JPS6298781A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 元−■ＪしＬ団 本発明は一般的には光起電力デバイスに係り、より詳し
くは比較的大面積の発電モジュールに係る。最も特定的
には、本発明は可撓性の軽量な材料で形成されており、
貯蔵のため容易に小さくされ（ｑ且つ使用のため展開さ
れ得る大面積電力発生光起電カモジュールに係る。

発明の背明 エネルギ雪要の世界的増大と再生不可能な資源のその結
果生じる枯渇のため、太陽」−ネルギの利用がしだいに
増加しつつある。光起電力デバイスは、それらが化較的
小型で、騒音がなく、非汚染性であり、動作のために天
然資源を使い果たすこ゛とがない限りにおいて、魅力的
な動力源である。

太陽という光電池エネルギ源は送電網による電気が利用
できない場所又（上条性の下では特に魅力的である。太
陽光電池の電力は軍事及び航空宇宙用並びに農業用に、
あるいは開発途り国において、又はギヤング、ボート、
登山等のような〆リクリエーションにたずされる人々に
よって利用される。

単結晶光起電力デバイス、特にシリコン光起電力デバイ
スは電力源としである程度間使用されてきた。しかしな
がら、このデバイスの有用性は製造面の問題によって限
定されている。特に、単結晶は（１）事実上直径数イン
チ以上の寸法に製造することがむずかしく、■比較的厚
くかつ重く、そして（３）高価で製造に時間がかかる。

従って、単結晶光起電カモジュールは、原価、かさ及び
脆性の面で利用に限界がある。従って、堅牢で信頼性が
あり簡単に運搬できる原価の安い太陽光起電力源が必要
になる。

最近、アモルファス半導体体膜をデポジットする方法を
開発するためかなりの努力が払われてきており、いずれ
もが比較的大きな面積を含むことができ、更に結晶のり
・ｊ応部分によって製造されるのと事実上等価ｐ−１−
ｎ形デバイスを製造するためｎ形材料とｎ形材料を形成
するべくドープされることができる。ここで用いられる
「アモルファス」という用語は、艮距離然秩序に欠ける
が、短距離、または中距離の秩序をもつか、あるいは場
合によっては結晶性介在物を含んでいる材料または合金
のすべてを含むことに留意するべきである。

薄膜アモルファスシリコン又はゲルマニウムをベースと
する大面積合金を、グロー放電又は他の蒸着乃至気相成
長技術によって形成することが可能である。前記合金は
、エネルギギレップ中の局在状態密度が容認できるレベ
ルであり、高品質電子特性を有する。この種の合金をつ
くるため適した技術は、１９８０年１０月　７日発行の
、スタンフォード−Ｒ，オプシンスキ（Ｓ、　Ｒ，０ｖ
ｓｈｉｎｓｋｙ）及びアレン・マダン（Ａ　ｒｕｎ　Ｍ
　ａｄａｎ）両名による「結晶半導体と等価のアモルフ
ァス半導体（Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ　　３ｅｍｉｃｏｎｄ
ｕｃｔｏｒ　　Ｅｑｕｉｖｏｌｅｎｔ　ｔ。

Ｃｒｙｓｔａ＋　ｌ　ｉｎｅ　　３　ｅｌｌｌｉｃＯｎ
ｄｔｌｃｔｏｒｓ）ｊと題する米国特許第４，２２６，
８９８号と、１９８０年８月１２日付でＳ。

Ｒ，オプシンスキ（Ｓ、　Ｒ，０ｖｓｈｉｎｓｋｙ）及
びマサラグ・イズ（Ｍ　ａｓａｔｓｕｇｕ　　Ｉ　ｚｕ
）に与えられた上記と同じ題名の米国特許第４．２１７
．３７４号と、１９８５年３月１２日発行の［アモルフ
ァス半導体合金の製造方法及びマイクロ波エネルギを利
用するデバイス（Ｍ　ｅｔｈｏｄ　ｏｆ　　Ｍ　ａｋｉ
ｎｇＡ　ｍｏｒｐｈｏｕｓ３　ｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏ
ｒ　　Ａ　Ｉ　１ｏｙｓ　　ａｎｄ　　［）　ｅｖｉｃ
ｅｓｌＪｓｉｎｇ　　ｊｙｊｉｃｒｏｗａｖｅ　　Ｅｎ
ｅｒｇｙ　）　Ｊと題する、Ｓ。

Ｒ，オプシンスキ、ダビット、Ｄ、オールレッド（Ｄ、
Ｄ、Δ１ｌｒｅｄ　）　、リ−・ウオルタ（Ｌ。

Ｗａｌｔｅｒ）及びステフェン、Ｊ、ハツジエンス（Ｓ
。

Ｊ　、　Ｈｕｄｇｃｎｓｌらの米国特許４．５０４，５
１８号と、１９８５年５月１４日にＳ、Ｒ，オプシンス
キ、ダビット、Ｕ、オールレッド、リー・ウオルタ及び
スチブン、Ｊ、ハツジエンスらに与えられた同じ題名の
米国特許第４．５１７．２２３号とに完全に開示されて
おり、その内容は本明細害に参照として含まれている。

