(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前板と、後板と、太陽電池と、前記太陽電池の間の電気的相互接続のための相互接続導体と、周囲シールと、を備え、太陽光発電モジュールの内部に広がる陰圧によって生じる力の影響下で、前記相互接続導体が前記太陽電池と圧力で接触している、太陽光発電モジュールの内圧を確認および制御するための制御方法であって、
ａ）前記太陽光発電モジュールの周囲のある量の気体の圧力の漸進的減少を徐々に生じさせる段階と、
ｂ）段階ａ）の間に、前記太陽電池に対する前記相互接続導体の実際の押圧を表す物理的パラメータを検出する段階と、
ｃ）前記物理的パラメータにおける変動に応じて前記太陽光発電モジュールの内圧の値を決定する段階と、
からなる段階を含むことを特徴とする、方法。
【請求項２】
圧力が制御された筐体内に前記太陽光発電モジュールを配置し、前記筐体の内部の圧力の大気圧からの漸進的減少を徐々に生じさせることによって、段階ａ）を実施することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも１つの相互接続導体と１つの太陽電池との間の圧力接触力の緩和に起因して前記物理的パラメータが変化する圧力に相当する圧力の値を段階ｃ）の間に決定することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
段階ｂ）の間に検出される前記物理的パラメータが、前記太陽光発電モジュールのインピーダンスであり、段階ｂ）の間に前記太陽光発電モジュールに電流が注入され、この電流の成分の変動が検出されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
段階ｂ）の間に注入される電流が一定の電圧であり、検出される成分が電流の強度であることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
段階ｂ）の間の注入される電流が一定の強度であり、検出される成分が前記太陽光発電モジュールの端子での電圧であることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
段階ｂ）の間に検出される前記物理的パラメータが、前記太陽光発電モジュールの前記前板および／または前記後板の幾何学的パラメータであることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
段階ｂ）の間に検出される前記物理的パラメータが、前記前板または前記後板の平面性を表すものである、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
段階ｂ）の間に、光学手段によって、特に前記前板または前記後板によって反射または屈折される少なくとも１つの光ビームの移動によって、前記物理的パラメータが検出されることを特徴とする、請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
段階ｃ）の間に、検出される電流の強度の値が、元の値に対して既定の割合だけ変化し、この割合が１％から５％の間を含み、好ましくは２％に等しい場合、前記太陽光発電モジュールの内圧が前記太陽光発電モジュールの周囲のある量の気体の圧力に等しいと考えられることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項１１】
太陽光発電モジュールの内圧を確認および制御するための制御装置であって、この太陽光発電モジュールが前板と、後板と、太陽電池と、前記太陽電池の間の電気的相互接続のための相互接続導体と、周囲シールとを備え、前記太陽光発電モジュールの内部に広がる陰圧によって生じる力の影響下で前記相互接続導体が前記太陽電池と圧力で接触しており、前記制御装置が、
ある量の気体の中に前記太陽光発電モジュールを収容するためのモジュール収容筐体であって、この量の気体の圧力を低下させるための手段が設けられた、モジュール収容筐体と、
前記太陽電池に対する前記相互接続導体の実際の押圧を表す物理的パラメータを検出するためのパラメータ検出手段と、
