JP2971299B2 - インターコネクタおよびインターコネクタ付電子デバイス素子 - Google Patents
インターコネクタおよびインターコネクタ付電子デバイス素子Info
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Description
気的に直列方向または並列方向に接続するためのインタ
ーコネクタと、それを用いた電子デバイス素子に関し、
特に、人工衛星用太陽電池やダイオードなどに用いられ
る平面型のインターコネクタの改良と、それを用いた太
陽電池、ダイオードなどの電子デバイス素子に関するも
のである。
は並列方向に電気的に接続するための金属小片であるイ
ンターコネクタは、互いに接続される素子間に発生する
変位を吸収し応力の発生を緩和する部分であるストレス
リリーフが立体形状を有するか平面形状を有するかによ
り、立体型と平面型とに大別される。以下、本発明に適
用される平面型のインターコネクタの従来例について、
人工衛星に搭載される太陽電池を例に挙げて説明する。
用の平面型のインターコネクタを示している。図13に
示すインターコネクタ1は、太陽電池セルの表面電極に
接続される表面電極接続部2と、その太陽電池セルと直
列方向に隣接する他の太陽電池セルの裏面電極に接続さ
れる裏面電極接続部3とを備えている。表面電極接続部
2と裏面電極接続部3との間の領域には、表面電極接続
部2と裏面電極接続部3との間に生じる変位を吸収し応
力の発生を緩和するためのストレスリリーフ部4を有し
ている。
2本のほぼ平行なスリット5,6が形成されている。ス
リット5,6のそれぞれは、各スリットの幅よりも大き
な径を有する略円弧状の切欠きを設けた閉塞端5a,6
aと、開放端5b,6bとを有している。
における左右方向)の幅、すなわち左右両端間の距離W
2は、表面電極接続部2の並列方向の幅W1および裏面
電極接続部3の並列方向の幅W3と同一である。インタ
ーコネクタ1の幅、すなわちインターコネクタ1全体に
おける並列方向の幅のうち最も大きな値をW4とする
と、本従来例のインターコネクタ1においては、W1,
W2,W3およびW4がすべて同一になっている。
用のインターコネクタを示した先行文献として、たとえ
ば特開平1−198082号公報および特開平4−28
4677号公報が挙げられる。
用した、従来の一般的な人工衛星用の太陽電池パドルに
ついて、図14に基づいて説明する。図14(a)
(b)に示す太陽電池パドルにおいては、インターコネ
クタ1の裏面電極接続部3が、太陽電池セル7の裏面電
極に接続され、接着剤8により基板9に接着されてい
る。表面電極接続部2は、直列方向すなわち図14
(a)における上下方向において、太陽電池セル7に隣
接する太陽電池セル10の表面電極に接続されており、
この太陽電池セル10も、接着剤8により基板9に接着
されている。
℃から+100℃までの広い範囲の温度サイクルが生じ
る環境下において太陽電池パドルが使用された場合、太
陽電池セル7および10、基板9、インターコネクタ1
および接着剤8のそれぞれの熱的な物性(たとえば熱膨
張係数)の違いにより、太陽電池セル7および10を接
続しているインターコネクタ1の裏面電極接続部3と表
面電極接続部2との間の距離が変化する。インターコネ
クタ1のストレスリリーフ部4において、この距離の変
化が、スリット5,6のスリット幅の変化により吸収さ
れ、応力の発生が緩和される。
列方向に加えて並列方向にも接続した場合の平面図を示
している。この場合には、直列接続用のインターコネク
タ1に加えて、太陽電池セルの裏面電極間を並列方向に
接続するためのインターコネクタ12が用いられてい
る。
に、太陽電池セルが直列方向に加えて並列方向にも接続
された場合の、他の例の平面図を示している。図16に
示す場合においては、太陽電池セルの並列方向の接続に
は、1つのインターコネクタ13により、直列方向およ
び並列方向の両方の接続が行なわれている。このインタ
ーコネクタ13は、並列接続するための接続部13aが
並列方向に延びているため、インターコネクタ13全体
としての幅が、直列接続用のみのインターコネクタ1に
比べて大きくなっている。
2および13には、次のような問題があった。
インターコネクタ1は、表面電極接続部2の幅W1がイ
ンターコネクタ1全体の幅W4およびストレスリリーフ
部4の幅W2と同一であったため、このインターコネク
タ1に接続される太陽電池セルの表面電極の幅は、少な
くとも表面電極接続部2の幅W1よりも大きな幅、すな
わちインターコネクタ1全体の幅W4よりも大きな幅を
必要とした。そのため、太陽電池セルの受光面の面積中
にその太陽電池セルの表面電極の面積が占める割合が大
きくなり、太陽電池セルの全体の平面積に対する有効受
光面積、すなわち受けた光を有効に電力に変換させる機
能を有する部分の面積の割合を減少させ、太陽電池セル
の電力発生効率向上の妨げとなっていた。
列方向に接続された太陽電池セル同士を、図15に示す
ように並列方向に接続する場合、別の並列接続用のイン
ターコネクタ12を必要とした。そのため、太陽電池パ
ドルを構成する部品点数が多くなり、アセンブリコスト
が大きくなっていた。
ターコネクタ13によって直列方向および並列方向の両