これらの特許に記載の通り、アモルファス半ド）体に導
入されたフッ素は、その局在状態密度を事実上減退させ
るようにはたらき、他の合金材料を付加しやすくすると
信じられている。

このようにして製造された大面積半導体材料は単一・個
の大面積光電池として使用されてもよく、あるいは各種
の小面積光電池、並びに相互接続された小面積デバイス
列を含むモジュールに形成されてもよい。例えば、本明
細書中に参照として引用しているが、「大面積光電池用
及びその製造方法（Ｌａｒｑｅ　　Ａｒｅａ　Ｐｈｏｔ
ｏｖｏｌｔａｉｃ　Ｃｅ１ｌ　ａｎｄＭｅｔｈｏｄ　ｆ
ｏｒ　Ｐｒｏｄｕｃｉｒ＋ｃ＋　　Ｓａｍｅ）Ｊと題す
るジョセフ、Ｊ、ハナツク（Ｊ　、　Ｊ　、　Ｈａｎａ
ｋ）の米国特許第４，５１４，５７９号に開示されてい
る通り、小面積の不良又は損傷が許容される大面積光電
池を、複数個の小面積光電池を直列及び並列混合接続式
に相互接続することによって製造することができる。

本発明の権利の承継人はまた、半導体材１１層を非常に
簿い可撓性の基板材料上に順々にデポジットし、極めて
高い出力重量比を示す「超軽量」光電池及びモジュール
の製造を可能ならしめる技術をも開発した。この種の技
術は１９８５年１月３０日出願の［極端に軽量な可撓性
半導体デバイスアレイとその製造方法（Ｅ　ｘｔｒｅｍ
ｅｌｙ　　ｌ　ｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ。

Ｆ　Ｉｅｘｉｂｌｅ　Ｓｅｍ１ＣＯｎｄ（ＩＣｔＯｒ　
　［）ｅｖｉｃｅ　ＡｒｒａｙＳａｎｄ　Ｍｅｔｈｏｄ
　ｏｆ　　Ｍａｋｉｎｇ　３ａｍｅ　）　Ｊと題する米
国特許出願第６９６，３９０号（特願昭６１−１９１６
６号に対応）に開示されており、その内容は参照のため
本明細書に引用されている。軽う及び超軽迅可撓性太陽
電池電源の製造が可能となれば、この種の太陽電池電源
をモジュールに組込み、携帯しやすくすぐに展開できる
装置として利用することが有利であろう。

前記先行技術にもとづいて構成されたモジュールは円筒
形に巻上げることができるが、しかしこれらの詰込みモ
ジュールの最大寸法は、光起電力材料のコンパクトな折
たたみがしばしば問題を生起させることでまだ限界があ
る。材料が薄い金属基板上にデポジットされる場合には
、基板自体に折り目がつぎ、最終的に割れてしまうため
、折たたむことは不可能である。超薄形基板上にデポジ
ットされた光起電力デバイスはきわめて制限された程度
までの折たたみを許容する。しかしデバイスが小さい半
径に沿ってあまりにも鋭く折られすぎたり、折たたんだ
モジュールをきつく巻付けすぎたりすると、基板に永久
的な折り目がついたり、光起電力層が割れたりするであ
ろう。

場合によっては、巻付はモジュールの長さは、例えば比
較的大量の空間が蓄積のため使える場合とか、比較的幅
のせまいモジュールが蓄積される場合などには、問題に
ならない。しかし多くの場合、できるだけ小型の容器に
入れで貯蔵するため大面積光起電モジュールを折たたむ
ことが大いに望ましい。加えて、電力が必要な時にすば
やく簡単に展開乃至拡げ得ることが大いに望ましい。

本発明は、きわめてコンパクトにした貯蔵を可能ならし
めるため何らの損傷もひきおこさずに簡単に折たたみ巻
上げ（ｑる大面積太陽電力モジュールを提供する。加え
て、本発明モジュールは、このモジュールを支持し、太
陽光を受光するため方位〈向き）決めするための可撓性
骨組のような軽量支持部材を含むことができる。このモ
ジュールはまた使用しない時に発電ダモジュールと支持
骨相を保護しておくための貯蔵容器をも含むことができ
る。

以下に詳しく説明するが、水明ｉｓに開示する原即によ
れば、大規模モジュールは容易に折たためるよう、ちょ
うつがい（ヒンジ）式に相互接続。

された複数個の太陽型カバネルが形成される。ヒンジは
さまざまな形で大昔から知られて使用されてさたが、そ
のほとんどが折たたんだ材料を巻くに充分に可撓性があ
るとはいえない。ポリプロピレンのようなポリマー材料
で形成された比較的可撓性のヒンジが現在手に入るが、
この種のヒンジは、これらで接続した部材を比較的剛性
配列で保持しておくから、ちょうつがい接続した、携帯
可能の太陽電力モジュールの製造には適していない。

この種のこれまでに手に入るヒンジを巻付は可能で折た
たみ可能な太陽電力モジュールの製造に使用することは
、積重ねられ折たたまれた光起電カバネルがロールの内
側ではロールの外側より小半径で折れまがるためゆがみ
を生じるという問題がある。半径の差はなめらかな巻付
（プのため相互に通過する層のすべりを許づ必要があり
、もしこのサベリが固いヒンジの存在によってはばまれ
るならば、曲がり、裂は又（よ池のｊｔｌ傷が生じ得る
であろう。

