JP2020518999A - 光起電屋根タイルをパッケージするためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
開示されるシステムの実施形態は、太陽電池または光起電構造物を光起電屋根タイルおよびタイルモジュールにパッケージするという技術的課題を解決する。いくつかの実施形態において、光起電屋根タイルは、従来からの正方形または擬似正方形の太陽電池を複数のピースに分割することによって得ることができる複数の光起電ストリップを、前側カバーとバックカバーとの間に封止して含むことができる。各々の光起電屋根タイル内の光起電ストリップは、直列に接続されたストリングを形成することができる。複数の光起電屋根タイルを、電気的に並列に接合し、タイル間スペーサによって接合して、マルチタイルモジュールを形成することができる。タイル間スペーサは、マルチタイルモジュール内の隣接する屋根タイル間の電気的接続を促進および保護する。さらに、マルチタイルモジュールは、モジュール間の電気的相互接続を容易にする接続箱を含むことができる。
PV屋根タイル(または、ソーラー屋根タイル)は、屋根タイルのような形状を有し、典型的には従来からのソーラーパネルよりも少数の太陽電池を収めているPVモジュールの一種である。このようなPV屋根タイルが、PVセルおよび屋根タイルの両方として同時に機能できることに注意されたい。図1が、家屋のPV屋根タイルの典型的な構成を示している。PV屋根タイル100を、家屋に従来からの屋根タイルまたは屋根板と同様に設置することができる。とくには、PV屋根タイルを、建物への水の侵入を防ぐなど、建物をさまざまな天候要素から保護するような方法で、他のタイルとともに建物の屋根の上面に配置することができる。
図4Aおよび図4Bに示される例では、隣接するタイル間のギャップを封止材料で埋めて、隣接するタイル間に半剛性の接合部を形成することができる。しかしながら、マルチタイルモジュールの半剛性の構造には、いくつかの問題が依然として存在する。とくには、封止材料で満たされたタイル間のギャップが、構造的な弱点となり、信頼できる長期使用のための充分な柔軟性および強度をもたらさない可能性がある。さらに、封止材料をギャップに正確に配置することが困難であるかもしれない。例えば、封止材料が、ラミネーション処理の際にギャップからあふれ、清掃が困難であるかもしれない。審美的には、封止材料で満たされたギャップは不格好であり、標準的な屋根タイルとは著しく異なって見える可能性がある。最後に、雨および太陽放射などの気象要素が、とくには露出した電気接続部が存在する場合に、PV構成要素を損傷させる可能性がある。
光起電構造物ならびにタイル内およびタイル間の電気的相互接続がソーラータイルの前側カバーとバックカバーとの間に封止されているため、モジュール間の電気的相互接続を容易にするために、外部リード線が必要である。従来からのPVパネルにおいて、外部リード線は、PVパネルの裏側に位置する事前に切断されたスロットを介して太陽電池の電極にアクセスすることができる。例えば、バスリボンが、PVパネルのバックシートの事前に切断されたスロットを通って、PVパネルの裏側に取り付けられた接続箱に到達することができる。同様の手法を、ソーラー屋根タイルまたはタイルモジュールに使用することができる。例えば、ソーラー屋根タイルまたはタイルモジュールの裏側に、事前に切断された穴またはスロットを生成することができる。ラミネーション後に、金属タブ(例えば、図7に示される金属タブ710および712)を、事前に切断された穴を通って引き出すことができる。しかしながら、事前に切断された貫通スロットまたは穴から金属タブの一部分を引き出すために、金属タブの曲げおよび折り畳みが必要になり、場合によってはトリミングが必要になる可能性がある。引っ張り操作を含むこれらの操作は、典型的には手作業によるプロセスであり、面倒かつ時間がかかる可能性がある。他方で、ソーラー屋根タイルまたはタイルモジュールの製造には、高いスループットがきわめて重要である。数秒(例えば、2秒または3秒)以内に接続箱をタイルまたはタイルモジュールに取り付けることができるシステムまたはプロセスを有することが、好ましい可能性がある。手作業での操作では、このような課題に対処することが明らかに不可能である。
