WO2016163121A1 - 光電変換モジュール群および光電変換装置 - Google Patents

光電変換モジュール群および光電変換装置 Download PDF

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photoelectric conversion
conversion module
module group
substrate
rigid
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清茂 児島
祐紀 林
碧 山合
吉田　昌義
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日本ゼオン株式会社
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S30/00—Structural details of PV modules other than those related to light conversion
    • H02S30/20—Collapsible or foldable PV modules
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a photoelectric conversion module group and a photoelectric conversion device.
  • Patent Document 1 a plurality of photoelectric conversion modules (solar cells) arranged at predetermined intervals are connected by a conductive member having flexibility, and have flexibility and elasticity.
  • a sheet body (photoelectric conversion module group) formed by sandwiching a photoelectric conversion module and a conductive member from above and below with a sheet-like transparent film member is disclosed. According to such a sheet body, at the time of use, the sheet body can be expanded, and the electric power generated by the photoelectric conversion module can be taken out and used in an external device. Further, when not in use, the sheet body can be folded and stored and transported easily.
  • Patent Document 2 discloses a technique for connecting terminals of a photoelectric conversion module with a flexible cable.
  • Patent Document 3 discloses a technique for arranging and connecting a plurality of photoelectric conversion modules on a flexible substrate.
  • An object of the present invention is to solve the above-described problems, connect a plurality of photoelectric conversion modules so as to be foldable, improve the connection reliability, and ensure the rigidity of the photoelectric conversion modules. It is to provide a conversion device.
  • the present inventors have intensively studied for the purpose of solving the above problems. Then, the present inventors provide a rigid substrate electrically connected to the photoelectric conversion module on the side opposite to the light receiving surface of the photoelectric conversion module in correspondence with each of the plurality of photoelectric conversion modules, and connect the rigid substrates to each other. It was conceived that by connecting with a flexible conductive member, a plurality of photoelectric conversion modules can be foldably connected, connection reliability can be improved, and the rigidity of the photoelectric conversion modules can be secured.
  • a photoelectric conversion module group of the present invention is a photoelectric conversion module group in which a plurality of photoelectric conversion modules are arranged, and the plurality of photoelectric conversion modules are arranged.
  • a rigid substrate provided on the opposite side of the light receiving surface of the photoelectric conversion module and electrically connected to the corresponding photoelectric conversion module, and a flexible substrate for connecting the rigid substrates to each other And a conductive member.
  • the photoelectric conversion module group can be folded in units of photoelectric conversion modules.
  • the flexible substrate and the photoelectric conversion module are connected via the rigid substrate, connection reliability at each connection portion can be improved.
  • the rigid substrate has high rigidity, it also functions as a reinforcing material, and the rigidity of the photoelectric conversion module can be improved.
  • the present invention has an object to advantageously solve the above-described problem, and the rigid substrate includes a plurality of layers, and the conductive member is connected to the rigid substrate in an inner layer of the rigid substrate. Preferably it is. In this case, the connection reliability between the rigid substrate and the conductive member can be improved. Further, the position of the conductive member in the thickness direction can be adjusted, and the degree of freedom of folding the photoelectric conversion module group can be ensured.
  • the present invention aims to advantageously solve the above-mentioned problems, and it is preferable that the conductive member and the rigid substrate are integrally formed to constitute a rigid flexible substrate. In this case, the connection reliability between the rigid substrate and the conductive member can be improved.
  • the present invention aims to advantageously solve the above-mentioned problems, and the conductive member is preferably a flexible substrate, a flexible flat cable, a mesh wire, a metal thin film, or a thin film tape.
  • the photoelectric conversion module group can be folded in units of photoelectric conversion modules.
  • the present invention is intended to advantageously solve the above-mentioned problems, and it is preferable that the rigid substrate has a shape in which a part of the region is hollowed out. In this case, weight reduction can be achieved while ensuring the rigidity of the photoelectric conversion module.
  • this invention aims at solving the said subject advantageously, and the said electrically-conductive member is respectively the said rigid board
  • this invention aims at solving the said subject advantageously, and the photoelectric conversion apparatus of this invention is mounted
  • the said photoelectric conversion apparatus has a 1st connector, and the said 1st connector can be connected to the said photoelectric conversion module group. It is preferable that a second connector is provided, and the second connector is provided on the rigid board. In this case, the photoelectric conversion module group can be connected by a simple operation such as inserting the second connector into the first connector. Further, since the second connector is provided on the rigid board, it is easy to attach.
  • the photoelectric conversion module group and the photoelectric conversion apparatus it is possible to connect a plurality of photoelectric conversion modules in a foldable manner, improve connection reliability, and ensure the rigidity of the photoelectric conversion modules.
  • FIG. 1 It is a disassembled perspective view which shows the principal part structure of the photoelectric conversion module group which concerns on one Embodiment of this invention. It is sectional drawing of the photoelectric conversion module group shown in FIG. 1, and is a figure which shows the example by which the rigid board
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a main configuration of a photoelectric conversion module group 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the photoelectric conversion module group 10 according to the present embodiment constitutes a photoelectric conversion device that receives power supply and charges with a rechargeable battery in the own device, or supplies power to an external device connected to the own device, It is connected (attached) to the device main body of the photoelectric conversion device and supplies power to the device main body.
