JPH0746733B2 - 太陽電池モジュール - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は一般的には光起電力デバイスに係り、より詳し
くは比較的大面積の発電モジュールに係る。最も特定的
には、本発明は可撓性の軽量な材料で形成されており、
貯蔵のため容易に小さくされ得且つ使用のため展開され
得る大面積電力発生光起電力モジュールに係る。

発明の背景 エネルギ需要の世界的増大と再生不可能な資源のその結
果生じる枯渇のため、太陽エネルギの利用がしだいに増
加しつつある。光起電力デバイスは、それらが比較的小
型で、騒音がなく、非汚染性であり、動作のために天然
資源を使い果たすことがない限りにおいて、魅力的な動
力源である。

太陽という光電池エネルギ源は送電網による電気が利用
できない場所又は条件の下では特に魅力的である。太陽
光電池の電力は軍事及び航空宇宙用並びに農業用に、あ
るいは開発途上国において、又はキャンプ、ボード、登
山等のようなリクリエーションにたずさわる人々によっ
て利用される。

単結晶光起電力デバイス、特にシリコン光起電力デバイ
スは電力源としてある程度間使用されてきた。しかしな
がら、このデバイスの有用性は製造面の問題によって限
定されている。特に、単結晶は（１）事実上直径数イン
チ以上の寸法に製造することがむずかしく、（２）比較
的厚くかつ重く、そして（３）高価で製造に時間がかか
る。従って、単結晶光起電力モジュールは、原価、かさ
及び脆性の面で利用に限界がある。従って、堅牢で信頼
性があり簡単に運搬できる原価の安い太陽光起電力源が
必要になる。

最近、アモルファス半導体体膜をデポジットする方法を
開発するためかなりの努力が払われてきており、いずれ
もが比較的大きな面積を含むことができ、更に結晶の対
応部分によって製造されるのと事実上等価ｐ−ｉ−ｎ形
デバイスを製造するためｐ形材料とｎ形材料を形成する
べくドープされることができる。ここで用いられる「ア
モルファス」という用語は、長距離秩序に欠けるが、短
距離、または中距離の秩序をもつか、あるいは場合によ
っては結晶性介在物を含んでいる材料または合金のすべ
てを含むことに留意するべきである。

薄膜アモルファスシリコン又はゲルマニウムをベースと
する大面積合金を、グロー放電又は他の蒸着乃至気相成
長技術によって形成することが可能である。前記合金
は、エネルギギャップ中の局在状態密度が容認できるレ
ベルであり、高品質電子特性を有する。この種の合金を
つくるため適した技術は、1980年10月７日発行の、スタ
ンフォード・R.オブシンスキ（S.R.Ovshinsky）及びア
レン・マダン（Arun Madan）両名による「結晶半導体と
等価のアモルファス半導体（Amorphous Semiconductor
Equivolent to Crystalline Semiconductors）」と題す
る米国特許第4,226,898号と、1980年８月12日付でS.R.
オブシンスキ（S.R.Ovshinsky）及びマサツグ・イズ（M
asatsuqu Izu）に与えられた上記と同じ題名の米国特許
第4,217,374号と、1985年３月12日発行の「アモルファ
ス半導体合金の製造方法及びマイクロ波エネルギを利用
するデバイス（Method of Making Amorphous Semicondu
ctor Alloys and Devices Using MicrowaveEnergy）」
と題する、S.R.オブシンスキ、ダビッド.D.オールレッ
ド（D.D.Allred）、リー・ウォルタ（L.Walter）及びス
テフェン.J.ハッジェンス（S.J.Hudgens）らの米国特許
4,504,518号と、1985年５月14日にS.R.オブシンスキ、
ダビッド.U.オールレッド、リー．ウォルタ及びスチブ
ン.J.ハッジェンスらに与えられた同じ題名の米国特許
第4,517,223号とに完全に開示されており、その内容は
本明細書に参照として含まれている。これらの特許に記
載の通り、アモルファス半導体に導入されたフッ素は、
その局在状態密度を事実上減退させるようにはたらき、
他の合金材料を付加しやすくすると信じられている。

