(57)【要約】  電気的につながれた複数の光電池セル（１２）を備える光電池モジュール（１１）であって、方形の形状を有するとともに、モジュールのそれぞれの角に少なくとも二つのボンディングパッド（１７、１８）を備え、それによってモジュールのそれぞれの辺（２１、２２、２３、２４）に少なくとも四つのコネクタ（１４、１５）を備えるようにすることを特徴とする光電池モジュール（１１）。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的につながれた複数の光電池セル（１２）を備える光電池モジュール（１１）であって、方形の形状を有するとともに、前記モジュールのそれぞれの角に少なくとも二つのボンディングパッド（１７、１８）を備え、それによって前記モジュールのそれぞれの辺（２１、２２、２３、２４）に少なくとも四つのコネクタ（１４、１５）を備えるようにすることを特徴とする光電池モジュール（１１）。
【請求項２】
前記モジュールの多層構造の絶縁層（２６、２８）にエッチングされた少なくとも一つの導体部（２５、２７）と、この少なくとも一つの導体部（２５、２７）との接続を可能にする少なくとも一つの空洞部（３５、３７）とによる電気的結線を含むことを特徴とする、請求項１に記載の光電池モジュール（１１）。
【請求項３】
電着又は電析によって得られる等電位面を備え、ガラス、繊維強化エポキシ樹脂、ＰＥＴなどからなる剛性パネルが、柔軟な銅又はアルミニウムなどからなる導体金属によってその両面を覆われ、前記両面のそれぞれが一つの極性を持つことを特徴とする、請求項１に記載の光電池モジュール（１１）。
【請求項４】
前記モジュールの厚みの中に配設された少なくとも一つの絶縁導体帯線による電気的結線を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光電池モジュール（１１）。
【請求項５】
前記モジュールの方形の周囲レベルに設けられた正負の極性の複数のコネクタを備え、前記モジュールの外に導線が出ないことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光電池モジュール（１１）。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の光電池モジュール（１１）を機械的且つ電気的につないだ状態で複数備えることを特徴とする光電装置。
【請求項７】
矩形又は方形をなすアセンブリに応じて結線された複数の光電池モジュール（１１）を備えること、及び前記モジュールが直列若しくは並列に、又はマトリックス構造により結線されることを特徴とする、請求項６に記載の光電装置。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の光電装置を複数備えることを特徴とする光発電設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電池モジュール、光電装置、及びその光電池モジュールを複数備える光発電設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
光電装置の設置では、電気的に接続されたアセンブリを形成するため、現在は、異なるモジュール間の複雑な配線を行う必要がある。この電気的接続は、たとえば、各モジュールを直列につないだ後、それらをインバータにつなぐことによって行う。この接続では、隣接するモジュールの間を、それらの背面レベルに配置された端子ボックス内にそれぞれ位置する端子を連結することによって電気的につなぐ必要がある。現在の技術水準の接続方法では、実地ではコネクタの圧着が必要となる。そのため、次のような不都合が生じる。
−  光電装置の設置が時間と費用を要するものとなる。
−  それによって得られる光電装置は、圧着不良などのために接続が正しく行われていないと、異常や早すぎる老朽化、さらには電弧による事故のリスクを抱えることになる。そのため、そのような装置は信頼性を欠いたものとなる。
【０００３】
例として、図１に、現在の技術水準による従来の光電池モジュール１を模式的に示す。矩形のこのモジュール１は、ケーブル３によって互いに直列につながれた複数のセル２を備える。この電気的結線の二つの端部は、モジュールの正負二つの極であって、モジュールの背面レベルに配設された端子ボックス４の中に設けられた電気コネクタによってアクセスすることができる二つの極を形成する。この光電池モジュール１は光電装置の基本要素をなすものであり、一般に光電装置は複数の光電池モジュールを組み合わせることによって構成される。
【０００４】
一例として、図２に、三列に配置された十二の光電池モジュール１であって、それぞれの端子ボックス４をつなぐケーブル６によって直列に電気的に接続されて装置出力側の二つの端子７、８の間に電気的結線を形成する十二の光電池モジュール１の組立てを備える従来の光電装置を示す。
【０００５】
特許文献１は、モジュールの一辺に配置された接続ボックスであって、正負それぞれの極のための接続ボックスを備える特定の光電池モジュールについて記載している。このアプローチは、上述の従来の解決法とは一線を画すものであるが、その解決法はなお柔軟性に乏しく、複数のモジュールの組立てを実際に簡素化することには成功していない。また、提案されている接続法は前述のリスクを残したままである。