本発明は、パネルを互いに上に重ねて折たためるように
し、またモジュールがまき上げられた時のためすべるこ
とができるように隣接パネルを相対的に平面移動させる
ためのヒンジよって相互接続される複数個の大面積太陽
パネルより成る大面積光起電モジュールを提供すること
によってこれらの問題を克服する。このようにして、本
発明の大面積モジュールは貯蔵のためごく小さな半径に
簡単に巻上げ１９、迅速に巻はぐし、折りたたみを拡げ
て展開し得る。

本発明のこれらの他の利点と特徴は以下の簡単な説明の
項、図面、図示した例の詳しい説明の項からより明らか
となるであろう。

本発明の詳細な説明 本明細書は、複数個のヒンジ結会式に相互接続した大面
積太陽光起電カバネルより成る折りたたみｉ可能で、展
開可能な大面積太陽（Ｎ力）モジュールを開示する。パ
ネルを相互接続するヒンジ手段は、パネルをサンドイッ
チ形に重合わせるように折たたむため、またサンドイッ
チ形に１合わせたパネルを詰込み可能な円筒形状にコイ
ル式に乃至らせん状巻付けるために利用される。本発明
の１具体例では、ヒンジ手段は各大面積パネルの少なく
とも１端で結合された複数個のヒンジナックル（ちょう
つがいのっぽ金）を含んでいる。各々のナックルはピン
トル（ちょうつがい軸）を受容する通路を含む、隣接す
るパネルのヒンジナックルは一般に同一平面上の、互い
にかみ合う関係に離間して配置されている。可撓性ピン
トルは隣接パネルの互いにかみ合うナックルを順々に貫
通するように配置されている。スペースを（＝Ｊけた（
１１間した）ナックルは隣接する大面積パネルを平面的
にある程度相互に移動させＩ、パネルをサンドイッチ形
に折たたむことを可能にする１、可撓性ピントルは折た
たみパネルがコイル式に巻付けられることを可能にする
。ある場合には、ヒンジナックルは最も幅の広い部分を
テーパ付けされてＪ５す、結合された大面積パネルの端
にＶＪ接する。

可撓性ピントルは布、より糸、合成ポリマ、ゴム、今風
及びそれらの組合せより実質的に成るグループから選択
された材料から形成される一般に細長形の部材であり得
る。

大面積上ジュールは、そこから電力を取出すための手段
を含むことができ、ざらに大面積パネルのそれぞれを電
気的に相互接続するための手段を含むことができる。相
互接続手段は各々のパネルと結合され、直列、並列又は
直列−並列の混合配列をおこなうため相互接続に適合さ
れた一対の端子を含むことができる。それぞれの大面積
パネルは複数個の電気的に相ｒＬ接続された小面積光電
池をさらに含んでもよい。本発明のいくつかの具体例で
は、大面積パネルは複数個の、可撓性で電気伝導性の基
板上に配置された薄い可撓性半導体層より成る。半導体
層は、シリコン合金材料、ゲルマニウム合金材料、シリ
コン−ゲルマニウム合金材料、テルル化カドミウム、セ
レン化カドミウム、ヒ化ガリウム、ジセレン化銅インジ
ウム及びこれらの組合せから実質的になるグループから
選択されてもよい。基板は薄い金属部材またはその少な
くとも１部上に電気的伝導性のコーティングをもつ可撓
性ポリマ部材であることができる。

モジュールは、効果的な太陽照射のための方位（面さ）
及び形態を保持するべく構成された軽Ｍ支持部材を更に
有していてもよい。支持部材は、ある場合には、相互接
続パネルの最長寸法より長い２個の可撓性棒状部材を含
／ｖでいてもよい。本発明のモジュールはまた、らせん
形に巻上げられた大面積パネルを貯蔵するべく構成され
た貯蔵容器を含むこともできる。ある場合には、軽ｈ１
支持部材は容器への詰込みのため適合された複数個の小
片に分解されてもよい。

本発明は、大面積太陽光起電カモジュールを貯蔵する方
法をも含む。この方法は直線状寸法の少なくとも１つの
大きさを減少させるためモジュールを折たたみ、折たた
んだモジュールを詰込み可能な円筒形状に巻上げる段階
を含む。方法はさらに、モジュールを結合し、モジュー
ルの巻上げられる時相互にモジュールの折たたみ部分を
相互に摺動させ得るように構成されたヒンジ手段を設け
る段階を含んでもよい。

図示した例の詳しい説明 図面において同様の符号は同様の装置を示している。第
１図において、参照符＠１０によって、各々がアモルフ
ァス半導体合金を含む連続ｒ１−　ｉ　−ｒ［から成る
積重ね、タンデムまたはカスケード形光起電力デバイス
を示す。本発明の大面積光起電力上ジュールは、同様な
形状をもつ光起電力セルを含んでいてもよい。しかし、
本発明は何らかの特定の組成または形状の電池または層
の使用に限定されるものではないことが理解されるべき
である。例えば、ｐ−１−ｎデバイス、ｐ−ｎデバイス
、ショットキバリヤデバイスまたはＭＩＳ（金属絶縁体
半導体）形電池の形態で、シリコン合金、ゲルマニウム
合金、シリコン−ゲルマニウム合金、テルル化カドミウ
ム、硫化カドミウム、セレン化カドミウム、ヒ化ガリウ
ム、シセレン化銅インジウム及びこれらの類似物より形
成されるものもまた、本発明の原理にもとづいてモジュ
ールの製造に用いられてもよい。

