(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽エネルギシステムであって、
複数のモジュール列と複数の低電圧インバータと複数の選択器回路と複数の反射体列とを備え、
各モジュール列が複数の太陽電池モジュールを含み、
各太陽電池モジュールは、複数のセル列に配置された複数の太陽電池セルを含み、各セル列内の前記太陽電池セルは互いに並列に電気的に接続され、前記複数のセル列は互いに直列に電気的に接続され、
各低電圧インバータが、対応するグループ内の太陽電池モジュールによって生成される直流入力を受け取るために、対応する太陽電池モジュールのグループに電気的に接続され、
各選択器回路は、対応する太陽電池モジュールのグループおよび低電圧インバータの間で電気的に接続され、該複数の選択器回路は、ある低電圧インバータが故障した場合に、各低電圧インバータの直流入力が、一以上の他の低電圧インバータへ経路変更可能に、互いに接続され、
各反射体列は複数の反射体を含み、該複数の反射体列は前記複数のモジュール列の間に介在され、各反射体列が、隣接する２つのモジュール列の間に機械的に相互接続されると共に、幾らかの入射角を有する光を該隣接する２つのモジュール列の一方に対して反射させるように配置され、
各太陽電池モジュールおよび各反射体は矩形の枠を含み、各枠は、該枠の４つの角部の各々から延出する枠延長部を含み、各太陽電池モジュールの上部における２つの該枠延長部は、各太陽電池モジュールの後方に配置される対応する反射体の上部における２つの前記枠延長部に機械的に接続される、太陽エネルギシステム。
【請求項２】
各枠延長部は、前記対応する枠に一体形成されるか、或いは、該対応する枠に取り付けられる挿入部を備える、請求項１に記載の太陽エネルギシステム。
【請求項３】
各太陽電池モジュールの上部にある前記２つの枠延長部を、対応する各反射体の上部にある前記２つの枠延長部に対して取り外し可能に接続する取り外し可能ピンを更に備える請求項１に記載の太陽エネルギシステム。
【請求項４】
前記複数のモジュール列および前記複数の反射体列に対して直交するように配置される複数のレールアセンブリを更に備え、前記複数のモジュール列および前記複数の反射体列の各々は基部を含み、該基部は前記複数のレールアセンブリに取り付けられる、請求項１に記載の太陽エネルギシステム。
【請求項５】
各レールアセンブリは、複数のレールと、該複数のレールに調整可能に取り付けられた複数の羽根とを含み、各羽根の取付位置は、対応するレールの長さに沿って調整可能であり、前記複数のモジュール列および前記複数の反射体列の基部は、前記複数の羽根に直接的に取り付けられる、請求項４に記載の太陽エネルギシステム。
【請求項６】
各レールは押出し成形され、各レールは、Ｔ字形の断面形状を有するとともに、内部に形成される開放導管を有する基部および上部を含み、該導管は、一以上の前記羽根を前記レールに固定するために、該一以上の羽根の一部を受入れるように構成される請求項５に記載の太陽エネルギシステム。
【請求項７】
前記レールの長さに沿った前記羽根の長手方向の間隔は、緯度、雪、天候条件、または設置場所の表面状態を含む設置場所の一以上の要因に応じて変更可能である、請求項５に記載の太陽エネルギシステム。
【請求項８】
各レールアセンブリ内において、各レールを長手方向に隣接するレールに対して電気的且つ機械的に接続する複数のレール対レール相互接続部を更に備える請求項５に記載の太陽エネルギシステム。
【請求項９】
前記複数のレール対レール相互接続部の各々は、設置場所において、少なくとも３．２ミリメートル（１／８インチの）面変化を許容するのに十分適合する、請求項８に記載の太陽エネルギシステム。
【請求項１０】
前記反射体の各々が非集光拡散反射体を備える、請求項１に記載の太陽エネルギシステム。
【請求項１１】
前記非集光拡散反射体の各々は、
第１熱膨張係数を有する上板層と、
前記第１熱膨張係数よりも大きい第２熱膨張係数を有する金属製後板と、
前記上板層および前記金属製後板の間に配置される接着層とを含み、
前記上板層、金属製後板、および接着層は、第１温度において合わせて積層されると共に、該第１温度よりも低い第２温度において冷却され、その結果、該上板層、金属製後板、および接着層は、前記第２温度まで冷却された後に凸状反射体を形成する、請求項１０に記載の太陽エネルギシステム。
【請求項１２】
前記非集光拡散反射体の各々は、該反射体に入射する光線を拡散反射させるように構成される異方性面テクスチャを有する反射層を備える、請求項１０に記載の太陽エネルギシステム。
【請求項１３】
前記非集光拡散反射体の各々は、
前面および後面を有する上板層と、点刻パターンが該後面に形成され、該上板層は、第１屈折率を有しており、
反射層と、
前記上板層および前記反射層の間に配置された接着層とを備え、
該接着層は前記第１屈折率と異なる第２屈折率を有する、請求項１０に記載の太陽エネルギシステム。
【請求項１４】
前記点刻パターンは同方性或いは異方性である、請求項１３に記載の太陽エネルギシステム。
【請求項１５】
前記非集光拡散反射体の各々は、入射角に依存する分光選択反射層を備える、請求項１０に記載の太陽エネルギシステム。
【請求項１６】
前記分光選択反射層の反射帯は、垂直な入射角において７００〜１３５０ナノメートルの範囲内であり、法線に対して４５度の入射角において６００〜１２５０ナノメートルの範囲内であり、法線に対して６０度の入射角において５００〜１１５０ナノメートルの範囲内であり、および法線に対して７０度の入射角において４００〜１０００ナノメートルの範囲内である、請求項１５に記載の太陽エネルギシステム。
【請求項１７】
前記非集光拡散反射体の各々は、前記分光選択反射層の後方に配置された黒色着色層を更に含み、該黒色着色層は、前記分光選択反射層を通り伝達される光線のエネルギを吸収するように構成される、請求項１５に記載の太陽エネルギシステム。
【請求項１８】
前記非集光拡散反射体の各々は、前記分光選択反射層の後方に配置された白色着色層を更に含み、該白色着色層は、前記分光選択反射層を通り伝達される光線を拡散反射させるように構成される、請求項１５に記載の太陽エネルギシステム。
【請求項１９】
垂直方向から見られた時に、前記非集光拡散反射体の各々の視覚的に認識される色は、青色または紫色である、請求項１０に記載の太陽エネルギシステム。
【請求項２０】
前記反射体の各々は、
隣接するモジュール列の太陽電池モジュールの後面と反対側に配置された後面を有する後板と、
前記後板の後面に積層された放射層とを備え、該放射層が０．６以上の放射率を有する、請求項１に記載の太陽エネルギシステム。
【請求項２１】
太陽エネルギシステムであって、
複数の太陽電池モジュールと複数の低電圧インバータと複数の選択器回路とを備え、
前記複数の太陽電池モジュールは複数のグループに分割され、該複数のグループの各々の太陽電池モジュールは、互いに並列に電気的に接続され、各太陽電池モジュールは、複数のセル列に配置された複数の太陽電池セルを含み、各セル列内の太陽電池セルは互いに並列に電気的に接続され、前記複数のセル列は互いに直列に電気的に接続され、
各低電圧インバータは、対応するグループ内の太陽電池モジュールによって生成される直流入力を受け取るために、対応する太陽電池モジュールのグループに電気的に接続され、
各選択器回路は、対応する太陽電池モジュールのグループおよび低電圧インバータの間で電気的に接続され、該複数の選択器回路は、ある低電圧インバータが故障した場合に、各低電圧インバータの直流入力が、一以上の他の低電圧インバータへ経路変更可能に、互いに接続され、
前記太陽エネルギシステムは更に複数のグループの反射体を備え、前記複数のグループの各々の反射体は前記太陽電池モジュールの前記複数のグループのうちの少なくとも一つの太陽電池モジュールに隣接して配置され、
各反射体は、
上板層と、
前記上板層の後方に配置される分光選択反射層であって、該分光選択反射層の反射帯は、入射する光線の入射角に応じている、分光選択反射層と、
後板とを備え、前記分光選択反射層は、前記上板層および前記後板の間で環境的に密封される太陽エネルギシステム。
【請求項２２】
前記太陽電池モジュールの各々は、他の太陽電池モジュールから独立して、最大ピーク電力および出力電圧を制御するように構成される請求項２１に記載の太陽エネルギシステム。
【請求項２３】
前記太陽電池モジュールの集合生成容量が、前記低電圧インバータの集合容量を超えた際に、該太陽電池モジュールの各々は、一定電圧モードへ移行するように構成される請求項２１に記載の太陽エネルギシステム。
【請求項２４】
前記低電圧インバータは、前記太陽電池モジュールの集合電力出力が、一以上の所定閾値を下回る期間に、全部よりも少ない数の該低電圧インバータが作動するように構成されるように、異なる作動設定値を有する請求項２１に記載の太陽エネルギシステム。
【請求項２５】
前記分光選択反射層および前記後板の間に配置される着色層を更に含み、該着色層は、少なくとも部分的に、前記反射体の視覚的に認識可能な色を決定し、該着色層は黒色または白色である請求項２１に記載の太陽エネルギシステム。
【請求項２６】
前記後板は、前記分光選択反射層を通り伝達される光線を拡散反射させるように構成される異方性テクスチャ面を有する請求項２１に記載の太陽エネルギシステム。
【請求項２７】
前記上板層および前記分光選択反射層の間に配置される第１接着層と、
前記分光選択反射層および前記後板の間に配置される第２接着層とを更に含み、
前記上板層、第１接着層、分光選択反射層、第２接着層、および後板は、多様な熱膨張係数を有し、且つ、第１温度で合わせて積層されると共に、第１温度よりも低い第２温度で冷却させられ、その結果、前記上板層、第１接着層、分光選択反射層、第２接着層、および後板は、第２温度まで冷却された後に、クラウンニングされた反射体を形成する、請求項２１に記載の太陽エネルギシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、太陽エネルギの生成に関する。特に、幾つかの例示的な実施形態は、複数の太陽電池（「ＰＶ」）モジュールを含む太陽エネルギシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽エネルギのコスト低減は、太陽エネルギが、化石燃料および他の従来のエネルギ生成方法と対抗するレベルに達することを保証するには、絶対不可欠である。ＰＶモジュール内に実装されるＰＶ材料の効率を増加させ、ひいては、そのコストを低下させるために、多くの手法が追求されている。これには、高倍率非集光機器、およびより低倍率の集光装置が含まれる。両者は、概して、アライメントを保つために、単軸または二軸追跡システムを使用し、また両者は、光をＰＶモジュールへ反射させるために、複雑な光学素子の整形および形成を必要とする。
【０００３】
