(57)【要約】【課題】  太陽電池パネルにおいて、放電防止対策としてモジュール間の目地に絶縁材を充填するような場合、サブストレートと太陽電池の間の接着剤の広がり形状によっては、接着剤と充填材とで気泡を形成してしまう可能性があり、その状態で高真空下に置かれると気泡が膨れて太陽電池を破壊する可能性があった。【解決手段】  接着剤２と目地５へ塗布される充填材とで気泡８が生じないように太陽電池１をサブストレート４に接着している接着剤の広がり形状を目地５に向かって凸となるようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
短辺方向の中心線上で長辺方向に対称な３点以上の中心点に所定の接着剤を滴下された太陽電池と、
接着剤の広がり形状が太陽電池モジュール間の目地に近い側の目地に向かって、凸形状となるように、接着剤の濡れ広がりパターンを有して、上記太陽電池との間で接着されるサブストレートと、
を具備する太陽電池パネル。
【請求項２】
上記接着剤の滴下装置として、ディスペンサを使用することを特徴とする請求項１記載の太陽電池パネル。
【請求項３】
上記太陽電池の形状が四辺形以外に対しても、ディスペンサによる接着剤の滴下パターンを有して製造される請求項１記載の太陽電池パネル。
【請求項４】
上記四辺形以外の太陽電池にバイパスダイオードを付属したものを製造した請求項３記載の太陽電池パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工衛星、飛行船等の宇宙船にて用いられる太陽電池パネルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人工衛星等の電力供給源となる太陽電池パネルは、例えばハニカムサンドイッチ構造体からなるサブストレートのスキン表面上に、太陽電池を直列接続し太陽電池モジュールとしたものを接着剤で固定し、そのモジュール間を配線することで組立てられている。
【０００３】
サブストレート上への太陽電池の接着方法としては、直列接続された太陽電池モジュールの接着面にディスペンサにより接着剤を滴下したものを反転し、サブストレート上に伏せた状態で、接着剤を塗布した面に対し裏側で仰向けとなっている面から錘を載せて加圧し硬化させる方法などが知られている（例えば特許文献１参照。）。
【０００４】
一方、大容量で高電圧用太陽電池パネルにおいては、隣り合う太陽電池モジュール間の電位差が、宇宙空間における太陽電池間の放電の発生を誘発し太陽電池を損傷するのを防ぐため、太陽電池モジュールをサブストレート上に接着した後、さらに太陽電池モジュール間の目地を絶縁材料で目地埋めするなどの処置がとられている（例えば特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００２−２１１４９８公報（第１図）
【特許文献２】特開平１１−２７４５４２号公報（第１１図、第１８図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の太陽電池パネルの製造方法を使用して、高電圧用太陽電池パネルを製造する場合によれば、接着剤の滴下パターンが押し広げられ合体した後の接着剤の広がりパターンが、接着剤を硬化させた後にその目地に対し、液状の絶縁材料を後から充填して埋めた場合、既に硬化している接着剤との間に大きな気泡が残り、気泡が生じた状態で宇宙空間のように高真空の環境に曝されると、気泡が膨れて太陽電池を接着面側から圧し、太陽電池を破損させるという問題があった。
【０００６】
また、太陽電池が長方形の場合は接着エリアを縮小してできる四角形の角４点に塗布することで十分な面積をもつ広がりパターンとすることができたが、例えばＧａＡｓ系の太陽電池の中には４角形のコーナ部を切り欠いた形状のものなどがあり、これらに対してこのパターンでは接着剤の滴下位置を最適にすることが困難であった。  
【０００７】