前記パラメータ検出手段からの出力信号に基づいて、前記太陽光発電モジュールの内圧を決定するための圧力決定手段と、
を備えることを特徴とする、制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、文献ＷＯ０３／０３８９１１、ＷＯ２００４／０９５５８６またはＷＯ２０１２／０７２７９２において想定されるように、周囲の大気圧に対して陰圧を有する内部体積を備え、太陽電池と電気的相互接続導体との間の電気的接触が圧力を利用することによってのみ生じるタイプの太陽光発電モジュールの内圧を制御するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
このタイプの太陽光発電モジュールを製造する間、電池と電気的相互接続導体との間の電気的接続が、確実かつ持続的に確立されるようにすることが重要である。このため、モジュールの内部体積と外部大気との間のシーリングを確実にする周囲シールを使用する技術が文献ＷＯ０３／０３８９１１およびＷＯ２００４／０９５５８６から知られている。実際には、モジュールの内部体積と外部大気との間の圧力差は、相互接続導体と太陽電池との間の圧力による接触を可能にする力を形成する。
【０００３】
したがって、太陽光発電モジュール内部に広がる陰圧の値は、そのようなモジュールにとって重量なパラメータである。本発明では、陰圧の概念は、関連概念であり、モジュールの周囲の圧力よりも低い絶対圧力に対応する。
【０００４】
前述のタイプの太陽光発電モジュール内部に広がる陰圧を確立するために、典型的に−４０℃から＋９０℃の間である、そのようなモジュールの作動温度範囲を考慮しなければならない。周囲圧力に対してモジュール内の陰圧が不十分であれば、相互接続導体と電池との間の圧接力が制限されるかまたはさらには削減され、内圧の上昇をもたらすモジュール内に存在する気体の膨張のために、モジュールの温度が高いときに電気的接続が失われ得る。逆に、極度に強い陰圧は、相当な圧接力を引き起こし、モジュールの温度が低いときに太陽電池の破損のリスクを伴う。
【０００５】
さらに、特に外部圧力が比較的低い高高度にモジュールが設置される場合、モジュールの内部と外部との間の圧力差を同一の規定範囲に保持し、前述の問題を回避するために、モジュールの内圧は作動の場所またはその用途に基づいて適当に調節されなければならない。
【０００６】
モジュール内での陰圧の形成は、インラインでモジュールを製造する間に行われる。プレス機にアセンブリを配置し、それ自体をベルジャー真空チャンバ内に収容することによって、モジュールの全ての内部部品を前板と後板との間に設置したときに、そのような陰圧を生成する方法が知られている。ベルジャー真空チャンバは、設定値に対応する圧力まで、陰圧にされる。ベルジャー内部の圧力が設定値に達すると、空気および水に対してモジュールをしっかりと密閉することができるように、モジュールはプレスされる。その後、ベルジャーは大気圧まで戻され、モジュールが取り出される。
【０００７】
プレス段階の間、モジュール内に実際に形成される陰圧の値が設定値と一致するようにすることが必要である。この陰圧の実測値は、設定圧力ベルジャー真空チャンバ内の温度、およびモジュールのプレス力の強度に主に依存する。これらのパラメータの確認および制御が推測的に比較的容易であるとしても、使用されるセンサは決して完全に確実であるとは言えず、モジュールのプレスまたは製造ラインの環境において、ベルジャー真空チャンバ内の不均一な温度は、モジュール内部の実際の陰圧に関して不確実性を加え得る。したがって、確認‐制御を実施するために、製造過程の間にモジュールの内圧を直接確認および制御するための確認‐制御手段を有することが重要である。
【０００８】