第１図はタンデム型光起電力デバイス１０を示しており
、このデバイス１０は入用光子の吸収に応じて電流の流
れを生じるべく構成され、複数個のｎ−１−ｐ光電池〈
光起電力セル）　１２ａ、１２ｂ、１２ｃより成る光起
電力半導体（本体部）１２を含む。一番上側の電池１２
ａの下側には可撓性基板１１があり、これは導電性ステ
ンレススチールシートのような金属部材、あるいは薄い
金属部材であってもよく、あるいはガラス、合成ポリマ
ー樹脂等のような電気絶縁性材料の、少なくとも１部を
電気的伝啓性の膜でコーティングしてなるもので形成さ
れてもよい。

ある用途では、半導体材料の堆積に先立ち基板上に薄い
酸化物の層及び／または＝・連のベース接点のイ」管形
成を必要とするかもしれないが、この用途のためには、
１基板」という用語によって予備処理によって加えられ
る任意の要素をも含むものとする。

図示の通り、各電池１２ａ、　１２ｂ、　１２ｃは、少
なくとｂｌつのシリコン合金を含む半導体を含む。各合
金体は、ｎ影領域または層（１６ａ、　１６ｂ及び１６
Ｃ）、真性領域またはｆｆ４　（１８ａ、１８ｂ及び１
８Ｃ）、及びｐ影領域または層（２０ａ、　２０ｂ及び
２０ｃ　）を含む。図示の通り、電池１２ｂは中Ｉ！ｌ
電池であり、第１図に示す通り、付加中間電池は本発明
の精神または範囲から逸脱することなく図示の電池の上
に積重ねられてもよい。また、積重ねられたｎ　−ｉ−
ｐ電池が図示されているが、本発明は単一・または積重
ねｐ−１−ｎ電池にも同様に適用され得る。この明細書
において、ｌ”ｎ−１−ｐ形電池」という用語は、光子
エネルギの吸収に応答して荷電キャリヤを生成するため
の光活性領域を提供するように配置されたｎ、ｉ及びｐ
半尋体層の３組を含むことを意味することと理解される
。

各電池１２ａ、　１２ｂ及び１２ｃにおいて、ｐ形層は
低光吸収性、高伝導（導電）性、好ましくは微結晶質、
半導体合金材料の層で特徴づけられる。真性合金層は、
太陽光に対する応答性のための調整された波長しきい値
、高光吸収性、低暗仏心性及び高光伝尋性によって特徴
づけられ、特定電池適用のためバンドギャップを適性化
するためバンドギャップ調節元糸（重数または複数）を
充分な量含んでもよい。好ましくは、真性層は、電池１
２ａに最低バンドギャップを与え、電池１２Ｃに最高バ
ンドギ１１ツブを与え、電池１２ｂに他の２つの間のバ
ンドギャップを与えるべくバンドギャップ調整されてい
る。ｎ形層は低光吸収性、高伝導性、好ましくは微結晶
質の合金層によって特徴づけられる。

ｎ−形層の厚さは好ましくはおよそ２５〜５００オンゲ
ス１−ロームの範囲内にある。帯域ギャップ調節された
アモルファス真性合金層の厚さは好ましくはおよそ２，
０００オングストローム〜３０．０００オングストロー
ムの間にある。ｎ形層の厚さは好ましくは２５〜５００
オングストロームの間にある。

光起電力デバイス１０はさらに透明な電気伝導性の材料
の層２２を含み、これは光起電力デバイスの頂部電極と
してはたらく。この層２２は、連続プロセスあるいは別
々の環境内で半導体１２上にデポジットされてもよい。

１具体例では、透明どλＦ、Ｉ　ＦＭ　２２はインジウ
ムスズ酸化物で形成されるが、酸化亜鉛、スズ酸カドミ
ウム、酸化スズ及び酸化インジウムのような他の透明伝
導性材料が当業者に知られており、このＦＡ２２を形成
するため適当に使用されてもよい。光起電力デバイス１
０は、光生成電流の収集を助けるための高導電性材料で
形成されるバスー格子バタシーン２４を含んでいてもよ
い。バスー格子パターンは銀の上に銅付けてなるものの
ような金属で典型的に形成される。

次に、第２Δ図は、本発明の原理に基づいて構成された
詰込み可能、展開可能の大面積太陽モジュール３０の平
面図を示す。第２Δ図のモジュール３０は４個の機械的
及び電気的に相互接続された大面積光起電カバネル３２
，３４．３６及び３８を含む。図示の具体例では、各パ
ネル３２〜３８は第１図で図解されたと−・般に同様の
Ａり膜光起電力材料で形成される。それぞれの大面積パ
ネル３２〜３８は１Ｊｌｌｉ合金材料から成る軽量、可
撓性、光起電カバネルであり、それぞれの大面積パネル
３２〜３８は光生成電流の集電を助【ノるためバスー格
子パターン４０を含む。