図16が、本発明の一実施形態による光起電屋根モジュールの典型的な製造プロセスを示している。製造時に、光起電ストリップの1つ以上のストリングを入手することができる(工程1602)。より具体的には、光起電ストリップを、標準的な正方形または擬似正方形の太陽電池を複数のピースに分割することによって入手でき、ストリップのストリングを、複数のストリップをエッジにおいて縦続接続することによって形成することができる。縦続接続は、ストリップ間の直列接続を形成する。光起電ストリップの縦続接続ストリングの形成についての詳細な説明を、2015年8月13日に出願された「PHOTOVOLTAIC STRUCTURE CLEAVING SYSTEM」という名称の米国特許出願第14/826,129号(代理人整理番号P103−3NUS)、2015年9月25日に出願された「SYSTEMS AND METHODS FOR CASCADING PHOTOVOLTAIC STRUCTURES」という名称の米国特許出願第14/866,776号(代理人整理番号P103−4NUS)、2015年7月20日に出願された「SYSTEMS AND METHODS FOR SCRIBING PHOTOVOLTAIC STRUCTURES」という名称の米国特許出願第14/804,306号(代理人整理番号P103−5NUS)、2015年9月25日に出願された「METHODS AND SYSTEMS FOR PRECISION APPLICATION OF CONDUCTIVE ADHESIVE PASTE ON PHOTOVOLTAIC STRUCTURES」という名称の米国特許出願第14/866,806号(代理人整理番号P103−6NUS)、および2015年9月25日に出願された「SYSTEMS AND METHODS FOR TARGETED ANNEALING OF PHOTOVOLTAIC STRUCTURES」という名称の米国特許出願第14/866,817号(代理人整理番号P103−7NUS)において見つけることができ、これらの米国特許出願の開示は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
Claims (20)
- 複数の光起電屋根タイルを備えており、
前記光起電屋根タイルのそれぞれは、
ガラス製の前側カバーと、
光起電バックシートのガラスを含むバックカバーと、
封止材料によって前記ガラス製の前側カバーと前記バックカバーとの間に封止された複数の光起電構造物と
を備え、
前記光起電屋根タイルは、建物の屋根に配置されたときに屋根タイルとして機能して建物を気象要素から保護するように構成されている、光起電屋根モジュール。 - 前記光起電構造物のそれぞれは、第1の表面のエッジの付近に配置された第1のエッジバスバーと、第2の表面の反対側のエッジの付近に配置された第2のエッジバスバーとを備え、前記複数の光起電構造物は、第1の光起電構造物の前記第1のエッジバスバーが隣接する光起電構造物の前記第2のエッジバスバーに重なることによって縦続接続されたストリングが形成されるような方法で配置されている、請求項1に記載の光起電屋根モジュール。
- 第1の光起電屋根タイル内の前記縦続接続されたストリングおよび第2の光起電屋根タイル内の前記縦続接続されたストリングが、互いに並列に電気的に接続されている、請求項2に記載の光起電屋根モジュール。
- 前記第1および第2の光起電屋根タイル内の前記縦続接続されたストリングの対応するエッジバスバーに接続されるように構成された金属タブをさらに備え、前記金属タブは、細長い部材と、横方向に延びた複数のワイヤとを備えるひずみ緩和コネクタを介して、対応するエッジバスバーに接続される、請求項3に記載の光起電屋根モジュール。
- 前記ひずみ緩和コネクタは、導電性接着剤を介して前記対応するエッジバスバーに接続される、請求項4に記載の光起電屋根モジュール。
- いくつかのタイルスペーサをさらに備え、前記タイルスペーサのそれぞれは、第1の光起電屋根タイルと隣接する光起電屋根タイルとの間に配置され、前記第1の光起電屋根タイルと前記隣接する光起電屋根タイルとを半剛性の様相に機械的に結合させる、請求項1に記載の光起電屋根モジュール。
- 前記タイルスペーサは、リッジと、反対の方向に前記リッジから延びる2つのウイングとを備え、前記タイルスペーサのそれぞれのウイングは、対応する光起電屋根タイルの前記ガラス製の前側カバーと前記バックカバーとの間に位置する前記封止材料に埋め込まれる、請求項6に記載の光起電屋根モジュール。
- 前記リッジは、
上面を前記リッジの長手軸に沿って延びることで、前記隣接する光起電屋根タイル間のギャップの視覚的効果を生み出す溝と、
前記隣接する光起電屋根タイルを電気的に接続する金属タブを通すことができるように構成された下面のチャネルと
