JP6949022B2 - フレキシブルソーラーセルのための汎用フレキシブル回路相互接続 - Google Patents

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Description

［関連出願の相互参照］
この出願は、２０１６年１２月７日出願の「ＶＥＲＳＡＴＩＬＥ ＦＬＥＸＩＢＬＥ ＣＩＲＣＵＩＴ ＩＮＴＥＲＣＯＮＮＥＣＴＩＯＮ ＦＯＲ ＦＬＥＸＩＢＬＥ ＳＯＬＡＲ ＣＥＬＬＳ」と題する米国特許出願第１５／３７２，０８５号に対する、および２０１５年１２月８日出願の「ＶＥＲＳＡＴＩＬＥ ＦＬＥＸＩＢＬＥ ＣＩＲＣＵＩＴ ＩＮＴＥＲＣＯＮＮＥＣＴＩＯＮ ＦＯＲ ＦＬＥＸＩＢＬＥ ＳＯＬＡＲ ＣＥＬＬＳ ＴＯ ＳＩＭＰＬＩＦＹ ＩＮＴＥＧＲＡＴＩＯＮ ＩＮＴＯ ＬＯＷ―ＶＯＬＴＡＧＥ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＤＥＶＩＣＥ」と題する米国仮特許出願第６２／２６４，７５１号に対する優先権を主張する。先願の各々の開示は、参照により完全に本明細書に組み込まれる。
本開示の態様は、概して、フレキシブルソーラーセルのための相互接続に関し、そしてより詳しくは、電子デバイスとのフレキシブルソーラーセルの統合を単純化するフレキシブル相互接続に関する。
一般にソーラーセルと呼ばれる光起電力電池（ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ ｃｅｌｌ）は、光エネルギーを電力に変換する固体電子デバイスである。ソーラーセルがクリーンなそして便利な電力を提供するので、携帯可能な電子機器、着用可能なデバイス、センサ、電気器具および他の接続されるデバイスにこの種のソーラーセルを有するソーラーモジュールを統合する要求は増加している。これらの電気装置（例えば、最終製品）を駆動するために、フレキシブルソーラーセルを統合するメカニズムが必要である。フレキシブルソーラーセルは、例えば、フレキシブル基体上に配置される薄膜光起電力電池に関連してよい。フレキシブル基体は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、またはポリイミド（例えば、デュポン（登録商標）カプトン（登録商標））でできていてよい。このメカニズムは、便利で、信頼性が高く、これらの電気装置の性質を与えられる小さいフォームファクタを有することを必要とする。統合メカニズムはまた、電子デバイス産業によって使用する技術と整合していることを必要とし、そして、フレキシブルソーラーセルの電気的または機械的性質を制限しない一方で、既存の電子製品製造への低コスト統合を許容することを必要とする。
以下は、この種の態様の基本的な理解を提供するために、１つ以上の態様の簡略した概要を示す。この概要は、すべての考察された態様の広範囲な概要というわけではなく、そして、すべての態様の確認キーまたは重要な要素を意図するものでも、一部または全部の態様の範囲の詳細な叙述を意図するものでもない。その目的は、後で示されるより詳細な説明の前兆として１つ以上の態様のいくらかの概念を単純化された形式に示すことである。
一態様において、各ソーラーパネルがコンタクト（例えば、負のコンタクトおよび正のコンタクト）を含む１つ以上のソーラーパネル、ならびに絶縁材料および導線を有するフレキシブルトレースまたは相互接続を含むソーラーモジュールが記載される。例えば、コンタクトは、金属または透明な導電性酸化物（ＴＣＯｓ）のようないくらかの他のコンタクト材料でできていることが可能である。導線は、絶縁材料内に収容されてよく、終端コンタクトを介して１つ以上のソーラーパネルをソーラーモジュールの外部装置に電気的に接続するように構成されてよい。絶縁材料は、コンタクトと導線との間に導電性を提供する導電性接着剤を有する開口を含む。
別の態様において、回路基板、各ソーラーパネルがコンタクト（例えば、負のコンタクトおよび正のコンタクト）を含む１つ以上のソーラーパネル、ならびに絶縁材料および導線を有するフレキシブルトレースまたは相互接続を含む電子デバイスが記載される。例えば、コンタクトは、金属または透明な導電性酸化物（ＴＣＯｓ）のようないくらかの他のコンタクト材料でできていることが可能である。導線は、絶縁材料内に収容されてよく、終端コンタクトを介して１つ以上のソーラーパネルを回路基板に電気的に接続するように構成されてよい。絶縁材料は、コンタクトと導線との間に導電性を提供する導電性接着剤を有する開口を含む。
さらに別の態様において、各ライティングパネルが金属（例えば、負のコンタクトおよび正のコンタクト）を含む１つ以上のライティングパネル、ならびに絶縁材料および導線を有するフレキシブルトレースまたは相互接続を含むライティングモジュールが記載される。例えば、コンタクトは、金属または透明な導電性酸化物（ＴＣＯｓ）のようないくらかの他のコンタクト材料でできていることが可能である。導線は、絶縁材料内に収容されてよく、終端コンタクトを介して１つ以上のライティングパネルをライティングモジュールの外部装置に電気的に接続するように構成されてよい。絶縁材料は、コンタクトと導線との間に導電性を提供する導電性接着剤を有する開口を含む。
添付図面は、いくらかの実施態様だけを例示し、したがって、範囲を制限するとみなされない。