方に太陽電池セルの接続を行なう場合、そのインターコ
ネクタ13の幅は、並列接続用の裏面電極接続部13a
および並列方向に発生する変位を吸収するストレスリリ
ーフ部13bを有するため、インターコネクタ13全体
の幅がさらに大きなものとなり、取扱い上不都合であっ
た。また、このインターコネクタ13は、太陽電池セル
の直列方向のみの接続用として用いるには、並列接続用
の接続部が邪魔になるという問題があった。
ぼ同様の形状を有するインターコネクタを用いて接続さ
れた従来の宇宙用インターコネクタ付薄型ダイオード素
子について説明する。図17(a)はその平面図、図1
7(b)はその側面断面図を示している。便宜上図17
(a)では図17(b)における反射板39および絶縁
膜35を省略して示されている。
板31をダイオード42の基板として利用している。半
導体基板31は、寸法が1〜10cm角程度で、厚さが
0.1〜0.5mm程度のp型またはn型のシリコン単
結晶からなる。基板の不純物と反対の導電型の拡散層3
2を形成することにより、pn接合33が形成され、そ
れがダイオードとして機能する。基板の表面は酸化膜3
4で覆われ、さらにその上が絶縁膜35によって覆われ
ている。酸化膜34には穴34aがあけられ、その穴3
4aに金属を蒸着することによって電極36が形成され
る。裏面にも金属を蒸着することにより、電極37が形
成される。電極36にはインターコネクタ1の一端が、
溶接により接続されている。
宙空間での放熱を良くするため、あるいは半導体基板に
太陽光が入射することを防ぎ、光電流によるダイオード
の逆方向の漏れ電流を小さくするため、反射板39(ア
ルミ板または鏡など)が接着剤40によって接着されて
いる。半導体基板31とインターコネクタ1は、酸化膜
34,絶縁膜35および接着剤40によって絶縁されて
いる。側面部には半導体基板31とインターコネクタ1
との距離を大きくするために、メサエッチングによるメ
サ部41が形成される場合もある。インターコネクタ1
と半導体基板31は互いに絶縁することが必要であり、
この間の絶縁が破壊されると、このダイオードは機能し
なくなる。
の形状は、図13に示したインターコネクタ1の表面電
極接続部2を長くしたものである。各スリット5,6の
内側端部には、ストレスの集中を防ぐためのほぼ円形の
切欠き5a,6aが設けられている。インターコネクタ
1の一端の接続条片52は、ダイオード42の電極36
に接続されている。インターコネクタ1の他端の接続部
3は、隣接するダイオードまたは太陽電池セルの電極に
接続される。
接続用のインターコネクタ1では、幅が上記両端とも均
一に広くなっているため、これに接続される電極の面積
も広くする必要があった。
1とインターコネクタ1とは、酸化膜34,絶縁膜35
および接着剤40によって絶縁されているが、万一側面
部などで半導体基板31とインターコネクタ1の間に水
蒸気や微小なゴミなどの異物が付着すると、ダイオード
42のpn接合が短絡してしまう可能性があった。ま
た、電極36およびインターコネクタ1と反射板39と
は、接着剤40だけで絶縁されているため、絶縁が不十
分である場合には、同様に半導体基板31と反射板39
との間に異物などが付着することによって短絡してしま
う可能性があった。
エッチングによるメサ部をインターコネクタの幅よりも
広く形成する必要があるために半導体基板31の強度が
弱くなり、製造過程で割れやすいという問題があった。
め、電子デバイス素子を直列方向に接続する場合に生じ
る変位を吸収する機能を低下させることなく、電子デバ
イス素子の表面電極に接続される接続部の幅が小さいイ
ンターコネクタを提供することを目的とする。
ことなく、直列方向および並列方向の両方の接続が可能
であり、かつ直列方向のみの接続用としても、変位吸収
機能を低下することなく使用することのできるインター
コネクタを提供することをも目的とする。
成するインターコネクタを用いた、太陽電池、ダイオー
ドなどの電子デバイス素子を提供するをも目的とする。
明の請求項1に記載のインターコネクタは、電子デバイ
ス素子間を直列方向あるいは直列方向に直交する並列方
向に電気的に接続するための、平面型のインターコネク
タである。このインターコネクタは、第1の電子デバイ
ス素子の表面電極に接続される第1の接続部と、第1の
電子デバイス素子と直列方向に隣接する第2の電子デバ
イス素子の裏面電極に接続される第2の接続部と、第1
の接続部と第2の接続部との間に形成された、第1の接
続部と第2の接続部との間に生じる変位を吸収するため
の第1のストレスリリーフ部とを備えている。第1の接
続部の並列方向の幅は、第1のストレスリリーフ部の並
列方向の幅よりも小さくなっている。
タは、そのストレスリリーフ部が、第1の接続部に連続
する領域である一方の側部近傍から、第2の接続部に連
続する領域である他方の側部近傍へ、前記並列方向に対
して所定の傾斜角をなして延びる弾性細長部を含む。
タは、電子デバイス素子間を直列方向あるいは直列方向
に直交する並列方向に電気的に接続するためのものであ
って、板金状をなしている。このインターコネクタは、
請求項1に記載の発明と同様の第1の接続部,第2の接
続部および第1のストレスリリーフ部に加えて、第2の
