(57)【要約】第一の薄膜光起電力セル（１）を第二の薄膜光起電力セル（２、３）に電気的に結合するための結合デバイスであって、この結合デバイスは、第一のセルおよび第二のセルの協働する各縁部領域の上に、これらと電気的に接触している導電性層（６）を配置するための少なくとも１つの磁気的なプレス要素（７）を備えている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の薄膜光起電力セル（１）を第二の薄膜光起電力セル（２、３）に電気的に結合するための結合デバイスにおいて、前記第一のセル（１）および前記第二のセル（２、３）のそれぞれの少なくとも一部の上に、これらと電気的に接触している電気的接触手段を配置するための少なくとも１つの磁気的なプレス要素（７）を備えることを特徴とする結合デバイス。
【請求項２】
前記接触手段が導電体を備えることを特徴とする請求項１に記載の結合デバイス。
【請求項３】
前記接触手段は、前記第一のセル（１）と前記第二のセル（２、３）を、これらの縁部領域が重なった状態で、電気的に接触させるために、前記第一のセル（１）および前記第二のセル（２、３）の協働する前記縁部領域のそれぞれの上にある導電性層（６）を備えることを特徴とする請求項１に記載の結合デバイス。
【請求項４】
２つの協働する永久磁気によるプレス要素（７）を備え、この２つのプレス要素の間に、前記第一のセル（１）および前記第二のセル（２、３）の少なくとも一部が相互に電気的に接触して収容されることを特徴とする請求項３に記載の結合デバイス。
【請求項５】
前記磁気的なプレス要素が、前記第一のセルおよび前記第二のセルの協働する前記縁部領域の上にある永久磁石材料の層を備えることを特徴とする請求項４に記載の結合デバイス。
【請求項６】
前記少なくとも１つの磁気的なプレス要素が、前記第一のセルの第一の縁部領域の上にある永久磁石材料の層を備え、前記第二のセルが、第二の縁部領域の上に強磁性材料の層が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の結合デバイス。
【請求項７】
前記第二のセルの第二の縁部領域が、強磁性材料を含有する担体箔の縁部領域であることを特徴とする請求項６に記載の結合デバイス。
【請求項８】
前記導電性層（６）が、前記永久磁石材料の層および前記強磁性材料の層の上にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の結合デバイス。
【請求項９】
前記強磁性材料が、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）およびニッケル（Ｎｉ）を含む材料の群から選択されることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の結合デバイス。
【請求項１０】
前記導電性層が金（Ａｕ）を含有することを特徴とする請求項５〜９のいずれかに記載の結合デバイス。
【請求項１１】
本結合デバイスにより結合された２つのセル（１、２、３）を、これらセルの平面方向への移動に対して、固定するための固定手段（８）が設けられていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の結合デバイス。
【請求項１２】
前記固定手段が、前記少なくとも１つのプレス要素（７）ならびに前記第一のセル（１）および前記第二のセル（２、３）に形成された協働する穴の中を延びる絶縁材料の固定ピン（８）を備えることを特徴とする請求項１２に記載の結合デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第一の薄膜光起電力セルを第二の薄膜光起電力セルに電気的に結合するための結合デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜光起電力セルは、一般に、担体箔を備えており、この担体箔の一方の面には光起電力層が形成されており、この光起電力層には、入射光の下で生成する電荷担体を第一の方向に輸送するための導体が設けられている。電荷担体を第一の方向とは反対の第二の方向に輸送する目的で、担体箔の反対側の面に導電性層が設けられているか、または担体箔全体が導電性材料からなっている。
【０００３】
光起電力層は、例えば、セレン化銅インジウム（ＣｕＩｎＳｅ2、一般にＣＩＳと呼ばれる）を含んでおり、このＣＩＳには、アルミニウム（Ａｌ）導体のパターンが配列されており、層は例えばチタン（Ｔｉ）等の金属担体箔上に形成されており、ＣＩＳの付着を促進するためにフッ化ナトリウム（ＮａＦ）の中間層を適用することが好ましい。
