(57)【要約】      （修正有）【課題】ソーラーセルアレイのカスタマイズ性能を保持しつつソーラーセルアレイの製造の自動化を推進する手段を提供する。【解決手段】ソーラーセルのうちの少なくとも１つは、コーナー領域を形成することになる少なくとも１つの刈り込まれたコーナー部を有し、コーナー領域の中の基板のエリアは、ソーラーセルが基板に取り付けられるときに、露出したままであり、スイッチングマトリックス７６を有する電力ルーティングモジュール３０が、露出したままであるコーナー領域の中の基板のエリアにおいて基板に取り付けられ、スイッチングマトリックス７６が、電力ルーティングモジュール３０と複数のソーラーセルとの間で接続された複数の電流経路の間で電力のルートを動的に定めるように構成されている、【選択図】図２０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレイ（２２）の中の複数のソーラーセル（１４）を電気的に相互接続するための、スイッチングマトリックス（７６）を有する電力ルーティングモジュール（３０）
を備え、前記スイッチングマトリックス（７６）が、前記電力ルーティングモジュール（３０）と前記複数のソーラーセル（１４）との間で接続された複数の電流経路の間で電力のルートを動的に定めるように構成され、
前記ソーラーセル（１４）のうちの少なくとも１つが、コーナー領域（２６）を形成することになる少なくとも１つの刈り込まれたコーナー部（２４）を有し、
前記コーナー領域（２６）の中の基板（１２）のエリア（２８）は、前記ソーラーセル（１４）が前記基板（１２）に取り付けられるとき、露出したままであり、
前記スイッチングマトリックス（７６）を有する前記電力ルーティングモジュール（３０）が、露出したままである前記コーナー領域（２６）の中の前記基板の前記エリア（２８）において前記基板（１２）に取り付けられる、ソーラーセルアレイのための装置。
【請求項２】
前記スイッチングマトリックス（７６）が、前記電力ルーティングモジュール（３０）と一又は複数のバイパスダイオード（４４）との間で接続された複数の電流経路の間で電力のルートを動的に定めるように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記スイッチングマトリックス（７６）が、前記電力ルーティングモジュール（３０）と一又は複数のＶ＋線、Ｖ−線又は埋め込み線との間で接続された複数の電流経路の間で電力のルートを動的に定めるように構成される、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記スイッチングマトリックス（７６）が、一又は複数の制御信号に応じて電力のルートを動的に定めるように構成される、請求項１から３の何れか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記制御信号が、遠隔源からの無線制御信号である、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記スイッチングマトリックス（７６）は、内部で、選択された入力経路における電流が選択された出力経路に接続される、空間分割回路スイッチである、請求項１から５の何れか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記スイッチングマトリックス（７６）は、各々が、制御信号に従って、前記選択された入力経路を前記選択された出力経路に接続する、一又は複数の接続ブロックから成る、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記スイッチングマトリックス（７６）が、固有にアドレス指定される、請求項１から７の何れか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記スイッチングマトリックス（７６）内の各接続ブロックが、固有にアドレス指定される、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
各接続ブロック内の選択された入力経路及び出力経路が、固有にアドレス指定される、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
アレイ（２２）の中の複数のソーラーセル（１４）を電気的に相互接続するための、スイッチングマトリックス（７６）を有する電力ルーティングモジュール（３０）を製造すること
を含み、前記スイッチングマトリックス（７６）が、前記電力ルーティングモジュール（３０）と前記複数のソーラーセル（１４）との間で接続された複数の電流経路の間で電力のルートを動的に定めるように構成され、
前記ソーラーセル（１４）のうちの少なくとも１つが、コーナー領域（２６）を形成することになる少なくとも１つの刈り込まれたコーナー部（２４）を有し、
前記コーナー領域（２４）の中の基板（１２）のエリアは、前記ソーラーセル（１４）が前記基板（１２）に取り付けられるとき、露出したままであり、
前記スイッチングマトリックス（７６）を有する前記電力ルーティングモジュール（３０）が、露出したままである前記コーナー領域（２６）の中の前記基板の前記エリア（２８）において前記基板（１２）に取り付けられる、方法。
【請求項１２】
前記スイッチングマトリックス（７６）が、前記電力ルーティングモジュール（３０）と一又は複数のバイパスダイオード（４４）との間で接続された複数の電流経路の間で電力のルートを動的に定めるように構成される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記スイッチングマトリックス（７６）が、前記電力ルーティングモジュール（３０）と一又は複数の電力又は埋め込み線との間で接続された複数の電流経路の間で電力のルートを動的に定めるように構成される、請求項１１又は１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記スイッチングマトリックス（７６）が、制御信号に応じて電力のルートを動的に定めるように構成される、請求項１１から１３の何れか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記制御信号が、遠隔源からの無線制御信号である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記スイッチングマトリックス（７６）は、内部で、選択された入力経路における電力が選択された出力経路に接続される、空間分割回路スイッチである、請求項１１から１５の何れか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記スイッチングマトリックス（７６）は、各々が、制御信号に従って、前記選択された入力経路を前記選択された出力経路に接続する、一又は複数の接続ブロックから成る、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記スイッチングマトリックス（７６）が、固有にアドレス指定される、請求項１１から１７の何れか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記スイッチングマトリックス内の各接続ブロックが、固有にアドレス指定される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
各接続ブロック内の選択された入力経路及び出力経路が、固有にアドレス指定される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
アレイの中の複数のソーラーセルを電気的に相互接続するための、スイッチングマトリックスを有する少なくとも１つの電力ルーティングモジュールから成るソーラーセルアレイを備え、前記スイッチングマトリックスが、前記電力ルーティングモジュールと前記複数のソーラーセルとの間で接続された複数の電流経路の間で電力のルートを動的に定めるように構成され、
前記ソーラーセルのうちの少なくとも１つは、コーナー領域を形成することになる少なくとも１つの刈り込まれたコーナー部を有し、
前記コーナー領域の中の基板のエリアは、前記ソーラーセルが前記基板に取り付けられるとき、露出したままであり、
前記スイッチングマトリックスを有する前記電力ルーティングモジュールが、露出したままである前記コーナー領域の中の前記基板の前記エリアにおいて前記基板に取り付けられる、ソーラーセルパネル。
【請求項２２】
前記スイッチングマトリックスが、前記電力ルーティングモジュールと一又は複数のバイパスダイオードとの間で接続された複数の電流経路の間で電力のルートを動的に定めるように構成される、請求項２１に記載のソーラーセルパネル。