この発明は、係る課題を解決するために成されたものであり、複数の太陽電池が破損すると、太陽電池パネルの電力低下につながり、ひいては衛星の運用に支障をきたす可能性があることから、接着剤の滴下パターンを硬化させたものと、液状の絶縁材料を後から充填して埋めた目地との間に気泡が生成されないような太陽電池パネルを製造することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の太陽電池パネルは、短辺方向の中心線上で長辺方向に対称な３点以上の中心点に所定の接着剤を滴下された太陽電池と、接着剤の広がり形状が太陽電池モジュール間の目地に近い側の目地に向かって、凸形状となるように、接着剤の濡れ広がりパターンを有して、上記太陽電池との間で接着されるサブストレートとを具備するものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の太陽電池パネルは、接着剤と目地へ塗布される充填材とで気泡が生じないように太陽電池をサブストレートに接着している接着剤の広がり形状を目地５に向かって凸となるようにすることによって、接着剤の滴下パターンを硬化させたものと、液状の絶縁材料を後から充填して埋めた目地との間に気泡が生成されないような太陽電池パネルを製造することが可能になり、高電圧用の太陽電池パネルにおける電力低下を防止することができる太陽電池パネルが実現できるという効果が得られる
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
最初に、従来の太陽電池パネルの製造方法を使用して、高電圧用太陽電池パネルを製造する場合生ずる問題点を図を使用して説明する。図８は、従来の製造法による接着剤の滴下パターンを示す図であり、１は太陽電池、２は接着剤、２ｄは接着剤２の接着パターンＡ、２ｆは接着剤２の接着パターンＢである。図９は、従来の製造法による接着剤の滴下パターンによる接着剤の広がりパターンに対し目地埋めしたときの状態を示す図であり、３はインタコネクタ、６は絶縁材、８は気泡であり、１、２は図８と同じものである。
【００１１】
例えば図８は特許文献１に記載されている方法により接着剤を太陽電池の中心線上に２点滴下し２ｆとし、さらに太陽電池の接着エリアを縮小した４角形の４隅にも４点の滴下を行いこれを２ｄとした場合の接着剤の滴下パターンを示すものである。
【００１２】
サブストレート上これら２ｆおよび２ｄが押し広げられ合体した後の接着剤の広がりパターンをサブストレート側から見たのが図９であるが、接着剤を硬化させた後にその目地に対し、液状の絶縁材料６を後から充填し埋めた場合、既に硬化している接着剤との間に大きな気泡８が残る可能性があった。
【００１３】
また、太陽電池が長方形の場合は接着エリアを縮小してできる四角形の角４点に塗布することで十分な面積をもつ広がりパターンとすることができたが、例えばＧａＡｓ系の太陽電池の中には４角形のコーナ部を切り欠いた形状のものなどがあり、これらに対してこのパターンでは接着剤の滴下位置を最適にすることが困難であった。  
【００１４】
太陽電池とサブストレートの間に気泡８が生じた状態で宇宙空間のように高真空の環境に曝されると、気泡が膨れて太陽電池を接着面側から圧し、太陽電池を破損させる可能性がある。複数の太陽電池が破損すると、太陽電池パネルの電力低下につながり、ひいては衛星の運用に支障をきたす可能性があることから、気泡の形成を防ぐ必要がある。
【００１５】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１を示す接着剤の広がりパターンを示すものであり、１は太陽電池、２は接着剤である。図２は本発明の実施形態１による接着剤の滴下パターンを示す図であり、３はインタコネクタであり、１、２は図１と同じものである。
【００１６】
本発明において、特許文献１に記述されているようなディスペンサを用いた方法により太陽電池の接着面に接着剤２を以下のパターンに従って滴下したところを示したものである。
太陽電池はインタコネクタ３により直列接続された状態となっている。
【００１７】
