(57)【要約】      （修正有）【課題】ソーラーセルアレイの動作の不具合に対処するための手段、又は、出力電圧の低下を抑制する手段を提供する。【解決手段】ソーラーセルアレイは、基板に取り付けられた一又は複数のソーラーセル１４から成る。基板は、ソーラーセルへの一又は複数の電気的接続を含む。基板はまた、ソーラーセルのうちの一又は複数への電気的接続のうちの一又は複数を迂回させるための一又は複数の迂回スイッチ５４ｂも含む。スイッチは、閉じられると、ソーラーセルのうちの一又は複数の前面接点及び背面接点を接続し、電流がソーラーセルのうちの一又は複数を避けて迂回する。また、ソーラーセルのうちの一又は複数を、ソーラーセルのストリングに加える又はソーラーセルのストリングから除去するためのストリング長スイッチ５４ａもあり、ストリングによって生成される電圧を変えるために、ストリングの長さが変更される。【選択図】図１５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（１２）に取り付けられた一又は複数のソーラーセル（１４）を含み、
前記基板が、前記ソーラーセルへの一又は複数の電気的接続を含み、
前記基板が、前記ソーラーセルのうちの一又は複数への前記電気的接続のうちの一又は複数を迂回させるための一又は複数のスイッチ（５４）を含む、ソーラーセルアレイ。
【請求項２】
一又は複数の刈り込まれたコーナー（２４）を有する前記ソーラーセル（１４）のうちの少なくとも１つが前記基板に取り付けられるとき、前記基板（１２）のエリア（２８）が露出されたままであり、
前記基板の露出されたままである前記エリアが、前記スイッチ（５４ａ）（５４ｂ）のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のソーラーセルアレイ。
【請求項３】
前記ソーラーセル（１４）のうちの前記少なくとも１つの隣接するものの前記刈り込まれたコーナー（２４）によって画定されたコーナー領域（２６）が位置合わせされ、それにより前記基板（１２）の前記エリア（２８）を露出するように、前記ソーラーセル（１４）のうちの前記少なくとも１つが、前記基板（１２）に取り付けられる、請求項２に記載のソーラーセルアレイ。
【請求項４】
前記スイッチ（５４）のうちの前記少なくとも１つが、前記ソーラーセルのうちの前記少なくとも１つに隣接した前記刈り込まれたコーナー（２４）によって画定された前記コーナー領域（２６）内に位置する、請求項３に記載のソーラーセルアレイ。
【請求項５】
前記スイッチ（５４）が、前記ソーラーセルのうちの一又は複数を避けて電流を迂回させる、請求項１から４の何れか一項に記載のソーラーセルアレイ。
【請求項６】
前記ソーラーセル、一又は複数の迂回ダイオード（４４）、及び前記スイッチが、電気的に並列である、請求項１から５の何れか一項に記載のソーラーセルアレイ。
【請求項７】
前記スイッチ（５４）が、一又は複数の制御信号によって制御される、請求項１から６の何れか一項に記載のソーラーセルアレイ。
【請求項８】
前記スイッチ（５４）は、閉じられると、前記ソーラーセル（１４）のうちの前記一又は複数の前面接点（３２）及び背面接点（３４）を接続し、電流が前記ソーラーセルのうちの前記一又は複数を避けて迂回する、請求項１から７の何れか一項に記載のソーラーセルアレイ。
【請求項９】
前記ソーラーセルのうちの一又は複数を前記ソーラーセルのストリングに加える又は前記ソーラーセルのストリングから除去するための一又は複数のスイッチ（５４）を更に含む、請求項１から８の何れか一項に記載のソーラーセルアレイ。
【請求項１０】
前記ストリングの長さが、前記ストリングによって生成される電圧を変えるために変更される、請求項９に記載のソーラーセルアレイ。
【請求項１１】
前記電気的接続が、前記基板（１２）の上又は前記基板（１２）の中に一又は複数の導体（２０）を含む、請求項１から１０の何れか一項に記載のソーラーセルアレイ。
【請求項１２】
前記基板（１２）が、前記ソーラーセル（１４）間の前記電気的接続を行うための迂回スイッチ（５４ｂ）に接続された一又は複数のトレースを含む、請求項１から１１の何れか一項に記載のソーラーセルアレイ。
【請求項１３】
ソーラーセルアレイを動作させる方法であって、
前記ソーラーセルのうちの一又は複数への電気的接続のうちの一又は複数を迂回させるための、一又は複数のソーラーセル（１４）への一又は複数の電気的接続内の一又は複数のスイッチ（５４）を制御すること
を含む方法。
【請求項１４】
ソーラーセルアレイを製造するための方法であって、
一又は複数のソーラーセル（１４）を基板（１２）に取り付けること
を含み、
前記基板が、前記ソーラーセルへの一又は複数の電気的接続を含み、
前記基板が、前記ソーラーセルのうちの一又は複数への前記電気的接続のうちの一又は複数を迂回させるための一又は複数のスイッチ（５４）を含む、方法。
【請求項１５】
一又は複数の刈り込まれたコーナー（２４）を有する前記ソーラーセル（１４）のうちの少なくとも１つが前記基板に取り付けられるとき、前記基板（１２）のエリア（２８）が露出されたままであり、
前記基板の露出されたままである前記エリアが、前記スイッチ（５４）のうちの少なくとも１つを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記ソーラーセル（１４）のうちの前記少なくとも１つの隣接するものの前記刈り込まれたコーナー（２４）によって画定されたコーナー領域（２６）が位置合わせされ、それにより前記基板の前記エリア（２８）を露出するように、前記ソーラーセル（１４）のうちの前記少なくとも１つが、前記基板（１２）に取り付けられる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記スイッチ（５４）のうちの前記少なくとも１つが、前記ソーラーセル（１４）のうちの前記少なくとも１つに隣接した前記刈り込まれたコーナー（２４）によって画定された前記コーナー領域（２６）内に位置する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記スイッチ（５４）が、前記ソーラーセル（１４）のうちの一又は複数を避けて電流を迂回させる、請求項１４から１７の何れか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記ソーラーセル（１４）、一又は複数の迂回ダイオード（４４）、及び前記スイッチ（５４）が、電気的に並列である、請求項１４から１８の何れか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記スイッチ（５４）が、一又は複数の制御信号によって制御される、請求項１４から１９の何れか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記スイッチ（５４）は、閉じられると、前記ソーラーセル（１４）のうちの前記一又は複数の前面接点及び背面接点を接続し、電流が前記ソーラーセルのうちの前記一又は複数を避けて迂回する、請求項１４から２０の何れか一項に記載の方法。
【請求項２２】
一又は複数のスイッチ（５４）を使用して、前記ソーラーセル（１４）のうちの一又は複数を、前記ソーラーセルのストリングに加えること又は前記ソーラーセルのストリングから除去することを更に含む、請求項１４から２１の何れか一項に記載の方法。
【請求項２３】
前記ストリングの長さが、前記ストリングによって生成される電圧を変えるために変更される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記電気的接続が、前記基板（１２）の上又は前記基板（１２）の中に一又は複数の導体（２０）を含む、請求項１４から２３の何れか一項に記載の方法。
【請求項２５】
前記基板（１２）が、前記ソーラーセル（１４）間の前記電気的接続を行うための迂回スイッチ（５４ｂ）に接続された一又は複数のトレースを含む、請求項１４から２４の何れか一項に記載の方法。
