(57)【要約】      （修正有）【課題】ＰＶセルまたは構造体を製造する改良法と、そのＰＶセルまたは構造体を提供する。【解決手段】複数の集光用の透明材料の薄板１００を設ける工程と、透明材料の薄板に隣接する接着材料の第１の層を配置する工程と、接着材料の第１の層に隣接する複数の光電性ストリップを配置する工程であって複数の光電性ストリップは、複数の集光用の出射光特性に応じて接着材料の第１の層に隣接して位置決めされ、複数の光電性ストリップの各々は、関連する複数のバスバー経由で結合され、複数の光電性ストリップから隣接する光電性ストリップ間のバスバー間に複数の隙間領域が配置される工程と、複数の光電性ストリップに隣接する材料層を配置して複合の光電性構造体を形成する工程と、構造体の形成後に複合の光電性構造体を積層して複数の隙間領域に接着材料を充填し、積層された光電性構造体を形成する工程であって接着材料がバスバーに接着する工程と、備える。【選択図】図１Ａ
2013140841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層型の光電性構造体の形成方法において、
複数の集光用の幾何学構成を有する透明材料の薄板を設ける工程と、
前記透明材料の薄板に隣接する接着材料の第１の層を配置する工程と、
前記接着材料の第１の層に隣接する複数の光電性ストリップを配置する工程であって、  前記複数の光電性ストリップは、前記複数の集光用の幾何学構成の出射光特性に応じて前記接着材料の第１の層に隣接して位置決めされ、前記複数の光電性ストリップの各々は、関連する複数のバスバー経由で結合され、前記複数の光電性ストリップから隣接する光電性ストリップ間のバスバー間に複数の隙間領域が配置される工程と、
前記複数の光電性ストリップに隣接する堅牢な材料層を配置して複合の光電性構造体を形成する工程と、
該構造体形成後、前記複合の光電性構造体を積層して前記複数の隙間領域に接着材料を充填し、該積層型の光電性構造体を形成する工程であって、該接着材料が前記バスバーに接着する工程と、を備える方法。
【請求項２】
前記複合の光電性構造体を積層する前に前記複数の光電性ストリップに隣接して接着材料の第２の層を配置する工程であって、前記接着材料の第２の層は、複数の光電性ストリップと前記堅牢な材料層との間に配置される工程と、を更に備える請求項１の方法。
【請求項３】
前記複合の光電性構造体を積層する工程は、１気圧未満の圧迫力に前記複合の光電性構造体を供する工程を含む、請求項１の方法。
【請求項４】
前記圧迫力は、約０．２気圧ないし約０．６気圧を含む圧力の範囲の圧迫力から選択される、請求項３の方法。
【請求項５】
前記複合の光電性構造体を積層する工程は、
第１の時間に第１の圧迫力レベルに前記複合の光電性構造体を供する工程と、
第２の時間に第２の圧迫力レベルに前記複合の光電性構造体を供する工程と、を備え、  前記第１の圧迫力レベルは前記第２の圧迫レベル未満とする、請求項１の方法。
【請求項６】
前記第１の圧迫力レベルは、約２５ｋＰＡないし約１／４気圧から成る群から選択される請求項５の方法。
【請求項７】
前記第２の圧迫力レベルは、約５０ｋＰＡないし約１／２気圧から成る群から選択される請求項６の方法。
【請求項８】
前記複合の光電性構造体を積層する工程は、前記接着材料を溶かすのに充分な温度に前記複合の光電性構造体を供する工程を更に備える、請求項５の方法。
【請求項９】
前記温度は摂氏約１２０度より高い、請求項８の方法。
【請求項１０】
前記接着材料の第１の層は、ＥＶＡと，ＰＶＢと，サーリンと、熱硬化材と、熱可塑材とから成る群から選択される、請求項１の方法。
【請求項１１】
積層型の光電性構造体において、
複数の集光用の幾何学構成を有する透明材料の薄板と、
前記透明材料の薄板に隣接する接着材料の第１の層と、
前記接着材料の第１の層に隣接する複数の光電性ストリップと、を備え、
前記複数の光電性ストリップは、前記複数の集光用の幾何学構成の出射光特性に応じて前記接着材料の第１の層に隣接して位置決めされ、
前記複数の光電性ストリップは、関連する複数のバスバー経由で結合され、
隣接する光電性ストリップのバスバー間に複数の隙間領域が画定され、
前記透明材料の薄板、前記複数の光電性ストリップ、および前記接着材料の第１の層は、複合の光電性構造体を形成し、
前記複数の光電性ストリップ間の複数の隙間領域は、前記複合の光電性構造体が積層処理に供された後に前記接着材料によって継続的に充填される積層型の光電性構造体。
【請求項１２】
前記複数の光電性ストリップに隣接する接着材料の第２の層と、該接着材料の第２の層に隣接する堅牢な材料層と、を更に備え、
前記複合の光電性構造体は、前記接着材料の第２の層と、前記堅牢な材料層と、を含む、請求項１１の積層型の光電性構造体。
【請求項１３】
前記積層処理は、１気圧未満の圧迫力に前記複合の光電性構造体を供する工程を含む、請求項１１の積層型の光電性構造体。
【請求項１４】
前記圧迫力は、約０．２気圧ないし約０．６気圧を含む圧力の範囲から選択される、請求項１３の積層型の光電性構造体。
【請求項１５】
前記積層処理は、
第１の時間に第１の圧迫力レベルに前記複合の光電性構造体を供する工程と、
第２の時間に第２の圧迫力レベルに前記複合の光電性構造体を供する工程と、を備え、
前記第１の圧迫力レベルは前記第２の圧迫レベル未満とする、請求項１１の積層型の光電性構造体。
【請求項１６】