平坦な大面積反射体もまた、光を平板ＰＶモジュールへ反射させることにより、使用され得る。この手法は、均一でない発光条件下において、電力利得を実現するために、ＰＶモジュールの能力を制限する並列接続ＰＶセルを含む従来のＰＶモジュールには適当ではない。また、反射体は、目がくらむような反射、また離れた所にあると共に燃焼する可能性がある物体への反射光の集中の少なくともいずれかなど、光学的な危険を発生させることを回避するように、位置決めおよび構成の少なくともいずれかが、注意深く行われなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
また、幾つかの商業的用途では、建物または他の既存の構造物の屋根、或いは地面の上に、ＰＶモジュールおよび反射体の少なくともいずれかの配列を設置することを含む。２０度よりも大きい緯度において、ＰＶモジュールは、最適な性能を得るために、太陽に向けて、あるレベルの配向を必要とする。また、ＰＶモジュールは、隣接するＰＶモジュールからの遮りなどの均一でない照射に耐えられないので、ＰＶモジュールは、一年を通じて、隣接する列からの遮りが確実に起きないように、列の間において、相対的に広く間隔があけられなければならない。
【０００５】
更に、設置位置において、ＰＶモジュールの背後の風荷重は、ＰＶモジュールがある方法で固定されなければ、ＰＶモジュールを傾け、移動させ、或いは破損させかねない。典型的な解決策には、ＰＶモジュールを設置されている構造体に固定させるために使用されるコンクリートブロックまたは構造的貫通などの付加的な安定器を含む。或いは、地面取付けアレイでは、杭が地面に打ち込まれると共に、アレイが杭に固定される。これらの策は、コストを加えるものであり、また、屋根取付けの場合には、建物の耐久寿命、および重量制限に起因して、屋根に配置され得るモジュールの数を減少させる。
【０００６】
本明細書において請求される主題は、あらゆる欠点を解消し、或いは、上述されるような環境においてのみ作用する実施形態に限定されない。むしろ、この背景は、一例の技術分野を例証するためにのみ提供され、そこでは、本明細書に記載される幾つかの実施形態が実行され得る。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
概して、本明細書に開示される幾つかの実施形態は、複数のＰＶモジュールを含む太陽エネルギシステムに関する。
一例の実施形態において、太陽エネルギシステムは、複数のモジュール列および複数の反射体列を含む。各モジュール列は、複数のＰＶモジュールを含む。各ＰＶモジュールは、複数のセル列に配置される複数のＰＶセルを含み、各セル列のＰＶセルは、互いに並列に電気的に接続され、複数のセル列は、互いに直列に電気的に接続される。各反射体列は、複数の反射体を含む。反射体列は、各反射体列が、隣接する２つのモジュール列の間に機械的に相互接続されるように、モジュール列の間に配置されると共に、隣接する２つのモジュール列の一方へ、幾つかの入射角を有する光を反射させるように構成される。
【０００８】
別の例示的な実施形態において、太陽エネルギシステムは、複数のＰＶモジュールと、複数の低電圧インバータと、複数の選択器回路を含む。ＰＶモジュールは、複数のグループに分割され、各グループ内のＰＶモジュールは、互いに並列に電気的に接続される。各ＰＶモジュールは、複数のセル列に配置される複数のＰＶセルを含み、各セル列のＰＶセルは、互いに並列に電気的に接続され、且つ、複数のセル列は、互いに直列に電気的に接続される。各低電圧インバータは、対応するグループにおいて、ＰＶモジュールによって生じさせられる直流（「ＤＣ」）入力を受け取るために、対応するＰＶモジュールグループと電気的に接続される。各選択器回路は、対応するＰＶモジュールグループおよび低電圧インバータの間において、電気的に接続される。選択器回路は、更に、インバータの故障の場合に、各低電圧インバータのＤＣ入力が、一以上の他の低電圧インバータを再経由可能であるように、互いに接続される。
【０００９】
更に別の例示的な実施形態において、反射器は、上板層と、分光選択反射層と、後板を含む。分光選択反射層は、上板層の後方に配置される。分光選択反射層の反射帯は、入射光線の入射角に左右される。分光選択反射層は、上板層および後板の間において、環境的に密封される。
【００１０】
本要約は、詳細な説明において、以下に更に説明される概念の選択されたものを、簡素化された形態で導入するために提供される。本要約は、請求される主題の重要な特徴または本質的な特性を特定するように意図されておらず、また、請求される主題の範囲を決定するのを助けるものとして用いられるようにも意図されていない。
【００１１】
本発明の付加的な特徴および効果は、以下の説明に記載され、また、一部は、説明から明白になり、或いは、本発明の実行により習得され得る。本発明の特徴および効果は、添付の請求の範囲において特定して指摘される器具および組み合わせを用いて、実現および獲得され得る。本発明のこれらおよび他の特徴は、以下の説明および添付の請求の範囲から、より完全に明白になり、或いは、本明細書の以下に記載されるように、本発明の実施によって習得され得る。
【００１２】
本発明の詳細な説明が、添付の図面に図示される本発明の特定の実施形態を参照することによりもたらされる。当然のことながら、これらの図面は、本発明の典型的な実施形態のみを示しており、従って、本発明の範囲を制限するものと見なされるべきではない。本発明は、添付の図面の使用を介して、付加的な特定性および細部を伴い記載および説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】複数のレールアセンブリを介して、一連の相互接続列に配置される複数のＰＶモジュールおよび反射体を有する例示的な太陽エネルギシステムを示す図。
【図２】Ａは、図１の太陽エネルギシステムに採用され得るようなＰＶモジュールおよび反射体を示す側面図。Ｂは、ＡのＰＶモジュールおよび反射体の斜視図。Ｃは、図１の太陽エネルギシステムに採用され得るような別のＰＶモジュールおよび反射体を示す側面図。Ｄは、ＣのＰＶモジュールおよび反射体の間における相互接続を示す斜視図。
【図３】Ａ〜Ｂは、図１の太陽エネルギシステムの例示的なＰＶモジュール、反射体、およびレールアセンブリの少なくともいずれかを相互接続するために採用され得る例示的な挿入部を示す斜視図。
【図４】Ａは、図１の太陽エネルギシステムに採用され得るようなレールアセンブリであって、レールアセンブリは、一以上のレールおよび羽根を含む分解組立斜視図。Ｂは、Ａの羽根の側面図。
【図５】Ａは、図４Ａのレールの断面図。Ｂは、図４Ａの羽根の断面図。Ｃは、図４Ａのレールおよび羽根を組立て形態で示す断面図。
【図６】Ａ〜Ｂは、図１の太陽エネルギシステムに実装され得る例示的なＰＶモジュールを示す前面図および断側面図。
【図７】Ａ〜Ｂは、図１の太陽エネルギシステムに実装され得る非集光拡散反射体の一例を示す図。
【図８】Ａ〜Ｄは、図１の太陽エネルギシステムに実装され得る非集光拡散反射体の別例を示す図。
【図９】図８Ａ〜図８Ｂの形態に係り、非集光拡散反射体によって形成される反射パターンを示す図。
【図１０】図１の太陽エネルギシステムに実装され得る非集光拡散反射体の更なる別例を示す図。
【図１１】Ａ〜Ｂは、図１の太陽エネルギシステムに実装され得る非集光拡散反射体の更なる別例を示す図。Ｃ〜Ｄは、Ａ〜Ｂの非集光拡散反射体が実装される例示的な太陽エネルギシステムを示す図。
【図１２】図６Ａ〜図６ＢのＰＶモジュールに採用され得るような例示的なＰＶ材料の量子効率およびＡＭＵ１．５太陽スペクトルを比較するグラフ。
【図１３】一連の相互接続列に配置されると共に、複数の冗長インバータを採用する複数のＰＶモジュールを有する別の例示的な太陽エネルギシステムを示す図。
【図１４】複数のＰＶモジュールおよび一以上のインバータを実装する様々な太陽エネルギシステムの受渡電力を比較するグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態は、概して、一連の相互接続列に配置される照射非依存ＰＶモジュールおよび対向する別個の反射体を含む太陽エネルギシステムに関する。本明細書では、「照射非依存」という用語は、均一でない照射状況に対して、相対的に感度が低いということを意味する。幾つかの実施形態において、非均一照射状況に対するＰＶモジュールの相対的な感度の低さは、列をなす各ＰＶモジュール内における個々のＰＶセルの配置から結果的に生じるものであり、各列内のＰＶセルは、並列に電気的に接続され、且つ、列は、直列に電気的に接続される。ＰＶモジュールおよび反射体は、太陽エネルギシステム内において、交互列に配置される。
Ｉ．例示的な太陽エネルギシステム
以下に、本発明の例示的な実施形態の様々な態様を説明するために、図面が参照される。当然のことながら、図面は、これら例示的な実施形態の図式概略表示であると共に、本発明を限定するものではなく、また、一定の縮尺で描かれていない。
【００１５】
先ず、図１に目を向けると、幾つかの実施形態に係る例示的な太陽エネルギシステム１００の斜視図が示される。太陽エネルギシステム１００は、複数のモジュール列１０２と、複数の反射体列１０４を含む。反射体列１０４は、隣接するモジュール列１０２の間に配置されると共に、機械的に相互接続される。更に、各反射体列１０４は、隣接する２つのモジュール列１０２の一方へ少なくとも幾らかの入射角を有する少なくとも幾つかの波長の光を反射させるために配置される。例えば、反射体列１０４Ａは、隣接するモジュール列１０２Ａへ少なくとも幾らかの入射角を有する少なくとも幾つかの波長の光を反射させるために配置される。本明細書では、「光」、「光線」という用語、および同様の用語は、概して、人間の目に見えるか否かに拘わらず、任意の電磁放射線について言及している。
【００１６】
各モジュール列１０２は、複数のＰＶモジュール１０６を含み、且つ、各反射体列１０４は、複数の別個の反射体１０８を含む。ＰＶモジュール１０６は、概して、光起電力効果に従い、太陽エネルギから電気エネルギを生成するように構成される。反射体１０８は、概して、光をＰＶモジュール１０６へ反射させるように構成される。しかしながら、既に上記に示されているように、光が反射体１０８によって、ＰＶモジュール１０６へ反射されるか否かは、入射光の波長および入射角の少なくともいずれかに左右される。
【００１７】
各モジュール列１０２は、隣接する前側反射体列１０４および後側反射体列１０４を有する。「前側」および「後側」という用語は、特定のモジュール列１０２に基づく方向的な用語である。即ち、前側反射体列１０４は、特定のモジュール列１０２にすぐ隣接すると共に、その前方に配置され、且つ、後側反射体列１０４は、特定のモジュール列１０２にすぐ隣接すると共に、その後方に配置される。それ故、隣接する２つのモジュール列１０２の間に配置される各反射体列１０４は、前側反射体列１０４および後側反射体列１０４の両方である。例えば、反射体列１０４Ａは、モジュール列１０２Ａに関して前側反射体列１０４であり、また、モジュール列１０２Ｂに関して後側反射体列１０４である。各モジュール列１０２は、ＰＶモジュール１０６を含み、且つ、各反射体列１０４は、反射体１０８を含むので、「前側」および「後側」という用語は、ＰＶモジュール１０６に関する反射体１０８の相対位置を説明するために、反射体１０８に類似して適用され得る。
