JP2014507747A - ダイオード内蔵コネクタ、太陽電池積層体及びこれを用いた太陽電池アセンブリ - Google Patents

ダイオード内蔵コネクタ、太陽電池積層体及びこれを用いた太陽電池アセンブリ Download PDF

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Abstract

一実施形態は、ダイオードを含むコネクタに関するものである。ダイオードは陽極及び陰極を有する。コネクタは更に、陽極に接続する第１の電気的接続、同じく陽極に接続する第２の電気的接続、及び、陰極に接続する第３の電気的接続を含む。別の実施形態は、太陽電池のストリング及び積層体の個別に設けられた２つの貫通部から外に伸びる３本の導体を含む、太陽電池積層体に関するものである。第１の導体はストリングの第１端部に接続し、第２の導体はストリングの第２端部に接続し、第３の導体は同じくストリングの第２の端部に接続している。第１及び第３の導体は、個別に設けられた第１の貫通部から外に伸び、第２の導体は、個別に設けられた第２の貫通部から外に伸びる。その他の特徴及び実施形態も開示される。
【選択図】図６

Description

本発明は、全般的には回路装置及び太陽電池モジュールアセンブリに関するものである。
「太陽電池（solar cells）」とも呼ばれる光起電セル（Photovoltaic（PV）cells）は、太陽放射を電気エネルギーに変換する周知の装置である。太陽電池は、太陽電池モジュールにまとめてパッケージ化され得る。
従来の太陽電池モジュールは、直列に相互連結された太陽電池を積層体に含むことがある。通常、金属製のタブが、一連の太陽電池の端部に電気的に接続され、積層体の上部中央の背面から引き出される。金属製のタブは、積層体の上部中央の背面に取り付けられた外部接続箱（junction box）に入る。接続箱の中では、モジュールから電力を得るために入出力ケーブルがタブに取り付けられ、必要に応じてモジュール内の電池を迂回するようにダイオードが構成されてもよい。接続箱に関係する要素は、高価で接続箱のケーブルの取り回し及び管理には多額の据付け費用が掛かる。
太陽電池モジュールを、高い費用効率で生産し、より効率的に据え付けられるように改良することが大変望ましい。
一実施形態は、ダイオードを内蔵するコネクタに関するものである。ダイオードは陽極及び陰極を有する。コネクタは更に、陽極に接続する第１の電気的接続、同じく陽極に接続する第２の電気的接続、及び陰極に接続する第３の電気的接続を含む。
別の実施形態は、太陽電池のストリング及び積層体の個別に設けられた２つの貫通部から外に伸びる３本の導体を含む、太陽電池積層体に関するものである。第１の導体はストリングの第１端部に接続し、第２の導体はストリングの第２端部に接続し、第３の導体は同じくストリングの第２端部に接続されている。第１及び第３の導体は個別に設けられた第１の貫通部から外に伸び、第２の導体は個別に設けられた第２の貫通部から外に伸びる。
別の実施形態は、前述の太陽電池積層体を２つを含む太陽電池アセンブリに関するものであり、各々の太陽電池積層体は、個別に設けられた耐候性を有する２つの貫通部から外に伸びる３本の導体を含む。２つの太陽電池積層体は、３つの電気的接続を有する前述のダイオード内蔵コネクタを用いて相互連結されている。
別の実施形態は、ダイオードを含むコネクタに関するものである。ダイオードは陽極及び陰極を有する。コネクタは更に、陽極に接続する第１の電気的接続、同じく陽極に接続する第２の電気的接続、陰極に接続する第３の電気的接続、及び陽極に接続する第４の電気的接続を含む。
別の実施形態は、太陽電池のストリング、及び積層体の個別に設けられた２つの貫通部から外に伸びる２本の導体を含む、太陽電池積層体に関するものである。第１の導体は、ストリングの第１端部に接続し、第２の導体は、ストリングの第２端部に接続している。第１の導体は、個別に設けられた第１の貫通部から外に伸び、第２の導体は、個別に設けられた第２の貫通部から外に伸びる。
別の実施形態は、前述の太陽電池積層体２つを含む太陽電池アセンブリに関するものであり、各々の太陽電池積層体は、個別に設けられた耐候性を有する２つの貫通部から外に伸びる２本の導体を含む。２つの太陽電池積層体は、前述のダイオード内蔵コネクタを用いて、４つの電気的接続及び外部ケーブルも用いて相互連結されている。
別の実施形態は、ダイオードを２つ含むコネクタに関するものである。コネクタは、第１のダイオードの陽極及び第２のダイオードの陰極に接続する第１の電気的接続、及び第１のダイオードの陰極に接続する第２の電気的接続を含む。これに加え、コネクタは、第２のダイオードの陽極に接続する第３の電気的接続、並びに第２のダイオードの陰極及び第１のダイオードの陽極に接続する第４の電気的接続を含む。
別の実施形態は、太陽電池のストリング及び積層体の個別に設けられた少なくとも２つの貫通部から外に伸びる、４本の導体を含む、太陽電池積層体に関するものである。第１の導体は、ストリングの第１端部に接続し、第２の導体は、ストリングの内部の点に接続している。これに加え、第３の導体も、ストリングの内部の点に接続し、第４の導体はストリングの第２端部に接続している。
別の実施形態は、前述の太陽電池積層体２つを含む太陽電池アセンブリに関するものであり、各々の太陽電池積層体は、個別に設けられた耐候性を有する貫通部から外に伸びる、４本の導体を含む。２つの太陽電池積層体は、２つのダイオードを含むコネクタを用いて相互連結されている。