【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、迂回させたソーラーセルを有するソーラーセルアレイに関する。
【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アセンブリは、直列に接続されたソーラーセルの長いストリングからなるソーラーセルアレイを構築することを含む。これらのストリングは、長さ、すなわちソーラーセルの数が変更可能であり、非常に長くすることができる。
【０００３】
従来のソーラーセルアレイは、必要な出力電圧を生成するために固定数のソーラーセルで構築されている。例えば、直列に接続された５０個のソーラーセルのストリングは、１００Ｖの出力電圧を生成する。ストリング内のソーラーセルのうちの一又は複数の不具合は、５０個のソーラーセルすべてによって供給される電力を大きく損なう可能性がある。
【０００４】
これにより、ソーラーセルアレイの最大の寿命と成功を保証するために、材料とプロセスの試験、検証、及び資格認定に広範な努力がもたらされる。しかし、そのような努力により、コストが増加し、技術革新が低下する。更に、幾つかのミッションのリスクは高すぎるため、完全に回避される。
【０００５】
したがって、必要とされることは、ソーラーセルアレイの動作の不具合に対処するための手段であるか、又は、予想される出力電圧がその寿命の間に供給されないことである。
【発明の概要】
【０００６】
上記先行技術の限定を克服し、本明細書を読み理解すれば明らかになる他の限定を克服するために、本開示は、基板に取り付けられた一又は複数のソーラーセルを含み、基板が、ソーラーセルへの一又は複数の電気的接続を含み、基板が、ソーラーセルのうちの一又は複数への電気的接続のうちの一又は複数を迂回させるための一又は複数のスイッチを含む、ソーラーセルアレイ、方法及びデバイスを記載する。
【０００７】
一又は複数の刈り込まれたコーナーを有するソーラーセルのうちの少なくとも１つが基板に取り付けられるとき、基板のエリアが露出されたままであり、基板の露出されたままであるエリアが、スイッチのうちの少なくとも１つを含む。ソーラーセルのうちの少なくとも１つの隣接するものの刈り込まれたコーナーによって画定されたコーナー領域が位置合わせされ、それにより基板のエリアを露出するように、ソーラーセルのうちの少なくとも１つが、基板に取り付けられる。スイッチのうちの少なくとも１つは、ソーラーセルのうちの少なくとも１つに隣接した刈り込まれたコーナーによって画定されたコーナー領域内に位置する。
【０００８】
ソーラーセル、一又は複数の迂回ダイオード、及びスイッチは、電気的に並列に接続される。更に、スイッチは、一又は複数の制御信号によって制御される。
【０００９】
スイッチは、ソーラーセルのうちの一又は複数を避けて電流を迂回させる。特に、スイッチは、閉じられると、ソーラーセルのうちの一又は複数の前面接点及び背面接点を接続し、電流がソーラーセルのうちの一又は複数を避けて迂回する。
【００１０】
また、ソーラーセルのうちの一又は複数を、ソーラーセルのストリングに加える又はソーラーセルのストリングから除去するためのスイッチもあり、ストリングによって生成される電圧を変えるために、ストリングの長さが変更される。  
【００１１】
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】
【００１２】
【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つの例によるソーラーセルパネルの改良された構造を示す。
【図４】Ａ及びＢは、１つの例によるソーラーセルパネルの代替的構造を示す。
【図５】図３Ａ−Ｂ、及び図４Ａ−Ｂの改良型ソーラーセルパネルで使用されうる、例示的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】１つの例による、アレイの２次元（２Ｄ）グリッド内に配置されたセルを示す。
【図８】一又は複数の迂回ダイオードがコーナー領域内の基板の露出したエリアに追加されるアレイの例を示す。
【図９】迂回ダイオードがセルの背面に付けられ、迂回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例を示す。
【図１０】迂回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の例の前面図を示す。
【図１１】２Ｄグリッドのアレイ内に配置され基板に付けられた図９及び図１０のセルであって、迂回ダイオードがセルの背面に付けられ、迂回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、図９及び図１０のセルを示す。
【図１２】１つの実施例による、アレイのセル間の上方向／下方向の直列接続を示す。
【図１３】１つの実施例による、アレイのセル間の左方向／右方向の直列接続を示す。
【図１４】複数のスイッチ及び接続経路が示された２つのソーラーセルからなるストリングの回路図を示す。
【図１５】ソーラーセルを迂回させることが、ソーラーセルの前面接点と背面接点を接続する単一の迂回スイッチをどのように含むかを示す。
【図１６】垂直な列の一組の３つのソーラーセルを示す。
【図１７】スイッチ機能を迂回ダイオードと組み合わせた単一の集積デバイスを示す。
【図１８】迂回ダイオードに隣接して組み合わせたスイッチを示す。
【図１９】１つの例による、ソーラーセル、ソーラーセルパネル及び／又は人工衛星を製造する方法を説明する。
【図２０】１つの例による、ソーラーセルからなるソーラーセルパネルを有する結果として得られる人工衛星を示す。
【図２１】１つの例による、機能ブロック図の形態でのソーラーセルパネルの図である。
【図２２】ＡからＨは、コーナー導体設計に基づき、フレックス回路基板を使用するソーラーセルアレイが、アレイのストリング長の再構成を示すために構築された実験結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の説明で、本出願の一部を形成する添付図面を参照するが、これらの添付図面は、本開示が実施されうる特定の例を示す目的で図示されている。本開示の範囲から逸脱することなく、他の実施例が利用され、構造的変更が行われうると理解すべきである。
【００１４】
例えば宇宙飛行用電力の用途に使用される、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。
【００１５】
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、ソーラーセルを個別に基板に取り付け、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、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、個々のセルに基づくソーラーセルアレイ設計を提示する。
【００１６】
こうして、ソーラーセルアレイの製造に、単一のレイダウンプロセスとレイアウトを使用することができる。ソーラーセル間の電流の流れは、基板内に埋設された導体によって補助されることになる。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特定の特性、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。この手法は、製造を簡素化し、自動化を可能にし、コストを削減し、納期を短縮する。
【００１７】
