JP2023531757A - 太陽電池システムおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
本明細書には、太陽電池システムおよびフレキシブル太陽電池パネルが開示されている。太陽電池システムは、ガラスハウジングと、太陽電池の列のセットとを含み、各々が、前側および後側を規定し、かつガラスハウジング内に配置されている。太陽電池システムは、ガラスハウジング内に配置され、太陽電池の列のセットの後側を向く反射要素と、太陽電池の列のセットの第１の端部に結合された第１の端子であって、ガラスハウジングの第１の端部を横切り、ガラスハウジングの第１の端部に対して封止された第１の端子とを含むことができる。この太陽電池システムは、他の太陽電池システムと組み合わせて、幅広い潜在的用途に展開可能なフレキシブル太陽電池パネルに構成することができる。【選択図】図１
Description
本発明は、概して、太陽光発電システムの分野に関し、より具体的には、太陽光発電システムの分野において太陽電池をパッケージングおよび展開するための新規かつ有用なシステムおよび方法に関する。
関連出願の相互参照
本出願は、２０２０年６月２６日に出願された「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌｓ」という名称の米国仮出願第６３／０４４，９６７号の利益を主張するものであり、この引用によりその全体が援用されるものとする。また、本出願は、２０２０年８月５日に出願された「Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｓｏｌａｒ Ｐａｎｅｌ」という名称の米国仮出願第６３／０６１，７２８号の利益を主張するものであり、この引用によりその全体が援用されるものとする。
本出願は、２０２０年６月２６日に出願された「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌｓ」という名称の米国仮出願第６３／０４４，９６７号の利益を主張するものであり、この引用によりその全体が援用されるものとする。また、本出願は、２０２０年８月５日に出願された「Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｓｏｌａｒ Ｐａｎｅｌ」という名称の米国仮出願第６３／０６１，７２８号の利益を主張するものであり、この引用によりその全体が援用されるものとする。
以下の本発明の実施形態の説明は、本発明をそれらの実施形態に限定することを意図したものではなく、当業者が本発明を実施および使用できるようにすることを意図したものである。本明細書に記載の態様、構成、実施例、実施形態および例は任意選択的なものであり、それらが説明する態様、構成、実施例、実施形態および例のみに限定されるものではない。本明細書に記載の発明は、それらの態様、構成、実施例、実施形態および例のうちの何れかおよびすべての置換を含むことができる。
１．方法
太陽電池をパッケージングするための方法Ｓ１００は、ブロックＳ１１０で、第１の熱膨張係数を規定するガラスハウジング内にペロブスカイト太陽電池のセットを配置するステップと、ブロックＳ１２０で、ガラスハウジングおよびペロブスカイト太陽電池のセットの周りから周囲ガス状雰囲気を排気するステップと、ブロックＳ１４０で、酸化膜および導電材料を含む端子であって、第１の熱膨張係数と実質的に等しい第２の熱膨張係数を規定する端子を、ペロブスカイト太陽電池のセットにペロブスカイト太陽電池のセットの近位端で電気結合させるステップとを含む。本方法Ｓ１００は、ブロックＳ１６０で、ガラスハウジング内のペロブスカイト太陽電池のセットの周りのガス雰囲気を密封するために、端子の周りにガラスハウジングのセクションを結合するステップをさらに含むことができる。
太陽電池をパッケージングするための方法Ｓ１００は、ブロックＳ１１０で、第１の熱膨張係数を規定するガラスハウジング内にペロブスカイト太陽電池のセットを配置するステップと、ブロックＳ１２０で、ガラスハウジングおよびペロブスカイト太陽電池のセットの周りから周囲ガス状雰囲気を排気するステップと、ブロックＳ１４０で、酸化膜および導電材料を含む端子であって、第１の熱膨張係数と実質的に等しい第２の熱膨張係数を規定する端子を、ペロブスカイト太陽電池のセットにペロブスカイト太陽電池のセットの近位端で電気結合させるステップとを含む。本方法Ｓ１００は、ブロックＳ１６０で、ガラスハウジング内のペロブスカイト太陽電池のセットの周りのガス雰囲気を密封するために、端子の周りにガラスハウジングのセクションを結合するステップをさらに含むことができる。
以下に述べる実施形態の態様では、本方法Ｓ１００が、ブロックＳ１３０で、ガラスハウジング内にペロブスカイト適合ガス雰囲気を注入するステップと、ブロックＳ１５０で、ペロブスカイト太陽電池のセットの遠位端に近接するガラスハウジングのセクションを溶融するステップとをさらに含むことができる。
２．太陽電池システム
太陽電池システム１００は、断面と、第１の端部１０４と、第１の端部１０４の反対側の第２の端部１０６とを規定するガラスハウジング１０２を含む。太陽電池システム１００は、ガラスハウジング１０２内に配置された太陽電池１０２の列のセットをさらに含むことができ、各々が、前側１２０Ａおよび後側１２０Ｂを規定している。太陽電池１２０の列のセットは、太陽電池の第１の列１２２と、ガラスハウジング１０２の断面において第１の列１２２から位置的にオフセットされた太陽電池の第２の列１２４とを含むことができる。また、太陽電池システム１００は、ガラスハウジング１０２内に配置され、太陽電池１２０の列のセットの後側１２０Ｂを向く反射要素１３０と、太陽電池１２０の列のセットの第１の端部に結合されるとともに、ガラスハウジング１０２の第１の端部１０４を横切り、これに対して封止された第１の端子１４０とを含むことができる。
太陽電池システム１００は、断面と、第１の端部１０４と、第１の端部１０４の反対側の第２の端部１０６とを規定するガラスハウジング１０２を含む。太陽電池システム１００は、ガラスハウジング１０２内に配置された太陽電池１０２の列のセットをさらに含むことができ、各々が、前側１２０Ａおよび後側１２０Ｂを規定している。太陽電池１２０の列のセットは、太陽電池の第１の列１２２と、ガラスハウジング１０２の断面において第１の列１２２から位置的にオフセットされた太陽電池の第２の列１２４とを含むことができる。また、太陽電池システム１００は、ガラスハウジング１０２内に配置され、太陽電池１２０の列のセットの後側１２０Ｂを向く反射要素１３０と、太陽電池１２０の列のセットの第１の端部に結合されるとともに、ガラスハウジング１０２の第１の端部１０４を横切り、これに対して封止された第１の端子１４０とを含むことができる。
例示的な太陽電池システム１００の態様は、第１の端部１０４と、第１の端部１０４の反対側の第２の端部１０６と、第１の直径１０８および第１の直径１０８に垂直な第２の直径１１０を規定する円形断面とを規定するガラスハウジング１０２を含むことができる。また、太陽電池システム１００は、両面受光ペロブスカイト太陽電池１２０の列のセットも含み、これが、第１の直径１０８の第１の側および第２の直径１１０の第１の側に規定されたガラスハウジング１０２の第１のボリューム内に配置された両面受光ペロブスカイト太陽電池の第１の列１２２であって、ガラスハウジング１０２の中心から外側に向く第１の前側１２２Ａを規定するとともに、ガラスハウジング１０２の中心に向かって内側に向く第１の後側１２２Ｂを規定する第１の列と、第１の直径１０８の第１の側および第２の直径１１０の第２の側に規定されたガラスハウジング１０２の第２のボリューム内に配置された両面受光ペロブスカイト太陽電池の第２の列１２４であって、ガラスハウジング１０２の中心から外側に向く第２の前側１２４Ａを規定するとともに、ガラスハウジング１０２の中心に向かって内側に向く第２の後側１２４Ｂを規定する第２の列とを含む。太陽電池システム１００は、第１の直径１０８の第２の側において、ガラスハウジング１０２の内面に配置された反射要素１３０も含むことができ、この反射要素が、入射光を、両面受光ペロブスカイト太陽電池の第１の列１２２の第１の後側１２２Ｂに向けて、かつ両面受光ペロブスカイト太陽電池の第２の列１２４の第２の後側１２２Ｂに向けて反射する。また、太陽電池システム１００は、両面受光ペロブスカイト太陽電池１２０の列のセットに結合された第１の端子１４０であって、ガラスハウジング１０２の第１の端部１０４を横切り、ガラスハウジング１０２の第１の端部１０４に対して封止された第１の端子と、両面受光ペロブスカイト太陽電池１２０の列のセットに結合された第２の端子１５０であって、ガラスハウジング１０２の第２の端部１０６を横切り、ガラスハウジング１０２の第２の端部１０６に対して封止された第２の端子とを含むことができる。太陽電池システム１００は、ガラスハウジング１０２内に密封されたペロブスカイト適合ガス雰囲気１６０をさらに含むことができる。
実施形態の他の態様では、太陽電池１２０のセットを、第１の直径１１０の両側に配置することができる。例えば、太陽電池１２０のセットが、第２の直径１１２に関して互いに角度的にオフセットされた２つの実質的に平面的な表面を形成するように、それら太陽電池のセットを配置することができる。この特定の態様では、断面に沿って見たとき、太陽電池１２０のセットが、ＡフレームまたはＶ字型の幾何学的形状で配置される。代替的には、断面に沿って見たとき、太陽電池１２０のセットが三角形、正方形、長方形、五角形、六角形または他の多角形の形状に配置されるように、太陽電池１２０の追加のセットを、ガラスハウジング１０２の内面の近くに配置することができる。さらに別の代替例では、太陽電池１２０のセットが単一の管状構造として形成され、ガラスハウジング１０２の断面に沿って見たときに、連続する３６０度の露出面を提供するように、ガラスハウジング１０２内に挿入されるか、またはガラスハウジング内に堆積／成長されることができる。
３．フレキシブル太陽電池パネルシステム
フレキシブル太陽電池パネルシステム２００は、太陽電池モジュール１００のセットを含むことができ、各々が、断面、第１の端部１０４、および第１の端部１０４と反対側の第２の端部１０６を規定する細長いガラスハウジング１０２と、細長い密封ガラスハウジング１０２の第１の端部１０４で気密に接続された第１のキャップ２０２と、密封ガラスハウジング１０２の第２の端部１０６に配置された第２のキャップ２０４とを含むことができる。また、太陽電池モジュール１００の各々は、太陽電池１２０のセットであって、各々が前側１２０Ａおよび後側１２０Ｂを規定するとともに、細長いガラスハウジング１０２内に配置された太陽電池のセットと、細長いガラスハウジング１０２内に、太陽電池１２０のセットから位置的にオフセットして配置されるとともに、太陽電池１２０の列のセットの後側１２０Ｂを向く反射要素１３０と、太陽電池モジュール１２０のセットの各々を電気的に結合する電気ハーネスまたは端子とを含むことができる。また、フレキシブル太陽電池パネルシステム２００は、太陽電池モジュール１００のセットの各々の第１の端部１０４で第１のキャップ２０２に接続された第１のケーブル２１２と、第１のケーブル２１２に沿って予め設定された距離で、第１のキャップ２０２および太陽電池モジュール１００の各々の第１の端部１０４を位置決めするように構成された基準の第１のセット２２２とを含むことができる。フレキシブル太陽電池パネルシステム２００は、太陽電池モジュール１００のセットの各々の第２の端部１０６で第２のキャップ２０４に接続された第２のケーブル２１４と、太陽電池モジュール１００の各々が第１および第２のケーブル２１２、２１４に実質的に垂直に固定配置されるように、第２のケーブル２１４に沿って第２の予め設定された距離で、第２のキャップ２０４および太陽電池モジュール１００のセットの各々の第２の端部１０６を位置決めするように構成された基準の第２のセット２２４とをさらに含むことができる。
フレキシブル太陽電池パネルシステム２００は、太陽電池モジュール１００のセットを含むことができ、各々が、断面、第１の端部１０４、および第１の端部１０４と反対側の第２の端部１０６を規定する細長いガラスハウジング１０２と、細長い密封ガラスハウジング１０２の第１の端部１０４で気密に接続された第１のキャップ２０２と、密封ガラスハウジング１０２の第２の端部１０６に配置された第２のキャップ２０４とを含むことができる。また、太陽電池モジュール１００の各々は、太陽電池１２０のセットであって、各々が前側１２０Ａおよび後側１２０Ｂを規定するとともに、細長いガラスハウジング１０２内に配置された太陽電池のセットと、細長いガラスハウジング１０２内に、太陽電池１２０のセットから位置的にオフセットして配置されるとともに、太陽電池１２０の列のセットの後側１２０Ｂを向く反射要素１３０と、太陽電池モジュール１２０のセットの各々を電気的に結合する電気ハーネスまたは端子とを含むことができる。また、フレキシブル太陽電池パネルシステム２００は、太陽電池モジュール１００のセットの各々の第１の端部１０４で第１のキャップ２０２に接続された第１のケーブル２１２と、第１のケーブル２１２に沿って予め設定された距離で、第１のキャップ２０２および太陽電池モジュール１００の各々の第１の端部１０４を位置決めするように構成された基準の第１のセット２２２とを含むことができる。フレキシブル太陽電池パネルシステム２００は、太陽電池モジュール１００のセットの各々の第２の端部１０６で第２のキャップ２０４に接続された第２のケーブル２１４と、太陽電池モジュール１００の各々が第１および第２のケーブル２１２、２１４に実質的に垂直に固定配置されるように、第２のケーブル２１４に沿って第２の予め設定された距離で、第２のキャップ２０４および太陽電池モジュール１００のセットの各々の第２の端部１０６を位置決めするように構成された基準の第２のセット２２４とをさらに含むことができる。
４．適用
概して、以下に述べる方法Ｓ１００、太陽電池システム１００およびフレキシブル太陽電池パネルシステム２００は、太陽光発電システムの製造、流通および使用における効率の改善に向けられている。
概して、以下に述べる方法Ｓ１００、太陽電池システム１００およびフレキシブル太陽電池パネルシステム２００は、太陽光発電システムの製造、流通および使用における効率の改善に向けられている。
４．１ 太陽電池モジュール
概して、方法Ｓ１００は、太陽電池システム１００の動作寿命を通してそれら太陽電池を保護および／または保存するために、気密に封止された環境（例えば、真空、不活性ガス、太陽電池化学的性質を補完するガス環境）内に太陽電池のセットを収容する密封されたモジュール式の太陽電池システム１００を製造するために実行することができる。例えば、方法Ｓ１００は、不安定な電池化学的性質の太陽電池を収容する太陽電池システム１００のユニット（例えば、ペロブスカイト太陽電池、タンデムペロブスカイト－シリコン電池、シリコン系太陽電池、または有機太陽電池）を、電池の劣化を抑制する制御された気密封止環境内で組み立てるために実行され、それによって、様々な環境条件で太陽エネルギーを収集するために展開されるとき（例えば、水域上に浮かぶとき、農地上に設置されるとき、屋根または垂直壁上に設置されるとき）に、それら太陽電池システム１００の動作寿命を延ばすことができる。
概して、方法Ｓ１００は、太陽電池システム１００の動作寿命を通してそれら太陽電池を保護および／または保存するために、気密に封止された環境（例えば、真空、不活性ガス、太陽電池化学的性質を補完するガス環境）内に太陽電池のセットを収容する密封されたモジュール式の太陽電池システム１００を製造するために実行することができる。例えば、方法Ｓ１００は、不安定な電池化学的性質の太陽電池を収容する太陽電池システム１００のユニット（例えば、ペロブスカイト太陽電池、タンデムペロブスカイト－シリコン電池、シリコン系太陽電池、または有機太陽電池）を、電池の劣化を抑制する制御された気密封止環境内で組み立てるために実行され、それによって、様々な環境条件で太陽エネルギーを収集するために展開されるとき（例えば、水域上に浮かぶとき、農地上に設置されるとき、屋根または垂直壁上に設置されるとき）に、それら太陽電池システム１００の動作寿命を延ばすことができる。
特に、方法Ｓ１００のブロックは、ガラスハウジング内に配置された太陽電池のセット（例えば、ペロブスカイトまたは結晶シリコン太陽電池）に電気的に結合された電極のペアの周りに、真空の剛性ガラスハウジングの１または複数の端部を封止および／または結合し、それによって真空条件（例えば、１０－３トール）下でペロブスカイト太陽電池のセットを封止しながら、それらの太陽電池によって変換された電力がガラスハウジングの外部に接続された外部トレースおよび／または電力線まで送られることを可能にするように、実行されることができる。さらに、ガラスハウジング１０２は、太陽電池の経時劣化を低減および／または阻止するために、太陽電池システム１００の製造中に不活性ガス（例えば、窒素ガス）の雰囲気、太陽電池の電池化学的性質に類似のガス雰囲気でバックフィルされ得る。
図示のように、ペロブスカイト太陽電池のセットで組み立てられ、かつ方法Ｓ１００のブロックに従って封止された太陽電池システム１００について、これらのペロブスカイト太陽電池は、外部環境からの湿度、水および酸素の侵入に対して不透過性でありかつそれらのペロブスカイト太陽電池を真空または補完的ガス雰囲気内に閉じ込める気密封止環境において維持および操作され、それによってペロブスカイト材料を安定させることができるとともに、ペロブスカイト太陽電池の電力変換効率を長期的なタイムスケール（例えば、数年、数十年）にわたって維持することができる。さらに、この例では、太陽電池システム１００は、太陽電池システム１００の動作寿命にわたってガラスハウジング内の一部のペロブスカイト太陽電池に存在する微量の鉛および潜在的に有毒な化合物を密封することができ、それによって住宅地または商業地、農地または水域などに対するペロブスカイト太陽電池を含む太陽光電池展開の環境への影響を低減することができる。