【請求項２３】
前記スイッチングマトリックスが、前記電力ルーティングモジュールと一又は複数の電力又は埋め込み線との間で接続された複数の電流経路の間で電力のルートを動的に定めるように構成される、請求項２１に記載のソーラーセルパネル。
【請求項２４】
前記スイッチングマトリックスが、制御信号に応じて電力のルートを動的に定めるように構成される、請求項２１に記載のソーラーセルパネル。
【請求項２５】
前記制御信号が、遠隔源からの無線制御信号である、請求項２４に記載のソーラーセルパネル。
【請求項２６】
前記スイッチングマトリックスは、内部で、選択された入力経路における電力が選択された出力経路に接続される、空間分割回路スイッチである、請求項２１に記載のソーラーセルパネル。
【請求項２７】
前記スイッチングマトリックスは、各々が、制御信号に従って、前記選択された入力経路を前記選択された出力経路に接続する、一又は複数の接続ブロックから成る、請求項２６に記載のソーラーセルパネル。
【請求項２８】
前記スイッチングマトリックスが、固有にアドレス指定される、請求項２１に記載のソーラーセルパネル。
【請求項２９】
前記スイッチングマトリックス内の各接続ブロックが、固有にアドレス指定される、請求項２８に記載のソーラーセルパネル。
【請求項３０】
各接続ブロック内の選択された入力経路及び出力経路が、固有にアドレス指定される、請求項２９に記載のソーラーセルパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概してソーラーセルパネルに関し、より具体的にはソーラーセルアレイのためのスイッチングマトリックスを有する電力ルーティングモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的な宇宙飛行可能なソーラーセルパネルの組み立ては、ソーラーセルの長いストリングの構築を伴う。これらのストリングの長さは可変であり、例えばセル２０個に及び、またそれを超えるような、非常に長いものであり得る。こうした、長くて可変で壊れやすい機材を組み立てることは困難であり、そのために組み立ての自動化が阻害されてきた。
【０００３】
現存する解決法では、ＣＩＣ（セル、相互接続子、及びカバーガラス）ユニットに組み立てられたソーラーセルが用いられる。ＣＩＣは、ＣＩＣの一面から平行に延在するセルの前部に接続された、金属ホイルの相互接続子を有する。ＣＩＣは、互いに近接して設置され、相互接続子によって隣接するセルの底部に接続されている。これらの相互接続子を用いることで、ＣＩＣは直線状のストリングへと組み立てられる。これら直線状のストリングは手作業で構築され、可変の長さの多数のストリングからなる大きなソーラーセルアレイを形成するようにレイアウトされる。
【０００４】
さらに、セルが部分的に影になったときにセルを逆バイアスから保護するため、バイパスダイオードが用いられる。バイパスダイオードは一般的に、ソーラーセルアレイ内の２つの隣接するセルの背面接点間を接続する。
【０００５】
ソーラーセルアレイは、人工衛星内で用いられる場合、通常、パネルとしてパッケージ化される。パネルの寸法は、必要な電力、並びに打ち上げ機内に人工衛星を搭載し、格納するために必要なサイズ及び形状といった制約を含む、人工衛星の必要性によって決定される。さらに、パネルを展開する際、パネルの一部を機械設備のために使用することがしばしば必要になり、ソーラーセルアレイはこれらの箇所を避けなければならない。実際には、パネルは概して長方形であるが、その寸法及びアスペクト比はバリエーションが大きい。このスペースを埋めるＣＩＣ及びストリングのレイアウトは、発電量を最大にするために高度にカスタマイズされなければならず、その結果、製造工程は手作業が多くなる。
【０００６】
そこで、ソーラーセルアレイのカスタマイズ性能を保持しつつソーラーセルアレイの製造の自動化を推進する手段が、必要とされている。
【発明の概要】
【０００７】
本開示の装置及び方法は、以下に列挙される実施例に限定しないがそれらを含めて、様々な方法で実施される。
１．  アレイの中の複数のソーラーセルを電気的に相互接続するための、スイッチングマトリックスを有する電力ルーティングモジュールであって、スイッチングマトリックスが、電力ルーティングモジュールと複数のソーラーセルとの間で接続された複数の電流経路の間で電力のルートを動的に定めるように構成されている、電力ルーティングモジュール。ソーラーセルのうちの少なくとも１つは、コーナー領域を形成することになる少なくとも１つの刈り込まれたコーナー部を有し、コーナー領域の中の基板のエリアは、ソーラーセルが基板に取り付けられるときに、露出したままであり、スイッチングマトリックスを有する電力ルーティングモジュールが、露出したままであるコーナー領域の中の基板のエリアにおいて基板に取り付けられる。
２．  スイッチングマトリックスは、電力ルーティングモジュールと一又は複数のバイパスダイオードとの間で接続された複数の電流経路の間で電力のルートを動的に定めるように構成される。
３．  スイッチングマトリックスは、電力ルーティングモジュールと一又は複数の電力又は埋め込み線との間で接続された複数の電流経路の間で電力のルートを動的に定めるように構成される。
４．  スイッチングマトリックスは、制御信号に応じて電力のルートを動的に定めるように構成される。
５．  制御信号は、遠隔源からの無線制御信号である。
６．  スイッチングマトリックスは、内部で、選択された入力経路における電力が選択された出力経路に接続される、空間分割回路スイッチである。
７．  スイッチングマトリックスは、各々が、制御信号に従って、選択された入力経路を選択された出力経路に接続する、一又は複数の接続ブロックから成る。
８．  スイッチングマトリックスは、固有に又はグループとしてアドレス指定される。
９．  スイッチングマトリックス内の各接続ブロックは、固有にアドレス指定される。
１０．  各接続ブロック内の選択された入力経路及び出力経路は、固有にアドレス指定される。
【０００８】
ここで、図面を参照するが、各図面を通じて、類似の参照番号は対応する部品を表す。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ソーラーセルパネルの従来の構造を示す。
【図２】ソーラーセルパネルの従来の構造を示す。
【図３】Ａ及びＢは、１つの実施例による、ソーラーセルパネルの改良型の構造を示す。
【図４】Ａ及びＢは、１つの実施例による、ソーラーセルパネルの代替構造を示す。
【図５】図３Ａ及び図３Ｂ並びに図４Ａ及び図４Ｂの改良型ソーラーセルパネルで用いられ得る、例示のソーラーセルの前面を示す。
【図６】図５の例示的ソーラーセルの背面を示す。
【図７】一実施例による、２次元（２Ｄ）格子状のアレイに配列されたセルを示す。
【図８】コーナー領域内の基板の露出したエリアに、一又は複数のバイパスダイオードが追加された、アレイの一実施例を示す。
【図９】バイパスダイオードがセルの背面に適用され、バイパスダイオード用の相互接続子又は接点が前面接点と背面接点との間のコーナー領域内に延在している、一実施例を示す。
【図１０】バイパスダイオード用の相互接続子又は接点が前面接点と背面接点の間のコーナー領域内に延在している、図９の実施例の前面図を示す。
【図１１】２Ｄ格子状のアレイに配列され基板に適用された図９及び図１０のセルであって、バイパスダイオードがセルの背面に適用され、バイパスダイオード用の接点がセルのコーナー領域内に延在している、セルを示す。
【図１２】一実施例による、アレイのセル間の上下方向の直列接続を示す。
【図１３】一実施例による、アレイのセル間の左右方向の直列接続を示す。
【図１４】基板が下にあり、電力ルーティングモジュールが上にあり、基板が可撓性シートの組立品である、一実施例の概略側面図である。
【図１５】基板が下にあり、電力ルーティングモジュールが上にあり、電力ルーティングモジュールが接着剤で可撓性シートに取り付けられている、一実施例の概略側面図である。
【図１６】アレイ内のソーラーセルのコーナー領域の上面図である。
【図１７】ソーラーセルの直列接続用の、電力ルーティングモジュールの構造を示す。
【図１８】アレイ内のソーラーセルに取り付けられた電力ルーティングモジュールの変形形態を示す。
【図１９】電力ルーティングモジュールによって決定される電流の方向に対応してレイアウトされたセルのアレイを示す。
【図２０】スイッチングマトリックスを含むように製造されている、電力ルーティングモジュールの一実施例を示す。
【図２１】基板が下にあり、スイッチングマトリックスを有する電力ルーティングモジュールが上にあり、電力ルーティングモジュールが接着剤で可撓性シートに取り付けられている、一実施例の概略側面図である。