本発明の、これらの及び他の実施形態及び特徴は、添付の図面及び特許請求の範囲を含む本開示全体を読み解くことで当業者にとって容易に明らかになるであろう。異なる図面に用いた同一の符号は、同一又は類似の構成要素を表す。
本発明の第１の実施形態に従ったダイオード内蔵コネクタの概略図。 本発明の第１の実施形態に従った太陽電池積層体の概略図。 本発明の第１の実施形態に従った太陽電池アセンブリの概略図。 通常モードにおける図２の太陽電池積層体を示した概略図。 バイパスモードにおける図２の太陽電池積層体を示した概略図。 通常モードにおける図１のダイオード内蔵コネクタを示した概略図。 バイパスモードにおける図１のダイオード内蔵コネクタを示した概略図。 本発明の第２の実施形態に従ったダイオード内蔵コネクタの概略図。 本発明の第２の実施形態に従った太陽電池積層体の概略図。 本発明の第２の実施形態に従った太陽電池アセンブリの概略図。 第１の部分的バイパスモードにおける図７の太陽電池積層体を示した概略図。 第２の部分的バイパスモードにおける図７の太陽電池積層体を示した概略図。 第１の部分的バイパスモードにおける図６のダイオード内蔵コネクタを示した概略図。 第２の部分的バイパスモードにおける図６のダイオード内蔵コネクタを示した概略図。 本発明の第３の実施形態に従ったダイオード内蔵コネクタの概略図。 本発明の第３の実施形態に従った太陽電池積層体の概略図。 本発明の第３の実施形態に従った太陽電池アセンブリの概略図。 本発明の第４の実施形態に従ったダイオード内蔵コネクタの概略図。 本発明の第４の実施形態に従った太陽電池積層体の概略図。 本発明の第４の実施形態に従った太陽電池アセンブリの概略図。
本特許出願は、ダイオード内蔵コネクタ、太陽電池積層体、これらコネクタ及び積層体を活用した太陽電池アセンブリに関する技術革新を開示するものである。本明細書に開示した技術革新は、据付けコストを削減するために有用に使用される、又は、大量の接続箱ケーブルの取り回し及び管理の必要性から生み出されたものである。これに加え、積層体にバイパスダイオードを組み込むことに比べて、本願に開示した手法は、欠陥のあるダイオードを容易に切断することを可能にし、これによりダイオードが機能しなくてもモジュール全体を交換する必要がなくなる。更に、本明細書に開示したようなコネクタ内で動作するダイオードは、モジュールを不都合なほどに熱することなく、より容易に熱を消散できる。
図１は、本発明の第１の実施形態に従ったダイオード内蔵コネクタ１００の概略図である。図に示した通り、ダイオード内蔵コネクタ１００は、環境から保護されたハウジング１０４の中にダイオードデバイス１０２を有する。例えば、ハウジング１０４の内部に外部の湿気が入らないように、Ｏリング１０５を用いてもよい。別の方法としては、コネクタ１００に耐候性を持たせるために、封入剤（注封材料など）をハウジング１０４に挿入してもよい。コネクタ１００は、工具の有無にかかわらず、ダイオードを交換、又は、修理可能とするために、分解できるように構成されてもよい。例えば、ハウジングを閉じるために、１つ以上のねじ（またはその他の再開封可能な締結機構）を用いてもよい。これらのねじは取り外す（又は他の機構の場合、開ける）ことができ、ダイオードデバイス１０２を交換又は修理する際に、ダイオード内蔵コネクタ１００の内部にアクセス可能であってもよい。外部の導体に加えられた力が、内部の接続点に伝達されないように、ひずみ解放機構をコネクタに組み込んでもよい。
ダイオードデバイス１０２は陽極及び陰極を含む。順バイアスをかけたとき、ダイオードデバイス１０２は通常、陽極から陰極へ電流を流す。逆バイアスをかけたとき、ダイオードデバイス１０２は通常、電流を流さない。ダイオードデバイス１０２をパッシブ冷却するために、ダイオードデバイス１０２にヒートシンク１０３を熱結合してもよい。
ダイオード内蔵コネクタ１００は、陽極に接続する第１の電気的接続１０８−１、同じく陽極に接続する第２の電気的接続１０８−２、及び陰極に接続する第３の電気的接続１０８−３を更に含む。第１ポート１１４−１は、第１及び第３の電気的接続（１０８−１及び１０８−３）に電気的に接続するよう構成されてもよい。一つの実装形態では、第１ポートを同軸コネクタとして、同軸ケーブルに接続できるように構成されてもよい（ケーブル及びコネクタのアンペア容量は、稼働ピーク時に流れる電流に十分であるように構成されてもよい）。第２ポート１１４−２は、第２の電気的接続１０８−２に電気的に接続するように構成されてもよい。
図２は、本発明の第１の実施形態に従った太陽電池積層体２００の概略図である。太陽電池積層体２００は、直列に接続された複数の光起電（太陽）電池２０２のストリングを含む。ストリングの中の複数の太陽電池２０２はそれぞれ、大面積ＰＮ接合として構成されてもよく、導電性の相互連結２０４は、ストリングの中の１つのセルの負の接点をストリングの中の次のセルの正の接点に接続するよう構成されてもよい。ストリングの第１端部は、そのストリングの負極端（−）にあってもよく、ストリングの第２端部は、その正極端（＋）にあってもよい。
本発明の実施形態に従い、太陽電池積層体２００は、ストリングの第１端部（負極端）の近くにある積層体の角に個別に設けられた第１の貫通部２１２−、及び、ストリングの第２端部（正極端）の近くにある積層体の角に個別に設けられた第２の貫通部２１２＋を含んでもよい。第１及び第２の貫通部（２１２−及び２１２＋）を外部の湿気から封止するために、これら貫通部に封止剤を挿入してもよい。個別に設けられた貫通部には、外部の導体に加えた力が個別に設けられた接続点に伝達されないように、ひずみ解放が組み込まれてもよい。