図１は、この開示の態様による一般的手順フローの一例を示すフロー線図である。 図２は、この開示の態様による単一のソーラーパネルフレキシブルトレースを有するソーラーモジュールの一例を示す線図である。 図３は、この開示の態様による直列接続されたソーラーパネルを有するフレキシブルトレースを有するソーラーモジュールの別の例を示す線図である。 図４は、この開示の態様による複数のソーラーパネルを有するフレキシブルトレースを有するソーラーモジュールの別の例を示す線図である。 図５は、この開示の態様によるソーラーモジュールを有する電子デバイスの一例を示す線図である。
添付図面に関連して以下に述べる詳細な説明は、さまざまな構成の説明を意図して、本明細書において記載されている概念が実践されてよい唯一の構成を表すことを目的としない。詳細な説明は、さまざまな概念の完全な理解を提供するために、具体的な詳細を含む。しかしながら、これらの概念がこれらの具体的な詳細なしで実践されてよいことは、当業者にとって明らかである。ある場合には、周知の構成要素は、この種の概念を不明瞭にすることを回避するために、ブロック図形式に示される。
この開示は、フレキシブル回路を用いてソーラーセルをマトリックスに接続するための機構（例えば、少なくとも１つのソーラーセルの幾何学的配置）を提供する。この開示において、フレキシブル回路、フレキシブルトレース、およびフレキシブル相互接続という用語は、フレキシブルソーラーセルを電子デバイスと電気的に接続して機械的に統合するための本明細書において記載されているフレキシブル機構に関連するために、交換して使用されてよい。さらに、この開示において、ソーラーパネルは、単一のソーラーセルに、または、一緒に接続されて単一のソーラーセルとして動作するように構成される複数のソーラーセルに関連してよい。しかしながら、ソーラーパネルおよびソーラーセルという用語が前後関係に応じて取り換えて使用されてもよいと理解される。
一実施態様において、フレキシブル回路は１つ以上の層を含んでよく、１つ以上の層は絶縁材料を含んでよい。フレキシブル回路の層のうちの少なくとも１つは、接着剤、樹脂、エポキシ、アクリル、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエステル−エポキシ混合および／または接着層を含んでよい。フレキシブル回路は、ポリエチレン、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、および／またはポリイミド層、その誘導体、またはそれらの組み合わせのようなプラスチック、ワックス、ゴム、または他のポリマーを有するキャリア層を含んでよい。
従来のソーラーセル相互接続は、組み立てやすくて、高い電流を処理してよい固体のフラットワイヤを使用する。しかしながら、これらの固体のフラットワイヤは、固定で、厚くて、小さい電子デバイスの用途に容易に統合されない傾向がある。薄膜フレキシブルソーラーセルのために、従来の金属リボンは、全体の製品高さおよび重量の有意な小部分でもよい。このように、従来の金属リボンの使用は、最終製品曲げ（例えば、湾曲）半径を固有のソーラーセル曲げ半径よりも大きい値に制限する傾向がある。すなわち、ソーラーセルのフレキシビリティは、相互接続の制限のために、完全には実現されることができない。この開示において提案される解決策は、従来のソーラーセル配線に勝る利益と利点の範囲を提供する。
提案された解決策が通常、低出力直流（ＤＣ）電子機器（例えば携帯式電子機器、センサおよび着用式電子機器）に適している小さいソーラーパネル／セルアセンブリ（例えば、現在利用可能なフレキシブル回路技術を有する最大電力５０Ｗ未満の）に役立つ間一方で、適切な構成については、提案された解決策は、フレキシブルソーラーセルを自動車、航空機および建造物に組み込むことを含む、フレキシブルフォームファクタが重要である多くの分野に拡張可能である。
加えて、本開示が電子的最終製品におけるソーラーセルに適用可能な解決策を提案するとはいえ、光源として用いられる電子的最終製品またはデバイスのために、同じか類似のアプローチが用いられてよい。例えば、電子デバイスに１つ以上のライティングパネル（例えば、１つ以上の薄膜ベースの発光ダイオード（ＬＥＤ）パネルまたは部分）を接続して統合するために、フレキシブル相互接続が使われてよい。一態様において、複数のライティングパネルが使われるときに、ライティングパネルの第１のサブセットは、第１の波長（例えば、第１の淡い色）によって特徴づけられる光を生成してよく、そして、ライティングパネルの第２のサブセットは、第２の波長（例えば、第２の淡い色）によって特徴づけられる光を生成してよい。
本開示の別の態様において、電子デバイスは、第１のフレキシブル相互接続を介して接続される１つ以上のソーラーパネル、および第２のフレキシブル相互接続を介して接続される１つ以上のライティングパネルを有してよい。ここで、第１のフレキシブル相互接続および第２のフレキシブル相互接続は、本明細書において表される説明に基づく。
上述の通り、本開示は、既存の解決策に勝る利益と利点を提供する。例えば、本明細書に記載されているフレキシブル回路、トレース、または相互接続によって、最終製品がフレキシブル薄膜ソーラーセルのパネルを含むアセンブリ、パッケージ、またはモジュールの固有のフレキシビリティを維持することができる。これは、最終的なソーラーセルパッケージが最終製品のより広い範囲に統合される信頼性を許容する。
本開示の別の態様において、フレキシブル回路の正電極（ｐ電極）および負電極（ｎ電極）導線は、ソーラーパネル上の電極またはコンタクト（例えば、金属またはＴＣＯコンタクト）の位置から独立して最終製品要件に基づいて任意の位置に配置されてよい。このように、いくつかの相互接続したソーラーパネルがある場合において、従来のリボンルートはスキップされてよい。