このようにして製造された大面積半導体材料は単一個の
大面積光電池として使用されてもよく、あるいは各種の
小面積光電池、並びに相互接続された小面積デバイス列
を含むモジュールに形成されてもよい。例えば、本明細
書中に参照として引用しているが、「大面積光電池用及
びその製造方法（Large Area Photovoltaic Cell and M
ethod for Producing Same）」と題するジョセフ.J.ハ
ナック（J.J.Hanak）の米国特許第4,514,579号に開示さ
れている通り、小面積の不良又は損傷が許容される大面
積光電池を、複数個の小面積光電池を直列及び並列混合
接続式に相互接続することによって製造することができ
る。

本発明の権利の承継人はまた、半導体材料層を非常に薄
い可撓性の基板材料上に順々にデポジットし、極めて高
い出力重量比を示す「超軽量」光電池及びモジュールの
製造を可能ならしめる技術をも開発した。この種の技術
は1985年１月30日出願の「極端に軽量な可撓性半導体デ
バイスアレイとその製造方法（Extremely Lightweight,
Flexible Semiconductor Device Arrays and Method of
Making Same）」と題する米国特許出願第696,390号
（特願昭61−19166号に対応）に開示されており、その
内容は参照のため本明細書に引用されている。軽量及び
超軽量可撓性太陽電池電源の製造が可能となれば、この
種の太陽電池電源をモジュールに組込み、携帯しやすく
すぐに展開できる装置として利用することが有利であろ
う。

前記先行技術にもとづいて構成されたモジュールは円筒
形に巻上げることができるが、しかしこれらの詰込みモ
ジュールの最大寸法は、光起電力材料のコンパクトな折
たたみがしばしば問題を生起させることでまだ限界があ
る。材料が薄い金属基板上にデポジットされる場合に
は、基板自体に折り目がつき、最終的に割れてしまうた
め、折たたむことは不可能である。超薄形基板上にデポ
ジットされた光起電力デバイスはきわめて制限された程
度までの折たたみを許容する。しかしデバイスが小さい
半径に沿ってあまりにも鋭く折られすぎたり、折たたん
だモジュールをきつく巻付けすぎたりすると、基板に永
久的な折り目がついたり、光起電力層が割れたりするで
あろう。

場合によっては、巻付けモジュールの長さは、例えば比
較的大量の空間が蓄積のため使える場合とか、比較的幅
のせまいモジュールが蓄積される場合などには、問題に
ならない。しかし多くの場合、できるだけ小型の容器に
入れて貯蔵するため大面積光起電モジュールを折たたむ
ことが大いに望ましい。加えて、電力が必要な時にすば
やく簡単に展開乃至拡げ得ることが大いに望ましい。

本発明は、きわめてコンパクトにした貯蔵を可能ならし
めるため何らの損傷もひきおこさずに簡単に折たたみ巻
上げ得る大面積太陽電力モジュールを提供する。加え
て、本発明モジュールは、このモジュールを支持し、太
陽光を受光するため方位（向き）決めするための可撓性
骨組のような軽量支持部材を含むことができる。このモ
ジュールはまた使用しない時に発電モジュールと支持骨
組を保護しておくための貯蔵容器をも含むことができ
る。

以下に詳しく説明するが、本明細書に開示する原理によ
れば、大規模モジュールは容易に折たためるよう、ちょ
うつがい（ヒンジ）式に相互接続された複数個の太陽電
力パネルが形成される。ヒンジはさまざまな形で大昔か
ら知られて使用されてきたが、そのほとんどが折たたん
だ材料を巻くに充分に可撓性があるとはいえない。ポリ
プロピレンのようなポリマー材料で形成された比較的可
撓性のヒンジが現在手に入るが、この種のヒンジは、こ
れらで接続した部材を比較的剛性配列で保持しておくか
ら、ちょうつがい接続した、携帯可能の太陽電力モジュ
ールの製造には適していない。

この種のこれまでに手に入るヒンジを巻付け可能で折た
たみ可能な太陽電力モジュールの製造に使用すること
は、積重ねられ折たたまれた光起電力パネルがロールの
内側ではロールの外側より小半径で折れまがるためゆが
みを生じるという問題がある。半径の差はなめらかな巻
付けのため相互に通過する層のすべりを許す必要があ
り、もしこのすべりが固いヒンジの存在によってはばま
れるならば、曲がり、裂け又は他の損傷が生じ得るであ
ろう。