【００１８】
図１の例において、モジュール列１０２Ｂは、太陽エネルギシステム１００の前縁にあり、それ故、前側反射体列１０４を欠いている。そのようなものとして、モジュール列１０２Ｂは、太陽エネルギシステム１００内の他のモジュール列１０２よりも、一日中、相対的に少ない照射を受け得、従って、他のモジュール列１０２よりも、電気エネルギを生成する際に、相対的に効率が低い。従って、幾つかの実施形態において、モジュール列１０２Ｂは、機能的なＰＶモジュール１０６と反対に、複数のモジュールブランクを含み、モジュールブランクは、太陽エネルギシステム１００に対して、構造的な支持をもたらすが、太陽エネルギシステム１００の電気出力に貢献しない。
【００１９】
図示される実施形態において、太陽エネルギシステム１００は、更に、ＰＶモジュール１０６によって生じさせられたＤＣ出力、または電池に蓄えられたＤＣ出力の少なくともいずれかを、交流電流（「ＡＣ」）出力に変換するように構成される複数のインバータ１１０を含む。図１の例において、インバータ１１０対モジュール列１０２の比率は、１対２である。他の実施形態において、インバータ１１０対モジュール列１０２の比率は、とりわけ、個々のモジュール列１０２の出力、また各インバータ１１０の能力の少なくともいずれかに応じて、１対２よりも高く、或いは低くてもよい。
【００２０】
或いは、または加えて、太陽エネルギシステム１００は、更に、モジュール列１０２および反射体列１０４と略直角に配置される複数のレールアセンブリ１１２を含む。各レールアセンブリ１１２は、一以上のレール２０２を含む（図２Ａ〜図２Ｂ）。モジュール列１０２および反射体列１０４は、レールアセンブリ１１２のレール２０２に取り付けられる。
【００２１】
更に、太陽エネルギシステム１００の付加的な態様を開示する図２Ａ〜図２Ｄが参照される。図２Ａ〜図２Ｂは、ＰＶモジュール１０６と、モジュール列１０２からの対応する前側反射体１０８と、対応する前側反射体列１０４の側面図および斜視図夫々を示す。図２Ｃは、ＰＶモジュール１０６と、モジュール列１０２からの対応する後側反射体１０８と、対応する後側反射体列１０４を示す側面図を示す一方、図２Ｄは、図２Ｃの一部の斜視図を示す。
【００２２】
図２Ａ〜図２Ｂの例において、ＰＶモジュール１０６および前側反射体１０８は、両方とも、隣接するレールアセンブリ１１２からの２つのレール２０２に取り付けられる。ＰＶモジュール１０６および反射体１０８の各々は、レール２０２に取り付けられる基部２０４，２０５を含む。各ＰＶモジュール１０６および反射体１０８は、更に、基部２０４，２０５の反対側に、上部２０６，２０７を含む。注目することとして、モジュール列１０２にあるＰＶモジュール１０６の基部２０４全てが、モジュール列１０２の基部を画定する。同様に、反射体列１０４にある反射体１０８の基部２０５全てが、反射体列１０４の基部を画定する。
【００２３】
図２Ａにおいて最良に示されるように、ＰＶモジュール１０６および反射体１０８の各々は、長さｌｍおよびｌｒ夫々を有する。また、ＰＶモジュール１０６および反射体１０８の各々は、水平基準面２０８に対して、角度θｍおよびθｒで夫々整列させられる。
【００２４】
図２Ｂにおいて最良に示されるように、ＰＶモジュール１０６および反射体１０８の各々は、略矩形の枠２０９，２１０を含む。枠２０９，２１０は、相互接続された構造枠システムを形成するために、レールアセンブリ１１２（図１）と組み合わせて使用される。
【００２５】
各枠２０９，２１０は、その４つの角部から延出する枠延長部２０９Ａ〜２０９Ｄ，２１０Ａ〜２１０Ｄを含む。ＰＶモジュール１０６および反射体１０８の基部２０４，２０５における２つの枠延長部２０９Ａ〜２０９Ｂ，２１０Ａ〜２１０Ｂは、レール２０２に取り付けるように構成される。ＰＶモジュール１０６の上部２０６における２つの枠延長部２０９Ｃ〜２０９Ｄは、隣接する後側反射体１０８の枠延長部２１０Ｃ〜２１０Ｄに取り付けるように構成される（図２Ｄ）。
【００２６】
幾つかの実施形態において、枠延長部２０９Ａ〜２０９Ｄ，２１０Ａ〜２１０Ｄは、枠２０９，２１０に一体形成される。他の実施形態において、枠延長部２０９Ａ〜２０９Ｄ，２１０Ａ〜２１０Ｄは、枠２０９，２１０に取り付けられる挿入部である。
【００２７】
図２Ａ〜図２Ｂに示されるように、ＰＶモジュール１０６の基部２０４および反射体１０８の基部２０５は、各レールアセンブリ１１２（図１）に含まれる羽根２１２への直接取付けを介して、レール２０２に取り付けられる。幾つかの実施形態において、羽根２１２は、各羽根２１２の取付位置が、レール２０２の全長に沿って調整可能であるように、レール２０２に調整可能に取り付けられる。当然のことながら、本開示によれば、各レールアセンブリ１１２に沿った羽根２１２の長手方向の間隔は、設置位置における様々な因子に応じて、電力を最大にする所定角度θｍおよびθｒで、ＰＶモジュール１０６および反射体１０８を配置するように変化させられ得、様々な因子には、１またはそれ以上の緯度、雪／天候状況、設置位置における面状態等を含む。レール２０２および羽根２１２を含むレールアセンブリ１１２の更なる態様は、図５〜図７Ｃに開示される。
【００２８】
図２Ｃに示されるように、ＰＶモジュール１０６および後側反射体１０８は、ＰＶモジュール１０６および後側反射体１０８の上部２０６，２０７が、頂点２１４を形成するために一体となるように配置される。更に、ＰＶモジュール１０６および反射体１０８は、同じレールアセンブリ（図１）に含まれる異なるレール２０２Ａ，２０２Ｂに接続される。幾つかの実施形態において、レール２０２Ａ，２０２Ｂ間におけるレール対レールの相互接続部２１６の位置は、頂点２１４のすぐ下方、或いは略すぐ下方にある。幾つかの実施形態において、頂点２１４のすぐ下方、或いは略すぐ下方におけるレール対レール相互接続部２１６の位置は、最大構造安定性、例えば、最大トラス効果を保証する。
【００２９】
図２Ｄは、ＰＶモジュール１０６および後側反射体１０８によって形成される頂点２１４付近の接近斜視図を示す。図２Ｄに示されるように、ＰＶモジュール１０６の枠延長部２０９Ｄは、後側反射体１０８の枠延長部２１０Ｄに機械的に接続される。図２Ｄには示されていないが、ＰＶモジュール１０６の枠延長部２０９Ｃは、後側延長部１０８の枠延長部２１０Ｃに、類似する方法で接続される。
【００３０】
図示される実施形態において、枠延長部２０９Ｄ，２１０Ｄは、ピン２１８を介して、機械的に接続される。任意で、ピン２１８は、ＰＶモジュール１０６が後側反射体１０８から解放されるのを許容するために、取り外し可能である。解放後に、ＰＶモジュール１０６および後側反射体１０８の少なくともいずれかは、役務のために、ＰＶモジュール１０６の後側への容易な接近をもたらすために、夫々の基部２０４，２０５（図２Ａ〜図２Ｃ）周りにおいて、互いに離れる方向へ回転させられ得る。図２Ｄは、ＰＶモジュール１０６を後側反射体１０８と接続させるための取り外し可能ピン２１８を示すが、他の実施形態において、ＰＶモジュール１０６は、一以上のねじ、ボルト、ナット、ピン、クリップ、または他の固定具を使用して、後側反射体１０８に接続され得る。
【００３１】
Ａ．枠延長部
既に上記に示されるように、枠延長部２０９Ａ〜２０９Ｄ，２１０Ａ〜２１０Ｄは、ＰＶモジュール１０６および反射体１０８の枠２０９，２１０に一体形成され得、或いは、枠延長部２０９Ａ〜２０９Ｄ，２１０Ａ〜２１０Ｄは、枠２０９，２１０に取り付けられる挿入部を含み得る。例えば、図３Ａ〜図３Ｂは、一以上の枠延長部２０９Ａ〜２０９Ｄ，２１０Ａ〜２１０Ｄとして実装され得る例示的な挿入部３００の２つの異なる斜視図を示す。
【００３２】
挿入部３００は、挿入端部３０２および延長端部３０４を含む。挿入端部３０２は、上述された枠２０９，２１０など、枠の受口内に受入れられるように構成される。本実施形態および他の実施形態において、枠は、全部で４つの挿入部３００を受入れるために、枠の４つの角部において形成される４つの受口を含む。挿入端部３０２は、インサー３００の挿入方向に延出する複数の長穴３０６を含む。長穴３０６は、挿入部３００が枠に挿入された時に、枠の受口内に形成された対応する凸部を受入れるとともに係合するように構成される。
【００３３】
或いは、または加えて、一以上の貫通穴３０８が、挿入部３００の挿入方向を横断する方向において、挿入端部３０２に形成される。幾つかの実施形態において、貫通穴３０８はねじが切られている。貫通穴３０８は、枠貫通穴を通り、挿入部３００の貫通穴３０８へ挿入されるねじ、ボルト、または他の固定具を受入れるように、枠に形成される対応する貫通穴と整列させられるように構成され、それにより、挿入部３００は、枠内で固定される。
【００３４】
延長端部３０４は、挿入部３００が挿入される枠を超えて延出するように構成される。延長端部３０４は、貫通穴３１０を含む。挿入部３００を備えた枠を用いて、２つの枠の上部を接続させると共に、図２Ｃ〜図３Ｄに示されるような頂点を形成するために、２つの枠の上部は、一方の枠の上部における各挿入部３００の貫通穴３１０が、他方の枠の上部における対応する挿入部３００の貫通穴３１０と整列させられるように、接合される。各貫通穴３１０対を整列させた後に、次に、２つの枠の上部を合わせて固定するために、ピンまたは他の固定具が、整列させられた貫通穴３１０の対を通して挿入され得る。
【００３５】
Ｂ．レールアセンブリ
次に、図４Ａ〜図５Ｃに目を向けると、レールアセンブリ１１２の更なる態様が開示される。図４Ａは、レールアセンブ１１２の一部の分解組立斜視図である。図示される実施形態において、レールアセンブリ１１２は、レール２０２と、羽根２１２と、レール対レール相互接続部４０２（「相互接続部４０２」）を含む。図４Ａのレールアセンブリ１１２は、単一のレール２０２と、羽根２１２と、相互接続部４０２を含むが、当然のことながら、レールアセンブリ１１２は、概して、一以上のレール２０２と、羽根２１２と、相互接続部４０２を含み得る。
【００３６】
図４Ａの例において、２つの固定具アセンブリ４０４は、羽根２１２および相互接続部４０２の各々を、レール２０２に取り付けるために設けられる。各固定具アセンブリ４０４は、固定具４０４Ａと、一以上の座金４０４Ｂを含む。座金４０４Ｂは、幾つかの実施形態において、固定星型座金を含む。固定具４０４Ａは、レール２０２と係合すると共に、羽根２１２または相互接続部４０２をレール２０２に固定させるために、羽根２１２および相互接続部４０２に形成される対応する貫通穴４０６，４０８を通して挿入される。
【００３７】