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。宇宙ソーラーセル１４は、丸いゲルマニウム（Ｇｅ）基板出発材料から得られ、後に半矩形形状に加工されて、ソーラーセルパネル１０上への高密度なパッキングが高められる。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、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間の電気的接続を提供する電気コネクタ１６は、ソーラーセル１４間の長い平行なエッジに沿って作られる。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ので、（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せる。完成したソーラーセル１４のストリングは、次に基板１２に適用され、取り付けられる。
【００１８】
図２では、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おり、これは、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である。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）タイプの材料が用いられる。
【００１９】
接続されたソーラーセル１４でできた、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でできたストリングは、位置合わせされていてもいなくてもよい。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く、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、位置合わせされている領域又は位置合わせされていない領域が存在する。
【００２０】
図３Ａ及び図３Ｂは、１つの実施例による、ソーラーセルパネル１０ａの改良された装置及び構造を示し、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。
【００２１】
ソーラーセルパネル１０ａは、上に一又は複数のコーナー導体２０を有する、ソーラーセル１４用の基板１２を含む。１つの実施例では、基板１２は、一又は複数のパターニングされた金属層を分離する一又は複数の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、従来型の組立品に類似する大きな剛性の基板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に装着することができる。
【００２２】
アレイ２２の２次元（２−Ｄ）格子状で、複数のソーラーセル１４が基板１２に取り付けられている。この実施例では、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から構成されているが、異なる実施態様では、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。
【００２３】
ソーラーセル１４は、破線円によって示されるように、コーナー領域２６を画定する刈り込まれたコーナー部２４を有する。複数のソーラーセル１４が基板１２に取り付けられ、ソーラーセル１４のうちの隣接するもののコーナー領域２６同士が位置合わせされ、それによって基板１２のエリア２８が露出する。基板１２の露出しているエリア２８は、一又は複数のコーナー導体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との間の一又は複数の電気的接続がなされている。
【００２４】
この実施例では、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。
【００２５】
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で集まって共になっている。次いで、ソーラーセル１４は、基板１２に個々に取り付けられ、コーナー導体２０の上に載置され、ソーラーセル１４とコーナー導体２０との間の電気的接続を形成する。
【００２６】
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に付けられてもよい。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。このアセンブリは、性能を制限するであろう損傷からソーラーセル１４を保護する。
【００２７】
図４Ａ及び図４Ｂは、１つの例による、ソーラーセルパネル１０ａの代替的構造を示し、図４Ｂは、図４Ａの破線円内の詳細拡大図である。この実施例では、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。その代わりに、コーナー導体２０の大部分は、基板１２に取り付けられる電力ルーティングモジュール（ＰＲＭ）３０内に包含される。
【００２８】
図５は、図３Ａ−Ｂ、及び図４Ａ−Ｂの改良型ソーラーセルパネル１０ａで使用されうる、例示的ソーラーセル１４の前面を示す。ソーラーセル１４は、ＣＩＣユニットであり、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もまた用いることができるだろう。）
【００２９】
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２４を有するように製造されており、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に示す実施例では、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つの刈り込んだコーナー２４を有し、その各々が、前面接点３２と背面接点３４を有するであろう。）
【００３０】
刈り込まれたコーナー２４は、ソーラーセル１４のための丸いウエハ出発材料の利用を増加させる。従来のパネル１０では、これらの刈り込まれたコーナー２４は、ソーラーセル１４が基板１２に取り付けられた後、パネル１０の上に未使用の空間をもたらすだろう。しかし、本開示で記載する新たな手法では、この不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を備える金属箔相互接続子を、コーナー領域２６に移動させる。これに対して、既存のＣＩＣは、相互接続子がソーラーセル１４の前面に取り付けられており、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。
【００３１】
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の前面で集電される。グリッド３６に金属を添加する間にはバランスが存在し、ソーラーセル１４に入射する光及びその出力電力を低減し、より多くの金属を有することの抵抗が低減される。バスバー４０は、高電流を搬送する低抵抗導体であり、また万が一前面接点３２が切断された場合にも冗長性を提供する。最適化は、一般に、前面接点３２の間を直接通る短いバスバー４０を必要とする。前面接点３２を切り刈り込まれたコーナー２４に有することにより、バスバー４０は、ソーラーセル１４の周囲から離れるように移動する。これは、バスバー４０の長さ及び光の不明瞭さを同時に最小限に抑えながら達成される。加えて、これによってフィンガ３８も短くなる。これにより、フィンガ３８の長さがより短く、搬送される全電流がより少ないので、グリッド３６の寄生抵抗が低減される。これによって、より短い細型のフィンガ３８を提供するために、前面接点３２及び接続するバスバー４０を移動させるという設計志向が生じる。
【００３２】
図６は、図５の例示のソーラーセル１４の背面を示す。ソーラーセル１４の背面は、背面接点３４の両方に結合される金属背面層４２を有する。
【００３３】
図７は、１つの実施例による、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、基板１２に取り付けられた複数のソーラーセル１４を含み、ソーラーセル１４のうちの隣接するもののコーナー領域２６が位置合わせされ、それによって基板１２の領域２８が露出する。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。
