(57)【要約】本発明は、支持部材（６）から少なくとも遠ざかる方向の側の密封層（１）で覆われる、支持部材（６）に互いに或る距離を置いて取り付けられる幾つかの太陽電池（２）を備える太陽光発電機に関する。導電層（５）が密封層（１）に被着され、かつ各太陽電池（２）と、該各太陽電池に隣接する複数の太陽電池の間には少なくとも１つの間隙（７）がある。これにより、隣接する太陽電池（２）間の自身の長さの少なくとも一部に沿って、支持部材（６）から導電層（５）まで、太陽電池（２）あたり少なくとも１つの間隙（７）が導電性接着剤で充填される。
2004506329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに離隔されるように基板（６）に取り付けられ、かつ前記基板（６）から遠ざかる方向に面する側の保護層（１）によって少なくとも覆われる幾つかの太陽電池（２）を有し、導電層（５）が前記保護層（１）に被着され、及び少なくとも１つの間隙（７）が、各太陽電池（２）と、該各太陽電池に隣接する複数の太陽電池との間に存在する、太陽光発電機において、
太陽電池（２）あたり少なくとも１つの前記間隙（７）の長手方向延長部の少なくとも一部が、前記基板（６）から前記導電層（５）まで、隣接する前記太陽電池（２）間で、高耐性の導電性接着剤（３）で充填される、太陽光発電機。
【請求項２】
前記導電層（５）が前記太陽電池（２）から遠ざかる方向に面する前記保護層（１）の上側表面（８）の少なくとも小区分を覆う、請求項１に記載の太陽光発電機。
【請求項３】
前記導電層（５）が前記保護層（１）の両端縁表面（９）の少なくとも小区分をさらに覆う、請求項２に記載の太陽光発電機。
【請求項４】
前記導電性接着剤（３）が導電性材料で包囲されたシリコン製接着剤の形態を取る、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の太陽光発電機。
【請求項５】
基板（６）に取り付けられ、間隙（７）によって互いに離隔され、及び前記基板（６）から遠ざかる方向に面する側の保護層（１）によって少なくとも覆われる太陽電池（２）を有し、導電層（５）が前記保護層（１）に被着される太陽光発電機を製造する方法において、
前記太陽電池を前記保護層（１）側の定位置に固定する段階と、
前記保護層（１）から遠ざかる方向に面する前記太陽電池（２）の上側表面（１０）に接着剤を塗布する段階と、
前記基板（６）を前記保護層（１）から遠ざかる方向に面する前記太陽電池（２）の上側表面（１０）に取り付ける段階と、を備え、
前記太陽電池（２）が定位置に固定された後で、太陽電池（２）あたり少なくとも１つの間隙（７）が、前記間隙（７）の長手方向延長部の方向に、前記太陽電池（２）から遠ざかる方向に面する前記保護層（１）の上側表面（８）から、前記保護層（１）から遠ざかる方向に面する前記太陽電池（２）の上側表面（１０）まで、少なくとも部分的に導電性接着剤（３）で充填される、太陽光発電機を製造する方法。
【請求項６】
前記接着剤がスクリーン印刷技術を用いて塗布される、請求項５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、担持部材（すなわち基板）から少なくとも遠ざかる側において密封層で覆われる、担持部材に互いに或る距離を置いて取り付けられる幾つかの太陽電池を備える太陽光発電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地上の磁場に捕捉された荷電粒子、太陽フレアの粒子線及び磁気圏の擾乱現象は宇宙船、特に衛星の太陽光発電機を、数ｎＡ／ｃｍ２の量に達し得る、連続的に変動する電子−陽子流（すなわち、電子及び陽子の流れ）に露出させる。特に、自身の速度が故に極めてより頻繁に存在する電子は宇宙船に負の電荷を与える。宇宙船にはこれに対する適切な保護手段が取られていない。
【０００３】