【０００６】
特許文献２は、同様に正負二つの極を、こちらは光電池モジュールの対向する二辺に配置する形で備える光電池モジュールについて記載している。この解決策は、上の解決策と同じ欠点を残したままである。
【０００７】
特許文献３、特許文献４、特許文献５に記載されているようなその他の解決策も、上記それぞれの解決策を改善しようとしているが、いずれも不十分なままである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２００８／１３６８７２号
【特許文献２】国際公開第２００９／０６３８５５号
【特許文献３】独国特許第４１４０６８２号
【特許文献４】特開昭５８−０６３１８１号公報
【特許文献５】独国特許第１０２００５０５０８８３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そのため、本発明の全般的な目的は、現在の技術による解決法の欠点を軽減する光電装置の設置を可能にする解決法を提案することにある。
【００１０】
より具体的には、本発明は、以下の目的のすべて又は一部を果たすことを目指す。
【００１１】
本発明の第一の目的は、現在の技術水準のコネクタに付随したリスクのない光電装置の実施法を提案することにある。
【００１２】
本発明の第二の目的は、複数の光電池モジュール間の機械的且つ／又は電気的組立てを簡素化する光電装置の実施法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
そのため、本発明は、電気的につながれた複数の光電池セルを備える光電池モジュールであって、方形の形状を有するとともに、モジュールのそれぞれの角に少なくとも二つのボンディングパッドを備え、それによってモジュールのそれぞれの辺に少なくとも四つのコネクタを備えるようにすることを特徴とする光電池モジュールを基本とする。
【００１４】
本発明については、特許請求の範囲でさらに詳しく規定する。
【００１５】
光電池モジュールは、すべてのセルをつなぐ一本のケーブルであって、モジュールの一辺のレベルで正極の第一のボンディングパッドにつながれた第一の端部を備え、隣接する第二の辺のレベルで同じ極性の第二のボンディングパッドを貫通し、次いで電気的に直列に接続するためにモジュールのすべてのセルを、次いで第三の辺のレベルで負極の第三のボンディングパッドを貫通し、最後に第四の辺のレベルで第四のボンディングパッドに至るケーブルを備えることができる。
【００１６】
変形形態では、光電池モジュールは、すべてのセルをつなぐケーブルであって、モジュールの一辺のレベルで正極の第一のボンディングパッドにつながれた第一の端部を備え、隣接する第二の辺のレベルで同じ極性の第二のボンディングパッドを貫通し、次いで電気的に直列及び並列に接続するためにモジュールのすべてのセルを、次いで第三の辺のレベルで負極の第三のボンディングパッドを貫通し、最後に第四の辺のレベルで第四のボンディングパッドに至るケーブルを備えることができる。
【００１７】
本発明は、また、前述のような光電池モジュールを機械的且つ電気的につないだ状態で複数備えることを特徴とする光電装置にも関する。
【００１８】
本発明はまた、上述のような光電装置を複数備えることを特徴とする光発電設備にも関する。
【００１９】
本発明のこうした目的、特徴及び利点については、添付の図面と関連づけて非限定的なものとして用意した具体的な実施形態に関する以下の記述の中で詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】現在の技術水準による光電池モジュールの概略図である。
【図２】現在の技術水準による光電装置の概略図である。
【図３】本発明の一実施形態による光電池モジュールの概略図である。
【図４】本発明の一実施形態による光電池モジュールの多層構造の一部分の側面断面図である。
【図５】本発明の実施形態による光電池モジュールを備える光電装置の概略図である。
【図６】本発明の実施形態による光電池モジュールを備える光電装置の概略図である。
【図７】本発明の実施形態による光電池モジュールを備える光電装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図３は、図１に示した現在の技術水準の従来からの解決法と同じように、積層中に組み込まれた複数のセル１２であって、ただし外周が方形をなす枠の中に配設された複数のセル１２を備える光電池モジュール１１の一実施形態を示す。ここではより簡単にモジュールは方形であると言うことにする。各セル１２は、ケーブル１３によって互いに直列につながれる。図示しない変形形態では、各セルは配線１３によってマトリックス状につなぐことができよう。
【００２２】
モジュール１１は、モジュールの角寄りに配設されたコネクタ１４、１５を備える。実際、それぞれ正と負の極性の二つのボンディングパッド１７、１８はモジュールのそれぞれの角に近接して設けられる。それぞれのボンディングパッド１７、１８は、ボンディングパッドが配設されたその角の周辺に位置するモジュールの隣接する二つの辺のレベルに振り分けられた二つのコネクタ１４、１５とつながれる。そのため、モジュールのそれぞれの辺２１、２２、２３、２４は、各極性二つずつ、合計四つのコネクタを備える。そのため、この実施は複数の電気的接続の可能性を提供し、それによってモジュールの様々な組立ての実施が容易になる。
