(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池パネルを構築する方法であって、前記方法が
前面および背面を有する太陽電池を準備する段階であって、前記太陽電池の前面が通常の運転中に太陽に面している太陽電池を準備する段階と、
熱可塑性ポリイミドを少なくともそのリフロー温度まで加熱する段階と、
前記熱可塑性ポリイミドが少なくともそのリフロー温度まで加熱されている間に、前記熱可塑性ポリイミドを前記太陽電池の背面の上に流す段階と、
前記熱可塑性ポリイミドをそのリフロー温度よりも低い温度まで冷却して、前記熱可塑性ポリイミドを前記太陽電池に直接接着させる段階と、
接着剤を用いずに、前記太陽電池の背面の反対側の前記熱可塑性ポリイミドに、グラファイト、アラミド系材料、カーボンファイバー、金属または金属合金、およびそれらの組合せを含む基板を直接的に接着させる段階とを含み、
前記熱可塑性ポリイミドは、
少なくとも一つのジアミンモノマーおよび少なくとも二つの二無水物モノマー種を含むか、
少なくとも二つのジアミンモノマー種および少なくとも一つの二無水物モノマーを含むか、
少なくとも二つのジアミンモノマー種および二つの二無水物モノマー種を含み、
前記ジアミンモノマーは、２，２−ビス［４−（４アミノフェノキシ）フェニル］−ヘキサフルオロプロパン及び４，４’−ジアミノベンズアニリドから選択され、前記二無水物モノマーは、４，４’−（ヘキサフルオロイソプロピリデン）ジ−無水フタル酸および３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物から選択される、
方法。
【請求項２】
複数の太陽電池を準備する段階をさらに含み、前記複数の太陽電池の各々を、アレイを形成する少なくとも一つのその他の太陽電池と電気的に接続する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記熱可塑性ポリイミドが、前記太陽電池の熱膨張係数に実質的に匹敵する熱膨張係数を有する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記太陽電池の前記熱膨張係数が、約３〜８ｐｐｍ／℃である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記リフロー温度が約３００℃よりも高く、かつ、約４００℃よりも低い、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
加熱する段階に、前記熱可塑性ポリイミドを約３００℃〜約３７５℃まで加熱することが含まれる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記熱可塑性ポリイミドを冷却する段階に、周囲温度まで冷却することが含まれる、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記熱可塑性ポリイミドをポリイミドシートとして準備し、前記熱可塑性ポリイミド加熱し、流し、冷却する前に、前記ポリイミドシートを前記太陽電池の上に置くことをさらに含む、請求項１、２または７に記載の方法。
【請求項９】
前記基板を前記熱可塑性ポリイミドに接着させる段階に、前記冷却段階の後に、前記熱可塑性ポリイミドに加熱および加圧することが含まれる、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記熱可塑性ポリイミドを冷却する段階の前に、
前記基板を前記熱可塑性ポリイミドの上に置く段階
をさらに含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記基板が複合材料である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記太陽電池の背面に、金属またはセラミックが含まれる、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記熱可塑性ポリイミドを流す前に、ハーネスを前記太陽電池の背面に電気的に接続することをさらに含み、前記ハーネスが別の太陽電池、太陽電池パネル、またはハーネスと接続可能である、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前面および背面を有しており、前記前面が通常の運転中に太陽に面している太陽電池と、
前記太陽電池の背面に配置され、前記太陽電池に直接接着される熱可塑性ポリイミドと、
接着剤を用いずに、前記太陽電池の背面の反対側の前記熱可塑性ポリイミドに直接的に接着され、グラファイト、アラミド系材料、カーボンファイバー、金属または金属合金、およびそれらの組合せを含む基板とを含み、
前記熱可塑性ポリイミドは、
少なくとも一つのジアミンモノマーおよび少なくとも二つの二無水物モノマー種を含むか、
少なくとも二つのジアミンモノマー種および少なくとも一つの二無水物モノマーを含むか、
少なくとも二つのジアミンモノマー種および二つの二無水物モノマー種を含み、
前記ジアミンモノマーは、２，２−ビス［４−（４アミノフェノキシ）フェニル］−ヘキサフルオロプロパン及び４，４’−ジアミノベンズアニリドから選択され、前記二無水物モノマーは、４，４’−（ヘキサフルオロイソプロピリデン）ジ−無水フタル酸および３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物から選択される、
太陽電池パネル。
【請求項１５】
請求項１４に記載の太陽電池パネルを含む、モジュール式太陽電池アレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、太陽電池に関し、特に熱可塑性ポリイミドを直接太陽電池に接着させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
宇宙機１０には、いくつかの硬質な太陽電池パネル１２が含まれ、図１において太陽電池パネル１２はその展開された位置で示される。各太陽電池パネル１２に接着された数百または数千個の太陽電池１６を含むことのできる太陽電池アレイ１４は、多様な宇宙機システムを駆動し、その電池を再充電するための電力を提供するために使用される。宇宙機は、太陽１８からの直接照明を太陽電池パネルが受けて効率を高めるように、太陽電池パネル１２を回転させる。
【０００３】
太陽電池１６には、ｎ型またはｐ型結晶性半導体材料、例えばシリコン、ガリウムヒ素またはゲルマニウムなどから作成された平らな光起電性ウエハが含まれ、その中または上には反対の導電型の薄い表層が形成される。表層とウエハの主領域の境界面は、半導体接合部を定める。薄い表層を照明することにより、半導体接合部の領域において電子および正孔を含む電荷担体の遊離が引き起こされ、それが反対側の表面に移動して、太陽電池全体の電位を確立する。