特に宇宙船本体に導電的に連結される太陽光発電機は、宇宙船のポテンシャルを呈するようになる。保護的なガラス製の太陽電池カバーは大抵、電気的に絶縁された態様で太陽光発電機に取り付けられる。自身の導電性の関数であることに加えて、自身の電荷は入射粒子流、及び光電効果及び二次電子放出により生じた電子の関数である。一般的に、１０００Ｖ以上までの電圧を有する逆の電荷が、特に衛星の質量体に連結される太陽電池上に規則的な間隔で放電されるガラス製カバーに生じる。生じたスパークは太陽電池部材をイオン化する。適当に強力な電場が解放された電子を加速し、かつ放電が衝突によるイオン化によって維持されると、上記イオン化は比較的長く続くアーク放電につながり得る。高作動電圧を、例えばＵ字形状構成の太陽電池によって達成すると、例えば２つの隣接する太陽電池のポテンシャルの差異によって要求される電場を形成し得る。
【０００４】
そのような自発的な放電は、部材を破壊する極めて高温を生成し得る。従って、太陽光発電機の基板から絶縁するのに使われる可塑性フィルムであるシートは炭化し得るものであり、かつ太陽電池間に導電接続を付与する。この導電接続は放電を消滅させるようにはできないが、結果として、全ての太陽光発電機回路が誤作動し得るように、短時間に亘って同時に太陽電池を短絡させる。
【０００５】
短絡の原因はガラス製カバーから太陽電池への一次放電である。この一次放電は、ガラス製カバーを導電性にしかつこれらのガラス製カバーを太陽光発電機の質量体に、直に又は太陽電池を介して電気的に接続することによって阻止し得る。特に、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）から成る薄くて光学的になじむ層はガラス製カバーとして好ましいことが判明している。しかしながら、この導電層の太陽光発電機構造体への接続は問題をはらんでいる。何故なら、この層はあまりにも高価であるか又は十分に信頼し得るものではないからである。幾つかの方法（タブ溶接、直線又は螺旋形状の金属ワイヤ接続、ピグテール相互連結器に加えて導電性接着剤）が１９８９年１０月２〜６日にスペインのマドリードで開催された欧州宇宙用電力源会議議事録、ＥＳＡ　ＳＰ−２９４、５８７頁のＪ．Ｍ．Ｋｏｃｈによる“太陽光発電機用低コスト耐放電接続システム及びその直線状太陽配列への応用（Ａ ｌｏｗ ｃｏｓｔ ａｎｔｉｃｈａｒｇｉｎｇ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｓｏｌａｒ ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｎ ＡＳＰＥＲＡ ｓｏｌａｒ ａｒｒａｙ）”に記載されている。さらなる解決策は、太陽電池の間隙を絶縁接着剤で充填することによって太陽電池から絶縁される金属製パッド又は導電性接着剤を使って、ガラス製カバーを角隅部を介して導電的な態様で接続する独国特許第１９７１１５８７号明細書に記載された周知の方法、あるいは非常に薄い金の層又はＩＴＯ層を太陽電池の両端縁及びガラス製カバーの両端縁に真空蒸着する国際公開ＷＯ９９／３８２１７号パンフレットに記載された周知の方法を含む。
【０００６】
米国特許第５、９１９、３１６号明細書では、導電性ＩＴＯ層による（すなわちＩＴＯ層がガラス製カバーを部分的に包囲する）広角技術（ｗｒａｐ−ａｒｏｕｎｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）、あるいは、導電性エポキシ樹脂バルブによって電池コネクタに連結される、ガラス製カバー両端縁の真空蒸着すなわち該両端縁の層上への真空蒸着のいずれかを用いて、ガラス製カバーから電池接点又は電池コネクタまで電荷が導かれる。この場合、課題は電池電極との接触がどのようにして行われるか、すなわち、電池を短絡することなく又は電池コネクタを残存不可能にすることなくエポキシ樹脂バルブをどのようにして作るかである。さらに、広角技術は実施するには高価である。
【０００７】