本発明は、パネルを互いに上に重ねて折たためるように
し、またモジュールがまき上げられた時のためすべるこ
とができるように隣接パネルを相対的に平面移動させる
ためのヒンジによって相互接続される複数個の大面積太
陽パネルより成る大面積光起電モジュールを提供するこ
とによってこれらの問題を克服する。このようにして、
本発明の大面積モジュールは貯蔵のためごく小さな半径
に簡単に巻上げ得、迅速に巻ほぐし、折りたたみを拡げ
て展開し得る。

本発明のこれらの他の利点と特徴は以下の簡単な説明の
項、図面、図示した例の詳しい説明の項からより明らか
となるであろう。

本発明の簡単な説明 本発明の第１の態様は、複数個の可撓性の太陽電池パネ
ルを有する太陽電池モジュールにおいて、前記複数個の
太陽電池パネルは蝶番式の相互接続手段により接続され
ており、前記蝶番式の相互接続手段は、前記太陽電池パ
ネルの少なくとも一方の縁部に設けられた複数のヒンジ
ナックルであって、かつ相互接続する太陽電池パネルの
一方に設けられた複数のヒンジナックルが他方の複数の
ヒンジナックルと離間してかみ合うに十分な間隔をおい
て配置された複数のヒンジナックルと、相互にかみ合っ
た該複数のヒンジナックルを貫通する可撓性ピントル
と、を有することを特徴とする太陽電池モジュールにあ
る。

ここで、前記ヒンジナックルは、前記太陽電池パネルの
縁部から先端に向って幅が漸小するテーパ状に形成され
ていてもよい。

また、前記ピントルは、布，より糸，合成ポリマー，ゴ
ム，金属およびこれらの組み合わせより実質的に成るグ
ループから選択された材料から形成された細長い部材で
あってもよい。

本発明の第２の態様は、複数個の可撓性の太陽電池パネ
ルと、電力を取り出すための端子を有する太陽電池モジ
ュールにおいて、前記複数個の太陽電池パネルは蝶番式
の相互接続手段により接続されており、前記蝶番式の相
互接続手段は、前記太陽電池パネルの少なくとも一方の
縁部に設けられた複数のヒンジナックルであって、かつ
相互接続する太陽電池パネルの一方に設けられた複数の
ヒンジナックルが他方の複数のヒンジナックルと離間し
てかみ合うに十分な間隔をおいて配置された複数のヒン
ジナックルと、相互にかみ合った該複数のヒンジナック
ルを貫通する可撓性ピントルと、を有することを特徴と
する太陽電池モジュールにある。

ここで、前記端子手段は、前記複数の太陽電池パネル同
士を、直列，並列または直列−並列混合形に電気的に相
互接続するための相互接続手段を含んでもよい。

また、本発明で各太陽電池パネルは複数個の電気的に相
互接続された小面積光電池をさらに含んでもよい。本発
明のいくつかの具体例では、大面積パネルは複数個の、
可撓性で電気伝導性の基板上に配置された薄い可撓性半
導体層より成る。半導体層は、シリコン合金材料、ゲル
マニウム合金材料、シリコン−ゲルマニウム合金材料、
テルル化カドミウム、セレン化カドミウム、ヒ化ガリウ
ム、ジセレン化銅インジウム及びこれらの組合せから実
質的になるグループから選択されてもよい。基板は薄い
金属部材またはその少なくとも１部上に電気的伝導性の
コーティングをもつ可撓性ポリマ部材であることができ
る。

モジュールは、効果的な太陽照射のための方位（向き）
及び形態を保持すべく構成された軽量支持部材を更に有
していてもよい。支持部材は、ある場合には、相互接続
パネルの最長寸法より長い２個の可撓性棒状部材を含ん
でいてもよい。本発明のモジュールはまた、らせん形に
巻上げられた大面積パネルを貯蔵するべく構成された貯
蔵容器を含むこともできる。ある場合には、軽量支持部
材は容器への詰込みのため適合された複数個の小片に分
解されてもよい。