上記に既に説明されるように、羽根２１２は、レール２０２に沿った任意の所望長手方向位置において、レール２０２に取り付けられ得る。更に、各羽根２１２は、図４Ｂに最良に示されるように、２つの貫通穴４１０，４１１を含む。第１貫通穴４１０は、単一のＰＶモジュール１０６の基部２０４（図２Ａ〜図２Ｃ）にある枠延長部を羽根２１２に固定するために、ねじ、ボルト、又は他の固定具を受入れるように構成される。或いは、第１貫通穴４１０は、隣接する２つの枠延長部、即ち、隣接する２つのＰＶモジュール１０６の基部２０４にある各々１つを、羽根２１２に固定するために、ねじ、ボルト、または他の固定具を受入れるように構成される。他方の貫通穴４１１は、単一または２つの隣接する反射体１０８の（複数の）基部２０５（図２Ａ〜図２Ｃ）にある１つまたは２つの枠延長部を、羽根２１２に固定するために、ねじ、ボルト、または他の固定具を受入れるように構成される。
【００３８】
図４Ｂの例示的な実施形態において、２つの貫通穴４１０，４１１は、羽根２１２上において、略同じ高さで配置される。或いは、または加えて、２つの貫通穴４１０，４１１は、異なる高さで配置される。或いは、または加えて、羽根２１２は、羽根２１２に沿って異なる高さで配置される複数の更なる貫通穴４１０Ａ〜４１０Ｂ、４１１Ａ〜４１１Ｂを含む。図示されていないが、羽根２１２は、任意で更に、異なる長手方向位置に配置される複数の更なる貫通穴を含む。付加的な貫通穴４１０Ａ〜４１Ｂ，４１１Ａ〜４１１Ｂ、また羽根２１２にあるあらゆる付加的な長手方向配置貫通穴の少なくともいずれかの包含は、ＰＶモジュール１０６および反射体１０８を、羽根２１２の多様な位置に取り付けるのを許容し、ＰＶモジュール１０６および反射体１０８が、図１の太陽エネルギシステム１００などの太陽エネルギシステムに設置された時に、ＰＶモジュール１０６および反射体１０８の角度θｍ，θｒにおけるいくらかの適応性を可能にする。
【００３９】
図４Ａに戻ると、相互接続部４０２は、２つの長手方向に隣接するレール２０２を合わせて相互接続させるように構成される。幾つかの実施形態において、相互接続部４０２は、４つの貫通穴４０８を含む。そのようなものとして、２つの長手方向に隣接するレール２０２を合わせて相互接続する時に、相互接続部４０２は、２つのレール２０２間の切り離し部分を跨ぐように配置され得、その結果、２つの貫通穴４０８は、一方のレール２０２の上方に配置される一方、残りの２つの貫通穴４０８は、他方のレール２０２の上方に配置される。次に、２つの固定具アセンブリ４０４は、相互接続部４０２を一方のレール２０２に固定させるために採用され得、また、別の２つの固定具アセンブリ４０４は、相互接続部４０２を他方のレール２０２に固定させるために採用され得る。
【００４０】
当然のことながら、屋根などの幾つかの設置位置は、完全に平坦ではなく、また、変化する傾斜を有する。従って、幾つかの実施形態において、相互接続部４０２は、長手方向に隣接するレール２０２が、異なる傾斜に適合するのを可能にする一方、長手方向に隣接するレール２０２の間における機械的且つ電気的な接続を維持するために、十分な順応性を有する。或いは、または加えて、相互接続部４０２は、設置位置において、少なくとも３．２ミリメートル（１／８インチ）の表面変化を可能にするのに十分な順応性を有する。
【００４１】
幾つかの例において、図１の太陽エネルギシステム１００のレールアセンブリ１１２は、全てのＰＶモジュール１０６に、電気接地を提供する。そのようなものとして、レール２０２と、羽根２１２と、相互接続部４０２と、固定具アセンブリ４０４の少なくともいずれかは、幾つかの実施形態において、導電性金属または他の導電性材料から作られる。或いは、または加えて、レールアセンブリ１１２は、電気的導通状態を維持するために、例えば、固定具アセンブリ４０４にある固定星型座金または他の座金を採用する。
【００４２】
羽根２１２対レール２０２接続部および相互接続部４０２対レール２０２接続部における付加的な機械式支持のため、レール２０２は、その上部に沿って形成される連続開放導管４１２を含む。図５Ａ〜図５Ｃに関して、更に詳細に説明されるように、導管４１２は、レール２０２および相互接続部４０２を、導管４１２内において横方向に制限するように整形される。
【００４３】
図５Ａは、レール２０２の全長と直角な方向に沿ったレール２０２の断面図である。図示される実施形態において、レール２０２は、略Ｔ字形の断面を有しており、且つ、基部５０２および上部５０４を含む。基部５０２は、設置位置におけるベース面上に載ると共に、太陽エネルギシステム１００（図１）の残りの部分を、設置位置におけるベース面の上方で支持するように構成される。レール２０２の上部５０４は、自身の上部に形成された導管４１２を含む。導管４１２は、導管４１２を上部５０８および下部５１０に分ける２つの肩部５０６を含む。幾つかの実施形態において、レール２０２は、連続的に押出し成形される。
【００４４】
図５Ｂは、羽根２１２の全長と直角な方向に沿った羽根２１２の断面図である。図示される実施形態において、羽根２１２は、略Ｔ字形の断面を有すると共に、基部５１２を含む。基部５１２は、導管４１２の上部５０８の断面形状と相補的な断面形状を有しており、その結果、基部５１２は、図５Ｃに示されるように、導管４１２の上部５０８内に受け入れられるように構成される。
【００４５】
図４Ａ〜図５Ｃを組み合わせて参照すると、羽根２１２は、羽根２１２の基部５１２を、レール２０２の一方の端部から、導管４１２の上部５０８に挿入することにより、レール２０２と接続される。羽根２１２が、レール２０２の全長に沿った所望位置に位置決めされた後に、固定具４０４Ａは、一以上の座金４０４Ｂおよび貫通穴４０６を通し挿入され、その後に、固定具４０４Ａは、導管４１２の下部５１０まで延出して、羽根２１２をレール２０２に固定するために、導管４１２の下部側壁と係合する。
【００４６】
図示されていないが、相互接続部４０２は、導管４１２の上部５１０の断面形状と相補的な断面形状を含み、その結果、相互接続部４０２は、羽根２１２について説明したものと類似する方法で、レール２０２に接続され得る。
【００４７】
再度、図１を参照すると、幾つかの実施形態において、ＰＶモジュール１０６および反射体１０８を、レールアセンブリ１１２を用いて、合わせて相互接続させることにより、太陽エネルギシステム１００は、設置場所に直接的に固定される必要なく、屋根などの平坦な、或いは略平坦な場所に設置され得る。特に、太陽エネルギシステム１００の合計重量は、太陽エネルギシステム１００を自己安定させるのに十分である。その結果、太陽エネルギシステム１００を設置場所上に配置する以外に、幾つかの実施形態において、固定装置を設置場所に埋め込み、或いは、太陽エネルギシステム１００を設置場所に固定する必要がない。
ＩＩ．例示的なモジュール
図６Ａ〜図６Ｂを更に参照すると、図１の太陽エネルギシステム１００に実装され得る例示的なＰＶモジュール１０６の態様が、幾つかの実施形態に係り、開示される。図６Ａ〜図６Ｂは、夫々、簡略形態におけるＰＶモジュール１０６の前面図および断側面図を示す。
【００４８】
図示される実施形態において、ＰＶモジュール１０６は、複数のセル列６０６およびセル行６０８に配置される複数のＰＶセル６０２を含む。各セル列６０６内のＰＶセル６０２は、互いに並列に電気的に接続される。また、複数のセル列６０６は、互いに直列に電気的に接続される。
【００４９】
幾つかの実施形態において、作動中にＰＶセル６０２によって生じさせられる電流は、ＰＶセル６０２を通り、左から右へ、略一方向に移動する。更に、各セル列６０６内におけるＰＶセル６０２の並列電気的に接続は、ＰＶセル６０２の非均一な照射の場合に、電流を最大にするために、電流が、上部から下部へ再度均衡を保つのを可能にする。電流の均衡に関する更なる詳細は、平板太陽電池モジュールとして、２００９年１月２１に提出された米国特許出願第１２／３５７，２６８号明細書（以下、「２６８出願」）、および、太陽電池モジュール用冗長電気構成として、２００７年１月２１に提出された米国特許出願第１２／３５７，２６０号明細書（以下、「２６０出願」）に開示されている。これによって、前述の特許出願は、参照により、それらの全体が、本明細書に援用される。
【００５０】
そのようなものとして、ＰＶモジュール１０６は、直列接続ＰＶセルのみを実装する従来のＰＶモジュールと比較して、非均一照射状況に対して、相対的に感度が低い。本明細書において、ＰＶモジュール１０６は、非均一照射状況に対して、相対的に感度が低いとは、非均一照射を受けた時に、一層の曲線因子を有することである。一層の曲線因子は、少なくとも部分的に、ＰＶモジュール１０６の一部が遮られた時に生じさせられる電流の損失を補償する。対照的に、従来のＰＶモジュールは、従来のＰＶモジュールの小さな面積でさえもが遮られた時に、曲線因子を急速に失う。
【００５１】
更に、非均一照射状況に対して相対的に感度が低い幾つかのＰＶモジュール１０６は、連続的に接続された残りの照射領域の関数として、連続的且つ急峻ではない電力変化を維持するように構成される。対照的に、幾つかの従来からのＰＶモジュールは、異なるＰＶセルが遮られると、急峻な電力損失を経る。
【００５２】
図６Ａは、更に、枠延長部２０９Ａ〜２０９Ｄを含むＰＶモジュール１０６の枠２０９を示す。
図６Ｂを更に参照すると、ＰＶモジュール１０６は、全てのＰＶセル６０２を含むセル層６１２の前方に配置される略透明な前板６１０を含む。導電性後板６１４は、セル層６１２の後方に配置されると共に、セル層６１２への電流戻り経路を形成するように構成される。セル層６１２は、セル層６１２へ環境的保護をもたらすために協働する前板６１０、導電性後板６１４、および枠２０９の間で密封される。
【００５３】
ＰＶモジュール１０６は、更に、セル層６１２のセル列６０６（図６Ａ）と直列に冗長接続される電力変換機器６１６を含む。２つの電気接続部６１８は、電力変換機器６１６から延出し、幾つかの実施形態において、その一方は、供給ラインであり、また他方は、負側ラインである。注目することとしては、一方の電気接続部６１８のみが、図６Ｂには見え、他方の電気接続部６１８は、図６Ｂで目に見える電気接続部６１８から間隔があけられると共に、図６Ｂで目に見える電気接続部６１８の後方または前方のいずれかに位置決めされる。
【００５４】
電力変換機器６１６は、セル層６１２内において、ＰＶセル６０２によって生じさせられた電力の電力調整をもたらすように構成される複数の電力変換回路（図示なし）を含む。「電力調整」には、例えば、電圧を所定の出力電圧まで段階的に上昇；最大ピーク電力の維持；電力変換機器６１６の入力および出力におけるリップル電流の低減；電力変換機器６１６の出力と直接的に接続された一以上の電池のプログラムされた充電プロファイルの維持；また無電池格子タイインバータの一定電圧源の維持の少なくともいずれかを含む。電力変換機器６１６を、太陽エネルギシステム１００（図１）のＰＶモジュール１０６の各々に実装することにより、各ＰＶモジュール１０６は、太陽エネルギシステム１００の効率を最大限にするために、それ自体の電力調整を独立して制御する。
【００５５】
ＰＶモジュール１０６に実装され得る電力変換機器の更なる態様は、参照により本明細書に組み入れられる「２６８」および「２６０」出願に開示される。
ＩＩＩ．例示的な反射体