第１の導体２０８−１は、ストリングの第１端部に電気的に接続されてもよく、個別に設けられた第１の貫通部から外に伸びるように構成されてもよい。第２の導体２０８−２は、ストリングの第２端部に電気的に接続されてもよく、個別に設けられた第２の貫通部から外に伸びるように構成されてもよい。第３の導体２０８−３は、ストリングの第２端部に電気的に接続されてもよく、個別に設けられた第１の貫通部から外に伸びるように構成されてもよい。１つの実装形態では、金属のバスバー２２０を太陽電池積層体に組み込み、ストリングの第２端部を第２の導体２０８−２に接続するように構成されてもよい。内部バスバーの代わりに外部ケーブルを活用する代替の実施形態を、図１１〜１３に関連して以下に説明する。
１つの実装形態では、第１コネクタ２１４−１が、第１及び第３の導体（２０８−１及び２０８−３）の端部に構成されてもよい。第１コネクタ２１４−１は、図１のダイオード内蔵コネクタ１００の第１ポート１１４−１と接続される種類のものでもよい。例えば、第１ポート１１４−１が雌の同軸型のコネクタである場合、第１コネクタ２１４−１は、合致する雄の同軸型のコネクタでもよい。第１コネクタ２１４−１と第１ポート１１４−１とが接続される場合、第１の導体２０８−１は、第１の電気的接続１０８−１に接続され、第３の導体２０８−３は第３の電気的接続１０８−３に接続される。
これに加え、第２コネクタ２１４−２が、第２の導体（２０８−２）の端部に構成されてもよい。第２コネクタ２１４−２は、図１のダイオード内蔵コネクタ１００の第２ポート１１４−２と接続する種類のものでもよい。第２コネクタ２１４−２と第２ポート１１４−２とが接続される場合、第２の導体２０８−２は第２の電気的接続１０８−２と接続される。
図３は、本発明の第１の実施形態に従った太陽電池アセンブリ３００の概略図である。図に示した通り、複数の太陽電池積層体２００は、それぞれ太陽電池モジュール内に全般的に構成され、ダイオード内蔵コネクタ１００を用いて直列に接続される。図のように、それぞれのダイオード内蔵コネクタ１００は、太陽電池積層体２００（図の中でコネクタの右側）の第１コネクタ２１４−１に接続している第１ポート１１４−１、及び別の太陽電池積層体２００（図の中でコネクタの左側）の第２コネクタ２１４−２に接続している第２ポート１１４−２を有する。
図４Ａは、通常モードにおける図２の太陽電池積層体２００を示した概略図である。この通常（非バイパス）モードでは、電流Ｉ通常が負極端の第１の導体２０８−１から流れ込み、ストリングの中の一連の太陽電池を通り、正極端の第２の導体２０８−２から流れ出る。
図４Ｂは、バイパスモードにおける図２の太陽電池積層体２００を示した概略図である。このバイパスモードでは、電流は太陽電池のストリングを流れない。むしろ、電流Ｉバイパスは、負極端の第３の導体２０８−３から流れ込み、太陽電池のストリングを迂回して、正極端の第２の導体２０８−２から流れ出る。
図５Ａは、通常（非バイパス）モードにおける図１のダイオード内蔵コネクタ１００を示した概略図である。具体的には、第１コネクタ１１４−１に接続されている太陽電池積層体２００が通常モードにあるときに、ダイオード内蔵コネクタ１００はこの通常モードになっている。第１コネクタ１１４−１に接続されている太陽電池積層体２００は通常モードにあるために、ダイオードデバイス１０２は逆バイアス状態にある。このため、電流Ｉ通常は第２の電気的接続１０８−２から流れ込み、第１の電気的接続１０８−１から流れ出る。換言すれば、ダイオード内蔵コネクタ１００は、１０８−２の電圧が１０８−１の電圧より高い場合に通常モードになる。
図５Ｂは、バイパスモードにおける図１のダイオード内蔵コネクタを示した概略図である。ダイオード内蔵コネクタ１００は、例えば、遮光により太陽電池にあたる光が減少して第１コネクタ１１４−１に接続されている太陽電池積層体２００が低電圧で稼働しているために、バイパスモードになっていることがある。第１コネクタ１１４−１に接続されている太陽電池積層体２００が低電圧で稼働しているために、ダイオードデバイス１０２は順バイアス状態になることがある。ダイオードデバイス１０２が順バイアス状態になった場合、電流Ｉバイパスは第２の電気的接続１０８−２から流れ込み、ダイオードデバイス１０２を通り、第３の電気的接続１０８−３から流れ出る。換言すれば、ダイオード内蔵コネクタ１００は、１０８−２の電圧が１０８−１の電圧より高くない場合にバイパスモードになる。
図６は、本発明の第２の実施形態に従ったダイオード内蔵コネクタ６００の概略図である。図に示した通り、ダイオード内蔵コネクタ６００は、環境から保護されたハウジング６０４の中に２つのダイオードデバイス（６０２−１及び６０２−２）を含んでもよい。例えば、ハウジング１０４の内部に外部の湿気が入らないように、Ｏリング６０５（又は、別の方法としては、注封材料）を用いてもよい。別の方法としては、コネクタ６００に耐候性を持たせるために、封入剤（注封材料など）をハウジング６０４に挿入してもよい。外部の導体に加わえた力が内部の接続点に伝達されないように、ひずみ解放機構をコネクタに組み込んでもよい。
それぞれのダイオードデバイス（６０２−１及び６０２−２）は陽極及び陰極を含む。パッシブ冷却するために、ダイオードデバイス（６０２−１及び６０２−２）にヒートシンク６０３を熱結合してもよい。