本発明は、大面積太陽光起電力モジュールを貯蔵する方
法をも含む。この方法は直線状寸法の少なくとも１つの
大きさを減少させるためモジュールを折たたみ、折たた
んだモジュールを詰込み可能な円筒形状に巻上げる段階
を含む。方法はさらに、モジュールを結合し、モジュー
ルの巻上げられる時相互にモジュールの折たたみ部分を
相互に摺動させ得るように構成されたヒンジ手段を設け
る段階を含んでもよい。

図示した例の詳しい説明 図面において同様の符号は同様の装置を示している。第
１図において、参照符号10によって、各々がアモルファ
ス半導体合金を含む連続ｎ−ｉ−ｐ層から成る積重ね、
タンデムまたはカスケード形光起電力デバイスを示す。
本発明の大面積光起電力モジュールは、同様な形状をも
つ光起電力セルを含んでいてもよい。しかし、本発明は
何らかの特定の組成または形状の電池または層の使用に
限定されるものではないことが理解されるべきである。
例えば、ｐ−ｉ−ｎデバイス、ｐ−ｎデバイス、ショッ
トキバリヤデバイスまたはMIS（金属絶縁体半導体）形
電池の形態で、シリコン合金、ゲルマニウム合金、シリ
コン−ゲルマニウム合金、テルル化カドミウム、硫化カ
ドミウム、セレン化カドミウム、ヒ化ガリウム、シセレ
ン化銅インジウム及びこれらの類似物より形成されるも
のもまた、本発明の原理にもとづいてモジュールの製造
に用いられてもよい。

第１図はタンデム型光起電力デバイス10を示しており、
このデバイス10は入射光子の吸収に応じて電流の流れを
生じるべく構成され、複数個のｎ−ｉ−ｐ光電池（光起
電力セル）12a,12b,12cより成る光起電力半導体（本体
部）12を含む。一番下側の電池12aの下側には可撓性基
板11があり、これは導電性ステンレススチールシートの
ような金属部材、あるいは薄い金属部材であってもよ
く、あるいはガラス、合成ポリマー樹脂等のような電気
絶縁性材料の、少なくとも１部を電気的伝導性の膜でコ
ーティングしてなるもので形成されてもよい。

ある用途では、半導体材料の堆積に先立ち基板上に薄い
酸化物の層及び／または一連のベース接点の付着形成を
必要とするかもしれないが、この用途のためには、「基
板」という用語によって予備処理によって加えられる任
意の要素をも含むものとする。

図示の通り、各電池12a,12b,12cは、少なくとも１つの
シリコン合金を含む半導体を含む。各合金体は、ｎ形領
域または層（16a,16b及び16c）、真性領域または層（18
a,18b及び18c）、及びｐ形領域または層（20a,20b及び2
0c）を含む。図示の通り、電池12bは中間電池であり、
第１図に示す通り、付加中間電池は本発明の精神または
範囲から逸脱することなく図示の電池の上に積重ねられ
てもよい。また、積重ねられたｎ−ｉ−ｐ電池が図示さ
れているが、本発明は単一または積重ねｐ−ｉ−ｎ電池
にも同様に適用され得る。この明細書において、「ｎ−
ｉ−ｐ形電池」という用語は、光子エネルギの吸収に応
答して荷電キャリヤを生成するための光活性領域を提供
するように配置されたn,i及びｐ半導体層の３組を含む
ことを意味することと理解される。

各電池12a,12b及び12cにおいて、ｐ形層は低光吸収性、
高伝導（導電）性、好ましくは微結晶質、半導体合金材
料の層で特徴づけられる。真性合金属は、太陽光に対す
る応答性のための調整された波長しきい値、高光吸収
性、低暗伝導性及び高光伝導性によって特徴づけられ、
特定電池適用のためバンドギャップを適性化するためバ
ンドギャップ調節元素（単数または複数）を充分な量含
んでもよい。好ましくは、真性層は、電池12aに最低バ
ンドギャップを与え、電池12cに最高バンドギャップを
与え、電池12bに他の２つの間のバンドギャップを与え
るべくバンドギャップ調整されている。ｎ形層は低光吸
収性、高伝導性、好ましくは微結晶質の合金層によって
特徴づけられる。ｎ−形層の厚さは好ましくはおよそ25
〜500オングストロームの範囲内にある。帯域ギャップ
調節されたアモルファス真性合金層の厚さは好ましくは
およそ2,000オングストローム〜30,000オングストロー
ムの間にある。ｐ形層の厚さは好ましくは25〜500オン
グストロームの間にある。