  • a photoelectric conversion module group 10 shown in FIG. 1 includes a plurality of photoelectric conversion modules 11 (11a to 11c), a light receiving surface exterior member 12, a plurality of rigid substrates 13 (13a to 13c), and a plurality of flexible substrates 14 (14a). , 14b) and a backside exterior material 15.
  • the photoelectric conversion module 11 includes a solar cell that photoelectrically converts incident light such as sunlight and room light and outputs electric power.
  • the types of solar cells are roughly classified into inorganic types using inorganic materials and organic types using organic materials.
  • Inorganic solar cells include Si-based using Si and compound-based using compounds.
  • Organic solar cells include thin film systems such as low molecular vapor deposition systems using organic pigments, polymer coating systems using conductive polymers, and coating conversion systems using conversion semiconductors, titania, and organic dyes. And a dye sensitizing system comprising an electrolyte.
  • Examples of the solar cell include an organic-inorganic hybrid solar cell and a solar cell using a perovskite compound.
  • the various solar cells described above can be used. However, in general, an organic solar cell can have a thin and flexible structure and is suitable for use in the present invention.
  • the photoelectric conversion modules 11a to 11c are arranged at intervals in a predetermined direction.
  • the number of the photoelectric conversion modules 11 which comprise the photoelectric conversion module group 10 is demonstrated using the example which is 3, it is not restricted to this.
  • the number of the photoelectric conversion modules 11 constituting the photoelectric conversion module group 10 may be 2 or 4 or more.
  • the light receiving surface side of the photoelectric conversion module 11 is provided with a light receiving surface exterior member 12 that is flexible and protects the light receiving surface of the photoelectric conversion module 11.
  • Film-shaped transparent members 26a, 26b, and 26c are provided on portions of the light-receiving surface exterior member 12 that correspond to the respective light-receiving surfaces of the photoelectric conversion modules 11a, 11b, and 11c.
  • the light receiving surface exterior member 12 is shown as one member that covers all the photoelectric conversion modules 11, but may be provided corresponding to each photoelectric conversion module 11.
  • the transparent members 26a, 26b, and 26c are not distinguished, they are referred to as the transparent member 26.
  • a rigid substrate 13 is provided on the opposite side (back side) of the light receiving surface of the photoelectric conversion module 11.
  • the rigid substrate 13 is a highly rigid substrate.
  • rigid substrates 13a to 13c are provided corresponding to the photoelectric conversion modules 11a to 11c, respectively.
  • the photoelectric conversion module 11 and the corresponding rigid substrate 13 are electrically connected.
  • the flexible substrate 14 is a conductive member having flexibility, and connects the rigid substrates 13 to each other.
  • the flexible substrate 14a connects the rigid substrate 13a and the rigid substrate 13b
  • the flexible substrate 14b connects the rigid substrate 13b and the rigid substrate 13c.
  • the rigid substrates 13a to 13c are electrically connected to the photoelectric conversion modules 11a to 11c, respectively. Therefore, in the photoelectric conversion module group 10, the photoelectric conversion modules 11a to 11c are connected in series in the arrangement order.
  • a flexible backside exterior material 15 is provided for protection against external impacts.
  • the rigid substrates 13 are connected to each other by the flexible substrate 14 that is a conductive member having flexibility. Further, since the light receiving surface exterior member 12 and the back surface exterior member 15 also have flexibility, the photoelectric conversion module group 10 can be folded in units of the photoelectric conversion module 11.
  • the photoelectric conversion module 11 and the rigid substrate 13 are electrically connected. Therefore, the connection reliability between the photoelectric conversion module 11 and the rigid substrate 13 can be improved. Moreover, since the rigid board
  • substrate 13 has high rigidity, it functions also as a reinforcing material of the photoelectric conversion module 11, and the improvement of the rigidity of the photoelectric conversion module 11 can also be aimed at.
  • FIGS 2A and 2B are cross-sectional views of the photoelectric conversion module group 10 along the arrangement direction of the photoelectric conversion modules 11.
  • the photoelectric conversion module 11 is stacked on the rigid substrate 13. Further, the rigid substrates 13 are connected to each other by a flexible substrate 14. The back sides of the rigid substrate 13 and the flexible substrate 14 are covered with a back exterior material 15. A portion corresponding to the light receiving surface of the photoelectric conversion module 11 is covered with a transparent member 26. Further, the portion other than the light receiving surface of the photoelectric conversion module 11 (the portion not covered with the transparent member 26) and the front side of the flexible substrate 14 are covered with the light receiving surface exterior member 12.
  • the connection reliability at each connection portion can be improved.
  • the thickness of the light receiving surface exterior member 12 is 0.5 mm
  • the thickness of the photoelectric conversion module 11 is 0.5 mm
  • the thickness of the rigid substrate 13 is 1.0 mm
  • the thickness of the flexible substrate 14 is 0.1 mm
  • the thickness of the backside exterior material 15 is 0.5 mm. The presence of the light receiving surface exterior member 12 and the back surface exterior member 15 can reduce the curvature R of the flexible substrate 14 when the photoelectric conversion module group 10 is folded.