このために、モジュールの内部に挿入され、ＲＦＩＤ（無線自動識別）によって外部と連通している圧力センサを使用することによって、太陽光発電モジュールの内圧を測定する方法が知られている。この解決策は、モジュールに追加の要素を導入することを必要とするものであり、時間の経過と共にセンサが脱ガスする潜在的問題が生じる。この脱ガスは、圧力上昇を引き起こし得、モジュールの信頼性が損なわれ得る。さらに、センサの組み込みによってモジュールの外観が変更されるため、マーケティングの点での問題が生じる。さらに、前板と後板の対向する表面間の距離である、モジュールの内部の厚さは小さく、一般的に１ｍｍ程度であるため、薄く、故に特定のセンサを使用しなければならないため、比較的高コストを伴う。変形例として、モジュールの前板と後板の対向する表面に中空のくぼみを設けることによって、より厚いセンサを使用することが可能である。この解決策は、より標準的なセンサを使用することを可能にするため経済的である一方で、例えばガラスでできているプレートを変更することが必要となる。これは容易ではなく、特定の種類のガラスを使用することを必要とするため、他の種類のガラスを試験することが不可能となる。さらに、これらの中空のくぼみに導入すると、前板または後板を局所的に弱化させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第０３／０３８９１１号
【特許文献２】国際公開第２００４／０９５５８６号
【特許文献３】国際公開第２０１２／０７２７９２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は特に、センサの使用を必要とせず、許容程度の精度でモジュールの内圧を決定することができる、太陽光発電モジュールの内圧を確認および制御するための新規の制御方法を提供することによって、電気的相互接続導体とそれらが関連する電池との間の接触力がかなりの程度で予測可能となるように、これらの欠点を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的を達成するために、本発明は、前板と、後板と、太陽電池と、電池の間の電気的相互接続のための導体と、周囲シールとを備え、モジュール内部に広がる陰圧によって生じる力の影響下で導体が電池と圧力で接触している、太陽光発電モジュールの内圧を確認および制御するための制御方法に関する。本発明によると、該方法は、
ａ）モジュールの周囲のある量の気体の圧力の漸進的減少を徐々に生じさせる段階と、
ｂ）段階ａ）の間に、電池に対する相互接続導体の実際の押圧を表す物理的パラメータを検出する段階と、
ｃ）物理的パラメータの変動に応じてモジュールの内圧の値を決定する段階と、
からなる段階を含む。
【００１２】
本発明によると、モジュールの内圧の検出は、物理的パラメータの変動が検出された場合に、モジュールの内圧がモジュールの周囲に存在する量の気体の圧力に等しいと考えることによって、モジュールに組み込まれたセンサの使用を必要とせずに、間接的なやり方で実施される。
【００１３】
本発明の有利であるが必須ではない態様によると、そのような方法は、１つまたは複数の以下の特有の特徴を技術的に実行可能な任意の組み合わせを考慮して包含し得る：
‐段階ａ）は、圧力が制御された筐体中にモジュールを配置し、筐体内部の圧力の大気圧からの漸進的減少を徐々に引き起こすことによって実施する。
‐段階ｃ）の間に決定される圧力の値は、少なくとも１つの相互接続導体と１つの太陽電池との間の圧接力の緩和に起因して物理的パラメータが変化する圧力に相当する。
‐段階ｂ）の間に検出されるパラメータはモジュールのインピーダンスであり、段階ｂ）の間にモジュールに電流が注入され、この電流の成分の変動が検出される。
‐段階ｂ）の間に注入される電流は一定電圧であり、検出される成分は電流の強度である。
‐段階ｂ）の間に注入される電流は一定の強度であり、検出される成分はモジュールの端子での電圧である。
‐段階ｂ）の間に検出されるパラメータは、モジュールの前板および／または後板の幾何学的パラメータである。
‐段階ｂ）の間に検出されるパラメータは、前板または後板の平面性を表すものである。
‐段階ｂ）の間に、パラメータは光学手段、特に前板または後板によって反射または屈折される少なくとも１つの光ビームの移動によって検出される。
‐段階ｃ）の間に検出される物理的パラメータの値が、元の値に対して１％から５％の間を含む、好ましくは２％に等しい、既定の割合だけ変化する場合に、モジュールの内圧がモジュールの周囲の量の気体の圧力に等しいと考えられる。