本開示のさらに別の態様において、ｎ電極およびｐ電極のためのパッドは、ソーラーパネル上で別々のときでさえ、互いに近くに配置されてよい。終端電極は、フレキシブル回路に統合されてよいいかなる標準半導体コネクタであってもよい。この種の半導体コネクタの一例は、雄ゼロ挿入力（ＺＩＦ）コネクタである。他のタイプの半導体コネクタが用いられてもよいことを理解すべきである。
他の電子的構成要素（例えば、広範囲にわたる最終製品電子デバイスへのより簡単な統合を許容するアクティブマトリックス・ディスプレイ、タッチパッド、キーボード）のために、この開示に記載されているフレキシブル回路、トレース、または相互接続技術が使用されてよい。さらに、この技術は、フレキシブル回路パッド・レイアウトおよびソーラーパネル金属コンタクトが適切に配列されるときに、統合を単純化して、絶縁の必要を除去することによってコストを減らす。
本開示のさらに別の態様において、それらの形状、電子的構造、フレキシブル基体のタイプ、材料組成ならびに電気コンタクトの位置を含む異なる特性を有するソーラーパネル／セルは、正しいフレキシブル回路設計を与えられる所与の最終製品の中で、取り換えて使用されてよい。さらに、複数のソーラーパネル／セルは、電気コンタクトを統合に提供する同じフレキシブル回路を用いて、直列および／または並列に相互接続してもよい。
上記のように、本解決策は、フレキシブルソーラー相互接続のためのソーラーモジュールを提供する。ソーラーモジュールは、１つ以上のソーラーパネル（例えば、１つ以上のソーラーセル）を含み、各ソーラーパネルは、コンタクト（例えば、負のコンタクトおよび正のコンタクト）を含む。コンタクトは、例えば、金属または、透明な導電性酸化物（ＴＣＯｓ）のようないくらかの他のコンタクト材料でできていることができる。したがって、この開示において、金属コンタクトの参照は、ＴＣＯｓを含む導電性酸化物のようないかなるタイプの導電性コンタクトの参照でもあるように解釈されてよい。ソーラーモジュールはまた、絶縁材料および導線を有するフレキシブル回路、トレース、または相互接続を含む。導線は、絶縁材料内に収容されてよく、終端コンタクトを介して１つ以上のソーラーパネルをソーラーモジュールの外部デバイス（例えば、最終製品デバイス）に電気的に接続するように構成されてよい。絶縁材料は、金属コンタクトと導線との間に導電性を提供する導電性接着剤を有する開口部を含む。
本解決策はまた、フレキシブルソーラー相互接続を使用する電子デバイスを提供する。電子デバイスは、回路基板および１つ以上のソーラーパネル（例えば、１つ以上のソーラーセル）を含み、各ソーラーパネルは、金属コンタクト（例えば、負の金属コンタクトおよび正の金属コンタクト）を含む。電子デバイスはまた、絶縁材料および導線を有するフレキシブル回路、トレース、または相互接続を含む。導線は、絶縁材料内に収容されてよく、終端コンタクトを介して１つ以上のソーラーパネルを回路基板に電気的に接続するように構成されてよい。絶縁材料は、金属コンタクトと導線との間に導電性を提供する導電性接着剤を有する開口部を含む。回路基板は、ソーラーパネルの出力を処理するための回路を含んでよい。例えば、回路基板は、貯蔵デバイス（例えば、電池）に充電するための、または電子デバイスの他の態様を動作させるための、ソーラーパネルの出力を直流電圧／電流に変換するための回路を含んでよい。
本解決策はまた、フレキシブル光源相互接続のためのライティングモジュールを提供する。ライティングモジュールは、１つ以上のライティングパネル（例えば、１つ以上のＬＥＤパネル）を含んでよく、各ライティングパネルは、金属コンタクトを含んでよい。ライティングモジュールはまた、絶縁材料および、絶縁材料内に収容されて、終端コンタクトを介して１つ以上のライティングパネルをライティングモジュールの外部デバイスに電気的に接続するように構成される導線を有するフレキシブル回路、トレース、または相互接続を含んでよい。絶縁材料は、金属コンタクトと導線との間に導電性を提供する導電性接着剤を有する開口を含んでよい。
提案されたソーラーモジュール、電子デバイス、およびライティングモジュールは、導線が絶縁材料内に収容されて、そしてセル封止層内に収容されないという点で、既存の解決策と異なる。さらに、ソーラーモジュールおよび電子デバイスのフレキシブル回路、トレース、または相互接続は、組立て前に別々に製造される。その代わりに、既存の解決策は、組立てプロセスの間、ソーラーモジュール上に相互接続を配置する。
提案されたソーラーモジュール、電子デバイス、およびライティングモジュールは、セル間接続のための、またはセル外回路接続のためのフレキシブル相互接続を使用する点で、既存の解決策と異なる。しかしながら、この種のフレキシブル相互接続は、従来の銅の（Ｃｕ）リボンおよび他の固体のフラットワイヤと類似している。そしてそれは、薄膜フレキシブルソーラーセルを用いるフレキシビリティを制限する。
提案されたソーラーモジュールおよび電子デバイスのさまざまな実施態様および実施形態は、１つ以上のフレキシブル薄膜光起電力パネル、フレキシブル回路、導電性接着剤、および終端コンタクトを含む。各々の付加的な詳細は、下で提供される。提案されたライティングモジュールの実施態様および実施形態は、フレキシブルソーラーパネルの代わりに使われるフレキシブル光源を有する同様の要素を使用してよい。