欧州特許第０９３８１４１号明細書の教示は一次放電を阻止するものではないが二次円弧状放電の形成を減じる。この点に関して、非導電性充填剤が電池の間隙内に設けられる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
全ての上記方法は比較的複雑かつコストのかかる（ｃｏｓｔ−ｉｎｔｅｎｓｉｖｅ）ものである。
従って、本発明の目的は、太陽光発電機、及び簡易的な方法で製造を実施可能にしかつ一次放電が効果的に防止されることをさらに保証する製造方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的は請求項１から請求項５までの特徴的構成によって達成される。
【００１０】
本発明の太陽光発電機は、互いに離隔されるように担持部材に取り付けられる幾つかの太陽電池を備える。従って、隣接する太陽電池間には間隙が形成される。間隙の数は隣接する太陽電池がどれだけ多くの特定の太陽電池を包囲するかの関数である。基板から遠ざかる方向に面する少なくとも太陽電池の側は保護層すなわち覆い層で覆われる。そのような保護層は絶縁するように特に構成され、かつガラス又は他の適切な材料で製造し得る。太陽電池あたりちょうど１つの保護層を設け得るが、幾つかの保護層も理論的に可能である。保護層の少なくとも一部を覆う導電層は保護層上に被着すなわち貼付される。これらの導電層は、例えば別個の導電体又は格子の形態で、これらの保護層を覆い得る。さらに、太陽電池の機能をほとんど損なうことなく完全な覆いを形成するものと思われる。本発明は、基板から導電層まで延在する導電性接着剤で充填される、太陽電池あたり少なくとも１つの間隙を備える。接着剤は間隙を該間隙の長手方向延長部の方向すなわち間隙を構成する太陽電池の端縁に平行な方向に該間隙を完全に充填する必要はない。間隙のまさに小区分をこの方向に充填するだけで十分である。これら２つの太陽電池と導電層の間に導電接続を確立するために、導電性接着剤が太陽電池の端縁及び導電層に連結されることを保証しさえすればよい。しかしながら、空間を充填することにより、太陽電池と導電層との間のこの導電接続が２つの太陽電池に対して同時に確立されることは特に有利である。
【００１１】
上述したように、導電層は太陽電池から遠ざかる方向に面する保護層表面の少なくとも小区分を覆い得る。しかしながら、導電層は保護層の端縁表面の少なくとも小区分をも覆い得る。なお、大きな接触面が保護層の側すなわち該保護層の一部に存在するから、これは導電性接着剤との接触面の製造を簡易化する。太陽電池の側には、端縁表面を介して、すなわち概して太陽電池の半導体部材（これに対して特別に誂えた電極を設ける必要はない）を通じすなわち介して接触面が既に確立されている。
【００１２】
何れか適切な部材を導電性接着剤に対して設け得る。特に、導電性材料で包囲したシリコン製接着剤の形態を取り得る。
【００１３】
以下の段階が太陽光発電機を製造する本発明の方法で実行される。この方法では間隙によって互いに離隔された太陽電池が基板に取り付けられ、基板から遠ざかる方向に面する少なくとも太陽電池の側は保護層によって覆われ、導電層が保護層に被着される。
太陽電池を保護層の側に固定する段階。この固定は固締装置又は真空装置のような適切な固定装置、あるいは適切な接着表面を使って達成可能である。
太陽電池から遠ざかる方向に面する保護層表面から、保護層から遠ざかる方向に面する太陽電池表面まで、間隙の長手方向延長部の方向に、導電性接着剤で太陽電池あたり少なくとも１つの間隙の少なくとも一部を充填する段階。これにより導電性接着剤が太陽電池から遠ざかる方向に面する保護層に、及び太陽電池の側の両端縁に連結されるが、間隙を形成する太陽電池側の両端縁に平行な方向に完全に充填する必要はない。
保護層から遠ざかる方向に面する太陽電池表面に接着剤を塗布する段階。
及び、保護層から遠ざかる方向に面する太陽電池表面に基板を貼付する段階。
【００１４】