さらに、前述した例では、ガラスハウジングが、剛性で耐久性のある透明なハウジングを形成することができ、それらのペロブスカイト太陽電池は、ガラスハウジングからペロブスカイト太陽電池への機械的ストレスの伝達を低減し、かつ動作中にペロブスカイト太陽電池全体の熱応力を低減するために、ガラスハウジングに対してバネ固定され、運動学的に結合され、または他の方法でガラスハウジング内にフレキシブルに取り付けられ得る。
このため、この例では、図２に示すように、太陽電池システム１００が、ペロブスカイト太陽電池の低い製造コスト、高い電力変換効率、および従来の太陽電池化学的性質よりも長い動作寿命を何れも達成することができるモジュール式の気密封止型太陽電池システム１００を規定することができる。
同様の例では、ガラスハウジングの内面上に直接ペロブスカイト太陽電池のセットを（例えば、溶液および／または蒸着を介して）成長または形成するために、かつ電極の周りでガラスハウジングの端部を密封する前にこれらの太陽電池を電極に接続するために、方法Ｓ１００を実行することができる。このため、この例では、結果として得られる太陽電池システム１００が、周囲の環境を封止するとともに、ペロブスカイト太陽電池が製造される基板を形成するガラスハウジングを含むことができ、それによって太陽電池システム１００を製造するための製造ステップおよび複雑さを低減することができる。
別の実施形態では、ガラスハウジングの円形断面の第１の（例えば、上部）セクタ内に配置された両面受光太陽電池（例えば、ペロブスカイトまたは結晶シリコン太陽電池）の隣接する角度的にオフセットした列のセットと、ガラスハウジングの円形断面の第２の（例えば、下部）セクタ内に配置され、両面受光太陽電池の列を向く内部反射器とを含む太陽電池システム１００を製作するために、方法Ｓ１００を実行することができる。
この例では、太陽電池システム１００のユニットを、南北方向に設置することができる。このため、この例では、太陽が上空で最も高いとき（例えば、午前１０時～午後２時）に太陽電池システム１００に入射した光は、両面受光太陽電池の頂部に当たり、その後、この光を電気エネルギーに変換することができる。しかしながら、太陽が東または西の地平線に対してより低い位置にあるとき（例えば、午前５時～午前９時および午後３時～午後７時）は、太陽電池ハウジングに入射した一部の光が内部反射器に当たり、内部反射器がこの光を両面受光太陽電池の裏側に反射し、その後、太陽電池がこの光を電気エネルギーに変換することができる。
特に、この例では、太陽電池システムの頂部または太陽を向く部分にわたって配置された太陽電池と内部反射器との組合せが、（ガラスハウジングに入射するがそれら太陽電池にすぐには入射しない）光をそれら太陽電池の後側に反射する静的な単軸太陽光トラッカーとして機能することができる。このため、この例では、方法Ｓ１００を実行して、広範囲の太陽の角度、季節および緯度にわたって高いエネルギー捕捉効率を示すパッシブ（または静的）太陽電池システム１００を製造することが可能である。
概して、方法Ｓ１００は、円筒形ガラスハウジング内に密閉されたペロブスカイト太陽電池のセットを含む太陽電池システム１００を製造するために実行されるものとして以下に説明される。しかしながら、方法Ｓ１００のブロックは、追加的および／または代替的には、真空または密封ガス雰囲気を含む他の任意の幾何学的形状（例えば、楕円断面、多角形断面、部分的に放物線の断面、または多角形と円形、楕円形または放物線断面の組合せを規定する形状）の大きなガラスハウジング構造内に他の任意の太陽電池化学的性質の太陽電池（例えば、シリコン太陽電池、ペロブスカイト太陽電池、薄膜太陽電池、タンデム太陽電池、有機太陽電池）を封止するために実行することができる。
４．２ フレキシブル太陽電池パネルシステム
図示のように、本明細書に記載のシステム１００および方法Ｓ１００は、モジュール式のフレキシブル太陽電池パネルシステム２００の構築および展開に適用可能である。通常、フレキシブル太陽電池パネルシステム２００は、電気ハーネスを介して電気的に接続された管状太陽電気モジュール１００のセットを含み、それらが、例えば、農地や駐車場などの４本の柱の間に、あるいは平らな屋根、傾斜した屋根または垂直な壁の上の２本のレールに沿って、または水域上に浮かぶ、設置用に構成された２本のケーブルの間に機械的に配置される。
図示のように、本明細書に記載のシステム１００および方法Ｓ１００は、モジュール式のフレキシブル太陽電池パネルシステム２００の構築および展開に適用可能である。通常、フレキシブル太陽電池パネルシステム２００は、電気ハーネスを介して電気的に接続された管状太陽電気モジュール１００のセットを含み、それらが、例えば、農地や駐車場などの４本の柱の間に、あるいは平らな屋根、傾斜した屋根または垂直な壁の上の２本のレールに沿って、または水域上に浮かぶ、設置用に構成された２本のケーブルの間に機械的に配置される。
特に、フレキシブル太陽電池パネル２００は、剛性の管状太陽電池モジュール１００のセットを含み、各々が密閉された太陽電池のセットを含む。太陽電池モジュール１００は、太陽光発電設備の目標開放面積に対応するピッチオフセットで配置され、両端が機械的に接続され、一対のフレキシブルケーブルによって支持され、これらの太陽電池システムとそれらのケーブルの隣接する１つとの間に延びる電気ハーネスによって、直列または並列に電気的に結合される。例えば、農地の支柱のセット間に張り巡らされた（そして垂れ下がった）フレキシブル太陽電池パネルの下の地上面における８０％の総投影開放面積のために、２インチ直径の太陽電池システム１００のセットは、太陽電池システム間の８インチの開放ギャップにより１０インチのピッチオフセットでケーブルのセットに取り付けられることができる。
このため、太陽電池モジュール１００の第１の端部における機械的および電気的接続は、ほぼ共空間とすることができる。複数の太陽電池モジュール１００の端部がフレキシブルケーブルで機械的に接続され、フレキシブルワイヤハーネスで電気的に接続されたフレキシブル太陽電池パネル２００の場合、隣接する太陽電池モジュール１００間の機械的または電気的接続を拘束または疲労させることなく、例えば保管または輸送用にフレキシブル太陽電池パネル２００をスプールに巻くことにより、ギッシリ詰まった構成に巻き付けることが可能である。その後、フレキシブル太陽電池パネル２００は、例えば、垂直支持部材のペア間に設置中、または垂直または傾斜した向きでペアまたはスタンドオフ間に設置中、または水域に展開中に、隣接する太陽電池モジュール１００間の機械的または電気的接続を同様に拘束または疲労させることなく、スプールを解くことができる。設置後、フレキシブル太陽電池パネル２００は、隣接する太陽電池モジュール１００間の機械的または電気的接続を同様に拘束または疲労させることなく、風条件の変化、周囲条件の変化や太陽光照射による熱膨張などに応じて屈曲または移動させることができる。
さらに、フレキシブル太陽電池パネル２００は、限られた数の固有の構成要素から構成されるため、２本の標準化されたケーブルに沿って異なるピッチオフセットで太陽電池システム１００を設置し、対応するピッチオフセットでコネクタによりワイヤハーネスを組み立てることにより、様々な開放面積比率を必要とする様々な用途に合わせてフレキシブル太陽電池パネル２００をカスタマイズすることが可能である。さらに、各太陽電池モジュール１００は、（ガラス平面の後ろではなく）２本のケーブル間に組み立てるように構成された単一の完全な太陽電池構造を規定するため、フレキシブル太陽電池パネル２００の出力容量、重量、材料消費およびコストは、隣接する太陽電池モジュール１００間のピッチオフセットに直接相関させることができ、そのピッチオフセットによって制御することができる。
５．モジュール式太陽電池システム
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、例示的なモジュール式太陽電池システム１００は、端子１４０、１５０のペアに電気的に接続された太陽電池１２０のセットと、太陽電池１２０のセットを含むガラスハウジング１０２とを含むことができ、ガラスハウジングは、太陽電池１２０のセットを真空または補完的ガス雰囲気内で気密封入して（無期限に）水分や酸化による劣化に対してペロブスカイト材料を安定させるために、（例えば、整合シールおよび／または圧縮シールを介して）端子１４０、１５０のペアの周りで封止され、かつ／または端子のペアに結合されている。また、太陽電池システム１００は、以下により詳細に説明するように、所望の幾何学的形状でガラスハウジング１０２の内壁に太陽電池１２０のセットを固着するように構成された光学的に透明な封止剤１２６も含むことができる。
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、例示的なモジュール式太陽電池システム１００は、端子１４０、１５０のペアに電気的に接続された太陽電池１２０のセットと、太陽電池１２０のセットを含むガラスハウジング１０２とを含むことができ、ガラスハウジングは、太陽電池１２０のセットを真空または補完的ガス雰囲気内で気密封入して（無期限に）水分や酸化による劣化に対してペロブスカイト材料を安定させるために、（例えば、整合シールおよび／または圧縮シールを介して）端子１４０、１５０のペアの周りで封止され、かつ／または端子のペアに結合されている。また、太陽電池システム１００は、以下により詳細に説明するように、所望の幾何学的形状でガラスハウジング１０２の内壁に太陽電池１２０のセットを固着するように構成された光学的に透明な封止剤１２６も含むことができる。
例示的な太陽電池システム１００は、長期間にわたって様々な環境条件下で高い電力変換効率を維持することができるモジュール式の気密封止型ペロブスカイト太陽電池を規定する。特に、太陽電池システム１００は、ガラスハウジング１０２の第１の端部１０４に結合され、太陽電池１２０のセットに電気的に結合された第１の端子１４０と、ガラスハウジング１０２の反対側の端部１０６に結合され、太陽電池１２０のセットに電気的に結合された第２の端子１５０とを含むことができる。このため、端子のペアは、太陽電池１２０のセットによって変換された電力をそれら端子１４０、１５０に接続された外部トレースおよび／または電力線に伝送するように構成された太陽電池１２０のセットの正および負の端子を規定することができ、それによって太陽電池システム１００は、並列に相互接続されるとともに、共通の（例えば、高電圧）ＤＣラインに接続されて太陽電池パネルおよび／または太陽電池アレイを形成することができる。
５．１ ガラスハウジング
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、太陽電池システム１００は、太陽電池１２０のセットを収容するように構成されたガラスハウジングを含み、このガラスハウジングは、密封プロセス中に各端子の１４０、１５０の外周の周りで各端子１４０、１５０を結合および／または固着するように構成されている。特に、ガラスハウジング１４０は、直径が約１５～２００ミリメートル、長さが２分の１メートル～３メートルの細長い剛性ガラス円筒または曲線柱を規定することができ、よって、同様の寸法の太陽電池１２０のセットを受け入れて収容することができる。方法Ｓ１００のブロックに従って端子１４０および／または端子１４０、１５０のペアの周りで封止すると、ガラスハウジング１０２は、非常に長い時間スケールにわたって太陽電池１２０のセットの周りの内部条件を維持することができる連続的な気密エンクロージャを規定する。さらに、例示的な円筒形または曲線柱形状により、ガラスハウジング１０２は、構造的損傷の危険性なしに、比較的最小のガラス厚さ（例えば、１～１０ミリメートル）で高真空（例えば、百万分の１気圧、１０億分の１気圧の圧力）および／または高圧の内部ガス雰囲気（例えば、数十気圧、数百気圧の圧力）を含むおよび／または保持することができる。
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、太陽電池システム１００は、太陽電池１２０のセットを収容するように構成されたガラスハウジングを含み、このガラスハウジングは、密封プロセス中に各端子の１４０、１５０の外周の周りで各端子１４０、１５０を結合および／または固着するように構成されている。特に、ガラスハウジング１４０は、直径が約１５～２００ミリメートル、長さが２分の１メートル～３メートルの細長い剛性ガラス円筒または曲線柱を規定することができ、よって、同様の寸法の太陽電池１２０のセットを受け入れて収容することができる。方法Ｓ１００のブロックに従って端子１４０および／または端子１４０、１５０のペアの周りで封止すると、ガラスハウジング１０２は、非常に長い時間スケールにわたって太陽電池１２０のセットの周りの内部条件を維持することができる連続的な気密エンクロージャを規定する。さらに、例示的な円筒形または曲線柱形状により、ガラスハウジング１０２は、構造的損傷の危険性なしに、比較的最小のガラス厚さ（例えば、１～１０ミリメートル）で高真空（例えば、百万分の１気圧、１０億分の１気圧の圧力）および／または高圧の内部ガス雰囲気（例えば、数十気圧、数百気圧の圧力）を含むおよび／または保持することができる。
上述したように、実施形態の一態様では、ガラスハウジング１０２が、円形断面を有する円筒形状を規定する。図２Ｂに示すように、円形断面は、断面積を二等分する第１の直径１０８と、第１の直径１０８と直交して二等分する第２の直径１１０とによって部分的に規定され得る。実施形態の別の態様では、ガラスハウジング１０２が、楕円形の断面を有する曲線柱形状を規定する。この態様では、第１の直径１０８または第２の直径１１０の一方は、楕円形断面の長軸を規定することができ、第１の直径１０８または第２の直径１１０の他方は、楕円形断面の短軸を規定することができる。実施形態の他の態様では、ガラスハウジング１０２が、その長さ方向のある部分に沿って円形断面を規定し、その長さ方向の他の部分に沿って楕円形断面を規定することができる空間的に可変な形状を規定する。実施形態のさらに他の態様では、ガラスハウジング１０２が、多角形の断面を有する多面体形状を規定する。
一実施形態では、ガラスハウジング１０２を、熱膨張係数が低いホウケイ酸ガラスから形成することができ、それによって（例えば、ガラスハウジングの排気中、太陽電池システム１００の動作中の）温度変化に応じたガラスハウジングの構造的変形を低減および／または防止することができる。さらに、ホウケイ酸ガラスは、比較的低い分散と屈折率および／または反射率で太陽電池１２０のセットと外部環境との間の光学的界面を規定することができ、それによって入射太陽光を、ガラスハウジング１０２を通って太陽電池１２０のセットに伝えることができる。さらに、この実施態様では、ガラスハウジング１０２の内面が、化学的腐食および／または劣化に対して高い耐性を有することができ、それによりガラスハウジング１０２は、太陽電池システム１００の動作寿命にわたって太陽電池１２０のセットの周りにガス雰囲気（例えば、メチルアンモニウムガス、ハロゲン化物ガス）を保持することができる。
他の実施態様では、様々な動作条件で長期間にわたって太陽電池１２０のセットを封入および保護するために、ガラスハウジング１０２が、アルカリ・アルミノシリケートガラス、ソーダ石灰ガラス、または所望の機械的、化学的および／または熱的特性を有する他の任意のタイプのガラスまたは高分子材料から形成され得る。
５．２ 太陽電池
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、太陽電池システム１００は、通常、ガラスハウジング１０２の長さよりも僅かに（例えば、５センチメートル）短い長さを規定する太陽電池１２０のセットを含む。特に、各太陽電池１２０の遠位端は、方法Ｓ１００に従ってガラスハウジング１０２を封止する間に、太陽電池１２０のセットおよび／または関連する電気伝送配線を溶融および／または熱損傷から保護するために、ガラスハウジング１０２の隣接端部から短い長手方向の挿入距離（例えば、３センチメートル）で配置することができる。また、太陽電池システム１００は、ガラスハウジング１０２内に太陽電池１２０のセットを機械的に支持し、かつ／またはガラスハウジング１０２の内面に対する特定の位置または向きに太陽電池１２０のセットを固定するために、太陽電池１２０のセットのセクションの周りに形成されるとともに、ガラスハウジング１０２の内面に結合された封止剤１２６を含むことができる。
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、太陽電池システム１００は、通常、ガラスハウジング１０２の長さよりも僅かに（例えば、５センチメートル）短い長さを規定する太陽電池１２０のセットを含む。特に、各太陽電池１２０の遠位端は、方法Ｓ１００に従ってガラスハウジング１０２を封止する間に、太陽電池１２０のセットおよび／または関連する電気伝送配線を溶融および／または熱損傷から保護するために、ガラスハウジング１０２の隣接端部から短い長手方向の挿入距離（例えば、３センチメートル）で配置することができる。また、太陽電池システム１００は、ガラスハウジング１０２内に太陽電池１２０のセットを機械的に支持し、かつ／またはガラスハウジング１０２の内面に対する特定の位置または向きに太陽電池１２０のセットを固定するために、太陽電池１２０のセットのセクションの周りに形成されるとともに、ガラスハウジング１０２の内面に結合された封止剤１２６を含むことができる。