前記第１の圧迫力レベルは、約２５ｋＰＡないし約１／４気圧から成る群から選択される請求項１５の積層型の光電性構造体。
【請求項１７】
前記第２の圧迫力レベルは、約５０ｋＰＡないし約１／２気圧から成る群から選択される請求項１６の積層型の光電性構造体。
【請求項１８】
前記複合の光電性構造体を積層する工程は、前記接着材料を溶かすのに充分な温度に前記複合の光電性構造体を供する工程を更に備える、請求項１５の積層型の光電性構造体。
【請求項１９】
前記温度は摂氏約１２０度より高い、請求項１８の積層型の光電性構造体。
【請求項２０】
前記接着材料の第１の層は、ＥＶＡと，ＰＶＢと，サーリンと、熱硬化材と、熱可塑材とから成る群から選択される、請求項１１の積層型の光電性構造体。   
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電性エネルギー源に関する。より具体的には、本発明は、光電性（ＰＶ）ストリップを使用して太陽エネルギーを電気エネルギーに変換することに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の発明者は、太陽エネルギーを得るためのＰＶストリップの使用に関する課題を、ＰＶストリップに如何に効率よく入射光／放射線を方向付けて集光することであると捉えてきた。もう一つの課題は、太陽光パネルなどの想定寿命を、例えば２０年持続可能な材料の薄板を有するような集光器を如何に製造するかである。
【０００３】
考えうる解決策の一つとして、ＰＶストリップの前に金属製の集光器を使用することが挙げられた。この解決策の欠点は、金属製の集光器は嵩張るため、太陽光パネルの厚さが大幅に増加することである。もう一つの欠点は、金属を露出すると錆びが発生し、反射力も経年劣化することである。
【０００４】
発明者が懸念する、もう一つの考えうる解決策として、ＰＶストリップの最上部に肉薄で透明なポリカーボネート層を使用することが挙げられた。このような構成では、プリズムとして機能するポリカーボネート層に多数のＶ字型の溝が成形されていた。このプリズムへの入射光は、Ｖ字型の溝の内部に配置されたＰＶストリップに向けられた。
【０００５】
発明者が懸念する、このような解決策の考えうる欠点に一つとして、このようなポリカーボネート層の耐久性および寿命などが挙げられる。より具体的には、長期間（２０年以上）の半透明性（例えば、曇り、ひび割れに対する耐性）、幾何学上の適性安定性（例えば、縮小がないこと）などが信頼性を持って予測できない。また、寿命に関しては耐性を有することができると捉える発明者のもう一つの側面は、隙間効果、例えば、ＰＶセル内のＰＶストリップと、配線との間の空隙効果である。
【０００６】
従って、望まれるのは、ＰＶセルまたは構造体を製造する改良法と、その結果製造されるＰＶセルまたは構造体である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、光電性のエネルギー源に関する。より具体的には、本発明は、光電性（ＰＶ）ストリップを使用して太陽エネルギーを電気エネルギーに変換することに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の各実施様態によれば、透明または半透明の材料（例えば、ガラスやアクリル）から入射光用の集光器が製造され、ＰＶストリップ付近に設置される。これらＰＶストリップは、通常、一連のバスバー経由で相互接続される。各実施例において、材料、例えばガラスは、一連の半円状の領域を含む断面を有して押し出される。動作中、各半円状の領域は、この半円状の領域の反対側の表面上の小さな領域に向かって、太陽光、例えば平行な光を方向転換するソーラー集光器として機能する。
【０００９】
各実施例において、半円状の領域の幾何学上の集光特性は、平行な光源およびその長さに沿った光検出器に基づいて特徴付けられる。この特徴付けは、集光器の薄板上の複数の半円状の領域について反復される。
【００１０】
各実施様態では、上記特徴のデータは、上記材料の薄板に関するＰＶストリップの設置作業用の入力として使用してもよい。例えば、このような特徴データは、材料に対するＰＶストリップの設置場所を決めるためにユーザが使用してもよい。もう一つの例として、このような特徴データは、ＰＶストリップを収集して、該ＰＶストリップを材料の薄板に対して正確に位置決め可能な機械または装置によって使用してもよい点が挙げられる。各実施様態では、材料の薄板に対するＰＶストリップの設置により、該ＰＶストリップによる太陽光の収集を最大限にしている。
【００１１】
各実施例において、ＰＶストリップ、バスバー、またはＰＶアセンブリ内の配線の隙間同志の空間（例えば、空隙）を減らすべく、所定の管理下で積層処理が行われる。上記空間は、接着材料などの材料で充填される。より具体的には、上記積層処理時のＰＶ構造体に対する所定の管理下での圧迫断面の適用を含む積層処理が行われる。各実施様態では、上記ＰＶアセンブリには、約１／４の空気圧、例えば、約２５ ｋＰＡの圧迫力が約２０ないし３０秒間、例えば２５秒間適用される。これに続き、上記ＰＶアセンブリには、約１／２の空気圧、例えば、約５０ ｋＰＡの圧迫力が約３０ないし４０秒間、例えば３５秒間、適用される。各実施様態では、上記圧迫力は、接着材料を溶かすのに充分に加熱された真空チェンバー内（例えば、少なくとも摂氏１２０度、少なくとも摂氏１５０度など）でＰＶ構造体に適用される。