【０００４】
太陽電池パネル１２は、三つの主な機能を有する。第１に、パネルは、動力学的にアクティブな打上げ環境を通じて軌道へと太陽電池アレイ１４を運び、かつ、照明を受けるように太陽電池アレイを位置づけるのに十分な軸方向の剛性および曲げ剛性をもつ硬質な支持構造を提供する。第２に、個々の太陽電池１６が電気的に絶縁されるように、電池が接着される太陽電池パネル１２の前側表面は電気的に不活性である。最後に、太陽電池パネル１２は、太陽電池アレイの宇宙に面している側（太陽１８の反対側）に対するヒートシンクとしての役割を果たす。図１の宇宙機１０は、記載される通り硬質なアレイである。打上げ中に、硬質なパネルよりも軽く積載効率のよい異なる収容構造を利用する薄膜太陽電池アレイも可能であり、その収容構造には、宇宙において薄膜太陽電池アレイ上で太陽電池を保持するゴッサマー展開構造（Ｇｏｓｓａｍｅｒ  ｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を含めてよい。
【０００５】
硬質なアレイであるか、薄膜アレイであるか、または可撓性アレイであるかに関わらず、太陽電池パネル設計に関連する重要な問題がいくつかある。基板のヒートシンク能力は、電力効率を維持するために太陽電池アレイを冷却するのに十分なものでなければならない。太陽電池パネルは、太陽電池と比較して低い、かつ／または匹敵する熱膨張特性を有する必要がある。アレイの照射面の温度は、＋７０℃の高さまで、深宇宙に面する後表面の薄膜アレイでは−１８０℃またはそれ未満の低さになり得る。これらの熱膨張特性に起因して、太陽電池パネルのワーピングまたは損傷が起こり得る。
【０００６】
太陽電池パネル設計の一番の関心事は重量である。既存の宇宙機は、８個の太陽電池パネルを、片側に４個ずつ有することができ、構造の構成物質は一つのパネルあたり約１０ポンド（４．５ｋｇ）の重さがある。現在、宇宙機を飛ばすためのコストは、宇宙船の耐用年数にわたり、１ポンドあたり２５，０００ドル以上もの額に見積もられている。つまり、太陽電池パネルの重量は、宇宙船を運航する総コストに影響を及ぼす。
【０００７】
太陽電池は、多くの場合、グラファイト表面板および絶縁層表面板によって支持されており、それらは「ＲＴＶ」接着剤と呼ばれるシリコン系接着剤によって太陽電池に接着されている。通常、そのような太陽電池の断面には、上から下へ、太陽電池ＣＩＣ（カバーガラス、相互接続、セル）、ＲＴＶ接着剤の層、絶縁層表面板（例、ＤｕＰｏｎｔ（商標）Ｔｅｄｌａｒ（登録商標）ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）フィルム、またはＤｕｐｏｎｔ（商標）Ｋａｐｔｏｎ（登録商標）ポリイミドフィルムなどのポリイミド）、およびハニカム基板上のグラファイトまたはＫｅｖｌａｒ（登録商標）表面板が含まれる。ＲＴＶは、太陽電池アレイの寿命の間の劣化の原因として当業界で認められている。太陽電池アレイの劣化を低下させる試みとしては、超低アウトガスＲＴＶの開発が挙げられる。
【０００８】
ＲＴＶは、１００〜２００ｐｐｍ／℃の範囲内の熱膨張係数（「ＣＴＥ」）を有する。Ｋａｐｔｏｎ（登録商標）ポリイミドフィルムは、１７〜２０ｐｐｍ／℃前後のＣＴＥを有し、一部の太陽電池は、３〜８ｐｐｍ／℃前後のＣＴＥを有する。太陽電池、ＲＴＶ接着剤、およびＫａｐｔｏｎ（登録商標）ポリイミドフィルムの間のＣＴＥが一致しないことは、太陽電池アレイを構築するための標準的な接着剤として認められたこの接着剤を使用する際につきものである。この不一致に対抗する一方法は、ＲＴＶの厚さを最適化することであった。しかし、厚さを増加させることは、太陽電池アレイに重量を加える。それは太陽電池アレイを目的とする用途によっては望ましくない可能性がある。
【発明の概要】
【０００９】
一態様では、前面および背面（前面は通常の運転中に太陽に面している）を有する太陽電池を準備すること、熱可塑性ポリイミドを少なくともそのリフロー温度まで加熱すること、熱可塑性ポリイミドを少なくともそのリフロー温度まで加熱している間に熱可塑性ポリイミドを太陽電池の背面に流すこと、および熱可塑性ポリイミドをそのリフロー温度よりも低い温度まで冷却して熱可塑性ポリイミドを太陽電池に直接接着させ、前記太陽電池の背面の反対側の前記熱可塑性ポリイミドに基板を接着させることによって、太陽電池パネルを構築することを含む方法が開示される。
前記熱可塑性ポリイミドは、少なくとも一つのジアミンモノマーおよび少なくとも二つの二無水物モノマー種を含む、少なくとも二つのジアミンモノマー種および少なくとも一つの二無水物モノマーを含む、または少なくとも二つのジアミンモノマー種および二つの二無水物モノマー種を含み、前記ジアミンモノマーは、２，２−ビス［４−（４アミノフェノキシ）フェニル］−ヘキサフルオロプロパン及び４，４’−ジアミノベンズアニリドから選択され、前記二無水物モノマーは、４，４’−（ヘキサフルオロイソプロピリデン）ジ−無水フタル酸および３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物から選択される。熱可塑性ポリイミドと太陽電池の直接接着は、ＲＴＶ接着剤などの接着剤なしに実現される。この方法は、折り畳まれた薄膜または可撓性太陽電池アレイで使用することができ、それゆえ同じ利益が硬質および可撓性の太陽電池アレイにもたらされることになる。特に、ＲＴＶ接着剤を排除することにより、太陽電池アレイの総重量が減少し、隣接する層のＣＴＥ値の不均衡が縮小され、このことは最終的に太陽電池アレイの熱サイクル中の熱応力を低下させて、アレイの寿命の増加をもたらす。
有利には、複数の太陽電池を準備する段階をさらに含み、前記複数の太陽電池の各々を、アレイを形成する少なくとも一つのその他の太陽電池と電気的に接続する。
好ましくは、前記熱可塑性ポリイミドが、前記太陽電池の熱膨張係数に実質的に匹敵する熱膨張係数を有する。
好ましくは、前記太陽電池の前記熱膨張係数が、約３〜８ｐｐｍ／℃である。
好ましくは、前記リフロー温度が約３００℃よりも高く、かつ、約４００℃よりも低い。
好ましくは、加熱する段階に、前記熱可塑性ポリイミドを約３００℃〜約３７５℃まで加熱することが含まれる。
好ましくは、前記熱可塑性ポリイミドを冷却する段階に、周囲温度まで冷却することが含まれる。
好ましくは、前記熱可塑性ポリイミドをポリイミドシートとして準備し、前記熱可塑性ポリイミドを加熱し、流し、冷却する前に、前記ポリイミドシートを前記太陽電池の上に置くことをさらに含む。
