内相互接続(230)と
    を含み、
    前記第2の隣接ストリング(218)が、
    前記複数のPV太陽電池(202、204、206、208)の第3のPV太陽電池(206)と、
    第3の端部タブ(232)と、
    前記第3の端部タブ(232)を前記第3のPV太陽電池(206)に物理的かつ電気的に接続する前記第2の隣接ストリング(218)の第1の複数の面内相互接続(234)と、
    前記複数のPV太陽電池(202、204、206、208)の第4のPV太陽電池(208)と、
    第4の端部タブ(236)と、
    前記第4のPV太陽電池(208)を前記第4の端部タブ(236)に物理的かつ電気的に接続する前記第2の隣接ストリング(218)の第2の複数の面内相互接続(238)と
    を含み、
    少なくとも一つの端部タブジャンパ(240)が前記第2の端部タブ(228)および第3の端部タブ(232)に物理的かつ電気的に接続している、請求項2に記載のモジュール(100、200)。
  4. 前記上面(118、212)のより高い利用率およびそれに対応する可撓性基板(102、210)上のデッドゾーンの低減をもたらすために、前記複数のストリング(104、106、108、110、216、218)が入れ子になっている、請求項3に記載のモジュール(100、200)。
  5. 第1のピックアップタブ(242)と、
    第2のピックアップタブ(244)と
    をさらに含み、
    前記第1のピックアップタブ(242)が前記第1の端部タブ(224)に物理的および電気的に接続され、
    前記第2のピックアップタブ(244)が第4の端部タブ(236)に物理的かつ電気的に接続されている、請求項3に記載のモジュール(100、200)。
  6. 前記第1の隣接ストリング(216)の第1の複数の面内相互接続(226)の各面内相互接続が第1の無限相互接続(606)を含み、
    前記第1の隣接ストリング(216)の前記第2の複数の面内相互接続(230)の各面内相互接続は第2の無限相互接続(606)を含み、
    前記第2の隣接ストリング(218)の前記第1の複数の面内相互接続(234)の各面内相互接続は第3の無限相互接続(606)を含み、
    前記第2の隣接ストリング(218)の前記第2の複数の面内相互接続(238)の各面内相互接続は第4の無限相互接続(606)を含み、
    前記第1の無限相互接続(606)、第2の無限相互接続(606)、第3の無限相互接続(606)、および第4の無限相互接続(606)が中心軸線(608)に沿って撓むこと可能にする、請求項5に記載のモジュール(100、200)。
  7. 前記第1のPV太陽電池(202)、第2のPV太陽電池(204)、第3のPV太陽電池(206)、および前記第4のPV太陽電池(208)の両方の背面(926、950、954)にバイパスダイオード(924、948、956)を
    さらに含むものであって、
    前記バイパスダイオード(924、948、956)が前記第1の隣接ストリング(216)の第2の複数の面内相互接続(230)および第2の隣接ストリング(218)の第2の複数の面内相互接続(238)に物理的かつ電気的に接続されている、請求項6に記載のモジュール(100、200)。
  8. 各PV太陽電池(202、204、206、208)が幅(1102、1202、1302、1402、1502)と長さ(1104、1204、1304、1404、1504)を有するものであって、前記長さ(1104、1204、1304、1404、1504)に対する前記幅(1102、1202、1302、1402、1502)のアスペクト比が前記長さ(1104、1204、1304、1404、1504)に沿った転動を可能にするために約2対1である、請求項7に記載のモジュール(100、200)。
  9. 各PV太陽電池(202、204、206、208)が8辺の凸多角形である周囲を有する、請求項8に記載のモジュール(100、300)。
  10. 各PV太陽電池が約76.88cmに等しい表面領域を有する、請求項9に記載のモジュール(100、300)。
  11. 各PV太陽電池が約78.89cmに等しい表面領域を有する、請求項10に記載のモジュール(100、300)。
  12. 前記複数の隣接ストリング(104、106、108、110、216、218、350、352、354、356、358、360)が少なくとも2つの隣接ストリングを含み、