ダイオード内蔵コネクタ６００は更に、第１のダイオード６０２−１の陽極及び第２のダイオード６０２−２の陰極に接続する第１の電気的接続６０８−１と、第１のダイオード６０２−１の陰極に接続する第２の電気的接続６０８−２と、第２のダイオード６０２−２の陽極に接続する第３の電気的接続６０８−３と、並びに第２のダイオード６０２−２の陰極に接続し、第１のダイオード６０２−１の陽極に接続する第４の電気的接続６０８−４と、を含む。
第１ポート６１４−１は、第１及び第２の電気的接続（６０８−１及び６０８−２）に電気的に接続するよう構成されてもよい。第２ポート６１４−２は、第３及び第４の電気的接続（６０８−３及び６０８−４）に電気的に接続するよう構成されてもよい。一つの実装形態では、第１及び第２ポート（６１４−１及び６１４−２）を同軸コネクタとして、同軸ケーブルに接続できるように構成してもよい（ケーブル及びコネクタのアンペア容量は、稼働ピーク時に流れる電流に十分であるように構成される）。
図７は、本発明の第２の実施形態に従った太陽電池積層体７００の概略図である。太陽電池積層体７００は、直列につながれた複数の光起電（太陽）電池２０２のストリングを含む。ストリングの中のそれぞれの太陽電池２０２は、大面積ＰＮ接合として構成されてもよく、導電性の相互連結２０４は、ストリングの中の１つのセルの負の接続点をストリングの中の次のセルの正の接続点に接続するよう構成されてもよい。ストリングの第１端部は、そのストリングの負極端（−）にあってもよく、ストリングの第２端部は、その正極端（＋）にあってもよい。
本発明の実施形態では、太陽電池積層体７００は、ストリングの第１端部（負極端）の近くにある積層体の角に個別に設けられた第１の貫通部７１２−、及びストリングの第２端部（正極端）の近くにある積層体の角に個別に設けられた第２の貫通部７１２＋を含んでもよい。第１及び第２の貫通部（７１２−及び７１２＋）を外部の湿気から封止するために、これらに封止剤を挿入してもよい。外部の導体に加えた力が個別に設けられた接続点に伝達されないように、個別に設けられた貫通部にひずみ解放を組み込んでもよい。
第１の導体７０８−１は、ストリングの第１端部（−）に電気的に接続されてもよく、個別に設けられた第１の貫通部７１２−から外に伸びるように構成されてもよい。第２の導体７０８−２は、ストリングの内部の点７２０に電気的に接続されてもよく、個別に設けられた第１の貫通部７１２−から外に伸びるように構成されてもよい。第３の導体７０８−３は、ストリングの内部の点７２０に電気的に接続されもよく、個別に設けられた第２の貫通部７１２＋から外に伸びるように構成されてもよい。最後に、第４の導体７０８−４は、ストリングの第２端部（＋）に電気的に接続されてもよく、個別に設けられた第２の貫通部７１２＋から外に伸びるように構成されてもよい。導体７０８−３及び７０８−４は、少なくとも部分的に、積層体に組み込まれている金属のバスバーを備えてもよい。内部バスバーに替えて、外部ケーブルを活用する別の実施形態を、図１４〜１６を参照して以下に説明する。
太陽電池２０２のストリングの中の特定の内部の点７２０を例示のために図７に示しているものの、内部の点７２０はストリングの中のどの２つの太陽電池２０２の間に位置していてもよい。さらに、図７には１つの内部の点７２０への接続が図示され、本明細書で詳しく説明しているものの、他の実施形態では複数の内部の点７２０への接続を活用してもよい。追加される内部の点７２０を活用するには、ストリングの追加部分を独立的に迂回できるように、その各々についてバイパスダイオード６０２を追加する必要がある。
１つの実装形態では、第１コネクタ７１４−１が、第１及び第２の導体（７０８−１及び７０８−２）の端部に構成されてもよい。第１コネクタ７１４−１は、図６のダイオード内蔵コネクタ６００の第１ポート６１４−１と接続する種類のものでもよい。例えば、第１ポート６１４−１が雌の同軸型のコネクタである場合、第１コネクタ７１４−１は、合致する雄の同軸型のコネクタでもよい。第１コネクタ７１４−１と第１ポート６１４−１とが接続される場合、第１の導体７０８−１は第１の電気的接続６０８−１に接続され、第２の導体７０８−２は第２の電気的接続６０８−２に接続される。
これに加え、第２コネクタ７１４−２が、第３及び第４の導体（７０８−３及び７０８−４）の端部に構成されてもよい。第２コネクタ７１４−２は、図６のダイオード内蔵コネクタ６００の第２ポート６１４−２と接続する種類のものでもよい。例えば、第２ポート６１４−２が雌の同軸型のコネクタである場合、第２コネクタ７１４−２は、合致する雄の同軸型のコネクタでもよい。第２コネクタ７１４−２と第２ポート６１４−２とが接続される場合、第３の導体７０８−３は第３の電気的接続６０８−３に接続され、第４の導体７０８−４は第４の電気的接続６０８−４に接続される。
図８は、本発明の第２の実施形態に従った太陽電池アセンブリ８００の概略図である。図に示した通り、複数の太陽電池積層体７００は、それぞれ太陽電池モジュール内に全般的に構成され、ダイオード内蔵コネクタ６００を用いて直列に接続される。図のように、それぞれのダイオード内蔵コネクタ６００は、太陽電池積層体７００（図の中でコネクタの右側）の第１コネクタ７１４−１に接続されている第１ポート６１４−１、及び、別の太陽電池積層体７００（図の中でコネクタの左側）の第２コネクタ７１４−２に接続されている第２ポート６１４−２を有する。
図７の太陽電池積層体７００は、次の４つのモード、すなわち、通常モード、完全バイパスモード、第１の部分的バイパスモード、及び、第２の部分的バイパスモードのうちの１つで稼働することができる。通常モードは図４Ａに関する上記説明と同様であり、完全バイパスモードは図４Ｂに関する上記説明と同様である。通常モードでは、電流Ｉ通常が負極端の第１の導体７０８−１から流れ込み、ストリングの中の一連の太陽電池を通り、正極端の第４の導体７０８−４から流れ出る。完全バイパスモードでは、電流は太陽電池のストリングを流れない。むしろ、電流Ｉバイパスは、負極端の第２の導体７０８−２から流れ込み、太陽電池のストリングを迂回して、正極端の第３の導体７０８−３から流れ出る。