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、太陽電池システム１００は、ガラスハウジング１０２の長さに跨り、入射する太陽光を光電効果などによって電力に変換するように構成された太陽電池１２０のセットを含むことができる。実施形態の一態様では、太陽電池システム１００が、ペロブスカイト材料を堆積させる前に、かつ／またはペロブスカイト太陽電池１２０をガラスハウジング１０２内に配置する前に、ガラスハウジング１０２の曲率と同様の曲線状の表面に成形することができる金属ホイルなどの柔軟な基板上に堆積され、形成され、かつ／またはその基板にわたってパターニングされたペロブスカイト太陽電池（例えば、単接合ペロブスカイト太陽電池、多接合ペロブスカイト太陽電池）を含むことができる。追加的または代替的には、太陽電池システム１００が、シリコン太陽電池、薄膜太陽電池、タンデム太陽電池、有機太陽電池またはそれらの組合せまたは何れかの部分的な組合せを含む太陽電池１２０を含むことができる。
実施形態の一態様では、太陽電池システム１００が、（例えば、複数の）ペロブスカイト太陽電池１２０のセットを含み、それらが、（別個の）基板（ガラスまたは金属の平面ストリップなど）の上に堆積および／または形成されるとともに、その半径方向軸（例えば、中心軸）に対してガラスハウジングの内面に沿って隣接するペロブスカイト太陽電池から半径方向にオフセットされ、それにより、ガラスハウジングの内側表面積に対してペロブスカイト太陽電池のセットの受光表面積を増加および／または最大化して、太陽の高度の範囲にわたって（例えば、一日を通して）より一貫したかつ／または効率的な環境発電を可能にすることができる。
実施形態の別の態様では、太陽電池システム１００が、タンデム太陽電池セットを含むことができ、各々が、シリコン太陽電池または薄膜太陽電池（例えば、異なるバンドギャップを示すガリウムヒ素太陽電池、テルル化カドミウム太陽電池または別のペロブスカイト太陽電池）の上に（かつ同一平面上に）配置されたペロブスカイト太陽電池を規定する。この態様では、ペロブスカイト太陽電池によって吸収されない入射光が、（透明または部分的に透明な）ペロブスカイト材料を透過して、下にあるシリコン太陽電池または薄膜太陽電池によって捕捉され、それによって太陽電池システム１００の電力変換効率をさらに高めることができる。
実施形態の別の態様では、太陽電池システム１００が、両面受光太陽電池１２０（例えば、ペロブスカイト太陽電池、結晶シリコン太陽電池、薄膜太陽電池またはそれらの組合せ）のセットを含み、それらが、ガラスハウジングに隣接し、ガラスハウジングの内面を向く外面と、ガラスハウジング１０２の中心を向く内面との両方にわたって、光に反応するものとなっている。例えば、各両面受光太陽電池１２０は、ホウケイ酸ガラスのストリップのような高い光透過率の透明基板上に形成および／または配置された太陽電池を含むことができる。別の例では、各両面受光太陽電池１２０は、フレキシブル基板または剛性平面基板などの基板の外面上に形成、堆積および／または配置された第１の太陽電池と、外面と反対側の基板の内面上に配置された第２の太陽電池とを含むことができる。図２Ａおよび図２Ｂに示すように、各両面受光太陽電池１２０の平面がガラスハウジング１０２の中心軸から延びる仮想線に実質的に直交するように、両面受光太陽電池１２０のセットを、ガラスハウジング１０２の半径方向（および長手方向軸と平行）にオフセットすることが可能である。
実施形態の別の態様では、太陽電池システム１００が、ガラスハウジング１０２に挿入されるときに弧を形成するように屈曲または曲げられるフレキシブル基板上に配置された１または複数の両面受光太陽電池１２０を含むことができる。同様に、太陽電池システム１００は、ガラスハウジング１０２の内部半径よりも（僅かに）小さい半径の湾曲した基板上に配置された１または複数の両面受光太陽電池１２０を含むことができる。
実施形態の別の態様では、太陽電池システム１００が、ガラスハウジング１０２の内面上に（例えば、溶液堆積および／または蒸着を介して）直接堆積、成長および／または形成されたペロブスカイト太陽電池１２０のセットを含む。特に、ガラスハウジング１０２の端部を封止する前に、方法Ｓ１００のブロックを実行して、ガラスハウジング１０２の内面を周方向にエッチングまたはスクライブし、ガラスハウジング１０２の内面を、補完的な濃度のペロブスカイト前駆体化合物（例えば、ハロゲン化メチルアンモニウム、ハロゲン化鉛）を含むペロブスカイト溶液で洗浄および／またはスピンコートすることが可能である。ガラスハウジング１０２の内壁にスピンコートしたら、得られたペロブスカイト溶液の層を、特定の蒸気雰囲気の存在下で、焼成し、追加の溶媒により洗浄し、かつ／またはアニーリングし、それにより結晶化した（例えば、固体）ペロブスカイト材料の膜を得ることができる。その後、上述した方法および技術を繰り返して、ペロブスカイト結晶の膜、ひいてはペロブスカイト太陽電池１２０の吸収体層を、適切な厚さに増加および／または成長させることができる。方法Ｓ１００のブロックを実行することにより、封止プロセスの前にガラスハウジング１０２内でペロブスカイト太陽電池１２０のセットを直接成長させて、ガラスハウジング１０２の内面を基板として利用することで、太陽電池システム１００の製造および組立コストおよび／または製造の複雑さをさらに低減することが可能である。
５．３ 反射要素
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、太陽電池システム１００は、ガラスハウジング１０２内または上に配置され、ガラスハウジング１０２の側面を透過した入射光を両面受光太陽電池１２０のセットの１または複数の内面に向かって反射するように構成された反射要素１３０も含むことができる。図示のように、反射要素１３０は、第１の直径１０８に関して太陽電池１２０のセットの反対側に配置することができる。通常、反射要素１３０は、拡散反射器または鏡面反射器、またはそれらの組合せとすることができる。実施形態の一態様では、反射要素１３０が、ガラスハウジング１０２の内面または外面上に堆積された白色または鏡面塗装などのコーティングを含むことができる。代替的には、反射要素１３０は、特定の方向に入射光を反射するように構成された規定された幾何学的形状を有する固体構造を含むことができる。例えば、図２Ｂに示すように、反射要素１３０は、１または複数の放物面反射鏡を規定することができ、各々が入射光を受け取り、太陽電池１２０のセットの１または複数に反射するように構成されている。代替的には、反射要素１３０は、様々な向き、緯度または気候条件における光子の捕捉および反射を最適化するために、複合放物面形状またはスカラップミラー形状で構成することができる。実施形態の別の態様では、太陽電池システム１００がその長手方向軸を中心に回転することができる展開において、反射要素１３０が、太陽電池システム１００の好ましい向きを維持するための（例えば、太陽電池１２０のセットよりも重い）重りまたはバラストとしても機能することができる。
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、太陽電池システム１００は、ガラスハウジング１０２内または上に配置され、ガラスハウジング１０２の側面を透過した入射光を両面受光太陽電池１２０のセットの１または複数の内面に向かって反射するように構成された反射要素１３０も含むことができる。図示のように、反射要素１３０は、第１の直径１０８に関して太陽電池１２０のセットの反対側に配置することができる。通常、反射要素１３０は、拡散反射器または鏡面反射器、またはそれらの組合せとすることができる。実施形態の一態様では、反射要素１３０が、ガラスハウジング１０２の内面または外面上に堆積された白色または鏡面塗装などのコーティングを含むことができる。代替的には、反射要素１３０は、特定の方向に入射光を反射するように構成された規定された幾何学的形状を有する固体構造を含むことができる。例えば、図２Ｂに示すように、反射要素１３０は、１または複数の放物面反射鏡を規定することができ、各々が入射光を受け取り、太陽電池１２０のセットの１または複数に反射するように構成されている。代替的には、反射要素１３０は、様々な向き、緯度または気候条件における光子の捕捉および反射を最適化するために、複合放物面形状またはスカラップミラー形状で構成することができる。実施形態の別の態様では、太陽電池システム１００がその長手方向軸を中心に回転することができる展開において、反射要素１３０が、太陽電池システム１００の好ましい向きを維持するための（例えば、太陽電池１２０のセットよりも重い）重りまたはバラストとしても機能することができる。
この実施形態では、反射要素１３０が、太陽電池１２０のセットの効率を向上させるためのパッシブ太陽光トラッカーとして機能することができる。上述したように、場合によっては、特定量の光が太陽電池材料を透過することができる。反射要素１３０は、この透過光を太陽電池１２０のセットの後向きの表面１２０Ｂに向けて反射して戻すことができ、それによって、入射光子が太陽電池１２０のセットによって吸収される確率を潜在的に増加させることができる。同様に、反射要素１３０は、より低い入射角でガラスハウジング１０２に入射する入射光の向きを変えることができる。特に、太陽電池システム１００が実質的に地理的な南北軸に沿って配置される場合、反射要素１３０は、（例えば、早朝や夕方の低い太陽高度において）反射要素がなければ太陽電池１２０のセットの外向きの受光面１２０Ａを迂回するであろう太陽光を、太陽電池１２０のセットの内側の受光面１２０Ｂに向けて反射することができ、それによって太陽電池システム１００の全体の電力変換効率を高め、１日の様々な時間および緯度における太陽の角度の範囲にわたって太陽光発電のより均一な生成を可能にする。
５．４ 電極および電気的接続
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、太陽電池システム１００は、端子１４０、１５０のペアを含み、各々が、組立中にガラスハウジング１０２の端部に接合および／または封止される金属板、ディスクおよび／またはワイヤなどの導電体を含む。一実施形態では、ガラスハウジング１４０、１５０が端子１４０、１５０の各々の周りに、近くに、または協働して封止されるように、端子１４０、１５０が、ガラスハウジング１０２の内部とガラスハウジング１０２の外部との間で連続している。通常、端子１４０、１５０は、太陽電池１２０のセットによって生成された電流を、端子１４０、１５０に接続されたトレースおよび／または配線に伝導するように構成され、それによって太陽電池システム１００によって変換された電流を外部に（例えば、太陽電池システム１００を含む共有電力線またはパネルに、インバータに）ルーティングすることができる。図２Ｂに示すように、太陽電池１２０のセットによって生成された電流を対応する端子１４０、１５０に伝える、端子１４０、１５０と太陽電池１２０のセットとの間に接続された導電性タビングリボン１２８またはワイヤを介して、各端子１４０、１５０を太陽電池１２０のセットに接続することができる。
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、太陽電池システム１００は、端子１４０、１５０のペアを含み、各々が、組立中にガラスハウジング１０２の端部に接合および／または封止される金属板、ディスクおよび／またはワイヤなどの導電体を含む。一実施形態では、ガラスハウジング１４０、１５０が端子１４０、１５０の各々の周りに、近くに、または協働して封止されるように、端子１４０、１５０が、ガラスハウジング１０２の内部とガラスハウジング１０２の外部との間で連続している。通常、端子１４０、１５０は、太陽電池１２０のセットによって生成された電流を、端子１４０、１５０に接続されたトレースおよび／または配線に伝導するように構成され、それによって太陽電池システム１００によって変換された電流を外部に（例えば、太陽電池システム１００を含む共有電力線またはパネルに、インバータに）ルーティングすることができる。図２Ｂに示すように、太陽電池１２０のセットによって生成された電流を対応する端子１４０、１５０に伝える、端子１４０、１５０と太陽電池１２０のセットとの間に接続された導電性タビングリボン１２８またはワイヤを介して、各端子１４０、１５０を太陽電池１２０のセットに接続することができる。
実施形態の一態様では、太陽電池システム１００が、ガラスハウジング１０２の第１または第２の端部１０４、１０６の一方に配置され、接地および電位端子の両方として機能する単一の端子１４０、１５０を含むことができる。この態様では、単一方向に（例えば、端子１５０に向かって）電流をルーティングするように機能する端子１４０、１５０のペアではなく、単一の端子１４０が、接地として、または円形に（例えば、太陽電池１２０のセットのペアの周りを時計回りに）ルーティングされる電流用の高電位コネクタとして機能することができる。単一端子構成では、ガラスハウジング１０２は、その端部１０４、１０６の一方が組立中に完全に封止され、他方の端部１０４、１０６が単一端子１４０、１５０上に、周りにまたは一緒に封止されることから、製造コストおよび複雑さを潜在的に低減することができる。
通常、端子１４０、１５０の材料特性および組成は、太陽電池システム１００の製造特性および動作特性に適合するように選択することができる。例えば、端子１４０、１５０の本体を形成する導電性材料は、封止プロセス中に端子表面と（溶融）ガラスとの間の付着性を高めるために、ガラスハウジング１０２の熱膨張係数および／または他の熱特性に適合するように選択することができる。例えば、ガラスハウジング１０２がソーダ石灰ガラスを含む一実施形態では、太陽電池システム１００が、ソーダ石灰ガラスの熱膨張係数と同様の熱膨張係数を規定する鉄ニッケル（例えば、ジュメット）および／またはプラチナ本体を有する端子１４０、１５０を含むことができる。ガラスハウジング１０２がホウケイ酸ガラスを含む別の実施形態では、太陽電池システム１００が、ホウケイ酸ガラスの熱膨張係数と同様の熱膨張係数を規定する鉄－ニッケル－コバルト（例えば、コバール）本体を有する端子１４０、１５０を含むことができる。
実施形態の一態様では、端子１４０、１５０が、端子１４０、１５０上にメッキされた不活性金属（例えば、金）の薄層を含むことができ、それによりガラスハウジング１０２内に密封されたガス雰囲気からの腐食に対して端子１４０、１５０を安定させることができる。さらに、端子本体自体をタングステン、モリブデンまたは別の不活性導体から形成することも可能であり、それにより、ガラスハウジング１０２内に位置する端子１４０、１５０の部分とガス雰囲気１６０の特定の成分（例えば、メチルアンモニウムガス、ハロゲン化物ガス）との間の化学反応性を低減または排除し、それによって太陽電池システム１００の動作寿命にわたって端子１４０、１５０の腐食または劣化を低減および／または防止することが可能である。
実施形態の別の態様では、各端子１４０、１５０が、端子本体の表面に形成された酸化物の層を含むこともでき、端子１４０、１５０の寸法に比例し、かつ／またはガラスハウジング１０２のガラスタイプおよび厚さに一致する厚さを規定することができる。例えば、封止プロセス中に、酸化物層内の酸化物が、（溶融した）ガラス内の類似の酸化物と散在する（例えば、ガラス内の酸化物中に拡散する）ことができ、それによって、冷却時にガラスハウジング１０２と端子１４０、１５０の隣接する表面との間の接合および／または結合を大幅に増加させることができる。
６．製造方法
上述したタイプの太陽電池システム１００は、方法Ｓ１００のブロックを実行することによって製造および組立が可能である。図１に示すように、方法Ｓ１００のブロック１１０は、第１の熱膨張係数を規定するガラスハウジング内にペロブスカイト太陽電池のセットを配置することを述べている。通常、ガラスハウジング１０２の排気および／または封止の前に、ペロブスカイト太陽電池１２０のセットは、それらペロブスカイト太陽電池１２０がガラスハウジング１０２の上半分の内側表面積の大部分に及ぶように、かつ／または覆うように、ガラスハウジング１０２の長さ方向に沿って配置されている。一実施形態では、ペロブスカイト太陽電池１２０のセットが、ガラスハウジング１０２の曲率に一致する曲線状の基板および／または可撓性基板上に形成された後、ガラスハウジング１０２の開放端部内に挿入される。別の実施形態では、各ペロブスカイト太陽電池１２０が、別個の（平面）基板上に形成され、ガラスハウジング１０２の開放端部内に挿入され、かつ／または各ペロブスカイト太陽電池１２０がガラスハウジング１０２の内周に沿って隣接するペロブスカイト太陽電池１２０から位置的にオフセットされるようにガラスハウジング１０２内に配置されることができる。上記実施形態では、その後、ペロブスカイト太陽電池１２０のセットの周りに形成されかつガラスハウジング１０２の内面に結合または固着された封止剤１２６を介して、ペロブスカイト太陽電池１２０のセットを、特定の位置および向きでガラスハウジング１０２に結合および／または固着することができる。さらに別の実施形態では、本明細書に記載の方法および技術に従ってガラスハウジング１０２を封止する前に、ペロブスカイト太陽電池１２０のセットを、ガラスハウジング１０２の内面上に直接、溶液堆積、成長および／または形成させることができる。