光起電力デバイス10はさらに透明な電気伝導性の材料の
層22を含み、これは光起電力デバイスの頂部電極として
はたらく。この層22は、連続プロセスあるいは別々の環
境内で半導体12上にデポジットされてもよい。１具体例
では、透明導電層22はインジウムスズ酸化物で形成され
るが、酸化亜鉛、スズ酸カドミウム、酸化スズ及び酸化
インジウムのような他の透明伝導性材料が当業者に知ら
れており、この層22を形成するため適当に使用されても
よい。光起電力デバイス10は、光生成電流の収集を助け
るための高導電性材料で形成されるバス−格子パターン
24を含んでいてもよい。バス−格子パターンは銀の上に
銅付けてなるもののような金属で典型的に形成される。

次に、第2A図は、本発明の原理に基づいて構成された詰
込み可能、展開可能の大面積太陽モジュール30の平面図
を示す。第2A図のモジュール30は４個の機械的及び電気
的に相互接続された大面積光起電力パネル32,34,36及び
38を含む。図示の具体例では、各パネル32〜38は第１図
で図解されたと一般に同様の薄膜光起電力材料で形成さ
れる。それぞれの大面積パネル32〜38は薄膜合金材料か
ら成る軽量、可撓性、光起電力パネルであり、それぞれ
の大面積パネル32〜38は光生成電流の集電を助けるため
バス−格子パターン40を含む。

ある場合には、大面積パネルの光起電力材料を複数個の
小面積の電気的に相互接続された区画に分割して、パネ
ルにある程度の欠陥及び損傷に対する許容性を与え、且
つ電圧及び電流出力を最適化することが好ましい。この
種の分割及び相互接続を行うための技術に熟練した人々
は多くの技術を使用することができ、さらにこれらの大
面積パネル製造技術のすべては本発明の範囲に含まれ
る。本発明のモジュールは異なったまたは同様な形態で
形成され相互接続されたパネルの結合で製造されてもよ
く、唯一の要求はパネルの電気的出力が電気的に互換性
があることであることに留意すべきである。

それぞれの大面積パネル32〜38は薄い半導体層への損傷
を防ぐため保護コーティングで被覆乃至カプセル被せさ
れることも好ましい。少なくとも大面積パネル32〜38の
光入射面がポリエステル、フルオロポリマ、ポリイミド
及び他の合成有機ポリマのような軽量可撓性透明保護部
材又はコーティングによって保護されることが好まし
い。大気圏外空間で利用する場合などには、保護部材は
二酸化シリコン、チッ化シリコンまたはシリコンオキシ
ニトライドのような透明無機物質であるのが好ましい。

モジュールの密な詰込みを可能ならしめるため、隣接大
面積パネル32〜38を機械的に相互接続する可撓性ヒンジ
42が含まれる。ヒンジ42はパネル32〜38が相互にサンド
イッチ形に重なって折たたまれることを可能にする。加
えてヒンジ42が可撓性であるので、サンドイッチ状パネ
ルはたやすく詰込まれ得る円筒形状にらせん形に巻上げ
られることができる。ヒンジ42はその少なくとも１部が
可撓性材料で形成される。以下にさまざまな具体例を説
明するが、ヒンジ42はポリプロピレン（polypropelen
e）、ポリアセテート及びその類似物のような合成ポリ
マー材料で形成され得る場合もある。他の場合には、ヒ
ンジは薄い金属、さまざまな織物、ボール紙、繊維板等
々で形成されてもよい。