図９Ａは、第１の部分的バイパスモードにおける図７の太陽電池積層体７００を示した概略図である。この第１の部分的バイパスモードでは、太陽電池２０２の最も左側にある２列を迂回するが、最も右側にある４列は迂回しない。例えば、最も左側にある２列の大部分が影になるように、積層体の一部が遮光される（最も右側にある４列はほとんど影にならない）と、積層体がこのモードに入ってもよい。
電流ＩＡは、最も左側にある２列の太陽電池のストリングを流れる代わりに、負極端の第２の導体７０８−２から流れ込み、最初の２列を迂回して、ストリングの内部の点７２０に流れる。電流ＩＡは、内部の点７２０から、最も右側にある４列の太陽電池のストリングを流れ、正極端の第４の導体７０８−４から流れ出る。
図９Ｂは、第２の部分的バイパスモードにおける図７の太陽電池積層体を示した概略図である。この第２の部分的バイパスモードでは、太陽電池２０２の最も左側にある２列を迂回しないが、最も右側にある４列は迂回する。例えば、最も右側にある４列の大部分を覆うように積層体が部分的に遮光（最も左側にある２列はほとんど遮光されない）されると、積層体がこのモードに入ってもよい。
電流ＩＢは、負極端の第１の導体７０８−１から流れ込み、ストリングの中の最初の２列の太陽電池を通り、内部の点７２０に到達する。その後、電流ＩＢは、最も右側にある４列の太陽電池のストリングを通る代わりに、最も右側にある４列の太陽電池を迂回して第３の導体７０８−３から流れ出る。
図１０Ａは、第１の部分的バイパスモードにおける図６のダイオード内蔵コネクタ６００を示した概略図である。例えば、第１コネクタ６１４−１に接続されている最も左側にある２列の太陽電池積層体７００の大部分が遮光されている一方で、第２コネクタ６１４−２に接続されている最も右側にある４列の太陽電池積層体７００はほとんど影になっていない状態では、ダイオード内蔵コネクタ６００は、第１の部分的バイパスモードになっていてもよい。この場合、第１のダイオードデバイス６０２−１が順バイアス状態になり、第２のダイオードデバイス６０２−２が逆バイアス状態のままとなる。従って、電流ＩＡは第４の電気的接続６０８−４から流れ込み、第１のダイオードデバイス６０２−１を通り、第２の電気的接続６０８−２から流れ出る。
図１０Ｂは、第２の部分的バイパスモードにおける図６のダイオード内蔵コネクタ６００を示した概略図である。なぜなら、例えば、第１コネクタ６１４−１に接続されている最も左側にある２列の太陽電池積層体７００の大部分が遮光されていない一方で、第２コネクタ６１４−２に接続されている最も右側にある４列の太陽電池積層体７００はほとんど遮光されている状態では、ダイイオード内蔵コネクタ６００は、第２の部分的バイパスモードになってもよい。この場合、第２のダイオードデバイス６０２−２が順バイアス状態になり、第１のダイオードデバイス６０２−１が逆バイアス状態のままのことがある。従って、電流ＩＢは第３の電気的接続６０８−３から流れ込み、第２のダイオードデバイス６０２−２を通り、第１の電気的接続６０８−１から流れ出る。
図１１は、本発明の第３の実施形態に従ったダイオード内蔵コネクタ１１００の概略図である。図１のダイオード内蔵コネクタ１００と比較して、図１１のダイオード内蔵コネクタ１１００は、１１１４−１、１１１４−２、１１１４−３、１１１４−４とラベル付けされた４つのポートを有する。第１ポート１１１４−１は、第１の電気的接続１０８−１によりダイオードデバイス１０２の陽極に接続されている。第２ポート１１１４−２は、第２の電気的接続１０８−２によりダイオードデバイス１０２の陽極に接続されている。第３のポート１１１４−３は、第３の電気的接続１０８−３によりダイオードデバイス１０２の陰極に接続されている。最後に、第４のポート１１１４−４は、第４の電気的接続１０８−４によりダイオードデバイス１０２の陽極に接続されている。第１、第２、及び第４の電気的接続は、それぞれ陽極に接続されていることから、事実上お互いに接続している。図１１に示した実装に従い、第１及び第３のポート（１１１４−１及び１１１４−３）はダイオード内蔵コネクタ１１００の第１の側部に位置し、第２及び第４のポート（１１１４−２及び１１１４−４）はダイオード内蔵コネクタ１１００の第２（反対側の）側部に位置する。
図１２は、本発明の第３の実施形態に従った太陽電池積層体１２００の概略図である。図１２の太陽電池積層体１２００は、太陽電池のストリングの第１端部（負極端）に第１の導体２０８−１で電気的に接続されている第１コネクタ１２１４−１、及び、ストリングの第２端部（正極端）に第２の導体２０８−２で電気的に接続されている第２の電気的なコネクタ１２１４−２を備える。第１の導体２０８−１は、個別に設けられた第１の貫通部２１２−から外に伸び、第２の導体２０８−２は、個別に設けられた第２の貫通部２１２＋から外に伸びる。図２の太陽電池積層体２００と比較して、図１２の太陽電池積層体１２００は、内部のバスバー２２０及び第３の導体２０８−３を必要としない。