【００３４】
組み立て中に、ソーラーセル１４は、個々に基板１２に取り付けられる。この組み立ては、支持面、すなわち基板１２上で直接行うことができ、この基板は剛性と可撓性のどちらでもよい。代わりに、ソーラーセル１４は、仮の支持面上でアレイ２２の２Ｄ格子状に組み立てられ、その後に最終的な支持面、すなわち基板１２へと移送することもできるだろう。
【００３５】
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、一又は複数の電気的接続で用いるための一又は複数の迂回ダイオード４４が追加された、アレイ２２の１つの実施例を示す。迂回ダイオード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を保護するのだが、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うるが、その場合には、ソーラーセル１４に逆バイアスがかかる。１つの実施例では、迂回ダイオード４４は、ソーラーセル１４から独立して、コーナー領域２６において基板１２に取り付けられている。
【００３６】
図９は、迂回ダイオード４４がソーラーセル１４の背面に付けられ、迂回ダイオード４４用の相互接続子又は接点４６が、背面層４２に接続され、更に前面接点３２と背面接点３４との間でコーナー領域２６内に延在している、１つの実施例を示す。
【００３７】
図１０は、迂回ダイオード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の間でコーナー領域２６内に延在している、図９の実施例の前面図を示す。
【００３８】
図１１は、アレイ２２の２Ｄ格子状に配列され基板１２に付けられた、図９及び図１０のソーラーセル１４を示すが、ここでは、迂回ダイオード４４（図示せず）がソーラーセル１４の背面に付けられ、迂回ダイオード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。
【００３９】
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、一般化されたレイアウトであることである。特に、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。このことは、組み立て、再加工、試験、及び検査のプロセスを大いに簡略化する。
【００４０】
ソーラーセル１４及び迂回ダイオード４４の配置は一般的である。ソーラーセル１４の直列接続及びストリング終端への電気的接続は、最終顧客のための重要なカスタマイズであり、レイアウトとは独立して行われる。ソーラーセル１４のコーナー領域２６における前面接点３２及び背面接点３４は、接続されなければならない。これは、電流を所望の経路を通ってルーティングするために、多くの組み合わせで行うことができる。
【００４１】
ソーラーセル１４とコーナー導体２０との間で接続がなされる。ソーラーセル１４の前面接点３２及び背面接点３４は、コーナー導体２０に取り付けるために各コーナー領域２６に存在する。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。
【００４２】
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、特定の設計によって所望されるように、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せることができる。また、必要に応じて、ステイアウトゾーンを避けて（ａｒｏｕｎｄ  ｓｔａｙ−ｏｕｔ  ｚｏｎｅｓ）電流の流れをルーティングすることもできる。ソーラーセルアレイ２２の長さ及び幅を所望通りに設定することができる。また、アレイ２２の幅は、その長さに応じて変化しうる。
【００４３】
１つの実施例では、電気的接続は、複数のソーラーセル１４を通る電流の流れ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うるが、図１２は、アレイ２２のソーラーセル１４間の上方向／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間の左方向／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と迂回ダイオード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。これらの直列接続４８、５０は、矢印５２で示すように、ソーラーセル１４を介した電流（電力）の流れを決定する。
【００４４】
ソーラーセル１４間のコーナー導体２０は、多くの形態を取ることができる。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、電線を用いて完成させることができるだろう。電線に加えて、相互接続子と類似の金属箔コネクタもまた適用できるだろう。金属導体経路又はトレース（図示せず）もまた、基板１２に組み込むことができる。
【００４５】
要するに、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２４が位置合わせされ、コーナー領域２６が隣接するように配置することができ、それによって基板１２のエリア２８が露出する。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及び背面接点３２と、迂回ダイオード４４と、基板１２の露出したエリア２８上又はエリア２８内のコーナー導体２０との間でなされるが、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のストリングを作り出すのに使用される。
【００４６】
迂回させたソーラーセルを有するソーラーセルアレイ
宇宙ベースのソーラーセルアレイ２２は、一般に整備することができない。したがって、不具合が主要な懸念事項であり、幾つかのミッションを回避するだけではなく、広範な品質プログラムにつながる。
【００４７】
ソーラーセルアレイ２２は、出力電圧を生成するために、多くのソーラーセル１４を繋ぎ合わせて電力を生成する。１つの例では、直列の５０個のソーラーセル１４のストリングが、１００Ｖの出力電圧を生成する。ストリング内の一又は複数のソーラーセルアレイ１４の不具合は、５０個のソーラーセル１４のすべてによって供給される電力を大きく損なう可能性がある。
【００４８】
本開示は、ソーラーセル１４を迂回させる機構を提供し、よってストリングを妥協することはない。また、ストリングの長さは、ソーラーセル１４を追加又は除去することによって変更することができる。全体で、これらの能力により、ソーラーセルアレイ２２は、ソーラーセル１４の不具合時に電力を生成し続けることができる。
【００４９】
ソーラーセル１４は、一般にストリング内で直列に接続される。ストリング内の単一の三重接合ソーラーセル１４は、約２Ｖを生成する。光電流は、ソーラーセル１４の裏側（すなわち、ｐ側）から出るのであるが、第１のソーラーセル１４の裏側が第２のソーラーセル１４の正面（すなわち、ｎ側）に直列接続されている。光電流は、第２のソーラーセル１４の裏面から再び出る。電流は、直列に接続されたソーラーセル１４を通して一定であるが、各追加のソーラーセル１４から２Ｖを得る。
【００５０】
重要な設計仕様は、システムの動作に必要な電圧である。これは、１００Ｖであることが多いが、大きく変動する。
【００５１】
ソーラーセル１４、迂回ダイオード４４、又はそれらの電気的接続に対する損傷は、ストリングによって供給される電力を大幅に低下させる可能性がある。ストリングの直列接続の性質のために、一又は複数のソーラーセル１４の不具合は、出力を５０％以上低下させる可能性がある。
【００５２】