【図２２】スイッチングマトリックスを操作するためにコーナー領域の中の導体に行われた修正を示す。
【図２３】電力ルーティングモジュールと共に使用されるスイッチングマトリックスの一実施例を示す。
【図２４】一実施例による、ソーラーセル、ソーラーセルパネル及び／又は人工衛星の製造方法を示す。
【図２５】一実施例による、ソーラーセルから成るソーラーセルパネルを有する、結果的に製造される人工衛星を示す。
【図２６】一実施例による、機能ブロック図の形態のソーラーセルパネルを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の説明で、本願の一部である添付図面を参照する。これらの添付図面は、本開示が実施され得る具体的な実施例を例示する目的で示されている。他の実施例も利用可能であることと、本開示の範囲を逸脱することなく構造的な変更が加えられてよいことは、理解されるべきである。
【００１１】
概要
例えば宇宙飛行用電力の用途に用いられる、ソーラーセルアレイの設計に関する新たな手法は、アレイ内のソーラーセル間の電気的接続に基づいている。
【００１２】
これらの新たな手法は、ソーラーセルの構成要素及びアレイ内のソーラーセルの配列を配列し直すものである。ソーラーセルを接続して長い直線状のストリングにしてから基板上に組み立てる代わりに、ソーラーセルを、隣接するセルのコーナー領域が基板上で位置合わせされるようにして個別に基板に取り付け、それによって基板のあるエリアを露出させる。セル間の電気的接続は、基板上又は基板内でこれらのコーナー領域内に形成された、コーナー導体によってなされる。結果として、この手法は、個別のセルをベースにしたソーラーセルアレイの設計を提示している。
【００１３】
こうして、ソーラーセルアレイの製造に際して、単一のレイダウンプロセスとレイアウトが用いられ得る。ソーラーセル間の電流は、基板内にはめ込まれた導体によって補助される。これらの電気的接続によって、そのソーラーセルアレイの具体的な特性、例えばその寸法、ステイアウト区域、及び回路の終端が規定される。この手法によって製造が簡素化され、自動化が可能になり、コストと搬送時間が削減される。
【００１４】
図１及び図２は、基板１２、アレイ内に配列された複数のソーラーセル１４、及びソーラーセル１４間の電気コネクタ１６を含む、ソーラーセルパネル１０の従来型構造を示す。図１にはハーフサイズのソーラーセル１４が、図２にはフルサイズのソーラーセル１４が示されている。宇宙用ソーラーセル１４は、円形のゲルマニウム（Ｇｅ）基板の出発材料から作られる。より高密度でソーラーセルパネル１０に搭載するため、これらは後に、準長方形の形状に加工される。このウエハは、しばしば１つ又は２つのソーラーセル１４にダイスカットされる。これらは、ここではハーフサイズ又はフルサイズのソーラーセル１４として記載される。ソーラーセル１４間を電気的に接続する電気コネクタ１６は、ソーラーセル１４間の長い平行な端部に沿って作られている。（セルとセルとの）これらの直列接続は、基板に取り付けられていない状態で完成される。なぜならば、ソーラーセル１４が接続されてできるストリングは、任意の数のソーラーセル１４の長さを持つように構築されるからである。ソーラーセル１４のストリングは、完成した後に基板１２に付けられ、取り付けられる。
【００１５】
図２では、ストリングを他のストリングに電気的に接続するためか、又は配線を終端処理して回路とし、ソーラーセル１４のアレイの電流をここで断ち切るために、配線１８がソーラーセル１４のストリングの終端に取り付けられている。ストリングとストリングの間の接続及び回路終端の接続は、通常、基板１２上で行われ、通常、配線１８を用いて行われる。しかし、あるソーラーセルパネル１０では、導体がはめ込まれたプリント回路基板（ＰＣＢ）タイプの機材が用いられる。
【００１６】
接続されたソーラーセル１４の隣接するストリング同士は、平行又は反平行に延びることができる。加えて、接続されたソーラーセル１４のストリングは、整列されていても整列されていなくてもよい。ソーラーセル１４のレイアウトに対して互いに競合する影響を与えるものは多い。その結果、ソーラーセル１４が平行な領域又は反平行である領域、整列されている領域又は整列されていない領域が存在する。
【００１７】
図３Ａ〜図３Ｂは、一実施例による、ソーラーセルパネル１０ａの改良された構造を示し、図３Ｂは、図３Ａの破線円内の詳細拡大図である。図５から図１３では、ソーラーセルパネル１０ａの様々な構成要素が示され、より詳細に記載されている。
【００１８】
ソーラーセルパネル１０ａは、上に１つ以上のコーナー導線２０を有する、ソーラーセル１４用の基板１２を含む。一実施例では、基板１２は、１つ以上のパターニングされた金属層を分離する１つ以上のＫａｐｔｏｎ（登録商標）（ポリイミド）層からなる、多層基板１２である。基板１２は、従来型の組立品と同様の、大きな剛性の基板１０ａに装着されていてよい。代わりに、基板１２は、装着用又は展開用の、より軽くより薄いフレーム又はパネル１０ａに装着されることができる。
【００１９】
複数のソーラーセル１４が、基板１２に、アレイ２２の２次元（２Ｄ）格子状に取り付けられている。この例では、アレイ２２は、４段×２４列に配列された、９６個のソーラーセル１４からなっているが、異なる実施形態では、任意の数のソーラーセル１４が用いられ得ることが、認められている。
【００２０】
ソーラーセル１４のうちの少なくとも１つは、破線円によって示されるように、コーナー領域２６を画定する少なくとも１つの刈り込まれたコーナー部２４を有する。ソーラーセル１４は、隣接するソーラーセル１４のコーナー領域２６同士が位置合わせされるようにして、基板１２に取り付けられており、それによって基板１２のエリア２８が露出している。基板１２の露出しているエリア２８は、１つ以上のコーナー導体２０を含み、ソーラーセル１４の刈り込まれたコーナー部２４によってできたコーナー領域２６内で、ソーラーセル１４とコーナー導体２０との間の１つ以上の電気的接続がなされている。
【００２１】
この例では、コーナー導体２０は、ソーラーセル１４が基板１２に取り付けられる前及び／又は後に、基板１２に取り付けられたか、基板１２上にプリントされたか、基板１２内に埋設されたか、基板１２上に堆積した導電経路であって、隣接するソーラーセル１４間の接続を促進する。ソーラーセル１４とコーナー導体２０との間の接続は、ソーラーセル１４が基板１２に取り付けられた後に行われる。
【００２２】
１つの実施例では、４つの隣接するソーラーセル１４が基板１２上で位置合わせされ、各ソーラーセル１４から１つずつの計４つの刈り込まれたコーナー部２４がコーナー領域２６で集まって一緒になっている。次に、ソーラーセル１４は基板１２に個別に取り付けられる。このときソーラーセル１４はコーナー導体２０の上に置かれ、ソーラーセル１４とコーナー導体２０との間で電気的接続が行われる。
【００２３】
ソーラーセル１４は、ＣＩＣ（セル、相互接続子、カバーグラス）ユニットとして基板１２に付けられ得る。代わりに、未被覆のソーラーセル１４を基板１２上で組み立て、その後にソーラーセル１４に相互接続子を付け、続いて単セルのソーラーセル１４用カバーガラス、マルチセルのソーラーセル１４用カバーガラス、マルチセルのソーラーセル１４用ポリマーカバーシート、又はスプレー式封止材を付けることもできる。この組立品は、ソーラーセル１４を、性能を制限するような損傷から保護する。
【００２４】
図４Ａ及び図４Ｂは、一実施例による、ソーラーセルパネル１０ａの代替的な構造を示しており、図４Ｂは、図４Ａの破線円内の詳細拡大図である。この例では、ごく少数のコーナー導体２０のみが、基板１２上にプリントされているか、又は基板１２に組み込まれている。代わりに、図１４〜図２３に関連して以下でより詳細に記載されているように、コーナー導体２０のほとんどが、基板１２に取り付けられている電力ルーティングモジュール（ＰＲＭ）３０内に含まれていてもよい。
【００２５】
図５は、図３Ａ及び図３Ｂ、並びに図４Ａ及び図４Ｂの改良型ソーラーセルパネル１０ａで用いられ得る、例示のソーラーセル１４の前面を示す。ＣＩＣユニットであるソーラーセル１４は、ハーフサイズのソーラーセル１４である。（フルサイズのソーラーセル１４もまた用いられ得る。）
【００２６】
破線円で示されるように、ソーラーセル１４は、コーナー領域２６を画定する少なくとも１つの刈り込まれたコーナー部を有するように製造されており、それによって、刈り込まれたコーナー部２４によってできたコーナー領域２６には、ソーラーセル１４との電気的接続をなす少なくとも１つの接点３２、３４が含まれる。図５に示す例では、ソーラーセル１４は２つの刈り込まれたコーナー部２４を有し、そのそれぞれが、ソーラーセル１４の前面にある前面接点３２と、ソーラーセル１４の背面にある背面接点３４とを有し、接点３２及び接点３４はコーナー領域２６内に延在している。（フルサイズのソーラーセル１４は４つの刈り込まれたコーナー部２４を有し、そのそれぞれが、１つの前面接点３２及び１つの背面接点３４を有する。）