図１３は、本発明の第３の実施形態に従った太陽電池アセンブリ１３００の概略図である。図に示した通り、それぞれのダイオード内蔵コネクタ１１００は、２つの太陽電池積層体１２００を相互連結するために用いられる。それぞれのダイオード内蔵コネクタ１１００は、その第１ポート１１１４−１が太陽電池積層体１２００の第１の側部にある第１の電気的なコネクタ１２１４−１に電気的に接続しており、その第２ポート１１１４−２が太陽電池積層体１２００の第２側部にある第２の電気的なコネクタ１２１４−２に電気的に接続している。外部ケーブルを用いて、ダイオード内蔵コネクタ１１００の第１の側部にある第３のポート１１１４−３を次のダイオード内蔵コネクタ１１００の第２側部にある第４のポート１１１４−４に電気的に接続する。
いったん上述したとおりに相互連結されれば、図１３の太陽電池アセンブリ１３００は、図３の太陽電池アセンブリ３００と同様に稼働する。ただし、バイパス電流は内部のバスバー２２０を通る代わりに、外部ケーブル１３０２を通る。
図１４は、本発明の第４の実施形態に従ったダイオード内蔵コネクタの概略図である。図６のダイオード内蔵コネクタ６００と比較して、図１４のダイオード内蔵コネクタ１４００は、１４１４−１、１４１４−２、１４１４−３、１４１４−４と参照番号が付与された４つのポートを有する。第１ポート１４１４−１は、第１の電気的接続６０８−１により、第１のダイオードデバイス６０２−１の陽極及び第２のダイオードデバイス６０２−２の陰極と接続されている。第２ポート１４１４−２は、第２の電気的接続６０８−２により第１のダイオードデバイス６０２−１の陰極と接続されている。第３のポート１４１４−３は、第３の電気的接続６０８−３により第２のダイオードデバイス６０２の陽極と接続されている。最後に、第４のポート１１１４−４は、第４の電気的接続６０８−４により、第１のダイオードデバイス６０２−１の陽極及び第２のダイオードデバイス６０２−２の陰極と接続されている。第１及び第４の電気的接続は、事実上、互いに接続されている。図１４に示した実施形態に従い、第１及び第２ポート（１４１４−１及び１４１４−２）はダイオード内蔵コネクタ１４００の第１の側部に位置し、第３及び第４のポート（１４１４−３及び１４１４−４）はダイオード内蔵コネクタ１４００の第２（反対側の）側部に位置する。
図１５は、本発明の第４の実施形態に従った太陽電池積層体１５００の概略図である。図１５の太陽電池積層体１５００は、太陽電池のストリングの第１端部（負極端）に第１の導体１５０８−１を通じて電気的に接続されている第１コネクタ１５１４−１、及び、ストリングの第２端部（正極端）に第４の導体１５０８−４で電気的に接続されている第４の電気的なコネクタ１５１４−４を備える。第１の導体１５０８−１は、個別に設けられた第１の貫通部１５１２−（これはストリングの負極端の近くに位置していてもよい）から外に伸び、第４の導体１５０８−４は、個別に設けられた第２の貫通部１５１２＋（これはストリングの正極端の近くに位置していてもよい）から外に伸びる。これに加え、第２コネクタ１５１４−２は、第２の導体１５０８−２を通じてストリング内部の点７２０に電気的に接続されており、第３のコネクタ１５１４−３は、第３の導体１５０８−３を通じてストリングの同じ内部の点７２０に電気的に接続されている。第２及び第３の導体（１５０８−２及び１５０８−３）は、個別に設けられた第３の貫通部１５０２（これはストリングの内部の点の近くに位置していてもよい）から外に伸びてもよい。導体（１５０８−１、１５０８−２、１５０８−３、及び１５０８−４）は絶縁電線又はケーブルを備えてもよい。
図１６は、本発明の第４の実施形態に従った太陽電池アセンブリ１６００の概略図である。図に示した通り、それぞれのダイオード内蔵コネクタ１４００は、２つの太陽電池積層体１５００を相互連結するために用いられる。各々のダイオード内蔵コネクタ１４００の第１及び第２ポート（１４１４−１及び１４１４−２）は、太陽電池積層体１５００の第１の側部の第１及び第２の電気的なコネクタ（１５１４−１及び１５１４−２）にそれぞれ電気的に接続されている。各々のダイオード内蔵コネクタ１４００の第３及び第４のポート（１４１４−３及び１４１４−４）は、太陽電池積層体１５００の第２の側部の第３及び第４の電気的なコネクタ（１５１４−３及び１５１４−４）にそれぞれ電気的に接続されている。
いったん上述したとおりに相互連結されれば、図１６の太陽電池アセンブリ１６００は、図８の太陽電池アセンブリ８００と同様に稼働する。ただし、バイパス電流は積層体に組み込まれたワイヤ又はケーブル（７０８−２及び７０８−３）を通る代わりに、外部ワイヤ又はケーブル（１５０８−２及び１５０８−３）を通る。
本開示では、本発明の実施形態を十分に理解するために、装置、部品及び方法の例など、多数の具体的な詳細を提供している。しかしながら、当業者は、本発明が具体的な詳細の１つ以上がなくても実施できることを認めるであろう。他の例では、本発明の態様を不明瞭にすることを避けるため、周知の詳細については図示又は説明をしていない。
本発明の具体的な実施形態を提供したが、これらの実施形態は説明を目的としたものであり、限定的なものでないことは理解されよう。多くの追加的実施形態が、本開示を読む当業者にとっては明らかとなろう。
本発明の具体的な実施形態を提供したが、これらの実施形態は説明を目的としたものであり、限定的なものでないことは理解されよう。多くの追加的実施形態が、本開示を読む当業者にとっては明らかとなろう。
［項目１］
ダイオード内蔵コネクタであって、
陽極及び陰極を有するダイオードと、
陽極への第１の電気的な接続と、
陰極への第２の電気的な接続と、
陽極への第３の電気的な接続と、
を備えたダイオード内蔵コネクタ。
［項目２］
外部の湿気からダイオードを保護する封止体を更に備える、項目１に記載のダイオード内蔵コネクタ。