好ましくは、前記基板を、接着剤なしに前記熱可塑性ポリイミドに接着させる。
好ましくは、前記基板を前記熱可塑性ポリイミドに接着させる段階に、前記冷却段階の後に、前記熱可塑性ポリイミドに加熱および加圧することが含まれる。
好ましくは、前記熱可塑性ポリイミドを冷却する段階の前に、前記基板を前記熱可塑性ポリイミドの上に置く段階をさらに含む。
好ましくは、前記基板が、グラファイト、アラミド系材料、カーボンファイバー、金属または金属合金、およびそれらの組合せを含む。
好ましくは、前記基板が複合材料である。
好ましくは、前記太陽電池の背面に、金属またはセラミックが含まれる。
好ましくは、前記熱可塑性ポリイミドを流す前に、ハーネスを前記太陽電池の背面に電気的に接続することをさらに含み、前記ハーネスが別の太陽電池、太陽電池パネル、またはハーネスと接続可能である。
【００１０】
他の実施態様においては、本方法には、基板を太陽電池の反対側の熱可塑性ポリイミドに直接接着させることが含まれてよい。この接着段階は、熱可塑性ポリイミドの流入および冷却の後に行ってよい。
【００１１】
さらなる態様では、モジュール式の太陽電池アレイを構築する方法が開示され、それには、前面および背面を有する複数の太陽電池を準備すること、（通常の運転中、前面が太陽に面している）、熱可塑性ポリイミドを少なくともそのリフロー温度まで加熱すること、熱可塑性ポリイミドを少なくともそのリフロー温度まで加熱している間に、熱可塑性ポリイミドを複数の太陽電池の背面に流すこと、熱可塑性ポリイミドをそのリフロー温度よりも低い温度まで冷却して熱可塑性ポリイミドを複数の太陽電池に直接接着させること、前記太陽電池の背面の反対側の前記熱可塑性ポリイミドに基板を接着させること、および、複数の太陽電池をアレイ内の少なくとも一つのその他の太陽電池と電気的に接続することが含まれる。
前記熱可塑性ポリイミドは、少なくとも一つのジアミンモノマーおよび少なくとも二つの二無水物モノマー種を含む、少なくとも二つのジアミンモノマー種および少なくとも一つの二無水物モノマーを含む、または少なくとも二つのジアミンモノマー種および二つの二無水物モノマー種を含み、前記ジアミンモノマーは、２，２−ビス［４−（４アミノフェノキシ）フェニル］−ヘキサフルオロプロパン及び４，４’−ジアミノベンズアニリドから選択され、前記二無水物モノマーは、４，４’−（ヘキサフルオロイソプロピリデン）ジ−無水フタル酸および３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物から選択される。
さらに他の態様によると、太陽電池パネルであって、前面及び背面を有する太陽電池であって、該太陽電池の該前面は通常の運転中に太陽に面している太陽電池と、該太陽電池の該背面に接着剤なしに直接接着される熱可塑性ポリイミドとを有する太陽電池パネルを開示する。
有利には、前記熱可塑性ポリイミドは約０．５ミルから約１０ミルの厚さを有する層として、該太陽電池の該背面を覆う。
有利には、該熱可塑性ポリイミドは熱膨張係数が実質的に該太陽電池の熱膨張係数に匹敵し、該太陽電池の熱膨張係数は双方とも約３ないし８ｐｐｍ／℃である。
有利には、前記熱可塑性ポリイミドはリフロー温度が約３００℃よりも高く約４００℃よりも低い、かつ、約１０００Ｖ／ミルまたはそれを上回る絶縁耐力を有する絶縁材料である。
有利には、前記熱可塑性ポリイミドは、少なくとも一つのジアミンモノマーおよび少なくとも二つの二無水物モノマー種を含むか、少なくとも二つのジアミンモノマー種および少なくとも一つの二無水物モノマーを含むか、または少なくとも二つのジアミンモノマー種および二つの二無水物モノマー種を含み、前記ジアミンモノマーは、２，２−ビス［４−（４アミノフェノキシ）フェニル］−ヘキサフルオロプロパン及び４，４’−ジアミノベンズアニリドから選択され、前記二無水物モノマーは、４，４’−（ヘキサフルオロイソプロピリデン）ジ−無水フタル酸および３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物から選択される。
有利には、前記太陽電池の背面に、その全部または一部を覆う金属またはセラミックが含まれる。
有利には、前記太陽電池は複数の前記太陽電池パネルを有し、それらはお互いに接続されて、アレイを画定する。
有利には、前記太陽電池は、さらに前記太陽電池の前記背面に接続された電気的ハーネスを含み、該ハーネスの一部が前記太陽電池の前記背面と前記熱可塑性ポリイミドとの間に配置され、該ハーネスの一部が前記熱可塑性ポリイミドを貫通して延びており、該ハーネスは他の太陽電池、太陽電池パネルまたは第２のハーネスに電気的に接続可能である。
【００１２】
他の一実施形態では、準備した複数の太陽電池は各々、太陽電池と電気的に接続されたハーネスを含む。もう一つの実施形態では、本方法には、太陽電池の背面の反対側の熱可塑性ポリイミドに基板を接着させることが含まれる。
さらに他の実施形態では、前面及び背面を有する太陽電池であって、該太陽電池の該前面は通常の運転中に太陽に面している太陽電池と、該太陽電池の該背面に接着剤なしに直接接着される熱可塑性ポリイミドと、該熱可塑性ポリイミドに該太陽電池の背面とは反対側に接着剤なしに直接接着される基板とを有する太陽電池パネルを開示する。
有利には、前記基板はグラファイト、アラミド系材料、カーボンファイバー及びこれらの組み合わせを含む。
有利には、前記基板は複合材料である。
有利には、前記基板は、グラファイトフェースシートまたはアラミド系フェースシートを有するハニカム複合材料である。
有利には、前記熱可塑性ポリイミドが約０．５ミルから約１０ミルの厚さを有する層として実質的に前記太陽電池の背面を覆う。
有利には、該熱可塑性ポリイミドは熱膨張係数が実質的に該太陽電池の熱膨張係数に匹敵し、該太陽電池の熱膨張係数は約３ないし８ｐｐｍ／℃である。
有利には、前記熱可塑性ポリイミドはリフロー温度が約３００℃よりも高く約４００℃よりも低い、かつ、約１０００Ｖ／ミルまたはそれを上回る絶縁耐力を有する絶縁材料である。
有利には、前記熱可塑性ポリイミドは、少なくとも一つのジアミンモノマーおよび少なくとも二つの二無水物モノマー種を含むか、少なくとも二つのジアミンモノマー種および少なくとも一つの二無水物モノマーを含むか、または少なくとも二つのジアミンモノマー種および二つの二無水物モノマー種を含み、前記ジアミンモノマーは、２，２−ビス［４−（４アミノフェノキシ）フェニル］−ヘキサフルオロプロパン及び４，４’−ジアミノベンズアニリドから選択され、前記二無水物モノマーは、４，４’−（ヘキサフルオロイソプロピリデン）ジ−無水フタル酸および３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物から選択される。
