(57)【要約】【課題】プラズマ密度が高い環境下でのアーク放電の発生を抑制し易いと共に太陽電池の実装効率の向上および軽量化を図り易い太陽電池パネルを得ること。【解決手段】基板１と、該基板の上面１ａに実装された複数の太陽電池３と、該複数の太陽電池を覆う透光性フィルム１０Ａとを備えた太陽電池パネル２０Ａを構成するにあたり、各太陽電池、基板の上面、基板の側面１ｂをそれぞれ透光性フィルムで覆って、該透光性フィルムを基板の下面１ｃで基板に固定することにより、プラズマ密度が高い環境下でのトリプルジャンクションの形成を防止してアーク放電の発生を抑制する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板の上面に実装された複数の太陽電池と、該複数の太陽電池を覆う透光性フィルムとを備え、
前記透光性フィルムは、前記複数の太陽電池、前記基板の上面、および前記基板の側面をそれぞれ覆って、前記基板の下面で該基板に固定されていることを特徴とする太陽電池パネル。
【請求項２】
前記透光性フィルムは、接着剤により前記基板の下面に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池パネル。
【請求項３】
前記透光性フィルムは、複数の貫通孔を縁部に有し、
前記接着剤は、前記貫通孔から該貫通孔の周囲に亘って塗工されて、前記透光性フィルムを前記基板の下面に固定している、
ことを特徴とする請求項２に記載の太陽電池パネル。
【請求項４】
前記透光性フィルムは、前記基板の側面から離隔して該側面を覆っていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の太陽電池パネル。
【請求項５】
前記透光性フィルムは、電気絶縁性を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の太陽電池パネル。
【請求項６】
前記透光性フィルムは、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合樹脂からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の太陽電池パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は太陽電池パネルに関するものであり、特にプラズマ密度が高い環境下でもアーク放電の発生が抑制される太陽電池パネルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
これまで数多くの人工衛星や宇宙船等の宇宙機が宇宙空間に打ち上げられている。近年では宇宙機の高機能化が進んでおり、これに伴って宇宙機への大電力の供給が求められるようになってきている。宇宙機での電源としては太陽電池パネルが用いられるので、大電力の供給が可能な太陽電池パネルの開発が求められている。例えば、１ＭＷレベルの大電力が必要な大型宇宙船を実現するためには、１つの太陽電池パネルで少なくとも３００〜４００Ｖ以上の高電圧による発電が必要であると考えられる。
【０００３】
例えば地球低軌道のようにプラズマ密度が高い宇宙空間では、電子とイオンの質量差から、太陽電池は周辺プラズマに対して負の電位をもつようになる。太陽電池が周辺プラズマに対して１００〜２００Ｖ以上の負電位をもつと、太陽電池や太陽電池同士を接続するインタコネクタ等の導電体、太陽電池を覆うカバーガラス等の絶縁体、およびプラズマ空間（宇宙空間）の３者が接する三重接合点（以下「トリプルジャンクション」という）においてアーク放電が発生することが知られている。
【０００４】
したがって、プラズマ密度が高い宇宙空間において３００〜４００Ｖ以上の高電圧で発電する太陽電池パネルを実現するためには、上記のアーク放電を抑制する必要がある。このため、例えば非特許文献１に記載された太陽電池パネル（ソーラアレイ）では、放射線耐性を有する透光フィルムをイオンバリアとして用い、該透光性フィルムで太陽電池アレイの表面を覆うことによりトリプルジャンクションの形成を防止して上記のアーク放電を抑制している。この太陽電池パネルでは、太陽電池が周辺プラズマに対して８００Ｖの負電位まで帯電しても、アーク放電が生じないことが確認されている。
【０００５】