［項目３］
ダイオードに熱結合したヒートシンクを更に備える、項目１に記載のダイオード内蔵コネクタ。
［項目４］
上記コネクタを傷つけることなく、上記ダイオードの交換ないしは別の方法で上記コネクタのアフターサービスを行うために手で又は現場にある一般的な工具で分解を可能にする機構を更に備えた、項目１に記載のダイオード内蔵コネクタ。
［項目５］
上記第１及び第２の電気的な接続部に電気的に接続する第１のボートと、
上記第３の電気的な接続部に電気的に接続する第２のポートと、
を更に備えた、項目１に記載のダイオード内蔵コネクタ。
［項目６］
上記第１のポートが同軸ケーブルに結合するように構成されている、項目５に記載のダイオード内蔵コネクタ。
［項目７］
光起電積層体であり、
第１の端部及び第２の端部を有する、太陽電池のストリングと、
上記光起電積層体の第１の別個の貫通部と、
上記ストリングの第１の端部に電気的に接続し、かつ第１の別個の貫通部から外に伸びる第１の導線と、
上記光起電積層体の第２の別個の貫通部と、
上記ストリングの第２の端部に電気的に接続し、かつ上記第２の別個の貫通部から外に伸びる第２の導線と、
を備える光起電積層体。
［項目８］
上記ストリングの第２の端部に電気的に接続し、かつ上記第１の別個の貫通部から外に伸びる、第３の導線を更に備える、項目７に記載の光起電積層体。
［項目９］
上記太陽電池のストリングの第２端部を上記第３の導線に接続する、上記光起電積層体に組み込まれたバスバーを更に備える、項目８に記載の光起電積層体。
［項目１０］
上記別個の貫通部を外部の湿気から封止するために、上記第１及び第２の別個の貫通部に挿入された封止剤を更に備える、項目７に記載の光起電積層体。
［項目１１］
上記第１の別個の貫通部が、上記ストリングの第１の端部の近くに位置し、上記積層体の背部又は縁部を出口とし、かつ上記第２の別個の貫通部が、上記ストリングの第２の端部の近くに位置し、上記積層体の背部又は縁部を出口とする、項目７に記載の光起電積層体。
［項目１２］
光起電アセンブリであって、
第１の端部及び第２の端部、並びに耐候性を持たせた第１及び第２の貫通部を有する太陽電池のストリングをそれぞれ含む、第１及び第２の光起電積層体と、
上記の光起電積層体それぞれについて、上記ストリングの第１の端部に電気的に接続し、かつ耐候性を持たせた上記第１の貫通部から外に伸びる、第１の導線と、
上記の光起電積層体それぞれについて、上記ストリングの第２の端部に電気的に接続し、かつ耐候性を持たせた上記第２の貫通部から外に伸びる、第２の導線と、
陽極及び陰極を有する第１のダイオードを備える第１のコネクタであって、上記陽極が上記第１の光起電積層体の耐候性を持たせた第１の貫通部から外に伸びる上記第１の導線、及び上記第２の光起電積層体の耐候性を持たせた第２の貫通部から外に伸びる上記第２の導線に電気的に接続している、第１のコネクタと、
を備える光起電アセンブリ。
［項目１３］
上記光起電積層体それぞれについて、上記ストリングの第２の端部に電気的に接続し、かつ上記第１の耐候性を持たせた貫通部から外に伸びる第３の導線を更に備え、
上記第１のダイオードの陰極が、上記第１の光起電積層体の上記第１の耐候性を持たせた貫通部から外に伸びる第３の導線に電気的に接続している、項目１２に記載の光起電アセンブリ。
［項目１４］
陽極及び陰極を有する第２のダイオードを備えた第２のコネクタと、
上記第１のダイオードの陰極を上記第２のダイオードの陽極に電気的に接続する外部ケーブルと、
を更に備えた、項目１２に記載の光起電アセンブリ。
［項目１５］
上記第１のコネクタに封止体を用いて耐候性を持たせている、項目１２に記載の光起電アセンブリ。
［項目１６］
上記の貫通部に耐候性を持たせるために注封材料を活用している、項目１２に記載の光起電アセンブリ。
［項目１７］
ダイオード内蔵コネクタであって、
それぞれ陽極及び陰極を有する第１及び第２のダイオードと、
上記第１のダイオードの陽極及び上記第２のダイオードの陰極に接続する第１の電気的な接続と、
上記第１のダイオードの陰極に接続する第２の電気的な接続と、
上記第２のダイオードの陽極に接続する第３の電気的な接続と、
第２のダイオードの陰極及び第１のダイオードの陽極に接続する第４の電気的な接続と、
を備えたダイオード内蔵コネクタ。
［項目１８］
外部の湿気から上記ダイオードを保護する封止体を更に備える、項目１７に記載のダイオード内蔵コネクタ。
［項目１９］
上記のダイオードに熱結合したヒートシンクを更に備える、項目１７に記載のダイオード内蔵コネクタ。
［項目２０］
上記第１及び第２の電気的な接続部に電気的に接続する第１のボートと、
第３及び第４の電気的な接続部に電気的に接続する第２のポートと、を更に備えた、項目１７に記載のダイオード内蔵コネクタ。
［項目２１］
上記第１及び第２のポートがそれぞれ同軸ケーブルに結合するように構成されている、項目２０に記載のダイオード内蔵コネクタ。
［項目２２］
光起電積層体であって、
第１の端部及び第２の端部を有する、太陽電池のストリングと、
光起電積層体の第１の別個の貫通部と、
上記ストリングの第１の端部に電気的に接続し、かつ上記第１の別個の貫通部から外に伸びる第１の導線と、
上記ストリング内部の点に電気的に接続し、かつ第１の別個の貫通部から外に伸びる上記第２の導線と、
上記光起電積層体の第２の別個の貫通部と、
上記ストリング内部の点に電気的に接続し、かつ第２の別個の貫通部から外に伸びる第３の導線と、
上記ストリングの第２の端部に電気的に接続し、かつ第２の別個の貫通部から外に伸びる第４の導線と、を備える光起電積層体。