本開示は、結果的にソーラーセル１４がストリングから除去され、ストリングの電圧低下を引き起こすような、ソーラーセル１４及びその迂回ダイオード４４をストリングから迂回させることを記載している。出力電圧及びピーク発電を維持するために、ストリングからソーラーセル１４を除去した後に、ストリングにソーラーセル１４を追加することによって、ストリングも変化するはずである。典型的には、迂回させたソーラーセル１４による劣化なしに、１００Ｖの出力を供給するために、ストリングの長さは維持又は増加されるだろう。
【００５３】
図１４は、基板１２に取り付けられた２つのソーラーセル１４からなるストリングの回路図を示し、基板１２は、ソーラーセル１４への一又は複数の電気的接続を含み、各ソーラーセル１４は、迂回ダイオード４４を有する。各ソーラーセル１４はまた、一組の、ストリングの長さを変更するための一又は複数のストリング長スイッチ５４ａと、ソーラーセル１４を迂回させるための迂回スイッチ５４ｂとを有し、それによってソーラーセル１４への電気的接続を変更する。
【００５４】
ソーラーセル１４は、電流源、シャント抵抗、及びダイオードを含み、これは一般的な回路表現である。これは、ソーラーセルアレイ２２がどのように変化しうるかの考慮を単純化する。ソーラーセル１４のシャドーイング又は破壊は、電流源を減少させるだろう。ソーラーセル１４の損傷は、シャント抵抗を減少させる可能性がある。
【００５５】
相互接続子５６も示されており、これらの相互接続子５６の各々は、ウェブ要素によって結合された平行平面を有する２つのフランジ要素を備え、したがって、その側面が傾いた文字Ｈに似ているように見える。相互接続子５６は、デバイス（ソーラーセル１４、迂回ダイオード４４、スイッチ５４）を導体２０に接続するために使用される金属箔片である。
【００５６】
相互接続子５６、デバイス１４、４４、５４、及び導体２０との間の接続部５８は、小さな正方形として示されている。これらの接続部５８は、はんだ付け又は溶接された接続部５８とすることができる。
【００５７】
導体２０は、おそらくワイヤとすることができるが、ソーラーセル１４間の電気的接続の複雑なネットワークは禁止され、広範囲の労力とパネル１０ａエリアの占有を必要とするだろう。しかしながら、ソーラーセルアレイ２２におけるコーナー導体２０の使用は、この手法を可能にする。このソーラーセル１４のレイアウトは、必要な導体２０をすべて（コーナー領域２６内に）近接して配置し、デバイス１４、４４、５４もコーナー領域２６内に存在可能にする。
【００５８】
次に、ソーラーセル１４は、空間認可された構築方法で容易に入手可能なフレックス回路基板１２のような基板１２の上に組み立てることができる。フレックス回路基板１２は、図に示す電気的接続の配線パターンを形成可能な金属トレースを有する。これらの電気的接続は、従来のソーラーセルアレイでは事実上不可能であるだろうが、本開示のコーナー接続レイアウトにおいては簡単になる。
【００５９】
図１４は、２つのソーラーセル１４の長さを有するストリングを示す。これは、実際にはあまり有用ではないが、本開示の機能を実証するのに役立つ。極性は、照射されると、上向き矢印の電流源によって示されるように、各ソーラーセル１４内で光電流が上に流れるようなものである。結果として得られる電圧も、図の下部ではなく上部（ＶＸ＋接続）で大きくなるだろう。右側の２つのストリング長スイッチ５４ａは、出力を制御することができる。図示される出力は、２つの出力Ｖ１及びＶ２の正及び負の極性を含む。ソーラーセルアレイ２２の始点として、Ｖ１−が固定される。ボトムソーラーセル１４の後、一組のストリング長スイッチ５４ａは、Ｖ１＋に終端するために、出力を制御することができる。この場合、上部ソーラーセル１４は、Ｖ２−に接続されるだろう。そして、上部ソーラーセル１４の出力は、次いで一組のストリング長スイッチ５４ａによってＶ２＋にスイッチ接続されるだろう。この構成では、各出力に１つのソーラーセル１４の電力を有する２つの出力が存在するだろう。
【００６０】
ストリング長スイッチ５４ａはまた、下部ソーラーセル１４の後に、２つのストリング長スイッチ５４ａを通るにもかかわらず、電流が上部ソーラーセル１４に続くように設定することもできるだろう。次に、電流は、続いて上部ソーラーセル１４を通り、そこで電圧が上昇する。出力は、次いでＶ１＋に方向付けられる。Ｖ１＋は、以前と同じ電流を有するが、ここで電圧は２倍になる。回路ラインＶ２−及びＶ２＋は、共に接続することができ、任意の浮遊している未接続の導体を回避する。
【００６１】
ソーラーセル１４又は迂回ダイオード４４が正しく動作していない場合、左側の迂回スイッチ５４ｂを閉じて、ソーラーセル１４及び迂回ダイオード４４をストリングから迂回させることができる。閉じられると、スイッチ５４ｂは、ソーラーセル１４を迂回させる低抵抗経路を形成し、その結果、その全域でほぼ０ボルト、かつほとんど又は全く電流が流れないソーラーセル１４となるだろう。
【００６２】
この動作は、ソーラーセル１４をストリングから除去してストリングの電圧低下をもたらすだろう。出力電圧及びピーク発電を維持するために、ストリングも変化しなければならず、これは機能するソーラーセル１４をストリングに追加するための別の組のスイッチ５４ａを必要とする。典型的には、ストリング長は、ストリングが次いで迂回されたソーラーセル１４による劣化なしに１００Ｖ出力を供給するように、維持又は増加されるだろう。
【００６３】
宇宙ベースのソーラーセルアレイ２２のための典型的な構築ブロックは、ソーラーセル１４及び迂回ダイオード４４である。本開示において、構築ブロックは、ここでは、ソーラーセル１４、迂回ダイオード４４、ストリング長スイッチ５４ａ、及び迂回スイッチ５４ｂになる。この高度に機能的な構築ブロックは、コーナー接続レイアウトと組み合わせると、驚くべき機能性を有するソーラーセルアレイ２２を構築するために使用することができる。
【００６４】
もたらされる構成は、任意の単一のソーラーセル１４又はソーラーセル１４のグループを迂回可能にするだろう。電流は、次いで迂回スイッチ５４ｂを通り、ソーラーセル１４を避けてルーティングされるだろう。その後、必要な出力電圧に達するように、ストリングの長さを必要に応じて拡張することができるだろう。図１４は、個々のソーラーセル１４のレベルでのスイッチ制御及び迂回制御を示す。ソーラーセル１４のグループをｓグループとして迂回させることができるように、接続を修正することは簡単である。これは、ソーラーセル１４をグループとして切り替えることに類似する。
【００６５】
迂回ダイオード４４は、迂回スイッチ５４ｂと類似の役割を果たす。迂回スイッチ５４ｂは、動作を感知し、スイッチ構成を決定し、スイッチに情報を送信する外部システムを通して制御される。これらの動作は、迂回ダイオード４４に対して内部にあり自動である。迂回ダイオード４４に印加される順方向バイアスが０．７Ｖより大きい場合、電流は、低抵抗の迂回ダイオード４４を通って自動的に流れることになる。適切な感知及び制御システムにより、迂回スイッチ５４ｂは、迂回ダイオード４４の必要性を排除することができるだろう。
【００６６】
図１５は、コーナー接続レイアウトにおいてソーラーセル１４の前面接点３２と背面接点３４とを接続する単一の迂回スイッチ５４ｂによって、ソーラーセル１４がどのように迂回されるかを示している。更に、ストリング長スイッチ５４ａの組は、ストリング長を調節するために使用される。
【００６７】
コーナー接続レイアウトは、この例では、少なくとも１つの刈り込まれたコーナー２４を各々が有する４つのソーラーセル１４からなるソーラーセルアレイ２２に使用される。刈り込まれたコーナー２４から生じるソーラーセルセル１４のうちの隣接するもののコーナー領域２６が位置合わせされ、それによって基板１２のエリア２８が露出するように、ソーラーセル１４は、基板１２、すなわちフレックス回路基板１２に取り付けられる。ソーラーセル１４の前面接点３２及び背面接点３４は、基板１２の露出されたエリア２８内を延びる。基板１２の露出エリア２８はまた、迂回ダイオード４４、ストリング長スイッチ５４ａ及び迂回スイッチ５４だけではなく、ソーラーセル１４の前面接点３２と背面接点３４との間に一又は複数の電気的接続を行うためのコーナー導体２０も含む。