【００１２】
本発明の一態様によれば、積層型光電性構造体を形成するための方法が開示される。一技法として、複数の集光用の幾何学構成を有する透明材料を設け、該透明材料に隣接して複数の光電性ストリップを配置することを含む。位置処理手順として、接着材料の第１の層に隣接して複数の光電性ストリップを配置することを含み、前記複数の光電性ストリップは、前記複数の集光用の幾何学構成の現存する出射光特性に応じて、前記透明材料に対して位置決めされ、前記複数の光電性ストリップの各々は、関連する複数のバスバー経由で結合され、複数の隙間領域は、隣接する光電性ストリップのバスバー間に配置される。一方法として、前記複数の光電性ストリップに隣接して堅牢な材料層を配置して複合の光電性構造体を形成し、該構造体の形成後、該複合の光電性構造体を積層して前記複数の隙間領域を接着材料で充填することを含み、接着材料は、前記バスバーに接着する。
【００１３】
本発明の一態様によれば、以下を具備する積層型光電性構造体が記載される。一デバイスとして、複数の集光用の幾何学構成を有する透明材料を含む。一装置として、前記透明材料に隣接して配置される接着材料の第１の層を含む。一システムとして、前記接着材料の第１の層に隣接して配置される複数の光電性ストリップを含み、前記複数の光電性ストリップは、前記複数の集光用の幾何学構成の現存する光特性に応じて、前記透明材料の薄板に対して位置決めされ、前記複数の光電性ストリップが、複数のバスバー経由で互いに結合され、隙間領域は、隣接する光電性ストリップのバスバー間に画定される。各実施様態では、透明材料の薄板、複数の光電性ストリップ、並びに接着材料の第１の層は、複合の光電性構造体を形成する。各実施様態では、前記複数の光電性ストリップ間の複数の隙間領域は、前記複合の光電性構造体を積層処理に供した後、前記接着材料によって充填される。
【００１４】
本発明をより完全に理解するため、以下の添付図面が参照される。これら図面は、本発明の範囲における限定事項と考えるべきでないことを理解するとともに、本記載の実施様態および本発明の最適な態様は、以下の添付図面の使用を通じてさらに詳細に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の実施例による各態様を図示する。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の実施例による各態様を図示する。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の各実施様態による各処理のフロー図を図示する。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の各実施様態による各処理のフロー図を図示する。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本発明の各実施様態による各処理のフロー図を図示する。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の各実施様態による各実施例を図示する。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の各実施様態による各実施例を図示する。
【図３Ｃ】図３Ｃは、本発明の各実施様態による各実施例を図示する。
【図３Ｄ】図３Ｄは、本発明の各実施様態による各実施例を図示する。
【図３Ｅ】図３Ｅは、本発明の各実施様態による各実施例を図示する。
【図４】図４は、本発明の各実施様態によるコンピュータシステムのブロック図を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１Ａおよび図１Ｂは、本発明の実施様態による各態様を図示する。より具体的には、図１Ａおよび図１Ｂは、材料の薄板１００の集光特性を決めるための装置を図示する。
【００１７】
図１Ａに、透明／半透明の材料の薄板１００の一実施様態を示す。図から判る通り、薄板１００は、第１の方向１２０における多数の集光素子１１０を含んでもよい。一例において、薄板１００を跨いで約１７５個の集光素子がある一方、他の実施例では、集光素子の数は変わってもよい。各実施例において、集光素子１１０の公称間隔は、約５．５ミリメータないし６ミリメータの範囲とする。
【００１８】
各実施様態では、薄板１００は、押し出し材料の薄板として製造されてもよく、従って、図示の通り、集光素子は、第２の方向１３０に延びてもよい。他の実施様態では、集光素子は、第２の方向１３０で変わってもよい。
【００１９】
本発明の各実施様態では、光源１４０および光検出器１５０を設けてもよい。各実施様態では、光源１４０は、集光素子１１０を有する材料１００の表面１６０に対して絞られた光を付与してもよい。各実施様態では、光源１４０は、ＬＥＤ光、ストロボ光、レーザなどを含んでもよい。他の実施様態では、太陽は、光源１４０として利用してもよい。本発明の幾つかの実施様態では、光源１４０は、ＰＶストリップの波長感度により、例えば赤外線、紫外線、赤光、緑光など、特定の光の波長の範囲を付与してもよい。一般的に、光源１４０は、如何なる種類の電磁放射線出力を付与してもよく、光検出器１５０は、このような電磁放射線を検知してもよい。
【００２０】