電子デバイス素子と並列方向に隣接する第3の電子デバ
イス素子の裏面電極に接続される第3の接続部をさらに
備えている。第2の接続部と第3の接続部との間には、
第2の接続部と第3の接続部との間に生じる変位を吸収
するための第2のストレスリリーフ部が設けられ、前記
第2の接続部と第3の接続部とを合わせた領域の並列方
向の幅が、第1のストレスリリーフ部の幅とほぼ同一で
ある。
請求項1記載のインターコネクタを適用した電子デバイ
ス素子が含まれ、そのような電子デバイス素子として
は、人工衛星用の太陽電池セルや太陽電池セルと同一の
パドル上に貼付けられるダイオードなどが挙げられる。
電子デバイス素子の表面電極に接続される第1の接続部
を、ストレスリリーフ部の並列方向の幅よりも小さく形
成することにより、電子デバイス素子の表面電極の面積
を従来よりも小さくすることができる。その結果、たと
えば電子デバイス素子が太陽電池セルの場合、光を受け
る側の表面の全面積のうちの表面電極の占める面積をよ
り小さくすることができるため、受光した光を有効に電
力に変換する機能を有する有効受光面積の占める割合を
増やし、太陽電池セルの電力発生効率を向上させること
ができる。
ては、ストレスリリーフ部に設けられた弾性細長部にお
いて、電子デバイス素子間の変位が吸収され、応力の発
生が緩和される。
り、直列方向に接続される電子デバイス素子間に生ずる
変位を吸収して応力の発生を緩和する第1のストレスリ
リーフ部に加えて、並列方向に接続される電子デバイス
素子間の変位を吸収する第2のストレスリリーフ部を形
成したため、直列方向および並列方向の両方の電子デバ
イス素子間の接続および変位吸収の機能を、1つのイン
ターコネクタが併せ持つことになる。また、第2の接続
部と第3の接続部とを加えた領域の並列方向の幅が第1
のストレスリリーフ部の幅と略同一になっているため、
インターコネクタ全体としての並列方向の幅が、直列方
向の電子デバイス素子間の接続のみに使用されるインタ
ーコネクタの並列方向の幅と変わることがないため、こ
のようなインターコネクタをたとえば直列接続用のみに
用いたとしても、並列方向に余分な領域を占めるなどの
問題がなく、取扱いに不都合が生じない。
ながら説明する。
太陽電池セル接続用のインターコネクタを示している。
図1においては、図13に示した従来のインターコネク
タと同等の要素については、同一の参照符号を付してい
る。
クタ1は、太陽電池セルの表面電極に接続される表面電
極接続部2と、その太陽電池セルと直列方向に隣接する
他の太陽電池セルの裏面電極に接続される裏面電極接続
部3とを備えている。表面電極接続部2と裏面電極接続
部3との間の領域には、表面電極接続部2と裏面電極接
続部3との間に生じる変位を吸収して緩和するためのス
トレスリリーフ部4を備えている。
弾性細長部であるコネクトバー11が、並列接続方向す
なわち図1における左右方向に対して所定の傾斜角をな
して延びている。このコネクトバー11の上側の端面
は、スリット6を構成しており、このスリット6の左側
の端部には、ほぼ円弧状の、スリット6の幅よりも大き
な径を有する切欠き6aが設けられている。スリット6
の右側の端部には、開放端6bを有している。コネクト
バー11の下側の端部5c側にはスリットが形成されて
おらず、図13に示した従来のインターコネクタにおけ
る下側のスリット5の閉塞端部に設けられたほぼ円弧状
の切欠き5aと同じ位置に設けられたほぼ円弧状の切欠
き5aの中心位置と、ストレスリリーフ部4の右側端と
の距離が、表面電極接続部2の幅W1に等しくなってい
る。
コネクタにおいてはストレスリリーフ部4の幅W4と表
面電極接続部2の幅W1とが等しくなっていたのに対し
て、本実施例のインターコネクタにおいては、図13に
示されたインターコネクタにおけるスリット5の下方部
分が除去された構造を有している。その結果、本実施例
のインターコネクタ1の表面電極接続部2の幅W1は、
インターコネクタ1全体の最大幅W4よりも大幅に小さ
くなっている。
例ではほぼ円弧状としたが、多角形とすることもでき
る。
電極接続部2が接続固定される太陽電池セルの表面電極
の表面積を、相対的に小さくすることができ、太陽電池
セルの有効受光面積が占める割合を大きくすることがで
きる。なお、太陽電池セルの裏面電極に接続される裏面
電極接続部3の幅については、太陽電池セルの受光面側
接続されるものではないために、本実施例のように、裏
面電極接続部3の幅W3を、ストレスリリーフ部4の幅
W2およびインターコネクタ1全体の最大幅W4と同様
の大きさになっている。
が発明されるに至った経緯について図18(a)(b)
と図2(a)(b)とを対比することによって説明す
る。図18(a)(b)には、図13に示した従来の太
陽電池セル接続用のインターコネクタ1に発生する応力
のシミュレーションによって解析した結果を示す図であ
り、図2(a)(b)は、図1に示した本実施例のイン
ターコネクタ1に発生する応力のシミュレーションによ
る解析結果を示す図である。
電極とインターコネクタ1の各接続部2,3との接続
は、たとえばパラレルギャップ溶接あるいは超音波溶接
によって行なうことができる。また、たとえばハンダ付
けなどのような、低融点金属材料を用いた接続も可能で