【００６８】
基板１２の露出エリア２８はまた、ソーラーセル１４のうちの一又は複数への電気的接続を迂回させるための一又は複数の迂回スイッチ５４ｂを含み、スイッチ５４ｂは、閉じられると、ソーラーセル１４のうちの一又は複数への電気的接続を迂回させるために、ソーラーセル１４のうちの一又は複数の前面接点３２及び背面接点３４を結合する。前面接点３２及び背面接点３４が互いに対して物理的に隣接しているので、コーナー接続レイアウトは、迂回スイッチ５４ｂの使用を簡単にする。更に、前面接点３２及び背面接点３４は、フレックス回路基板１２上のトレースにアクセス可能である。
【００６９】
コーナー接続レイアウトはまた、ソーラーセル１４の迂回のための別の重要な能力を提供する。具体的には、フレックス回路基板１２は、ソーラーセル１４から電気的に絶縁されたソーラーセル１４の下にトレースを含むことができる。  
【００７０】
更に、基板１２の露出されたエリア２８は、ソーラーセル１４のうちの一又は複数をストリングの電気的接続に加える及び／又は電気的接続から除去することによって、ソーラーセル１４のストリングを変更するための一又は複数の組のスイッチ５４ａも含む。ストリングによって生成される電圧を変更するために、ストリングが変更される。
【００７１】
図１６は、垂直な列の一組の３つのソーラーセルを示す。バスバー４０は、グリッド３６（図示せず）の個々の幅の狭い金属フィンガ３８からソーラーセル１４の前面接点３２に電流を運ぶソーラーセル１４の表面上の低抵抗金属導体である。バスバー４０の各端部は、フレックスシート基板１２上のトレースに接続可能な前面接点３２に接続される。背面接点３４は、ソーラーセル１４の裏面に接続される。
【００７２】
破線は、ソーラーセル１４から電気的に絶縁されたソーラーセル１４の下のフレックスシート基板１２の中又は上のトレース６０、６２である。これらのトレース６０、６２は、各コーナー間のソーラーセル１４の前面接点３２及び背面接点３４のための並列電流経路を提供する。これらのトレース６０、６２はまた、ソーラーセル１４を迂回させるための電流経路を提供し、ソーラーセル１４が迂回されるとき、ソーラーセル１４の下に電流が流れることを可能にする。これは、上で相互参照された用途の幾つかに見られるステイアウトゾーンの議論に類似する。
【００７３】
コーナー領域２６はまた、迂回ダイオード４４と、これらのソーラーセル１４の直列接続を支持するコーナー導体２０とを含みうる。電流は、これらの３つのソーラーセル１４を通って上から下に流れるだろう。
【００７４】
迂回スイッチ５４ｂは、コーナー領域２６にも示されている。単一の迂回スイッチ５４ｂだけが、各コーナー領域２６に必要であるが、コーナー領域２６の第２の迂回スイッチ５４ｂは、不具合からの更なる保護を提供する。
【００７５】
再び図１５を参照すると、スイッチ５４は、単極単投（ＳＰＳＴ）スイッチ５４として示される。このようなスイッチ５４は、例えば、シリコン（Ｓｉ）ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）、又は窒化ガリウム（ＧａＮ）若しくは炭化ケイ素（ＳｉＣ）ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）などの半導体ベースとすることができ、宇宙用途のために複数のベンダーから入手可能である。
【００７６】
しかしながら、組み立てを単純化するために、スイッチ５４及び迂回ダイオード４４の機能を単一の集積デバイスに組み合わせることができるだろう。半導体又はＭＥＭＳ（マイクロ電気機械システム）スイッチ５４は、一般的な半導体ウエハ上で、又は様々な集積手法を介して、迂回ダイオード４４と十分に統合することができるだろう。
【００７７】
スイッチ５４の機能と迂回ダイオード４４とを組み合わせた単一の集積デバイス６４が、図１７に示される。太い濃い線は、コーナー領域２６内の、集積デバイス６４を通る導電経路６６を表す。集積デバイス６４内のＡ〜Ｆとラベル付けされた短い平行線はスイッチ５４を表し、スイッチ５４は、その領域内の抵抗を非常に低い値から非常に高い値に変化させることができる。スイッチＥとＣ／Ｄ５４との間のダイオード記号は、迂回ダイオード４４を表す。これらのスイッチ５４の動作は、直列対回路終端の動作及び集積デバイス６４によって実行されるソーラーセル１４の迂回動作を制御する。
【００７８】
図１７のデバイス６４は、図１４及び図１５のレイアウトよりも１つ多いスイッチ５４を有する。この余分なスイッチ５４により、デバイス６４に接続されたいずれかのソーラーセル１４の終端が可能になる。このことを理解する別の方法は、構成内の各ソーラーセル１４がいずれかのコーナーで終端できることである。
【００７９】
図示されていないのは、集積デバイス６４及びそのスイッチ５４の制御である。これは、様々な通信戦略で実現することができるだろう。一般的な方法は、集積デバイス６４とスイッチ５４（Ａ〜Ｆ）を識別するためのアドレスを含む情報を連続的に送信し、各スイッチ５４の開閉状態を送信することであろう。この連続通信は、一般に、クロック信号と、電力及び接地線を備えた情報信号とによって実施される。これらの通信ラインは、フレックス回路基板１２内に統合することができる。それらは多くの電力又は電流を運ばないので、導体のサイズは、他のトレースよりもずっと小さくてよく、難なくフレックス回路基板１２内に統合することができる。電磁的又は光学的でありうる無線通信を介するなどして、情報を伝達する他の多くの方法が存在する。
【００８０】
スイッチ５４を１つの半導体材料から作り、迂回ダイオード４４を別の半導体材料から作ることが望ましい場合がある。例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ）は、組み合わせたスイッチ５４には好ましいが、迂回ダイオード４４にはＳｉが好ましい。これらの機能は、図１８に示すように別個のデバイスに分離することができ、迂回ダイオード４４は、組み合わせたスイッチ５４に隣接しかつ接続されて示されている。
【００８１】
製造
本開示の実施例は、図１９に示すステップ７０〜８２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６８に照らして説明され、結果として得られた、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８４が図２０で示される。
【００８２】
図１９に示すように、製造前段階では、例示的方法６８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８４の仕様及び設計７０、並びにこれらの材料の調達７２を含みうる。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８４のコンポーネント及びサブアセンブリの製造７４、並びにシステムインテグレーション７６が行われるが、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８４の製造を含む。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８４は、運航８０に供されるために認可及び納品７８を経てもよい。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８４はまた、打ち上げ前に、（改造、再構成、改装などを含む）整備及び保守８２が予定されうる。
【００８３】
方法６８の各工程は、システムインテグレータ、第三者、及び／又はオペレーター（例えば顧客）によって実施又は実行されうる。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。
【００８４】