【０００４】
別の薄膜光起電力セルにおいて、光起電力層は、例えば、アモルファスシリコン（Ｓｉ）を含んでおり、このアモルファスシリコンは、例えばポリエチレン（ＰＥＴ）の箔の下面に導電性コーティング層が設けられたもの等の金属化プラスチック担体箔上に形成されている。
【０００５】
現在の薄膜光起電力セルの問題は、薄膜光起電力セルが機械的に脆弱であり、その結果として電気的に直列に接続するのが困難なことである。電気的な直列接続は、例えば、第一のセルのアルミニウム導体と第二のセルのチタン担体箔との間にアルミニウム細片を使用し、この細片を超音波溶接によって固定することで実現されている。光起電力層と担体層との間の付着は溶接中いくつかの場所で損なわれるため、溶接は光起電力セルに損傷を与えることが多い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、薄膜光起電力セルに損傷を与えることなく、薄膜光起電力セルを電気的に結合するための結合デバイスを提供することである。
【０００７】
さらなる目的は、これを使用すれば、薄膜光起電力セルを効率的に、迅速で、かつ信頼性の高い方法で結合することができる結合デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
これら目的は、特許請求の範囲に記載した結合デバイスによって実現され、本発明に係る結合デバイスは、第一のセルおよび第二のセルのそれぞれの少なくとも一部の上に、これらと電気的に接触している電気的接触手段を配置するための少なくとも１つの磁気的なプレス要素を備えている。
【０００９】
第一の実施形態において、前記接触手段は、例えばアルミニウム箔または銅箔のストリップ等の導電体によって提供され、この導電体は、第一のセルと第二のセルをそれぞれ接続するために、前記磁気的なプレス要素によって電気的接触点において押圧される。
【００１０】
次の実施形態において、前記接触手段は、第一のセルおよび第二のセルの縁部領域が重なった状態で、第一のセルと第二のセルとの間に電気的接続を引き起こすために、協働する前記縁部領域上にそれぞれある導電性層によって提供される。ここで、この電気的結合は、なされるべきである第一のセルと第二のセルとの間のストリップ状の導体を使用することなく、第一のセルと第二のセルとの間の直接的な機械的接触によって行われる。
【００１１】
実際に有利な実施形態において、本発明に係る結合デバイスは、２つの協働する永久磁気によるプレス要素を備えており、これらプレス要素の間に、第一のセルと第二のセルの少なくとも一部が相互に電気的に接触して収容される。ここで、部分的に相互に重なり合う２つのセルは、２つの永久磁石の間で重なり合った部分に沿ってそれらを締め付けることによって、機械的かつ電気的に結合される。
【００１２】
さらなる実施形態において、前記磁気的なプレス要素は、第一のセルおよび第二のセルのそれぞれの協働する縁部領域の上にある永久磁石材料の層を含む。
【００１３】
この実施形態において、前記プレス要素は、結合のためにセルと一体となっており、セルの結合は、重なり合う位置において協働する縁部領域を有するこれらのセルの位置決めを含むにすぎない。
【００１４】
別の実施形態において、前記少なくとも１つの磁気的なプレス要素は、第一のセルの第一の縁部領域上に、永久磁石材料の層を備えており、第二のセルは、第二の縁部領域上に強磁性材料の層が設けられている。
【００１５】
後者の実施形態において、第二のセルの第二の縁部領域は、例えば、強磁性材料を含有する担体箔の縁部領域である。
【００１６】
接触手段を形成する導電層は、永久磁石材料および強磁性材料の各層上に設けることが好ましい。それゆえ、永久磁石材料および強磁性材料の層は、最適な機械的結合をもたらし、永久磁石材料および強磁性材料のこれら層上の各導電性コーティング層は、第一のセルと第二のセルとの間に最適な電気的接触をもたらす。
【００１７】
永久磁石材料は、結合のために光起電力セルが用いられる条件に従って、それ自体は既知の材料である、例えば、ハードフェライトセラミック、ネオジム−鉄−ボロン、サマリウム−コバルトまたはアルミニウム−ニッケル−コバルト（「アルニコ」）から選択される。
【００１８】
強磁性材料は、例えば、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、希土類の元素ならびにこれらの元素の１つまたは２以上の合金および化合物を含んでなる材料の群より選択され、導電性層は、例えば金（Ａｕ）を含有する。
【００１９】
