(57)【要約】      （修正有）【課題】衛星に搭載する太陽電池であって、原子状酸素濃度の高い軌道を長期間飛翔しても電気抵抗の増加が小さい太陽電池を安価に提供する。【解決手段】複数の太陽電池１と、前記太陽電池を電気的に直列に接続する金属の接続層を有する接続金具３と、前記太陽電池の表面を保護する保護ガラス２とから構成される接続金具付き太陽電池であって、前記接続金具は保護カバー７で覆われるようにした。特に、保護カバーは原子状酸素に耐性のある金属材料で作製され、接続金具が宇宙空間に暴露される暴露部分を覆う形状となるように設計する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の太陽電池と、前記太陽電池を電気的に直列接続する金属の接続層を有する接続金具と、前記太陽電池の表面を保護する保護ガラスとから構成される接続金具付き太陽電池であって、
前記接続金具の少なくとも片側面の、空間に向けた上方は、前記接続金具を保護する接続金具カバーにより覆われていることを特徴とする接続金具付き太陽電池。
【請求項２】
前記接続金具のうち、空間に暴露された暴露部の、空間方向に向けた上方は前記接続金具カバーにより覆われていることを特徴とする請求項１記載の接続金具付き太陽電池。
【請求項３】
前記空間には大気中の酸素が太陽光中の紫外線を受けて生成された原子状酸素が存在しており、前記接続金具カバーは前記原子状酸素との衝突に対して耐性を有する材料から成ることを特徴とする請求項１、２いずれか記載の接続金具付き太陽電池。
【請求項４】
前記接続金具はＵ字型形状のストレスレリーフを有し、前記接続金具カバーは前記ストレスレリーフと同じＵ字型形状のストレスレリーフを有することを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の接続金具付き太陽電池。
【請求項５】
前記接続金具カバーは端部に切欠き部を有し、
前記接続金具の片端は前記切欠き部に位置合わせされ、前記接続金具カバーとは重なることなく、前記太陽電池と前記保護ガラスの間に固定されることを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の接続金具付き太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、人工衛星搭載用の接続金具付き太陽電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
宇宙ステーションや観測衛星等が飛翔する高度数百ｋｍ程度の低い軌道には、地上と比較すれば希薄とはいえ大気が存在しており、その大気中の酸素の大部分は太陽光中の紫外線の作用により反応性の高い原子状酸素として存在している。このなかを飛翔する人工衛星は秒速数ｋｍの相対速度で原子状酸素と衝突し、その表面は原子状酸素の酸化作用とその運動エネルギーによる攻撃を受ける。原子状酸素との衝突の効果は材料により異なるが、太陽電池の接続金具に使用されることの多い銀は顕著な質量減少を起こすことが知られている。接続金具の質量減少は導電経路の断面減少であり、太陽電池回路抵抗の上昇による出力の低下、ひいては導電経路の喪失による開放故障に至る可能性がある。
【０００３】
上記のような不具合発生を防止するため、導電経路の材料として使用されている銀を原子状酸素から保護するために原子状酸素との衝突で生じる質量減少が小さな材料で銀を覆うか、接続金具を原子状酸素との衝突で発生する質量減少が小さな材料で作るかの方策がとられている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】ＥＳＡ  Ｊｏｕｒｎａｌ  １９８９，Ｖｏｌ．１３  「Ｔｈｅ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｉｌｖｅｒ  ｂｙ Ａｔｏｍｉｃ Ｏｘｙｇｅｎ」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
銀を覆って原子状酸素の攻撃から保護する方策として、表面を原子状酸素に耐性のある材料、例えば金で覆う方法がある。
後述の通り、銀製の接続金具を、めっき等の方法により金の層で覆うことにより、銀を原子状酸素の攻撃から防御することが可能だが、材料として用いる金が高価であるために製造コストが高いという課題がある。