  • the rigid substrate 13 is composed of a plurality of layers such as a positive electrode layer, a negative electrode layer, and a solder resist layer.
  • 2A shows an example in which the rigid substrate 13 is composed of five layers and each layer has the same thickness
  • FIG. 2B shows an example in which the rigid substrate 13 is composed of two layers and the thickness of each layer is different. Yes.
  • the flexible substrate 14 is preferably connected to the rigid substrate 13 in the inner layer of the rigid substrate 13 as shown in FIGS. 2A and 2B. By doing so, the position of the flexible substrate 14 in the thickness direction can be adjusted.
  • the ability to adjust the position of the flexible substrate 14 in the thickness direction is important for ensuring the degree of freedom of folding the photoelectric conversion module group 10. Further, the connection reliability between the rigid substrate 13 and the flexible substrate 14 can be improved.
  • the rigid substrate 13 is provided at a predetermined interval so as to sandwich one flexible substrate 14. Therefore, since the flexible substrate 14 is provided in the inner layer of the rigid substrate 13, the connection reliability between the flexible substrate 14 and the rigid substrate 13 can be improved. Moreover, since the flexible substrate 14 is provided in the inner layer of the rigid substrate 13, noise can be suppressed. Further, the through hole 21 penetrating the rigid substrate 13 and the flexible substrate 14 is formed, and the strength can be increased by inserting the pin 22 into the through hole 21 and soldering.
  • the present invention is not limited to this.
  • a conductive member for connecting the rigid substrates 13 to each other a flexible flat cable, a mesh wire, a metal thin film (such as a copper foil or a silver foil), a thin film tape (such as a copper tape), or the like may be used.
  • the rigid substrate 13 is configured to cover the entire back surface of the photoelectric conversion module 11, but is not limited thereto.
  • the rigid substrate 13 may have a hollow structure in which a part of the region is hollowed out. With such a configuration, the weight can be reduced while serving as a reinforcing material.
  • a film layer may be provided between the rigid substrate 13 and the back surface exterior material 15 when the back surface exterior material 15 is bent in the region where the rigid substrate 13 is hollowed out. By doing so, it is possible to suppress the occurrence of deflection of the back surface exterior member 15.
  • FIG. 5 is a diagram showing an overview of the photoelectric conversion device 1 in which the photoelectric conversion module group 10 is mounted.
  • the photoelectric conversion device 1 includes a photoelectric conversion module group 10, an interface 2, and a device body 3.
  • the photoelectric conversion module group 10 is connected to the apparatus main body 3 via the interface 2.
  • a configuration for accumulating power supplied from the outside or an external device connected via a predetermined interface such as a USB (Universal Serial Bus) interface is used.
  • a configuration for supplying power is provided.
  • the photoelectric conversion apparatus 1 accumulates the power supplied from the photoelectric conversion module group 10 via the interface 2 or supplies the power supplied from the photoelectric conversion module group 10 or the accumulated power to the connected external device. To do.
  • the photoelectric conversion module group 10 receives incident light while being electrically and mechanically connected to the device body 3 of the photoelectric conversion device 1 via the interface 2. It will be spread out as possible.
  • the photoelectric conversion modules 11a to 11c are connected in series in the order of arrangement. As shown in FIG. 5, one of the photoelectric conversion modules 11 a to 11 c is connected to the device main body 3 of the photoelectric conversion device 1 via the interface 2. Therefore, the electric power generated by each of the photoelectric conversion modules 11a to 11c is added and supplied to the device body 3 of the photoelectric conversion device 1 via the interface 2.
  • the photoelectric conversion module group 10 when not in use (stored), the photoelectric conversion module group 10 is folded as shown in FIG. Therefore, storage and transportation are facilitated, and convenience can be improved.
  • connection method between the interface 2 and the photoelectric conversion module group 10 for example, there is a connection method using a USB connector.
  • a female connector 2 a first connector
  • the photoelectric conversion module group 10 is provided with a male connector (second connector).
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of attaching a connector (second connector) to the photoelectric conversion module group 10.
  • the male connector 19 is provided on the rigid substrate 13 (the inner layer of the rigid substrate 13). 8 shows an example in which the upper surfaces of the rigid substrate 13 and the flexible substrate 14 are covered with an exterior material 16, and the lower surfaces of the rigid substrate 13 and the flexible substrate 14 are covered with a back surface exterior material 15. .
  • the connector 19 can be easily attached by attaching the connector 19 on the rigid board 13 as in the present embodiment.
  • FIG. 9 is a view showing another example of attachment of the connector 19.
  • a rigid substrate 13 to which the photoelectric conversion module 11 is connected and a rigid substrate 13 to which the photoelectric conversion module 11 is not connected are connected by a flexible substrate 14, and the rigid substrate 13 to which the photoelectric conversion module 11 is not connected is connected.
  • a connector 19 may be provided on the substrate 13 (the inner layer of the rigid substrate 13).