図２０に示すように、例示的方法６８によって製造される人工衛星８４は、システム８６、本体８８、ソーラーセル１４からなるソーラーセルパネル１０ａ、及び一又は複数のアンテナ９０を含みうる。人工衛星８４に含まれるシステム８６の実施例は、限定しないが、推進システム９２、電気システム９４、通信システム９６、及び電力システム９８のうちの一又は複数を含む。また、任意の数の他のシステム８６が含まれてもよい。
【００８５】
図２２は、１つの実施例による、機能ブロック図の形態のソーラーセルパネル１０ａの図である。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ソーラーセル１４のうちの一又は複数からなる、ソーラーセルアレイ２２からなる。ソーラーセル１４の各々は、光源１０２からの光１００を吸収し、これに応答して電気出力１０４を生成する。
【００８６】
ソーラーセル１４のうちの少なくとも１つは、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、ソーラーセル１４のうちの隣接するもののコーナー領域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が露出する。
【００８７】
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一又は複数のコーナー導体２０を含んでおり、ソーラーセル１４とコーナー導体２０との間の一又は複数の電気的接続が、ソーラーセル１４のうちの少なくとも１つ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内でなされている。
【００８８】
刈り込まれたコーナー２４から得られるコーナー領域２６は、コーナー導体２０とソーラーセル１４との間の電気的接続を行うための、少なくとも１つの接点、例えば、ソーラーセル１４の前面側の前面接点３２及び／又はソーラーセル１４の背面側の背面接点３４を含む。電気的接続は、ソーラーセル１４を通る電力の流れを決定する上方向／下方向又は左方向／右方向の直列接続を含み、一又は複数の迂回ダイオード４４を含みうる。
【００８９】
基板１２の露出したままである領域２８は、ソーラーセル１４と電気的接続との間の電流流路を変更するための、ソーラーセル１４に隣接する刈り込まれたコーナー２４によって画定されたコーナー領域２６内に位置する少なくとも１つのスイッチ５４を含む。基板１２は、ソーラーセル１４間の電気的接続を行うために、スイッチ５４に接続された一又は複数のトレースを含む。
【００９０】
スイッチ５４ａは、制御信号に応答してソーラーセル１４を迂回させるように、ソーラーセル１４とスイッチ５４ｂとの間の電気的接続のためのストリング長を再構成する。スイッチ５４ａはまた、ストリング間の接続を再構成し、ストリング間の直列接続及び出力の再構成可能性を許容する。スイッチ５４は、単極単投（ｓｉｎｇｌｅ−ｐｏｌｅ  ｓｉｎｇｌｅ−ｔｈｒｏｗ（ＳＰＳＴ））スイッチ、若しくは双極単投（ｄｕａｌ−ｐｏｌｅ  ｓｉｎｇｌｅ−ｔｈｒｏｗ（ＤＰＳＴ））スイッチであってもよく、又は迂回ダイオード４４の機能のようなスイッチング機能以外の機能を含むようにパッケージングされうる集積デバイスであってもよい。
【００９１】
実験結果
アレイのストリング長の再構成を実証するために、コーナー導体設計に基づき、フレックス回路基板を使用したソーラーセルアレイを構築した。
【００９２】
図２２Ａは、各段に４個のソーラーセルを有する、３段に配置された１２個のソーラーセルからなるデモンストレーション用のソーラーセルアレイの画像である。直列接続又はストリング終端のいずれかを提供するために、電気的接続がコーナー領域内で行われる。電流の流れ又は導電経路は、金属箔ジャンパを所定位置に溶接することによって選択された。金属ジャンパの代わりに、ソーラーセルアレイの周囲を越えて延在する対のワイヤが、幾つかの場所に追加された。
【００９３】
図２２Ｂは、前面接点、背面接点、迂回ダイオード、及びソーラーセルの間の電気的接続を示すコーナー領域のうちの１つの拡大図を示す画像である。
【００９４】
図２２Ｃは、導電経路上に描かれた暗い線によって示された左上のソーラーセルと左下のソーラーセルとの間の電気的接続を有する、図２２Ｂのバージョンである。１つの導電経路は、左上のソーラーセルの背面接点を左下のソーラーセルの前面接点に接続し、電流が下向きに流れるようにする。別の導電経路は、迂回ダイオードを通って左下のソーラーセルの背面接点を接続する。
【００９５】
右上のソーラーセルと右下のソーラーセルとの間の電気的接続は、左上のソーラーセルと左下のソーラーセルとの間の電気的接続と比較すると、１８０度回転したものであり、その結果、電流は、右下のソーラーセルから右上のソーラーセルに流れる。
【００９６】
ジャンパは、直列接続用に配置されている。ジャンパの位置を変更することにより、電流の流れを埋設トレース内で終端させることができる。
【００９７】
図２２Ｄは、ジャンパの代わりにワイヤが追加された別のコーナー領域の画像である。複数のワイヤを共に短絡させて、ジャンパのように機能させるか、又はワイヤを分離させて、ジャンパがないように機能させることができるだろう。
【００９８】
このデモンストレーションでは、ジャンパ又はワイヤを使用して、１２個のソーラーセルを備えたソーラーセルアレイの構成を、６個のソーラーセルを備えた２つのストリングから、４個のソーラーセルを備えた３つのストリングに変更することができる。
【００９９】
図２２Ｅは、ＡＭ０（ゼロ大気に対する空気質量係数）照明下でのソーラーセルアレイの光電流−電圧（ＬＩＶ）測定のグラフであり、測定は、６個のソーラーセルを有する２つのストリング、及び４個のソーラーセルを有する３つのストリングの構成で行われた。電圧の変化は、ストリング長の変化を確認する。
【０１００】
図２２Ｆは、図２２Ａのデモンストレーションソーラーセルアレイの画像であり、中央の４つのソーラーセルが、それらの動作を妨げるように覆われている。
【０１０１】
図２２Ｇは、ＡＭ０照明下でのソーラーセルアレイのＬＩＶ測定のグラフであり、中央の４つのソーラーセルがそれらの動作を妨げるように覆われた状態で、図２２Ｆに示される構成の測定が行われた。ソーラーセルを覆うことは、ソーラーセルが電流又は電圧出力を減少させたソーラーセルに対する損傷を模擬する実験的な方法である。
【０１０２】
この例では、ソーラーセルアレイは、４つのソーラーセルをそれぞれ有する３つのストリングを有するように構成されている。覆った場合と覆っていない場合の両方のストリング１、２、３のデータが示される。覆っていないとき、３つのストリングは、１１Ｖに近い電圧を有する類似の出力を有する。覆われると、２つのストリングがソーラーセルを失い、１つのストリングが２つのソーラーセルを失う。このソーラーセルの損失は、電圧の損失に反映される。Ｖｌｏａｄの垂直線は、電流が電力システムによって収集される負荷電圧を表す。この負荷電圧の選択では、負荷電流は、ほぼ０まで低下するだろう。
【０１０３】
図２２Ｈは、ＡＭ０照明下でのソーラーセルアレイのＬＩＶ測定のグラフであり、中央の４つのソーラーセルがそれらの動作を妨げるように覆われた状態で、図２２Ｆに示される構成の測定が行われた。
【０１０４】
この例では、ソーラーセルアレイは、それぞれが６つのソーラーセルを有する２つのストリングを有するように構成され、６つのソーラーセルは、ストリングの電力出力を増加させる。中央の４つのソーラーセルがそれらの動作を妨げるように覆われた状態で、動作中の４つのソーラーセルと各ストリングで動作していない２つのセルが存在する。電流は、動作していないソーラーセルの迂回ダイオードを流れる必要があり、従ってストリングの電圧出力は、動作中の４つのソーラーセルから２つの迂回ダイオードを差し引いたものである。
【０１０５】
図２２Ｈのデータは、中央の４つのソーラーセルが覆われる前の元のストリングのデータを示す。次に、中央の４つのソーラーセルが覆われると、電圧は、損傷したストリングによって示されるレベルまで低下する。
【０１０６】