上述したタイプの太陽電池システム１００は、方法Ｓ１００のブロックを実行することによって製造および組立が可能である。図１に示すように、方法Ｓ１００のブロック１１０は、第１の熱膨張係数を規定するガラスハウジング内にペロブスカイト太陽電池のセットを配置することを述べている。通常、ガラスハウジング１０２の排気および／または封止の前に、ペロブスカイト太陽電池１２０のセットは、それらペロブスカイト太陽電池１２０がガラスハウジング１０２の上半分の内側表面積の大部分に及ぶように、かつ／または覆うように、ガラスハウジング１０２の長さ方向に沿って配置されている。一実施形態では、ペロブスカイト太陽電池１２０のセットが、ガラスハウジング１０２の曲率に一致する曲線状の基板および／または可撓性基板上に形成された後、ガラスハウジング１０２の開放端部内に挿入される。別の実施形態では、各ペロブスカイト太陽電池１２０が、別個の（平面）基板上に形成され、ガラスハウジング１０２の開放端部内に挿入され、かつ／または各ペロブスカイト太陽電池１２０がガラスハウジング１０２の内周に沿って隣接するペロブスカイト太陽電池１２０から位置的にオフセットされるようにガラスハウジング１０２内に配置されることができる。上記実施形態では、その後、ペロブスカイト太陽電池１２０のセットの周りに形成されかつガラスハウジング１０２の内面に結合または固着された封止剤１２６を介して、ペロブスカイト太陽電池１２０のセットを、特定の位置および向きでガラスハウジング１０２に結合および／または固着することができる。さらに別の実施形態では、本明細書に記載の方法および技術に従ってガラスハウジング１０２を封止する前に、ペロブスカイト太陽電池１２０のセットを、ガラスハウジング１０２の内面上に直接、溶液堆積、成長および／または形成させることができる。
図１に示すように、方法Ｓ１００のブロックＳ１２０は、ガラスハウジングおよびペロブスカイト太陽電池のセットの周りから周囲ガス雰囲気を排気することを述べている。通常、ガラスハウジング１０２の内部から空気および／または他の周囲雰囲気を除去するために、ガラスハウジング１０２の開放端部を真空ポンプまたは他の圧力差に接続することができ、それによってペロブスカイト太陽電池１２０のセットを取り囲むガラスハウジング１０２の内部環境から実質的にすべての酸素および湿気を除去することができる。通常、ガラスハウジング１０２は、ガラスハウジング１０２内に低内圧（例えば、１００万分の１気圧）が維持される間、封止プロセス中および太陽電池システム１００の展開および動作中に太陽電池システム１００の構造安定性を維持するのに十分な壁厚を示すことができる。方法Ｓ１００のブロックＳ１２０を実行する際に、太陽電池システム１００の予測寿命を数十年に延ばすために、（ペロブスカイト太陽電池１２０の効率を低下または影響を与える可能性のある）微量汚染物質（例えば、酸素および水分子）を、封止プロセス中にガラスハウジング１０２から排出することが可能である。
実施形態の態様では、方法Ｓ１００が、ブロックＳ１３０で、ガラスハウジング内にペロブスカイト適合ガス雰囲気を注入するステップをさらに含むことができる。例えば、ガラスハウジング１０２は、窒素またはヘリウムガスなどの不活性ガスまたは希ガスの雰囲気でバックフィルすることができ、それによって、太陽電池システム１００の動作寿命を通じてガラスハウジング１０２の表面上の歪み（例えば、内部真空と外部大気圧との圧力差による歪み）を低減しながら、酸素および水をガラスハウジング１０２の内部から排除することができる。
実施形態の別の態様では、ペロブスカイト材料の分解経路（例えば、分解反応）を安定化させ、平衡を保ち、かつ／または平衡化するために、ガラスハウジング１０２の内部をペロブスカイト太陽電池１２０のセットの電池化学的性質に類似するガス雰囲気でバックフィルすることができる。特に、ペロブスカイト太陽電池１２０のセットがメチルアンモニウムハロゲン化鉛の化学的性質を含む態様では、ガラスハウジング１０２を、補完的な分圧（例えば、１気圧未満）でメチルアミンガスおよびハロゲン化水素ガスを含むガス雰囲気でバックフィルすることができ、それによって（無期限に）これらのガス状副産物へのペロブスカイト結晶構造の自然分解を安定化および／または阻止することができる。すなわち、動作中にペロブスカイト太陽電池のセット内のペロブスカイト材料を分解し得る酸素、水および／または湿度をガラスハウジング１０２の内部から排出し、特定のペロブスカイト太陽電池の化学的性質を安定させるために封止前にガラスハウジング１０２の内部に特定のガス雰囲気を閉じ込めるために、方法Ｓ１００のブロックを実行することができる。
図１に示すように、方法Ｓ１００のブロックＳ１４０は、酸化物層および導電材料を含みかつ第１の熱膨張係数と実質的に同等の第２の熱膨張係数を規定する端子１４０、１５０を、ペロブスカイト太陽電池１２０のセットの近位端でペロブスカイト太陽電池１２０のセットに電気的に結合することを述べている。通常、ペロブスカイト太陽電池１２０のセットは端子１４０、１５０に電気的に結合され、端子１４０、１５０は、それら端子とペロブスカイト太陽電池１２０のセットの太陽電池電極のセットとの間に接続（例えば、半田付けまたは溶接）された導電性タビングリボン１２８を介してガラスハウジング１０２内に配置され、かつ／またはガラスハウジング１０２の開放端部に配置され得る。実施形態の一態様では、封止プロセス中に高温に曝されたときに、端子１４０、１５０とペロブスカイト太陽電池１２０のセットとの間の電気接続を維持するために、導電性タビングリボン１２８および端子１４０、１５０へのその接続部が、ガラスハウジング１０２の融点より高い融点を有することができる。さらに、導電性タビングリボン１２８は、太陽電池システム１００の動作寿命にわたって導電性タビングリボン１２８の分解および／または腐食を防止するために、金または保護ポリマーの層などの化学的に不活性な保護材料の薄い層でメッキすることができる。
方法Ｓ１００のブロックは、ガラスハウジング１０２の内部条件を外部環境条件から密封する、端子１４０、１５０とガラスハウジング１０２との間の気密の整合シールを達成するために実行することができる。例えば、方法Ｓ１００は、ブロックＳ１５０で、ペロブスカイト太陽電池１２０のセットの遠位端に近接するガラスハウジング１０２のセクションを溶融するステップと、ブロックＳ１６０で、ガラスハウジング内のペロブスカイト太陽電池１２０のセットの周りのガス雰囲気を封止するために、ガラスハウジング１０２のセクションを端子１４０、１５０の周りに接合するステップとをさらに含むことができる。通常、ガラスハウジング１０２を排気および／またはバックフィルした後、ガラスハウジング１０２は、端子１４０、１５０の一方を取り囲むその周囲の局所的なセクションの周りで（例えば、局所的なガス炎を介して）加熱される。十分に低い粘度を達成すると、溶融ガラスは、ガラスハウジング１０２の長手方向軸に向かって変形および／または潰れて端子１４０、１５０に接触し、端子１４０、１５０をその表面の連続したセクションの周りで取り囲み、端子１４０、１５０上の酸化物層が溶融ガラス内の酸化物に拡散することを可能にし、ガラスと端子１４０、１５０の酸化物の表面との間に強い接着結合を与えることができる。上述したように、端子本体の材料（例えば、鉄－ニッケル－コバルト、タングステン、モリブデン）は、通常、ガラス（例えば、ホウケイ酸ガラス）の熱膨張係数と同じか実質的に同じ熱膨張係数を示すことができ、それによりガラスが冷却して固化する際にガラスと電極表面との間の接着を維持して、ガラスハウジング１０２と端子１４０、１５０との間の気密の整合シールをもたらすことができる。
実施形態の別の態様では、太陽電池システム１００が、追加的および／または代替的に、封止プロセス中にガラスハウジング１０２の一方または両方の端部１０４、１０６に配置され、端子１４０、１５０の表面の周りのガラスハウジング１０２を圧縮するように構成された金属リングを含むことができる。金属リングは、端子１４０、１５０の表面寸法と一致する同様の幾何学的形状の構造金属（鋼、アルミニウム、またはアルミニウム合金など）のバンドを含むことができ、ガラスハウジング１０２の熱膨張係数より大きい熱膨張係数を規定する。
封止プロセス中、溶融ガラスが冷却して固化する際に、金属リングは、下にあるガラスよりも速い速度で収縮し、それによって、ガラスハウジング１０２と端子１４０、１５０との間の接合およびシール強度をさらに高める大きな圧縮力を加えることができる。使用中、金属リングは、太陽電池システム１００の動作寿命を通じてシールの強度をさらに向上および／または維持することができる、端子１４０、１５０の周りのガラスハウジング１０２の強力で寸法的に安定したエンドキャップを提供することができる。さらに、実施形態のこの態様では、金属リングによってシールの周りに加えられる圧縮力が、ガラスハウジング１０２と端子１４０、１５０との間の熱膨張係数の一致によってもたらされる接合を補強および／または置換することができ、それによって太陽電池システム１００が、端子本体に広範囲の金属および／または金属合金を含み、ガラスハウジング１０２に潜在的に合致するガラス材料の幅広い選択を可能にすることができる。
７．フレキシブル太陽電池パネル
図３、図４、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃおよび図５Ｄに示すように、太陽電池システム１００の各々は、より大きなフレキシブル太陽電池パネル２００のモジュールセグメントまたは部分として機能することができる。図３に示す実施形態では、ガラスハウジング１０２が実質的に相互に平行な向きに配置されるように、太陽電池システム１００のセットが、第１および第２のワイヤロープ（以下「ケーブル」という）２１２、２１４に沿って配置されている。図３に示すように、太陽電池システム１００の各々は、エンドキャップ２０２、２０４と協働して太陽電池システム１００間の所望の固定された平行間隔を維持する基準２２２、２２４のセットによって、ケーブル２１２、２１４に取り付けることができる。以下により詳細に説明するように、それぞれのキャップ２０２、２０４は、太陽電池１２０のセットの各々と外部伝送線２３０によって規定される電気伝送線との間の電気接続をルーティングするようにさらに機能することができる。さらに、実施形態のいくつかの態様では、キャップ２０２、２０４が、端子１４０、１５０としてさらに機能し、太陽電池システム１００に電気的接続性と密封性の両方を提供することができる。
図３、図４、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃおよび図５Ｄに示すように、太陽電池システム１００の各々は、より大きなフレキシブル太陽電池パネル２００のモジュールセグメントまたは部分として機能することができる。図３に示す実施形態では、ガラスハウジング１０２が実質的に相互に平行な向きに配置されるように、太陽電池システム１００のセットが、第１および第２のワイヤロープ（以下「ケーブル」という）２１２、２１４に沿って配置されている。図３に示すように、太陽電池システム１００の各々は、エンドキャップ２０２、２０４と協働して太陽電池システム１００間の所望の固定された平行間隔を維持する基準２２２、２２４のセットによって、ケーブル２１２、２１４に取り付けることができる。以下により詳細に説明するように、それぞれのキャップ２０２、２０４は、太陽電池１２０のセットの各々と外部伝送線２３０によって規定される電気伝送線との間の電気接続をルーティングするようにさらに機能することができる。さらに、実施形態のいくつかの態様では、キャップ２０２、２０４が、端子１４０、１５０としてさらに機能し、太陽電池システム１００に電気的接続性と密封性の両方を提供することができる。
７．１．太陽電池システムインターフェイス
図３、図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃに示すように、各太陽電池システム１００は、機械コネクタ（以下「キャップという」）２０２、２０４のセットをさらに含み、それらが、ガラスハウジング１０２の端部に配置され、ケーブル２１２、２１４のペアに結合するように構成され、太陽電池システム１００の重量をこれらのケーブル２１２、２１４に導くように構成され、かつ、生成した電気をバッテリ、電気負荷または電力網に伝送する外部伝送線２３０に太陽電池システム１００のセットを接続するよう構成されている。
図３、図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃに示すように、各太陽電池システム１００は、機械コネクタ（以下「キャップという」）２０２、２０４のセットをさらに含み、それらが、ガラスハウジング１０２の端部に配置され、ケーブル２１２、２１４のペアに結合するように構成され、太陽電池システム１００の重量をこれらのケーブル２１２、２１４に導くように構成され、かつ、生成した電気をバッテリ、電気負荷または電力網に伝送する外部伝送線２３０に太陽電池システム１００のセットを接続するよう構成されている。
一実施形態では、第１および第２のキャップ２０２、２０４の各々が、第１または第２のケーブル２１２、２１４の何れかを通すことができるケーブルボア２３４を含むことができる。図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃに示すように、フレキシブル太陽電池パネル２００に一緒に張られたとき、ガラスハウジング１０２が、ケーブル２１２、２１４に対して垂直であり、かつ互いに平行になるように、ケーブルボア２３４をガラスハウジング１０２に対して垂直に向けることができる。また、第１および第２のキャップ２０２、２０４は、（第１および第２のキャップ２０２、２０４をガラスハウジング１０２から分離する傾向がある）フレキシブル太陽電池パネル２００にかかる外部応力に対抗するための機械的構造および／または接合化合物も含むことができる。図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃに示すように、第１および第２のキャップ２０２、２０４の各々は、外周を規定する内側フランジ２４２と、内周を規定する外側フランジ２４０とを含むことができる。この実施形態では、内側フランジ２４２の外周および外側フランジ２４０の内周を、ガラスハウジング１０２の内面および外面を協働的かつ気密に係合するように幾何学的に構成することができ、それによりガラスハウジング１０２に対して周方向の一貫した保持力を加え、ガラスハウジング１０２とキャップ２０２、２０４との間の偶発的な分離を防止することが可能である。さらに、エポキシまたは他の接着剤を内側および外側フランジ２４２、２４０の間の空間に堆積または注入して、ガラスハウジング１０２とキャップ２０２、２０４とをさらに接着および接続することが可能である。
図４Ａに示すように、実施形態の一態様では、ケーブルボア２３４が、ガラスハウジング１０２を上部セクションと下部セクションとに二等分する仮想平面（例えば、円形断面の場合、図２Ｂに示す第１の直径１０８）と実質的に同一平面上にある位置に配置されている。このため、ケーブル２１２、２１４は、その質量中心に沿って、かつ太陽電池システム１００の中心軸に沿ってキャップ２０２、２０４と相互作用する。代替的には、ガラスハウジング１０２内の太陽電池１２０または反射要素１３０の追加のまたは任意選択的な構成によって引き起こされる追加のねじれ力に対応するために、ケーブルボア２３４を、キャップ２０２、２０４の中心軸からオフセットさせることができる。図示のように、外側の窪み２３６は、ケーブルボア２３４と同一平面上に配置されている。しかしながら、外側の窪み２３６とケーブルボア２３４の相対的な向きは、太陽電池システム１００の所望の幾何学的形状または重量分布に対応するように変更または調整することができる。
実施形態の別の態様では、太陽電池システム１００を外部伝送線２３０に直接接続するように、第１のキャップ２０２を構成することができる。図４Ａに示すように、第１のキャップ２０２は、外側の窪み２３６を含むことができ、それに沿って、伝送線２３０が太陽電池システム１００に機械的に取り付けられるとともに、各ガラスハウジング１０２内の太陽電池１２０のセットに電気的に接続されることができる。エポキシまたは他の接着剤によって、伝送線２３０を第１のキャップ２０２に取り付けることができる。代替的には、（例えば、選択的に取り外し可能な）非導電性クランプによって、伝送線２３０を第１のキャップ２０２に取り付けることができる。
第１のキャップ２０２は、太陽電池１２０のセットを伝送線２３０に電気的に結合または接続する電極２３８も含むことができる。図４Ａに示すように、電極２３８は、第１のキャップ２０２内に一体化または埋め込まれて、外側の窪み２３６内で伝送線２３０と係合する電気接点を提供するように構成され得る。このため、フレキシブル太陽電池パネル２３０を組み立てるときに、太陽電池システム１００の各々について、第１のキャップ２０２が、ガラスハウジング１０２に取り付けられ、電極２３８を介して太陽電池１２０のセットに電気的に接続される。その後、太陽電池システム１００は、例えば、ケーブル２１２、２１４を第１および第２のキャップ２０２、２０４のそれぞれのケーブルボア２３４に通すことによって、ケーブル２１２、２１４に位置合わせされて取り付けられる。次いで、フレキシブル太陽電池パネル２００は、（後述する）所望のサイトに展開され、伝送線２３０を太陽電池システム１００の各々の第１のキャップ２０２に取り付けることによって係合され、それによって、太陽電池１２０のそれぞれのセットから伝送線２３０を経てその所望の終点まで電流を供給することができる。この実施形態のいくつかの態様では、接地線または配線（図示せず）を第２のキャップ２０４に取り付けて、太陽電池１２０のそれぞれのセットの各々で接地電位を提供することができる。