有利には、前記太陽電池の背面に、その全部または一部を覆う金属またはセラミックが含まれる。
有利には、前記太陽電池パネルはさらに複数の前記太陽電池パネルを有し、それらはお互いに接続されて、アレイを画定する。
有利には、前記太陽電池は、さらに前記太陽電池の前記背面に接続された電気的ハーネスを含み、該ハーネスの一部が前記太陽電池の前記背面と前記熱可塑性ポリイミドとの間に配置され、該ハーネスの一部が前記熱可塑性ポリイミドを貫通して延びており、該ハーネスは他の太陽電池、太陽電池パネルまたは第２のハーネスに電気的に接続可能である。
好ましくは、前記モジュラー太陽電池アレイは複数の前記太陽電池パネルを含み、それら各々のハーネスを介してそれらは取り外し可能に相互接続されている。
好ましくは、前記太陽電池パネルは１から約２０の太陽電池を含む。
【００１３】
上記に記載された特徴、機能および利点は、様々な実施形態において独立に実現することができるか、またはさらなるその他の実施形態において組み合わせることができ、そのさらなる詳細は、以下の図面および説明を参照して理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】展開された位置にある太陽電池パネルを備える宇宙機の斜視図である。
【図２】熱可塑性ポリイミドに直接積層された太陽電池を有する太陽電池パネルの一実施形態の断面図である。
【図３】熱可塑性ポリイミドによって支持構造に直接積層された太陽電池を有する太陽電池パネルの一実施形態の断面図である。
【図４】図３の硬質な太陽電池パネルの透視分解図である。
【図５】ハーネスを熱可塑性ポリイミドに埋め込んだ太陽電池パネルの一実施形態の断面図である。
【図６】ハーネスを熱可塑性ポリイミドに埋め込んだ太陽電池パネルの別の実施形態の断面図である。
【図７】本明細書に開示される方法の一実施形態のフローチャートである。
【図８】本明細書に開示される方法の別の実施形態のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下の詳細な説明は本発明の一般原則を説明するものであり、本発明の実施例が添付の図面においてさらに説明される。図面中、同種の参照番号は、同一または機能的に類似する要素を示す。
【００１６】
図２を参照すると、太陽電池パネルの一実施形態（通常１００と示される）が、断面図で示される。太陽電池パネル１００には、前面１１１と背面１１３を有する太陽電池１１２が含まれ、太陽電池１１２の背面１１３には、熱可塑性ポリイミド１１４が直接接着されている（接着剤なしに）。通常運転では、太陽電池１１２の前面１１１は太陽に面し、熱可塑性ポリイミド１１４は太陽電池パネル１００内の絶縁層としての機能を果たす。図２に示されるように、太陽電池パネル１００には、ポリイミド下に基板または表面板が含まれていない。この実施形態では、パネル１００は可撓性アレイに含めるのに適している。
【００１７】
もう一つの実施形態では、パネル１００には図３に示される基板を含めることができ、これは硬質なアレイに含めるのに適している。図３を参照すると太陽電池パネル１００’が断面図で示されるが、太陽電池パネルは太陽電池１１２と、太陽電池の背面１１３に直接接着された熱可塑性ポリイミド１１４を有し、かつ、太陽電池パネルは太陽電池１１２の反対側の熱可塑性ポリイミド１１４に直接接着された基板１１６を有する。熱可塑性ポリイミド１１４は、第１の主表面１１８および第２の主表面１２０を有し、第１の主表面１１８は太陽電池１１２に積層され、第２の主表面１２０は基板１１６に積層されている。図２と同様に、太陽電池パネル１００’のいずれの層の間にも接着剤は使用されていない。代わりに、熱可塑性ポリイミド１１４が絶縁層として、かつ、太陽電池パネル１００’の構成部品同士を接着させる被着剤としての機能を果たしている。
【００１８】
太陽電池１１２とポリイミド１１４の間、およびポリイミド１１４と基板１１６（存在する場合）の間の接着剤をなくすことは、太陽電池パネルの質量を減らし、その製造サイクルも減らすので、より少ない生産コストでより高い生産量を得ることができる。接着剤をなくすことにより、硬質な太陽電池アレイの全体的な質量を約６〜１０％、可撓性アレイの質量を約３３〜３８％減らすことができる。また、ＲＴＶ接着剤をなくすことは、より密に整列した（すなわちＣＴＥ間の不均衡が少ない）ＣＴＥを有する隣接層（太陽電池とポリイミド）をもたらすことによって太陽電池アレイを改善する。ポリイミドを太陽電池に直接接着させることは、熱サイクリングの間の疲労を減少させ、太陽電池パネルの熱および電力効率を増加させ、複数の陸上適用、航空適用、および航空宇宙適用を可能にする。太陽電池１１２を直接ポリイミド１１４に接着させることのさらなる利益は、太陽電池１１２へのより直接的な熱経路であり、それにより太陽電池１１２の温度を低下させ、一方で太陽電池の効率を増加させる。
【００１９】
図２および図３の太陽電池１１２は、どのような種類の太陽電池であってもよい。一実施形態では、太陽電池１１２は、金属またはセラミック（すなわちシリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ））を含む背面１１３を有する。金属またはセラミックは、ポリイミド層１１４へのより均一な接着のために太陽電池１１２の背面１１３全体を覆うことができる。もう一つの実施形態では、金属またはセラミックは、背面１１３の一部だけを覆うことができる。金属としては、限定されるものではないが、銀、金、および／または亜鉛を挙げることができる。本明細書において「金属」には、金属または金属合金あるいは少なくとも１種の金属または金属合金を含む化合物または複合材料が含まれる。
【００２０】
ポリイミドが直接接着される太陽電池１１２の種類は通常、制限されない。適した太陽電池としては、最新式の３接合型太陽電池、単接合型もしくは多接合型または多結晶性シリコン太陽電池、二重接合型太陽電池、インバーテッド・メタモルフィック（ｉｎｖｅｒｔｅｄ  ｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｃ）（ＩＭＭ）太陽電池、非晶質シリコン太陽電池、有機もしくは無機太陽電池、ＣＩＧＳ太陽電池、単接合型ＧａＡｓ太陽電池、およびＣｄＴｅ太陽電池、ならびに以下に開発された太陽電池が挙げられる。
【００２１】
一実施形態では、太陽電池は、温度に応じて約３〜８ｐｐｍ／℃のＣＴＥを有することができる。
【００２２】