  • the light receiving surface exterior member 12 is described using the example provided on the light receiving surface side of the photoelectric conversion module 11, but the present invention is not limited to this.
  • the light receiving surface exterior member 12 is removed, and instead, the entire surface of the photoelectric conversion module 11 and a part of the flexible substrate 14 are covered with a cap-shaped transparent member 17.
  • the configuration may be such that the portion of the flexible substrate 14 that is not covered is covered with the exterior material 16 and the rigid substrate 13 and the flexible substrate 14 are covered with the back surface exterior material 15 on the lower surface.
  • the light receiving surface exterior member 12 is removed on the upper surface, and instead, the portion of the rigid substrate 13 that is not covered with the photoelectric conversion module 11 and the flexible substrate 14 are covered with the exterior member 16. On the lower surface, the rigid substrate 13 and the flexible substrate 14 may be covered with the back surface exterior material 15.
  • 10A and 10B show an example in which the rigid substrate 13 has five layers. However, the rigid substrate 13 is not limited to this. For example, as shown in FIG. 2B, the rigid substrate 13 has two layers. It may be configured as follows.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a connection portion between the rigid substrate 13 and the flexible substrate 14.
  • the flexible substrate 14 is 40% vertically from the vertical center of the rigid substrate 13 and the photoelectric conversion module 11 combined. It is preferable that it is provided in the range. By setting it as such a structure, the connection reliability of the connection part of the rigid board
  • a photoelectric conversion module group and a photoelectric conversion apparatus that can connect a plurality of photoelectric conversion modules in a foldable manner, improve the connection reliability between the photoelectric conversion modules, and ensure the rigidity of the photoelectric conversion modules. Can be provided.

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Abstract

　本発明は、複数の光電変換モジュールを折り畳み可能に接続するとともに、光電変換モジュール同士の接続信頼性の向上および光電変換モジュールの剛性の確保を図ることを目的とする。本発明によれば、複数の光電変換モジュール１１が配列され、複数の光電変換モジュール１１それぞれに対応して、光電変換モジュール１１の受光面とは反対側に設けられ、対応する光電変換モジュール１１と電気的に接続されたリジッド基板１３と、リジッド基板１３同士を接続するフレキシブル基板１４とを有する光電変換モジュール群１０が得られる。

Description

光電変換モジュール群および光電変換装置
　本発明は、光電変換モジュール群および光電変換装置に関する。
　近年、商用電源を得られない外出先などでも、利用者が、スマートフォン、ノートＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、タブレットＰＣなどの携帯機器を利用できるように、携帯可能な発電装置の需要が高まっている。