保護層から遠ざかる方向に面する太陽電池表面への接着剤の塗布、及び導電性接着剤の塗布は、保護層から遠ざかる方向に面する、太陽電池表面上の少なくとも接着剤に対して使用するのが好ましく、かつさらに導電性接着剤用に使用されることが理想的であるスクリーン技術であるスクリーン印刷技術のような何れか適切な技術を使って成し遂げ得る。しかしながら、適切な小分け装置（ｄｏｓｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ）を別の実施形態として使用し得る。これに関し、間隙を導電性接着剤で充填することと、接着剤を太陽電池の表面に塗布することとは単一の作業段階で行い得る、すなわち同一の接着剤が両目的のために使用される。接着剤は、例えば適切なスクリーン印刷技術を使って、装置に対して１度塗布するのみでよい。
【００１５】
図面を使って本発明の例示的実施形態を以下に説明する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、幾つかの太陽電池２が基板６上に設置される、太陽光発電機の断面図を示す。これらの太陽電池は図１の下側表面１０上の基板に接合される。太陽電池２の他の側には自身の上側表面８が導電層５によって少なくとも部分的に覆われるガラス製カバー１が取り付けられる。図１では、ガラス製カバー１の横方向表面９は導電層５の被膜無しで示される。しかしながら、これらの端縁表面９は上側表面８上の導電層５に導電的に連結される導電層５によっても部分的に覆い得る。導電性接着剤３が太陽電池２間に導入される。導電性接着剤は基板６から上側表面８上の導電層５の水準まで延在する。各場合に、隣接する太陽電池２、これらの太陽電池のガラス製カバー１、及びこれらのガラス製カバー上の導電層５が相互連結されるように、接着剤は太陽電池２間の間隙を充填する。
【００１７】
図２は図１による太陽熱発電機の平面図を示す。これに関連して、別個の太陽電池２間の間隙をガラス製カバーの横方向表面９に平行な方向に導電性接着剤３で完全に充填する必要がないことは明瞭である。更に、隣接する太陽電池２間の間隙の全てを導電性接着剤３で充填する必要はない。太陽電池あたり、隣接する太陽電池２への少なくとも１つの間隙７を導電性接着剤３で充填すれば十分である。ガラス製カバー１上の導電層５は、これらの導電層がガラス製カバーの上側表面を完全に覆うような態様で図２に略示される。しかしながら、これは、これらの導電層５が十分に透明である時にのみ有用である。別の実施形態として、ガラス製カバー上に被着すなわち貼付された反射防止層も導電層として使用し得る。その他の場合には、ガラス製カバー１上に別個の導電体、あるいは単数又は複数の格子の形態を取るのみの導電層５に対して好ましい実施形態を提供する。
【００１８】
図２では、太陽電池２が横列１３及び縦行１２内に配置される。図２の実施形態では、縦行１２から成る太陽電池２は一連の回路の形態をした通常の電池コネクタ４によって相互連結される。複数の点は図示したちょうど３つの列１３より多くの列を設け得ることを示す。図２に示すように、個々の列１２はなおこれらの列の両端で導電的に相互連結し得る。しかし、縦行１２は互いに独立したものともし得るが、その結果、行１２内の太陽電池２のみが一連の回路の形態に連結される。しかしながら、隣接する行１２は逆行して連結されることが好ましい。この結果、太陽電池２と該太陽電池２の列１２から成るＵ字形状の相互接続部を作るコネクタ１１を図２に概略的に示す。従って、図２の中央行１２の太陽電池２は左行１２の太陽電池２と直列に連結される。この態様で、隣接する行１２の太陽電池２間の潜在的な差異は図２の底列１３に向けて増大する。従って、この場合、高温耐性導電性接着剤３は行１２間の短絡を防止するためにこれらの行１２間に設けなければならない。
【００１９】