大面積モジュール30は好ましくはモジュールに対して付
加強度及び剛性を与えるため縁部のまわりに配置された
補強用結合部材またはテープ44を含んでもよい。この結
合部材44は繊維またはプラスチックテープあるいは比較
的薄い可撓性プラスチックまたは金属成形品でモジュー
ル30の周縁のまわりに伸延するものであってもよい。補
強部材44は電池として動作させる際モジュール30を展開
する目的で使用されるように１個または数個のグロメッ
トを含んでもよい。グロメット46は好ましくはモジュー
ル30の少なくとも隅に配置されるのがよいが、場合によ
っては他の場所に配置されてもよい。モジュール30はま
たモジュール30の周縁に配置され、隣接パネルの接続部
分に橋かけする１または数個の補強部材45を含んでもよ
い。この補強部材45は拡げたモジュール30の一体性を保
つため有利であることが判明した。補強部材45は、スナ
ップ、フックまたはベルクロ（Velcro）裏材によってモ
ジュールに付加される剛性または半剛性で金属またはポ
リマー製の部材であってもよい。ある場合には、ベルク
ロ材料自体がモジュールに充分な剛性を与える。

第2A図に示す通り、それぞれの大面積パネル32〜38には
電力を取出すための端子手段として、各太陽電池パネル
の光起電力材料と電気的に結合する電気端子48が設けら
れている。端子48は１対の電線を含むか、あるいはよく
知られる多くの電気カプラまたはプラグのいずれかひと
つで当業者に入手しやすいものを含んでもよい。大面積
パネル32〜38のそれぞれによって生じる電力はさまざま
な器具によってさまざまな目的のために別々に利用され
てもよい。あるいは図に示す通り、さまざまなパネル32
〜38の端子48は、相互接続手段として機能させてもよ
く、電力を必要とする器具または他のこの種の負荷と接
続するように構成された単一モジュール端子50に単位電
気取出口を提供するべく電気的に相互接続されてもよ
い。図に示す通り、大面積パネル32〜38は直列式に電気
接続される。しかし、並列および直列接続と並列接続と
を組み合わせたパネルの相互接続も成立し得ることも明
らかである。

次に第2B〜第2D図は、第2A図のモジュール30が貯蔵のた
めのコンパクトにされ得る方法を図解している。第2B図
に示す通り、モジュール30は先ず半分に折たたまれ、そ
の結果パネル36及び38はパネル32及び34の上にかぶさ
る。次の段階では、第2C図に示す通り、モジュール30は
再び道路地図状に折たたまれ、その結果パネル32〜38は
上に重なるようにしてつみ重なる。モジュール端子50は
頂部パネル34の上に配置され、モジュールは巻上げ準備
がととのう。

次に第2D図に、折たたまれたモジュール30の巻上げが示
されている。幅のせまい端から始まって、折たたまれた
モジュールは貯蔵のためコンパクトな形状にらせん形に
巻上げられる。この点において、ここで用いられている
「巻く」又は「巻上げる」または「らせん状（乃至うず
巻状）に巻く」という用語は、折たたまれたモジュール
がコンパクト化されて積重なったパネルが一般にらせん
形（乃至うず巻形）を取る方法であればいずれも指すも
のであることに留意されたい。巻上げは、モジュールを
うず巻形に巻いて円筒形にすることと、積重なったパネ
ルをゆるく折たたむことの両方を含む。

第2D図に仮想外形として示す通り、ポリマーフォーム、
木または他のこの種の材料で作られた軽量型47を、一般
に長方形の断面をもつコンパクト化された形にモジュー
ルを巻上げるために使用することができよう。この種の
長方形に折たたまれ、あるいは巻上げられたモジュール
は車両の頂部または側部に、あるいはナップサックや衣
服のポケットに収納するため簡単に適用される。ある場
合には、モジュールはいかなる困難もなく単純に巻上げ
られることができるが、場合によっては、パネルの厚さ
のため及び／またはパネルの平面のヒンジ42に可動性が
欠けているため、巻上げ中に問題が生じることがある。