【非特許文献１】S.  Hosoda,  et  al,  “Development  of  400V  solar  array  technology  for  LEO  spacecraft”,  9th  Spacecraft  Charging  Technology  Conference,  Tsukuba,  Japan,  2005.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献１に記載された太陽電池パネルでは、太陽電池が搭載されている側の基板表面に透光性フィルムの端を固定しているので、基板と透光性フィルムとの隙間からプラズマが侵入しても該プラズマが太陽電池の周辺に到達しないよう、透光性フィルムの端から最寄りの太陽電池までの距離を十分に大きくしなければならない。しかしながら、上記の距離を十分に大きくするためには、基板での太陽電池の実装エリアの外側に十分に広い非実装エリアを確保しなければならず、太陽電池パネルでの太陽電池の実装効率が低下すると共に太陽電池パネルの質量が増加する。
【０００７】
この発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、プラズマ密度が高い環境下でのアーク放電の発生を抑制し易いと共に軽量化および太陽電池の実装効率の向上を図り易い太陽電池パネルを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するこの発明の太陽電池パネルは、基板と、該基板の上面に実装された複数の太陽電池と、これら複数の太陽電池を覆う透光性フィルムとを備え、透光性フィルムは、複数の太陽電池、基板の上面、および基板の側面をそれぞれ覆って、基板の下面で該基板に固定されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の太陽電池パネルでは、透光性フィルムを基板の下面で該基板に固定しているので、基板での太陽電池の実装エリアの外側に広い非実装エリアを設けなくても、透光性フィルムの固定箇所から太陽電池までの距離を大きくし易い。そのため、基板と透光性フィルムの縁部との隙間から侵入したプラズマが太陽電池の周辺に到達してトリプルジャンクションが形成されてしまうのを防止することも容易である。したがって、この発明によれば、プラズマ密度が高い環境下でのアーク放電の発生を抑制し易いと共に軽量化および太陽電池の実装効率の向上を図り易い太陽電池パネルを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、この発明の太陽電池パネルの実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この発明は以下に説明する実施の形態に限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、この発明の太陽電池パネルの一例を概略的に示す断面図であり、図２は、図１に示した太陽電池パネルを概略的に示す底面図である。これらの図に示す太陽電池パネル２０Ａは、四角形の平板状を呈する基板１と、基板１の上面１ａに実装された複数の太陽電池３，３……と、各太陽電池３を覆って太陽電池３の周辺へのイオンの到達を防止する透光性フィルム１０Ａとを備えている。
【００１２】
各太陽電池３は接着剤（図示せず）により基板１の上面１ａに固定されており、隣り合う太陽電池３，３同士はインタコネクタ５により電気的に接続されている。また、個々の太陽電池３での受光面（上面）上には、該太陽電池３の劣化を防ぐ等の目的でカバーガラス７が配置されている。
【００１３】
透光性フィルム１０Ａは、太陽電池３での発電に用いられる波長域で光透過性を有すると共に、プラズマ障壁として機能するイオンバリア性、および電気絶縁性を有し、当該透光性フィルム１０Ａを広げたときの平面形状は例えば四角形である。この透光性フィルム１０Ａは、各太陽電池３、基板１の上面１ａ、および基板１の側面１ｂをそれぞれ覆って、接着剤１５（図２参照）により基板１の下面１ｃで該基板１に固定されている。
【００１４】
図示の太陽電池パネル２０Ａでは、基板１の下面１ｃでの中央部が透光性フィルム１０Ａにより覆われることなく矩形状に露出しており、当該中央部の縁部から透光性フィルム１０Ａの縁部上面にかけて、接着材１５が矩形枠状に塗工されている。透光性フィルム１０Ａは、当該接着剤１５により基板１の下面１ｃに固定されている。透光性フィルム１０Ａとしては、例えばエチレン・テトラフルオロエチレン共重合樹脂からなるフィルムが用いられ、その厚さは、当該透光性フィルム１０Ａでの光透過率や機械的強度等を考慮して適宜選定される。
【００１５】
透光性フィルム１０Ａで基板１および各太陽電池３を覆うときに透光性フィルム１０Ａの縁部が基板１の下面１ｃ側で大きく波打ってしまうと、透光性フィルム１０Ａの縁部と基板１の下面１ｃとの間に隙間が生じ易くなり、このような隙間が生じると該隙間からプラズマが入り込み易くなる。したがって、プラズマ密度が高い環境下でのアーク放電の発生を抑制するという観点からは、透光性フィルム１０Ａの縁部が基板１の下面１ｃ側でできるだけ波打たないよう、各太陽電池３の上面（各カバーガラス７の上面）と透光性フィルム１０Ａとの間の隙間が小さくなるようにして基板１および各太陽電池３を透光性フィルム１０Ａで覆うことが好ましい。