ある。
課題を解決するために、本発明者らは、まず図13に示
した従来の形状を有するインターコネクタ1の応力解析
を行なった。図18(a)(b)は、図13に示したイ
ンターコネクタ1の上下両端を直列方向すなわち図18
(a)における上下方向に1mm延びるように引っ張っ
た場合の応力分布を、有限要素法によって解析した結果
の等応力線図が示されている。この等応力線図により、
応力の発生は、スリット5,6のそれぞれの閉塞端の略
円弧状の切欠き5a,6aの周辺にのみ集中しているこ
とがわかる。
変化することによって吸収され、応力の発生箇所は切欠
き5a,6aの近傍のみに集中していることがわかっ
た。またこの解析結果から、図13に示した従来のイン
ターコネクタ1のスリット5のちょうど下側の領域およ
びスリット6のちょうど上の領域のうちの一方または両
方を除去したとしても、変位吸収機能には何ら問題を生
じないとの知見を得るに至った。
(b)に対応する本実施例のインターコネクタ1につい
ての解析結果を示している。この解析結果からわかるよ
うに、本実施例のようにコネクトバー11の下側の端面
5cのちょうど下側の領域の表面接続部2を除去した場
合においても、切欠き5aの周辺に発生する応力は、図
18(a)(b)に示した従来の場合とほとんど同じで
あることがわかる。
ーコネクタ1のスリット6のちょうど上側の部分をすべ
て取り去ったインターコネクタについても同様の解析を
行なったところ、上記の場合とほぼ同様の結果が得られ
た。以上の解析結果より、本発明者らは、図13に示さ
れた従来のインターコネクタにおけるスリット5のちょ
うど下側の部分およびスリット6のちょうど上側の部分
をすべて取り去っても、インターコネクタの変位吸収機
能に何ら問題のないことを確認した。
る種々の形状のインターコネクタについて、順次説明す
る。
太陽電池セル接続用のインターコネクタを示している。
この実施例のインターコネクタ1は、図1に示した第1
の実施例のインターコネクタ1に比べて、スリット5の
下側の部分の除去の割合を減らし、表面電極接続部2の
幅W1を、切欠き5aの中心部と右側端との間の距離W
5よりも大きくしたものである。
太陽電池セル接続用のインターコネクタを示している。
本実施例のインターコネクタ1は、図3(a)に示した
第2の実施例のインターコネクタ1に比べて、スリット
5の下側の部分の除去の割合を増やし、W1をW5より
も小さくしたものである。
太陽電池セル接続用のインターコネクタが示されてい
る。本実施例のインターコネクタ1は、基本的には図1
に示した第1の実施例のインターコネクタ1の形状と類
似している。本実施例のインターコネクタ1が図1に示
したインターコネクタ1と異なるのは、ストレスリリー
フ部4を構成するコネクトバー11の幅を大きくするた
めに、W5の幅を大きくしたものである。W1をW5と
等しくなるようにしているため、W1も図1に示した実
施例と比べて大きくなっている。
太陽電池セル接続用のインターコネクタが示されてい
る。本実施例のインターコネクタ1は、図3(b)に示
した第3の実施例におけるインターコネクタ1のスリッ
ト5のちょうど下側の部分を除去した形状に相当する。
太陽電池セル接続用のインターコネクタが示されてい
る。本実施例のインターコネクタ1は、図1に示した第
1の実施例のインターコネクタ1の裏面電極接続部3の
右上の部分を除去し、裏面電極接続部3の幅W3が小さ
くなるようにしたものである。
の第7の実施例の太陽電池セル接続用のインターコネク
タの形状の3つの態様を示している。本実施例のインタ
ーコネクタ1は、表面電極接続部2の幅W1をW5と等
しくしている点で、図1に示した第1の実施例および図
3(c)に示した第4の実施例のインターコネクタ1と
共通する。本実施例のインターコネクタ1においては、
さらに、図1のインターコネクタ1におけるスリット6
のちょうど上側の部分をすべて除去し、裏面電極接続部
3の幅W3と、切欠き6aの中心部と左側端との距離W
6と等しくなるようにしたものである。5Aないし5C
に示した3つの態様は、W1とW3との関係、すなわち
W5とW6との大小関係を相対的に変化させて、コネク
トバー11の幅を変えたものである。
発明の第8および第9の実施例の太陽電池セル接続用の
インターコネクタを示している。図5(d)に示した第
8の実施例のインターコネクタ1は、W5およびW6
を、図5(a)に示した第7の実施例のインターコネク
タ1の場合よりもさらに小さくすることにより、コネク
トバー11の幅をより小さくするとともに、W1の幅を
W5よりも大きくしたものである。また図5(e)に示
した第9の実施例のインターコネクタ1は、W1がW5
よりも小さくなるようにされている点で、図5(d)に
示した第8の実施例のインターコネクタ1と異なってい
る。
9の実施例のインターコネクタ1を総合的に対比して考
察する。まず図3(a)に示した第2の実施例における
インターコネクタ1においては、ストレスリリーフ部4
の領域のうちのスリット5のちょうど下側の部分が変位
吸収機能的には不要であり、また太陽電池セルを組み立
てる際の取扱い容易性を考えると、その部分はむしろ有
害といえる。その部分を取り除いたものに相当するの