ある場合には、大面積パネルの光起電力材料を複数個の
小面積の電気的に相互接続された区画に分割して、パネ
ルにある程度の欠陥及び損傷に対する許容性を与え、且
つ電圧及び電流出力を最適化することが好ましい。この
種の分割及び相互接続を行うための技術に熟練した人々
は多くの技術を使用することができ、さらにこれらの大
面積パネル製造技術のすべては本発明の範囲に含まれる
。

本発明のモジュールは異なったまたは同様な形態で形成
され相互接続されたパネルの結合で製造されてもよく、
唯一・の要求はパネルの電気的出力が電気的に互換性が
あることであることに留ｇ、スべきである。

それぞれの大面積パネル３２〜３８は薄い半導体層への
ｎ傷を防ぐため保護コーティングで被覆乃至カプセル被
けされることも好ましい。少なくとも大面積パネル３２
〜３８の光入射面がポリニスデル、フルオロポリマ、ポ
リイミド及び他の合成有機ポリマのような軽争可撓性透
明保護部材又はコーティングによって保護されることが
好ましい。大気圏外空間で利用する場合などには、保護
部材は二酸化シリコン、チッ化シリコンまたはシリコン
オキシニトライドのような透明無線物質であるのが好ま
しい。

モジュールの密な詰込みを可能ならしめるため、隣接大
面積パネル３２〜３８を機械的に相′ｒＬ接続する可撓
性ヒンジ４２が含まれる。ヒンジ４２はパネル３２〜３
８が相互にサンドイッチ形に手なって折たたまれること
を可能にする。加えてヒンジ４２が可撓性であるので、
サンドイッチ状パネルはたやすく詰込まれ得る円筒形状
にらせん形に巻上げられることができる。ヒンジ４２は
その少なくとも１部が可撓性材料で形成される。以下に
さまざまな具体例を説明するが、ヒンジ４２はポリプロ
ピレン（ｆｌｏｌｙｐｒｏｐｅｌｅｎｅ）、ポリアセテ
ート及びその類似物のような合成ポリマー材料で形成さ
れ得る場合もある。他の場合には、ヒンジは薄い金属、
さまざまな織物、ボール紙、繊維板等々で形成されても
よい。

大面積モジュール３０は好ましくはモジュールに対して
付加強度及び剛性を与えるため縁部のまわりに配置され
た補強用結合部材またはテープ４４を含んでもよい。こ
の結合部材４４は！１ｉ維またはプラスチックテープあ
るいは比較的薄い可撓性プラスデックまたは金属成形品
でモジュール３０の周縁のまわりに伸延するものであっ
てもよい。補強部材４４は電池として動作させる際モジ
ュール３ｏを展開する目的で使用されるように１個また
は数個のグロメットを含んでもよい。グロメット４６は
好ましくはモジュール３０の少なくとも隅に配置される
のがよいが、場合によっては他の場所に配置されてもよ
い。モジュール３０はまたモジュール３０の周縁に配置
され、隣接パネルの接続部分に橋かけする１または数個
の補強部材４５を含んでもよい。この補強部材４５は拡
げたモジュール３０の一体性を保つため有利であること
が判明した。補強部材４５は、スナップ、フックまたは
ベルクロ（■ｅｌｃｒｏ）ｌｉ材によってモジュールに
付加される剛性または半剛性で金属またはポリマー製の
部材であってらよい。

ある場合には、ベルクロ材料自体がモジュールに充分な
剛性を与える。

第２Ａ図に示す通り、それぞれの大面積パネル３２〜３
８には電力を取出すためパネルの光起電力材料と電気的
に結合する電気端子４８が設けられている。端子４８は
１対の電線を含むか、あるいはよく知られる多くの電気
カプラまたはプラグのいずれかひとつで当業者に入手し
やすいしのを含んでもよい。大面積パネル３２〜３８の
それぞれによって生じる′電力はざまざまな器具によっ
てさまざまな目的のために別々に利用されてもよい。あ
るいは図に示Ｊ通り、さまざまなパネル３２〜３８の端
子４８は、電力を必要とする器具または他のこの種の負
荷と接続するように構成された単一モジュール端子５０
に単位電気取出口を提供するべく電気的に相互接続され
てもよい。図に示す通り、大面積パネル３２〜３８は直
列式に電気接続される。しかし、並列および直列接続と
並列接続とを組み合わせたパネルの相互接続も成立し得
ることも明らかである。

次に第２Ｂ〜第２Ｄ図は、第２Ａ図のモジュー解してい
る。第２Ｂ図に示す通り、モジュール３゜は先ず半分に
折たたまれ、その結果パネル３６及び３８はパネル３２
及び３４の上にかぶさる。次の段階では、第２Ｃ図に示
す通り、モジュール３０は再び道路地図状に折たたまれ
、その結果パネル３２〜３８は上に重なるようにしてつ
みｉ４！’３る。モジュール端子５０は頂部パネル３４
の上に配置され、モジュールは巻」二げ準備がととのう
。