一方、原子状酸素との衝突に対する耐性の高い材料、例えばモリブデンは、融点が高くそのままでは太陽電池に溶接接合できないこと、及び材料の固有抵抗が大きいことに対処するため、めっき等の方法により表面に溶接性の良い銀を付着させて接合性と導電性を改善して使用することが一般的だが、原子状酸素の攻撃で銀の層が薄くなるにつれ、接続金具の電気抵抗が増加して太陽電池回路の出力が低下するという課題がある。
【０００６】
この発明は係る課題を解決するためになされたものであり、太陽光中の紫外線の作用により生成された原子状酸素が多数存在する空間で使用しても、特性の劣化を抑えることができる接続金具付き太陽電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る接続金具付き太陽電池は、複数の太陽電池と、前記太陽電池を電気的に直列接続する金属の接続層を有する接続金具と、前記太陽電池の表面を保護する保護ガラスとから構成される接続金具付き太陽電池であって、前記接続金具の少なくとも片側面の、空間に向けた上方は、前記接続金具を保護する接続金具カバーにより覆われる。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係る接続金具カバー付き太陽電池によれば、安価で、太陽電池への接合時熱入力が小さく、かつ、原子状酸素濃度の高い軌道を長期間飛翔しても電気抵抗の増加が小さい太陽電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る接続金具カバー付き太陽電池を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る接続金具カバー付き太陽電池を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る接続金具カバー付き太陽電池を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る接続金具カバー付き太陽電池を示す断面図である。
【図５】従来の接続金具の原子状酸素からの保護方策を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
まず、従来の課題について図を用いて説明する。図５は、従来の太陽電池を示す断面図であり、接続金具３を原子状酸素から保護する従来の保護方策を説明する図である。図５において、太陽電池１ａと隣接する太陽電池１ｂとは接続金具３により直列接続される。太陽電池１ａ、１ｂの表面側にはそれぞれ保護ガラス２ａ、２ｂが接着材５ａ、５ｂにより接着される。太陽電池１ａの裏面側の電極（図示せず）と接続金具３とは裏側接続点１０において接合される。太陽電池１ｂの表側の電極（図示せず）と接続金具３と表側接続点９において接合される。このように接続金具３を介して直列接続された太陽電池１ａと太陽電池１ｂは、太陽電池を搭載する構造基板４上にそれぞれ接着剤６ａ、６ｂにより固定される。
ここで、原子状酸素８から接続金属３を保護するため、接続金属３の表面は金の層１４で覆われている。金は原子状酸素に対して耐性があることが知られており、このように接続金具３をめっき等の方法により金の層１４で覆うことにより、接続金具３を原子状酸素から防御することが可能となる。しかしながら、先に述べたとおり太陽電池の製造コストが上がるという課題があった。
【００１１】
実施の形態１．
以下、図を用いてこの発明の実施の形態１に係る接続金具カバー付き太陽電池について説明する。図１は実施の形態１に係る接続金具カバー付き太陽電池を示す断面図であり、図２はその斜視図である。
【００１２】
図１において、太陽電池１ａの表面側には、透明接着剤５aにより保護ガラス２aが取付けられる。一方、太陽電池１ａの裏面側において、太陽電池１ａは接着剤６aにより太陽電池を搭載する構造基板４に接着固定される。
太陽電池１ａの裏面側電極（図示せず）と接続金具３とは、裏側接続点１０において接合される。また、太陽電池１ａに隣接する太陽電池１ｂの表面側電極（図示せず）と接続金具３とは、表側接続点９において接合される。このように、接続金具３により、太陽電池１ａと、太陽電池１ａに隣接する太陽電池１ｂが直列に接続され、この接続金具３による接続を繰り返すことにより所定の直列段数を有する太陽電池列を構成することができ、人工衛星内部で使用する電圧より高い電圧で電気を発生することが可能となる。
【００１３】
ここで、接続金具カバー７は、接続金具３のうち太陽電池１若しくは保護ガラス２に覆われずに空間に暴露されている部分（以降、「暴露部」と称する）の上方を覆うように、その形状が設計されている。