が、図1に示した第1の実施例および図4(a)に示し
た第5の実施例のインターコネクタ1である。したがっ
て、第1および第5の実施例のインターコネクタ1は、
第2の実施例のインターコネクタ1を改善したものであ
ると位置づけられる。また図3(b)に示した第3の実
施例のインターコネクタ1においても、スリット5のち
ょうど下側の領域が不要な部分であり、その点で、第3
の実施例を改善したものが図4(a)に示した第5の実
施例であると言える。
ーコネクタ1は、コネクトバー11の幅が大きいが、第
1の実施例に比べて変位の吸収能力が劣ることになる。
また、図1に示した第1の実施例と図4(a)に示した
第5の実施例とを比較した場合、インターコネクタ1と
太陽電池セルとの接続部における接続強度の観点から
は、第1の実施例の方が優れていると考えられる。図4
(b)に示した第6の実施例のインターコネクタ1は、
ストレスリリーフ部4の領域におけるスリット5のちょ
うど上側の領域の部分が機能的に不要かつ有害な部分で
あり、その部分を取り除いたものが図5(a)に示した
第7の実施例の一番目の態様のインターコネクタ1であ
ると言える。第7の実施例で示した図5(a)ないし
(c)の3つの態様のインターコネクタ1を対比する
と、そのコネクトバー11の幅の比較から、応力吸収能
力という観点からは、図5(a)に示した態様が最も優
れていると言える。
ーコネクタ1の表面電極接続部2の幅W1を小さくした
ものが、図5(e)に示した第9の実施例あるいは図5
(a)に示した第7の実施例の一番目のインターコネク
タ1である。図5(a)(b)とを対比した場合、イン
ターコネクタ1と太陽電池セルとの接続部における接続
強度の観点からは、W1の幅が比較的大きい図5(a)
に示したインターコネクタ1が優れていると言える。図
1と図5(a)を対比すると、太陽電池セルの裏面電極
への接続の容易性からは図1に示すインターコネクタ1
が、インターコネクタ1全体の質量を軽くするという観
点からは図5(a)に示したインターコネクタ1が優れ
ていると言える。
のインターコネクタ1の中では、図1に示した第1の実
施例のインターコネクタ1および図5(a)に示した第
7の実施例の一番目のインターコネクタ1が比較的優れ
ていると考えられる。
た太陽電池セルの一例について説明する。図6には、図
1に示した第1の実施例のインターコネクタ1を太陽電
池セル7に接続した状態を示している。図6を参照し
て、インターコネクタ1の太陽電池セル7に接続される
部分の幅W1が、切欠き5aの円弧の曲率中心からその
対辺に至る距離W5とほぼ等しくあるいはそれ以下の値
になっている。なお、インターコネクタ1と太陽電池セ
ル7との接続部の幅W1を、ストレスリリーフ部4にお
けるコネクトバー11の幅WCとほぼ等しく、またはそ
れ以上にすることができる。ただし、W1はW5に等し
いかあるいは小さくされる。コネクトバー11の幅WC
は、太陽電池セル7の発生電流値に応じて、必要な抵抗
値になるように決定される。
た太陽電池セル7の構造の詳細を明らかにするための平
面図および側断面図であり、図7(b)は図7(a)の
VIIB-VIIB 線断面を示す図になっている。図7(a)
(b)を参照して、太陽電池セル7の表面電極63の電
極パッド63aに、インターコネクタ1の表面電極接続
部2が接続されている。
は、一般に次のようにして製造される。たとえば、50
〜200μmの厚さのp型シリコン基板の表面にn型不
純物を熱拡散させることにより、n+ 領域62を形成
し、裏面にはp型不純物を熱拡散させることによってp
+ 領域65を全面に形成している。表面のn+ 領域62
および裏面のp+ 領域65には、発生した電力を取り出
すための櫛状の表面電極63および裏面電極66がそれ
ぞれ形成されている。表面電極63が形成された受光面
側は、照射された光の表面反射を低減するための反射防
止膜64で覆われており、表面電極パッド部63aに
は、電力を取り出すためのインターコネクタ1が溶接さ
れ、その上から太陽電池セル7の表面に樹脂69を介し
てカバーガラス68が溶接されている。インターコネク
タ1は太陽電池セル同士を接続し、太陽電池モジュール
を組み立てるために用いられる。このように複数の太陽
電池セル7を組合せた太陽電池モジュールは、基本的に
は、図14(a)(b)および図15に示した従来のも
のとほぼ同様である。
池セルにおいてはインターコネクタ1の表面電極接続部
2の幅W1が小さくなっていることにより、太陽電池セ
ル7の表面電極の面積がより小さくなっている。その結
果、太陽電池セル7の有効受光面積が相対的に大きくな
り、太陽電池セル7の電力発生効率の向上が図られてい
る。
mのシリコンBSFR(Back Surface Field and Refle
ctor)型太陽電池セルに、図1に示した本発明の第1の
実施例のインターコネクタ1を用いた場合の、当該太陽
電池セルの電力発生効率向上の結果の一例を示す。ま
ず、従来、表面電極接続部2の幅W1は約8mmであっ
たが、第1の実施例のインターコネクタでは、これを
2.7mmに縮小することができた。これによって、短
絡電流のみならず開放電圧の増加も認められ、発生電力
の最大出力は、従来のインターコネクタを用いた場合に