太陽電池１の接着面を仰向けにした状態でディスペンサにより接着剤２を太陽電池の短辺方向の寸法を２等分する線上に少なくとも３点以上滴下する。同一太陽電池モジュール内のそれぞれの太陽電池に接着剤を滴下する。
【００１８】
接着剤の滴下が済んだら、太陽電池モジュール全体を反転し、サブストレート上に伏せ。接着剤が硬化に至るまでの粘度変化を予め測定して加圧するまでの時間を決めておき、所定の時間になったら、あお向けとなっている面から錘を載せて、太陽電池とサブストレートの隙間に押し広げ硬化させる。
【００１９】
図３は太陽電池モジュールをサブストレート上に接着した状態を示す断面図であり、３ａはインタコネクタ、４はサブストレートであり、１、２は図１と同じ、３は図２と同じものである。
【００２０】
図３は、接着剤２が硬化した後の断面図を示したものであり、太陽電池１はサブストレート４の上に接着剤２により接着されている状態を示したものである。
【００２１】
図４は、太陽電池モジュールをサブストレート上に接着した状態を示す斜視図であり、５は目地であり、１、２は図１と同じ、３は図２と同じ、４は図２と同じものである。図４は太陽電池１の受光面側から見たところを示したもので、太陽電池モジュール間には目地５が形成されている。
【００２２】
さて、接着剤は滴下点を中心として円形状に押し広げられるので、太陽電池の短辺に近いところに滴下された２点は短辺側に凸形状となる。このため、後に絶縁材により目地埋めがなされた場合でもその接着面の形状は袋構造にならず、すなわち直列接続されて隣り合う太陽電池の間の目地に口をあけた形状となり、真空中に置かれた場合はそこから外に空気が抜けることができるようになる。このため太陽電池を接着面側から圧することなく、従って太陽電池に損傷を与えることの心配がなくなる。
【００２３】
短辺の長さ方向を２等分する線上に３点以上必要な理由は以下である。太陽電池の長手方向の寸法は素材から切り出す時の寸法の制約から、太陽電池の長手方向の寸法は短い方の辺の長さのおよそ２倍程度となっているのが普通である。
【００２４】
従って、仮にこれを２点とした場合、目地のある方向および直列接続された隣あう太陽電池の方向に接着剤が押し広げられたとき、直列接続された隣の太陽電池に向かって大きな凹形状が形成されることになる。
【００２５】
この凹みは開放された凹みであるがしかし、隣会う太陽電池間を直列接続しているインターコネクタとサブストレート間に絶縁材料である接着剤がほとんどなくなることから絶縁の信頼性が低下し好ましくない。この凹形状を避けるために２点の滴下する点を近づけると、今度は短辺側の目地に近い部分の接着面積が減少し好ましくない。
【００２６】
接着剤２は太陽電池１を単にサブストレート４に固定しているだけの役目ではなく、宇宙空間においては、太陽電池で発生した熱をこの接着層を通じてサブストレート４に伝える役目も担っている。
【００２７】
太陽電池１の温度が所定の温度より高くなると発電効率が低下するため好ましくない。サブストレート４に伝えられた熱はサブストレート４を貫通し、太陽電池１の貼られている面と反対側の面から宇宙空間に放熱される。従って、放熱のための熱抵抗が小さくできることから接着剤２の広がりはできるだけ広い面積とすることが望ましい。
【００２８】
接着剤２の広がる面積を増やすためにむやみに滴下量を増やすと、直列接続された太陽電池１の隣会う太陽電池間の目地側にも大量に接着剤があふれ、その目地からはみ出すことになる。
【００２９】
太陽電池１を直列に接続しているのがインターコネクタ３であり、そのインターコネクタ３には宇宙空間で受ける温度変化により太陽電池間の目地の寸法が繰り返し変化しても破断しないように例えばストレスリリーフのためのループ３ａが設けられている。
【００３０】
インタコネクタ３のループ３ａに接着剤２が詰まった状態で固化すると、ループの開閉が容易ではなくなりストレスリリーフの役目を果たさなくなり、最悪の場合繰り返し応力によって破断する。
【００３１】
従って、できるだけ少ない接着剤の滴下量で、できるだけ広い接着面積を確保することが望ましい。しかし、だからといってやたらに滴下する点を増やすと、滴下された接着剤同士で気泡を生じる可能性が生じる。短辺を直角に２等分する直線上に滴下した場合は、このような心配がいらない。