各実施様態では、光検出器１５０は、ＣＣＤ，ＣＭＯＳセンサーなどの光検出器を備える。動作中、光検出器１５０は、二次元センサーであってもよく、光検出器１５０の各光センサーに対する入射光の輝度に比例する出力を付与してもよい。
【００２１】
図１Ｂは、本発明の一実施例のもう一つの図を示す。同図において、薄板１００を上部または下部から見た図を示す。図示の通り、薄板１００は、フレームアセンブリ１７０上に取り付けられる。幾つかの実施様態では、薄板１００は、フレームアセンブリ１７０のフレーム部分だけで支持されても良いが、他の実施様態では、フレームアセンブリ１７０は、薄板１００を支持するガラスなど透明材料の薄板を含んでもよい。
【００２２】
図１Ｂに、第１の移動アーム１８０および第２の移動アーム１９０を図示する。各実施様態では、第１の移動アーム１８０は、第１の方向での移動に抑制されてもよく、第２の移動アーム１９０は、第２の方向２１０での移動に抑制されてもよい。第１の移動アーム１８０および第２の移動アーム１９０は、それぞれ第１の方向２００および第２の方向２１０の範囲内に正確に位置決めされてよいと考えられる。
【００２３】
本発明の各実施様態では、光源１４０は、第１の移動アーム１８０と第２の移動アーム１９０との交差点に位置決めされる。動作中、薄板１００の上部にある光源１４０の配置は、第１の移動アーム１８０および第２移動アーム１９０の位置決めによって正確に制御される。各実施様態では、光源１４０の位置決め精度は、±１０ミクロンである。
【００２４】
図１Ａに示す通り、薄板１００の反対側には、通常、同様の移動アームのセットが設けられる。各実施様態では、光検出器１５０も、これら移動アームの交差点に位置決めされる。動作中、光源１４０および光検出器１５０は、下記の通り、通常、薄板１００の反対側に正確に位置決めされる。
【００２５】
本発明の他の実施様態では、他の種類の位置決め機構を使用してもよい。例えば、単一アーム式のロボットアームを使用して光源１４０を正確に位置決めしてもよく、単一アーム式のロボットアームを使用して光検出器１５０を正確に位置決めしてもよい。
【００２６】
図２Ａないし図２Ｃは、本発明の各実施様態による処理のフロー図を図示する。便宜上、図１Ａおよび図１Ｂに図示する部材を参照して説明する。
【００２７】
最初に、ステップ３００として、薄板１００を設ける。各実施様態では、薄板１００は、各等級および品質のガラス、プラスチック、ポリカーボネート、半透明材料などで構成されてもよい。各実施様態では、薄板１００は、該薄板１００の範囲内で一体的に形成される集光器１１０を所定数または所定種類含んでもよい。場合によっては、薄板１００は、押し出し処理、成形処理、研磨処理、或いはこれらの処理の組み合わせによって形成してもよい。
【００２８】
次に、ステップ３１０として、薄板１００を支持用のフレームアセンブリ１７０上に取り付ける。薄板１００は、後に得られる測定値が正確になるようにフレームアセンブリ１７０に固定されるものと考えられる。上述の通り、フレームアセンブリ１７０は、ガラスまたはプラスチックなどの透明材料の薄板を含んで薄板１００の自重を支持してもよい。
【００２９】
本発明の各実施様態では、ステップ３２０として、薄板１００上の配置を光源１４０および光検出器１６０の配置と対応付けるべく一つ以上の較生手順を実施してもよい。例えば、薄板１００の角は、支持用のフレームアセンブリ１７０に対して二次元に配置してもよい。他の実施様態では、光検出器１５０に光源１４０を直接曝して、後続のステップで検出される光の量を正常化するなど、ほかの種類の較生処理を行ってもよい。
【００３０】
通常動作中、ステップ３３０として、光源１４０および光検出器１５０は、所定の位置に位置決めされる。例えば、薄板１００が各配置の配列に分割することができる場合、光源１４０および光検出器１５０は、所定の配置、例えば（０，０）、（１４，１９）、（３２，３２）などに位置決めしてもよい。次に、ステップ３４０として、光源１４０が集光用構造体１１０を含む薄板１００の一方を照射すると、ステップ３５０として、光検出器１５０は、薄板１００の他方を出口とする光の輝度を記録する。
【００３１】
本発明の各実施様態では、光検出器１５０は、一つ以上の集光器１１０の各部からの出射光を記録する。例えば、光検出器１５０の可視領域は、図１Ｂに図示する通り、一集光器１１０或いは二つ以上の集光器１１０の集光を記録してもよい。
【００３２】
本発明の各実施様態では、半透明／不透明な材料の薄板、例えば、ＥＶＡ，ＰＶＢ，サーリン、熱硬化材、熱可塑材などは、光検出器１５０に対面する側にある薄板１００上に配置してもよい。このような実施様態では、前記材料の薄板により、出射する照明の光検出が容易になる。より具体的には、出射する照明の配置／輪郭および輝度は、製造業者が提供する材料の拡散特性のため、光検出器１５０にとってより明白となる。以下に記載する後続の積層ステップ（加熱、圧力、経時）において、上記薄板材料の拡散特性は大きく減少し、該薄板材料の透明性が高くなる。各実施様態では、上記材料の薄板は、ＥＶＡ，ＰＶＢ，サーリン、熱硬化材、熱可塑材などであってもよい。他の実施様態では、上記材料の薄板は、羊皮材料などであってもよい。
【００３３】
各実施様態では、ステップ３６０として、検出された照明データを薄板１００の配列配置と対応付け、コンピュータメモリに格納する。幾つかの実施様態では、光検出器１５０は、一つ以上の照明データフレームを収集および付与してもよい。このような実施例では、前記複数の照明フレームの平均値を使用して支持用のフレームアセンブリの疑似振動、光源１４０および光検出器１５０などの移動による瞬時振動の影響を低減してもよい。