対して約4.6mW増加し、159.4mWが得られ
た。これは、従来の太陽電池の出力に対して約3%増加
したことになる。なおこれらの数値は、いずれもソーラ
シミュレータAMOを用いた、135.5mW/c
m2 ,28℃の環境下での測定値である。
ネクタを適用した太陽電池セルのインターコネクタの接
続強度を調べるため、セルタイプBSR200μm(2
×2cm2 ),パッド形状:2.7×0.85mm2 の
太陽電池セル3個について、インターコネクタの接続を
行ない、インターコネクタの45度引張強度試験を行な
ったところ、下記の表1に示す結果を得た。表1の結果
からわかるように、3個の太陽電池セルについての引張
強度の最小値が816gとなって、従来の太陽電池セル
引張強度規定である500g以上という条件を満たすも
のであり、本発明品の接続強度が従来のインターコネク
タと同様に問題のないものであることがわかった。
用いた太陽電池セルにおいては、接続強度を問題のない
レベルに維持した上電力発生効率を大幅に向上すること
ができるため、今後の太陽電池の高効率化による単位面
積当りの発電量の増大に伴って、その効用はますます大
きくなるものと思われる。
たダイオードについて説明する。図9は、本発明の第1
の実施例のインターコネクタ1を適用したインターコネ
クタ付ダイオードの一例を示す平面図である。側面断面
図は図17(b)と同様であるため省略する。
が図17(a)(b)に示された従来例と異なるのは、
インターコネクタ1の形状およびダイオードの電極36
の大きさである。図9に示すインターコネクタ1は、従
来の構造に比べてインターコネクタ1の接続条片52の
大きさおよび電極36の露出している部分の面積が小さ
くなっている。ダイオード42の電極36と接続されて
いるインターコネクタ1の接続条片52の幅W1は、隣
接するダイオードとの接続部3の幅W3より小さくなっ
ている。接続部3にはスリット6を設け、斜め方向のコ
ネクトバー11が形成され、このコネクトバー11と接
続条片52との境界部の左側端部には、略円弧状の切欠
き5aが設けられている。スリット6およびコネクトバ
ー11は、ストレスリリーフ部4を構成する。
レスリリーフ部4の右端までの距離W5と接続条片52
の幅W1との関係は、図9に示す例ではW1がW5とほ
ぼ等しくなっているが、W1をW5よりも小さくするこ
ともできる。
くなっており、その幅はダイオードの定格電流値に応じ
て決定される。
と図13に示した従来のインターコネクタの形状とで
は、応力集中位置および応力の値に大きな差が認められ
ないことが、計算機シミュレーションによって確認され
ている。
セル接続用のインターコネクタについて説明する。本実
施例のインターコネクタは、複数の太陽電池セルを直列
方向および並列方向の両方に接続するために用いられる
ものである。
コネクタ1は、図10を参照して、第1の太陽電池セル
の表面電極に接続される表面電極接続部2、第1の太陽
電池セルに直列方向に隣接する第2の太陽電池セルの裏
面電極に接続される裏面電極接続部3、その第2の太陽
電池セルに並列方向に隣接する第3の太陽電池セルの裏
面電極に接続されるもう1つの裏面電極接続部103、
表面電極接続部2と裏面電極接続部3との間のストレス
リリーフ部4、および裏面電極接続部3と裏面電極接続
部103との間のストレスリリーフ部104より構成さ
れている。裏面電極接続部3,103および表面電極接
続部2は、好ましくはメッシュ構造とされる。
造を有し、その第1のストレスリリーフ部4における裏
面電極接続部3側には、スリット6が形成されている。
第2のストレスリリーフ部104もプレート構造を有
し、スリット106がスリット6の延びる方向に対し
て、たとえば直角方向などに交差する方向に延びるよう
に、裏面電極接続部3および103の間に形成されてい
る。
ターコネクタ1の全体の幅W4は、第1のストレスリリ
ーフ部4の幅と同一である。スリット6の閉塞端の切欠
き6aの中心部とインターコネクタ1の左端との距離
と、第1のストレスリリーフ部4に形成されるコネクト
バー11と表面電極接続部2との境界の左端に形成され
た略円弧状の切欠き5aの中心部と第1のストレスリリ
ーフ部4の右端との距離が、ともに等しい値W5になっ
ている。表面電極接続部2の幅W1は、裏面電極接続部
3の幅よりも小さくなっている。
例の太陽電池セル接続用インターコネクタ1を用いて太
陽電池セルを直列方向および並列方向に接続した場合の
太陽電池セルの裏面側から見た図を示している。図11
に示される形状の太陽電池セル接続用インターコネクタ
1のうち、2つの太陽電池セル7のみに接続されている
ものは、太陽電池セル7の直列方向の接続のために使用
され、3つの太陽電池セル7に接続されるものは、直列
方向および並列方向の両方の接続に使用されている。こ
の直列方向および並列方向の両方の接続に使用されてい
るインターコネクタ1においては、その表面電極接続部
2が1つの太陽電池セル7の表面電極に接続され、裏面
電極接続部3が他の太陽電池セル7の裏面電極に接続さ
れ、裏面電極接続部103が、さらに他の太陽電池セル
7の裏面電極に接続されている。このように、図10に
示された第10の実施例の太陽電池セル接続用インター
コネクタ1は、図1に示された第1の実施例のインター