【００１４】
さらに、本発明は、上記の方法の実施を可能にする装置に関し、特に、太陽光発電モジュールの内圧を確認および制御するための制御装置であって、該モジュールが前板と、後板と、太陽電池と、電池の間の相互接続のための電気的相互接続導体と、周囲シールとを備え、モジュール内部に広がる陰圧によって生じる力の影響下で導体が電池と圧力で接触している、装置に関する。本発明によると、該制御装置は、
‐ある量の気体の中にモジュールを収容するためのモジュール収容筐体であって、この量の気体の圧力を低下させるための手段が設けられた、モジュール収容筐体と、
‐該量の気体の圧力を低下させる間に、電池に対する相互接続導体の実際の押圧を表す物理的パラメータを検出するためのパラメータ検出手段と、
‐検出手段からの出力信号に基づいてモジュールの内圧を決定するための圧力決定手段と、
を備える。
【００１５】
本発明は、例示のために与えられた添付の図面を参照して、その原理に従う方法および装置のいくつかの実施形態の説明を考慮することによって、本発明はより深く理解され、その他の利点はより明確に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態による装置の原理を概略的に表す。
【図２】装置に収容されたモジュールの周囲に存在する気体の圧力に応じて、図１に示す装置の電流計によって検出される電流の展開に関する原理の概略を表す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１に表される装置１は、作動構成において太陽の方に向きを変えるように構成された、例えばガラスでできた透明な前板１０２を備えた太陽光発電モジュール１００を収容するように構成されている。モジュール１００は、ガラスまたは別の透明もしくは不透明な材料から作製され得る後板１０４をさらに備える。モジュール１００は、ケイ素系材料から作製され、相互接続ストリップ１０８によって互いに接続された複数の太陽電池１０６をさらに備える。該ストリップ自体は銅などの導電性材料から作製される。これらのストリップ１０８は、モジュール１００の内部体積Ｖ１００内で電池１０６を互いに電気的に相互接続する。ストリップ１０８は、図示されていない電池１０６の端子に対して単に支えるように配置される。
【００１８】
モジュール１００は、外部から体積Ｖ１００を隔離し、板１０２および１０４の縁部に沿って配置される周囲シール１１０をさらに備える。
【００１９】
電池１０６とストリップ１０８との間の電気的接続は、板１０２および１０４による電池１０６の端子に対してストライプ１０８を押す押圧力Ｅ１によってもたらされる。この力Ｅ１は、モジュール１００の周囲の外部大気と、体積Ｖ１００に存在する空気または気体の圧力Ｐ１００との間の圧力差によるものである。モジュール１００を使用するにつれて、外部大気の圧力は、１０００ミリバールと同等または実質的に同等と考えられ得る。
【００２０】
電池１０６とストリップ１０８との間の有効な電気的接続を確実にするために十分強い押圧力Ｅ１のために、外部大気と体積Ｖ１００との間の圧力差は大きく、しかしながら大きすぎないことが重要である。
【００２１】
この圧力差は、上記で説明したように、ベルジャー内部に配置されたプレス内で、部分的真空下でモジュール１００を製造することによって得られる。
【００２２】
モジュール１００が製造されると、体積１００内に広がる有効圧力Ｐ１００を決定するために確認および制御を行うことができる。確認および制御動作は、製造バッチのいくつかのモジュールで、例えば１００のうちの１つのモジュールで実施される。
【００２３】
この確認および制御は、内部体積がＶ２と記載された閉鎖された筐体２にモジュール１００を導入する方法を実行することによって実施される。この体積Ｖ２は、モジュール１００の周囲に分散された量Ｑ２の窒素を含む。筐体２は、筐体２を徐々に漸進的にパージすることができ、量Ｑ２の窒素の圧力の減少を生じさせることができる真空ポンプ４に接続される。
【００２４】
参照符号Ｐ２は、筐体２の体積Ｖ２内のモジュール１００の周囲の量Ｑ２の窒素の圧力を指す。
例として、圧力Ｐ１００の公称値は７００ミリバールであると想定される。