次に第２Ｄ図に、折たたまれたモジュール３ｏの巻上げ
が示されている。幅のせまい端から始まって、折たたま
れたモジュールは貯蔵のためコンパクトな形状にらせん
形に巻上げられる。この点において、ここで用いられて
いる「巻く」又は「巻上げる」または［らぜん状（乃至
うず巻状）に巻く−１という用語は、折たたまれたモジ
ュールがロンバクト化されで積重なったパネルが一般に
らせん形（乃至うず巻形）を取る方法であればいずれも
指すものであることに留意されたい。巻上げは、モジュ
ールをうず巻形に巻いて円筒形にすることと、積重なっ
たパネルをゆるく折たたむことの両方を含む。

第２Ｄ図に仮想外形として示ず通り、ポリマーフオーム
、木または他のこの種の材料で作られた軽量型４７を、
一般に長方形の断面をもつコンパクト化された形にモジ
ュールを巻上げるために使用することができよう。この
種の長方形に折たたまれ、あるいは巻上げられたモジュ
ールは車両の頂部または側部に、あるいはナツプサック
や衣服のポケットに収納するため簡単に適用される。あ
る場合には、モジュールはいかなる困難もなく単純に巻
上げられることができるが、場合によっては、パネルの
厚さのため及び／またはパネルの平面のヒンジ４２に可
動性が欠けているため、巻上げ中に問題が生じることが
ある。

平面パネルの積重ね列がらせん状に巻トげられるとき、
ロール中央により近い積１ねパネルの部分はロール外側
に近い部分よりきつい半径で巻き付けられるだろう。こ
の曲率の差はさまざまな積重ねパネルが互いに相対的に
面沿ってグ移動されるようにする。即ら、積重なった部
材はそれらが巻上げられる方向に互いにスライド乃至摺
動可能であろう。この効果はゆるいパネルの束ねられな
い積重ねまたはシート状部材の積重ねが巻上げられる時
、いかなる問題も生じない。しかし、例えば本発明パネ
ルがヒンジによって結合される場合のように、［ねられ
たパネルが付加される場合には、パネルのゆがみ、たわ
み、しわ寄りが巻上げのさい生じるだろう。本発明の実
施においては、このゆがみはモジュールをゆるく巻上げ
ることによって許容ないし調整され得ることがしばしば
ある。しかし、詰込みのためできるだけ密にモジュール
を巻上げることが望ましい場合は、この種のゆがみは、
パネルをしわ寄らせあるいはたわませ、ひいては光起電
材料を損傷する限りにおいては許容されないだろう。

本発明のもうひとつの原理によれば、モジュールのパネ
ルを相互接続するためのヒンジが備えられており、この
ヒンジは（１）パネルをサンドイッチ式に折たたみ、■
相互に関連する積重ねパネルをある程度面に沿って移動
することを可能にする。

この点では、「平面移動」乃至「面に沿う移動」、　　
という用語は、パネルの（平）面に相当する（平）面内
でのパネルの相対内構又は縦方向運ｆａＪを指すことに
留意スべきである。このようにしてパネルを相対的にス
ライド可能に移動することを許可することによって、巻
上げはゆがみ、しわ寄り、裂けまた他のモジュールの損
傷を起こさずに有効に完了することができよう。

第３図は、本発明原理にもとづいて構成されたたわみヒ
ンジで、隣接する２枚の大面積太陽パネルを、このパネ
ルを一定程度平面移動できるようにして接続するよう適
合させた部分を拡大して詳しく説明している。図示の通
り、可撓性ヒンジ５２によって結合された、−・般に第
２図のそれと同様の隣接大面積パネル３２’　、　３４
’　がある。

ヒンジ５２は２つのグループのヒンジナックル５４及び
５６を含む。第１のグループのヒンジナックル５４は第
１光起電カバネル３２′　と結合し、第２のグループの
ヒンジナックル５６は第２パネル３４′　と結合してい
る。各ヒンジナックルは布、薄い金属、合成ポリマ材料
、ゴム及びその類似物のような比較的可撓性の材料で形
成され、さらにピントル乃至ヒンジピンを受容し、保持
するべく構成された通路を有している。ヒンジナックル
は−・般に同一平面上でＨいにかみ合うように配ηされ
ていることが図から分るだろう。２個のパネル３２′及
び３４′　のそれぞれと結合したヒンジナックルは交互
に配置され、隣接パネル上の２個のヒンジナックルによ
って形成さ机たスペースよりいくぶん小さい。例えば、
第２パネル３４′のヒンジナックル５６ａ、　５６ｂは
、第１パネル３２′　のヒンジナックル５４ｂがそのス
ペースの全体を占めることなく間にはまることが充分に
可能なほど離れで間隔をとられている。この特徴は、２
枚のパネル３２’　、　３４’が巻上げられる時、それ
らの相対的平面移動を可能ならしめるため重要である。