本開示において提案される解決策のために、１つ以上のフレキシブル薄膜光起電力パネル（例えば、ソーラーパネル）が用いられてよい。上述の通り、単一のソーラーパネルは、１つ以上の光起電力電池（例えば、ソーラーセル）を含んでよい。しかしながら、ソーラーパネルおよびソーラーセルという用語は、いくらかの前後関係において取り換えられて使用されてよい。各ソーラーパネルのための負のコンタクト（ｎコンタクト）および正のコンタクト（ｐコンタクト）は、ソーラーパネルの前部上または後部上にあってよい。ソーラーパネル上のｎコンタクトおよびｐコンタクトの位置は、最終製品に影響を及ぼす必要がない。その代わりに、フレキシブル回路の形状および構造は、最終製品のために提供されることが可能な全体の湾曲に関してより一層考慮されてよい。
ソーラーパネルの前側は、ソーラーパネルが電力を発生するために照らされる側でよい。双顔のソーラーパネル（例えば、２つの側が電力を発生するために用いられる）の場合、ソーラーパネルの前側は、垂直入射で直接照らされるときに最も多くの電力を発生させる側であると考慮されてよい。
本開示において提案される解決策のために、フレキシブルトレース、フレキシブルトレース相互接続、フレキシブル相互接続、または単にフレックス回路とも呼ばれるフレキシブル回路は、特定の最終製品および使用するソーラーパネルの特定タイプ（例えば、形状、サイズ、分光特性）に合うように実施されてよい。フレキシブル回路は、範囲内に導線（例えば、電気トレース）が配置されてよい絶縁材料を含んでよい。
フレキシブル回路は、最終製品のための必要なソーラーパネルに接続して、標準化された接続パッドを最終製品への統合に提供するように、構成される。ソーラーパネルが直列に相互接続される場合、次いで、複数の電気トレースは、フレキシブル回路の範囲内で必要とされてよい。例えば、直列に接続される（Ｎ）ソーラーパネルごとに、（Ｎ＋１）の別々の電気トレースがフレキシブル回路において必要でもよい。
フレキシブル回路のために、ソーラーパネルの直列抵抗制限が越えられないことを確実にするために、電気トレース、パッドおよび導電性接着剤の設計および選択に考慮が与えられるべきである。
フレキシブル回路のために、ソーラーパネルおよびそれらの金属コンタクトに相互接続するために、フレキシブル回路においてパッド開口が作られてよい。さらに、最終製品に接続するかまたは１つ以上の標準化されたコネクタを取り付けるために、フレキシブル回路においてパッド開口が作られてよい。
本解決策に関連して使用する導電性接着剤（または単に接着剤）は、導体ペースト、はんだペースト、インク、はんだプリフォーム、ソーラーパネル材料および最終製品の動作パラメータの抵抗要件の詳細に依存する導電性接着剤プリフォームでもよい。
上述の通り、終端コンタクトは、ソーラーモジュールのソーラーパネルを最終製品に接続するために、または電子デバイスのソーラーパネルを電子デバイスの回路基板に接続するために用いてもよい。この場合、電子デバイスは最終製品である。終端コンタクトは、フレキシブル回路の一部（例えば、雄ＺＩＦコネクタ）でよく、またはフレキシブル回路に取り付けられてもよい。いくらかの実施態様において、終端コンタクトは、外部デバイスまたは回路基板につながるためのパッドを含んでよい。低電圧アプリケーションのために、終端コンタクトは、全体の解決策におけるソーラーパネルの数から独立して１つのｎコンタクトおよび１つのｐコンタクトを含んでよい。
図１は、この開示の態様による一般的手順フローの一例を示すフロー線図１００である。フロー線図１００の態様は、一緒にされてもよく、または分離されてもよい。例えば、フロー線図１００のいくつかの態様は、特定の構成または設計上の問題の実施を含んでよい。そして、フロー線図１００の他の態様は、組立ておよび製作上の問題の実施を含んでよい。構成上の問題、組立ておよび製作上の問題、またはその両方によって提供される解決策は、少なくとも本明細書に提供される理由のための類似の状況に存在する他の解決策とは異なる。
ブロック１０２で、ソーラーモジュールまたは電子デバイスにおけるソーラーパネルの電気抵抗制限、パッド開口の寸法、およびフレキシブル回路の１つ以上のパッド開口の位置が決定される。この決定は、フレキシブル回路、トレース、または相互接続の電気的および物理的属性（例えば、ソーラーパネルの長さ、数）の構成ならびに最終製品の動作状態（例えば、温度、入射光スペクトル（波長）、入射光強度）の考慮に入れられる。
ブロック１０４で、フレキシブル回路は、少なくともブロック１０２の決定に基づいて、ソーラーパネルの特定タイプおよび特定の最終製品のために構成されてよい。ソーラーパネルと関連したタイプは、ソーラーパネルの材料（例えば、ＩＩＩ〜Ｖ半導体材料）、ソーラーパネルのサイズ、ソーラーパネルの形状、または組合せに基づいていてよい。フレキシブル回路の構成は、フレキシブル回路の細長い部分から延びる１つ以上のタブの位置を含んでよい。ここで、１つ以上のタブは、ソーラーパネルの金属コンタクトをフレキシブル回路の導線に接続するためのパッド開口を含む。
ブロック１０６で、フレキシブル回路は、ブロック１０４において採用される構成または設計にしたがって実施され（例えば、製造され、作り上げられ、組み立てられ）てよい。
ブロック１０８で、フレキシブル回路の構成に基づく必要に応じて、パッド開口がフレキシブル回路においてカットされまたは作られる（例えば、フレキシブル回路の絶縁材料上のカット）。
ブロック１１０で、導電性接着剤は、ソーラーパネルコンタクト（例えば、金属コンタクト）および／またはフレキシブル回路パッドに塗布されてよい。