【００２３】
ちなみに、モジュールの周りの複数の位置にこれらボンディングパッド１７、１８を得るため、図４に示す解決法は、絶縁層の上に導体部を作り上げ、そうして作った層を積み重ねることを基本としている。そのため、集積回路の製造で用いられる技術を利用することにより、ＰＥＴ、エポキシ樹脂又はポリアミドなどの重合体を含む絶縁層の上にエッチングによって銅又はアルミニウムなどの導体部を形成し、多層アセンブリを形成することができる。図４は、第一の絶縁層２６の上にメタライゼーションによって第一の導体部２５を形成し、第一の導体部の上に重ねた第二の絶縁層２８の上に第二の導体部２７を形成する例を模式的に示したものである。最後の絶縁層２９は全体を覆う。このアセンブリでは、第一の導体部２５と重なり合うように第一の空洞部３５がこの構造内に作り出され、それによってその導体部との接続が果たされるようにする。したがって、この空洞部は、表面絶縁層２９と、第二の導体部２７を有する第二の絶縁層２８とを貫通する。単一層の表面絶縁層２９には第二の空洞部３７が設けられ、第二の導体部２７との電気的連結が得られるようにする。変形形態では、絶縁被覆を被せた導線又は帯線がモジュールの厚みの中で短絡の危険なしに交差し、外周のコネクタにまで至ることができる。
【００２４】
したがって、この実施例では、絶縁層（ＰＥＴ、ＰＶＦなどの材料製）を間に挟んだ導体バンド（厚さ１００〜３００μｍ（両端を含む））を積み重ねた多重積層を使用することができる。接触の確保は様々なタイプのコネクタ、溶接又はバネ接触によって行う。
【００２５】
変形形態では、この実施は、電着又は電析（厚さ１０〜１００μｍ）によって得られる等電位面によって果たすことができる。すなわち、剛性パネル（ガラス、繊維強化エポキシ樹脂（epoxy fibre）、ＰＥＴなど）は、柔軟な銅やアルミニウムなどの導体金属によってその両面を覆うなどし、それぞれの面が一つの極性を持つようにする。その上で、角部に導体帯線を溶接することによって接点を得る。
【００２６】
さらに、一つのモジュールの各セルは、例として非限定的に示した様々な実装に応じて異なる配線によって互いに結線できることがわかる。直列型の結線には、モジュールの出力電圧を最大化できるという利点がある。並列型の結線は、各セルが同じように照らされない場合などに、電流を自動的に安定させることができる。
【００２７】
図５はこの実施形態によるモジュールの第一の実装を示している。十六のモジュール１１が電気的接続４３によって互いにつながれて、光電装置４０を形成している。これらのモジュールの配線は、装置の二つの出力端子４７、４８の間にマトリックス型の構成による結線が形成されるように行う。
【００２８】
図６は、同じ機械的組立てに従って構成された同じく十六のモジュールであって、直列に接続された八つのモジュール１１からなる二つの系統にグループ化された十六のモジュールを備える第二の実装を示したものである。それら二つの系統は、光電装置５０の二つの出力端子５７、５８の間に並列に配置されている。
【００２９】
なお、見やすくするため、モジュール１１の辺に配設されている接点１４、１５は、そのすべてを図示しているわけではない。また、図示したものは辺の中央に位置しているが、それよりも角に近接したものであってもよいだろう。
【００３０】
図７は、図５及び６に示す二つの実施例の場合と同じように、電気的に直列に接続され、四つのモジュールが四列になるように機械的に連結されて最小限の嵩のコンパクトな方形のアセンブリを形成するようにした全部で十六のモジュール１１によって形成される光電装置６０を形成するためのこの実施形態によるモジュール１１の実装を示したものである。ちなみに、このコンパクトな装置が占める嵩は、図２（比較しやすいように図７の隣に再録）に示した現在の技術水準の装置と同じである。この体積の利得は、図からはっきり見て取れるように、本発明によるモジュールの新たな構成によってもたらされる大幅な簡素化と配線の削減によって得られるものである。
【００３１】
そのため、上記のアプローチにより、モジュールの機械的組立てを容易に、且つ柔軟に行うことが可能であり、モジュールを互いに隣接してグループ化することで、方形、さらには矩形、さらにはその他のあらゆる形の幾何学形状のアセンブリを形成することができる。さらに、電気的コネクタの位置の取り方は、各モジュール間の接続を行うに当たって、直列式、及び／若しくは並列式、又はマトリックス式と、選択の幅を広げるものである。そのため、このアプローチは、モジュールのアセンブリの全体的な嵩を最小化しながら、その電気的接続を簡素化し、コストを削減し、信頼性を高めることができる。
【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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【国際調査報告】
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