【００３２】
以上のようにして、太陽電池の目地埋めされる側の接着剤の広がり形状を目地に対して凸となるようにした後、放電防止対策として液状の絶縁材で目地を埋めをおこなった状態をサブストレート側から見たのが図５である。
【００３３】
太陽電池１の接着剤２と目地埋めの絶縁材６とで袋状の気泡を形成することがなくなる。
このため、後に太陽電池パネルが高真空にさらされても気泡が膨れて太陽電池１を破壊する心配がなくなる。
【００３４】
実施の形態２．
図６は本発明の実施形態２を示す接着剤２の滴下パターンであり２ａは接着剤、２ｂは接着剤であり、１は図１と同じものである。太陽電池１の短辺方向の寸法を２等分する線上に接着剤を少なくとも３点以上塗布することに加え、太陽電池の短手方向の寸法を２等分する線分に対して一方の側にだけさらにこの３点以上滴下したものよりも少量の接着剤を２点２ｂを滴下する。この少量の２点、２ｂは互いに太陽電池の中心線に対して対称となる位置であり且つ、短辺側に近いとする。
【００３５】
この２点２ｂの滴下する位置の具体的な座標については目地側の接着剤の広がり形状が凸であることを損なわない範囲とする。具体的には、３点以上滴下されている２ａのみで２ｂを滴下しなかったときに２ａの滴下点の広がる範囲内であり、かつ２ａなしで２ｂ単独で滴下したときに２ｂによる広がりが２ａ単独で滴下したときの広がりの中におさまる位置としておけば広がる段階で２ａと２ｂが一体になるため、短辺側の広がり形状は凸とすることができる。
具体的には２ａと２ｂの滴下量の比を変え、２ｂの位置につき試行錯誤して実験的に求める。
【００３６】
同一太陽電池モジュール内のそれぞれの太陽電池１に接着剤２ａおよび接着剤２ｂ滴下した後、太陽電池モジュールを反転し、サブストレート上に伏せておく。接着剤が硬化に至るまでの粘度変化を予め測定して加圧するまでの時間を決めておき、所定の時間になったら、あお向けとなっている面から錘を載せて、太陽電池とサブストレートの隙間に押し広げる。このようにする理由を以下述べる。
【００３７】
宇宙用の太陽電池として実用化されているものには大分し、Ｓｉ系のものとＧａＡｓ系のものがある。ＧａＡｓ系の太陽電池は素材が比較的高価なことから、円盤状のウエハから、同一形状で平面上に際限なく繰り返し並べることができる形状で、かつできるだけ大きな面積を確保したいがために、普通は長方形のコーナーを切り欠いた形状となっている。図６にはこのうような理由で長方形のコーナーが２箇所切りかかれた状態の太陽電池を示している。
【００３８】
従って、実施例１のように、短辺方向を２等分する線状にのみ滴下した場合、切り欠きが無い側のコーナー付近の接着面積が少なくなる場合がある。このため、接着剤２ａのみで太陽電池１を接着しようとしたとき、接着剤２ａのみでそれが太陽電池１からはみ出ないように広がるように滴下量を調整すると、太陽電池の切り欠きがない側の接着剤の広がり面積が少なくなる。
【００３９】
これを補うために、太陽電池１の短辺側の目地に向かって凸となるのを妨げない程度に接着剤２ｂ設ける。実施例２のような滴下点であれば、滴下された接着剤が押し広げられるときに気泡を生じることなくかつ短辺側の目地に向かって凸形状とすることができる。
【００４０】
このため、後に絶縁材６により目地埋めがなされた場合でも、図５に示すようにその接着面の形状は袋構造とはならず、直列接続された隣り合う太陽電池１の間の目地に口をあけた形状となり、真空中に置かれた場合はそこから外に空気が抜けることができるようになる。このため太陽電池１を接着面側から圧することなく、従って太陽電池１に損傷を与えることがなくなる。
【００４１】
以上のようにして、太陽電池１の目地埋めされる側の接着剤の広がり形状を目地に対して凸となるようにするため、放電防止対策として液状の絶縁材で目地を埋めをおこなった際に、太陽電池の接着剤と目地埋めの絶縁材とで袋状の気泡を形成することがなくなる。このため、後に太陽電池パネルが高真空にさらされても気泡が膨れて太陽電池１を破壊するということをなくすことができる。