６つのソーラーセルのストリング長に再構成すると、弾力のあるストリング１及び２の電圧及び電力出力が増加する。図２２Ｇと同様に、Ｖｌｏａｄの垂直線は、負荷電圧を表す。弾力のあるストリング１と２の場合、負荷電流は、ここで元のストリングとほぼ同じになる。
【０１０７】
覆われている中央の４つのソーラーセルからの電力は、もちろんなおも失われる。しかし、従来のソーラーセルアレイでは、１２個のソーラーセルのうちの４個のソーラーセルへの損傷は、電力システムに供給される負荷での電流を大幅に除去するだろう。この例では、ソーラーセルアレイを再構成することによって、各ソーラーセルからの電力を、ほぼ最適な収集で電力システムに供給することができる。具体的には、元のストリングは、負荷電圧でソーラーセル当たり２．２ワットを供給するが、中央の４つのソーラーセルが覆われると、損傷したストリングは、ソーラーセル当たり０．１ワットまで低下する。再構成後、弾性ストリング１及び２は、機能するソーラーセル当たり２．１ワットを供給することができる。
【０１０８】
アレイ内のソーラーセルの前面接点と背面接点を接続する別のスイッチを追加することにより、電力出力を改善することができるだろう。これを行うことによって、電流は、電力損失のないスイッチを介してアレイ内の機能しないソーラーセルを迂回させることになるだろう。しかし、このデモンストレーションのソーラーセルアレイは、この機能を提供せず、したがって迂回ダイオード内への電力損失がある。
【０１０９】
更に、本開示は、以下の条項による実施例を含む。
条項１．    基板に取り付けられた一又は複数のソーラーセルを含み、基板が、ソーラーセルへの一又は複数の電気的接続を含み、基板が、ソーラーセルのうちの一又は複数への電気的接続のうちの一又は複数を迂回させるための一又は複数のスイッチを含む、ソーラーセルアレイ。
条項２．  一又は複数の刈り込まれたコーナーを有するソーラーセルのうちの少なくとも１つが基板に取り付けられるとき、基板のエリアが露出されたままであり、基板の露出されたままであるエリアが、スイッチのうちの少なくとも１つを含む、条項１に記載のソーラーセルアレイ。
条項３．  ソーラーセルのうちの少なくとも１つの隣接するものの刈り込まれたコーナーによって画定されたコーナー領域が位置合わせされ、それにより基板のエリアを露出するように、ソーラーセルのうちの少なくとも１つが基板に取り付けられる、条項２に記載のソーラーセルアレイ。
条項４．  スイッチのうちの少なくとも１つが、ソーラーセルのうちの少なくとも１つに隣接した刈り込まれたコーナーによって画定されたコーナー領域内に位置する、条項３に記載のソーラーセルアレイ。
条項５．  スイッチが、ソーラーセルのうちの一又は複数を避けて電流を迂回させる、条項１から４の何れか一項に記載のソーラーセルアレイ。
条項６．  ソーラーセル、一又は複数の迂回ダイオード、及びスイッチが、電気的に並列である、条項１から５の何れか一項に記載のソーラーセルアレイ。
条項７．  スイッチが、一又は複数の制御信号によって制御される、条項１から６の何れか一項に記載のソーラーセルアレイ。
条項８．  スイッチは、閉じられると、ソーラーセルのうちの一又は複数の前面接点及び背面接点を接続し、電流がソーラーセルのうちの一又は複数を避けて迂回する、条項１から７の何れか一項に記載のソーラーセルアレイ。
条項９．  ソーラーセルのうちの一又は複数をソーラーセルのストリングに加える又はソーラーセルのストリングから除去するための一又は複数のスイッチを更に含む、条項１から８の何れか一項に記載のソーラーセルアレイ。
条項１０．  ストリングの長さが、ストリングによって生成される電圧を変えるために変更される、条項９に記載のソーラーセルアレイ。
条項１１．  電気的接続が、基板の上又は基板の中に一又は複数の導体を含む、条項１から１０の何れか一項に記載のソーラーセルアレイ。
条項１２．  基板が、ソーラーセル間の電気的接続を行うための迂回スイッチに接続された一又は複数のトレースを含む、条項１から１１の何れか一項に記載のソーラーセルアレイ。
条項１３．  一又は複数のソーラーセルを基板に取り付けることを含み、基板が、ソーラーセルへの一又は複数の電気的接続を含み、基板が、ソーラーセルのうちの一又は複数への電気的接続のうちの一又は複数を迂回させるための一又は複数のスイッチを含む、ソーラーセルアレイを製造するための方法。
条項１４．  一又は複数の刈り込まれたコーナーを有するソーラーセルのうちの少なくとも１つが、基板に取り付けられるとき、基板のエリアが露出されたままであり、基板の露出されたままであるエリアが、スイッチのうちの少なくとも１つを含む、条項１３に記載の方法。
条項１５．  ソーラーセルのうちの少なくとも１つの隣接するものの刈り込まれたコーナーによって画定されたコーナー領域が位置合わせされ、それにより基板のエリアを露出するように、ソーラーセルのうちの少なくとも１つが基板に取り付けられる、条項１４に記載の方法。
条項１６．  スイッチのうちの少なくとも１つが、ソーラーセルのうちの少なくとも１つに隣接した刈り込まれたコーナーによって画定されたコーナー領域内に位置する、条項１５に記載の方法。
条項１７．  スイッチが、ソーラーセルのうちの一又は複数を避けて電流を迂回させる、条項１３から１６の何れか一項に記載の方法。
条項１８．  ソーラーセル、一又は複数の迂回ダイオード、及びスイッチが、電気的に並列である、条項１３から１７の何れか一項に記載の方法。
条項１９．  スイッチが、一又は複数の制御信号によって制御される、条項１３から１８の何れか一項に記載の方法。
条項２０．  スイッチは、閉じられると、ソーラーセルのうちの一又は複数の前面接点及び背面接点を接続し、電流がソーラーセルのうちの一又は複数を避けて迂回する、条項１３から１９の何れか一項に記載の方法。
条項２１．  一又は複数のスイッチを使用して、ソーラーセルのうちの一又は複数を、ソーラーセルのストリングに加えること又はソーラーセルのストリングから除去することを更に含む、条項１３から２０の何れか一項に記載の方法。
条項２２．  ストリングの長さが、ストリングによって生成される電圧を変えるために変更される、条項２１に記載の方法。
条項２３．  電気的接続が、基板の上又は基板の中に一又は複数の導体を含む、条項１３から２２の何れか一項に記載の方法。
条項２４．  基板が、ソーラーセル間の電気的接続を行うための迂回スイッチに接続された一又は複数のトレースを含む、条項１３から２３の何れか一項に記載の方法。
条項２５．  ソーラーセルのうちの一又は複数への電気的接続のうちの一又は複数を迂回させるための、一又は複数のソーラーセルへの一又は複数の電気的接続内の一又は複数のスイッチを制御すること
を含む、ソーラーセルアレイを動作させる方法。
【０１１０】
結論
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、又は記載された実施例に限定することを意図しているのではない。上記の特定の要素の代わりに、多数の代替形態、修正形態、及び変形形態が用いられてもよい。
【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２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【図２２Ｄ】
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【図２２Ｅ】
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【図２２Ｆ】
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【図２２Ｇ】
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【図２２Ｈ】
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【外国語明細書】
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