ポリイミド１１４は、どんな熱可塑性ポリイミドであってもよい。一実施形態では、熱可塑性ポリイミドは、太陽電池のＣＴＥに実質的に匹敵するＣＴＥを有する。この実質的に匹敵するＣＴＥは、熱サイクリングの間に太陽電池パネルに発生する疲労が少なくなるので、耐久性が改良された、優れた太陽電池パネルをもたらす。実質的に匹敵するために、ポリイミドのＣＴＥは、太陽電池のＣＴＥ値の±約１％〜５％であってよい。例えば、太陽電池のＣＴＥが８ｐｐｍ／℃である場合、ポリイミドのＣＴＥは、８ｐｐｍ／℃±０．０８〜０．４ｐｐｍ／Ｃである。
【００２３】
熱可塑性ポリイミドは、約３〜８ｐｐｍ／℃のＣＴＥを有し得る。一実施形態では、太陽電池のＣＴＥは約３ｐｐｍ／℃であり、熱可塑性ポリイミドのＣＴＥは約３ｐｐｍ／℃である。もう一つの実施形態では、太陽電池のＣＴＥは約４ｐｐｍ／℃であり、熱可塑性ポリイミドのＣＴＥは約４ｐｐｍ／℃である。もう一つの実施形態では、太陽電池のＣＴＥは約５ｐｐｍ／℃であり、熱可塑性ポリイミドのＣＴＥは約５ｐｐｍ／℃である。もう一つの実施形態では、太陽電池のＣＴＥは約６ｐｐｍ／℃であり、熱可塑性ポリイミドのＣＴＥは約６ｐｐｍ／℃である。もう一つの実施形態では、太陽電池のＣＴＥは約７ｐｐｍ／℃であり、熱可塑性ポリイミドのＣＴＥは約７ｐｐｍ／℃である。もう一つの実施形態では、太陽電池のＣＴＥは約８ｐｐｍ／℃であり、熱可塑性ポリイミドのＣＴＥは約８ｐｐｍ／℃である。
【００２４】
また、熱可塑性ポリイミドは、リフロー可能であると特徴付けることができ、約３００℃以上の、しかし熱可塑性ポリイミドを液化または分解する温度および／または選択した太陽電池に損傷を与える温度（一般に４００℃よりも高い）よりも低い、リフロー温度を有する。一実施形態では、熱可塑性ポリイミドのリフロー温度は、約３００℃または約３００℃〜約３７５℃である。もう一つの実施形態では、熱可塑性ポリイミドのリフロー温度は、約３１５℃または約３１５℃〜約３５０℃である。熱可塑性ポリイミドは不規則な形状に、かつ／または不規則な形状の上に流すことができるので、リフロー可能な熱可塑性ポリイミドは、太陽電池パネルおよび太陽電池アレイの設計に柔軟性を与える。それはまた、均一または不均一な厚さの層の製造も可能にする。
【００２５】
また、熱可塑性ポリイミドは絶縁性であると特徴付けることができる。太陽電池パネル用途に適した絶縁性の熱可塑性ポリイミドは、約１０００Ｖ／ミルまたはそれ以上の絶縁耐力を有することができる。一実施形態では、絶縁性の熱可塑性ポリイミドは、約１８００Ｖ／ミルもしくは約２０００Ｖ／ミルまたはそれ以上の絶縁耐力を有し得る。
【００２６】
ひとたび太陽電池と接着すると、熱可塑性ポリイミドは、約１／２ミル（０．０００５インチ）〜約１０ミル（０．０１インチ）の厚さの層として存在し得る。一実施形態では、熱可塑性ポリイミド層の厚さは、約１ミル（０．００１インチ）〜約２ミル（０．００２インチ）であり得る。
【００２７】
一実施形態では、熱可塑性ポリイミドは、アラバマ州ハンツビルのＭａｎＴｅｃｈ  ＳＲＳ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．より入手可能なＮｏｖａｓｔｒａｔ（登録商標）ポリイミドであってよい。Ｎｏｖａｓｔｒａｔ（登録商標）ポリイミド製品ラインは、調整可能なＣＴＥをもつポリイミドを提供する。Ｎｏｖａｓｔｒａｔ（登録商標）ポリイミドは、−１６ｐｐｍ／℃〜５３ｐｐｍ／℃間のＣＴＥを示すように調製することができ、それには、グラファイト／エポキシ、炭素鋼、銅、およびアルミニウムの対応するＣＴＥに相当する、０ｐｐｍ／℃、１０ｐｐｍ／℃、１７ｐｐｍ／℃、および２５ｐｐｍ／℃（それぞれ）が含まれる。熱可塑性ポリイミドは、ＣＴＥ等、所望の特性を有するように特に設計される、ジアミンおよびテトラカルボン酸（例えば、限定されるものではないが二無水物など）成分の組合せを含むポリイミド組成物であってよい。一実施形態では、ポリイミド組成物は、少なくとも一つのジアミンモノマーおよび少なくとも二つの二無水物モノマー種を含み、前記ポリイミド組成物は、少なくとも二つの二無水物成分の相互に対するモル比を変えることによって所望の特性を有するよう設計されている。代わりの実施形態では、ポリイミド組成物は、少なくとも二つのジアミンモノマー種および少なくとも一つの二無水物モノマーを含み、前記ポリイミド組成物は、少なくとも二つのジアミン成分の相互に対するモル比を変えることによって所望の特性を有するよう設計されている。さらに別の実施形態では、ポリイミド組成物は、少なくとも二つのジアミンモノマー種および少なくとも二つの二無水物モノマー種を含み、前記ポリイミド組成物は、少なくとも二つの二無水物成分の相互に対するモル比を変えることによって、または、少なくとも二つのジアミン成分の相互に対するモル比を変えることによって、あるいは、少なくとも二つの二無水物成分の相互に対するモル比を変えることおよび少なくとも二つのジアミン成分の相互に対するモル比を変えることによって、所望の特性を有するよう設計されている。
【００２８】
ジアミンおよび二無水物成分は、当技術分野で公知のいずれのジアミンまたは二無水物成分であってもよい。一実施形態では、ジアミンモノマーは、２，２−ビス［４−（４アミノフェノキシ）フェニル］−ヘキサフルオロプロパン（ＢＤＡＦ）または４，４’−ジアミノベンズアニリド（ＤＡＢＡ）または前述の組合せであり、二無水物モノマーは、４，４’−（ヘキサフルオロイソプロピリデン）ジ−無水フタル酸（６−ＦＤＡ）および３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ｓ−ＢＤＰＡ）または前述の組合せである。一実施形態では、ＤＡＢＡ（８９〜５０モル％）およびｓ−ＢＰＤＡを二無水物として含むポリイミド組成物（１００モル％）中のＢＤＡＦのモル百分率を増加させると、ポリイミド組成物のＣＴＥ値（２５〜２００℃で測定）は、−１５．１ｐｐｍ／Ｋ（１１モル％ＢＤＡＦ）から２６．６ｐｐｍ／Ｋ（５０モル％ＢＤＡＦ）に増加する。もう一つの実施形態では、ＤＡＢＡ（１００モル％）およびｓ−ＢＰＤＡ（８９および５５モル％）を含むポリイミド組成物中の６−ＦＤＡのモル百分率を増加させると、ポリイミド組成物のＣＴＥ値（２５〜２００℃で測定）は、−１６．５ｐｐｍ／Ｋ（１１モル％６−ＦＤＡ）から１２．３ｐｐｍ／Ｋ（４５モル％６−ＦＤＡ）に増加する。もう一つの実施形態では、ＤＡＢＡ（６７モル％）、ＢＤＡＦ（３３モル％）およびｓ−ＢＰＤＡ（１１〜３３モル％）を含むポリイミド組成物中の６−ＦＤＡのモル百分率を増加させると、ポリイミド組成物のＣＴＥ値（２５〜２００℃で測定）は、１５．６ｐｐｍ／Ｋ（１  １モル％６−ＦＤＡ）から３１．８ｐｐｍ／Ｋ（３３モル％６−ＦＤＡ）に増加する。さらに別の実施形態では、ＤＡＢＡ（１００および６７モル％）、ｓ−ＢＰＤＡ（８９モル％）および６−ＦＤＡ（８９モル％）を含むポリイミド組成物中のＢＤＡＦのモル百分率を増加させると、ポリイミド組成物のＣＴＥ値（２５〜２００℃で測定）は、−１６．５ｐｐｍ／Ｋ（０モル％ＢＤＡＦ）から１５．６ｐｐｍ／Ｋ（３３モル％６−ＦＤＡ）に増加する。