ブロック１１２で、接続されるソーラーパネルは、フレキシブル回路に対して整列配置されて、適所に保たれる。いくらかの実施態様において、複数のソーラーパネルがソーラーモジュールまたは電子デバイスに含まれるときに、そして、複数のソーラーパネルがフレキシブル回路の細長い部分のいずれの側にも配置されるときに、一側上のソーラーパネルは、他側上のソーラーパネルと整列配置されてよく、または、一側上のソーラーパネルは、他側上のソーラーパネルに関して整列配置されなくて（例えば、ずれて）もよい。
ブロック１１４で、ソーラーパネルおよびフレキシブル回路の組合せは、ソーラーパネルとフレキシブル回路との間に適切な電気的および機械的接続を提供するための導電性接着剤の必要性にしたがって、直されてもよい。
ブロック１１６で、終端コンタクトがフレキシブル回路に取り付けられてよい。いくらかの実施態様において、終端コンタクトは、コネクタ（例えばＺＩＦコネクタ）の形であってよい。他の実施態様において、終端コンタクトは、電気的パッドの形であってよい。
ブロック１１８で、フレキシブル回路は、最終製品への接続を提供されてよい。例えば、ソーラーモジュールにおいて、フレキシブル回路は、外部電子デバイスへの接続を提供されてよい。別の例では、電子デバイスのために、フレキシブル回路は、電子デバイスの回路基板への接続を提供されてよい。
図２は、この開示の態様による単一のソーラーパネルフレキシブルトレースを有するソーラーモジュール２００の一例を示す線図である。ソーラーモジュール２００は、細長い部分２１２および、細長い部分２１２の一側から（例えば、細長い部分２１２の長さに沿った一側から）延びる２つのタブ２１４、２１６を有するフレキシブル回路またはフレキシブルトレース２１０を含む。ソーラーモジュール２００はまた、ソーラーパネル２３０を含む。ソーラーパネル２３０は、ソーラーセル２３０と呼ばれてもよい。ソーラーパネル２３０は、単一のソーラーセルを含んでよく、または、単一のソーラーセルとして効果的に動作するために一緒に接続される複数のソーラーセルを含んでもよい。
ソーラーパネル２３０は、文字「ｎ」によって識別されて、フレキシブル回路２１０のパッド開口２３２と整列／配列される負のコンタクト（ｎコンタクト）を含む。ソーラーパネル２３０はまた、文字「ｐ」によって識別されて、フレキシブル回路２１０のパッド開口２３６と整列／配列される正のコンタクト（ｐコンタクト）を含む。
ｎコンタクトは、電気トレース２２０に接続しているパッド２３４とｎコンタクトとの間に配置される導電性接着剤を介して、フレキシブル回路２１０の電気トレース２２０に電気的に接続している。電気トレース２２０は、フレキシブル回路２１０の絶縁材料内に配置される導線でもよい。導電性接着剤は、ｎコンタクトのまわりのソーラーパネル２３０の領域とタブ２１４との間の構造的または機械的接続を提供してもよい。
ｐコンタクトは、電気トレース２１８に接続しているパッド２３８とｐコンタクトとの間に配置される導電性接着剤を介して、フレキシブル回路２１０の電気トレース２１８に電気的に接続している。電気トレース２１８は、フレキシブル回路２１０の絶縁材料内に配置される導線でもよい。導電性接着剤は、ｐコンタクトのまわりのソーラーパネル２３０の領域とタブ２１６との間の構造的または機械的接続を提供してもよい。
ソーラーモジュール２００は、終端コンタクト２４０を含んでもよい。終端コンタクト２４０は、フレキシブル回路２１０の電気トレース２１８、２２０に電気的に接続していてよい。いくらかの実施態様において、終端コンタクト２４０は、雄ＺＩＦコネクタでもよい。
一実施態様において、ソーラーモジュール２００は、単一のソーラーパネルまたはセル（例えば、ソーラーパネル２３０）を有する、そしてソーラーパネルの前部上のコンタクト位置および雄ＺＩＦコネクタを有するとして特徴づけられてよい。前部コンタクトは、図２に示されるように関連してよく、この実施態様は、単一のソーラーパネルおよび、２つの電気トレース（２１８、２２０）を有する単一のフレキシブル回路を使用する。フレキシブル回路２１０は、電気トレースが交差しないようにまたは重ならないように構成される。上述したように、フレキシブル回路２１０は、フレキシブル回路２１０の後部に作られるかまたはカットされる、そしてソーラーパネル２３０の前部金属コンタクトと整列されるかまたは配列される、パッド開口２３２および２３６を含む。フレキシブル回路２１０の終端コンタクト２４０は、例えば、２コンタクト雄ＺＩＦコネクタの仕様を満たすために互いに隣り合う負の終端コンタクトおよび正の終端コンタクトを提供する。
図３は、この開示の態様による直列に接続されたソーラーパネルとのフレキシブルトレースを有するソーラーモジュール３００の一例を示す線図である。ソーラーモジュール３００は、細長い部分３１２および、細長い部分３１２の第１の側から（例えば、細長い部分３１２の長さに沿って第１の側から）延びる２つのタブ３１４、３１６、および細長い部分３１２の第２の側から（例えば、細長い部分３１２の長さに沿って第２の側から）延びる別の２つのタブ３１８、３２０を有するフレキシブル回路またはフレキシブルトレース３１０を含む。
ソーラーモジュール３００はまた、細長い部分３１２の第１の側に位置するソーラーパネル３３０、および細長い部分３１２の第２の側に位置するソーラーパネル３４０を含む。ソーラーパネル３３０、３４０は、ソーラーセル３３０、３４０と呼ばれてもよい。ソーラーパネル３３０、３４０の各々は、単一のソーラーセルを含んでよく、または単一のソーラーセルとして効果的に動作するために一緒に接続される複数のソーラーセルを含んでもよい。
ソーラーパネル３３０は、文字「ｎ」によって識別されて、フレキシブル回路３１０のパッド開口３３２と整列／配列される負のコンタクト（ｎコンタクト）を含む。ソーラーパネル３３０はまた、文字「ｐ」によって識別されて、フレキシブル回路３１０のパッド開口３３６と整列／配列される正のコンタクト（ｐコンタクト）を含む。