【００４２】
実施の形態３．
図７は本発明の実施形態３を示す接着剤の滴下パターンを示す図であり、２ｃは接着剤、７はバイパスダイオードであり、１は図１と同じ、２ａ、２ｂは図６と同じものである。
【００４３】
図７は本発明の実施形態３を示す、接着剤の滴下パターンを示したものである。太陽電池１の短辺方向の寸法を２等分する線上に接着剤２ａを少なくとも３点以上塗布する。さらに、さらにこの３点以上滴下したものよりも少量の接着剤をさらに３点以上滴下する。これらのうち２点は、互いに太陽電池の中心線に対して対称となる位置に等量滴下される２ｂおよびそれ以外の２ｃからなる。２ｂは実施形態２で述べた理由により必要である。
【００４４】
２ｃが必要な理由は、太陽電池モジュールに部分的に影がかかった場合でもモジュールの出力が低下しないように、バイパスダイオード７が設けられている場合があり、このバイパスダイオード７で発生する熱もやはりサブストレート４に放熱する必要があるため、この付近にも接着剤２ｃを供給する必要があるからである。
【００４５】
これら２ｂ〜２ｃの滴下する位置は具体的な座標については２ａ単独で塗布したときに広がる範囲内でありかつ、２ｃ単独で塗布したときの広がりもその２ａ単独で塗布したときの広がりの中におさまる位置とすることで、短辺側の広がり形状を凸に保つことができる。具体的な座標については、実験を繰り返し広がりの面積が最も大きくなるところを選定する。
【００４６】
同一太陽電池モジュール内のそれぞれの太陽電池１に接着剤２ａ〜２ｃを滴下した後、太陽電池モジュールを反転し、サブストレート４上に伏せておく。接着剤が硬化に至るまでの粘度変化を予め測定して加圧するまでの時間を決めておき、所定の時間になったら、あお向けとなっている面から錘を載せて、太陽電池とサブストレートの隙間に押し広げる。
【００４７】
以上のようにして、太陽電池１の目地埋めされる側の接着剤２の広がり形状を目地５に対して凸となるようにするため、放電防止対策として液状の絶縁材６で目地を埋めをおこなった際に、太陽電池１の接着剤２と目地埋めの絶縁材６とで袋状の気泡８を形成することがなくなる。このため、後に太陽電池パネルが高真空にさらされても気泡８が膨れて太陽電池１を破壊するということをなくすことができる。
【００４８】
なお、図６〜図８の中で使用されているＤ１〜Ｄ５は、同一記号の長さが同じ長さを表している。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】この発明による太陽電池とサブストレートの間の接着剤の広がりパターンを示す図である
【図２】本発明の実施形態１による接着剤の滴下パターンを示す図である。
【図３】太陽電池モジュールをサブストレート上に接着した状態を示す断面図である。
【図４】太陽電池モジュールをサブストレート上に接着した状態を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施形態１〜実施形態３による接着剤の広がりパターンに対し目地埋めしたときの状態をサブストレート側から見た図である。
【図６】本発明の実施形態２を示す接着剤の滴下パターンを示す図である。
【図７】本発明の実施形態３を示す接着剤の滴下パターンを示す図である。
【図８】従来の製造法による接着剤の滴下パターンを示す図である。
【図９】従来の製造法による接着剤の滴下パターンによる接着剤の広がりパターンに対し目地埋めしたときの状態を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  太陽電池、  ２  接着剤、  ３  インタコネクタ、  ４  サブストレート、  ５  目地、  ６  絶縁材、  ７  バイパスダイオード、  ８  気泡。
【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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