【００２９】
ポリイミド組成物は、通常当技術分野で公知の通り（例えば、米国特許第３，１７９，６３０号明細書および同第３，１７９，６３４号明細書、「Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅｓ−Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ  Ｓｔａｂｌｅ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ」、Ｐｌｅｎｕｍ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ（１９８７）、「Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ａｎｄ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｔｈｅｒｍｏｓｅｔｔｉｎｇ  ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ  Ｏｌｉｇｏｍｅｒｓ  ｆｏｒ  Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｐａｃｋａｇｉｎｇ，  Ｄｕｎｓｏｎ  Ｄ．  Ｌ．」（２０００年４月２１日にバージニア工科大学の学部に提出された論文）を参照）であり、ポーへの米国特許出願公開第２００８／０２１４７７７号明細書（ＳＲＳ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓに譲渡）に記載される通り、調製することができる。
【００３０】
熱可塑性ポリイミドは、そのリフロー温度まで加熱され、太陽電池の上に流されてポリイミド層を形成するバルク源であってよい。あるいは、熱可塑性ポリイミドは、ポリイミドが太陽電池の上および／または上方を流れるように、太陽電池の上に置いてリフロー温度まで加熱することのできるポリイミドシートであってよい。「シート」は、多くの異なる形態であってよく、例えば、限定されないが、メッシュもしくはスクリム、ストリップ、または、均一または不均一な主表面を有するフィルムであってよい。ポリイミドがシートとして取り扱い可能であって、ひとたび特定のポリイミドのリフロー温度まで加熱されてもなおリフロー可能であるように、熱可塑性ポリイミドシートは、「Ｂステージ」硬化されてよい。
【００３１】
基板１１６は、任意の適した材料、ならびに、航空宇宙、航空、および／または陸上適用のための以下に開発された材料であってよい。用途に応じて、基板の特性は様々であり得る。例えば、航空宇宙適用では、高い剛性をもたらし、軽重量である基板が適している。基板１１６が存在し、剛性をもたらす場合、太陽電池パネル１１０’などの複数の太陽電池パネルを用いて硬質な太陽電池アレイを形成することができる。航空適用では、適した基板は、航空機の外板あるいはその他の航空器具または装置に適したどんな材料であってもよい。陸上適用では、適した基板は、太陽電池から熱を取り去るものであり得る。また、基板は、太陽電池−ポリイミド複合材料を固体表面の上及び／又は太陽電池アレイ内に取り付けるための固体表面も提供する。
【００３２】
基板１１６は、グラファイト、アラミド系材料、カーボンファイバー材料、金属または金属合金、および／またはその他の材料であるかそれらを含んでよく、それにはこれらの材料の１以上を含有する複合材料が含まれる。一実施形態では、太陽電池パネルが航空宇宙適用用である場合、基板は、グラファイトおよび／またはアラミド系材料であるかまたはそれらを含んでよい。一実施形態では、太陽電池パネルが航空適用用である場合、基板は、グラファイト、アラミド系、カーボンファイバーおよび／またはアルミニウム金属もしくは金属合金材料であるかまたはそれらを含んでよい。航空適用のためのもう一つの実施形態では、基板は、複合材料、例えば、カーボンファイバー／エポキシ複合材料またはセラミック複合材料であるかまたはそれらを含んでよい。太陽電池パネルが陸上適用用である一実施形態では、基板は、銅および／またはアルミニウム金属または金属合金であるかまたはそれらを含んでよい。
【００３３】
もう一つの実施形態では、図４に示されるように、太陽電池パネル１１０’には、ハニカム複合材料基板であってよい基板１１６に接着されたポリイミド１１４が含まれる。ハニカム複合材料基板１１６には、ポリイミド層１１４と同時硬化、積層、または直接接着された、表面板１３２およびハニカムコア１３０が含まれ得る。一実施形態では、グラファイトまたはアラミド系材料が、ハニカム複合材料基板１１６の表面板１３２である。ハニカムコア１３０は、ヒートシンクおよび補強構造として機能する。本明細書において、ハニカムという用語は、あらゆる中空の（ｎｏｎ−ｓｏｌｉｄ）パターンをさす。好ましいパターンは、六角形、すなわち「ハニカム」形状の穴を有する。あるいは、パターンは、正方形または何らかのその他の幾何学形状であり得る。コアは、好ましくはアルミニウムなどの軽量で熱伝導性の高い材料から形成される。
【００３４】
ここで図５〜図６を参照すると、太陽電池１１２は、従来の相互接続によって少なくとも一つのその他の太陽電池と相互接続させることができる。太陽電池相互接続に加えて、またはその代わりに、図５〜図６中で全体として１２０および１２０’と示される太陽電池パネルには、太陽電池および／または太陽電池パネルを互いに相互接続させるために、少なくとも一つの埋め込まれたハーネス１２２、１２３がそれぞれ含まれてよい。太陽電池パネル１２０（図５）は、ハーネス１２２が含まれていることを除いて図２の太陽電池パネル１００と同様である。ハーネスが太陽電池１１２と電気的に接触しているように、ハーネス１２２は、ポリイミド層１１４に埋め込まれている。ハーネス１２２には、ポリイミド層１１４を貫いて伸び、ポリイミド１１４の主表面または太陽電池１１２の反対側のパネル１２０を出る、第１のリード線１２４が含まれ得る。もう一つの実施形態では、ポリイミド層１１４の縁（該ページの説明図に対して左または右側）から伸びる第２のリード線１２６が存在してよい。もう一つの実施形態では、ハーネス１２２には、第１のおよび第２のリード線１２４、１２６の両方が含まれてよい。第１のリード線１２４および第２のリード線１２６の各々に対して２本のリード線が図で説明されているが、ハーネスはそれに限定されない。任意の数のリード線が、複数の太陽電池１１２および／または太陽電池パネル１２０を一緒に接続するために適切であり得ることを当業者は理解するであろう。
【００３５】