ｎコンタクトは、電気トレース３２６に接続しているパッド３３４とｎコンタクトとの間に配置される導電性接着剤を介して、フレキシブル回路３１０の電気トレース３２６に電気的に接続している。電気トレース３２６は、フレキシブル回路３１０の絶縁材料内に配置される導線でもよい。導電性接着剤は、ｎコンタクトのまわりのソーラーパネル３３０の領域とタブ３１４との間の構造的または機械的接続を提供してもよい。
ｐコンタクトは、導電性接着剤を介して、フレキシブル回路３１０の電気トレース３２２に電気的に接続している。電気トレース３２２は、フレキシブル回路３１０の絶縁材料内に配置される導線でもよい。導電性接着剤は、ｐコンタクトのまわりのソーラーパネル３３０の領域とタブ３１６との間の構造的または機械的接続を提供してもよい。
ソーラーパネル３４０は、文字「ｎ」によって識別されて、フレキシブル回路３１０のパッド開口３４４と整列／配列される負のコンタクト（ｎコンタクト）を含む。ソーラーパネル３４０はまた、文字「ｐ」によって識別されて、フレキシブル回路３１０のパッド開口３４２と整列／配列される正のコンタクト（ｐコンタクト）を含む。
ｎコンタクトは、導電性接着剤を介して、フレキシブル回路３１０の電気トレース３２２に電気的に接続している。上述したように、電気トレース３２２は、ソーラーパネル３３０のｐコンタクトにも接続している。導電性接着剤は、ｎコンタクトのまわりのソーラーパネル３４０の領域とタブ３２０との間の構造的または機械的接続を提供してもよい。
ｐコンタクトは、導電性接着剤を介して、フレキシブル回路３１０の電気トレース３２４に電気的に接続している。電気トレース３２４は、フレキシブル回路３１０の絶縁材料内に配置される導線でもよい。導電性接着剤は、ｐコンタクトのまわりのソーラーパネル３４０の領域とタブ３１８との間の構造的または機械的接続を提供してもよい。
ソーラーモジュール３００は、終端コンタクト３５０を含んでもよい。終端コンタクト３５０は、フレキシブル回路３１０の電気トレース３２４、３２６に電気的に接続していてよい。いくらかの実施態様において、終端コンタクト３５０は、２つの終端パッド３５２、３５４を含んでよい。そしてそれは、電気トレース３２６、３２４にそれぞれ接続している。一例では、終端パッド３５２、３５４は、はんだパッドでもよい。
一実施態様において、ソーラーモジュール３００は、複数の直列接続ソーラーパネルまたはセル（例えば、ソーラーパネル３３０、３４０）、ソーラーパネルに接続するための前部ｎコンタクトおよび後部ｐコンタクト構成、およびコネクタのためのはんだ付けパッドを有するとして特徴づけられてよい。前部コンタクトは、ソーラーパネルの前側になされる接触に関連してよく、そして、後部コンタクトは、ソーラーパネルの後側になされる接触に関連してよい。ソーラーパネルに対する前部コンタクトのために、パッド開口は、フレキシブル回路の後部上にカットされるかまたは作られ、そして、ソーラーパネルに対する後部コンタクトのために、パッド開口は、フレキシブル回路の前部上にカットされるかまたは作られる。
図３に示すように、この実施態様は、単一の最終製品への接続のための複数のソーラーパネルを使用する。フレキシブル回路３１０は、最終製品にともなうすべてのソーラーパネルを相互接続するのに必要なのと同程度多くの層を含んでよい。フレキシブル回路３１０の範囲内の電気トレース（例えば、電気トレース３２２、３２４および３２６）が互いに交差する必要がないときに、単層のフレキシブル回路３１０が用いられてよい。図３に示すように、フレキシブル回路３１０は、ｎコンタクトのための後部上のパッド開口（例えば、パッド開口３３２および３４４）、および、ｐコンタクトのための前部上のパッド開口（例えば、パッド開口３３６および３４２）を有する。この点に関して、また図３に示すように、タブ３１４および３２０は、ソーラーパネルの上に配置される一方、タブ３１６および３１８は、ソーラーパネルの下に配置される（または折り畳まれる）。フレキシブル回路３１０は、最終製品のための負および正の終端コンタクトを提供するために、はんだ付けパッド３５２、３５４と整列されるかまたは配列されるパッド開口を含んでもよい。
図４は、この開示の態様による複数のソーラーパネルを有するフレキシブルトレースを有するソーラーモジュール４００の一例を示す線図である。ソーラーモジュール４００は、第１の細長い部分４１２および、第１の細長い部分４１２の側部から延びる第２の細長い部分４１４を有するフレキシブル回路またはフレキシブルトレース４１０を含む。第１の細長い部分４１２は、複数のソーラーパネルへの接続に適応するために、その長さに沿ってさまざまな幅を有する。第１の細長い部分４１２のより広い部分は、フレキシブル回路４１０とソーラーパネルとの間のより多数の接続を有する部分に対応する。
ソーラーモジュール４００は、複数のソーラーパネル４２０、４３０、４４０、４５０、および４６０を含む。図４に示すように、ソーラーパネルは、異なるサイズおよび／または形状を有してよい。ソーラーパネルは、ソーラーセルと呼ばれてもよい。ソーラーパネルの各々は、単一のソーラーセルを含んでよく、または、単一のソーラーセルとして効果的に動作するために一緒に接続される複数のソーラーセルを含んでもよい。