１０ｎＡ／ｃｍ２の通常の電流の場合には、例えば２５ｃｍ２のガラス製カバー１はガラス製カバー１の電荷を１００Ｖより下に維持するために４００Ｍの抵抗を横切って接地接続しなければならない。通常、ガラス製カバーは１０１６ｃｍの特定抵抗値を有する。これはガラス製カバー１の充電を阻止しない。低導電性を備えかつガラス製カバー１を真下及び隣接する太陽電池２と連結する、例えば接着剤３の形態をした高抵抗導電体は今度は２つの隣接する太陽電池２間の間隙７内に導入される。１００Ｖの動作電圧を有する２つの隣接する太陽電池２間の長い間隙７を例えば１０９ｃｍの特定抵抗値を有する充填剤（シリコン製接着剤）で埋めると、ガラス製カバーの電荷は常に１００Ｖより下に留まり、充填剤３の導電性はモジュールに、通常１Ａの電池の電流の場合には無視し得る、約１０μＡを損失せしめる。
【００２０】
本発明は、例えばＷａｃｋｅｒ　ＲＴＶ−Ｓ　６９５又はＤｏｗ　Ｃｏｒｎｉｎｇ　９３５００のような通常のシリコン製接着剤をカーボンブラック又は金属粉末のような導電性材料と混合することを含む。その結果、接着剤は例えば１０−９〜１０−１０Ｓ／ｃｍの十分な導電性を備える。太陽電池モジュールを基板６形態のパネル構造体にセメントで固める準備をする一方で、太陽電池２は裏側１０を、例えば位置決めプレートすなわち位置決めシート上の定位置に十分に固定される、例えば接着フィルムすなわち接着シート上で上にした状態で記置する。太陽電池２をセメントで固めるための接着剤は、例えばスクリーン印刷処理におけるスクリーンによって、太陽電池の間隙７を接着剤無しで留めることを可能にする態様で塗布し得る。しかしながら、この場合はさらにスクリーン印刷を使った導電性接着剤３の塗布を含む中間段階がこの段階の前に挿入される。この目的のために接着剤が導電性接着剤３で充填すべき太陽電池の間隙７において流出することを可能にするのみの粗目スクリーンが使用される。スクリーン印刷技術は所望の位置を極めて正確な態様で規定できるようにする。太陽電池の裏側１０への小量のあふれは負の効果を有さない。勿論、導電性接着剤はスクリーン印刷以外の、例えば小分け装置を使って塗布し得る。接着剤がガラス製カバー１まで降下し、しかもガラス製カバー１及び太陽電池２が導電的に相互連結されることが重要である。
【００２１】
導電性接着剤３が上側表面８に到達すると、ガラス製カバー１は自身の両端縁を導電的にする必要はない。しかしながら、導電層５の少なくとも一部は端縁の周りでガラス製カバー１の横方向表面上に取り出し得る。これは極めて過度の努力をしなくても達成し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による太陽光発電機の断面図である。
【図２】図１による太陽熱発電機の平面図である。
【符号の説明】
１　ガラス製カバー（保護層）
２　太陽電池
３　導電性接着剤
５　導電層
６　基板
７　間隙
８　保護層の上側表面
１０　太陽電池の上側表面
【国際公開パンフレット】
2004506329.tif 000003
2004506329.tif 000004
2004506329.tif 000005
2004506329.tif 000006
2004506329.tif 000007
2004506329.tif 000008
2004506329.tif 000009
2004506329.tif 000010
2004506329.tif 000011
2004506329.tif 000012
2004506329.tif 000013
2004506329.tif 000014
2004506329.tif 000015
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004506329.tif 000016
【国際調査報告】
2004506329.tif 000017
2004506329.tif 000018
2004506329.tif 000019
2004506329.tif 000020
2004506329.tif 000021
2004506329.tif 000022