【００３４】
各実施様態では、配列配置全てについての照明データが収集されなかった場合、ステップ３７０で、更なる配置について同処理を繰り返してもよい。
【００３５】
次に、本発明の各実施様態では、ステップ３８０として、格納された照明データと、配列配置データを使用して薄板１００の出射光の断面を決定する。より具体的には、この光断面は、薄板１００についての光の輝度と、ｘ、ｙ座標と、を含んでもよい。
【００３６】
本発明の各実施様態では、出射光の断面に基づいて、ステップ３９０として、画像処理機能を実行してＰＶストリップの配置についての位置決めデータを決定してもよい。例えば、形態に関する間引き操作を行ってＰＶストリップの配置について一つ以上のセンターラインを決定してもよいし、輪郭処理操作を行ってＰＶストリップなどの配置のために輪郭を付与してもよい。この位置決めデータも、コンピュータメモリに格納してもよい。
【００３７】
本発明の幾つかの実施様態では、集光器１１０により集光された光の幅は、ＰＶストリップの狭い幅よりも小さいと考えられる。従って、幾つかの実施例では、集光された光は、ＰＶストリップの範囲内で中央寄せされる。これにより、出射光に対する任意のＰＶストリップの光の収集を増加、例えば最大化すると考えられる。
【００３８】
次に、ステップ４００として、ユーザによる位置決めデータの使用などを行って裏打ち材料の上にＰＶストリップを設置してもよい。幾つかの実施例において、角の位置決め線に沿って、裏打ち材料などの上に位置決めデータ、例えばセンターラインを印刷してもよい。このような位置決めデータに基づき、前記センターラインに略沿った状態でＰＶストリップまたはＰＶセル（ＰＶストリップのグループ、例えばＰＶアセンブリ、ＰＶストリング、ＰＶモジュール）をユーザが手動で配置してもよい。他の実施様態では、一つ以上のＰＶストリップまたはＰＶセルを収集し、収集したストリップまたはセルを裏打ち材料、真空チャックなどの所定配置に設置する、ロボット式の収集および設定機構に前記位置決めデータを入力してもよい。各実施例では、設置精度は、±１５ミクロンであってもよい。各実施様態では、ＰＶストリップと、裏打ち材料との間に、接着材料、例えばＥＶＡ，ＰＶＢ、サーリン、熱硬化材、熱可塑材などを配置してもよい。
【００３９】
本発明の他の実施様態では、例えば薄板１００の裏側、例えば集光器１１０の反対側に配置される、ＥＶＡ，ＰＶＢ、サーリン、熱硬化材、熱可塑材などの拡散材料の薄い層に配置してもよい。
【００４０】
ステップ４１０として、上記処理は、所望のＰＶストリップまたはＰＶセルが全て設置されるまで、次のＰＶストリップまたはＰＶセルの配置についても繰り返してもよい。
【００４１】
続いて、ステップ４２０として、はんだ付けステップを実施して他のＰＶストリップに対する一つ以上のＰＶストリップ、或いは他のＰＶセルに対する一つ以上のＰＶセルを電気的に結合および物理的に抑制してもよい。
【００４２】
各実施様態では、ステップ４３０として、はんだ付けされたＰＶストリップまたはＰＶセルの上に接着材料を配置する。幾つかの実施様態では、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ），ポリビニルブチラル（ＰＶＢ），サーリン、熱硬化材、熱可塑材などの接着材料の層を使用してもよい。続いて、ステップ４４０として、接着材料の層の上に薄板１００を配置する。各実施様態では、薄板１００がＰＶストリップまたはＰＶセルより上に正確に配置されるように所定数の位置決めマークなどを使用してもよい。より具体的には、薄板の配置は、上記ＰＶストリップが、それぞれの集光器１１０の下で適切な位置または配置に位置決めされるような様態にすべきである。
【００４３】
他の実施様態では、上記各ステップで、ＰＶストリップが上記の薄い拡散層の上に配置される場合、ＥＶＡ，ＰＶＢ，サーリン、熱硬化材、熱可塑材などの材料の追加層をＰＶストリップに設置してもよく、該追加の接着層の上に裏打ち材料を設置してもよい。従って、幾つかの実施様態では、複合のＰＶ構造体は、薄板１００の上部に構築することにより形成される一方、他の実施様態では、複合ＰＶは、裏打ち材料の上部に構築することにより形成される。
【００４４】
各実施様態では、ステップ４５０として、上記材料のサンドウィッチは、華氏約２００度を超える温度までオーブンセット内で接合／積層される。より具体的には、この温度は、通常、接着層（例えば、ＥＶＡ，ＰＶＢ，サーリン、熱硬化材、熱可塑材など）が、（摂氏約１２０度、摂氏約１５０度など）で溶融し、ＰＶストリップまたはＰＶセル、裏打ち材、薄板１００と一緒に接合するのに十分な温度とする。幾つかの実施様態では、各材料の接合に加え、接着材料（例えば、ＥＶＡ，ＰＶＢ，サーリン、熱硬化材、熱可塑材など）としては、以前は隣接するＰＶストリップまたはＰＶセル同志の隙間領域であった領域を占有する。この接着材の溶融により、ＰＶストリップが互いに横方向に移動するのを防止する助けになると同時に、薄板１００に対するＰＶストリップの位置合わせを維持する助けとなる。また、上記接着材料は、以前はＰＶセル間のバスバー間の隙間領域であった領域を占有する。以下に記載する通り、積層ステップについての時間、温度、および圧力パラメータは、便宜上所定の管理下に置いてもよい。