を備える、請求項6に記載の光起電屋根モジュール。 - 特定の光起電屋根タイルの前記バックカバー上に配置された接続箱をさらに備え、前記接続箱は、物理的な筐体と、前記物理的な筐体の表面から実質的に垂直に延びた取り付けパッドとを備え、前記取り付けパッドは、前記バックカバーの貫通穴を介して、前記特定の光起電屋根タイル内に封止された光起電構造物に電気的にアクセスするように構成されている、請求項1に記載の光起電屋根モジュール。
- 前記取り付けパッドは、
前記接続箱の外に延びる延長ポストと、
前記延長ポストの第1端に接続され、前記特定の光起電屋根タイル内に封止された前記光起電構造物の電極に電気的および機械的に接続されるように構成された接触パッドと、
前記延長ポストの他端に接続され、前記物理的な筐体の外に一部分が延びるリード線に電気的および機械的に接続されるように構成されたワイヤカプラと
を備える、請求項9に記載の光起電屋根モジュール。 - 光起電屋根モジュールを製造するための方法であって、
光起電構造物の複数の縦続接続ストリングを得るステップと、
前記光起電構造物の縦続接続ストリングを、複数の光起電屋根タイルの前側カバーとバックカバーとの間に封止するステップと
を含み、
前記縦続接続ストリングのそれぞれが、前記光起電屋根タイルのそれぞれの前側カバーとバックカバーとの間に封止され、前記光起電屋根タイルは、建物の屋根に配置されたときに屋根タイルとして機能して建物を気象要素から保護するように構成されている、方法。 - 前記光起電構造物のそれぞれは、第1の表面のエッジの付近に配置された第1のエッジバスバーと、第2の表面の反対側のエッジの付近に配置された第2のエッジバスバーとを備え、前記光起電構造物の縦続接続ストリングを得るステップは、複数の光起電構造物を、第1の光起電構造物の前記第1のエッジバスバーが隣接する光起電構造物の前記第2のエッジバスバーに重なるような方法で配置するステップを含む、請求項11に記載の方法。
- 第1の縦続接続ストリングを第2の縦続接続ストリングに並列に電気的に接続するステップをさらに含む、請求項12に記載の方法。
- 前記第1および第2の縦続接続ストリングを電気的に接続するステップは、前記第1および第2の縦続接続ストリングの対応するエッジバスバーに金属タブを接続するステップを含み、前記金属タブは、細長い部材と、横方向に延びた複数のワイヤとを備えるひずみ緩和コネクタを介して、対応するエッジバスバーに接続される、請求項13に記載の方法。
- 前記ひずみ緩和コネクタを前記対応するエッジバスバーに接続するために導電性接着剤を塗布するステップをさらに含む、請求項14に記載の方法。
- 第1の光起電屋根タイルと隣接する光起電屋根タイルとの間にタイルスペーサを挿入して前記第1の光起電屋根タイルと前記隣接する光起電屋根タイルとを半剛性の様相に機械的に結合させるステップ
をさらに含む、請求項11に記載の方法。 - 前記タイルスペーサは、リッジと、反対の方向に前記リッジから延びる2つのウイングとを備え、前記タイルスペーサのそれぞれのウイングは、対応する光起電屋根タイルの前記前側カバーと前記バックカバーとの間に位置する封止材料に埋め込まれる、請求項16に記載の方法。
- 前記リッジは、
上面を前記リッジの長手軸に沿って延びることで、前記隣接する光起電屋根タイル間のギャップの視覚的効果を生み出す溝と、
前記隣接する光起電屋根タイルを電気的に接続する金属タブを通すことができるように構成された下面のチャネルと
を備える、請求項16に記載の方法。 - 特定の光起電屋根タイルの前記バックカバー上に接続箱を取り付けるステップをさらに含み、前記接続箱は、物理的な筐体と、前記物理的な筐体の表面から実質的に垂直に延びた取り付けパッドとを備え、前記取り付けパッドは、前記バックカバーの貫通穴を介して、前記特定の光起電屋根タイル内に封止された光起電構造物に電気的にアクセスするように構成されている、請求項11に記載の方法。
- 前記取り付けパッドは、
前記接続箱の外に延びる延長ポストと、
前記延長ポストの第1端に接続され、前記特定の光起電屋根タイル内に封止された前記光起電構造物の電極に電気的および機械的に接続されるように構成された接触パッドと、
前記延長ポストの他端に接続され、前記物理的な筐体の外に一部分が延びるリード線に電気的および機械的に接続されるように構成されたワイヤカプラと
を備える、請求項19に記載の方法。
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