　そこで、例えば、特許文献１には、所定の間隔を隔てて配列された複数の光電変換モジュール（太陽電池セル）同士を、可撓性を有する導電部材により接続し、柔軟性および伸縮性を有するシート状の透明フィルム部材で、光電変換モジュールおよび導電部材を上下から挟んで形成されたシート体（光電変換モジュール群）が開示されている。このようなシート体によれば、使用時には、シート体を広げ、光電変換モジュールにより発電された電力を取り出して外部機器で利用することができる。また、非使用時には、シート体を折り畳んで容易に収納、運搬することができる。
　可撓性を有する導電部材により光電変換モジュール同士を接続する技術として、例えば、特許文献２には、光電変換モジュールの端子同士を、可撓性を有するケーブルで接続する技術が開示されている。また、特許文献３には、フレキシブル基板上に複数の光電変換モジュールを配列させて、接続する技術が開示されている。
特開平９－５１１１８号公報 特許第５３２４１４７号 特開２０１１－０７７３６１号公報
　特許文献２に開示されている技術においては、光電変換モジュールの端子とケーブルとの接続部分で断線が生じやすく、接続信頼性が低いという課題がある。
　特許文献３に開示されている技術によれば、フレキシブル基板上に配列された複数の光電変換モジュールを、フレキシブル基板を介して接続しているため、接続信頼性を向上させることができる。しかし、特許文献３に開示されている技術においては、光電変換モジュールを支持するのがフレキシブル基板であるため、光電変換モジュールの剛性を十分に確保できないという問題がある。特に、近年では、光電変換モジュールの薄型化が進展しており、剛性の確保は重要な問題となる。
　本発明の目的は、上述した課題を解決し、複数の光電変換モジュールを折り畳み可能に接続するとともに、接続信頼性の向上および光電変換モジュールの剛性の確保を図ることができる光電変換モジュール群および光電変換装置を提供することにある。
　本発明者らは、上記課題を解決することを目的として鋭意検討を行った。そして、本発明者らは、複数の光電変換モジュールそれぞれに対応させて、光電変換モジュールの受光面とは反対側に、光電変換モジュールと電気的に接続されたリジッド基板を設け、リジッド基板同士を可撓性の導電部材により接続することで、複数の光電変換モジュールを折り畳み可能に接続するとともに、接続信頼性の向上および光電変換モジュールの剛性の確保を図ることができることに着想した。
　この発明は、上記課題を有利に解決することを目的としたものであり、本発明の光電変換モジュール群は、複数の光電変換モジュールが配列された光電変換モジュール群であって、前記複数の光電変換モジュールそれぞれに対応して、前記光電変換モジュールの受光面とは反対側に設けられ、対応する光電変換モジュールと電気的に接続されたリジッド基板と、前記リジッド基板同士を接続する可撓性の導電部材と、を有することを特徴とする。このように、リジッド基板同士が可撓性の導電部材で接続されているため、光電変換モジュール群は、光電変換モジュール単位で折り畳み可能となる。また、リジッド基板を介して、フレキシブル基板と光電変換モジュールとが接続されるため、各接続部での接続信頼性を向上させることができる。また、リジッド基板は剛性が高いため、補強材としても機能し、光電変換モジュールの剛性の向上を図ることもできる。
　また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的としたものであり、前記リジッド基板は、複数層からなり、前記導電部材は、前記リジッド基板の内層において前記リジッド基板と接続されていることが好ましい。この場合、リジッド基板と導電部材との接続信頼性の向上を図ることができる。また、導電部材の厚さ方向の位置の調整が可能となり、光電変換モジュール群の折り畳み自由度を確保することができる。
　また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的としたものであり、前記導電部材と前記リジッド基板とは一体的に形成され、リジッドフレキシブル基板を構成することが好ましい。この場合、リジッド基板と導電部材との接続信頼性の向上を図ることができる。
　また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的としたものであり、前記導電部材は、フレキシブル基板、フレキシブルフラットケーブル、網線、金属薄膜または薄膜テープであることが好ましい。この場合、光電変換モジュール群を、光電変換モジュール単位で折り畳み可能とすることができる。
　また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的としたものであり、前記リジッド基板は、一部の領域を中抜きした形状であることが好ましい。この場合、光電変換モジュールの剛性を確保しつつ、軽量化を図ることができる。
　また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的としたものであり、前記導電部材は、前記リジッド基板と前記光電変換モジュールとを合わせた上下方向の中心から上下にそれぞれ前記リジッド基板と前記光電変換モジュールとを合わせた厚みの４０％以内の位置に設けられていることが好ましい。この場合、リジッド基板と導電部材との接続信頼性の向上を図ることができる。
　また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的としたものであり、本発明の光電変換装置は、上述したいずれかの光電変換モジュール群が装着され、装着された光電変換モジュール群の光電変換モジュールから電力供給を受けることを特徴とする。
　また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的としたものであり、前記光電変換装置は第１のコネクタを有し、前記光電変換モジュール群には前記第１のコネクタと接続可能な第２のコネクタが設けられ、前記第２のコネクタは、前記リジッド基板上に設けられていることが好ましい。この場合、第２のコネクタを第１のコネクタに差し込むといった簡易な操作により、光電変換モジュール群を接続することができる。また、第２のコネクタはリジッド基板上に設けられているため、取り付けが容易となる。