再度図１を参照すると、幾つかの実施形態によれば、反射体１０８の各々は、非集光且つ拡散反射体である。反射体１０８の非集光且つ拡散反射特性は、クラウニング、異方性面テクスチャリング、点刻、または鏡面反射制御によって、獲得され得る。幾つかの実施形態によれば、反射体１０８の拡散反射特性は、反射体１０８の間の非反射領域、例えば、反射体１０８および反射体１０８の枠２１０の間の空間などの影響を排除することにより、反射させられた光をＰＶモジュール１０６に統合するのを助ける。
【００５６】
Ａ．クラウニング反射体
例えば、図７Ａ〜図７Ｂは、図１の太陽エネルギシステム１００に実装され得るような非集光拡散反射体７００を示す。図７Ａは、反射体７００を作り上げる一例の材料の積層を示す。図示される実施形態において、反射体７００は、露出させられた前側７０２Ａを有する上板層７０２と、露出させられた後側７０４Ｂを有する反射層７０４と、接着層７０６を含む。上板層７０２の露出させられた前側７０２Ａは、反射体７００の前側に対応する。反射層７０４の露出させられた後側７０４Ａは、反射体５００の後側に対応する。
【００５７】
上板層７０２は、ガラスまたは他の適当な材料である。加えて、上板層７０２は、第１熱膨張係数を有する。
反射層７０４は、高降伏強度アルミニウム箔または他の適当な材料を含む金属製後板である。幾つかの実施形態において、反射層７０４の降伏強度は、約１５０メガパスカル（「ＭＰａ」）である。或いは、または加えて、反射層７０４の降伏強度は、３０から２００ＭＰａの間である。他の実施形態において、反射層７０４の降伏強度は、３０ＭＰａ未満、或いは２００ＭＰａより大きい。加えて、反射層７０４は、第１熱膨張係数よりも大きい第２熱膨張係数を有する。
【００５８】
接着層７０６は、エチレンビニルアセテート（「ＥＶＡ」）または他の適当な接着剤である。接着層７０６は、上板層７０２および反射層７０４を接合させる。
図７Ｂは、反射体７００のクラウニングを示す反射体７００の側面図である。特に、反射体７００は、凸状反射体である。そのようなものとして、反射体７００上の異なる位置ρ１，ρ２に入射する平行な入射光線７０８，７１０は、拡散して、例えば、水平基準面７１２に対して異なる角度で反射させられる。例えば、入射光線７０８は、第１角度θ１で反射させられる一方、入射光線７１０は、θ１よりも小さい第２角度θ２で反射させられる。入射光線７０８，７１０などの入射光線を拡散反射させることにより、反射体７００は、実質的に、ＰＶモジュール内における個々のＰＶセルまたはＰＶセル群への反射光線の集中を回避し、この光線の集中は、さもなければ、ＰＶモジュールの性能に有害である。
【００５９】
幾つかの実施形態において、反射体７００のクラウニングは、反射体７００を作るために使用される照射および冷却工程から生じる。本例および他の例において、上板層７０２、接着層７０６、および反射層７０４は、第１温度で、合わせて積層させられ、３つの層７０２，７０６，７０４は、第１温度において、略平坦である。幾つかの実施形態において、第１温度は１４０℃である。次に、３つの層７０２，７０６，７０４は、制御された冷却工程において、第２温度まで冷却させられる。幾つかの実施形態において、第２温度は、１００℃未満である。
【００６０】
冷却工程の間に、接着層７０６は、上板層７０２の移行温度を通過する。上板層７０２の第１熱膨張係数は、反射層７０４の第２熱膨張係数よりも低いので、また、反射層７０４および上板層７０２は、接着層７０６によって接合されるので、反射層７０４は、本質的に、冷却工程の間に、上板層７０２よりも収縮すると共に、図７Ｂに最良に示されるように、反射体７００のクラウニング形状を生じさせる。
【００６１】
Ｂ．異方性面テクスチャリング
図８Ａ〜図８Ｄは、図１の太陽エネルギシステム１００に実装され得るような非集光拡散反射体８００の別例の態様を示す。反射体８００は、幾つかの点に関して、図７Ａ〜図７Ｂの反射体７００と類似すると共に、少なくとも上板層（図示なし）と、上板層の下部に配置される反射層８０２と、上板層および反射層８０２を接合させる接着層（図示なし）を含む。
【００６２】
図８Ａに最良に示されるように、反射層８０２の前面８０４、例えば、上板層（図示なし）が結合される面は、第１方向を向く第１面８０４Ａと、第１方向と異なる第２方向を向く第２面８０４Ｂを含む異方性テクスチャ面である。第１および第２面８０４Ａ，８０４Ｂは、幾つかの実施形態において、反射体８００の全長に延在する。
【００６３】
図８Ａ〜図８Ｂは、入射光線８０６が、第１および第２面８０４Ａ，８０４Ｂの全長と略平行な水平方向成分を有する（図８Ｂに最良に図示）ように配向される反射体８００の端面図および前面図を示す。入射光線８０６は、更に、反射層８０２へ向かう下方成分（図８Ａに最良に図示）を含む。
【００６４】
反射層８０２に衝突すると、水平方向成分は、入射光線８０６から派生させられた反射光線８０８Ａ，８０８Ｂに導入される。特に、図８Ａの第１面８０４Ａに入射する入射光線８０６は、反射光線８０８Ａとして、右側（または、図８Ｂでは下方）へ水平に反射させられる一方、図８Ａの第２面８０４Ｂに入射する入射光線８０６は、反射光線８０８Ｂとして、左側（または、図８Ｂでは上方）へ水平に反射させられる。それ故、反射層８０２に衝突すると、入射光線８０６は、反射光線８０８Ａおよび８０８Ｂとして、水平方向に散乱させられる。図８Ａ〜図８Ｂの形態に係り、反射光線８０８Ａ，８０８Ｂとしての入射光線８０６の水平方向への散乱は、反射光線８０８Ａ，８０８Ｂが、入射光線８０６によって集合的に画定される面から外れて反射させられるので、本明細書では、「面外」散乱と呼ぶ。
【００６５】
図８Ｃ〜図８Ｄは、反射体８００の別の形態を示す。特に、図８Ｃ〜図８Ｄは、入射光線８１０が、第１および第２面８０４Ａ，８０４Ｂの全長と略直角な水平方向成分（図８Ｄに最良に図示）を有するように配向される反射体８００の側面図および上面図を示す。入射光線８０６は、更に、反射層８０２へ向かう下方成分（図８Ｃに最良に図示）を含む。
【００６６】
反射層８０２に衝突すると、入射光線８１０は、入射光線８１０が第１または第２面８０４Ａ，８０４Ｂに入射するかに応じて、第１角度または異なる第２角度で、上方に反射させられる。注目することとして、第１および第２角度は、第１または第２面８０４Ａ，８０４Ｂではなく、単一の基準面に対して考えられる。従って、第１面８０４Ａに入射する入射光線８１０は、反射光線８１２Ａとして、第１角度で反射させられる一方、第２面８０４Ｂに入射する入射光線８１０は、反射光線８１２Ｂとして、第２角度で反射させられる。第１角度は、反射光線８１２Ａが、反射光線８１２Ｂよりも小さい垂直方向成分（図８Ｃを参照）と、反射光線８１２Ｂよりも大きい水平方向成分（図８Ｄを参照）を有するように、第２角度よりも小さい。図８Ｃ〜図Ｄの形態に係り、異なる水平および垂直方向成分を伴い、反射光線８１２Ａ，８１２Ｂとしての入射光線８１０の散乱は、反射光線８１２Ａ，８１２Ｂが、入射光線８１０によって集合的に画定されるのと略同じ面で反射させられるので、本明細書では、「面内」散乱と呼ぶ。
【００６７】
図９は、入射光線が、図８Ａ〜図８Ｂの形態と同様に、第１および第２面８０４Ａ，８０４Ｂの全長と略平行な水平方向成分を有するように、反射体８００が配向させられた時に、反射体８００の入射光線への散乱作用を示す。より詳細には、図９は、反射体８００の一部を示しており、反射体８００は、第１および第２面８０４Ａ，８０４Ｂ（図９には図示なし）の全長が、基準矢印９０２と略平行であるように配向される。
【００６８】
更に、図９の例において、上板層９０４は、第１および第２面８０４Ａ，８０４Ｂの上方に配置される。上板層９０４は、幾つかの実施形態において、実質的に平坦である。或いは、または加えて、上板層９０４は、ガラスである。
【００６９】
図９は、更に、反射体８００の上板層９０４の端縁９０４Ａに隣接すると共に、実質的に平行して配置される端縁９０６Ａを有する略平坦な物体９０６を示す。物体９０６は、上板層９０４に対して角度θで配向され、この場合、θ＜１８０度である。
【００７０】
略平行にされた光ビーム（図示なし）は、基準矢印９０２と略平行な水平方向成分を備えて、反射体８００に向けられる。光ビームは、例えば、レーザポインタによって、供給されてよい。光ビームは、反射体８００に入射すると共に、その上に、第１光点９０８を生じさせる。光ビームの一部は、著しく拡散または散乱させられることなく、上板層９０４によって、物体９０６上で反射させられる。上板層９０４によって反射させられた光ビーム部分は、物体９０６上で、第２光点９１０を生じさせる。
【００７１】
光ビームの別の部分は、上板層９０４を貫通すると共に、反射層８０２の異方性テクスチャ前面８０４（図８Ａ〜図８Ｂ）に入射し、前面８０４は、第１および第２面８０４Ａ，８０４Ｂを含む。光ビームのこの部分は、前面８０４の第１および第２面８０４Ａ，８０４Ｂによって、水平方向に拡散および散乱させられると共に、物体９０６へ向けられる。光ビームの拡散および散乱部分は、付加された面外経路長に起因して、物体９０６上で、光アーチ９１２を生じさせる。図８Ａ〜図９に関して説明されたように、入射光線を拡散反射させることにより、反射体８００は、実質的に、ＰＶモジュール内において、個々のＰＶモセルまたはＰＶセル群で反射させられた光線の集中を回避し、この光線の集中は、さもなければ、ＰＶモジュールの性能に有害である。
【００７２】
Ｃ．点刻
図１０は、図１の太陽エネルギシステム１００に実装されてよい非集光拡散反射体１０００の更に別の例の態様を示す。反射体１０００は、上板層１００２と、接着層１００４と、反射層１００６を含む。任意で、反射体１０００は、更に、第２接着層１００８および後板１０１０を含む。
【００７３】
上板層１００２は、ガラス又は他の適当な材料であると共に、前面１０１２および後面１０１４を含む。上板層１００２は、第１屈折率を有する。更に、上板層１００２は、後面１０１４に形成される点刻パターン１０１６を含む。点刻パターン１０１６は、幾つかの実施形態において、後面１０１４の全体で等方性である。他の実施形態において、点刻パターン１０１６は、後面１０１４の全体で異方性である。
【００７４】
或いは、または加えて、幾つかの実施形態において、点刻パターン１０１６の頂対谷高さｈは、０．１から０．５ミリメートルの間である。他の実施形態において、点刻パターン１０１６の頂対谷高さｈは、０．１ミリメートル未満、または０．５ミリメートルより大きい。
【００７５】
接着層１００４は、ＥＶＡまたは他の適当な接着剤である。接着層１００４は、上板層１００２および反射層１００６を接合させる。更に、接着層は、上板層１００２の第１屈折率と異なる第２屈折率を有する。幾つかの実施形態において、第１および第２屈折率間の差は、０．０５から０．１５の間である。他の実施形態において、第１および第２屈折率間の差は、０．０５未満または０．１５より大きい。
【００７６】
上板層１００２の後面１０１４に形成される点刻パターン１０１６と組み合わされた上板層１００２の第１屈折率および接着層１００４の第２屈折率の不一致は、反射光線を拡散させる。例えば、図９は、２つの入射平行光線１０１８，１０２０を示す。光線１０１８は、上板層１００２を通り、点刻パターン１０１６の谷付近の点Ａに伝達される。光線１０１８は、点Ａで屈折させられ、反射層１００６によって反射させられ、且つ、再度、点Ｂで屈折させられて、反射光線１０１８Ａとして、上板層１００２の前面１０１２に対して角度θ１で、上板層１００２を出る。