モジュール１００を筐体２に入れたとき、圧力Ｐ２は外部圧力と等しく、ここでは１０００ミリバールと考えられる。ポンプ４の作動を開始すると、圧力Ｐ２を漸進的に減少させることができる。
【００２５】
装置１は、電池１０６によって発生する電気を運搬する電力伝送システムに接続するために通常使用される、モジュール１００の２つの端子に接続された測定回路６をさらに備える。これらの端子は、図面の明確性を維持するために、図１には示されていない。この回路６は、モジュール１００の２つの端子に接続される電圧源６２を備え、回路６に属する電流計６４もまた介在される。したがって、電圧源６２は、一定電圧の電流をモジュール１００に供給し、この電流の強度Ｉ６は電流計６４によって測定される。電圧源６２は、モジュールが通常通り作動している場合に１アンペアに等しい強度の電流をモジュール１００に供給するように最初に設定されると考えられる。
【００２６】
装置１は、電流計６４から出力信号Ｓ６４が供給される電子ユニット８をさらに備える。
装置１は、筐体２の内部体積Ｖ２内に配置され、圧力Ｐ２を検出する能力を提供する圧力センサ９をさらに備える。この圧力センサ９は、ユニット８に圧力２を表す電気信号Ｓ９を供給する。
【００２７】
回路６は、モジュール１００のインピーダンスの変動を検出する能力を提供し、このインピーダンスの変動はこのモジュール内の力の分布の変化、つまり力Ｅ１の強度の減少によってもたらされる。
【００２８】
実際、ポンプ４を作動する間、圧力Ｐ２は徐々に減少する。圧力Ｐ２が７００ミリバールに到達すると、圧力差による変形が取り除かれた後の前板１０２および後板１０４の形状の弾性回復に起因して、押圧力Ｅ１がゼロまたはほぼゼロであり、相互接続ストリップ１０８の少なくとも１つが隣接する電池１０６に対してもはや押し付けられず、単に電池１０６上に「置かれている」か、またはわずかにずれるように、圧力Ｐ２と板１０２および１０４の両側の圧力Ｐ１００とが等しくなる。
【００２９】
これらの条件下で、回路６によって検知されるモジュール１００のインピーダンスＺ１００が増加する。電圧源６２は一定の電圧を供給するため、電流強度Ｉ６はインピーダンスＥ１００を表す変動値である。インピーダンスＺ１００が増加すると、電流計６４によって検出される強度Ｉ６が減少し、対応する信号Ｓ６４をユニット８に送る。
【００３０】
こうして、インピーダンスＺ１００は、電池１０６に対するストリップ１０８の実際の押圧力を表すパラメータを構成する。さらに、電圧源６２によって供給される電圧は一定であるため、強度Ｉ６もまたこの押圧力を表すパラメータを構成する。
【００３１】
図２に示すように、圧力Ｐ２が１０００ミリバールから６００ミリバールまで漸進的に減少するとき、信号Ｓ９およびＳ６４に基づいてユニット８によって検出される電圧強度の値Ｉ６は約７５０ミリバールまで一定を維持し、そこから強度Ｉ６は急激に減少する。
【００３２】
ユニット８の有効な較正により、電流強度Ｉ６が、実施例では１アンペアである公称値から２％減少した場合に圧力Ｐ２とＰ１００が実質的に等しいと考えることが可能となる。実際には、この強度の変動により圧力Ｐ２とＰ１００が同等であると考えられるように設定される強度Ｉ６の割合Ｎ％には、１％から５％の間、好ましくは２％の値が選択される。電流強度Ｉ６の減少率に基づくユニット８の較正は、使用するモジュールの種類、特に圧力差がゼロになったときに同じように反応しない前板および後板の剛性に依存する。硬い板の場合には、柔軟な板の場合よりも電流がゆっくりと減少する。
【００３３】
変形によって、ユニット８は、圧力Ｐ２に応じた強度の値Ｉ６を表す曲線の傾きｄＩ６／ｄＰ２、つまり強度Ｉ６が減少する速度を考慮することができる。この傾きｄＩ６／ｄＰ２の絶対値が既定の閾値を超えると、ユニット８は圧力Ｐ２とＰ１００の値が等しいと考えることができる。この傾きもまた、板１０２および１０４の機械的特性に基づいて較正することができる。
【００３４】
こうして圧力Ｐ１００の値が決定されると、ポンプ４の作動を中断し、筐体２を開放することができる。その結果、圧力Ｐ２が約１０００ｍｂまで上昇し、力Ｅ１は自然に通常値まで戻り、それによりまたストリップ１０８が電池１０６を平らに押すようになる。実施された確認および制御はその構造および動作にいかなる影響も与えないため、モジュール１００は取り出され、通常通り使用することができる。