図４のソーラーパネルの各々は、文字「ｎ」によって識別される負のコンタクト（ｎコンタクト）、および文字「ｐ」によって識別される正のコンタクト（ｐコンタクト）を含む。ソーラーパネル４２０のために、ｎコンタクトは、フレキシブル回路４１０のパッド開口４２２と整列／配列され、そしてｐコンタクトは、パッド開口４２４と整列／配列される。ソーラーパネル４３０のために、ｎコンタクトは、フレキシブル回路４１０のパッド開口４３２と整列／配列され、そしてｐコンタクトは、パッド開口４３４と整列／配列される。ソーラーパネル４４０のために、ｎコンタクトは、フレキシブル回路４１０のパッド開口４４２と整列／配列され、そしてｐコンタクトは、パッド開口４４４と整列／配列される。ソーラーパネル４５０のために、ｎコンタクトは、フレキシブル回路４１０のパッド開口４５２と整列／配列され、そしてｐコンタクトは、パッド開口４５４と整列／配列される。ソーラーパネル４６０のために、ｎコンタクトは、フレキシブル回路４１０のパッド開口４６２と整列／配列され、そしてｐコンタクトは、パッド開口４６４と整列／配列される。
ソーラーモジュール４００のさまざまなソーラーパネルは、図４に示すようにいくつかの電気トレースによって接続される。これらの電気トレースは、ソーラーモジュール４００の出力が終端コンタクト４７０につながる２つの電気トレース４１６、４１８であるというような方法で接続される。終端コンタクト４７０は、例えば、ＺＩＦコネクタでもよい。
一実施態様において、ソーラーモジュール４００は、直列および並列接続される異なるサイズおよび／または形状のソーラーパネルまたはセル（例えば、ソーラーパネル４２０、４３０、４４０、４５０、および４６０）、ソーラーパネルに接続するための前部ｎコンタクトおよび後部ｐコンタクト構成、および雄ＺＩＦコネクタを有するとして特徴づけられてよい。図４に示すように、この実施態様は、異なるサイズおよび／または形状のソーラーパネルを電子最終製品に接続するための非限定的な例である。この実施態様は、直列に接続されるソーラーパネルが同じ動作電流を有するように構成されてよいということである。例えば、第１のソーラーパネル（Ａ、４５０）および第２のソーラーパネル（Ｂ、４６０）が並列に接続され、そして、これら２つのソーラーパネルが次いで第３のソーラーパネル（Ｃ、４３０）に直列に接続される場合、第３のソーラーパネルを通る電流（ＩＣ）は、第１および第２のソーラーパネルを通る電流（ＩＡ、ＩＢ）の合計である。
この実施態様において、フレキシブル回路４１０は、最終製品にともなうすべてのソーラーパネルを相互接続するのに必要なのと同程度多くの層を含んでよい。フレキシブル回路４１０の範囲内の電気トレースが互いに交差する必要がないときに、単層のフレキシブル回路４１０が用いられてよい。図４に示すように、フレキシブル回路４１０は、ｎコンタクトのための後部上のパッド開口（例えば、パッド開口４２２、４３２、４４２、４５２、および４６２）、および、ｐコンタクトのための前部上のパッド開口（例えば、パッド開口４２４、４３４、４４４、４５４、および４６４）を有する。フレキシブル回路２１０の終端コンタクト２４０は、例えば、２コンタクトの雄ＺＩＦコネクタの仕様を満たすために、互いに隣りにある負の終端コンタクトおよび正の終端コンタクトを提供する。さらに、特定の最終製品のために必要であれば、複数のフレキシブル回路４１０が使用されてもよい。
図５は、この開示の態様によるソーラーモジュールを有する電子デバイス５００の一例を示す線図である。この例では、電子デバイス５００は、例えば、携帯可能な電子デバイス、センサ、着用可能な電子デバイス、等でよい。一例において、電子デバイス５００は、もののインターネット（ＩｏＴ）デバイスまたはＩｏＴデバイスの一部でもよい。別の例において、電子デバイス５００は、無人空中乗り物（ＵＡＶ）またはＵＡＶの一部でもよい。
電子デバイス５００は、ソーラーモジュールを含んでよい。図示のために、この例のソーラーモジュールは、図２のソーラーモジュール２００でもよい。しかしながら、それぞれ図３および図４のソーラーモジュール３００および４００のような他のソーラーモジュールが使用されてもよい。
電子デバイス５００は、ソーラーモジュール２００（より詳しくはソーラーモジュール２００のフレキシブル回路２１０）と回路基板５２０との間の電気的および機械的接続を可能にするように構成されたコネクタ５２２を有する回路基板５２０を含んでもよい。コネクタ５２２は、終端コンタクト２４０を補足するように構成されてもよい。例えば、終端コンタクト２４０が雄ＺＩＦコネクタの場合、コネクタ５５２は雌ＺＩＦコネクタでもよい。回路基板５２０は、貯蔵デバイス（例えば、電池）を充電するための、または電子デバイス５００の他の態様を動作させるための、ソーラーモジュール２００の出力を直流電圧／電流に変換するように構成される少なくとも１つの電子構成部品を含む、１つ以上の電子構成要素（図示せず）を含んでよい。回路基板５２０は、少なくとも１つのプロセッサおよび少なくとも１つのメモリまたはデータ記憶デバイスを任意に含んでよい。
図２〜図５に関して記載した例がソーラーモジュールおよび、ソーラーモジュールを含む電子デバイスに関連しているとはいえ、類似の構成要素、技術、または実施態様は、発光（ライティング）モジュールおよび、ライティングモジュールを含む電子デバイスに適用されてもよい。例えば、図２において、ソーラーパネル２３０は、最終製品に接続するときに１つ以上の波長の光を生じるかまたは発生するように構成されるライティングパネル（例えば、発光パネル）でもよい。同様に、図３〜図５におけるソーラーパネルは、代わりにライティングパネルでもよい。これらの実施態様において、導線の電気抵抗、パッド開口サイズ、パッド開口の位置、またはそれらの組み合わせは、特定の最終製品のための適切なフレキシブル回路、トレース、または相互接続を構成するために考慮に入れられてよい。