実際に有利な実施形態において、本発明に係る結合デバイスは、本結合デバイスに結合されている２つのセルを、これらセルの平面方向への移動に対して、固定するための固定手段が設けられており、この固定手段は、例えば、前記少なくとも１つのプレス要素ならびに第一および第二のセルに形成されている協働する穴の中を延びる絶縁材料の固定ピンを備えている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、例示的な実施形態に基づいて本発明を説明する。
【００２１】
図中、同じ構成要素は、同じ符号で示されている。
【００２２】
図１および図２には、直列に接続された３つの太陽電池１、２、３が示されており、これらはそれぞれチタン箔４をそれぞれ備えており、箔４上には光起電力層５が形成されており、層５には電荷担体を輸送するための金属導体６のパターンが設けられている。ここで、チタン箔４は反対方向に電荷担体を輸送するためのものである。太陽電池１、２、３は、セル２または１のチタン箔４が、隣のセル１または３の縁部領域に沿った金属化パターン６上の縁部領域に沿って配置されていることで、直列に接続されている。協働する永久磁石７の対は、結合させるために、セル３、１および１、２の縁部領域の上および下に、セル平面に対して垂直な力を加え、それゆえチタン箔４と金属化パターン６の各間に良好な電気的接触をもたらす。このようにして結合したセル１、２、３は、例えばＫａｐｔｏｎ（登録商標）やポリアミド等の絶縁性プラスチック材料のピン８を固定することによって、セルの平面方向への移動に対して固定される。ピン８は、磁石７および結合した太陽電池１、２、３のぴったり合う形の穴を通って、これらセル１、２、３の平面に垂直な方向に延びる。
【００２３】
図３および図４には、太陽電池３、１、２（一部）が示されており、これらは、セル２または１のチタン箔４のストリップが、隣のセル１または３の金属化パターン６の縁部領域に配置されていることで、直列に接続されている。協働する永久磁石７の対は、結合させるために、セル３、１および１、２の縁部領域の上および下に、セル平面に対して垂直な力を加え、それゆえチタン箔４と金属化パターン６の各間に良好な電気的接触をもたらす。このようにして結合したセル１、２、３は、磁石７および結合した太陽電池１、２、３のぴったり合う形の穴を通って、これらセル１、２、３平面に垂直に延びるＫａｐｔｏｎ（登録商標）のピン８を固定することによって、セルの平面方向への移動に対して固定されている。
【００２４】
これらの図は、本発明を説明する目的のものであり、本発明によって結合した太陽電池の模式的で簡易化された表現を提供するものであり、これらの図で示した構成要素の比は実際のものとは一致しない。本発明によって結合した薄膜太陽電池において、Ｔｉ担体箔、起電力層および金属化層の層厚は、例えばそれぞれ２５μｍ、１μｍおよび３μｍに達し、永久磁石は１ｍｍの厚さおよび５ｍｍの直径を有し、プラスチック固定ピンは２ｍｍの直径を有する。
【００２５】
これら例示的な実施形態は、本発明を説明する役割を果たし、専門的分野の熟練者によって本発明概念の範囲内で補足されることが可能である。本発明によれば、例えば、結合した光起電力セルをチタンまたはモリブデンの絶縁性金属ネジまたはピンによって固定することができる。本発明に係る結合デバイスは、チタン担体箔を用いた薄膜太陽電池を結合する例示的な実施形態に基づいて説明されている。本発明概念の範囲内において、薄膜太陽電池を金属化プラスチック担体箔で結合するために、結合デバイスが同様に利用できることを指摘しておく。
【００２６】
本発明の文脈において、「薄膜光起電力セル」が、本発明に係る結合デバイスによる電気的結合に適している厚さを有する全ての光起電力セルを含むことが強調される。そのような光起電力セルの例は、カルコゲニドセル、特にセレン化銅インジウム（ガリウム）（ＣＩ（Ｇ）Ｓ）セル、アモルファスシリコンを用いたセル、有機セルおよび色素増感型液体セルである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第一の実施形態であって、永久磁石を使用して直列に接続した３つの太陽電池を示す平面図である。
【図２】線ＩＩ−ＩＩに沿って図１の太陽電池を示す断面図である。
【図３】本発明の第二の実施形態であって、永久磁石を使用して直列に接続した３つの太陽電池を示す平面図である。
【図４】線ＩＶ−ＩＶに沿って図３の太陽電池を示す断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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