　本発明に係る光電変換モジュール群および光電変換装置によれば、複数の光電変換モジュールを折り畳み可能に接続するとともに、接続信頼性の向上および光電変換モジュールの剛性の確保を図ることができる。
本発明の一実施形態に係る光電変換モジュール群の要部構成を示す分解斜視図である。 図１に示す光電変換モジュール群の断面図であり、リジッド基板が５層で構成された例を示す図である。 図１に示す光電変換モジュール群の断面図であり、リジッド基板が２層で構成された例を示す図である。 図１に示すリジッド基板およびフレキシブル基板がリジッドフレキシブル基板を構成する場合を示す図である。 図１に示すリジッド基板の他の構成例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る光電変換装置の概観を示す図である。 本発明の一実施形態に係る光電変換装置の概観を示す図である。 図６に示すインタフェースの外観を示す図である。 図１に示すリジッド基板の他の構成例を示す図である。 図１に示すリジッド基板の他の構成例を示す図である。 図１に示すリジッド基板の他の構成例を示す図である。 図１に示すリジッド基板の他の構成例を示す図である。 図１に示すリジッド基板とフレキシブル基板との接続部分の上面図である。
　以下、本発明の実施の形態について説明する。
　図１は、本発明の一実施形態に係る光電変換モジュール群１０の要部構成を示す分解斜視図である。本実施形態に係る光電変換モジュール群１０は、電力供給を受けて、自装置内の充電池で充電したり、自装置に接続された外部機器に電力供給したりする光電変換装置を構成し、光電変換装置の装置本体に接続（装着）され、装置本体に電力供給するものである。
　図１に示す光電変換モジュール群１０は、複数の光電変換モジュール１１（１１ａ～１１ｃ）と、受光面外装材１２と、複数のリジッド基板１３（１３ａ～１３ｃ）と、複数のフレキシブル基板１４（１４ａ，１４ｂ）と、裏面外装材１５とを有する。
　光電変換モジュール１１は、太陽光、室内光などの入射光を光電変換して電力を出力する太陽電池を備える。
　太陽電池の種類としては大別して、無機系材料を用いた無機系と、有機系材料を用いた有機系とがある。無機系の太陽電池としては、Ｓｉを用いたＳｉ系、化合物を用いた化合物系などがある。また、有機系の太陽電池としては、有機顔料を用いた低分子蒸着系、導電性高分子を用いた高分子塗布系、変換型半導体を用いた塗布変換系などの薄膜系、チタニア、有機色素および電解質から成る色素増感系などがある。また、太陽電池としては、有機無機ハイブリッド太陽電池、ペロブスカイト系化合物を用いた太陽電池などもある。本発明においては、上述した各種の太陽電池を用いることができる。ただし、一般に、有機系の太陽電池は、薄型かつフレキシブルな構成とすることができ、本発明に用いるのに好適である。
　図１に示す光電変換モジュール群１０においては、光電変換モジュール１１ａ～１１ｃが、所定の方向に間隔を隔てて配列されている。なお、本実施形態においては、光電変換モジュール群１０を構成する光電変換モジュール１１の数は３である例を用いて説明するが、これに限られるものではない。光電変換モジュール群１０を構成する光電変換モジュール１１の数は、２あるいは４以上であってもよい。
　光電変換モジュール１１の受光面側には、可撓性を有し、光電変換モジュール１１の受光面を保護するための受光面外装材１２が設けられている。受光面外装材１２の、光電変換モジュール１１ａ，１１ｂ，１１ｃそれぞれの受光面に対応する部分には、フィルム状の透明部材２６ａ，２６ｂ，２６ｃが設けられている。なお、図１においては、受光面外装材１２は、全ての光電変換モジュール１１を覆うような１つの部材として示されているが、各光電変換モジュール１１に対応して設けられてもよい。なお、以下では、透明部材２６ａ，２６ｂ，２６ｃを区別しない場合には、透明部材２６と称する。
　光電変換モジュール１１の受光面とは反対側（裏側）には、リジッド基板１３が設けられている。リジッド基板１３は、剛性の高い基板である。図１に示す光電変換モジュール群１０においては、光電変換モジュール１１ａ～１１ｃそれぞれに対応して、リジッド基板１３ａ～１３ｃが設けられている。光電変換モジュール１１と、対応するリジッド基板１３とは電気的に接続されている。
　フレキシブル基板１４は、可撓性を有する導電部材であり、リジッド基板１３同士を接続する。図１に示す光電変換モジュール群１０においては、フレキシブル基板１４ａは、リジッド基板１３ａとリジッド基板１３ｂとを接続し、フレキシブル基板１４ｂは、リジッド基板１３ｂとリジッド基板１３ｃとを接続する。上述したように、リジッド基板１３ａ～１３ｃはそれぞれ、光電変換モジュール１１ａ～１１ｃと電気的に接続されている。そのため、光電変換モジュール群１０においては、光電変換モジュール１１ａ～１１ｃが、配列順に直列に接続されている。
　リジッド基板１３およびフレキシブル基板１４の裏側には、外部からの衝撃に対する保護のために、可撓性を有する裏面外装材１５が設けられている。
　このように、本実施形態に係る光電変換モジュール群１０においては、リジッド基板１３同士が可撓性を有する導電部材であるフレキシブル基板１４により接続されている。また、受光面外装材１２および裏面外装材１５も可撓性を有するため、光電変換モジュール群１０は、光電変換モジュール１１単位で折り畳むことが可能である。
　また、本実施形態に係る光電変換モジュール群１０においては、光電変換モジュール１１とリジッド基板１３とが、電気的に接続されている。そのため、光電変換モジュール１１とリジッド基板１３との間の接続信頼性を向上させることができる。また、リジッド基板１３は剛性が高いため、光電変換モジュール１１の補強材としても機能し、光電変換モジュール１１の剛性の向上を図ることもできる。
　図２Ａ，２Ｂは、光電変換モジュール１１の配列方向に沿った光電変換モジュール群１０の断面図である。