【００４５】
各実施様態では、ＰＶストリップ間またはＰＶセル間での電気接続を行うべく、接合ステップ前および／または後に一本以上のワイヤを引いてもよい。このように、ステップ４６０として、これらワイヤにより、完成したＰＶパネルからの電気エネルギー出力を付与される。
【００４６】
図３Ａないし図３Ｃは、本発明の各実施様態による実施例を図示する。より具体的には、図３Ａは、透明な薄板５１０の一部の断面５００を図示する。図から判る通り、多数の集光器、例えば５２０および５２５を図示する。
【００４７】
図３Ａに、空気／ガラスインタフェースを打延し、領域５５０および５６０（集光された光を有する領域）に向かって方向付けた、照明源からの多数の平行な光線５３０を示す。上述の通り、センサーは、透明な薄板５１０上の領域５５０および５６０で集光された光の配置を収集する。この実施例に示す通り、拡散材料５４０の層は、該センサーが領域５５０および５６０の配置を収集する助けになるべく薄板５１０に隣接して設置してもよい。以下に述べる通り、各実施様態では、前記拡散材料５４０の層は、接着層としての機能を有してもよい。より具体的には、積層処理前には（例えば、図３Ｃ）、該接着層は、入射光を拡散する傾向があり、該積層処理後には（例えば、図３Ｄおよび図３Ｅ）、該接着層は、該ガラス薄板に対してＰＶストリップを固定する傾向があり、相対的に透明になる傾向がある。
【００４８】
本実施様態で判る通り、各集光器は、通常、同じ大きさ、形状、或いは間隔とは限らない。実際、各収集器の間隔は、４０ミクロンないし５００ミクロンの厚さの薄板に関して変わる場合があると捉えられている。更に、上記各集光器は、対称である必要はない。従って、光が集光される領域は、集光器が異なり、かつ隣接する場合は、幅広になるように変わる場合がある。本実施例で判る通り、領域５６０は中央からずれ、領域５６０は領域５５０より幅広である。他の実施様態では、実際、他の多くの違いが明確になる場合がある。
【００４９】
図３Ｂに図示する通り、集光された光の各領域の幅、位置決めなどは、必ずしも或いは通常、ガラス薄板５１０の押し出し軸５７０に沿って均一であるとは限らない。本実施例では、各集光器５８０の幅は、押し出し軸５７０に沿って変わる場合があり、集光された各光領域５９０の幅は、押し出し軸５７０に沿って変わる場合があり、集光された光領域は、中央からずれている場合があることなどが判る。
【００５０】
上記の鑑み、ガラス薄板５００の集光器の幾何学上の可変幅が大きいため、集光された各光領域に対するＰＶストリップの適切な設置が望ましいことが判る。
【００５１】
図３Ｃに図示する実施例において、ＰＶストリップ６００および６１０は、図３Ｂの領域５５０および５６０の下に配置されることが図示されている。各実施様態では、各ＰＶストリップの幅は、集光された各光領域の幅よりも通常２５％幅広である。各実施様態では、光が薄板５１０に対する法線以外の角度で（例えば、法線から３度ないし５度、或いはそれ以上の角度で）入射する場合、該光は、ＰＶストリップ上に入射すると信じられている。現行の実施例において、前記集光された各光領域の幅は、約１．８ミリメータないし２．２ミリメータの範囲であるが、他の幅領域の範囲も考えられる。例えば、各集光器の幾何学上の均一性および幾何学上の正確さ、ガラスなどの区分性を含めて薄板５１０の品質管理が増強されるにつれ、集光された各光領域の幅は、例えば約０．２５ミリメータ、０．５ミリメータ、１ミリメータなど幅が狭くなるにつれて減少する筈である。
【００５２】
図３Ｃに図示する通り、ストリップ６００および６１０は、接着層６２０および６２５経由でガラス薄板５００および裏打ち層６３０に隣接している。図から判る通り、各実施様態では、第１の接着層６２０は、各ＰＶストリップ（６００および６１０）と、裏打ち層６３０との間に配置してもよく、第２の接着層６２５は、各ＰＶストリップ（６００および６１０）と、ガラス薄板６２５との間に配置してもよい。更に、隙間領域、例えば領域６４０は、隣接するバスバー６０５および６１５の間、および隣接するＰＶストリップ（６００および６１０）の間に存在する。幾つかの実施様態では、隣接するバスバー間の高さは、通常、２００ミクロン未満である。
【００５３】
図３Ｄでは、図３Ｃに図示する構造体には、正確に管理された積層処理が施される。ＥＶＡ，ＰＶＢ，サーリン、熱硬化材、熱可塑材などの材料の層から形成される接着層の場合、第１の接着層６２０および第２の接着層６２５は溶融し、再流出する。図３Ｄでわかる通り、第１の接着層６２０および第２の接着層６２５は、接着層６５０によって図示する通り、互いに混合し単一の層を形成してもよい。このような各実施例では、ＰＶストリップと、バスバーとの間の空隙、例えば積層処理前の隙間領域６４０は、該積層処理後、接着材料、例えばＥＶＡによって充填される。各実施様態では、接着層は、各ＰＶストリップおよび／または各バスバーに接着する。その結果、ＰＶストリップ６００および６１０は、ガラス薄板５００および裏打ち層６３０に対しては単に固定されず、再流出したＥＶＡ材料によって互いに横方向に固定される。また、バスバー６０５および６１５の間の分離状態が従前どおり維持される。各実施様態では、前記接着材料は、例えばユーザが、各ＰＶストリップを接続する各バスバー上に押下した結果、隣接するＰＶストリップ間および／または隣接するバスバー間のはんだ付け短絡を低減させるバリアとして機能する。更に、前記接着材料は、蒸気、錆び、汚染などに対するバリアとして機能する。本発明の他の実施様態では、図３Ｅに図示する通り、単一の接着層を使用してもよい。