【００２７】
刈り込まれたコーナー部２４があることによって、ソーラーセル１４の出発材料として円形のウエハを利用することが多くなる。従来型のパネル１０では、ソーラーセル１４が基板１２に取り付けられた後、これらの刈り込まれたコーナー部２４は、結果的にパネル１０上の未使用スペースになってしまう。しかし、本開示で記載するこの新たな手法では、この未使用スペースが利用される。具体的には、コーナー導体２０、前面接点３２及び背面接点３４を備える金属ホイル相互接続子が、コーナー領域２６に移動される。これに対して、既存のＣＩＣはソーラーセル１４の前面に取り付けられた相互接続子を有しており、ストリングの作製中に背面（接続が起こるところ）に接続される。
【００２８】
ソーラーセル１４によって生成された電流は、どちらの前面接点３２にも接続された、細型の金属フィンガー３８とより広い金属バスバー４０の格子３６によって、ソーラーセル１４の前面上で集電される。格子３６に金属を追加してソーラーセル１４に入る光を減らしソーラーセル１４の出力を減らすことと、金属が増えることで抵抗が減少することとは、バランスの関係にある。バスバー４０は低抵抗導体であり、大電流を搬送すると共に、前面接点３２が切断された場合には冗長性も提供する。一般的に、最適化のためには前面接点３２間に直接延びる短いバスバー４０が必要とされる。刈り込まれたコーナー部２４内に前面接点３２を有することによって、バスバー４０をソーラーセル１４の外周から離す結果となる。これが達成される一方、同時に、バスバー４０の長さが最小化され、光遮蔽が最小化される。さらに、これによってフィンガー３８も短くなる。これによって、格子３６内の寄生抵抗が減少する。なぜならば、フィンガー３８の長さが短くなり、搬送される電流の総量が減少するからである。これによって、細型のフィンガー３８をより短くするために、前面接点３２と接続相手のバスバー４０を移動する、という設計上の好みが生まれる。
【００２９】
図６は、図５の例示的ソーラーセルの背面を示す。ソーラーセル１４の背面は、どちらの背面接点３４にも接続している、背面層４２を有する。
【００３０】
図７は、一実施例による、アレイ２２の２Ｄ格子状に配列されたソーラーセル１４を示す。アレイ２２は、隣接するソーラーセル１４のコーナー領域２６同士が位置合わせされるようにして基板１２に取り付けられている、複数のソーラーセル１４を備えており、それによって基板１２のエリア２８が露出している。ソーラーセル１４間の電気的接続（図示せず）は、ソーラーセル１４の前面接点３２及び背面接点３４、並びに、基板１２の露出したエリア２８上又はエリア２８内に形成されたコーナー導体２０（図示せず）を用いて、基板１２の露出したエリア２８内で、なされている。
【００３１】
組み立て中、ソーラーセル１４は、基板１２に個別に取り付けられる。この組み立ては、剛性と可撓性のどちらでもあり得る支持面、即ち基板１２上で、直接行われることができる。代わりに、ソーラーセル１４は、仮の支持面上で２Ｄ格子状のアレイ２２に組み立てられ、その後に最終的な支持面、即ち基板１２へと移送されてもよい。
【００３２】
図８は、基板１２のコーナー領域２６内の露出したエリア２８に、１つ以上の電気的接続で用いるための１つ以上のバイパスダイオード４４が追加された、アレイ２２の一実施例を示す。バイパスダイオード４４は、ソーラーセル１４が電流を生成できなくなった場合にソーラーセル１４を保護する。ソーラーセル１４が電流を生成できなくなった場合とは、部分的に影になったせいでもあり得るが、その場合には、ソーラーセル１４に逆バイアスがかかる。一実施例では、バイパスダイオード４４は、ソーラーセル１４から独立して、基板１２のコーナー領域２６に取り付けられている。
【００３３】
図９は、バイパスダイオード４４がソーラーセル１４の背面に付けられ、バイパスダイオード４４用の相互接続子又は接点４６が、背面４２に接続され、また前面接点３２と背面接点３４の間のコーナー領域２６内に延在している、一実施例を示す。
【００３４】
図１０は、バイパスダイオード４４（図示せず）用の相互接続子又は接点４６が前面接点３２と背面接点３４の間のコーナー領域２６内に延在している、図９の実施例の前面図を示す。
【００３５】
図１１は、バイパスダイオード４４（図示せず）がソーラーセル１４の背面に付けられ、バイパスダイオード４４用の接点４６がソーラーセル１４のコーナー領域２６内に延在している、２Ｄ格子状のアレイ２２に配列され基板１２に付けられた、図９及び図１０のソーラーセル１４を示す。
【００３６】
この手法の１つの利点は、図７、図８、及び図１１で示されるレイアウトが、普遍化されたレイアウトであることである。具体的には、これらのレイアウトは、パネル１０ａの顧客が所望する任意の寸法にわたって、反復することができる。これによって、組み立て、改修、試験、及び検査の各工程が非常に簡素化される。
【００３７】
ソーラーセル１４とバイパスダイオード４４の配置に続いて、カスタマイズが行われる別のステップが存在する。ソーラーセル１４のコーナー領域２６内で、前面接点３２と背面接点３４とが、接続されなければならない。電流を所望の経路でルーティングするために、これは多数の組合せで行うことができる。
【００３８】
ソーラーセル１４を基板１２に取り付けた後、ソーラーセル１４とコーナー導体２０との間で接続が行われる。ソーラーセル１４の前面接点３２及び背面設定３４は、コーナー導体２０に取り付けるため、各コーナー領域２６にある。各ソーラーセル１４の前面接点３２及び背面接点３４用の相互接続子は、電流をソーラーセル１４の外部にルーティングする導電経路２０、３２、３４を設けるため、コーナー導体２０に溶接、はんだづけ、又は他のやり方で接合されることができる。
【００３９】
コーナー導体２０を用いて、電気的接続において任意のカスタマイズを行うことができる。隣接するソーラーセル１４は、具体的な設計の要望に従って、電流を上下方向、又は左右方向に電流を流すように電気的に接続されることができる。必要に応じて、電流がステイアウト区域を迂回するようにルーティングすることもできる。ソーラーセルアレイ２２の長さや幅は、所望に応じて設定することができる。また、アレイ２２の幅は、長さに応じて変化することもできる。
【００４０】
一実施例では、電気的接続は、複数のソーラーセル１４を通る電流の流量を決定する、直列接続である。これは、図１２及び図１３に示す接続スキームによって達成され得る。図１２は、アレイ２２のソーラーセル１４間の上下方向の直列接続４８を示しており、図１３は、アレイ２２のソーラーセル１４間の左右方向の直列接続５０を示している。図１２及び図１３のどちらにおいても、これらの直列接続４８、５０は、ソーラーセル１４の前面接点３２及び背面接点３４とバイパスダイオード４４との間の電気的接続であり、これらの直列接続は、基板１２の露出したエリア２８上又はエリア２８内に形成されたコーナー導体２０を用いてなされている。基板に取り付けられていない状態の大きなストリングの組立品とは異なり、矢印５２で示される、ソーラーセル１４を通じた電流（電力）量は、これらの直列接続４８、５０によって左右される。
【００４１】
ソーラーセル１４間のコーナー導体２０は、様々な形態であることができる。コーナー導体２０は、はんだ付け、溶接、導電性接着剤、又は他の処理であり得る方法で両端になされた電気的接続を有する、電線を用いて完成することができる。電線に加えて、相互接続子と同様の金属ホイルコネクタもまた適用され得る。金属導体経路又はトレース（図示せず）もまた、基板１２に組み込まれていることができる。
【００４２】
要約すると、この新たな手法は、２個、３個、又は４個の隣接するソーラーセル１４のコーナー領域２６同士が、基板１２上で位置合わせされるようにして、ソーラーセル１４を個別に基板１２に取り付けるものである。ソーラーセル１４は、刈り込まれたコーナー部２４同士が位置合わせされてコーナー領域２６同士が隣接し、それによって基板１２のエリア２８が露出するようにして、レイアウトすることができる。ソーラーセル１４間の電気的接続は、これらのコーナー領域２６内で、ソーラーセル１４の前面接点３２と背面接点３２と、基板１２の露出したエリア２８上又はエリア２８内のバイパスダイオード４４と、コーナー導体２０との間でなされる。これらの導電経路は、回路を含む直列接続４８、５０でソーラーセル１４のストリングを作製するのに用いられる。
【００４３】
電力ルーティングモジュール