【００１６】
また、透光性フィルム１０Ａが基板１での上面１ａ側のエッジ部（稜）や下面１ｃ側のエッジ部（稜）に接した状態では、太陽電池パネル２０Ａがヒートサイクルに繰り返し曝されたときに、基板１と透光性フィルム１０Ａとの熱膨張率差によって、上記エッジ部に接している箇所あたりから透光性フィルム１０Ａが破れることがある。このような透光性フィルム１０Ａの破れを防止するという観点からは、基板１の側面１ｂ側で透光性フィルム１０Ａに弛みをもたせることによって基板１の側面１ｂから透光性フィルム１０Ａを離隔させて、基板１および各太陽電池３を透光性フィルム１０Ａで覆うことが好ましい。
【００１７】
上述の構成を有する太陽電池パネル２０Ａでは、基板表面に沿って透光性フィルム１０Ａの固定箇所から最も外側の太陽電池３の外縁に達するまでの最短距離が、透光性フィルム１０Ａの固定箇所から基板１の下面１ｃでの最寄りのエッジ部までの距離Ｌ1と、基板１の厚さｔと、基板１の上面１ａでの最寄りのエッジ部から上記最も外側の太陽電池３の外縁までの距離Ｌ2（図１参照）との和になる。このため、基板１での各太陽電池３の実装エリアの外側に広い非実装エリアを設けなくても、別言すれば上記の距離Ｌ2を短くしても、透光性フィルム１０Ａの固定箇所から各太陽電池３までの距離を大きくし易い。
【００１８】
その結果として、たとえ基板１の下面１ｃと透光性フィルム１０Ａの縁部との隙間からプラズマが侵入したとしても、該プラズマが太陽電池３の周辺に到達してトリプルジャンクションが形成されてしまうのを防止し易い。したがって、太陽電池パネル２０Ａでは、プラズマ密度が高い環境下でのアーク放電の発生を抑制し易い。また、基板１に広い非実装エリアを設けなくてよいので、軽量化および太陽電池の実装効率の向上を図ることも容易である。
【００１９】
これに対し、非特許文献１に記載された太陽電池パネルのように、太陽電池が搭載されている側の基板表面に透光性フィルムの端を固定したものでは、図６に示す太陽電池パネル２５におけるように、基板１の上面１ａでのエッジ部から最寄りの太陽電池３の外縁までの距離Ｌ3を十分に大きくすることでトリプルジャンクションの形成を防止しなければならないので、太陽電池３の実装効率が低下すると共に太陽電池パネル２５の質量が増加する。なお、図６に示した構成要素については、図１または図２に示した構成要素と機能が共通するものに図１または図２で用いた参照符号と同じ参照符号を付してある。
【００２０】
実施の形態２．
この発明の太陽電池パネルにおいては、複数箇所にスポット状に塗工した接着剤によって透光性フィルムを基板に固定することもできる。例えば、透光性フィルムの縁部での複数箇所に貫通孔が設けられ、個々の貫通孔から該貫通孔の周囲に亘って接着剤が塗工されて、透光性フィルムが基板の下面に固定される。
【００２１】
図３は、複数箇所にスポット状に塗工した接着剤によって透光性フィルムが基板の下面に固定された太陽電池パネルの例を概略的に示す断面図であり、図４は、図３に示した太陽電池パネルでの透光性フィルムの固定箇所を拡大して概略的に示す断面図であり、図５は、図３に示した太陽電池パネルを作製するにあたって行われる接着剤の塗工工程を概略的に示す斜視図である。
【００２２】
図３に示す太陽電池パネル２０Ｂは、縁部での複数箇所に貫通孔ＴＨが設けられた透光性フィルム１０Ｂによって各太陽電池３、基板１の上面１ａ、および基板１の側面１ｂが覆われ、各貫通孔ＴＨに塗工された接着剤１５によって透光性フィルム１０Ｂが基板１の下面１ｃで該基板１に固定されているという点を除き、図１に示した太陽電池パネル２０Ａと同様の構成を有している。図３に示した構成要素のうちで透光性フィルム１０Ｂを除いた各構成要素については、図１で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【００２３】
上記の透光性フィルム１０Ｂは、図１に示した太陽電池パネル２０Ａでの透光性フィルム１０Ａと同様に、太陽電池３での発電に用いられる波長域で光透過性を有すると共に、プラズマ障壁として機能するイオンバリア性、および電気絶縁性を有しており、当該透光性フィルム１０Ｂを広げたときの平面形状は例えば四角形である。この透光性フィルム１０Ｂの縁部に設けられる各貫通孔ＴＨの平面形状は円形、楕円形、矩形等、適宜選定可能である。
【００２４】