　図２Ａ，２Ｂに示すように、リジッド基板１３の上に光電変換モジュール１１が積層されている。また、リジッド基板１３同士が、フレキシブル基板１４により接続されている。リジッド基板１３およびフレキシブル基板１４の裏側は、裏面外装材１５により覆われている。光電変換モジュール１１の受光面に対応する部分は、透明部材２６により覆われている。また、光電変換モジュール１１の受光面以外の部分（透明部材２６により覆われていない部分）およびフレキシブル基板１４の表側は受光面外装材１２により覆われている。
　このように、リジッド基板１３を介して、光電変換モジュール１１とフレキシブル基板１４とが接続されていることで、各接続部での接続信頼性を向上させることができる。
　なお、例えば、受光面外装材１２の厚みは０．５ｍｍであり、光電変換モジュール１１の厚みは０．５ｍｍであり。リジッド基板１３の厚みは１．０ｍｍであり、フレキシブル基板１４の厚みは０．１ｍｍであり、裏面外装材１５の厚みは０．５ｍｍである。受光面外装材１２および裏面外装材１５があることで、光電変換モジュール群１０の折り畳み時の、フレキシブル基板１４の曲率Ｒを緩和することができる。
　通常、リジッド基板１３は、＋電極層や－電極層、ソルダーレジスト層など複数層で構成されている。図２Ａは、リジッド基板１３が５層で構成され、各層が同一の厚さである例を示し、図２Ｂは、リジッド基板１３が２層で構成され、各層の厚さが異なる例を示している。
　フレキシブル基板１４は、図２Ａ，２Ｂに示すように、リジッド基板１３の内層において、リジッド基板１３と接続されていることが好ましい。こうすることで、フレキシブル基板１４の厚さ方向の位置の調整が可能となる。フレキシブル基板１４の厚さ方向の位置の調整が可能であることは、光電変換モジュール群１０の折り畳み自由度を確保するために重要である。また、リジッド基板１３とフレキシブル基板１４との接続信頼性の向上を図ることができる。
　なお、これまでは、リジッド基板１３とフレキシブル基板１４とを分けて説明したが、これに限られるものではない。リジッド基板１３とフレキシブル基板１４とが一体的に形成されたリジッドフレキシブル基板を用いることも可能である。
　リジッドフレキシブル基板では、図３に示すように、１枚のフレキシブル基板１４を挟むように、リジッド基板１３が所定の間隔を隔てて設けられる。そのため、フレキシブル基板１４がリジッド基板１３の内層に設けられているため、フレキシブル基板１４とリジッド基板１３との接続信頼性の向上を図ることができる。また、フレキシブル基板１４がリジッド基板１３の内層に設けられているため、ノイズを抑制することができる。また、リジッド基板１３およびフレキシブル基板１４を貫通するスルーホール２１を形成し、スルーホール２１にピン２２を挿入して半田付けすることで、強度を高めることができる。
　また、本実施形態においては、リジッド基板１３同士を接続する導電部材として、フレキシブル基板１４を用いる例を用いて説明したが、これに限られるものではない。リジッド基板１３同士を接続する導電部材としては、フレキシブルフラットケーブル、網線、金属薄膜（銅箔、銀箔など）、薄膜テープ（銅テープなど）などを用いてもよい。
　また、本実施形態においては、リジッド基板１３は、光電変換モジュール１１の裏面全体を覆うように構成されていたが、これに限られるものではない。例えば、図４に示すように、リジッド基板１３は、一部の領域を中抜きした中抜き構造を有していてもよい。このような構成とすることで、補強材としての役割を果たしつつ、軽量化を図ることができる。なお、リジッド基板１３を中抜きした領域で裏面外装材１５のたわみが発生する場合には、リジッド基板１３と裏面外装材１５との間にフィルム層を設けてもよい。こうすることで、裏面外装材１５のたわみの発生を抑制することができる。
　図５は、光電変換モジュール群１０が装着された光電変換装置１の概観を示す図である。
　図５に示すように、光電変換装置１は、光電変換モジュール群１０と、インタフェース２と、装置本体３とを備える。光電変換モジュール群１０は、インタフェース２を介して、装置本体３に接続される。装置本体３には、記載は省略するが、外部から供給された電力を蓄積するため構成や、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓ）インタフェースなどの所定のインタフェース（不図示）を介して接続された外部機器に電力を供給するための構成が設けられている。そして、光電変換装置１は、光電変換モジュール群１０からインタフェース２を介して供給された電力を蓄積したり、光電変換モジュール群１０から供給された電力あるいは蓄積電力を、接続された外部機器に供給したりする。
　ここで、使用時には、図５に示すように、光電変換モジュール群１０は、インタフェース２を介して光電変換装置１の装置本体３に電気的および機械的に接続された状態で、入射光を受光可能なように、広げて設置される。
　上述したように、光電変換モジュール１１ａ～１１ｃは、配列順に直列に接続されている。そして、図５に示すように、光電変換モジュール１１ａ～１１ｃの１つが、インタフェース２を介して光電変換装置１の装置本体３に接続されている。そのため、光電変換モジュール１１ａ～１１ｃそれぞれが発電した電力が加算されて、インタフェース２を介して光電変換装置１の装置本体３に供給される。
　一方、非使用時（収納時）には、図６に示すように、光電変換モジュール群１０が折り畳まれる。そのため、収納、運搬が容易となり、利便性の向上を図ることができる。
　なお、インタフェース２と光電変換モジュール群１０との接続方式としては、例えば、ＵＳＢコネクタを用いた接続方式がある。この方式では、図７に示すように、インタフェース２の一面にメス構造のコネクタ２ａ（第１のコネクタ）が設けられる。そして、光電変換モジュール群１０にはオス構造のコネクタ（第２のコネクタ）を設ける。このような構成により、第２のコネクタを第１のコネクタに差し込むという簡易な操作により、インタフェース２と光電変換モジュール群１０とを接続することができる。
　図８は、光電変換モジュール群１０へのコネクタ（第２のコネクタ）の取り付け例を示す図である。図８に示すように、オス構造のコネクタ１９がリジッド基板１３（リジッド基板１３の内層）上に設けられる。なお、図８においては、リジッド基板１３およびフレキシブル基板１４の上面は外装材１６により覆われており、リジッド基板１３およびフレキシブル基板１４の下面は裏面外装材１５により覆われている例を示している。