コーナー領域２６内のソーラーセル１４間の電気的接続を用いることで自動化が促進されるが、その一方で、顧客が必要とするカスタマイズを可能にする様々な構成を達成し得る、様々なコーナー導体２０に対する需要も依然として存在する。しかし、このためには、コーナー領域２６内に多数のコーナー導体２０が必要とされ得るので、その結果コーナー導体２０が密集して配置され、静電気放電（ＥＳＤ）の懸念が生じてしまう。
【００４４】
一方、ソーラーセル１４のアレイからの発電量を最大化するためには、コーナー領域２６を可能な限り小さくすることが望ましい。組み立て中の労働コスト及び部品コストを削減するためには、ソーラーセル１４を大きくすることが望ましい。しかし、本書で記載する設計はこの評価を変えるものであり、ソーラーセル１４を小さくする結果として生じるコスト面の不利益は、ほとんどない。ソーラーセル１４がより小さいと、ウエハ上の面積を埋めるのに有利であり、同時にパネル１０ａを埋めるのにも有利である。ソーラーセル１４がより小さいことは、資材と労力をよりよく利用することにつながる。しかし、ソーラーセル１４がより小さいことは、刈り込まれたコーナー部２４とコーナー領域２６がより小さいことにもまたつながり、これによって接続方針に問題が生じる。
【００４５】
本開示には、コーナー領域２６で用いられるコーナー導体２０をカスタマイズする、ＰＲＭ３０が記載されている。このＰＲＭ３０は、コーナー領域２６内で基板１２に取り付けられる。全てのコーナー導体２０を基板１２上に形成するのではなく、むしろコーナー導体２０のほとんどは、ＰＲＭ３０内に内包されている。アレイ２２の所望の接続レイアウトを作り出すため、異なる導体２０のレイアウト（例えば２Ｄ又は３Ｄ）を有する、異なるバージョンのＰＲＭ３０が選択され得る。
【００４６】
図１４は、一実施例による、基板１２が下にあり、ＰＲＭ３０が上にあり、基板１２が可撓性シートの組立品である、概略側面図である。基板１２は、上に銅（Ｃｕ）層５６ａ、下にＣｕ層５６ｂを有するポリイミドベース層５４を含み、Ｃｕ層５６ａ及び５６ｂは、多層導体を形成している。Ｃｕ層５６ａはコーナー導体２０としてパターニングされており、Ｃｕ層５６ｂは、パターニングされて、例えばＶ＋線、Ｖ−線及び埋め込み線（ｂｒｉｄｇｉｎｇ  ｌｉｎｅ）を含む、基板１２内の埋設導体を形成している。基板１２に、電荷の集積を低減するという点で宇宙環境で有用な、導電性のポリイミド製バックシート５８を付けることができる。
【００４７】
右側に示されているのは、接着剤６０で基板１２に取り付けられている、ソーラーセル１４である。ソーラーセル１４及びコーナー導体２０に取り付けられた、金属ホイルの相互接続子６２もまた見ることができる。
【００４８】
基板１２は、多層導体５６ａ、５６ｂのうちの少なくとも１つを、多層導体５６ａ、５６ｂのうちの少なくとももう１つから分離する、絶縁層もまた含む。一実施例では、頂部のポリイミドオーバーレイ層６４ａと、底部のポリイミドオーバーレイ層６４ｂとが存在する。ポリイミドは、空気や真空よりも強い高度の破壊強度を有しており、ポリイミドオーバーレイ層６４ａ、６４ｂは、宇宙環境における重大事項であるＥＳＤを防止するのに有用である。
【００４９】
ＰＲＭ３０は、アレイ２２内のソーラーセル１４間を電気的に相互接続するため、基板１２の上側に位置している。ＰＲＭ３０は、ポリイミドベース層６６を含む絶縁層と、上に堆積した単層のＣｕ層６８を含む導電層からなる。１つ以上のコーナー導体２０を含むＣｕ層６８は、ソーラーセル１４間を電気的に相互接続するのに用いられ、ポリイミドベース層６６は、Ｃｕ層６８のコーナー導体２０を電気的に絶縁するのに用いられる。
【００５０】
ＰＲＭのベース層６６は、ポリイミドであるとして示されているが、他の適切なポリマーや、ガラス又はアルミナといったセラミックスを含む、使用環境にとって適切な、多岐にわたる絶縁体から選択することができる。ガラス又は他の透明な絶縁体の利点は、レーザ溶接処理と共に用いられ得ることである。レーザ溶接処理においては、レーザビームが絶縁体を通って伝送され、レーザビームのエネルギーは、ＰＲＭ３０上の導電トレース６８によって吸収される。
【００５１】
ＰＲＭ３０の頂面（太陽に面する面）は、ポリイミドに接合されたＡｌホイルといった、反射性の高い被覆を有していることができる。これによって、太陽エネルギーが反射し、ソーラーアレイ２２の加熱が低減され、ソーラーセル１４の動作温度が低下し、その結果、電力生成が増加することになるだろう。
【００５２】
ＰＲＭ３０は、ソーラーセル１４を逆バイアスから保護するためのバイパスダイオード４４を含んでいてよく、バイパスダイオード４４は、相互接続子６２によってＰＲＭ３０の１つ以上のコーナー導体２０に接続されていてよい。ＰＲＭ３０は、ＰＲＭ３０を基板１２に取り付けるための接着剤７０と、ＰＲＭ３０コーナー導体２０のうちの１つ以上を基板１２のコーナー導体２０のうちの１つ以上に接続するための、例えばＣｕ層６６をＣｕ層５６ａに接続するためなどの、電気的接合部７２もまた含んでいてよい。
【００５３】
図１５は、ＰＲＭ３０が接着剤７０を用いて基板１２に取り付けられた、図１４の実施例の概略側面図である。ＰＲＭ３０は、ソーラーセル１４が基板１２に装着されるとき、基板１２のコーナー領域２６内の露出したままのエリア２８内で、基板１２に取り付けられている。この実施例では、ＰＲＭ３０の１つ以上のコーナー導体２０と、基板１２の１つ以上のコーナー導体２０とに（例えばＣｕ層５６ａと６６とに）挟み込まれた電気的接合部７２によって、電気的接続が形成されている。電気的接合部７２は、層６８をＣｕ層５６ａに直接接続する、はんだで、又は上記のレーザ溶接処理を介して、若しくは超音波溶接処理を介して、実現することができるだろう。
【００５４】
図１６は、前面接点３２及び背面接点３４を含み、ＰＲＭ３０が取り付けられていない、アレイ２２内のソーラーセル１４のコーナー領域２６の上面図を示す。この図には、少数のコーナー導体２０のみを示す。基板１２のコーナー領域２６内の露出したままのエリア２８は、ＰＲＭ３０と、基板１２内の導電経路、例えばＶ＋線若しくはＶ−線、埋め込み線、又は、基板１２内（例えば、Ｃｕ層５６ｂ内）に埋設された若しくははめ込まれた他の導電経路との間の接点を提供する、電動パッド７４もまた含む。これは、用途やＲＰＭ３０にかかわらず、全てのコーナー領域２６用の共通の設計である。
【００５５】
図１７は、ＰＲＭ３０が、ソーラーセル１４間を直列接続４８することによってソーラーセル１４を電気的に相互接続している、一実施例を示す。図１７が、ポリイミドベース層６４（図示せず）を通してみた、太陽の視点からの構造を示していることは、留意するべきである（図１８も同様）。コーナー導体２０ａは上段左のソーラーセル１４（図示せず）の背面接点３４に接続し、コーナー導体２０ｂは下段左のソーラーセル１４（図示せず）の前面接点３２に接続し、コーナー導体２０ｃは、バイパスダイオード４４ａを通じて下段左のソーラーセル１４（図示せず）の背面接点３４に接続している。コーナー導体２０ｄは下段右のソーラーセル１４（図示せず）の背面接点３４に接続し、コーナー導体２０ｅは上段右のソーラーセル１４（図示せず）の前面接点３２に接続し、コーナー導体２０ｆは、バイパスダイオード４４ｂを通じて上段右のソーラーセル１４（図示せず）の背面接点３４に接続している。
【００５６】
微小な変更によって、ＰＲＭ３０が回転し、ソーラーセル１４間の接続の機能性を変化させ得ることは、留意されるべきである。例えば、図１７のＰＲＭ３０は、回転して左右方向の直列接続５０にすることができるだろう。
【００５７】
図１８は、ＰＲＭ３０が、基板１２内で、１つ以上の電力線でソーラーセル１４を電気的に相互接続している、別の実施例を示す。この実施例では、コーナー導体２０ａは、埋設されたＶ＋線（図示せず）用パッド７４で上段左のソーラーセル１４（図示せず）の背面接点３４を終端処理し、コーナー導体２０ｂは、埋設されたＶ−（共通）線（図示せず）用パッド７４で下段左のソーラーセル１４（図示せず）の前面接点３２を終端処理し、コーナー導体２０ｃは、バイパスダイオード４４ａを通じて下段左のソーラーセル１４（図示せず）の背面接点３４に接続している。コーナー導体２０ａ、２０ｂはどちらも、Ｖ＋線及びＶ−  線用パッド７４に二重冗長接続されているが、接続の数は所望により増減することができる。図１７と同様に、コーナー導体２０ｄは下段右のソーラーセル１４（図示せず）の背面接点３４に接続し、コーナー導体２０ｅは上段右のソーラーセル１４（図示せず）の前面接点３２に接続し、コーナー導体２０ｆは、バイパスダイオード４４ｂを通じて上段右のソーラーセル１４（図示せず）の背面接点３４に接続している。
【００５８】