本開示が図示される実施態様にしたがって提供されたけれども、実施形態の変更が可能であり、それらの変更が本開示の範囲内であると、当業者は直ちに認める。例えば、デバイスの前側上または後側上にある金属コンタクトは、高い導電度で透明または半透明の層（例えば透明な導電性酸化物）によって置き換えられてよく、そしてそれは本開示の範囲内である。したがって、多くの修正は、添付の請求の範囲の要旨を逸脱しない範囲で当業者によってなされてよい。

Claims (17)

  1. ソーラーモジュールであって、
    １つ以上のソーラーパネルであって、各ソーラーパネルは複数のコンタクトを含む、１つ以上のソーラーパネル、および、
    フレキシブルトレースであって、
    絶縁材料、および、
    前記絶縁材料に収容されて、終端コンタクトを介して前記１つ以上のソーラーパネルを前記ソーラーモジュールの外部デバイスに電気的に接続するように構成される複数の導線であって、前記絶縁材料は、前記コンタクトと前記導線との間に導電性を提供する導電性接着剤を有する開口を含む、複数の導線、
    を含む、フレキシブルトレース、
    を含み、
    前記フレキシブルトレースは、
    細長いフレキシブル部分、および、
    前記細長い部分から延びる複数のタブであって、前記複数のタブは、前記１つ以上のソーラーパネルの前記コンタクトを重ねるために前記細長い部分に沿って配置され、前記絶縁材料の前記開口は、前記複数のタブ内に位置する、複数のタブ、
    を含む、ソーラーモジュール。
  2. 前記フレキシブルトレースは、前記１つ以上のソーラーパネルと前記外部デバイスとの間に電気的および機械的接続性を提供するように構成される、請求項１に記載のソーラーモジュール。
  3. 各ソーラーパネルは、１つ以上のソーラーセルを含む、請求項１に記載のソーラーモジュール。
  4. 各ソーラーパネルは、正のコンタクトおよび負のコンタクトを含む、請求項１に記載のソーラーモジュール。
  5. 前記１つ以上のソーラーパネルは、異なる形状のソーラーパネル、異なるサイズのソーラーパネル、異なる数のソーラーセルを有するソーラーパネル、またはそれらの組合せを含む、請求項１に記載のソーラーモジュール。
  6. 前記終端コンタクトは、前記導線に電気的に接続しているゼロ挿入力（ＺＩＦ）コネクタを含み、前記ＺＩＦコネクタは、前記ソーラーモジュールと前記外部デバイスとの間に電気的および機械的接続性を提供するように構成される、請求項１に記載のソーラーモジュール。
  7. 前記フレキシブルトレースの前記導線は、直列構成の１つ以上のソーラーパネルを接続するように構成される、請求項１に記載のソーラーモジュール。
  8. 前記１つ以上のソーラーパネルは、薄膜フレキシブルソーラーパネルである、請求項１に記載のソーラーモジュール。
  9. 前記１つ以上のソーラーパネルは、ＩＩＩ〜Ｖ半導体材料でできている薄膜フレキシブルソーラーパネルである、請求項１に記載のソーラーモジュール。
  10. 電子デバイスであって、
    回路基板、
    １つ以上のソーラーパネルであって、各ソーラーパネルは複数のコンタクトを含む、１つ以上のソーラーパネル、および、
    フレキシブルトレースであって、
    絶縁材料、および、
    前記絶縁材料に収容されて、終端コンタクトを介して前記１つ以上のソーラーパネルを前記回路基板に電気的に接続するように構成される複数の導線であって、前記絶縁材料は、前記コンタクトと前記導線との間に導電性を提供する導電性接着剤を有する開口を含む、複数の導線、
    を含む、フレキシブルトレース、
    を含み、
    前記フレキシブルトレースは、
    細長いフレキシブル部分、および、
    前記細長い部分から延びる複数のタブであって、前記複数のタブは、前記１つ以上のソーラーパネルの前記コンタクトを重ねるために前記細長い部分に沿って配置され、前記絶縁材料の前記開口は、前記複数のタブ内に位置する、複数のタブ、
    を含む、電子デバイス。
  11. 前記フレキシブルトレースは、前記１つ以上のソーラーパネルと前記回路基板との間に電気的および機械的接続性を提供するように構成される、請求項１０に記載の電子デバイス。
  12. 各ソーラーパネルは、１つ以上のソーラーセルを含む、請求項１０に記載の電子デバイス。
  13. 各ソーラーパネルは、正のコンタクトおよび負のコンタクトを含む、請求項１０に記載の電子デバイス。
  14. 前記１つ以上のソーラーパネルは、異なる形状のソーラーパネル、異なるサイズのソーラーパネル、異なる数のソーラーセルを有するソーラーパネル、またはそれらの組合せを含む、請求項１０に記載の電子デバイス。
  15. 前記終端コンタクトは、前記導線に電気的に接続しているゼロ挿入力（ＺＩＦ）コネクタを含み、前記ＺＩＦコネクタは、ソーラーモジュールと前記回路基板との間に電気的および機械的接続性を提供するように構成される、請求項１０に記載の電子デバイス。
  16. 前記１つ以上のソーラーパネルは、ＩＩＩ〜Ｖ半導体材料でできている薄膜フレキシブルソーラーパネルである、請求項１０に記載の電子デバイス。
  17. 前記電子デバイスは、
    もののインターネット（ＩｏＴ）デバイス、または、
    無人空中乗り物（ＵＡＶ）、
    である、請求項１０に記載の電子デバイス。
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