　通常、コネクタ１９を取り付けるためには、コネクタ１９の取り付け部分にある程度の剛性が要求される。リジッド基板１３は剛性を有するため、本実施形態のようにリジッド基板１３上にコネクタ１９を取り付けることで、コネクタ１９の取り付けが容易となる。
　図９は、コネクタ１９の他の取り付け例を示す図である。図９に示すように、光電変換モジュール１１が接続されたリジッド基板１３と光電変換モジュール１１が接続されていないリジッド基板１３とをフレキシブル基板１４により接続し、光電変換モジュール１１が接続されていないリジッド基板１３（リジッド基板１３の内層）上に、コネクタ１９を設けてもよい。
　なお、本実施形態においては、受光面外装材１２が光電変換モジュール１１の受光面側に設けられる例を用いて説明したが、これに限られるものではない。
　例えば、図１０Ａに示すように、上面では、受光面外装材１２を除去し、代わりに、キャップ状の透明部材１７により光電変換モジュール１１全面およびフレキシブル基板１４の一部を覆い、透明部材１７で覆われないフレキシブル基板１４の部分を外装材１６で覆い、下面では、リジッド基板１３およびフレキシブル基板１４を裏面外装材１５により覆うという構成でもよい。
　また、例えば、図１０Ｂに示すように、上面では、受光面外装材１２を除去し、代わりに、光電変換モジュール１１で覆われていないリジッド基板１３の部分およびフレキシブル基板１４を外装材１６で覆い、下面では、リジッド基板１３およびフレキシブル基板１４は裏面外装材１５により覆われるという構成でもよい。なお、図１０Ａ，１０Ｂにおいては、リジッド基板１３が５層である例を示しているが、リジッド基板１３はこれに限るものではなく、例えば、図２Ｂに示すように、リジッド基板１３が２層の構成であってもよい。
　図１１は、リジッド基板１３とフレキシブル基板１４との接続部分の断面図である。
　リジッド基板１３と光電変換モジュール１１とを合わせた上下方向の厚さを１００％とすると、フレキシブル基板１４は、リジッド基板１３と光電変換モジュール１１とを合わせた上下方向の中心から上下に４０％の範囲に設けられていることが好ましい。このような構成とすることで、リジッド基板１３とフレキシブル基板１４との接続部分の接続信頼性の向上を図ることができる。
　本発明を図面および実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形または修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形または修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各ブロックなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数のブロックを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
　本発明によれば、複数の光電変換モジュールを折り畳み可能に接続するとともに、光電変換モジュール同士の接続信頼性の向上および光電変換モジュールの剛性の確保を図ることができる光電変換モジュール群および光電変換装置を提供することができる。
　１　　光電変換装置
　２　　インタフェース
　２ａ　　コネクタ
　３　　装置本体
　１０　　光電変換モジュール群
　１１　　光電変換モジュール
　１２　　受光面外装材
　１３　　リジッド基板
　１４　　フレキシブル基板
　１５　　裏面外装材
　１６　　外装材
　１７，２６　　透明部材
　１９　　コネクタ
　２１　　スルーホール
　２２　　ピン

Claims (8)

  1. 　複数の光電変換モジュールが配列された光電変換モジュール群であって、
    　前記複数の光電変換モジュールそれぞれに対応して、前記光電変換モジュールの受光面とは反対側に設けられ、対応する光電変換モジュールと電気的に接続されたリジッド基板と、
    　前記リジッド基板同士を接続する可撓性の導電部材と、を有することを特徴とする光電変換モジュール群。
  2. 　請求項１記載の光電変換モジュール群において、
    　前記リジッド基板は、複数層からなり、
    　前記導電部材は、前記リジッド基板の内層において前記リジッド基板と接続されていることを特徴とする光電変換モジュール群。
  3. 　請求項１または２記載の光電変換モジュール群において、
    　前記導電部材と前記リジッド基板とは一体的に形成され、リジッドフレキシブル基板を構成することを特徴とする光電変換モジュール群。
  4. 　請求項１から３のいずれか一項に記載の光電変換モジュール群において、
    　前記導電部材は、フレキシブル基板、フレキシブルフラットケーブル、網線、金属薄膜または薄膜テープであることを特徴とする光電変換モジュール群。
  5. 　請求項１から４のいずれか一項に記載の光電変換モジュール群において、
    　前記リジッド基板は、一部の領域を中抜きした形状であることを特徴とする光電変換モジュール群。
  6. 　請求項１から５のいずれか一項に記載の光電変換モジュール群において、
    　前記導電部材は、前記リジッド基板と前記光電変換モジュールとを合わせた上下方向の中心から上下にそれぞれ前記リジッド基板と前記光電変換モジュールとを合わせた厚みの４０％以内の位置に設けられていることを特徴とする光電変換モジュール群。
  7. 　請求項１から６のいずれか一項に記載の光電変換モジュール群が装着され、該装着された光電変換モジュール群内の光電変換モジュールから電力供給を受けることを特徴とする光電変換装置。
  8. 　請求項７記載の光電変換装置において、
    　第１のコネクタを有し、
    　前記光電変換モジュール群には前記第１のコネクタと接続可能な第２のコネクタが設けられ、
    　前記第２のコネクタは、前記リジッド基板上に設けられていることを特徴とする光電変換装置。
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