ＰＲＭ３０の他の構成、及び基板１２へのその接続は、先ほど相互参照された、２０１６年９月１４日、Ｅｒｉｃ  Ｒｅｈｄｅｒにより出願された米国特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ、ｘｘｘ号、発明の名称「ＰＯＷＥＲ  ＲＯＵＴＩＮＧ  ＭＯＤＵＬＥ  ＦＯＲ  Ａ  ＳＯＬＡＲ  ＡＲＲＡＹ」（代理人整理番号１６−０４４０−ＵＳ−ＮＰ（Ｇ＆Ｃ  １４７．２１７−ＵＳ−Ｕ１））、及び２０１６年９月１４日、Ｅｒｉｃ  Ｒｅｈｄｅｒにより出願された米国仮特許出願第６２／３９４，６４９号、発明の名称「ＰＯＷＥＲ  ＲＯＵＴＩＮＧ  ＭＯＤＵＬＥ  ＦＯＲ  Ａ  ＳＯＬＡＲ  ＡＲＲＡＹ」（代理人整理番号  １６−０４４０−ＵＳ−ＰＳＰ  （Ｇ＆Ｃ  １４７．２１７−ＵＳ−Ｐ１））に見られる。
【００５９】
図１９は、セル１（１４）からセル３２（１４）としてラベル付けされた４段×８列のソーラーセル１４からなる、アレイ２２のレイアウトを示しており、ソーラーセル１４のナンバリングは、ソーラーセル１４の列内でソーラーセル１４を電気的に相互接続しているＰＲＭ３０によって決定される、電流の方向に対応している。さらに、第１段の第３／第４列、第５／第６列、及び第７／第８列用のＰＲＭ３０は、第２段の第１／第２列、及び第５／第６列用のＰＲＭ３０と協同し、ソーラーセル１４間の回路を終端処理する。第４段又は最下段のＰＲＭ３０は、列間の電流をブリッジする。
【００６０】
また、ＰＲＭ３０を使用したアレイ２２の他のレイアウトが、先ほど相互参照された、２０１６年９月１４日、Ｅｒｉｃ  Ｒｅｈｄｅｒにより出願された米国特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ、ｘｘｘ号、発明の名称「ＰＯＷＥＲ  ＲＯＵＴＩＮＧ  ＭＯＤＵＬＥ  ＦＯＲ  Ａ  ＳＯＬＡＲ  ＡＲＲＡＹ」（代理人整理番号１６−０４４０−ＵＳ−ＮＰ（Ｇ＆Ｃ  １４７．２１７−ＵＳ−Ｕ１））、及び２０１６年９月１４日、Ｅｒｉｃ  Ｒｅｈｄｅｒにより出願された米国仮特許出願第６２／３９４，６４９号、発明の名称「ＰＯＷＥＲ  ＲＯＵＴＩＮＧ  ＭＯＤＵＬＥ  ＦＯＲ  Ａ  ＳＯＬＡＲ  ＡＲＲＡＹ」（代理人整理番号１６−０４４０−ＵＳ−ＰＳＰ（Ｇ＆Ｃ  １４７．２１７−ＵＳ−Ｐ１））にも見られる。
【００６１】
スイッチングマトリックスを有する電力ルーティングモジュール
基板１２上に固定されたコーナー導体２０を有するソーラーセルアレイ２２を製造することができるが、上述のような静的ＰＲＭ３０の実施態様は、著しい可撓性及び設計及び製造の容易さを提供する。異なるコーナー導体２０の間に固定された接続を有する、上記の静的ＰＲＭ３０を使用する代わりに、本開示は、スイッチングマトリックスを有するＰＲＭ３０がどのようにこれらの接続を行うことができるかについて記載する。ＰＲＭ３０にスイッチングマトリックスを配置することによって、スイッチングマトリックスに対する空間量を最大にすることができる。
【００６２】
特に、本開示は、異なる電流経路に対して異なる導体２０のレイアウトを動的に選択するためのスイッチングマトリックスを有するＰＲＭ３０について記載する。スイッチングマトリックスを有するＰＲＭ３０の使用により、ソーラーセルアレイ２２における不具合が克服される。
【００６３】
現在、電力低下を招く恐れのある不具合に関して多大な懸念があるため、宇宙ベースのソーラーセルアレイ２２は、必要以上の電力を生産するように設計されている。宇宙での動作中に、ソーラーセルアレイ２２は、太陽放射及び他の要因に曝され、劣化又は損傷のため、一又は複数のソーラーセル１４を損失することになりかねない。
【００６４】
動作中、特に軌道上では、ソーラーセルアレイ２２の信頼性は、上記の静的ＰＲＭ３０を使用する際に問題がある。例えば、１つのソーラーセル１４の不具合により、５０のソーラーセル１４を含み得る全回路の電力が奪われる可能性があるだろう。よって、回路は、不具合乗数（ｆａｉｌｕｒｅ  ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）のように作用し、単一のソーラーセル１４の不具合が、多くのソーラーセル１４の不具合のように見える。別の例では、分散次第で、１０の不具合のあるソーラーセル１４は、５００のソーラーセル１４を含む１０の回路を除外することができるだろう。従来の製造により、これら１０のソーラーセル１４が生じ、別の４９０の不具合のないソーラーセル１４の電力生産を妨げる。本開示は、そのような電力を回復させることに基づく。
【００６５】
現在、セル１４の不具合又は劣化のため電力を制御する、又は電力のルートを定める及び／又は電力のルートを再び定める方法は存在しない。その代わりに、そのような不具合又は劣化の観点から、十分な電力をビークル又は機器に確実に提供できるように、ソーラーセルアレイ２２内に冗長性が構築される。しかしながら、これは、動作を確実にするために、ソーラーセルアレイ２２の広範な過大設計の原因となり、その際、ソーラーセルアレイ２２は、損失の可能性を説明するために追加のソーラーセル１４と共に構築される。
【００６６】
本明細書で提案された解決策は、ソーラーセルアレイ２２を過大設計する必要性を排除する。ＰＲＭ３０にスイッチングマトリックスを含むことにより、動作中に、接続を変更することができる。ソーラーセル１４は、不具合の場合、単に飛ばされ、回路の中の他のすべてのソーラーセル１４をペナルティなく用いることができる。これは、ソーラーセル１４を危険に曝す環境において特に、電力生産の信頼性を大いに改善する。
【００６７】
１つの実施例では、ソーラーセルアレイ２２で電力のルートをスイッチ可能に定めるための方法及びシステムは、ＰＲＭ３０と複数のソーラーセル１４との間で接続した複数の経路を有するアドレス指定可能なスイッチングマトリックスを有し、アドレス可能なスイッチングマトリックスは、制御信号に応じて、電流（電力）の流れのルートを定めるように構成される。スイッチングマトリックスによって行われる接続は、ソーラーセルアレイ２２の動作中に変更されるだろう。各セルとセルとの接続の直列、ステイアウト、終端構成は、必要に応じて変更されるだろう。オプションで、制御信号は、遠隔源からの無線制御信号であってもよく、パネル１０ａにおける外側配線の必要性を排除する。
【００６８】
スイッチングマトリックスは、電子スイッチ又は機械リレーで実施することができるが、機械リレーは、扱いにくく、電子スイッチより電力消費が高い傾向にある。どちらの例でも、スイッチングマトリックスは、ビークルの電力システムによって、又は代替的には、パネル１０ａにおけるソーラーセル１４から直接的に、電力供給することができる。重要な基準は、複数の入力経路及び出力経路に接続する能力、非常に低い電力消費、及び宇宙環境で機能する能力である。
【００６９】
図２０は、アレイ２２の中の複数のソーラーセル１４を電気的に相互接続するための、スイッチングマトリックス７６を有するＰＲＭ３０の例を示しており、スイッチングマトリックス７６は、実線で示されるように、パッド７４、一又は複数のバイパスダイオード４４、バッド７４を介した一又は複数の電力又は埋め込み線を介して、ＰＲＭ３０と複数のソーラーセル１４との間で接続された複数の電流経路の間で電力のルートを動的に定めるように構成される。制御信号は、複数の導体を含み得る、スイッチングマトリックス７６のパッド７８に供給される。
【００７０】
１つの例では、スイッチングマトリックス７６は、その内部で、選択された入力経路における電力が、選択された出力経路に接続される、空間分割回路スイッチを備える、電子スイッチングマトリックス７６である。しかしながら、スイッチングマトリックス７６は、電気機械的な電子手段によって実施されてもよい。
【００７１】
スイッチングマトリックス７６は、Ｎ×Ｎのクロスポイントを含むクロスバースイッチから成り、この場合、Ｎは入力経路の数と出力経路の数である。ゲートである各クロスポイントでの制御信号によって、選択された入力経路は、選択された出力経路に接続される。
【００７２】
スイッチングマトリックス７６は、クロスポイントの数、よってスイッチ７６の複雑さも低減する、多段スイッチから成り得る。再び、各段階における制御信号によって、選択された入力経路は、選択された出力経路に接続される。
【００７３】
図２１は、スイッチングマトリックス７６を含むＰＲＭ３０を示す、図１５の実施例に類似する概略側面図である。この例では、スイッチングマトリックス７６は、ポリイミド層６６の最上部に取り付けられ、ＰＲＭ３０のコーナー導体２０のうちの一又は複数に電気的に接続される。
【００７４】
スイッチングマトリックス７６を有するＰＲＭ３０は、ソーラーセル１４が基板１２に取り付けられるときに露出したままであるコーナー領域２６の基板１２のエリア２８で基板１２に取り付けられる。図２２に示されるように、先ほどの図と比較すると、コーナー領域２６の中の導体２０に対するわずかな修正がある。例えば、パッド７８は、スイッチングマトリックス７６を操作する一又は複数の制御信号及び一又は複数の導体に使用される。また、Ｖ＋線及びＶ−線接続のためのパッド８０は、わずかに再配置される。