［項目２３］
上記別個の貫通部から外部の湿気が積層体に入らないように、上記第１及び第２の別個の貫通部に挿入する封止剤と、
上記外部の導線に加わえた力が接続点に伝達されないように、上記別個の貫通部に組み込んだひずみ解放機構と、
を更に備える、項目２２に記載の光起電積層体。
［項目２４］
上記第１の別個の貫通部が、上記ストリングの第１の端部の近くに位置し、かつ上記第２の別個の貫通部が、上記ストリングの第２の端部の近くに位置する、項目２２に記載の光起電積層体。
［項目２５］
光起電アセンブリであって、
第１の端部及び第２の端部、並びに耐候性を持たせた第１及び第２の貫通部を有する太陽電池のストリングをそれぞれ含む、第１及び第２の光起電積層体と、
上記光起電積層体それぞれについて、上記ストリングの第１の端部に電気的に接続し、かつ耐候性を持たせた第１の貫通部から外に伸びる、第１の導線と、
上記光起電積層体それぞれについて、上記ストリング内部の点に電気的に接続し、かつ上記第１の耐候性を持たせた貫通部から外に伸びる、第２の導線と、
上記光起電積層体それぞれについて、上記ストリング内部の点に電気的に接続し、かつ上記第２の耐候性を持たせた貫通部から外に伸びる、第３の導線と、
上記光起電積層体それぞれについて、上記ストリングの第２の端部に電気的に接続し、かつ上記第２の耐候性を持たせた貫通部から外に伸びる、第４の導線と、
陽極及び陰極を有する第１のダイオードであって、上記第１のダイオードの陽極が上記第１の光起電積層体の第１の耐候性を持たせた貫通部から外に伸びる上記第１の導線、並びに上記第２の光起電積層体の耐候性を持たせた上記第２の貫通部から外に伸びる上記第４の導線に電気的に接続し、かつ上記第１のダイオードの陰極が上記第１の光起電積層体の耐候性を持たせた上記第１の貫通部から外に伸びる上記第２の導線に電気的に接続する、第１のダイオードと、
陽極及び陰極を有する第２のダイオードであって、上記第２のダイオードの陰極が上記第２の光起電積層体の耐候性を持たせた上記第２の貫通部から外に伸びる第４の導線、並びに上記第１の光起電積層体の耐候性を持たせた上記第１の貫通部から外に伸びる上記第１の導線に電気的に接続し、かつ上記第２のダイオードの陽極が上記第２の光起電積層体の耐候性を持たせた上記第２の貫通部から外に伸びる第３の導線に電気的に接続する第２のダイオードと、
を備える光起電アセンブリ。
［項目２６］
上記第１及び第２のダイオードが耐候性を持たせたコネクタに組み込まれる、項目２５に記載の光起電アセンブリ。
［項目２７］
上記耐候性を持たせたコネクタが、上記第１の光起電積層体の耐候性を持たせた上記第１の貫通部から外に伸びる第１及び第２の導線に接続した第１のポート、並びに上記第２の光起電積層体の耐候性を持たせた上記第２の貫通部から外に伸びる上記第３及び第４の導線に接続した第２のポートを含む、項目２６に記載の光起電アセンブリ。

Claims (10)

  1. ダイオード内蔵コネクタであって、
    陽極及び陰極を有するダイオードと、
    前記陽極への第１の電気的接続と、
    前記陰極への第２の電気的接続と、
    前記陽極への第３の電気的接続とを備えるダイオード内蔵コネクタ。
  2. 外部の湿気から前記ダイオードを保護する封止体を更に備える請求項１に記載のダイオード内蔵コネクタ。
  3. 前記ダイオードに熱結合されたヒートシンクを更に備える請求項１又は２に記載のダイオード内蔵コネクタ。
  4. 手でもしくは前記ダイオードの交換に用いられる一般的な工具を使用して分解可能とする機構、又は、前記コネクタを損傷することなく前記コネクタを修理可能とする機構を更に備える請求項１から３の何れか一項に記載のダイオード内蔵コネクタ。
  5. 前記第１の電気的接続及び前記第２の電気的接続に電気的に接続する第１ポートと、
    前記第３の電気的接続に電気的に接続する第２ポートとを更に備える請求項１から４の何れか一項に記載のダイオード内蔵コネクタ。
  6. 前記第１ポートが同軸ケーブルに結合するように構成されている請求項５に記載のダイオード内蔵コネクタ。
  7. 太陽電池積層体であって、
    第１端部及び第２端部を有する、複数の太陽電池のストリングと、
    前記太陽電池積層体に個別に設けられた第１の貫通部と、
    前記ストリングの前記第１端部に電気的に接続され、前記第１の貫通部から外に伸びる第１の導体と、
    前記太陽電池積層体に個別に設けられた第２の貫通部と、
    前記ストリングの前記第２端部に電気的に接続され、前記第２の貫通部から外に伸びる第２の導体とを備える太陽電池積層体。
  8. 前記ストリングの前記第２端部に電気的に接続され、前記第１の貫通部から外に伸びる第３の導体と、
    前記複数の太陽電池の前記ストリングの前記第２端部を前記第３の導体に接続し、前記太陽電池積層体に埋め込まれるバスバーとを更に備える請求項７に記載の太陽電池積層体。
  9. 前記第１の貫通部及び第２の貫通部を外部の湿気から封止するために、前記第１の貫通部及び前記第２の貫通部に挿入された封止剤を更に備える請求項７又は８に記載の太陽電池積層体。
  10. 前記第１の貫通部は、前記ストリングの前記第１端部の近傍に位置し、前記積層体の背面又は縁部を出口とし、
    前記第２の貫通部は、前記ストリングの前記第２端部の近傍に位置し、前記積層体の背面又は縁部を出口とする、請求項７から９の何れか一項に記載の太陽電池積層体。
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