【００３５】
本発明は、板１０２および１０４の両側の圧力が釣り合うときに観察される閾値効果を利用する。この閾値効果は、ストリップ１０８が、電池１０６に溶接または接着されずに、単に押し付けていることに主に起因して生じるものであり、この押圧は、モジュール１００の周囲の窒素の圧力Ｐ２と圧力Ｐ１００との間の圧力差によって生じる力Ｅ１の影響下で、最適な電気的接触を確実にするために通常十分である。本発明の制御方法は、この圧力差を一時的になくしてストリップ１０８と電池１０６との間の電気的接触を取り除くかまたは低下させることに等しく、この現象を生じさせる圧力を容易に検出することが可能となる。
【００３６】
圧力Ｐ２とＰ１００が等しくなるときに強度Ｉ６が減少する非常に顕著な性質を考慮すると、圧力Ｐ１００の決定に関する不確実性は低いことが理解される。
【００３７】
本発明の方法は、製造過程でモジュールからの圧力が変動する場合に遅延なく適切に反応する能力を提供するように、太陽光発電モジュールを製造するための製造装置により実現される。実際には、製造過程でモジュールのバッチからいくつかのモジュールのサンプルを抽出することによって、製造過程においてモジュール内に陰圧を生じさせる精度に悪影響を及ぼし得る温度または外部圧力の変動などのプレスの作動条件の修正に対応することができる。
【００３８】
本発明の１変形例によると、回路６の発電機６２は定電流源であってよく、その場合、モジュール１００の端子での電圧Ｖ６が電圧計を使用して測定され得る。圧力Ｐ２が圧力Ｐ１００と等しくなるときを検出するために、ユニット８によってこの電圧の変動が考慮され得る。
【００３９】
別の変形実施形態によると、モジュール１００の圧力と等しい圧力Ｐ２を得たことを検出するために、電圧／電流強度の値の組み合わせを使用することができる。
【００４０】
上記の発明は、量Ｑ２が窒素の量である場合のものである。変形例として、別の気体を含んでもよい。
【００４１】
本発明の別の変形実施形態によると、圧力Ｐ２とＰ１００の平衡の検出は、板１０２および１０４の一方、または両方の板の機械的変形を測定することによって得ることができる。実際には、これらの板は、圧力Ｐ２とＰ１００との間の圧力差が著しい場合にわずかに湾曲し、これらの圧力が相殺されると平坦な構造を取り戻す傾向を有する。板１０２および１０４のこの幾何学的変形は、光学的方法、例えばモジュール１００の外表面の１箇所、つまり板１０２または１０４の一方の外部表面の１箇所によって反射されるレーザースポットの変位を測定することによって検出することができる。
【００４２】
この場合、装置１は、ビームを板１０２および１０４の一方に向けるレーザー源を組み込むように修正され、このビームは、この板の実際の形状の変動によって変化するやり方でこれらの板の一方によって屈折または反射される。したがって、反射または屈折されたビームのスポットは、板１０２および１０４の一方、またはこれらの板の両方の形状に基づいて移動し、その出力信号がユニット８に供給されるカメラによって、または観察者によって検出され得る。
【００４３】
上記の圧力Ｐ１００に対する設定値７００ミリバールは変更することができ、０から８５０ｍｂａｒの間の全ての値をとることができる。
上記で想定される実施形態および変形例の技術的特徴は、互いに組み合わせることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１  装置
２  筐体
４  真空ポンプ
６  測定回路
６２  電圧源
６４  電流計
１００  太陽電池モジュール
１０２  前板
１０４  後板
１０６  太陽電池
１０８  相互接続ストリップ
１１０  周囲シール
Ｅ１  力
Ｉ６  電流強度
Ｖ６  電圧
Ｐ２  圧力
Ｐ１００  圧力
Ｑ２  量
Ｓ９  電気信号
Ｓ６４  出力信号
Ｚ１００  物理的パラメータ
【図１】
0006285949.tif 000002
【図２】
0006285949.tif 000003