【００７５】
図２３は、スイッチングマトリックス７６内の単一の接続ブロック８２を示し、接続ブロック８２は、選択された左側の入力経路を選択された右側の出力経路に接続する。
【００７６】
スイッチングマトリックス７６は、各々が、制御信号に従って、選択された入力経路を選択された出力経路に接続する、一又は複数の接続ブロック８２から成ってもよい。各接続ブロック８２における制御信号によって、選択された入力経路は、選択された出力経路に接続される。
【００７７】
この例では、単一の接続ブロック８２について、接続１がラベル付されており、右側の１６の出力経路に接続可能である、左側の１６の入力経路がある。経路が各々ラベル付されており、即ち、セル１前面（３２）、セル１背面（３４）、セル２前面（３２）、セル２背面（３４）、セル３前面（３２）、セル３背面（３４）、セル４前面（３２）、セル４背面（３４）、ダイオード１Ｎ（ｎ−面）（４４）、ダイオード１Ｐ（ｐ−面）（４４）、ダイオード２Ｎ（ｎ−面）（４４）、ダイオード２Ｐ（ｐ−面）（４４）、Ｖ＋１、Ｖ＋２、Ｖ−、及び未使用である。これらの割り当ては、図２０の接続されたパッド７４に対応する。接続１としてラベル付された接続ブロック８２において、入力経路セル１背面接点３４は、出力経路セル２前面接点３２に接続されるが、これは、ソーラーセル１４の間の電流の流れにとって標準的直列構成である。
【００７８】
下の表は、基板１２のコーナー領域２６で位置合わせされた４つのソーラーセル１４の間の電流の流れに対する標準的直列構成のＰＲＭ３０のスイッチングマトリックス７６を使用して行われた６つの接続について記載する。
2018078277.tif 000003
【００７９】
別の例では、下の表は、ソーラーセル１４の幾つかが基板１２内（例えば、層５６ｂなど）に埋設されたＶ＋線及びＶ−線で終端した状態である、コーナー領域２６で位置合わせされた４つのソーラーセル１４の間の電流の流れに対する標準的直列構成のＰＲＭ３０のスイッチングマトリックス７６を使用して行われた８つの接続について記載する。
2018078277.tif 000004
【００８０】
１つの例では、静的コーナー導体２０、静的ＰＲＭ３０、及びＰＲＭ３０のスイッチングマトリックス７６との組み合わせは、ソーラーセルアレイ２２で使用されてもよく、スイッチングマトリックス７６を有するＰＲＭ３０は、幾つかの方法では、ソーラーセルアレイ２２全域に分散される。別の例では、スイッチングマトリックス７６を有するＰＲＭ３０だけが、ソーラーセルアレイ２２で使用されてもよい。図２０が電流のルート決めを完全に制御するスイッチングマトリックス７６を示しているのに対して、多くの状況では、より少ない構成のより小さく単純なスイッチ７６を実施することで十分だろう。
【００８１】
ソーラーセルアレイ２２は、複数のスイッチングマトリックス７６を有することができるだろう。複数のスイッチングマトリックス７６を制御するために、各スイッチングマトリックス７６は、スイッチング構成を識別するための識別子及び命令を必要とするだろう。複数のスイッチングマトリックス７６は、同一のスイッチ構成を有し、一緒にスイッチングを行うことができ、よって識別子を共有することができる。どちらの場合でも、スイッチングマトリックス７６、スイッチングマトリックス７６を有する各接続ブロック８２、並びに各接続ブロック８２内の選択された入力経路及び出力経路を固有にアドレス指定することが必要である。
【００８２】
１つの例では、１６ビットのアドレスが、スイッチングマトリックス７６を有するＰＲＭ３０を固有にアドレス指定するために使用される。１６ビットのアドレスは、署名のない表示において、０から６５，５３５の整数値で、６５，５３６の個別のアドレスを識別することができる。
【００８３】
１つの例では、１６ビットの値はまた、スイッチングマトリックス７６において、１６の可能な入力経路及び１６の可能な出力経路があるときに、スイッチングマトリックス７６の接続パッド７８内の入力及び出力経路の選択を固有にアドレス指定するためにも使用される。先ほどの表に記載されたように、８つの接続ブロックが使用されるとき、入力および出力経路の選択全てをアドレス指定するために、合計で１２８ビット（１６×８）が必要とされる。
【００８４】
１つの例では、スイッチングマトリックス７６はまた、電力と戻り値のための２つの追加線とを必要とする。個別の線としてアドレス指定される場合、スイッチングマトリックス７６は、１６＋１２８＋２の線又は１４６の線を必要とするだろう。（代替的には、電力は、ソーラーアレイ２２から直接引き出すこともできるだろう。）
【００８５】
明らかに、１４６の線を並列にすることは煩わしいだろう。しかしながら、これらの線は、電流又は電力をほとんど運ぶことはなく、よって、非常に狭くすることができる。フレックス回路の分解能は、２ミルの範囲内であり、これは、間に１４４の空間を有する各々が２ミル幅である１４４の線が、パッド７８上全てでおよそ１／２インチになることを意味している。これは、実現不可能ではないが、厄介である。
【００８６】
情報は、ビットの直列パターンで（ｉｎ  ａ  ｓｅｒｉａｌ  ｐａｔｔｅｒｎ  ｏｆ  ｂｉｔｓ）送信されることが好ましいだろう。シフトレジスタのような装置を使用して、データ線及びクロックで、シリアルデータが伝達される。したがって、１４４のデータ線は、２つの線まで低下させることができ、レイアウトを簡略化し、信頼度を高めることになるだろう。
【００８７】
代替的アドレス指定の可能性は、人工衛星それ自体又は人工衛星を介した地上局などの遠隔源から一斉送信された無線電磁又は光制御信号を使用することである。これは、複雑さを更に低減することになるだろう。
【００８８】
製造
本開示の各実施例は、図２４に示すステップ８６〜９８を含む、ソーラーセル１４、ソーラーセルパネル１０ａ、及び／又は人工衛星の製造方法８４に関連して記載されていてよく、結果として製造される、ソーラーセル１４からなるソーラーセルパネル１０ａを有する人工衛星１００は、図２５に示される。
【００８９】
図２３に示すように、製造前段階では、例示の方法８４は、ソーラーセル１４、ソーラーセルパネル１０ａ及び／又は人工衛星１００の仕様及び設計８６、並びにこれらの材料の調達８８を含んでいてよい。製造段階では、ソーラーセル１４、ソーラーセルパネル１０ａ、及び／又は人工衛星１００の構成要素及びサブアセンブリの製造９０、並びにシステムインテグレーション９２が行われる。これらは、ソーラーセル１４、ソーラーセルパネル１０ａ、及び／又は人工衛星１００の製造を含んでいる。その後、ソーラーセル１４、ソーラーセルパネル１０ａ、及び／又は人工衛星１００は、運航９６に供されるために認可及び納品９４を経てよい。ソーラーセル１４、ソーラーセルパネル１０ａ、及び／又は人工衛星１００は、打ち上げ前に、（改造、再構成、改修などを含む）整備及び保守９８が予定されてもよい。
【００９０】
方法８４の各工程は、システムインテグレータ、第三者、及び／又はオペレータ（例えば顧客）によって実行され、又は実施され得る。本明細書の目的に関しては、システムインテグレータは、限定しないが、ソーラーセル、ソーラーセルパネル、人工衛星又は宇宙船の、任意の数の製造業者及び主要システムの下請業者を含んでいてよく、第三者は、限定しないが、任意の数のベンダー、下請業者及びサプライヤーを含んでいてよく、またオペレータは、衛星通信会社、軍事団体、サービス機関などであってよい。
【００９１】
図２５に示すように、例示の方法８４によって製造される人工衛星１００は、システム１０２、本体１０４、ソーラーセル１４からなるソーラーセルパネル１０ａ、及び１つ以上のアンテナ１０６を含んでいてよい。人工衛星１００に含まれるシステム１０２の例は、限定しないが、推進システム１０８、電気システム１１０、通信システム１１２、及び電力システム１１４のうちの１つ以上を含む。任意の数の他のシステム１０２もまた、含まれてよい。
【００９２】
図２６は、一実施例によるソーラーセルパネル１０ａを、機能ブロック図の形態で示す。ソーラーセルパネル１０ａは、基板１２に個別に取り付けられた１つ以上のソーラーセル１４からなる、ソーラーセルアレイ２２からなる。各ソーラーセル１４は、光源１１８からの光１１６を吸収し、それに応答して電気出力１２０を生成する。
【００９３】
少なくとも１つのソーラーセル１４は、コーナー領域２６を画定する少なくとも１つの刈り込まれたコーナー部２４を有し、それによって、基板１２のエリア２８は、ソーラーセル１４が基板１２に取り付けられたときにも露出したままである。複数のソーラーセル１４が基板１２に取り付けられているときには、隣接するソーラーセル１４のコーナー領域２６同士が位置合わせされており、それによって基板１２のエリア２８が露出している。