図４Ｂに示す実施形態の別の態様では、太陽電池システム１００が、伝送線２３０に電気的に接続可能で、各太陽電池システム１００内の太陽電池１２０のセットへの逆電流の流れを防止するように構成された電流保護回路２４４を含むことができる。電流保護回路２４４は、伝送線２３０に沿って隣接する太陽電池システム１００の間に配置された外部回路または電気的結合とすることができる。
代替的には、図４Ｃに示すように、電流保護回路２４４は、第１のキャップ２０２内に組み込まれるか、または第１のキャップと一体化されることができる。この代替的な態様では、フレキシブル太陽電池パネルシステム２００が動作して電流が流れるようになると、電流保護回路２４４が第１のキャップ２０２とともに、自動的に伝送線２３０に接続される。電流保護回路２４４は、例えば、隣接する太陽電池システム１００または隣接する太陽電池システム１００のセットの間の伝送線２３０に沿った電流の流れをバイアスするダイオード（例えば、保護ダイオード）または他の同様の電子デバイス（例えば、集積回路）として、電極２３８に隣接して配列または配置されることが可能である。代替的には、電流保護回路２４４は、電極２３８と協働して太陽電池１２０のセットから離れるように電流の流れをバイアスするように構成された別個のモジュールまたは回路として構成され得る。
実施形態の別の態様では、ガラスハウジング１０２の端部の一方または両方を、キャップ２０２、２０４と接続する前に密封することができる。例えば、図１に示すように、ガラスハウジング１０２の第２の端部１０６を、それ自体で、または図示のように端子１５０上でまたはその周りで封止することができる。第２のキャップ２０４は、エポキシまたは他の接着剤を用いて、封止された第２の端部１０６に、その周りに、またはその近くに取り付けることができる。同様に、ガラスハウジング１０２の第１の端部１０４は、上述した方法で第１のキャップ２０２と嵌合することによって封止することができる。別の代替的な態様では、ガラスハウジング１０２の両端部１０４、１０６を、端子１４０、１５０の周囲または近傍で封止することができ、ケーブル２１２、２１４に取り付けるように構成された別個のキャップ２０２、２０４を、太陽電池システム１００に、端子１４０、１５０に対して、またはその周囲若しくはその近くで取り付けることができる。さらに別の代替例では、端子１４０、１５０が、ケーブルボア２３４、外側の窪み２３６、および／またはケーブル２１２、２１４および伝送線２３０に電気的および機械的に結合するための電流保護回路２４４を含むことによって、キャップ２０２、２０４として機能することができる。
図３に示すように、フレキシブル太陽電池パネル２００は、ケーブル２１２、２１４に沿って配置され互いに平行な太陽電池システム１００のセットとして構成することができる。このため、フレキシブル太陽電池パネル２００は、第１および第２のケーブル２１２、２１４に沿って太陽電池システム１００の各々を取り付けて位置決めするために、第１および第２のケーブル２１２、２１４に選択的に取付可能な基準２２２、２２４のセットを含むことができる。基準２２２、２２４のセットは、（第１および第２のキャップ２０２、２０４の各々にある）第１および第２のケーブルボア２３４と協働して、それぞれのキャップ２０２、２０４を、その中に通されたケーブル２１２、２１４に対して保持、拘束または固定するように構成され得る。例えば、基準２２２、２２４のセットは、第１および第２のケーブルボア２３４に隣接して、またはそれらケーブルボア内に、または部分的にケーブルボア内に配置されるとともに、機械的に協働して第１および第２のキャップ２０２、２０４に対するケーブル２１２、２１４の移動を防止することができる、止めネジ、フェルール、グロメット、クランプまたは没入可能なナットなどの留め具を含むことができる。一実施形態では、基準２２２、２２４のセットを、ケーブル２１２に沿った選択位置に不可逆的に配置することができ、それに対して第１および第２のキャップ２０２、２０４が実質的に不動である、プラスチック、ゴム、軟質金属またはそれらの組合せなどの軟質で変形可能な材料で構成することができる。
例えば、組立中、ケーブル２１２、２１４は、フレキシブル太陽電池パネルシステム２００に含まれるそれぞれの太陽電池システム１００のための適切な間隔のしるしでマークすることができる。キャップ２０２、２０４の各々は、基準２２２、２２４のペア（例えば、前後の基準）と関連付けることができ、ケーブル２１２、２１４の各々は、それぞれのキャップ２０２、２０４および関連する基準２２２、２２４に通すことができる。ケーブル２１２、２１４に沿ったしるしに従って太陽電池システム１００の適切な位置が決定および確認されると、基準２２２、２２４は、キャップ２０２、２０４に対して、またはそれらキャップと協働して、太陽電池システム１００を恒久的に位置決めするために、それらの恒久位置に取り付けられるか、または不可逆的に配置されることができる。このプロセスは、太陽電池システム１００のすべてについて、順次または並行して繰り返すことができる。
こうして太陽電池システム１００のセットをケーブル２１２、２１４のセットに取り付けたら、得られたフレキシブル太陽電池パネル２００を、保管および／または輸送のために円筒形のロールに巻くことができる。例えば、フレキシブル太陽電池パネル２００を円筒に近いコイル状に巻いて、フレキシブルスリーブまたは剛性ドラム内に格納することができる。さらに、フレキシブル太陽電池パネル２００は、スプールの周りに巻かれ、その後、長期保管および／または目的地への輸送のために、外側に巻かれたスプールの周りおよび／またはスプール上の太陽電池システム１００の各層の間が、保護用軟質材料などによって包まれるようにしてもよい。
７．２ インターフェースのバリエーション
図５、図６および図７に示す実施形態のバリエーションでは、太陽電池システム１００が、太陽電池システム１００の第１の端部に配置された第１のキャップ２０２と、ガラスハウジング１０２の第２の端部に配置された第２のキャップ２０４とを含む。図示のように、ガラスハウジング１０２の端部は封止されている。しかしながら、上述したように、ガラスハウジング１０２の端部の一方または両方を、キャップ２０２、２０４を恒久的に取り付けることによって封止することも可能である。
図５、図６および図７に示す実施形態のバリエーションでは、太陽電池システム１００が、太陽電池システム１００の第１の端部に配置された第１のキャップ２０２と、ガラスハウジング１０２の第２の端部に配置された第２のキャップ２０４とを含む。図示のように、ガラスハウジング１０２の端部は封止されている。しかしながら、上述したように、ガラスハウジング１０２の端部の一方または両方を、キャップ２０２、２０４を恒久的に取り付けることによって封止することも可能である。
７．２．１ ケーブルボアインタフェース
図５に示す実施形態では、第１のキャップ２０２が、ガラスハウジング１０２の第１の端部を動き嵌めするようにサイズ設定された内部チューブボアを規定することができる。また、第１のキャップ２０２は、太陽電池１２０のセットから電気ピンを受け入れるように大きめにサイズ設定され得るピンボアまたは他の電気コネクタのセットも含むことができる。ガラスハウジング１０２の第１の端部に第１のキャップ２０２を組み立てるには、ＵＶ安定性エポキシを第１のキャップ２０２のチューブボアに装填し、その後、太陽電池１２０のセットの電気ピンを第１のキャップ２０２のピンボアと整列させ、電気ピンをピンボア内に延ばしかつピンボアからオフセットさせた状態で、ガラスハウジング１０２の第１の端部をチューブボア内に挿入する。電気ピンが第１のキャップから物理的に分離されかつプラグコネクタにアクセス可能な状態で、エポキシが、ガラスハウジング１０２の第１の端部を第１のキャップ２０２に結合する。
図５に示す実施形態では、第１のキャップ２０２が、ガラスハウジング１０２の第１の端部を動き嵌めするようにサイズ設定された内部チューブボアを規定することができる。また、第１のキャップ２０２は、太陽電池１２０のセットから電気ピンを受け入れるように大きめにサイズ設定され得るピンボアまたは他の電気コネクタのセットも含むことができる。ガラスハウジング１０２の第１の端部に第１のキャップ２０２を組み立てるには、ＵＶ安定性エポキシを第１のキャップ２０２のチューブボアに装填し、その後、太陽電池１２０のセットの電気ピンを第１のキャップ２０２のピンボアと整列させ、電気ピンをピンボア内に延ばしかつピンボアからオフセットさせた状態で、ガラスハウジング１０２の第１の端部をチューブボア内に挿入する。電気ピンが第１のキャップから物理的に分離されかつプラグコネクタにアクセス可能な状態で、エポキシが、ガラスハウジング１０２の第１の端部を第１のキャップ２０２に結合する。
この実施形態では、第１のキャップ２０２を、ダイカストアルミニウムなどの導電性材料で作製することができる。このため、第１のキャップ２０２のピンボアを、電気ピン用に大きめにサイズ設定することができ、各電気ピンとその対応するピンボアとの間のギャップを、ガラスハウジング１０２の第１の端部への第１のキャップの組立と同時に、上述したエポキシなどのポッティング材料で充填することができ、またはガラスハウジング１０２の第１の端部への第１のキャップの組立後に、シリコーンゴムで充填することができる。代替的には、第１のキャップ２０２を、成形ガラス繊維または射出成形ＵＶ安定性ポリマー（例えば、ＰＶＤＦ、ＰＴＦＥ）などの非導電性材料で製造することができ、また、ガラスハウジング１０２の第１の端部から片持ちで支持される電気ピンを第１のキャップが機械的に支えるように、第１のキャップ内のピンボアを、電気ピンと密着（例えば、動き嵌め）するようにサイズ設定することも可能である。
この実施形態では、ガラスハウジング１０２の第１の端部が、キャップからのガラスハウジング１０２の分離に機械的に抵抗するように構成された保持特徴部も含むことができる。例えば、ガラスハウジング１０２の第１の端部が製造中に閉じられるときに、その第１の端部の近傍のガラスハウジングに凸状のディンプルを成形することができ、第１のキャップ２０２は、チューブボア内に、チューブボアの長手方向軸に対して垂直な相補的な受入部を規定することができる。これにより、ガラスハウジング１０２の第１の端部が第１のキャップ２０２に挿入されたときに、ガラスハウジング１０２上のディンプルが受入部に着座することができる。代替的には、チューブボアがＬ字形状の溝を規定することができ、ディンプルを溝の長手方向セクションに位置合わせすることによって、ガラスハウジング１０２の第１の端部を第１のキャップ２０２に挿入することができ、次にガラスハウジング１０２を回転させてディンプルを溝の半径方向セクションに着座させることにより、第１のキャップ２０２をガラスハウジング１０２の第１の端部に長手方向にロックすることができる。
図５に示すように、第１のキャップ２０２は、ガラスハウジング１０２の軸に対して垂直にかつ軸に沿ってその本体を通過するケーブルボア２３４を規定し、このケーブルボアが、ガラスハウジング１０２の軸の上下にオフセットされたガラスハウジング１０２の第１の端部から延びる２つのピンの間を通過するようになっている。第２のキャップ２０４は、同様に、ガラスハウジング１０２の軸に対して垂直にかつ軸に沿ってその本体を通過するケーブルボア２３４を規定することができる。
この態様では、第１のケーブル２１２を第１のキャップ２０２のケーブルボア２３４に挿入し、第２のケーブル２１４を第２のキャップ２０４のケーブルボア２３４に挿入することによって、ガラスハウジング１０２を第１および第２のケーブル２１２、２１４に組み付けることができる。その後、上述したように、フェルールまたは他の基準を、第１および第２のキャップ２０２、２０４の各側で第１および第２のケーブル２１２、２１４にクランプすることができる。
代替的には、第１の止めネジ（図示せず）を第１のキャップ２０２のネジ付きボアに（例えば、ケーブルボア２３４に対して垂直に）取り付けて、第１のケーブル２１２に対して締め付けることにより、第１のケーブル２０２上の定位置に第１のキャップ２０２を拘束およびロックすることができ、同様に、第２の止めネジを第２のキャップ２０４のネジ付きボア内に取り付けて、第２のケーブル２１４に対して締め付けることにより、第２のケーブル２１４上の定位置に第２のキャップ２０４を拘束およびロックすることができる。
図５に示す実施形態では、電気ハーネスが、導電性ワイヤセグメント（例えば、絶縁高電圧編組銅線）のセットと、第１および第２のケーブル１１２、１１４に沿って配置された太陽電池システム１００間のピッチ距離に等しい（またはそれより僅かに大きい）ピッチ距離で導電性ワイヤセグメントに沿って配置された（並列または直列に電気的に接続された）一連の雌プラグコネクタと、負荷または隣接するフレキシブル太陽電池パネル２００に電気的に結合するように構成された導電性ワイヤセグメントの一方または両方の端部にあるパネル間コネクタとを含む。
このため、例示的な電気ハーネスは、フレキシブル太陽電池パネル２００の長さに跨る連続した「ワイヤリングハーネス」を形成することができる。この電気ハーネスは、フレキシブル太陽電池パネル２００の各太陽電池システム１００の第１のキャップ２０２の対応するピンソケット（またはピンソケットのペア）に各雌プラグコネクタを挿入することによって、フレキシブル太陽電池パネル２００に取り付けることができる。
図５に示すように、この態様では、各雌プラグコネクタが、フレキシブル太陽電池パネル２００内の太陽電池システム１００の第１の端部から延びる電気ピンを受け入れて、電気的に結合するように構成されたピンレセプタクルのペアを含むことができる。この例では、雌プラグコネクタは、Ｕ字形ベースと、Ｕ字形ベースから延びから延びるボスのペアとを含むことができ、それらボスが、２本のピン間の距離だけオフセットされ、各々が雌ピンレセプタクルを収容することができる。
太陽電池システム１００をフレキシブル太陽電池パネル２００に組み立てるために、雌プラグコネクタのベースが第１のケーブル２１２の上または近くに置いた状態で、雌プラグコネクタのボスを、第１のキャップ２０２のボアによって形成されたピンソケット内に挿入することができる。このため、雌プラグコネクタが太陽電池システム１００に取り付けられるとき、雌プラグコネクタのボスが、ピンを第１のキャップ２０２から分離し、ピンを第１のキャップ２０２の対応するピンボア内で機械的に支持し、かつ各雌プラグコネクタの雌ピンレセプタクルを太陽電池システム１００のその対応するピンに電気的に結合させることができる。さらに、この例では、第１のキャップ２０２が、ピンのセットの周りに剛性構造を形成することができ、それによって、太陽電池システム１００の製造中、フレキシブル太陽電池パネル２００の初期組立中、またはフレキシブル太陽電池パネル２００の現場保守中など、第１のキャップ２０２から雌プラグコネクタを取り外すときに、ピンのセットを損傷から保護することができる。
代替的には、太陽電池システム１００の電気ピンは、太陽電池システム１００の第１のキャップ２０２を通って、それを越えて延びることができ、雌プラグコネクタは、第１のケーブルが太陽電池システム１００と雌プラグコネクタとの間に位置する状態で、それらピン上に取り付けられることが可能である。別の代替例では、電気ハーネスが、個々の「ジャンパ」のセットを含み、各ジャンパが、第１の太陽電池システム１００の第１の電気ピンを隣接する太陽電池システム１００の第２の電気ピンに接続するように構成され、かつ、第１のケーブル２１２の隣接セクションに巻き付け、クリップし、または結ぶように構成されたワイヤセクションを含む。
別の代替的な態様では、第１のキャップ２０２が、２つのブラインドピンボアを規定し、それらが、ボアおよび太陽電池システム１００の長手方向軸に平行に太陽電池システム１００ボアのベースに延び、第１のキャップ２０２の遠位端（すなわち、外側端）の前で終端となり、太陽電池システム１００の第１の側から延びる２本のピンの間のピッチ距離だけ太陽電池システム１００の軸から垂直にオフセットされている。この態様では、第１のキャップ２０２が、第１のキャップの外面から２つのピンボアまで延びる電気ソケットも含む。例えば、第１のキャップ２０２は、第１のキャップの前部から、太陽電池システム１００の軸に対して垂直に延び、太陽電池システム１００の上部ピンの近傍で第１のキャップの上部ピンボアに出会う第１の電気ソケットと、第１のキャップ２０２の後部から、太陽電池システム１００の軸に対して垂直に延び、太陽電池システム１００の下部ピンの近傍で第１のキャップ２０２の下部ピンボアに出会う第２の電気ソケットとを含むことができる。
この態様では、第１のキャップ２０２が、第１のキャップ２０２の遠位端とピンボアのベースとの間に配置されたケーブルボア２３４も含むことができる。（代替的には、本明細書で説明するように、フック、連続ループまたは他のケーブルインターフェースを、第１のキャップの遠位端またはその近傍に配置することができる。）このため、上述したように、第１のケーブル２１２を第１のキャップ２０２の遠位端と電気ピンとの間で第１のキャップ２０２を結合した状態で、第１のキャップ２０２を第１のケーブル２１２上に設置および配置することができる。
さらに、この態様では、電気ハーネスが、太陽電池システム１００の前部にある第１の電気ソケットに挿入して、太陽電池システム１００の上部ピンと電気的に接触するように構成された第１のプラグと、太陽電池システム１００の後部にある第２の電気ソケットに挿入して、フレキシブル太陽電池パネル２００の次の太陽電池システム１００の下部ピンと電気的に接触するように構成された第２のプラグと、第１のプラグと第２のプラグを接続する絶縁導線（例えば、編組銅リボン）とを含むことができる。このため、システムは、フレキシブル太陽電池パネル２００において隣接する太陽電池システム１００の各ペアについて、隣接する太陽電池システム１００のこのペアの上部ピンと下部ピンとの間に配置され、それらを直列に接続する１つの電気ハーネスを含むことが可能である。