ックルを順々に貫通するように配置されている。

ピントル５８は先ずヒンジナックル５４ａを貫通し、次
にヒンジナックル５６ａを通り、次に再びパネル３２′
側のヒンジナックル５４ｂを通り、更にヒンジナックル
５６　ｂを通り、これをくりかえす。ビン１−ル５８は
その長さより事実上手さな断面寸法をもつ細長い部材で
ある。それは円形、卵形、正方形または平らな断面をも
つべく形成され、いくぶん剛性の、但し可撓性の材料か
らつくられるのが望ましい、特定用途の材料の１つに、
直径Ｊ′３よそ２ミリメートルのポリプロピレン繊維が
あり、同様の利点を有していて使用できる他の材料を例
に挙げれば、細い可撓性材料、らせん状に巻上げられた
細長いばね、布、皮、ゴムまたは合成ポリマー材料があ
る。

ある具体例では、ヒンジナックル５１１．５６は、大面
積パネル３２’　、　３４’　に粘着的にあるいは機械
的に付着された可撓性材料で形成されることかできる。

他の場合には、ヒンジナックル５４．５６は、パネル３
２’　、　３４’　を保護するため使用される被覆乃至
カプセル被せ材料の１部から、パネルの縁を超えて被覆
乃至カプセル被せ材料を伸延させ、折り目の近くの通路
を形成するためパネルの基板の反対側」−に折たたみ、
ヒンジナックルを形づくるため折たたみ部分の−・部を
切断することによって形成されてしよい。他の場合には
、ヒンジナックルはパネルの周縁上にスペースをつけて
取付けられた金属または他の剛性材料で形成された円形
または円筒形部材を含むことができる。他の多くのこの
種の変化が当業者には容易に明らかである。第３図のヒ
ンジ５２はスペースをとって離して配置したヒンジナッ
クルをもつものとして示したが、他の設計もパネルの平
面配置を可能にするため同様に用いられてもよい。例え
ば、ヒンジナックルはテーパ形であってもよく、これら
の変形のすべてしよ本発明の範囲に含まれる。

次に第４図には、例えば第２Δ図に示すように、太陽電
力モジュールを照射のための向きと形状に展開するべく
構成されることかでさ・る軽量支持部材６０が示されて
いる。第４図の支持部材６０は固定具６６によってその
中央に結合された２個の可撓性・棒状部材６２．６４を
含む。２本の棒６２．６４は可撓性で、好ましくはガラ
ス繊維合成物、細い金属管または木製のしなやかな部材
で作られ、大面積太陽モジュール（仮想外形で示した３
０）の４隅と結合し、このモジコールをある程度ビンと
張った状態に保つべく構成されている。

２本の棒状部１４６２．６４は曲げられているため、モ
ジュール３０は、地表のような地表面上に骨組６０を配
置し、太陽の方向へ傾【プることによって最大日射のほ
うへ容易に方位状めされ得る。適性方位が得られると、
骨１］６０とモジュール３０は地表と接触する棒６２，
６４上に重りを置くか、あるいは骨組６０を不動化する
ため軽い線と杭を用いて不動化されることができる。棒
６２．６４及びジヨイント６６は−・股に普通用いられ
ているテントの骨組に似通っていることが注目されるだ
ろう。従って、この種のテントを製造して張るために用
いられる技術が大面積光起電カモジュールの展開のため
支持部材を促供づるべく容易に適合されることができる
。

例えば、棒Ｇ２，６４は使われているテントフレームの
ように分解することができ、そして軽量金属、ポリマー
または現在使用されている合成材料から右利に製造され
得る。さらに別の具体例では、モジュール３０はテント
または同様の構造体の１またはそれ以上の壁の外側にま
たは壁から取付けられることができる。あるいはまた、
骨組ＣＯは省かれてもよく、モジュール３０は構造体の
上に吊るされるか地面に杭打ちされてもよい。

次に第５図には、本発明のらせん状（うず巻形）に巻か
れた大面積光起電カモジュール３０をなかに本発明モジ
ュールが適用され得る詰込み法の１つを表ねり。第す図
の容器７０は、金属、プラスチック、粗布、及びそれに
類するもので、環境の劣化に耐える軽量で寿命の長い材
料で形成されることが好ましい。缶１０はざらにモジュ
ールを封入するキャップ７２をも含む。缶７０はさらに
第４図の骨組６０のようなイ・１加部材を詰込むように
構成され得る。

例えば、骨組６０はらせん状に巻上げられたモジュール
３０の中心ｉ、：１４ｉ人され得る複数個の小部分に分
解されることができる。あるいは缶７０はこの種の内閣
的な器具を保持するように（１４成された付加的収納用
室乃至区画を備えることもできる。モジュールが長方形
に巻上げられる場合には、勿論、適当な形状の貯蔵容器
が用いられよう。