【００７７】
光線１０２０は、上板層１００２を通り、点刻パターン１０１６の頂上の点Ｃへ伝達される。光線１０２０は、点Ｃで屈折させられ、反射層１００６によって反射させられ、且つ、再度、点Ｄで屈折させられて、反射光線１０２０Ａとして、上板層１００２の前面１０１２に対して角度θ２で、上板層１００２を出る。
【００７８】
光線１０１８，１０２０は、上板層１００２に入ると共に、上板層１００２を通り伝達される時に、平行であっても、光線１０１８，１０２０は、平行ではない上板層１００２と接着層１００４の界面に入射する。それ故、界面上の点Ａでの光線１０１８の入射角は、界面上の点Ｃでの光線１０２０の入射角と異なる。これら界面上の点Ａおよび点Ｃにおける入射角の差、並びに、第１および第２屈折率の差に起因して、光線１０１８は、光線１０２０が点Ｃにおいて屈折させられるのと異なる量で、点Ａにおいて屈折させられる。同様の理由により、光線１０１８，１０２０は、界面上の点Ｂおよび点Ｄにおいて、異なる屈折量を経る。
【００７９】
従って、反射光線１０１８Ａの角度θ１は、反射光線１０１２Ａの角度θ２と異なる。幾つかの実施形態において、反射体１００によって導入される光線１０１８Ａ，１０２０Ａ等の反射光線対間における角度差Δθは、１から４度の間である。他の実施形態において、角度差Δθは、１度未満または４度より大きい。
【００８０】
反射層１００６は、幾つかの実施形態において、分光選択フィルムである。他の実施形態において、反射層１００６は、分光選択性でない。分光選択反射層に関する更なる詳細は、以下に開示される。
【００８１】
第２接着層１００８は、ＥＶＡまたは他の適当な接着剤である。第２接着層１００８は、反射層１００８および後板１０１０を接合させる。
後板１０１０は、アルミニウムまたは他の適当な材料であると共に、反射体１０００への環境的保護をもたらす。任意で、後板１０１０は、その底面１０２２上で、０．６よりも大きい放射率を有する熱放射層であり、或いは、熱放射層を含む。幾つかの実施形態において、後板１０１０の相対的に高い放射率は、後板１０１０が、熱放射を吸収して、反射体１０００が、ＰＶモジュールの後側反射体として配置された時に、隣接するＰＶモジュール１０６（図１）によって放出された熱放射線を引き込むために、反射体１０００が吸熱器として作用するのを許容する。
【００８２】
Ｄ．鏡面反射制御
図１１Ａおよび図１１Ｂは、図１の太陽エネルギシステム１００に実装されてよい非集光拡散反射体１１００Ａ，１１００Ｂの更に別の例の態様を示す。反射体１１００Ａ，１１００Ｂの各々は、上板層１１０２と、第１接着層１１０４と、分光選択反射層１１０６と、後板１１０８を含む。任意で、反射体１１００Ａ，１１００Ｂは、反射体１１００Ａ，１１００Ｂの全ての層に機械的支持をもたらすために、枠１１１０を含む。
【００８３】
上板層１１０２は、ガラスまたは他の適当な材料である。
第１接着層１１０４は、ＥＶＡまたは他の適当な接着剤である。第１接着層は、上板層１１０２および分光選択反射層１１０６を接合させる。
【００８４】
幾つかの実施形態において、分光選択反射層１１０６は、特定の波長を反射させると共に、他の波長は伝達させられるように配置される一連のプラスチックまたは同様の材料の可変屈折率層である。任意で、プラスチック層の各々は、約１／４波長厚みであり、且つ、分光選択反射層１１０６は、約５００のこれらプラスチック層を含む。各プラスチック層の屈折率は、相互接続された時に、各プラスチック層を機械的に歪ませることにより、各プラスチック層内で制御されてよい。分光選択反射層１１０６として実装され得る市販のフィルムの一例は、３Ｍ社から「クールフィルム（ｃｏｏｌ  ｆｉｌｍ）」として販売されている。
【００８５】
図示される実施形態において、分光選択反射層１１０６は、入射角度に依存して、光学バンドパスフィルタとして集合的に機能する一以上の層を有するフィルムである。本例または他の例において、分光選択反射層１１０６は、異なる屈折率を備えた材料の積層を含み、反射光対伝達光の相対的に急なバンドパスフィルタ作用を可能にする。
【００８６】
或いは、または加えて、分光選択反射層１１０６は、第１の所定波長帯を反射させると共に、第２の所定波長帯を伝達させるように適合させられる変形高密度波長分割多重（「ＤＷＤＭ」）フィルタを含む。
【００８７】
図１１Ａ〜図１１Ｂの例において、分光選択反射層１１０６は、約０度の入射角において、約７００ナノメートル（「ｎｍ」）から約１３５０ｎｍの範囲で、光を反射させるように構成される。注目することとして、入射角は、図１１Ａ〜図１１Ｂの例において、上板層１１０２および分光選択反射層１１０６の少なくともいずれかと略直角な基準線１１１２に対して考えられる。
【００８８】
分光選択反射層１１０６によって反射させられた波長範囲は、本明細書では、「反射帯」と呼ぶ。反射帯は、入射角が増加するにつれて、下方へ移行する。特に、０度よりも大きい入射角において、分光選択反射層１１０６における入射光線の光路は、０度においてよりも長く、その結果、反射波長は、０度における反射波長と比較して、下方に移行する。幾つかの実施形態によれば、反射帯は、４５度の入射角において、約６００〜１２５０ｎｍであり、６０度の入射角において、約５００〜１１５０ｎｍであり、また、７０度の入射角において、約４００〜１０００ｎｍである。
【００８９】
図１２は、例示的なＰＶ材料の量子効率を表す曲線１２０２と、ＡＭＵ１．５太陽スペクトルを表す曲線１２０４を含むグラフである。ＰＶ材料は、幾つかの例において、珪素を含むと共に、幾つかの実施形態において、太陽エネルギシステム１００（図１）のＰＶモジュール１０６（図１）のＰＶセル６０２（図６Ａ）に実装され得る。
【００９０】
或いは、または加えて、ＰＶ材料は、銅インジウムガリウムセレニド（「ＣＩＧＳ」）、アモルファスシリコンまたはカドミウムテルル化合物等の薄膜吸収体を含む。本例および他の例において、分光選択反射層１１０６の波長選択性は、対応するＰＶ材料の反応に適合するように選択され得る。
【００９１】
図１２に戻り、また、曲線１２０２から最良に示されるように、ＰＶ材料の量子効率は、最大で約９００ｎｍである。対照的に、また、曲線１２０４から最良に示されるように、ＡＭＵ１．５太陽スペクトルは、最大で、ちょうど５００ｎｍ未満であり、且つ、ＡＭＵ１．５太陽スペクトルは、更に、ＰＶ材料には値が存在しない多量の相対的に低いエネルギの光子、例えば、約１２００ｎｍよりも大きい波長を有する光子を含む。
【００９２】
図１２は、更に、曲線１２０２および１２０４の合成績を表す曲線１２０６を含む。曲線１２０６は、本質的に、ＰＶ材料が、ＡＭＵ１．５太陽スペクトルから抽出し得る有用なエネルギを表す。
【００９３】
図１２は、また、０度、４５度、６０度、および７０度の夫々の入射角で、分光選択反射層１１０６に対する４つの反射帯１２０８Ａ〜１２０８Ｄを特定する。図示される実施形態において、また、０度の入射角では、分光選択反射層１１０６は、ＡＭＵ１．５太陽スペクトルからの有用なエネルギの約６０パーセントを反射する。更に、４５度、６０度、および７０度の入射角では、分光選択反射層１１０６は、ＡＭＵ１．５太陽スペクトルからの有用なエネルギの約７０パーセント、８５パーセント、および９２パーセント夫々を反射する。
【００９４】
再度、図１を参照すると、ＰＶモジュール１０６は、概して、太陽と対向するように整列させられる。例えば、北半球では、ＰＶモジュール１０６は、少なくとも部分的に南方を向くように整列させられる。対照的に、反射体１０８は、光をＰＶモジュール１０６に反射させるように、ＰＶモジュールと反対側に、また、少なくとも部分的に北方を向いて配置される。地軸のその軌道面に対する傾動は、北半球において、太陽エネルギシステム１００の所定の固定設置について、入射光線が、０度よりも大きいある入射角において、反射体１０８に入射するように、北半球において、北方への成分を有する太陽からの入射光線を結果的に得る。
【００９５】
従って、反射体１１００Ａ，１１００Ｂとして、太陽エネルギシステム１００に反射体１０８を実装することにより、反射体１０８は、ＰＶモジュール１０６のＰＶ材料の量子効率帯と大きく重なる限定された反射帯を選択的に反射させ得る一方、反射体１０８を通して、限定反射帯を外れた波長を有する光を、吸収または伝達する。本例の反射体１０８は、入射光の大部分を吸収または伝達するので、反射体１０８は、従来の反射体よりも弱い反射を生じさせ、ひいては、従来の反射体よりも少ない光学的な危険性を提示する。本例の反射体１０８は、更に、迷反射の形態をなすより少ない光学的な害、例えば、より少ない光害を提示する。
【００９６】
図１１Ａ〜図１１Ｂに戻ると、後板１１０８は、アルミニウムまたは他の適当な材料であると共に、反射体１１００Ａ，１１００Ｂに対して、環境的な保護をもたらす。幾つかの実施形態において、後板１１０８は、図８Ａ〜図８Ｄに関して上述されたような、異方性テクスチャ前面を含む。或いは、または加えて、後板１１０８は、上板層１１０２よりも大きい熱膨張係数を有すると共に、図７Ａ〜図７Ｂに関して上述されたように、クラウンを形成する。
【００９７】
反射体１１００Ａ，１１００Ｂの両方ともが、更に、第２接着層１１１４を含む。第２接着層１１１４は、ＥＶＡまたは他の適当な接着剤である。図１１Ｂの例において、第２接着層１１１４は、分光選択反射層１１０６および後板１１０８を接合させる。
【００９８】
任意で、反射体１１００Ａ，１１００Ｂの一方または両方が、後板１１０８の後面に接合される放射層１１１５を含む。放射層１１１５は、黒色ＰＥＴまたは他の適当な材料などの熱放射層である。放射層１１１５は、幾つかの実施形態において、０．６よりも大きく、或いは等しい放射率を有する。或いは、または加えて、放射層１１１５の相対的に高い放射率は、反射体１１００Ａ，１１００Ｂが熱放射を吸収するのを可能にして、本質的に、反射体１１００Ａ，１１００Ｂが、後側反射体として、ＰＶモジュール１０６に配置された時に、隣接するＰＶモジュール１０６（図１）によって放射される熱放射を取り込むために、反射体１１００Ａ，１１００Ｂが吸熱体として作用するのを許容する。
【００９９】
任意で、また、図１１Ａを参照すると、反射体１１００Ａは、更に、着色層１１１６および第３接着層１１１８を含む。着色層１１１６は、第２接着層１１１４によって、分光選択反射層１１０６と接合される。幾つかの実施形態において、着色層１１１６は、第２および第３接着層１１１８と同時押出し成形される。
【０１００】