上述したように、電気ハーネスは、太陽電池システム１００のコネクタのグループの間に組み込まれ、フレキシブル太陽電池パネル２００内の太陽電池システム１００の陰になったグループの周りに電流が流れることを可能にするように構成された電流保護回路（例えば、ダイオード）のセットも含むことができる。
７．２．２ クラムシェルインターフェイス
図６に示す別の態様では、第１のキャップ２０２がクラムシェル構造を含み、このクラムシェル構造は、太陽電池システム１００の第１の端部を囲むように構成され、キャップがガラスハウジング１０２の第１の端部に取り付けられたときにガラスハウジング１０２の電気ピンと交差するクラムシェル構造の二つの半部の間に分割面を規定する。このため、クラムシェル構造の各半部は、分割面において電気ピンのための凹部を含むことができる。このため、クラムシェル構造は、ガラスハウジング１０２の第１の端部の上に組み立てられ（電気ピンがクラムシェルの半部の凹部により配置および／または支持され）、その後、電気ピンがクラムシェル構造の凹部に入る（または貫通する）状態で、一緒に固定されてクラムシェル構造をガラスハウジング１０２の第１の端部の上にクランプすることができる。図示のように、第２のキャップ２０４は、同様または同一の形状を規定することができ、同様にガラスハウジング１０２の第２の端部に結合されることができる。
図６に示す別の態様では、第１のキャップ２０２がクラムシェル構造を含み、このクラムシェル構造は、太陽電池システム１００の第１の端部を囲むように構成され、キャップがガラスハウジング１０２の第１の端部に取り付けられたときにガラスハウジング１０２の電気ピンと交差するクラムシェル構造の二つの半部の間に分割面を規定する。このため、クラムシェル構造の各半部は、分割面において電気ピンのための凹部を含むことができる。このため、クラムシェル構造は、ガラスハウジング１０２の第１の端部の上に組み立てられ（電気ピンがクラムシェルの半部の凹部により配置および／または支持され）、その後、電気ピンがクラムシェル構造の凹部に入る（または貫通する）状態で、一緒に固定されてクラムシェル構造をガラスハウジング１０２の第１の端部の上にクランプすることができる。図示のように、第２のキャップ２０４は、同様または同一の形状を規定することができ、同様にガラスハウジング１０２の第２の端部に結合されることができる。
例えば、第１のキャップ２０２は、フォークを含むことができ、このフォークは、第１のケーブル２１２の外側半径と同様の内側半径の半円のベースを規定し、ガラスハウジング１０２の長手方向軸を通る水平面に関して対称的である。第１のケーブル２１２の半径と同様の内側半径の同様の半円ベースを有するＵクランプは、ネジ付き留め具のセットでフォークの上に留められ、それによりＵクランプおよびフォークの半円ベースの間で第１のケーブル２１２をクランプするように構成されている。このため、太陽電池システム１００の第１の端部は、太陽電池システム１００の第１のキャップ２０２上のフォークとＵクランプとの間に第１のケーブル２１２を取り付けてクランプすることにより、第１のケーブル２１２の特定の位置に結合および保持されることができる。太陽電池システム１００の第２の端部は、同様に、第２のケーブル２１４を太陽電池システム１００の第２のキャップ２０４上のフォークとＵクランプとの間にクランプすることによって、第２のケーブル２１４上の特定の位置に結合および保持されることができる。
追加の太陽電池システム１００は、隣接する太陽電池システム１００間の目標ピッチで、第１および第２のケーブル２１２、２１４上に同様に設置することができる。さらに、この態様では、交換またはメンテナンスなどのために、太陽電池システム１００の各端部からＵクランプを外すことによって、個々の太陽電池システム１００をフレキシブル太陽電池パネル２００から取り外すことができる。また、フレキシブル太陽電池パネル２００の開放面積を小さくするために、かつ／またはフレキシブル太陽電池パネル２００の電力出力を増加させるために、第１および第２のケーブル２１２、２１４の間に追加の太陽電池システム１００を同様に設置することができる。
７．２．３ ループインターフェイス
図７に示すさらに別の態様では、第１のキャップ２０２が、ガラスハウジング１０２の第１の端部の反対側に第１のキャップ２０２から外側に延び、太陽電池システム１００の長手方向軸を通る水平面を横切って下向きに反転するフック（例えば、「スプリット」または部分的なループ）を規定する。この態様では、第１のキャップ２０２が、キャップ２０２の外面から延びてフックの自由端（または「ノーズ」）に対してラッチするヒンジ式のバネ荷重ゲート、および／またはゲート上に配置されてゲートをフックの自由端に対してロックするように構成されたロックスリーブ（例えば、バネ荷重の線形スリーブまたはネジ付きスリーブ）も含むことができる。
図７に示すさらに別の態様では、第１のキャップ２０２が、ガラスハウジング１０２の第１の端部の反対側に第１のキャップ２０２から外側に延び、太陽電池システム１００の長手方向軸を通る水平面を横切って下向きに反転するフック（例えば、「スプリット」または部分的なループ）を規定する。この態様では、第１のキャップ２０２が、キャップ２０２の外面から延びてフックの自由端（または「ノーズ」）に対してラッチするヒンジ式のバネ荷重ゲート、および／またはゲート上に配置されてゲートをフックの自由端に対してロックするように構成されたロックスリーブ（例えば、バネ荷重の線形スリーブまたはネジ付きスリーブ）も含むことができる。
この態様では、第１および第２のケーブル２１２、２１４は、ケーブル２１２、２１４に圧着された又はケーブル２１２、２１４に目標ピッチ距離で巻き付けられた基準またはフェルールを用いて製造することが可能である。その後、太陽電池システム１００のセットは、それら太陽電池システム１００の第１の端部にある第１のキャップ２０２から延びるフックを、第１のケーブル２１２上の基準の上に、または隣接して、または間に留めた後、それら太陽電池システム１００の第２の端部にある第２のキャップ２０４から延びるフックを、第２のケーブル２１４上の基準の上に、または隣接して、または間に留めることによって、第１および第２のケーブルに設置することができる。
この実施形態では、交換またはメンテナンスなどのために、太陽電池システム１００の両端にあるフックを対応するケーブル２１２、２１４から外すことによって、個々の太陽電池システム１００をフレキシブル太陽電池パネル２００から取り外すことができる。同様に、この態様では、フレキシブル太陽電池パネル２００の既存の太陽電池システム１００間で第１および第２のケーブル２１２、２１４に追加の太陽電池システム１００の端部のフックを留めることによって、追加の太陽電池システム１００をフレキシブル太陽電池パネル２００に設置することができる。
代替的に、図７に示す部分的なループの一方または両方を、完全かつ連続的なループと置き換えることができる。例えば、第１および第２のキャップ２０２、２０４の一方または両方はそれぞれ、ガラスハウジング１０２の第１の端部の反対側に外側に延び、ハウジングの長手方向軸を通過する水平面および垂直面に関して対称であり、ケーブル２１２、２１４を受け入れるように構成された連続ループと、ループ内に配置され、ループをケーブル２１２、２１４から分離するように構成された弾性グロメットとを含むことができる。この実施形態では、太陽電池システム１００のセットの第１の端部の第１のキャップ２０２のそれらループに第１のケーブル２１２を通し、太陽電池システム１００のセットの第２の端部の第２のキャップ２０４のループに第２のケーブル２１４を通し、それぞれの太陽電池システム１００間で第１および第２のケーブル２１２、２１４に沿って基準を取り付けることによって、フレキシブル太陽電池パネル１００を組み立てることができる。
例えば、フレキシブル太陽電池パネル２００の長さ方向に沿ってそれら太陽電池システム１００を目標ピッチで配置するために、Ｕボルトケーブルクリップを各キャップ２０２、２０４の各側で第１および第２のケーブル２１２、２１４に取り付けることができる。代替的には、太陽電池システム１００のセットを設置するために、太陽電池システム１００上の各隣接する第１のキャップ２０２の間に２つの緩いフェルールで第１のケーブル２１２上に取り付け、同様に、太陽電池システム１００上の各隣接する第２のキャップ２０４の間に２つの緩いフェルールで第２のケーブル２１４上に取り付けることができる。各第１のキャップ２０２の両側にある２つのフェルールは、その後、それら太陽電池システム１００の第１の端部を第１のケーブル２１２に沿って目標ピッチ距離で配置するために第１のケーブル２１２に圧着することができ、第２のケーブル２１４上のフェルールのペアは、第２のケーブル２１４に沿って目標ピッチ距離でこれらの太陽電池システム１００の第２の端部を配置するために、同様に圧着することができる。
７．２．４ 調節可能なインタフェース
上述した態様において、第１のキャップ２０２を、太陽電池システム１００のボアおよびピンボアを規定し、太陽電池システム１００の第１の端部に取り付けられる内側セグメントと、ケーブルインターフェースを規定し、内側セグメントに回動可能に結合される外側セグメントとに分割することも可能である。第２のキャップ２０４は、同様に内側セグメントと外側セグメントを含むことができる。この実施形態では、第１および第２のキャップ２０２、２０４の内側および外側セグメントの間に配置された留め具またはクランプを緩めることができ、そして、それらキャップの内側セグメント（およびそれに結合された太陽電池システム１００）を外側キャップセグメントおよびケーブル２１２、２１４に対して回転（例えば、「ロール」）させることができ、それにより、フレキシブル太陽電池パネル１００が展開および設置された後であっても、ケーブル上で太陽電池システム１００の角度位置のロール調節が可能になり、例えば、フレキシブル太陽電池パネル１００が展開されるときに、ケーブル２１２、２１４の向きを太陽の高度に追従させることができる。
上述した態様において、第１のキャップ２０２を、太陽電池システム１００のボアおよびピンボアを規定し、太陽電池システム１００の第１の端部に取り付けられる内側セグメントと、ケーブルインターフェースを規定し、内側セグメントに回動可能に結合される外側セグメントとに分割することも可能である。第２のキャップ２０４は、同様に内側セグメントと外側セグメントを含むことができる。この実施形態では、第１および第２のキャップ２０２、２０４の内側および外側セグメントの間に配置された留め具またはクランプを緩めることができ、そして、それらキャップの内側セグメント（およびそれに結合された太陽電池システム１００）を外側キャップセグメントおよびケーブル２１２、２１４に対して回転（例えば、「ロール」）させることができ、それにより、フレキシブル太陽電池パネル１００が展開および設置された後であっても、ケーブル上で太陽電池システム１００の角度位置のロール調節が可能になり、例えば、フレキシブル太陽電池パネル１００が展開されるときに、ケーブル２１２、２１４の向きを太陽の高度に追従させることができる。
７．２．５ 一体型の機械的コネクタ
一態様では、ガラスハウジング１０２をガラス転移温度まで加熱した後、ガラスハウジング１０２を圧着および穿孔して第１のケーブルボア２３４の周りに密封ガラス構造を形成するなどして、第１のケーブルボア２３４を、ガラスハウジング１０２の第１の端部に近接するガラスハウジング１０２の構造内に直接作製することができる。この態様では、ガラスハウジング１０２の上部ピンおよび下部ピンが、ガラスハウジング１０２の第１の端部を通って第１の端部まで延び、第１のケーブルボアの上および下をそれぞれ通過することができる。第２のケーブルボアは、ガラスハウジング１０２の第２の端部の近傍に同様に製造することができる。このため、第１および第２のケーブル２１２、２１４は、それらの一体化されたケーブルボアまたはそれらの太陽電池システム１００に直接取り付けることができる。
一態様では、ガラスハウジング１０２をガラス転移温度まで加熱した後、ガラスハウジング１０２を圧着および穿孔して第１のケーブルボア２３４の周りに密封ガラス構造を形成するなどして、第１のケーブルボア２３４を、ガラスハウジング１０２の第１の端部に近接するガラスハウジング１０２の構造内に直接作製することができる。この態様では、ガラスハウジング１０２の上部ピンおよび下部ピンが、ガラスハウジング１０２の第１の端部を通って第１の端部まで延び、第１のケーブルボアの上および下をそれぞれ通過することができる。第２のケーブルボアは、ガラスハウジング１０２の第２の端部の近傍に同様に製造することができる。このため、第１および第２のケーブル２１２、２１４は、それらの一体化されたケーブルボアまたはそれらの太陽電池システム１００に直接取り付けることができる。
この態様では、追加の外部支持構造も、第１および第２のケーブルボアの周囲の太陽電池システム１００上またはその近傍に設置することができる。例えば、複合材料（例えば、ガラス繊維、ケブラ）をガラスハウジング１０２の第１および第２の端部に巻き付けて固着することができ、それによりケーブルボア近傍の太陽電池システム１００の領域にわたって太陽電池システム１００の重量を分散させて、ガラスハウジング１０２上の局所的な応力を低減することができる。この実施形態では、上述したように、太陽電池システム１００の第１の端部から延びる電気ピンの上に電気ハーネスを直接取り付けることができる。
８．展開
図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃおよび図８Ｄに示すように、フレキシブル太陽電池パネル２００は、様々な環境で展開および設置することができ、例えば、バッテリ貯蔵能力、電気自動車充電およびローカルグリッド発電を含む、様々な追加構造および機能を組み入れることができる。
図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃおよび図８Ｄに示すように、フレキシブル太陽電池パネル２００は、様々な環境で展開および設置することができ、例えば、バッテリ貯蔵能力、電気自動車充電およびローカルグリッド発電を含む、様々な追加構造および機能を組み入れることができる。
８．１ 農業
図８Ａに示すように、フレキシブル太陽電池パネル２００は、作物を保護し、作物収量を増加させ、電力を地域の電気グリッドに直接出力し、またはバッテリおよび／もしくは充電ステーション３１０を介して電気農業用車両に電力を供給するために、農地の上に配置することができる。
図８Ａに示すように、フレキシブル太陽電池パネル２００は、作物を保護し、作物収量を増加させ、電力を地域の電気グリッドに直接出力し、またはバッテリおよび／もしくは充電ステーション３１０を介して電気農業用車両に電力を供給するために、農地の上に配置することができる。
一般に、各フレキシブル太陽電池パネル２００の開放面積（よってフレキシブル太陽電池パネル２００による日射遮蔽およびエネルギー吸収）は、フレキシブル太陽電池パネル２００内の太陽電池システム１００のピッチ間隔の関数である。このため、農地の上に展開するために、フレキシブル太陽電池パネル２００を、農地で栽培される作物の光需要に比例し、この作物の熱および光感受性に反比例し、かつ／または農地の地理的領域における過去または予測の温度および太陽光強度に反比例する、ピッチ間隔に従って構成することができる。
フレキシブル太陽電池パネル２００のセットを農地の上に設置するには、先ず、農地にわたって作物の列の間に支持部材３００のアレイを設置し、支柱間の横方向ピッチがフレキシブル太陽電池パネル２００の幅に等しく、支柱間の縦方向ピッチが両端から吊ったときのフレキシブル太陽電池パネル２００の長さ（例えば、支持部材３００間にカテナリー曲線を形成するときのフレキシブル太陽電池パネル２００の「垂れ下がり長さ」））に等しくなるようにする。例えば、４フィートの作物列の間隔を有する２００フィートの長さの農地の場合、幅（すなわち、２つの作物列に跨る幅）が約８フィートで長さが５０フィートのフレキシブル太陽電池パネル２００のセットをこの農地に展開することができる。各フレキシブル太陽電池パネル２００は、特定の張力において、４０フィートの長さに跨るように設計することができる。よって、５つのフレキシブル太陽電池パネル２００の支柱を組み立てることにより、農地の全長に及ぶことができる。このため、支柱のパネルは、８フィートの横方向ピッチオフセットおよび４０フィートの縦方向ピッチオフセットで農地に設置することができる。
追加的または代替的には、支持部材３００を補強し、フレキシブル支持パネル２００からの荷重の一部を負担するトラス支持部材を含む支持部材３００のセットにわたってまたはその間に、フレキシブル太陽電池パネル２００のセットを展開することが可能である。この代替的な態様では、トラス部材が、フレキシブル太陽電池パネル２００のセットを支持するのに必要な支持部材３００の数を減らしながら、構造の剛性および弾力性を増加させるように機能することができる。
その後、コイル状のフレキシブル太陽電池パネル２００が、トラックの荷台、平台または手押し車のスプール上に配置される。フレキシブル太陽電池パネル２００のコイルは、農地の第１の端部に運ばれ、第１のガイラインが、支柱パネルの第１の支持部材３００にループ状に掛けられ、第２のガイラインが、支柱パネルの第２の支持部材３００にループ状に掛けられる。次いで、第１のケーブル２１２の第１の端部が第１のガイラインに引っ掛けられ、第２のケーブル２１４の第２の端部が第２のガイラインに引っ掛けられ、第１および第２のガイラインに張力がかけられて第１および第２のケーブル２１２、２１４の第１の端部が第１および第２の支持部材３００の頂部にまで引っ張り上げられる。そして、第１および第２のケーブルの第１の端部が、第１および第２の支持部材３００に固定される。