図５のハーネス１２２は、ハーネスを熱可塑性ポリイミド１１４に埋め込むこと、または、熱可塑性ポリイミドをハーネス１２２の周囲および太陽電池１１２の上方に流すことを可能にする任意の形状または構成を有してよい。例えば、ハーネス１２２は、リード線１２４、１２６などのリード線がそれから伸びるメッシュもしくはスクリムの形であってよい。ハーネス１２２は、平らな可撓性の銅もしくはアルミニウムのハーネス、またはその他の薄いワイヤハーネス材料／合金であってよい。ハーネスの材料は好ましくは、太陽電池および／または熱可塑性ポリイミドのＣＴＥ値に実質的にＣＴＥが匹敵するように選択される。
【００３６】
ここで図６を参照すると、太陽電池パネル１２０’は、基板１１６を有する図３の太陽電池パネル１００’に似ているが、ハーネス１２３を含んでいる。図５のハーネス１２２と同様、ハーネス１２３が太陽電池１１２と電気的に接触しているように、図６のハーネス１２３は、ポリイミド層１１４に埋め込まれている。ハーネス１２３には、太陽電池１１２の反対側の基板１１６の主表面を出る第１のリード線１２４、ポリイミド層１１４の縁（該ページの説明図に対して左または右側）から伸びる第２のリード線１２６、および／または基板１１６の縁を出るかまたは縁から伸びる第３のリード線１２８が含まれ得る。リード線１２４、１２６、および１２８の位置は、限定されておらず、リード線１２６、１２８に関してポリイミド１１４の縁に沿ったどこであってもよく、リード線１２４に関しては、基板１１６の主表面に沿ったどこであってもよい。ハーネス１２３の第１のリード線１２４、第２のリード線１２６、および第３のリード線の各々に対して２本のリード線が図で説明されているが、任意の数のリード線が、複数の太陽電池１１２および／または太陽電池パネル１２０’を一緒に接続するために適切であり得ることを当業者は理解するであろう。
【００３７】
ハーネス１２２と同様、ハーネス１２３は、ハーネスを熱可塑性ポリイミド１１４に埋め込むこと、または、熱可塑性ポリイミドをハーネス１２３の周囲および太陽電池１１２の上方に流すことを可能にする任意の形状または構成を有してよい。例えば、ハーネス１２３は、リード線１２４、１２６などのリード線がそれから伸びるメッシュもしくはスクリムの形であってよい。ハーネス１２３は、平らな可撓性の銅またはアルミニウムのハーネス、あるいはその他の薄いワイヤハーネス材料／合金であってよい。
【００３８】
本発明において、修復を容易にし、コストを最小限にするために、太陽電池パネルは、１個の太陽電池から約２０個の太陽電池を熱可塑性ポリイミドによって一緒に接着させたモジュール単位で太陽電池パネルを形成することができる。一実施形態では、モジュール単位には、１〜８個の太陽電池が含まれる。したがって、モジュール単位には、８個の太陽電池、７個の太陽電池、６個の太陽電池、５個の太陽電池、４個の太陽電池、３個の太陽電池、２個の太陽電池、または１個の太陽電池が含まれてよい。数百個の太陽電池を有するアレイでは、１個のモジュール単位が損傷したかまたは欠陥がある場合、それを取り替えればよい。上記のハーネスはモジュール単位の接続性をもたらすと同時に、モジュール単位の置換性にも貢献することができる。
【００３９】
ここで図７を参照すると、次の複数の段階を有する、太陽電池パネルを構築する方法２００を示すフローチャートが示される：段階２０２−前面および背面を有する太陽電池を準備、前面は通常の運転中に太陽に面する；段階２０４−熱可塑性ポリイミドを少なくともそのリフロー温度まで加熱；段階２０６−熱可塑性ポリイミドを太陽電池の背面に流入；段階２０８−熱可塑性ポリイミドをそのリフロー温度よりも低い温度まで冷却して熱可塑性ポリイミドを直接太陽電池と接着。準備する太陽電池は、上記のように、どんな種類の太陽電池であってもよい。
【００４０】
段階２０４には、熱可塑性ポリイミドを、約３００℃以上の、しかし熱可塑性ポリイミドを液化または分解する温度および／または選択した太陽電池に損傷を与える温度よりも低い、リフロー温度に加熱することが含まれ得る。したがって、温度は、使用する熱可塑性物質の溶融もしくはリフロー温度によって変動し得る。例えば、適切な熱可塑性物質は、約１００℃〜約４００℃の範囲の融点を有し、加熱段階の温度は、約１００℃から約４００℃まで変動する。一実施形態では、熱可塑性ポリイミドのリフロー温度は、約３００℃または約３００℃〜約３７５℃である。したがって、段階２０４には、約３００℃または約３００℃〜約３７５℃の温度まで加熱することが含まれる。もう一つの実施形態では、熱可塑性ポリイミドのリフロー温度は、約３１５℃または約３１５℃〜約３５０℃である。さらに熱可塑性物質は、太陽電池パネルをその後に加工する、かつ／または使用する温度よりも高いリフロー温度を有するべきである。このように、熱可塑性物質は、付着の後でリフローしない可能性がある。
【００４１】
加熱段階２０４が、熱可塑性ポリイミドに加えられた熱を制御するための任意の適した器具内または機構内であるいはそれらの器具または機構によって実施することができることが理解できる。一実施形態では、加熱段階は、オーブン、マイクロ波またはその他の放射形態、熱水浴、あるいはその他の器具または方法によって実施することができる。加圧は通常、方法２００の段階には必要でない、したがってこれらの段階は周囲圧力で実施することができる。圧力を変化または制御することが必要な場合、任意の適した手段によって圧力を加えてよい。
【００４２】
熱可塑性ポリイミドを流す段階２０６は、任意の公知の、または以下に開発された機構または方法によるものであってよい。一実施形態では、太陽電池、複数の太陽電池、および／または太陽電池シートを、キャスティングテーブル（所望により離型剤で処理したもの）の上に太陽電池の背面を上に向けて置くことができ、リフロー温度まで加熱された後の熱可塑性ポリイミドを太陽電池に注入するかまたはその上に流すことができる。次に、熱可塑性ポリイミドを周囲温度まで冷却する。その後、太陽電池パネル（複数可）をキャスティングテーブルから取り外せばよい。もう一つの実施形態では、太陽電池、複数の太陽電池、および／または太陽電池シートは、公知のまたは以下に開発されたコーティング技術を用いて、流動性の熱可塑性ポリイミドの連続または不連続適用のために、吊り下げられるか（ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ）または運ばれて（ｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｄ）よい。太陽電池（複数可）を流動性の熱可塑性ポリイミドでコーティングした後、ポリイミドを周囲温度まで冷却させる。
【００４３】