数多くの修正及び変形が本発明の範囲に含まれることは
以上の説明から明らかである。例えば、上記の議論はア
モルファス合金材料から太陽光起電力モジュールを製造
することに主として関連しているが、本発明原理は他の
任意の可撓性薄膜半導体材料に関連して等価の利点をも
って使用されることができる。図面及び説明は本発明の
詳細な説明することを意味するだけであって、限定を意
味するものではない。本発明の範囲は請求の範囲及びそ
のすべての均簀物によって限定されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、複数個の積重ねＮ−１−Ｐ太陽電池を含み、
各電池が半η体合金材料の３つ組の層から成る積層形の
光起電力デバイスの断面図、第２Ａ図は、本発明の原理
にもとづいて構成され、様械的電気的に相互接続された
４個の大面積光起電カバネルを含む大面積パネルジュー
ルの頂部平面説明図、第２Ｂ図は、詰込みの第１段階を
示す部分的に折たたまれた大面積太陽モジ１−ルの透視
図、第２Ｃ図は、大面積太陽モジュールを詰めこむため
の第２の段階で完全に折たたまれた状態を示す透視図、
第２Ｄ図は折たたんだ大面積太陽モジュールを小型にし
て貯蔵するため巻上げた状態を示づ部分透視図、第３図
は、本発明の原理にもとづいて構成された大面積太陽モ
ジュールの１部分で、隣合う大面積パネルの平面移動を
可能ならしめるために用いられる可撓性ヒンジの構造の
詳細を示づ゛拡大部分頂部平面図、第４図は、本発明モ
ジュールを支え方向法めするべく構成させた分解可能な
支持骨組の透視図、及び第５図は、本発明大面積太陽モ
ジコ、−ルを詰めこむべく構成された貯蔵用缶の透視図
である。 １０・・・・・・光起電力デバイス、１２ａ、　１２ｂ
、　１２ｃ・・・・・・光電池、２４．４０・・・・・
・バス格子、３０・・・・・・大面積太陽モジュール、
３２〜３８・・・・・・光起電カバネル、４２・・・・
・・ヒンジ、４６・・・・・・グロメット、４８・・・
・・・端子、５０・・・モジュール端子。 ＦＩＧ、　２Ａ ＦＩＧ、　３

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数個の可撓性、大面積太陽電池パネルを含む、
   詰込み可能、展開可能の大面積太陽モジュールであって
   、 パネルをちようつがい式に相互接続するための手段を有
   することを特徴とし、前記相互接続手段は、パネルがサ
   ンドイッチ式に上にのる形に折りたたまれるように、構
   成されており、且つ前記サンドイッチ状パネルが詰込み
   可能な円筒形状にらせん状に巻かれるように構成されて
   いるモジュール。
2. （２）前記パネルをちようつがい式に相互接続するため
   の前記手段は、各大面積パネルの少なくとも１つの縁と
   結合した複数個のヒンジナックルを有しており、前記ナ
   ックルのそれぞれはピントルが通されるように構成され
   た通路を有しており、隣接するパネルのナックルはほゞ
   同一平面上で相互にかみ合うように間隔をとって配置さ
   れており、前記相互接続手段は、更に、前記相互にかみ
   合うナックルを順に貫通するように配置された可撓性ピ
   ントルを有しており、前記間隔をとつて離したナックル
   が隣接する大面積パネル間の相対的な平面的移動をある
   程度可能ならしめると共に前記パネルをサンドイッチ形
   に折たたむことを可能ならしめ、更に前記可撓性ピント
   ルは前記パネルがらせん状に巻かれることを可能ならし
   める特許請求の範囲第１項に記載のモジュール。
3. （３）前記ヒンジナックルがテーパをつけられており、
   その最大幅の部分は、ナックルが結合されている大面積
   パネルの縁に隣接している特許請求の範囲第２項に記載
   のモジュール。
4. （４）前記可撓性ピントルが、布、より糸、合成ポリマ
   ー、ゴム、金属及びこれらの組み合わせより実質的に成
   るグループから選択された材料から形成された細長い部
   材である特許請求の範囲第２項に記載のモジュール。
5. （５）前記モジュールから電力を取出すための端子手段
   を更に含んでいる特許請求の範囲第１項に記載のモジュ
   ール。
6. （６）前記大面積パネルを、直列、並列または直列−並
   列混合形に電気的に相互接続するための手段をさらに含
   む特許請求の範囲第１項に記載のモジュール。
7. （７）前記大面積パネルのそれぞれが、可撓性の電気伝
   導性基板上に配置された複数個の薄い、可撓性の半導体
   層を含んでいる特許請求の範囲第１項に記載のモジュー
   ル。
8. （８）前記展開されたモジュールを、太陽照射を受ける
   ための向き及び形態に保持するべく構成された支持部材
   をさらに含んでいる特許請求の範囲第１項に記載のモジ
   ュール。
9. （９）前記支持部材は、夫々の長さが、前記相互接続さ
   れたパネルの最大長寸法より大きい２個の可撓性棒状部
   材を含む特許請求の範囲第８項に記載のモジュール。
10. （１０）前記棒状部材が複数個の小さい部分に分解され
    得る特許請求の範囲第９項に記載のモジュール。
11. （１１）前記らせん状に巻かれた、サンドイッチ形の大
    面積パネルを収容するように構成された貯蔵容器をさら
    に含む特許請求の範囲第１項に記載のモジュール。
12. （１２）大面積太陽電池モジュールを詰込むための方法
    であつて、 前記モジュールをその直線状の寸法の少なくとも１つの
    大きさを小さくするように折たたむこと、及び前記折た
    たまれたモジュールを詰込み可能な円筒形状に巻くこと から成る工程を含む方法。
13. （１３）前記モジュールと結合し、前記モジュールが巻
    かれるとき、前記モジュールの折たたまれた部分の相対
    的平面移動を可能ならしめるべく構成されたヒンジ手段
    を備えつける工程をさらに含む特許請求の範囲第１２項
    に記載の方法。