コネクタ1とほぼ同様の輪郭形状を有する1つのインタ
ーコネクタにより、直列方向および並列方向の両方の接
続が可能である。したがって、第1の実施例におけるイ
ンターコネクタ1の効果を損なうことなく、直列方向に
接続された太陽電池セル同士をさらに並列方向にも接続
する場合であっても、別の配列接続用インターコネクタ
を用意する必要がない。したがって、太陽電池パドルの
構成部品数を増やす必要がない。また並列接続用に用い
る裏面電極接続部103および並列方向に接続される太
陽電池セル間の変位を吸収するためのストレスリリーフ
部104を設けたことにより、インターコネクタ1全体
の幅W4が、図1に示された第1の実施例の場合に比べ
て特に大きくなっていないため、取扱い性が良好で、し
かもアセンブリコストが高くならない。また、宇宙環境
下などで使用された場合に発生する直列方向および並列
方向のそれぞれに接続される太陽電池セル間の変位を、
2つのストレスリリーフ部4および104によって吸収
することができる。したがって人工衛星用の太陽電池セ
ルとして使用しても、そのインターコネクタの疲労寿命
などの信頼性が、図13に示された従来のインターコネ
クタに比べて劣ることがない。
ンターコネクタの変形例について、図12(a)(b)
を参照して説明する。図12(a)に示したインターコ
ネクタ1は、図10に示したインターコネクタ1のスト
レスリリーフ部4におけるスリット6のちょうど上側の
領域の表面電極接続部2を除去したものである。図12
(b)に示した本発明の第12の実施例のインターコネ
クタ1は、図12(a)に示した第11の実施例のイン
ターコネクタ1の上半分をさらに変形したものである。
図12(b)に示したインターコネクタ1の、図10に
示した第10の実施例のインターコネクタ1に対する変
形は、図5(a)に示した第7の実施例のインターコネ
クタ1の図1に示した第1の実施例のインターコネクタ
1への変形に相当するものであり、この変形例のインタ
ーコネクタ1は、図19に示すように太陽電池セルに接
続して使用される。この図12(b)に示したインター
コネクタ1は、形状的に若干複雑とはなるが太陽電池セ
ルを直列方向および並列方向の両方向に接続でき、しか
もスリットをなくした構造となっているため、たとえば
図19に示した接続状態からもわかるように、太陽電池
セルの端部にスリットが引掛かるおそれがないという利
点がある。
第12の実施例のインターコネクタ1は、それぞれ第1
0の実施例に比べて軽量化されている点で優れている
が、裏面電極接続部3の面積がやや小さくなり、また形
状が細長くかつ複雑に屈曲した平面形状を有しているた
め、第10の実施例のインターコネクタ1に比べるとそ
の取扱い性がやや劣るといえる。
けるインターコネクタは、特に宇宙環境下などにおける
落差の大きい温度サイクルに起因する応力の発生を、ス
トレスリリーフ部の平面的な変形によって吸収し、かつ
太陽電池セル間の電気的な接続を確保するように意図さ
れたものである。したがって、たとえばドアの蝶番、ド
ア開閉用の接続金具、あるいは配管接続用のフレキシブ
ルチューブなどとは、接続用の部材であるという点での
み共通し、その目的や機能はそれらのものとは基本的に
異なるものであることは言うまでもない。
デバイス素子の表面電極に接続される第1の接続部を、
ストレスリリーフ部の並列方向の幅よりも小さく形成す
ることにより、電子デバイス素子がたとえば太陽電池セ
ルの場合には、接続される太陽電池セル間の変位吸収機
能を低下させることなく、光を受ける側の表面の全面積
のうちの有効受光面積の占める割合を増やして、電力発
生効率を向上させることができる。
がさらに第3の接続部を有し、第2のストレスリリーフ
部を有することにより、直列方向および並列方向の両方
の電子デバイス素子間の接続および変位吸収機能を、1
つのインターコネクタに合わせ持たせることが可能とな
る。したがって、太陽電池セルなどの電子デバイス素子
を直列方向および並列方向の両方に配列する場合にも、
同一種類のインターコネクタを使用することができ、そ
のインターコネクタを直列接続用のみにも問題なく適用
することが可能となる。その結果、1種類の形状のイン
ターコネクタに多種類の機能をもたせることになり、イ
ンターコネクタの多品種少量生産を行なう必要がなくな
り、同一種類のインターコネクタの量産が可能となっ
て、生産コストを低減することができる。
続用のインターコネクタを示す図である。
のインターコネクタの有限要素法による応力解析結果を
等応力線によって示す図、(b)は、(a)の切欠き部
5a近傍を拡大して示す図である。
ル接続用インターコネクタを示す図、(b)は、本発明
の第3の実施例の太陽電池セル接続用インターコネクタ
を示す図、(c)は、本発明の第4の実施例の太陽電池
セル接続用インターコネクタを示す図である。
ル接続用インターコネクタを示す図、(b)は、本発明
の第6の実施例の太陽電池セル接続用インターコネクタ
を示す図である。
実施例の太陽電池セル接続用インターコネクタの3種類
の態様を示す図、(d)および(e)は、本発明の第8
および第9の実施例の太陽電池セル接続用インターコネ
クタをそれぞれ示す図である。
用した太陽電池セルの一例を示す図である。