着色層１１１６は、着色層１１１６に所望の色を得るために、１またはそれ以上の色素を用いるポリエチレンテレフタレート（「ＰＥＴ」）、ポリメチルメタクリレート（「ＰＭＭＡ」）、Ｔｅｄｌａｒ（登録商標）、他の（複数の）フッ化材料、または他の適当な材料である。着色層１１１６は、反射体１１００Ａの他の層と組み合わせて、前方から見た時に、反射体１１００Ａの視覚的に認識可能な色を決定する。例えば、着色層１１１６は、幾つかの実施形態において、反射体１１００Ａが、普通に見た時に、水色、コバルトブルー、または深紫に見えるように、或いは、法線１１１２に対して大きい（例えば、４５度よりも大きい）角度から見た時に、赤黄色に見えるように、黒色ＰＥＴまたは黒色ＰＭＭＡの層である。
【０１０１】
本例および他の例において、分光選択反射層１０６の反射帯から外れた光線は、分光選択反射層１１０６を通り伝達され、且つ、そのエネルギは、着色層１１１６によって吸収される。図１に関して指示されたように、分光選択反射層１１０６の反射帯から外れた光線の多くはまた、これら光線のＰＶ材料への衝突が、電気に変換されることなく、熱を発生させるように、対応するＰＶ材料の量子効率帯から外れる。しかしながら、本例において、対応するＰＶで反射させられると共に、熱を発生させるのではなく、反射帯から外れた光線は、分光選択反射層１１０６を通り伝達され、着色層１１１６によって吸収され、且つ、それらのエネルギは、反射体１１００Ａにおいて、熱に変換される。
【０１０２】
例えば、図１１Ａは、複数の波長から作られる入射光線１１２２を示す。光ビーム１１２２の第１部分は、第１反射部分１１２２Ａとして、上板層１１０２によって反射させられる。光ビーム１１２２の第２部分は、上板層１１０２および第１接着層１１０４を貫通すると共に、第１伝達部分１１２２Ｂとして、法線に対して入射角度θで、分光選択反射層１１０６に入射する。分光選択反射層１１０６の反射帯内における光ビーム１１２２の第１伝達部分１１２２Ｂの波長は、第２反射部分１１２２Ｃとして、分光選択反射層１１０６によって反射させられる。分光選択反射層１１０６の反射帯から外れた第１伝達部分１１２２Ｂの波長は、第２伝達部分１１２２Ｄとして、分光選択反射層１１０６を通り伝達される。光ビーム１１２２の第２伝達部分１１２２Ｄは、着色層１１１６によって吸収される。
【０１０３】
或いは、他の実施形態の着色層１１１６は、反射体１１００Ａが、通常に見られた時に、黄色または明るい青色として現れるように、白色ＰＥＴ（ＰＥＴの色素としてチタンダイオードを用いる）、白色ＰＭＭＡ、Ｔｅｄｌａｒ（登録商標）、または他のフッ化材料の層である。本例および他の例において、光ビーム１１２２の第２伝達部分１１２２Ｄは、着色層１１１６によって拡散反射させられ、これは、本例では、白色である。分光選択反射層１１０６が、その時点で、これらの波長と逆方向に反射させるように、白色の背景から反射する拡散光のより大きな角度成分が、高度で、分光選択反射層１１０６と再度相互作用する時など、いくらかの減衰が、短波長カットオフ付近で生じる。
【０１０４】
本例の着色層１１１６によって反射させられた拡散光線の大部分は、分光選択反射層１１０６を介して、戻るように伝達される。伝達された光線の殆どは、隣接するＰＶモジュールから離れるように向けられるが、伝達された光線の幾らかの割合は、ＰＶモジュールに衝突する。幾つかの実施形態において、ＰＶモジュールと衝突する伝達光線の割合は、約２０パーセントである。ＰＶモジュールと衝突する伝達光線の割合は、通常は、対応するＰＶ材料の量子効率帯を外れ、ひいては、ＰＶモジュールで熱を発生させる傾向にある。
【０１０５】
着色層が黒色であると共に、分光選択反射層１１０６を通り伝達される光線を吸収する前例と比較して、着色層１１１６が白色である本例は、黒色着色層１１１６を備えた反射体１１００Ａよりも、相対的により低温で作動する反射体１１００Ａが結果的に得られる。本例は、また、黒色着色層１１１６を備えたより高温で作動する反射体１１００Ａと比較して、反射体１１００Ａの後方に配置されるＰＶモジュールの後側からのより多くの熱放射を、反射体１１００Ａが吸収するのを許容する。
【０１０６】
幾つかの実施形態において、曇天の間に、ＰＶモジュール１０６（図１）に入射する直接的な太陽光の量は、ＰＶモジュール１０６に入射する光の合計の約９０パーセントである一方、ＰＶモジュール１０６に入射する光の合計の残りの１０パーセントは、拡散光である。幾つかの例において、雲が太陽の前を通過する時に、ＰＶモジュール１０６に入射する拡散光の割合は、２０パーセント以上まで増加する。更に、拡散採光状況下では、分光選択反射層１１０６の反射帯は、より高い波長に移行する。従って、拡散反射する白色着色層１１１６を、分光選択反射層１１０６の後方に含むことにより、分光選択反射層１１０６に入射する拡散採光の幾らかは、分光選択反射層１１０６を通り伝達され、白色着色層１１１６によって拡散反射され、且つ、分光選択反射層１１０６を通り戻るように伝達され、その場合、伝達される光の所定の割合は、入射する光が、正常に反射体１１００Ａに入射するとしても、隣接するＰＶモジュールに入射する。それ故、反射体１１００Ａに白色着色層１１１６を実装させることにより、曇天状況下において、正常な入射採光のより多くの部分が、最終的に、隣接するＰＶモジュールで反射させられることにより、他の反射体構成と比較して、曇天状況下における反射体１１００Ａの反射効率が高まる。
【０１０７】
引き続き図１１Ａを参照すると、第３接着層１１１８はＥＶＡまたは他の適当な接着剤である。第３接着層１１１８は、着色層１１１６および後板１１０８を接合させる。
図１１Ｂを参照すると、図示される実施形態において、後板１１０８は、異方性テクスチャ前面を含む。その結果、後板１１０８は、分光選択反射層１１０６を通り伝達させるあらゆる光を拡散反射させる。
【０１０８】
より詳細には、図１１Ｂは、複数の波長からなる入射光ビーム１１２４を示す。光ビーム１１２４の第１部分は、第１反射部分１１２４Ａとして、上板層１１０２によって反射させられる。光ビーム１１２４の第２部分は、上板層１１０２および第１接着層１１０４を貫通すると共に、第１伝達部分１１２４Ｂとして、法線に対して入射角θで、分光選択反射層１１０６に入射する。分光選択反射層１１０６の反射帯内における光ビーム１１２４の第１伝達部分１１２４Ｂの波長は、第２反射部分１１２４Ｃとして、分光選択反射層１１０６によって反射させられる。分光選択反射層１１０６の反射帯から外れた第１伝達部分１１２４Ｂの波長は、第２伝達部分１１２４Ｄとして、分光選択反射層１１０６を通り伝達される。次に、第２伝達部分１１２４Ｄは、異方性テクスチャ後板１１０８によって拡散反射させられると共に、第３伝達部分１１２４Ｅとして、反射体１１０８Ｂから戻るように伝達される。
【０１０９】
幾つかの実施形態において、異方性テクスチャ後板１１０８による光ビーム１１２４の第２伝達部分１１２４Ｄの拡散反射は、図１１Ａの反射体１１００Ａの白着色層１１１６による光ビーム１１２２の第２伝達部分１１２２Ｄの拡散反射と、作用が類似する。同様に、拡散反射させられた光線の大部分は、分光選択層１１０６を通り、且つ隣接するＰＶモジュールから離れて戻るように伝達されるが、伝達された光線の幾らかの割合、例えば、幾つかの例において、約２０パーセントは、ＰＶモジュールに衝突する。
【０１１０】
図１１Ｃ〜図１１Ｄを更に参照すると、反射体１１００Ａ，１１００Ｂが実装され得る２つの例示的な太陽エネルギシステム１１５０Ａ，１１５０Ｂが開示される。太陽エネルギシステム１１５０Ａ，１１５０Ｂの各々は、図１の太陽エネルギシステム１００と同様であると共に、一以上のモジュール列１０２と、一以上の反射体列１０４を含む。各モジュール列１０２は、複数のＰＶモジュール１０６を含む。各反射体列１０４は、図１１Ｃの例の複数の反射体１１００Ａ、或いは、図１１Ｄの例の複数の反射体１１００Ｂを含む。図１１Ｃおよび図１１Ｄの各々において、ＰＶモジュール１０６の左側の反射体１１００Ａ，１１００Ｂは、前側反射体１１００Ａ，１１００Ｂであり、且つ、ＰＶモジュール１０６の右側の反射体１１００Ａ，１１００Ｂは、後側反射体１１００Ａ，１１００Ｂである。
【０１１１】
図１１Ｃは、更に、光ビーム１１２２、並びに、前側反射体１１００ＡからＰＶモジュール１０６に反射させられる光ビーム１１２２の第１および第２反射部分１１２２Ａ，１１２２Ｃを示す。
【０１１２】
図１１Ｄは、同様に、光ビーム１１２４、並びに、光ビーム１１２４の第１および第２反射部分１１２４Ａ，１１２４Ｃを示す。図１１Ｄは、更に、異方性テクスチャ後板１１０８によって拡散反射させられる第３伝達部分１１２４Ｅを示す。
【０１１３】
図１１Ｃおよび図１１Ｄの例示的な実施形態において、ＰＶモジュール１０６は、作動の間に、熱エネルギを生成し、その熱エネルギの幾らかは、ＰＶモジュール１０６の後側から外へ、図１１Ｃおよび図１１Ｄの右側に示される各後側反射体１１００Ａ，１１００Ｂの後ろへ向けて放射される。熱放射は、図１１Ｃおよび図１１Ｄにおいて、矢印１１２６によって提示される。熱放射１１２６の少なくとも幾らかは、放射層１１１５を介して、後側反射体１１００Ａ，１１００Ｂによって吸収されることにより、ＰＶモジュール１０６の冷却を促すために、熱放射１１２６を、ＰＶモジュール１０６の後ろから離れるように取り込む。
【０１１４】
図１１Ａおよび図１１Ｂに戻ると、分光選択反射層１１０６の端縁は、密封性を向上させるために、第１および第２接着層１１０４，１１１４の端縁の前で、任意に終端をなす。更に、分光選択反射層１１０６は、上板層１１０２，後板１１０８、および枠１１１０の間において、反射体１１００Ａ，１１００Ｂ内で封止されることにより、環境的に保護される。
【０１１５】
或いは、または加えて、分光選択反射層１１０６の反射帯は、紫外線（「ＵＶ」）スペクトルの大部分、例えば約１０ｎｍから４００ｎｍ、また、赤外線（「ＩＲ」）スペクトルの大部分、例えば、約７５０ｎｍから１０マイクロメートルを除外する。反射帯からのＵＶスペクトルの除外は、対応するＰＶモジュール１０６に衝突するＵＶ放射線の量を制限することにより、反射体が、ＵＶスペクトルをＰＶモジュールへ反射させる構成と比較して、ＰＶモジュール１０６の環境的強靭性を向上させる。反射帯からのＩＲスペクトルの除外は、対応するＰＶモジュール１０６に衝突するＩＲ放射線（例えば、殆どが熱）の量を制限し、同様に、ＰＶモジュール１０６の環境的強靭性を向上させる。
【０１１６】
図７Ａ〜図８Ｄおよび図１０〜図１１Ｂに関して上述された反射体形態は、図１および図１１Ｃ〜図１１Ｄの太陽エネルギシステム１００、１１５０Ａ，１１５０Ｂの幾つかの実施形態において、利用するのに適当な非集光反射体を得るために、任意の方法で変形或いは組み合わされ得る。例えば、図７Ａ〜図７Ｂに関して説明されたクラウニングは、単独で、或いは、異方性面テクスチャリング（図８Ａ〜図８Ｄ）、点刻（図１０）、または分光反射制御（図１１Ａ〜図１１Ｂ）の一以上と組み合わせて実装され得る。或いは、または加えて、図８Ａ〜図８Ｄに関して説明された異方性面テクスチャリングは、単独で、或いは、クラウニング（図７Ａ〜図７Ｂ）、点刻（図１０）、または分光反射制御（図１１Ａ〜図１１Ｂ）の一以上と組み合わせて実装され得る。或いは、または加えて、図１０に関して説明された点刻は、単独で、或いは、クラウニング（図７Ａ〜図７Ｂ）、異方性面テクスチャリング（図８Ａ〜図８Ｄ）、または分光反射制御（図１１Ａ〜図１１Ｂ）の一以上と組み合わせて実装され得る。或いは、または加えて、図１１Ａ〜図１１Ｂに関して説明された分光反射制御は、単独で、或いは、クラウニング（図７Ａ〜図７Ｂ）、異方性面テクスチャリング（図８Ａ〜図８Ｄ）、または点刻（図１０）の一以上と組み合わせて実装され得る。