【００５４】
本発明の各実施様態では、前記積層処理は、正確に管理された時間、温度、および／または物理的な圧迫可変断面を含む。一実施例において、材料の積層に対して押下する圧迫力は、約０．２ないし０．６気圧の範囲とする。各実施様態では、前記積層圧力の断面として、図３Ｃに図示する構造体を約２５秒間、約２５ｋＰＡ（約１／４気圧）の圧迫力に曝した後、約５０秒間、約５０ｋＰＡ（約１／２気圧）の圧力に曝すことを含む。この期間、前記ＥＶＡ材料などは、特定の種類の接着材料の融点にもよるが、融点、例えば摂氏約１２０度以上、摂氏約１５０度以上、或いはそれ以上まで加熱される。
【００５５】
実験的に、本発明者は、前記積層処理が約１気圧の圧迫力の下で実施される場合、接着材料、例えばＥＶＡが溶融および再流出するにつれて、隙間領域は、上述した通り、隣接するＰＶストリップの間に残存し、隣接するＰＶストリップ間のバスバー間に残存する。本発明の他の実施様態では、当業者による過度の実験無しに、上述した利点を付与する別の時間、温度、圧迫力の組み合わせを設定してもよい。
【００５６】
本発明の他の実施様態では、ＰＶＢ，サーリン、熱硬化材、熱可塑材など他の接着材料が使用される場合、時間、温度、圧力などの特性は、その他の接着材料が、上記のＥＶＡ材料と同様の機能を発揮するような様態でユーザにより同様に監視してもよい。より具体的には、前記接着材料は、ＰＶストリップ間の空隙領域を充填し、上記の保護および防止特性を付与することが望まれる。
【００５７】
図４は、本発明の各実施様態によるコンピュータシステムのブロック図を図示する。より具体的には、コンピュータシステム６００は、上述の通り、光源、光検出器、および／またはＰＶ設置デバイスを制御し、データを処理し、積層デバイスを制御すべく適合されるものとして図示される。
【００５８】
図４は、本発明の各実施様態による通常のコンピュータシステム７００のブロック図である。各実施様態では、コンピュータシステム７００は、通常、モニター７１０、コンピュータ７２０、キーボード７３０、ユーザ入力デバイス７４０、ネットワークインタフェース７５０などを含む。
【００５９】
本実施様態では、ユーザ入力デバイス７４０は、通常、コンピュータマウス、トラックボール、トラックパッド、ワイヤレスリモートなどとして実現される。コンピュータシステム７００により、通常、ユーザは、モニター７１０上に現れるオブジェクト、アイコン、テキスト、コントロールポイントなどを選択することが可能になる。幾つかの実施様態では、モニター７１０およびユーザ入力デバイス７４０は、ワコム社から市販されるＣｉｎｔｉｑなどの、対話型タッチスクリーンディスプレイまたはペンベースのディスプレイなどと一体化してもよい。
【００６０】
ネットワークインタフェース７５０の各実施様態は、通常、イーサネットカード、モデム（電話、衛星、ケーブル、ＩＳＤＮ），（非同期式）デジタル加入者ライン（ＤＳＬ）ユニットなどを含む。ネットワークインタフェース７５０は、通常、図示されるコンピュータネットワークに接続される。他の実施様態では、ネットワークインタフェース７５０は、コンピュータ７２０のマザーボード上で物理的に一体化してもよく、ソフトＤＳＭなどのソフトウェアプログラムであってもよい。
【００６１】
コンピュータ７２０は、通常、プロセッサ７６０など、よく知られたコンピュータ構成と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）７７０、ディスクドライブ７８０、および上記構成を相互接続するシステムバス７９０などのメモリ格納デバイスと、を含む。
【００６２】
一実施様態では、コンピュータ７２０は、インテル社から市販されるＸｅｏｎＴＭマイクロプロセッサなど、複数のマイクロプロセッサを有するＰＣ互換コンピュータである。更に、本実施様態では、コンピュータ７２０は、ユニックスベースのオペレーティングシステムを含んでもよい。ＲＡＭ７７０およびディスクドライブ７８０は、コンピュータ７２０が上記した機能および処理を実行すべくプログラムしているコンピュータ可読の実行可能なコンピュータコードを含む、一時保存以外の画像、オペレーティングシステム、構成ファイル、本発明の各実施様態の格納のための接触型の媒体の例である。例えば、コンピュータにより実行可能なコードは、該コンピュータシステムが、図２Ａないし図２Ｃに図示する、取得ステップ、処理ステップ、ＰＶ設置ステップなどの各ステップを実行すべく仕向けるコードと、該コンピュータシステムが、図３Ｄおよび図３Ｄに図示する、所定の管理下での積層処理など、以下に記載する処理ステップなどの何れかを実行すべく仕向けるコードと、を含んでもよい。
【００６３】
他の種類の接触型の媒体は、フロッピーディスク、取り外し可能なハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ，ブルーレイディスクなどの光ディスク媒体、フラッシュメモリなどの半導体メモリ、読み込み専用メモリ（ＲＯＭ），バッテリーバック式の揮発性メモリ、ネットワーク化された格納デバイスなどを含む。
【００６４】