段階２０２〜２０８を実施する結果として、図２に示されるものに類似の断面図を有する太陽電池パネルが形成される。これらの太陽電池パネルは、太陽電池パネルの可撓性アレイに含めることができる。
【００４４】
硬質なアレイが必要な場合、本方法２００は、基板を太陽電池の背面の反対側の熱可塑性ポリイミドに接着させるオプションの段階２１０を含むことができる。段階２１０は、熱可塑性ポリイミドの太陽電池への接着（段階２０４〜２０６）の後に、またはそれと同時に実施してよい。その後に接着した場合、段階２１０には、基板を熱可塑性ポリイミドに接着するための加熱および加圧が含まれてよい。接着段階２１０は、限定されるものではないが、オートクレーブ、または、太陽電池とポリイミドへの加熱および加圧を制御するその他の同様の器具を含む、任意の適した器具内または機構内で、または任意の適した器具または機構によって実施され得ることが理解できる。一実施形態では、加熱段階は、オーブン、熱水浴、マイクロ波またはその他の放射形態、あるいはその他の器具または方法によって実施されてよい。基板を太陽電池と同時に接着する場合、基板は、冷却段階２０８の前に、好ましくは流入段階２０６の後に、熱可塑性ポリイミドの上に置くことができる。
【００４５】
さらに図７を参照すると、段階２０２で準備した太陽電池には電気的に接続されたハーネスが含まれ得るが、通常ハーネスは太陽電池の背面に接続される。したがって、この方法には、ハーネスを太陽電池に電気的に接続する段階が含まれ得る。ハーネスは、熱可塑性ポリイミドを太陽電池の上に流す前に太陽電池に電気的に接続されることが好ましい。ハーネスは、別の太陽電池、太陽電池パネル、またはハーネスと接続可能であるとして特徴付けられる。
【００４６】
方法２００での使用に適した太陽電池、熱可塑性ポリイミド、基板、およびハーネスは、図２〜図６を参照して述べたものである。
【００４７】
ここで図８を参照すると、以下の段階を有するモジュール式太陽電池アレイを構築する方法３００を示すフローチャートが示される：段階３０２−各々が前面および背面を有する複数の太陽電池を準備、前面は通常の運転中に太陽に面する；段階３０４−熱可塑性ポリイミドを少なくともそのリフロー温度まで加熱；段階３０６−熱可塑性ポリイミドを複数の太陽電池の背面に流入；段階３０８−熱可塑性ポリイミドをそのリフロー温度よりも低い温度まで冷却し、熱可塑性ポリイミドを直接複数の太陽電池と接着；および、段階３０９−複数の太陽電池をアレイ内の少なくとも一つのその他の太陽電池と電気的に接続。
【００４８】
準備した太陽電池は、上記のように、任意の適した太陽電池１１２であってよい。一実施形態では、各々の太陽電池１１２には、電気的に太陽電池と接続されたハーネス１２０または１２０’が含まれ得る。一般に、ハーネス１２０、１２０’は、太陽電池の背面１１２に電気的に接続される。したがって、方法３００には、ハーネスを太陽電池の各々に電気的に接続する段階が含まれ得る。ハーネス１２０、１２０’は、熱可塑性ポリイミド１１４を太陽電池の上に流す前に太陽電池１１２に電気的に接続されることが好ましい。ハーネスは、別の太陽電池、太陽電池パネル、またはハーネスと接続可能であるとして特徴付けられる。一実施形態では、図５〜図６に示されるように、ハーネス１２０、１２０’は、太陽電池パネル１００または１００’を少なくとも一つのその他の太陽電池パネル１００または１００’に接続する延長ハーネスであってよい。個別の接続を太陽電池１１２と太陽電池１１２の相互接続に提供することができる。ハーネス１２０、１２０’は、パネルが取り付けられているプラットフォーム、例えば宇宙船、航空機、または陸上構造物などに電力を戻すことができる。もう一つの実施形態では、ハーネス１２０、１２０’は、パネルが取り付けられているプラットフォームに電力を戻すために、太陽電池１１２と太陽電池１１２の相互接続、および、複数の太陽電池パネルを相互接続する相互接続の両方を提供することができる。
【００４９】
加熱段階３０４、流入段階３０６、および冷却段階３０８は、方法２００に関して既述した段階２０４〜２０８に類似してよい。
【００５０】
さらに図８を参照すると、方法３００には、複数の太陽電池が各々、アレイ内の少なくとも一つのその他の太陽電池に電気的に接続されている段階３０９も含まれる。段階３０９には、図５および図６を参照して既述したように、ハーネスのリード線を別の太陽電池パネルのハーネスに、あるいは別の太陽電池または太陽電池パネルに直接、電気的に接続する任意の方法が含まれ得る。一実施形態では、段階３０９には、リード線をまとめて、または別の太陽電池または太陽電池パネルに半田付けすることが含まれ得る。別の実施形態では、段階３０９には、ワイヤーキャップを用いて２以上の太陽電池パネルのリード線を一緒により合わせることが含まれ得る。もう一つの実施形態では、段階３０９には、第１の太陽電池パネルのハーネスから別のハーネスまたは第２の太陽電池パネルの差込口にリード線をプラグで接続することが含まれ得る。
【００５１】
また、方法３００には、図７の段階２１０同様、基板を多層ポリイミドの面、例えば太陽電池の反対側の面などに接着させる、オプションの段階３１０が含まれ得る。方法２００同様、基板の接着は、太陽電池と熱可塑性ポリイミドの接着の後に、またはそれと同時に行ってよい。
【００５２】
加圧は通常、方法３００の段階には必要でないため、これらの段階は周囲圧力で実施することができる。圧力を変化または制御することが必要な場合、任意の適した手段によって圧力を加えてよい。一実施形態では、基板には複合材料マトリックスが含まれており、熱可塑性ポリイミドが複合材料マトリックスの上／中に存在するどんな空隙にも確実に流入するように、流入段階３０６の間に圧力を加えることができる。
【００５３】
方法３００での使用に適した太陽電池、熱可塑性ポリイミド、基板、およびハーネスは、図２〜図６を参照して述べたものである。
【００５４】
太陽電池パネルおよび方法の具体的な実施例を参照しつつ詳細に記載した本発明の実施形態は、添付の特許請求の範囲に包含される。開示のアプローチを活用し、太陽電池パネルおよび方法のその他の修正例および変形例が多数作成され得る。要するに、本出願人は、本願から発生する特許の範囲が添付の特許請求の範囲によってのみ制限されることを意図する。
【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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【図７】
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【図８】
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