次いで、フレキシブル太陽電池パネル２００が地面上で伸ばされると、農地に設置された支持部材３００の次のペアまでフレキシブル太陽電池パネル２００が移動される。フレキシブル太陽電池パネル２００が第３および第４の支持部材３００の近くで完全に伸ばされた状態で、第１のガイラインが、支柱パネルの第３の支持部材３００の頂部にループ状に掛けられて、第１のケーブル２１２の第２の端部に接続され、また、第２のガイラインが、支柱パネルの第４の支持部材の頂部にループ状に掛けられて、第２のケーブル２１４の第２の端部に接続される。その後、第１および第２のガイラインに張力が加えられて、第１および第２のケーブル２１２、２１４の第２の端部が第３および第４の支持部材３００の頂部にまで引き上げられ、第１および第２のケーブルの第２の端部が第３および第４の支持部材３００に固定される。
その後、このプロセスが繰り返されて、農地の残りの支持部材３００にわたって追加のフレキシブル太陽電池パネル２００が設置される。
次いで、それらの設置されたフレキシブル太陽電池パネル２００が接地され、フレキシブル太陽電池パネル２００の電気ハーネスが相互に接続されて、パワーシンク３１０に接続され、フレキシブル太陽電池パネル２００の設置が完了となる。
同様の態様では、支持部材３００のピアが、上述した横方向および縦方向のピッチ距離で農地全体の支柱位置に配置され、各支持部材３００のベースが、そのピアにピン止めされて農地に水平に置かれることができる。
その後、第１のフレキシブル太陽電池パネル２００の第１および第２のケーブル２１２、２１４の第１の端部が第１および第２の支持部材３００の頂部に接続された後、第１のフレキシブル太陽電池パネル２００が、その第２の端部を支持部材３００の次のペアの近くに引き寄せた状態で農地上で伸ばされ、第１のフレキシブル太陽電池パネル２００の第１および第２のケーブル２１２、２１４の第２の端部が、それらの第３および第４の支持部材３００の頂部に接続される。
このプロセスが繰り返されて、それらの支柱とフレキシブル太陽電池パネル２００を農地上に置いた状態で、追加のフレキシブル太陽電池パネル２００が対応する支柱に接続される。
これらのフレキシブル太陽電池パネル２００が対応する支持部材３００に組み立てられると、支持部材３００の第１の列の最後の支持部材３００のペアに張力が加えられて垂直方向に持ち上げられ、それによってこの列の最後のフレキシブル太陽電池パネル２００が農地上で持ち上げられ、支持部材３００の次のセットが垂直方向に持ち上げられ、そしてこの列の次のフレキシブル太陽電池パネル２００が農地上で持ち上げられる。
次いで、支持部材３００とフレキシブル太陽電池パネル２００の設置を補強するために、支持部材３００の間および／またはそれらの支持部材３００から地面まで、ブレース（例えば、圧縮に抵抗する張力ケーブルまたはビーム）が設置され得る。
その後、フレキシブル太陽電池パネル２００が接地され、それらフレキシブル太陽電池パネル２００の間に電気ハーネスが設置されてパワーシンク３１０に接続され、それによりフレキシブル太陽電池パネル２００の設置が完了となる。
設置されたフレキシブル太陽電池パネル２００は、例えば、他の農業作業または農業機器（例えば、電気農業用車両）に電力を供給するために、または電力網の電力を増強するために、電力を出力することができる。また、設置されたそれらのフレキシブル太陽電池パネル２００は、低緯度地域などにおいて、灌漑後の蒸発速度を遅くして総灌漑量を減らし、地表温度を下げて灌漑による作物の冷却の必要性を減らし、農地全体の総水消費量を減らすために、下方の作物を部分的に遮光することが可能である。
これらのフレキシブル太陽電池パネル２００の太陽電池システム１００間のピッチ間隔を、下方の作物の光需要および地域の日射条件などに応じて設定することにより、これらの設置されたフレキシブル太陽電池パネル２００は、農地における作物収量を全く減少させずに、または減少を最小限に抑えながら（代わりに作物収量を増加させながら）、農地での水の消費を削減し、エネルギーアクセスを増大させることができる。
８．２．垂直方向の設置
図８Ｂに示す別の態様では、フレキシブル太陽電池パネル２００が、水平に向けた支持部材３００または剛性ストラットのペアを用いて傾斜面または垂直面に設置するように構成されている。一態様では、フレキシブル太陽電池パネル２００が、ストラット３００のセットと対になっており、各々が、フレキシブル太陽電池パネル２００の太陽電池システム１００間のピッチ間隔に等しい（その長さ方向に沿った）ピッチ距離でオフセットされた一連の太陽電池システム１００カップを規定している。この態様では、各カップが、太陽電池システム１００のカップを受け入れて保持するように構成された凹状の（例えば、半円形の）レセプタクルを規定し、各ストラット３００が、その長さ方向に沿って延び、それらのカップと交差し、フレキシブル太陽電池パネル２００の太陽電池システム１００間に延びるケーブルを受け入れるように構成されたチャネルを規定することができる。さらに、各ストラット３００は、フレキシブル太陽電池パネル２００の長さに近い長さを規定することができ、または複数のストラット３００を組み立てて、フレキシブル太陽電池パネル２００の長さにすることができる。
図８Ｂに示す別の態様では、フレキシブル太陽電池パネル２００が、水平に向けた支持部材３００または剛性ストラットのペアを用いて傾斜面または垂直面に設置するように構成されている。一態様では、フレキシブル太陽電池パネル２００が、ストラット３００のセットと対になっており、各々が、フレキシブル太陽電池パネル２００の太陽電池システム１００間のピッチ間隔に等しい（その長さ方向に沿った）ピッチ距離でオフセットされた一連の太陽電池システム１００カップを規定している。この態様では、各カップが、太陽電池システム１００のカップを受け入れて保持するように構成された凹状の（例えば、半円形の）レセプタクルを規定し、各ストラット３００が、その長さ方向に沿って延び、それらのカップと交差し、フレキシブル太陽電池パネル２００の太陽電池システム１００間に延びるケーブルを受け入れるように構成されたチャネルを規定することができる。さらに、各ストラット３００は、フレキシブル太陽電池パネル２００の長さに近い長さを規定することができ、または複数のストラット３００を組み立てて、フレキシブル太陽電池パネル２００の長さにすることができる。
ストラット３００は、傾斜屋根または平屋根デッキなどの水平面または傾斜面に設置して、フレキシブル太陽電池パネル２００の太陽電池システム１００をしかっりと拘束することができ、また、巻いてあるフレキシブル太陽電池パネル２００を伸ばして、ストラットによって規定されるカップの対応するペアに各太陽電池システム１００を落とすことによって、フレキシブル太陽電池パネル２００を、この設置で素早く展開することができる。代替的には、図８Ｂに示すように、ストラット３００を外壁などの垂直面に設置し、垂直面に対して（かつ垂直面からオフセットさせて）フレキシブル太陽電池パネル２００の太陽電池システム１００をしっかりと拘束することができる。
逆に、建物の屋根や壁などの平坦な面、傾斜した面、または垂直な面に薄型のフレキシブルな設置の場合、短い三角形の支持構造３００のパネルを、上述した横方向および長手方向のピッチオフセットで対象面に取り付けることができ、フレキシブル太陽パネル２００を三角形の支持構造３００間に張ることができる。通常、三角形の支持構造３００のセットは、フレキシブル支持パネル２００の端部に配置することができる。実施形態のバリエーションでは、三角形の支持構造３００の第２のセットを、フレキシブル太陽電池パネル２００の長さに沿った１または複数の位置に配置して、フレキシブル太陽電池パネル２００に追加の支持および弾力性を提供することができる。
８．３．駐車場
図８Ｃに示すように、駐車場にある車両および歩行者を遮光し、ローカルグリッド、バッテリまたは電気自動車充電ステーション３１０に電力を出力するために、フレキシブル太陽電池パネル２００のセットを、駐車場の上に展開および設置することも可能である。
図８Ｃに示すように、駐車場にある車両および歩行者を遮光し、ローカルグリッド、バッテリまたは電気自動車充電ステーション３１０に電力を出力するために、フレキシブル太陽電池パネル２００のセットを、駐車場の上に展開および設置することも可能である。
一態様では、支持部材３００のセットが、駐車スペースの２つの隣接する列間の区間に沿って、さらに駐車場の両端に沿って設置されて、上述したように、フレキシブル太陽電池パネル２００の幅と同じピッチ距離だけ横方向にオフセットされ、フレキシブル太陽電池パネル２００の吊下げ長だけ長手方向にオフセットされた、支持部材のパネルが形成される。その後、４つの支持部材の各クラスタ間および駐車場の上にフレキシブル太陽電池パネル２００を張るために、上述したプロセスを実施することができる。
追加的または代替的には、支持部材３００を補強し、フレキシブル支持パネル２００からの荷重の一部を負担するトラス支持部材を含む支持部材３００のセットにわたって、またはそれらの間に、フレキシブル太陽電池パネル２００のセットを展開することが可能である。この代替的な態様では、トラス部材が、フレキシブル太陽電池パネル２００のセットを支持するのに必要な支持部材３００の数を減少させながら、構造の剛性および弾力性を増加させるように機能することができる。
この態様では、半透明のカバー３２０、例えば、白色のナイロンまたはキャンバスの日よけ（または「シェードクロス」）も、これらの支柱の間およびフレキシブル太陽電池パネル２００の下に設置することが可能である。この半透明のカバーは、フレキシブル太陽電池２００の設置場所の下に追加の接地接続やフレームワークを必要とすることなく、下の車両や歩行者を雨や太陽光の大部分から遮蔽するとともに、入射した太陽光放射を両面受光太陽電池１２０の裏側に反射してエネルギー捕捉を増加させるように機能することができる。
８．４．水上の展開
図８Ｄに示す別のバリエーションでは、フレキシブル太陽電池パネル２００が、水域上で展開するように構成されている。このバリエーションでは、電気ハーネスが、フレキシブル太陽電池パネル２００の太陽電池システム１００の電気ピンの周りを密封するように構成された防水雌プラグコネクタを含むことができる。組み立てられると、フレキシブル太陽電池パネル２００は、ドラムまたはスプールから直接伸ばすことができ、ドラムまたはスプール上で湖または海などの水域の水面上に輸送される。また、フレキシブル太陽電池パネル１００の第１および第２のケーブル２１２、２１４の端部は、ブイのセット、桟橋、水中のアンカー、ムーア、係留ロープまたはドックなどの支持部材３００に固定することもできる。
図８Ｄに示す別のバリエーションでは、フレキシブル太陽電池パネル２００が、水域上で展開するように構成されている。このバリエーションでは、電気ハーネスが、フレキシブル太陽電池パネル２００の太陽電池システム１００の電気ピンの周りを密封するように構成された防水雌プラグコネクタを含むことができる。組み立てられると、フレキシブル太陽電池パネル２００は、ドラムまたはスプールから直接伸ばすことができ、ドラムまたはスプール上で湖または海などの水域の水面上に輸送される。また、フレキシブル太陽電池パネル１００の第１および第２のケーブル２１２、２１４の端部は、ブイのセット、桟橋、水中のアンカー、ムーア、係留ロープまたはドックなどの支持部材３００に固定することもできる。
上述したように、太陽電池システム１００の一態様では、ガラスハウジング１０２が、それらの対応するキャップ２０２、２０４に回動可能に結合されている。この態様では、二次ケーブルまたは剛性ストラットの列を、図８Ｄに示すように、第１のケーブル２１２の下（または上）の太陽電池システム１００の第１のキャップ、および近傍のアクチュエータ３３０に結合することができる。この態様では、フレキシブル太陽電池パネル２００が、太陽電池システム１００の第２のキャップ２０４および／またはアクチュエータ３３０に結合された二次ケーブルまたは剛性ストラットの列も含むことができる。使用中、アクチュエータ３３０は、例えば太陽電池システム１００の頂部を太陽に向けるように、水域上で太陽電池システム１００を回動（すなわち、「ロール」）させるために、二次ケーブルまたは剛性ストラットに選択的に張力を加えたり解放したりすることが可能である。
同様の態様において、上部ケーブルまたは剛性ストラットの列を、第１のケーブルの上方の太陽電池システム１００の第１のキャップに結合することができ、下部ケーブルまたは剛性ストラットの列を、第１のケーブルの下方の太陽電池システム１００の第１のキャップに結合することができる、アクチュエータは、太陽電池システム１００を回動させて、太陽電池システム１００の頂部を太陽を向けるように、上部および下部ケーブルまたは剛性ストラットに選択的に張力を加えたり解放したりすることが可能である。
さらに、この態様では、各太陽電池システム１００が、その下部セクションに沿って延びる太陽電池のセットを（例えば、第１の直径の第２の側に）含むことができる。この態様では、各太陽電池システムが、その内部ボアの頂部に沿って延び、入射光を下方の太陽電池に集光するように構成された太陽集光器も含むことができる。このため、この態様では、これらの太陽電池システム１００の太陽電池を、フレキシブル太陽電池パネル２００が浮かぶ周囲の水によって冷却することができ、アクチュエータ３３０は、太陽集光器を時間の経過とともに太陽の高度に追従させるために、太陽電池システム１００をロール位置の範囲にわたって駆動することができる。
上述したように陸上展開用に構成されたフレキシブル太陽電池パネル１００は、同様に、太陽電池システム１００を太陽に追従させるために、投射システムをケーブルに対してロールするように構成された二次上部ケーブルおよび／または下部ケーブルを含むことができる。
当業者であれば、上述した詳細な説明および図面および特許請求の範囲から認識されるように、以下の特許請求の範囲で規定される本発明の範囲から逸脱することなく、本発明の実施形態に修正および変更を加えることができる。
Claims (40)
- 太陽電池システムであって、
・第１の端部と、前記第１の端部の反対側の第２の端部と、円形の断面とを規定するガラスハウジングであって、前記円形の断面が、第１の直径と、前記第１の直径に垂直な第２の直径とを規定する、ガラスハウジングと、
・両面受光ペロブスカイト太陽電池の列のセットであって、
ｏ両面受光ペロブスカイト太陽電池の第１の列であって、
・前記第１の直径の第１の側および前記第２の直径の第１の側に規定された前記ガラスハウジングの第１のボリューム内に配置され、
・前記ガラスハウジングの中心から外側に向く第１の前側を規定し、
・前記ガラスハウジングの中心に向かって内側に向く第１の後側を規定する、両面受光ペロブスカイト太陽電池の第１の列と、
ｏ両面受光ペロブスカイト太陽電池の第２の列であって、
・前記第１の直径の第１の側および前記第２の直径の第２の側に規定された前記ガラスハウジングの第２のボリューム内に配置され、
・前記ガラスハウジングの中心から外側に向く第２の前側を規定し、
・前記ガラスハウジングの中心に向かって内側に向く第２の後側を規定する、両面受光ペロブスカイト太陽電池の第２の列と
を含む両面受光ペロブスカイト太陽電池の列のセットと、
・反射要素であって、
ｏ前記第１の直径の第２の側の前記ガラスハウジングの内面に配置され、かつ
ｏ両面受光ペロブスカイト太陽電池の第１の列の第１の後側および両面受光ペロブスカイト太陽電池の第２の列の第２の後側に向かって、入射光を反射させる、反射要素と、
・両面受光ペロブスカイト太陽電池の列のセットに結合され、前記ガラスハウジングの第１の端部を横切り、前記ガラスハウジングの第１の端部に対して封止された第１の端子と、
・両面受光ペロブスカイト太陽電池の列のセットに結合され、前記ガラスハウジングの第２の端部を横切り、前記ガラスハウジングの第２の端部に対して封止された第２の端子と、
・前記ガラスハウジング内に封入されたペロブスカイト適合ガス雰囲気とを備えることを特徴とする太陽電池システム。 - 太陽電池システムであって、
・断面と、第１の端部と、前記第１の端部の反対側の第２の端部とを規定するガラスハウジングと、
・太陽電池の列のセットであって、各々が前側および後側を規定するとともに前記ガラスハウジング内に配置され、太陽電池の列のセットが、太陽電池の第１の列と、前記ガラスハウジングの断面において前記太陽電池の第１の列から位置的にオフセットされた太陽電池の第２の列とを含む、太陽電池の列のセットと、
・太陽電池の列のセットの第１の端部に結合され、前記ガラスハウジングの第１の端部を横切り、前記ガラスハウジングの第１の端部に対して封止された第１の端子とを備えることを特徴とする太陽電池システム。 - 請求項２に記載の太陽電池システムにおいて、
前記太陽電池の列のセットの第２の端部に結合され、前記ガラスハウジングの第２の端部を横切り、前記ガラスハウジングの第２の端部に対して封止された第２の端子をさらに備えることを特徴とする太陽電池システム。 - 請求項２に記載の太陽電池システムにおいて、
前記ガラスハウジングが、
・前記太陽電池の列のセットが配置された管状のボリュームと、
・前記ガラスハウジング内に配置され、前記太陽電池の列のセットの後側を向く反射要素と、
・第１の直径、および前記第１の直径に垂直な第２の直径を規定する円形の断面とを備え、前記第１の直径の第１の側に前記太陽電池の列のセットが配置され、前記第１の直径の第２の側に前記反射要素が配置されていることを特徴とする太陽電池システム。 - 請求項４に記載の太陽電池システムにおいて、