接着剤１５は、個々の貫通孔ＴＨから該貫通孔ＴＨの周囲に亘って塗工され、硬化している。したがって、図４に示すように、各塗工箇所での接着剤の断面は逆キノコ状を呈する。各貫通孔ＴＨの大きさ、ならびに接着剤１５の塗工量および塗工面積を適宜選定することにより、透光性フィルム１０Ｂを固定するのに要する接合強度および接合面積をそれぞれ容易に確保することができる。
【００２５】
図５に示すように、接着剤１５の塗工は、透光性フィルム１０Ｂによって各太陽電池３、基板１の上面１ａ（図３参照）、および基板１の側面１ｂを覆い、さらには基板１の下面１ｃの縁部を覆った後、基板１の下面１ｃ側を上に向けた状態でディスペンサ３０等の塗工装置を用いて行うことができる。図５においては、ディスペンサ３０からの接着剤の塗工方向を白抜きの矢印Ａで示しており、計１２個の貫通孔ＴＨのうちの１０個に接着剤１５が既に塗工されている。同図においては、接着剤１５を他から区別し易くするために、該接着剤１５にスマッジングを付してある。
【００２６】
上述のように構成された太陽電池パネル２０Ｂは、図１に示した太陽電池パネル２０Ａにおけるのと同様の理由から、プラズマ密度が高い環境下でのアーク放電の発生を抑制し易いと共に軽量化および太陽電池の実装効率の向上を図り易い、という技術的効果を奏する。また、図１に示した太陽電池パネル２０Ａに比べて接着剤の塗工量を低減させることができるので、製造コストの低減および生産性の向上をそれぞれ図り易いという技術的効果も奏する。
【００２７】
以上、この発明の太陽電池パネルについて実施の形態を挙げて説明したが、前述のように、この発明は上記の形態に限定されるものではない。この発明の太陽電池パネルは、透光性フィルムが各太陽電池、基板の上面、および基板の側面をそれぞれ覆って、基板の下面で該基板に固定されているものであれば基本的によく、基本となる構成以外は適宜変更可能である。例えば、実施の形態で挙げた各太陽電池パネル２０Ａ，２０Ｂ（図１または図３参照）は、個々の太陽電池３がカバーガラス７で覆われたものであるが、カバーガラス７は省略することも可能である。また、基板１の平面形状は適宜選定可能である。
【００２８】
透光性フィルムは、太陽電池での発電に用いられる波長域で光透過性を有すると共にプラズマ障壁として機能するイオンバリア性、および電気絶縁性を有しているものであればよく、その組成や平面形状、厚さ等は適宜選定可能である。実施の形態２で説明した太陽電池パネルにおけるように、接着剤が塗工される複数の貫通孔を透光性フィルムの縁部に設ける場合には、貫通孔の総数や隣り合う貫通孔同士の間隔等についても適宜選定可能である。
【００２９】
また、基板の下面を部分的に露出させることは必須ではなく、該下面全体を透光性フィルムで覆うことも可能である。透光性フィルムを基板の下面で該基板に固定するにあたっては、例えば枠状の固定用部材を接着剤と併用し、固定用部材で透光性フィルムの縁部を基板の下面側に押圧した状態で、透光性フィルムの縁部と当該固定用部材とを接着剤により基板の下面に固定することもできる。この発明については、上述した以外にも種々の変形、修飾、組み合わせ等が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
この発明の太陽電池パネルは、プラズマ密度が高い環境下で使用される太陽電池パネル、例えば地球低軌道を周回する宇宙機等で使用される太陽電池パネルとして好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明の太陽電池パネルの一例を概略的に示す断面図である。
【図２】図１に示した太陽電池パネルを概略的に示す底面図である。
【図３】この発明の太陽電池パネルのうちで、複数箇所にスポット状に塗工した接着剤によって透光性フィルムが基板の下面に固定されたものの例を概略的に示す断面図である。
【図４】図３に示した太陽電池パネルでの透光性フィルムの固定箇所を拡大して概略的に示す断面図である。
【図５】図３に示した太陽電池パネルを作製するにあたって行われる接着剤の塗工工程を概略的に示す斜視図である。
【図６】太陽電池が搭載されている側の基板表面に透光性フィルムの端を固定した太陽電池パネルを概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  基板
１ａ  基板の上面
１ｂ  基板の側面
１ｃ  基板の下面
３  太陽電池
５  インタコネクタ
７  カバーガラス
１０Ａ，１０Ｂ  透光性フィルム
１５  接着剤
２０Ａ，２０Ｂ  太陽電池パネル
ＴＨ  貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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