ーコネクタ1を接続した表面接続部近傍の詳細構造を示
す平面図、(b)は、(a)のVIIB-VIIB 線断面図であ
る。
り付けたインターコネクタ付太陽電池セルの他の例を示
す図である。
り付けたインターコネクタ付ダイオードの一例を示す図
である。
用インターコネクタを示す図である。
クタにより直列方向および並列方向に複数個接続された
太陽電池セルを示す図である。
池セル接続用インターコネクタを示す図、(b)は、本
発明の第12の実施例の太陽電池セル接続用インターコ
ネクタを示す図である。
る従来のインターコネクタを示す図である。
ネクタを用いて太陽電池セルを接続した様子を示す平面
図、(b)は、図14(a)に示した太陽電池セルの左
側面図である。
並列接続用の従来のインターコネクタとを用いて太陽電
池セルを直列方向および並列方向に接続した様子を示す
平面図である。
ンターコネクタに加えて、直列方向および並列方向接続
兼用の従来のインターコネクタ13を用いて、太陽電池
セルを直列方向および並列方向に接続した状態を示す平
面図である。
ネクタとほぼ同様の形状を有する従来のインターコネク
タを用いたインターコネクタ付ダイオードを示す平面
図、(b)はその側面断面図である。
ネクタに発生する応力について有限要素法によって解析
した結果を等応力線図によって示す図、(b)は、
(a)の切欠き5a近傍を拡大して示す図である。
例のインターコネクタを用いて、直列および並列方向に
接続された太陽電池セルを示す平面図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 電子デバイス素子間を、直列方向あるい
は直列方向に直交する並列方向に電気的に接続するため
の平面型のインターコネクタであって、 第1の電子デバイス素子の表面電極に接続される第1の
接続部と、 前記第1の電子デバイス素子と直列方向に隣接する第2
の電子デバイス素子の裏面電極に接続される第2の接続
部と、 前記第1の接続部と前記第2の接続部との間に生じる変
位を吸収するための第1のストレスリリーフ部とを備
え、 前記第1の接続部の前記並列方向の幅は、前記第1のス
トレスリリーフ部の前記並列方向の幅よりも小さくなっ
ていることを特徴とするインターコネクタ。 - 【請求項2】 前記第1のストレスリリーフ部は、 前記第1の接続部に連続する領域である一方の側端近傍
の領域から、前記第2の接続部に連続する領域である他
方の側端近傍の領域へ、前記並列方向に対して所定の傾
斜角をなして延びる細長部を含む、請求項1記載のイン
ターコネクタ。 - 【請求項3】 前記第1のストレスリリーフ部の前記第
1の接続部近傍に略円弧状の切欠部が形成され、前記第
1の接続部の幅が前記円弧状の切欠部の曲率中心と対辺
との幅以下であることを特徴とする、請求項1または2
記載のインターコネクタ。 - 【請求項4】 電子デバイス素子間を、直列方向あるい
は直列方向に直交する並列方向に電気的に接続するため
の板金状のインターコネクタであって、 第1の電子デバイス素子の表面電極に接続される第1の
接続部と、 前記第1の電子デバイス素子と直列方向に隣接する第2
の電子デバイス素子の裏面電極に接続される第2の接続
部と、 前記第1の接続部と前記第2の接続部との間に生じる変
位を吸収するための第1のストレスリリーフ部とを備
え、 前記第1の接続部の前記並列方向の幅は、前記第1のス
トレスリリーフ部の前記並列方向の幅よりも小さく、 前記第2の電子デバイス素子と前記並列方向に隣接する
第3の電子デバイス素子の裏面電極に接続される第3の
接続部をさらに備え、 前記第2の接続部と前記第3の接続部との間には、前記
第2の接続部と前記第3の接続部との間に生じる変位を
吸収するための第2のストレスリリーフ部が設けられ、 前記第2の接続部と前記第3の接続部とを合わせた領域
の前記並列方向の幅が、前記第1のストレスリリーフ部
の並列方向の幅と略同一である、インターコネクタ。 - 【請求項5】 素子本体部と、 前記素子本体部に設けられた表面電極と、 前記表面電極に接続された平面型のインターコネクタと
を備えたインターコネクタ付き電子デバイス素子であっ
て、 前記インターコネクタは、 前記表面電極に接続固定された第1の接続部と、 前記素子本体部に対して直列方向に隣接する他の素子本
体部に設けられた裏面電極に接続される第2の接続部
と、 前記第1の接続部と前記第2の接続部との間に形成され
た、前記第1の接続部と前記第2の接続部との間に生ず
る変位を吸収するための第1のストレスリリーフ部とを
備え、 前記第1の接続部の前記並列方向の幅は、前記第1のス
トレスリリーフ部の前記並列方向の幅よりも小さくなっ
ている、インターコネクタ付電子デバイス素子。 - 【請求項6】 前記第1のストレスリリーフ部の前記第
1の接続部側に円弧状の切欠部が形成され、前記第1の
接続部の幅が前記円弧状の切欠部の曲率中心と対辺との
幅以下であることを特徴とする、請求項5記載のインタ
ーコネクタ付電子デバイス素子。
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1993
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