より詳しく説明すると、接続保護カバー７は、図１の太陽電池１ａの裏面側において、太陽電池１ａと接続金具３との間に挟まれる。接続金具３と接続金具カバー７とは接合点１１で接合され、太陽電池１ａと構造基板４の間の接着剤６ａにより固定される。
また、接続金具カバー７は、太陽電池１ｂの表側で、接続金具３と保護ガラス２ｂの間に挟まれ、太陽電池１ｂと保護ガラス２ｂの間の透明接着剤５ｂで接着され、固定される。
【００１４】
接続保護カバー７は、接続金具３の暴露部の上方を覆うよう付設されているので、原子状酸素８が接続金具３に衝突することが可能な角度が限定され、接続金具３に接合性の良い銀を使用しても銀の膜厚の減少は一部分でしか発生せず、電気抵抗の増加は低減され、かつ、膜厚減少による開放故障は防止される。
【００１５】
図１、図２では接続金具３は、構造基板４と太陽電池１の熱膨張差により接続金具３に加わる熱加重を低減するためのＵ字型形状のストレスレリーフを有しており、それに合わせて接続金具カバー７もＵ字型形状を有した例を示している。
【００１６】
接続金具３が所謂ノッチタイプのストレスレリーフを有する平面タイプの場合には、接続金具カバー７も平面形状となる。
この場合には透明接着剤５と接続金具カバー７の接着力が、接着剤６と接続金具カバー７との間の接着力よりも弱くなるように、接着剤および接着前処理を選定することにより、熱荷重で接続金具３と透明接着剤５の間の接着が先に乖離して荷重を開放し、接続金具カバー７に発生する熱荷重による太陽電池１の破損を回避することができる。
【００１７】
図２は、表裏それぞれ複数の点で太陽電池に接続することができる接続金具３に、先の接続金具カバー７を適用した場合の斜視図である。
接続金具カバー７の暴露部は接続金具３の暴露部よりも幅が広いので、原子状酸素８が接続金具３に衝突できる進入角度範囲が狭められている。
接続金具３を太陽電池１に表側接続点９で接合してから、保護ガラス２を太陽電池１に透明接着剤５で接着する際に一緒に接続金具カバー７を接着してもよいが、予め接合点１１で接続金具３と接続金具カバー７を接合して一体化した後に接続金具３と太陽電池１に接合を行っても良い。
ただし、その場合には接続金具カバー７の太陽電池１の表側及び裏側に位置する部分は表側接続点９及び裏側接続点１０が露出するように接続金具３よりも短くなっている。
【００１８】
実施の形態２．
図３は実施の形態２による接続金具カバー７と接続金具３を示す示した斜視図である。図４は接続金具カバー７の取付け部分の断面図である。実施の形態２に係る接続金具カバー７は、第一の切り欠き１２と第二の切り欠き１３を有している点で、実施の形態１と異なる。
【００１９】
図３、図４において、接続金具カバー７は太陽電池１ａの裏面側と接触する部分において、先が割れた第一の切り欠き１２を有する。同様に、接続金具カバー７は、太陽電池１ｂの表面側と接触する部分において、先が割れた第二の切り欠き１３を有する。詳しくは、第一の切り欠き１２は接続金具カバー７の片側端部が凹状の形状をしており、凹状の窪んだ箇所には、太陽電池１ａの裏面側に接続する接続金具３の凸状部分が嵌め合わされる寸法に加工されている。同じく、第二の切り欠き１３は接続金具カバー７の片側端部が凹状の形状をしており、凹状の窪んだ箇所には、太陽電池１ａの裏面側に接続する接続金具３の凸状部分が嵌め合わされる寸法に加工されている。
【００２０】
このように、接続金具カバー７は第一の切り欠き１２と第二の切り欠き１３を有しているので、接続金具カバー７を接続金具３に対し正しい位置に設置することが容易となる。
また、太陽電池１の表側に位置する部位での接続金具カバー７と接続金具３の重なりを無くすことにより、透明接着剤５が厚くなって重量が増加することを回避することができる。
また、この場合、接続金具３が接続金具カバー７にも保護ガラス２にも覆われていない部位が生じるが、透明接着剤５を保護ガラス２の端よりもはみ出させ同部位を覆うことで酸素原子８の衝突を容易に防止することができる。
【符号の説明】
【００２１】
１  太陽電池、２  保護ガラス、３  接続金具、４  構造基板、５  保護ガラス接着剤、６  太陽電池接着剤、７  接続金具カバー、８  原子状酸素、９  表側接続点、１０  裏側接続点、１１  接合点、１２  第一の切欠き、１３  第二の切欠、１４  金の層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2015023103.tif 000006
【図５】
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