【００９４】
基板１２の露出したままのエリア２８は、基板１２に取り付けられたか、基板１２上にプリントされたか、基板１２に組み込まれたかしている１つ以上のコーナー導体２０を含んでおり、ソーラーセル１４とコーナー導体２０との間の１つ以上の電気的接続が、コーナー領域２６内でなされている。コーナー領域２６は、１つ以上のバイパスダイオード４４もまた含んでいてよい。
【００９５】
コーナー領域２６は、少なくとも１つの接点、例えばソーラーセル１４の前面上の前面接点３２、及び／又はソーラーセル１４の背面上の背面接点３４を含む。
【００９６】
ソーラーセル１４とコーナー導体２０との間で電気的接続をなすため、相互接続子６２が用いられる。
【００９７】
スイッチングマトリックス７６を有する電力ルーティングモジュール３０は、アレイ２２の中の電気的に相互接続しているソーラーセル１４の異なる電流経路の異なる導体レイアウトを動的に選択するために、基板１２の露出したエリア２８に取り付けられる。
【００９８】
さらに、本開示は以下の条項による実施例を含む。
条項１．    アレイの中の複数のソーラーセルを電気的に相互接続するための、スイッチングマトリックスを有する電力ルーティングモジュールを備え、スイッチングマトリックスが、電力ルーティングモジュールと複数のソーラーセルとの間で接続された複数の電流経路の間で電力のルートを動的に定めるように構成され、ソーラーセルのうちの少なくとも１つが、コーナー領域を形成することになる少なくとも１つの刈り込まれたコーナー部を有し、コーナー領域の中の基板のエリアは、ソーラーセルが基板に取り付けられるとき、露出したままであり、スイッチングマトリックスを有する電力ルーティングモジュールが、露出したままであるコーナー領域の中の基板のエリアにおいて基板に取り付けられる、ソーラーセルアレイのための装置。
条項２．  スイッチングマトリックスが、電力ルーティングモジュールと一又は複数のバイパスダイオードとの間で接続された複数の電流経路の間で電力のルートを動的に定めるように構成される、条項１に記載の装置。
条項３．  スイッチングマトリックスが、電力ルーティングモジュールと一又は複数のＶ＋線、Ｖ−線又は埋め込み線との間で接続された複数の電流経路の間で電力のルートを動的に定めるように構成される、条項１又は２に記載の装置。
条項４．  スイッチングマトリックスが、一又は複数の制御信号に応じて電力のルートを動的に定めるように構成される、条項１から３の何れか一項に記載の装置。
条項５．  制御信号が、遠隔源からの無線制御信号である、条項４に記載の装置。
条項６．  スイッチングマトリックスは、内部で、選択された入力経路における電流が選択された出力経路に接続される、空間分割回路スイッチである、条項１から５の何れか一項に記載の装置。
条項７．  スイッチングマトリックスは、各々が、制御信号に従って、選択された入力経路を選択された出力経路に接続する、一又は複数の接続ブロックから成る、条項６に記載の装置。
条項８．  スイッチングマトリックスが、固有にアドレス指定される、条項１から７の何れか一項に記載の装置。
条項９．  スイッチングマトリックス（７６）内の各接続ブロックが、固有にアドレス指定される、条項８に記載の装置。
条項１０．  各接続ブロック内の選択された入力経路及び出力経路が、固有にアドレス指定される、条項９に記載の装置。
条項１１．  アレイの中の複数のソーラーセルを電気的に相互接続するための、スイッチングマトリックスを有する電力ルーティングモジュールを製造することを含み、スイッチングマトリックスが、電力ルーティングモジュールと複数のソーラーセルとの間で接続された複数の電流経路の間で電力のルートを動的に定めるように構成され、ソーラーセルのうちの少なくとも１つが、コーナー領域を形成することになる少なくとも１つの刈り込まれたコーナー部を有し、コーナー領域の中の基板のエリアは、ソーラーセルが基板に取り付けられるとき、露出したままであり、スイッチングマトリックスを有する電力ルーティングモジュールが、露出したままであるコーナー領域の中の基板のエリアにおいて基板に取り付けられる、方法。
条項１２．  スイッチングマトリックスが、電力ルーティングモジュールと一又は複数のバイパスダイオードとの間で接続された複数の電流経路の間で電力のルートを動的に定めるように構成される、条項１１に記載の方法。
条項１３．  スイッチングマトリックスが、電力ルーティングモジュールと一又は複数の電力又は埋め込み線との間で接続された複数の電流経路の間で電力のルートを動的に定めるように構成される、条項１１又は１２に記載の方法。
条項１４．  スイッチングマトリックスが、制御信号に応じて電力のルートを動的に定めるように構成される、条項１１から１３の何れか一項に記載の方法。
条項１５．  制御信号が、遠隔源からの無線制御信号である、条項１４に記載の方法。
条項１６．  スイッチングマトリックスは、内部で、選択された入力経路における電力が選択された出力経路に接続される、空間分割回路スイッチである、条項１１から１５の何れか一項に記載の方法。
条項１７．  スイッチングマトリックスは、各々が、制御信号に従って、選択された入力経路を選択された出力経路に接続する、一又は複数の接続ブロックから成る、条項１６に記載の方法。
条項１８．  スイッチングマトリックスが、固有にアドレス指定される、条項１１から１７の何れか一項に記載の方法。
条項１９．  スイッチングマトリックス内の各接続ブロックが、固有にアドレス指定される、条項１８に記載の方法。
条項２０．  各接続ブロック内の選択された入力経路及び出力経路が、固有にアドレス指定される、条項１９に記載の方法。
条項２１．  アレイの中の複数のソーラーセルを電気的に相互接続するための、スイッチングマトリックスを有する少なくとも１つの電力ルーティングモジュールから成るソーラーセルアレイを備え、スイッチングマトリックスが、電力ルーティングモジュールと複数のソーラーセルとの間で接続された複数の電流経路の間で電力のルートを動的に定めるように構成され、ソーラーセルのうちの少なくとも１つが、コーナー領域を形成することになる少なくとも１つの刈り込まれたコーナー部を有し、コーナー領域の中の基板のエリアは、ソーラーセルが基板に取り付けられるとき、露出したままであり、スイッチングマトリックスを有する電力ルーティングモジュールが、露出したままであるコーナー領域の中の基板のエリアにおいて基板に取り付けられる、ソーラーセルパネル。
条項２２．  スイッチングマトリックスが、電力ルーティングモジュールと一又は複数のバイパスダイオードとの間で接続された複数の電流経路の間で電力のルートを動的に定めるように構成される、条項２１に記載のソーラーセルパネル。
条項２３．  スイッチングマトリックスが、電力ルーティングモジュールと一又は複数の電力又は埋め込み線との間で接続された複数の電流経路の間で電力のルートを動的に定めるように構成される、条項２１又は２２に記載のソーラーセルパネル。
条項２４．  スイッチングマトリックスが、制御信号に応じて電力のルートを動的に定めるように構成される、条項２１から２３の何れか一項に記載のソーラーセルパネル。
条項２５．  制御信号が、遠隔源からの無線制御信号である、条項２４に記載のソーラーセルパネル。
条項２６．  スイッチングマトリックスは、内部で、選択された入力経路における電力が選択された出力経路に接続される、空間分割回路スイッチである、条項２１から２５の何れか一項に記載のソーラーセルパネル。
条項２７．  スイッチングマトリックスは、各々が、制御信号に従って、選択された入力経路を選択された出力経路に接続する、一又は複数の接続ブロックから成る、条項２６に記載のソーラーセルパネル
条項２８．  スイッチングマトリックスが、固有にアドレス指定される、条項２１から２７の何れか一項に記載のソーラーセルパネル。
条項２９．  スイッチングマトリックス内の各接続ブロックが、固有にアドレス指定される、条項２８に記載のソーラーセルパネル。
条項３０．  各接続ブロック内の選択された入力経路及び出力経路が、固有にアドレス指定される、条項２９に記載のソーラーセルパネル。
【００９９】
上記の実施例の説明は、例示及び説明を目的として提示されており、網羅的であることや、開示の実施例に限定することは意図していない。上記の具体的な要素の代わりに、多数の代替形態、修正形態及び変形形態が用いられてよい。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【外国語明細書】
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