    前記少なくとも2つの隣接ストリングの第1の隣接ストリング(350)が、
    前記第1の隣接ストリング(350)の第1の端部タブ(362)と、
    前記第1の隣接ストリング(350)の第2の端部タブ(364)と、
    前記第1の端部タブ(362)と前記第2の端部タブ(364)との間の第1の複数のPV太陽電池(301、302、303、304、305、306、307、308)と、
    前記第1の端部タブ(362)を前記複数のPV太陽電池(301、302、303、304、305、306、307、308)の第1のPV太陽電池(301)に物理的かつ電気的に接続する第1の隣接ストリング(350)の第1の複数の面内相互接続と、
    前記第2の端部タブ(364)を前記複数のPV太陽電池(301、302、303、304、305、306、307、308)の最後のPV太陽電池(308)に物理的かつ電気的に接続する前記第1の隣接ストリング(350)の第2の複数の面内相互接続と、
    サブ複数のPV太陽電池(302、303、304、305、306、307)を互いに、そして前記第1のPV太陽電池(301)および最後のPV太陽電池(308)に物理的かつ電気的に接続する前記第1の隣接ストリング(350)の第3の複数の面内相互接続と
    を含み、
    前記少なくとも2つの隣接ストリングの第2の隣接ストリング(352)が、
    前記第2の隣接ストリング(352)の第1の端部タブ(366)と、
    前記第2の隣接ストリング(352)の第2の端部タブ(368)と、
    前記第1の端部タブ(362)と前記第2の端部タブ(364)との間の第2の複数のPV太陽電池(309、310、311、312、313、314、315、316)と、
    前記第1の端部タブ(366)を前記複数のPV太陽電池(309、310、311、312、313、314、315、316)の第1のPV太陽電池(309)に物理的かつ電気的に接続する前記第2の隣接ストリング(352)の第1の複数の面内相互接続と、
    前記第2の端部タブ(368)を前記複数のPV太陽電池(309、310、311、312、313、314、315、316)の最後のPV太陽電池(316)に物理的かつ電気的に接続する第2の隣接ストリング(352)の第2の複数の面内相互接続と、
    サブ複数のPV太陽電池(310、311、312、313、314、315)を互いに、そして前記第1のPV太陽電池(309)および最後のPV太陽電池(316)に物理的かつ電気的に接続する前記第2の隣接ストリング(352)の第3の複数の面内相互接続と
    を含み、
    前記少なくとも一つの端部タブジャンパ(386)が前記第1の隣接ストリング(350)の前記第2の端部タブ(364)と前記第2の隣接ストリング(352)の第1の端部タブ(366)に物理的かつ電気的に接続されている請求項2に記載のモジュール(100、300)。
  13. 前記上面(118、212)のより高い利用率およびそれに対応する可撓性基板(102、210)上のデッドゾーンの低減をもたらすために、前記複数のストリング(104、106、108、110、216、218、350、352、354、356、358、360)が入れ子になっている、請求項12に記載のモジュール(100、300)。
  14. 前記第1の隣接ストリング(350)の第1のピックアップタブ(392)をさらに含み、前記第1のピックアップタブ(392)が前記第1の隣接ストリング(350)の前記第1の端部タブ(362)に物理的および電気的に接続されている、請求項12に記載のモジュール(100、300)。
  15. 転動可能に構成された転動可能な太陽光発電モジュール(100、200、300)を製造するための方法(2400)であって、前記方法(2400)が、
    複数の隣接ストリングを形成するために複数の光起電力(「PV」)太陽電池を一緒に取り付けるステップと、
    複数の端部タブを前記隣接ストリングのそれぞれに取り付けるステップと、
    少なくとも一つの端部タブジャンパを前記複数の端部タブに取り付けるステップと、
    PV太陽光パネルアセンブリを作製するために2つのピックアップタブを取り付けるステップと、
    前記PV太陽光パネルアセンブリを可撓性基板に取り付けるステップと、
    を含む、方法(2400)。
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