前記太陽電池の第１の列が、前記第１の直径の第１の側に配置されかつ前記第２の直径の第１の側に配置されたペロブスカイト太陽電池の列を含むことを特徴とする太陽電池システム。 - 請求項５に記載の太陽電池システムにおいて、
前記太陽電池の第２の列が、前記第１の直径の第１の側に配置されかつ前記第２の直径の第２の側に配置されたペロブスカイト太陽電池の列を含むことを特徴とする太陽電池システム。 - 請求項６に記載の太陽電池システムにおいて、
前記反射要素が、前記ガラスハウジングの内面において前記第１の直径の第１の側とは反対側の前記第１の直径の第２の側に配置されたコーティングを含み、このコーティングが、前記反射要素に入射した光の一部が前記太陽電池の列のセットの後側に向かって反射するように前記太陽電池の列のセットの後側を向くことを特徴とする太陽電池システム。 - 請求項６に記載の太陽電池システムにおいて、
前記反射要素が、第１の放物線断面および第２の放物線断面を規定する鏡面反射器を含み、第１および第２の放物線断面の各々が前記円形の断面と同一平面上にあり、第１および第２の放物線断面の各々が、前記反射要素に入射した光の一部を前記太陽電池の列のセットの後側に向けて反射させるように配置されていることを特徴とする太陽電池システム。 - 請求項６に記載の太陽電池システムにおいて、
前記反射要素が、前記反射要素に入射する光の一部を前記太陽電池の列のセットの後側に向けて反射させる拡散反射器を含むことを特徴とする太陽電池システム。 - 請求項２に記載の太陽電池システムにおいて、
前記太陽電池の第１の列が、
・ペロブスカイト層と、
・前記ペロブスカイト層に隣接して配置された結晶シリコン層とを含み、前記ペロブスカイト層を透過した光の一部が前記結晶シリコン層に入射することを特徴とする太陽電池システム。 - 請求項２に記載の太陽電池システムにおいて、
前記断面が、
・長軸と短軸を規定する実質的に楕円形の断面を規定し、
・ペロブスカイト太陽電池のセットが、前記長軸の第１の側に配置されていることを特徴とする太陽電池システム。 - 請求項２に記載の太陽電池システムにおいて、
前記ガラスハウジング内に配置されたバラストをさらに含み、このバラストが、前記断面において前記太陽電池の列のセットの反対側に位置的にオフセットされ、入射太陽エネルギーを捕捉するために当該太陽電池システムの向きを変化させることを特徴とする太陽電池システム。 - 太陽電池のパッケージング方法であって、
・第１の熱膨張係数を規定するガラスハウジング内にペロブスカイト太陽電池のセットを配置するステップと、
・前記ガラスハウジングおよび前記ペロブスカイト太陽電池のセットの周囲から周囲ガス状雰囲気を排出するステップと、
・ペロブスカイト適合ガス雰囲気を前記ガラスハウジング内に注入するステップと、
・酸化物層と、前記第１の熱膨張係数と実質的に等しい第２の熱膨張係数を規定する導電性材料とを含む端子を、前記ペロブスカイト太陽電池のセットの近位端で、前記ペロブスカイト太陽電池のセットに電気的に結合させるステップと、
・前記ペロブスカイト太陽電池のセットの遠位端に近接する前記ガラスハウジングのセクションを溶融するステップと、
・前記ガラスハウジング内の前記ペロブスカイト太陽電池の周りのガス状雰囲気を密封するために、前記端子の周りに前記ガラスハウジングのセクションを接合するステップとを備えることを特徴とする方法。 - 請求項１３に記載の方法において、
前記ガラスハウジングが、
・第１の直径を規定する実質的に円形の断面を含み、
・前記ペロブスカイト太陽電池のセットが、前記第１の直径の第１の側に配置され、
・当該方法が、反射要素に入射する光の一部が前記ペロブスカイト太陽電池のセットの後側に向かって反射されるように、前記ガラスハウジング内において前記第１の直径の第１の側とは反対側の前記第１の直径の第２の側に反射要素を配置するステップをさらに含むことを特徴とする方法。 - 請求項１４に記載の方法において、
前記ペロブスカイト太陽電池のセットの向きを変えるために、前記ガラスハウジングの内部において前記第１の直径の第１の側の反対側の前記第１の直径の第２の側にバラストを配置するステップをさらに含むことを特徴とする方法。 - 請求項１４に記載の方法において、
前記ガラスハウジング内に反射要素を配置することが、前記反射要素に入射する光の一部を前記ペロブスカイト太陽電池のセットの後側に向かって反射させるために、前記第１の直径の第１の側とは反対側の前記第１の直径の第２の側の前記ガラスハウジングの内面の一部上に反射コーティングを堆積させるステップを含むことを特徴とする方法。 - 請求項１４に記載の方法において、
前記ガラスハウジング内に反射要素を配置することが、前記第１の直径の第１の側とは反対側の前記第１の直径の第２の側で前記ガラスハウジングの内面の一部に隣接して鏡面反射器を配置することを含み、前記鏡面反射器が、第１の放物線断面および第２の放物線断面を規定し、第１および第２の放物線断面の各々が、前記円形の断面と同一平面上にあり、第１および第２の放物線断面の各々が、前記反射要素に入射した光の一部を前記ペロブスカイト太陽電池のセットの後側に向かって反射させるように配置されていることを特徴とする方法。 - 請求項１４に記載の方法において、
前記ガラスハウジング内に反射要素を配置することが、前記第１の直径の第１の側の反対側の前記第１の直径の第２の側で前記ガラスハウジングの内面の一部に隣接して拡散反射器を配置して、前記反射要素に入射する光の一部を前記ペロブスカイト太陽電池のセットの後側に反射させることを含むことを特徴とする方法。 - 請求項１４に記載の方法において、
前記ペロブスカイト太陽電池のセットが、
・ペロブスカイト層と、
・前記ペロブスカイト層に隣接して配置された結晶シリコン層とを含み、前記ペロブスカイト層を透過した光の一部が前記結晶シリコン層に入射することを特徴とする方法。 - 請求項１３に記載の方法において、
前記ガラスハウジングが、
・長軸および短軸を規定する実質的に楕円形の断面を含み、
・前記ペロブスカイト太陽電池のセットが、前記長軸の第１の側に配置されることを特徴とする方法。 - フレキシブル太陽電池パネルシステムであって、
・太陽電池モジュールのセットであって、各々が、
ｏ第１の端部と、前記第１の端部と反対側の第２の端部と、断面とを規定する密封されたガラスハウジングであって、前記断面が、第１の直径を含む実質的に円形の断面を規定する、密封されたガラスハウジングと、
ｏ前記密封されたガラスハウジングの第１の端部に配置された第１のキャップと、前記密封されたガラスハウジングの第２の端部に配置された第２のキャップと、
ｏ前側および後側を規定し、前記ガラスハウジング内において前記第１の直径の第１の側に配置された両面受光ペロブスカイト太陽電池のセットと、
ｏ前記ガラスハウジングにおいて前記第１の直径の第２の側の内面上に配置された反射要素と、
ｏ太陽電池モジュールのセットの各々を電気的に結合するための電気ハーネスとを含む、太陽電池モジュールのセットと、
・第１のケーブルに沿って予め設定された距離で前記太陽電池モジュールのセットの各々の第１の端部で前記第１のキャップに接続された第１のケーブルと、
・第２のケーブルに沿って予め設定された距離で前記太陽電池モジュールのセットの各々の第２の端部で前記第２のキャップに接続された第２のケーブルとを備え、前記太陽電池モジュールの各々が、前記第１および第２のケーブルに対して実質的に垂直に配置されていることを特徴とするシステム。 - 請求項２１に記載のシステムにおいて、
前記太陽電池モジュールの各々について
・前記第１のキャップが、前記密封されたガラスハウジングに垂直に向けられた第１のケーブルボアを含み、この第１のケーブルボアを介して前記第１のケーブルが通過し、
・前記第２のキャップが、前記密封されたガラスハウジングに垂直に向けられた第２のケーブルボアを含み、この第２のケーブルボアを介して前記第２のケーブルが通過し、
・前記第１および第２のケーブルボアに隣接して前記第１および第２のケーブルに選択的に取り付け可能な基準のセットをさらに含み、それにより前記第１および第２のケーブルに沿って前記太陽電池モジュールのセットの各々を固定し、位置決めすることを特徴とするシステム。 - 請求項２２に記載のシステムにおいて、
前記基準のセットが、
・前記第１のケーブルボアで前記第１のケーブル上に選択的に位置決め可能であり、前記第１のケーブルに沿った第１の基準の位置に不可逆的に配置される第１の留め具と、
・前記第２のケーブルボアで前記第２のケーブル上に選択的に位置決め可能であり、前記第２のケーブルに沿った第２の基準の位置に不可逆的に配置される第２の留め具とを含むことを特徴とするシステム。 - 請求項２１に記載のシステムにおいて、
・前記第１のキャップが、外側の窪みを含み、この外側の窪みに沿って電気伝送線を取付可能であり、
・前記第１のキャップが、両面受光ペロブスカイト太陽電池のセットを前記電気伝送線に接続する電極をさらに含むことを特徴とするシステム。 - 請求項２４に記載のシステムにおいて、
前記電気伝送線に電気的に接続可能であり、両面受光ペロブスカイト太陽電池のセットの各々への逆電流を防ぐようにバイアスされた電流保護回路をさらに備えることを特徴とするシステム。 - 請求項２５に記載のシステムにおいて、
前記電流保護回路が、前記第１のキャップに前記電気伝送線を取り付けたときに前記電気伝送線に電気的に接続されるように、前記第１のキャップに一体的に配置されることを特徴とするシステム。 - 請求項２６に記載のシステムにおいて、
前記電流保護回路が、前記電気伝送線に接続可能であり、両面受光ペロブスカイト太陽電池のセットの各々への逆電流を防ぐようにバイアスされたダイオードを含むことを特徴とするシステム。 - フレキシブル太陽電池パネルシステムであって
・太陽電池モジュールのセットであって、各々が、
ｏ断面と、第１の端部と、前記第１の端部の反対側の第２の端部とを規定する細長いガラスハウジングと、
ｏ前記細長いガラスハウジングの第１の端部に気密接続された第１のキャップと、
ｏ前記細長いガラスハウジングの第２の端部に配置された第２のキャップと、
ｏ太陽電池のセットであって、各々が、前側および後側を規定するとともに、前記細長いガラスハウジング内に配置される、太陽電池のセットと、
ｏ太陽電池モジュールのセットの各々を電気的に結合する電気ハーネスとを有する、太陽電池モジュールのセットと、
・前記太陽電池モジュールのセットの各々の第１の端部で前記第１のキャップに接続された第１のケーブルと、
・前記第１のケーブルに沿った予め設定された距離に、前記第１のキャップおよび前記太陽電池モジュールの各々の第１の端部を位置決めするように構成された第１の基準のセットと、
・前記太陽電池モジュールのセットの各々の第２の端部で前記第２のキャップに接続された第２のケーブルと、
・前記太陽電池モジュールの各々が前記第１および第２のケーブルに対して実質的に垂直に固定して配置されるように、前記第２のケーブルに沿った第２の予め設定された距離に、前記第２のキャップおよび前記太陽電池モジュールのセットの各々の第２の端部を位置決めするように構成された第２の基準のセットとを備えることを特徴とするシステム。 - 請求項２８に記載のシステムにおいて、
前記第２のキャップが、前記細長いガラスハウジングの第２の端部に気密接続され、それによって前記第１のキャップと協働して前記細長いガラスハウジング内に前記太陽電池のセットを気密封止することを特徴とするシステム。 - 請求項２８に記載のシステムにおいて、
・前記細長いガラスハウジングの第２の端部が封止され、それによって前記第１のキャップと協働して前記細長いガラスハウジング内に前記太陽電池のセットを気密封止し、
・前記第２のキャップが、前記細長いガラスハウジングの第２の端部の周りに配置されていることを特徴とするシステム。 - 請求項２８に記載のシステムにおいて、
・前記第１のキャップが、外周を含む内側フランジと、内周を含む外側フランジとを含み、
・前記内側フランジの外周と前記外側フランジの内周が協働して前記細長いガラスハウジングの内面および外面に気密に係合することを特徴とするシステム。 - 請求項２８に記載のシステムにおいて、
・前記ガラスハウジング内に、前記太陽電池のセットから位置的にオフセットして配置され、前記太陽電池の列のセットの後側を向く反射要素をさらに備え、
・前記太陽電池モジュールのセットの各々について、前記細長いガラスハウジングの断面が、長軸および短軸を含む実質的に楕円形の断面を規定し、さらに、
ｏ前記太陽電池のセットが、前記長軸の第１の側に配置され、
ｏ前記反射要素が、前記長軸の第２の側に配置され、
ｏ前記長軸が、前記第１および第２のケーブルに実質的に平行であることを特徴とするシステム。 - 請求項２８に記載のシステムにおいて、
・前記ガラスハウジング内に、前記太陽電池のセットから位置的にオフセットして配置され、前記太陽電池の列のセットの後側を向く反射要素をさらに備え、
・前記太陽電池モジュールのセットの各々について、前記細長いガラスハウジングの断面が、第１の直径と前記第１の直径に垂直な第２の直径とを含む実質的に円形の断面を規定し、さらに、
ｏ前記太陽電池のセットが、前記第１の直径の第１の側に配置され、
ｏ前記反射要素が、前記第１の直径の第２の側に配置され、
ｏ前記第１の直径が、前記第１および第２のケーブルに実質的に平行であることを特徴とするシステム。 - 請求項２８に記載のシステムにおいて、
・前記ガラスハウジング内に、前記太陽電池のセットから位置的にオフセットして配置され、前記太陽電池の列のセットの後側を向く反射要素をさらに備え、
・前記太陽電池モジュールのセットの各々について、前記細長いガラスハウジングの断面が、仮想分割線によって分割された第１の部分と第２の部分とに分割可能な多角形の断面を規定し、さらに、
ｏ前記太陽電池のセットが、前記仮想分割線の第１の側に配置され、
ｏ前記反射要素が、前記仮想分割線の第２の側に配置され、
ｏ前記仮想分割線が、前記第１および第２のケーブルに実質的に平行であることを特徴とするシステム。 - フレキシブル太陽電池パネルシステムであって
・太陽電池モジュールのセットであって、各々が、
ｏ断面と、第１の端部と、前記第１の端部の反対側の第２の端部とを規定する細長いガラスハウジングと、
ｏ細長い密封ガラスハウジングの第１の端部に配置された第１のキャップ、および密封ガラスハウジングの第２の端部に配置された第２のキャップと、
ｏ太陽電池のセットであって、各々が、前側および後側を規定するとともに、ガラスハウジング内に配置される、太陽電池のセットと、繰り返すが、両面受光電池とそれを構築する反射器は、必ずしも我々が構築したいものではない。これを限定したくない、
ｏ太陽電池モジュールのセットの各々を電気的に結合する電気ハーネスとを有する、太陽電池モジュールのセットと、
・前記太陽電池モジュールのセットの各々の第１の端部で前記第１のキャップに接続された第１のケーブルと、
・前記太陽電池モジュールのセットの各々の第２の端部で前記第２のキャップに接続された第２のケーブルであって、前記太陽電池モジュールの各々が前記第１および第２のケーブルに対して実質的に垂直に配置される、第２のケーブルと、
・前記第１のケーブルおよび前記第２のケーブルが接続される支持部材のセットとを備えることを特徴とするシステム。 - 請求項３５に記載のシステムにおいて、
前記支持部材のセットが、
・第１および第２の垂直支持部材であって、それらの間に前記第１のケーブルが延在する、第１および第２の垂直支持部材と、
・第３および第４の垂直支持部材であって、それらの間に前記第２のケーブルが延在する、第３および第４の垂直支持部材とを含み、前記太陽電池モジュールのセットが、第１、第２、第３、第４の垂直部材の間にフレキシブルに吊り下げられることを特徴とするシステム。これは、垂直部材間にトラスを使用するアイデアを保護するか？ - 請求項３６に記載のシステムにおいて、
前記太陽電池モジュールのセットによって生成された電力を受け取って貯蔵するために、前記太陽電池モジュールのセットに電気的に接続されたローカル電力貯蔵システムをさらに備えることを特徴とするシステム。 - 請求項３７に記載のシステムにおいて、
前記太陽電池モジュールのセットおよび前記電力貯蔵システムに電気的に接続された電気農業用車両充電ステーションをさらに備え、この電気農業用車両充電ステーションが、
・前記太陽電池モジュールによって生成された電力を受信および貯蔵するとともに、
・生成された太陽光電力を電気農業用車両に分配し、
・前記第１、第２、第３および第４の垂直部材が、農業用地周辺に配置されていることを特徴とするシステム。 - 請求項３５に記載のシステムにおいて、
・前記ガラスハウジング内で、前記太陽電池のセットから位置的にオフセットして配置され、前記太陽電池の列のセットの後側を向く反射要素をさらに備え、前記支持部材のセットが、
・前記第１のケーブルが取り付けられる第１および第２のアンカーと、
・前記第２のケーブルが取り付けられる第３および第４のアンカーとを備え、前記太陽電池モジュールのセットが、水域上に配置可能となっていることを特徴とするシステム。 - 請求項３５に記載のシステムにおいて、
前記支持部材のセットが、
・第１および第２の水平支持部材であって、それらの間に前記第１のケーブルが延在する、第１および第２の水平支持部材と、
・第３および第４の水平支持部材であって、それらの間に前記第２のケーブルが延在する、第３および第４の水平支持部材とを含み、前記太陽電池モジュールのセットが、実質的に垂直な平面内でフレキシブルに吊り下げられることを特徴とするシステム。
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