本実施様態では、コンピュータシステム７００は、ＨＴＴＰ，ＴＣＰ／ＩＰ，ＲＴＰ／ＲＴＳＰプロトコルなどのネットワーク上での通信を可能にするソフトウェアを含んでもよい。
【００６５】
図４は、本発明を実施可能なコンピュータシステムの代表例である。他にも多数のハードウェア構成およびソフトウェア構成が、本発明と使用するために適合可能であることは、当業者にとって即座に明白となる。例えば、ＣｏｒｅＴＭまたはＩｔａｎｉｕｍＴＭマイクロプロセッサ、アドバンストマイクロデバイス社から市販される、ＯｐｔｅｒｏｎＴＭまたはｐｈｅｎｏｎＴＭマイクロプロセッサなどが考えられる。また、Ｎｖｉｄｉａ、ＡＴＩから市販されるグラフィック処理ユニット（ＧＰＵ）なども使用して、レンダリング処理を加速化してもよい。更に、マイクロソフト社から市販される、Ｗｉｎｄｏｗｓ７(R)、ＷｉｎｄｏｗｓＮＴ(R)などのＷｉｎｄｏｗｓ(R)オペレーティングシステム、オラクル社から市販されるソラリス、アップル社から市販されるＬＩＮＵＸ，ＵＮＩＸ，ＭＡＣＯＳなど、他の種類のオペレーティングシステムも考えられる。
【００６６】
上記の開示に鑑み、上述した実施様態に基づき、多くの変更が実施されてもよいと当業者に理解される。例えば、一実施様態では、上記のガラス薄板と略同一の大きさの光電性材料の層が、透明な材料の薄板の下に配置される。続いて、この組み合わせは、太陽光に被曝させる。上記材料は感光性を有するため、一定の時間後、該太陽光が集光される領域は、前記ガラス薄板の下にある他の領域よりも明るかったり暗かったりしてもよい。このような実施様態では、上記材料は、ＰＶストリップまたはセルの設置のための可視テンプレートとして使用できる。より具体的には、ユーザは、太陽光が集光される領域でＰＶストリップを容易に設置できる。一度ＰＶストリップを全て設置すると、感光性材料は、上記の裏打ちの一環として撤去または使用してもよい。このような実施様態で判るように、コンピュータ、デジタル画像センサー、正確なｘ−ｙテーブルなどは、本発明の実施様態を実施する上では不要である。
【００６７】
本発明の他の実施様態では、位置ずれセンサーとして、例えばレーザ測定デバイス、レーザレンジファインダなどを使用しても良い。より具体的には、レーザ位置ずれセンサーは、図２Ａおよび図２Ｂにおけるステップ３００ないし３８０に従って使用してもよい。このような各実施様態では、ステップ３８０で測定および決定された光断面は、上述した通りに決定される。また、レーザ位置ずれセンサーを使用してガラスなどの透明な材料の薄板の表面を幾何学的に測定してもよい。これにより、正確に測定された透明材料の幾何学上の表面が決定されると考えられる。本発明の幾つかの実施様態では、ＫｅｙｅｎｃｅＬＫ  ＣＣＤレーザ位置ずれセンサーなどが使用できる。
【００６８】
このような実施様態では、その後、測定された透明材料の幾何学モデルと、決定された光断面が互いに対応付ける。各実施様態では、所定数の従来型のソフトウェアアルゴリズムが使用して、透明材料のコンピュータモデルを作成できる。このコンピュータモデルは、入力として、幾何学表面の描写を対応付け、予測される出射光の配置を出力する。各実施様態では、多数の透明材料をステップ３００ないし３８０に供して多数の光断面を決定してもよいし、該透明材料をレーザ測定に供して、測定後に多数の幾何学表面を決定してもよい。各実施様態では、コンピュータモデルは、これら複数のデータサンプルに基づいてもよい。
【００６９】
続いて、本発明の各実施様態では、新しい透明材料を設けてもよい。この新しい透明材料は、レーザ測定に供されて、測定後に幾何学表面を決定する。次に、該測定された幾何学表面と、上記決定されたコンピュータモデルとに基づき、コンピュータシステムは、この新しい透明材料から出射される照明の配置を予測できる。各実施様態では、上記予測された出射照明配置を使用してステップ３９０ないし４６０を実行してもよい。
【００７０】
本発明の他の実施様態では、レーザのほか、物理プローブなど他の種類の測定デバイスを使用してもよい。
【００７１】
本発明の他の実施様態では、ガラス集光器の底面直下のＥＶＡレーザなどの上部に各ＰＶストリップを設置してもよい。これら材料は、上述した通り、熱処理に供してもよい。従って、このような各実施様態では、堅牢な裏打ち材料は不要である。更に他の実施様態では、光源としては、エリア光源、ライン光源、ポイント光源などの光源であってもよい。また、光としては、二次元のＣＣＤアレイ、ラインアレイなどであってもよい。
【００７２】
本開示を読了後、当業者であれば更なる実施様態を想像できる。他の実施様態では、便宜上、上記発明の組み合わせまたは副次的な組み合わせが構成できる。ここでは、理解を容易にするためアキテクチュアのブロック図とフロー図がグループ化されている。しかし、各ブロックの各組み合わせ、新しいブロックの追加、各ブロックの再構成などは、本発明の別の実施様態では考えられると理解すべきである。
【００７３】
従って、本明細書および図面は、限定的な意味合いよりも例示的な意味合いにおいて考慮される。しかし、より広範な発明の趣旨および範囲から逸脱しない限り、本明細書および図面に様々な改変および変更を行えることは明白である。           
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４】
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