ＩＶ．別例太陽エネルギシステム
図１３を更に参照すると、別例の太陽エネルギシステム１３００が、幾つかの実施形態に係り開示される。より詳細には、図１３は、太陽エネルギシステム１３００の簡素概略図を示す。太陽エネルギシステム１３００は、幾つかの点に関して、図１の太陽エネルギシステム１００と類似すると共に、複数のモジュール列１３０２および複数のインバータ１３０４を含む。
【０１１７】
モジュール列１３０２の各々は、複数のＰＶモジュール１３０６を含む。各モジュール列１３０２内のＰＶモジュール１３０６は、互いに並列に接続される。更に、ＰＶモジュール１３０６の各々は、上述されたＰＶモジュール１０６と略同一に構成される。例えば、ＰＶモジュール１３０６の各々は、複数のＰＶセル列に配置される複数のＰＶセルを含み、各セル列のＰＶセルは、互いに並列に電気的に接続され、且つ、セル列は、互いに直列に電気的に接続される。
【０１１８】
更に、幾つかの実施形態において、ＰＶモジュール１３０６の各々は、最大ピーク電力を独立して制御すると共に、太陽エネルギシステム１３００の他のＰＶモジュール１３０６の出力電圧を独立して制御するように構成される。或いは、または加えて、ＰＶモジュール１３０６の各々は、ＰＶモジュールの生成能力がインバータ１３０４の容量より低い時などの幾つかの状況下において、一定電流モードで作動するように、或いは、一以上のインバータ１３０４が故障し、或いは、インバータ１３０４の容量が、別の場合には、ＰＶモジュール１３０６の生成容量より低くなった時などの他の状況下において、一定電圧モードでの作動に移行するように構成される。
【０１１９】
図１３の例示的な実施形態において、太陽エネルギシステム１３００は、１対１のインバータ１３０４対モジュール列１３０２の比率を有する。そのようなものとして、各インバータ１３０４は、対応するモジュール列１３０２に電気的に接続されると共に、対応するモジュール列１３０２において、ＰＶモジュール１３０６によって集合的に生成したＤＣ入力を受け取るように構成される。図１のインバータ１１０と同様に、インバータ１３０４は、ＤＣ入力を、ＡＣライン１３０８に送り込まれるＡＣ出力に変換するように構成される。インバータ１３０４は、幾つかの実施形態において、低電圧インバータであり、例えば、インバータ１３０４の各々は、約５０ボルトから６０ボルトの間の電圧を有するＤＣ入力を受け取るように構成される。他の実施形態において、インバータ１３０４は、５０ボルト未満、或いは６０ボルトよりも大きい電圧を有するＤＣ入力を受け取るように構成される。
【０１２０】
更に、幾つかの実施形態において、インバータ１３０４の各々は、約５キロワット（「ｋＷ」）に定格される。或いは、または加えて、インバータ１３０４の各々は、約３ｋＷから２０ｋＷの間に定格される。或いは、または加えて、各インバータ１３０４は、３キロワット未満、或いは２０ｋＷよりも大きく定格される。
【０１２１】
引き続き、図１３を参照すると、太陽エネルギシステム１３００は、更に、複数の選択器回路１３１０を含む。各選択器回路１３１０は、対応するモジュール列１３０２およびインバータ１３０４の間で、電気的に接続される。加えて、選択器回路１３１０は、互いに電気的に接続される。一般的に、各選択器回路１３１０は、対応するインバータが故障した場合に、対応するインバータ１３０４のＤＣ入力を、一以上の他のインバータ１３０４へ再経由させるように構成される。例えば、インバータ１３０４Ａが故障した場合には、選択器回路１３１０Ａは、インバータ１３０４ＡのＤＣ入力を、少なくとも選択器回路１３１０Ｂ，１３１０Ｃを介して、他のインバータ１３０４へ再経由させるように構成される。
【０１２２】
或いは、または加えて、選択器回路１３１０は、始動順序および低照射日の少なくともいずれかの間に、太陽エネルギシステム１３００の効率を最大限にするために採用され得る。例えば、インバータ１３０４の各々の始動値、例えば、作動設定値は、特定量の電力が、太陽エネルギシステム１３００によって生成されるまで、１つのインバータ１３０４のみが最初に始動するように、独立して設定される。この期間に、選択器回路１３１０は、電力を、初期に始動させられたインバータ１３０４を経由させる。次に、太陽エネルギシステム１３００の電力出力が、一以上の所定の閾値に達すると、更なるインバータ１３０４が始動する。幾つかの実施形態において、インバータ１３０４の変換効率が、より低い電力レベル、例えば、約５００ワット（「Ｗ」）未満において、相対的により低いのに対して、変換効率は、インバータ１３０４が効率良いレベルにあって増加する電力出力を扱うのに必要とされる時に、インバータ１３０４を運転中にすることによってのみ改良される。
【０１２３】
選択器回路１３１０の各々は、両極断路箱、或いは、他の適当な選択器回路である。或いは、または加えて、選択器回路１３１０の各々は、一以上のフューズ１３１２を含む。幾つかの実施形態において、フューズ１３１２の各々は、少なくとも１００アンペア（「Ａ」）フューズである。
【０１２４】
図１３の実施形態において、インバータ１３０４の各々は、対応するモジュール列１３０２と接続される。より一般的には、インバータ１３０４の各々は、ＰＶモジュール１３０６群と接続され、各インバータ１３０４の定格容量は、対応する一群のＰＶモジュール１３０６の累積定格出力よりも大きく、または等しく、且つ、各グループ内の全てのＰＶモジュール１３０６は、並列に電気的に接続される。それ故、５ｋＷに定格されるインバータ１３０４およびモジュール列１３０２毎に相対的に少ない数のＰＶモジュール１３０６、例えば、モジュール列１３０２毎に６つのＰＶモジュール１３０６を含む太陽エネルギシステムにおいて、各インバータ１３０４は、並列に電気的に接続されると共に、３つのモジュール列１３０２におよぶ２０個以上のＰＶモジュール１３０６のグループと接続されてよい。別例として、図１は、各インバータ１１０が、各々１２個のＰＶモジュール１０６の２列のモジュール列１０２と接続される太陽エネルギシステム１００を示す。
【０１２５】
更に、グループ内の全てのＰＶモジュール１３０６が並列に接続されるグループに、ＰＶモジュール１３０６が分割される例において、各選択器回路１３１０は、ＰＶモジュール１３０６のグループおよび対応するインバータ１３０４の間で電気的に接続される一方、選択器回路１３１０は、互いに付加的に接続される。
【０１２６】
図１４は、多様な状況下において、様々な太陽エネルギシステムの性能を比較するグラフである。特に、図１４は、複数の曲線１４０２，１４０４，１４０６，１４０８，１４１０を含む。第１曲線１４０２は、各々５ｋＷで定格される５列のモジュール列と、５つのインバータを有する太陽エネルギシステムの一日の電力受渡を表しており、各インバータは、対応するモジュール列と接続されており、最終工程損失を伴わず、また、分天時に最適に整列させられる。
【０１２７】
第２曲線１４０４は、第１曲線１４０２に対応する同じ太陽エネルギシステムの一日の電力受渡を表しており、ただし、５つのモジュール列内のＰＶモジュールの温度増加に殆ど起因して、システムは、約１２パーセントの最終工程損失を経る。
【０１２８】
第３および第４曲線１４０６，１４０８は、５つのインバータのうちの１つが故障した場合に、１２パーセントの最終工程損失下において、第２曲線１４０４に対応する同じ太陽エネルギシステムの一日における電力受渡を表す。第３曲線１４０６に対応する太陽エネルギシステムの５つのインバータ全てが、図１３の形態において、冗長的に相互接続される。そのようなものとして、故障したインバータへのＤＣ入力は、残りのインバータを再経由させられる。第２および第３曲線１４０４，１４０６を比較することにより分かるように、全てのインバータが冗長的に相互接続された時に、１つのインバータの故障は、太陽エネルギシステムの電力受渡に最小の影響を及ぼす。
【０１２９】
対照的に、第４曲線１４０８に対応する太陽エネルギシステムは、冗長的に相互接続されていないインバータを含む。それ故、５つのインバータのうちの１つが故障した時に、第４曲線１４０８に対応する太陽エネルギシステムは、第３曲線１４０６に対応する太陽エネルギシステムにおいてよりも、ずっと大きな出力低下を経験する。
【０１３０】
最後に、第５曲線１４１０は、１つのインバータおよび５パーセントの最終工程損失を伴い、５ｋＷに定格される１列のモジュール列を有する太陽エネルギシステムの一日における電力受渡を表す。
【０１３１】
本発明は、その精神または本質的な特性から逸脱することなく、他の特定形態に具体化されてよい。説明される実施形態は、全ての点において、例示としてのみ考慮されるべきであり、限定的に考慮されるべきではない。従って、本発明の範囲は、以下の説明によってではなく、添付の請求の範囲によって指示される。請求の範囲の同等物の意味および範囲内において生じる全ての変更は、それらの範囲内に包含される。
【図１】
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【図２Ａ】
0005301685.tif 000003
【図２Ｂ】
0005301685.tif 000004
【図２Ｃ】
0005301685.tif 000005
【図２Ｄ】
0005301685.tif 000006
【図３Ａ】
0005301685.tif 000007
【図３Ｂ】
0005301685.tif 000008
【図４Ａ】
0005301685.tif 000009
【図４Ｂ】
0005301685.tif 000010
【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
0005301685.tif 000014
【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
0005301685.tif 000016
【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
0005301685.tif 000018
【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
0005301685.tif 000020
【図８Ｄ】
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【図９】
0005301685.tif 000022
【図１０】
0005301685.tif 000023
【図１１Ａ】
0005301685.tif 000024
【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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