平面パネルの積重ね列がらせん状に巻上げられるとき、
ロール中央により近い積重ねパネルの部分はロール外側
に近い部分よりきつい半径で巻き付けられるだろう。こ
の曲率の差はさまざまな積重ねパネルが互いに相対的に
面沿って移動されるようにする。即ち、積重なった部材
はそれらが巻上げられる方向に互いにスライド乃至摺動
可能であろう。この効果はゆるいパネルの束ねられない
積重ねまたはシート状部材の積重ねが巻上げられる時、
いかなる問題も生じない。しかし、例えば本発明パネル
がヒンジによって結合される場合のように、積重ねられ
たパネルが付加される場合には、パネルのゆがみ、たわ
み、しわ寄りが巻上げのさい生じるだろう。本発明の実
施においては、このゆがみはモジュールをゆるく巻上げ
ることによって許容ないし調整され得ることがしばしば
ある。しかし、詰込みのためできるだけ密にモジュール
を巻上げることが望ましい場合は、この種のゆがみは、
パネルをしわ寄らせあるいはたわませ、ひいては光起電
材料を損傷する限りにおいては許容されないだろう。

本発明のもうひとつの原理によれば、モジュールのパネ
ルを相互接続するためのヒンジが備えられており、この
ヒンジは（１）パネルをサンドイッチ式に折たたみ、
（２）相互に関連する積重ねパネルをある程度面に沿っ
て移動することを可能にする。この点では、「平面移
動」乃至「面に沿う移動」という用語は、パネルの
（平）面に相当する（平）面内でのパネルの相対的横又
は縦方向運動を指すことに留意すべきである。このよう
にしてパネルを相対的にスライド可能に移動することを
許可することによって、巻上げはゆがみ、しわ寄り、裂
けまた他のモジュールの損傷を起こさずに有効に完了す
ることができよう。

第３図は、本発明原理にもとづいて構成されたたわみヒ
ンジで、隣接する２枚の大面積太陽パネルを、このパネ
ルを一定程度平面移動できるようにして接続するよう適
合させた部分を拡大して詳しく説明している。図示の通
り、可撓性ヒンジ52によって結合された、一般に第２図
のそれと同様の隣接大面積パネル32′,34′がある。

ヒンジ52は２つのグループのヒンジナックル54及び56を
含む。第１のグループのヒンジナックル54は第１光起電
力パネル32′と結合し、第２のグループのヒンジナック
ル56は第２パネル34′と結合している。各ヒンジナック
ルは布、薄い金属、合成ポリマ材料、ゴム及びその類似
物のような比較的可撓性の材料で形成され、さらにピン
トル乃至ヒンジピンを受容し、保持するべく構成された
通路を有している。ヒンジナックルは一般に同一平面上
で互いにかみ合うように配置されていることが図から分
るだろう。２個のパネル32′及び34′のそれぞれと結合
したヒンジナックルは交互に配置され、隣接パネル上の
２個のヒンジナックルによって形成されたスペースより
いくぶん小さい。例えば、第２パネル34′のヒンジナッ
クル56a,56bは、第１パネル32′のヒンジナックル54bが
そのスペースの全体を占めることなく間にはまることが
充分に可能なほど離れて間隔をとられている。この特徴
は、２枚のパネル32′,34′が巻上げられる時、それら
の相対的平面移動を可能ならしめるため重要である。

可撓性ピントル58は、２枚のパネル32′,34′を「組合
わせる」ため、交互に配置されたヒンジナックルを順々
に貫通するように配置されている。ピントル58は先ずヒ
ンジナックル54aを貫通し、次にヒンジナックル56aを通
り、次に再びパネル32′側のヒンジナックル54bを通
り、更にヒンジナックル56bを通り、これをくりかえ
す。ピントル58はその長さより事実上小さな断面寸法を
もつ細長い部材である。それは円形、卵形、正方形また
は平らな断面をもつべく形成され、いくぶん剛性の、但
し可撓性の材料からつくられるのが望ましい、特定用途
の材料の１つに、直径およそ２ミリメートルのポリプロ
ピレン繊維があり、同様の利点を有していて使用できる
他の材料を例に挙げれば、細い可撓性材料、らせん状に
巻上げられた細長いばね、布、皮、ゴムまたは合成ポリ
マー材料がある。

ある具体例では、ヒンジナックル54,56は、大面積パネ
ル32′,34′に粘着的にあるいは機械的に付着された可
撓性材料で形成されることかできる。他の場合には、ヒ
ンジナックル54,56は、パネル32′,34′を保護するため
使用される被覆乃至カプセル被せ材料の１部から、パネ
ルの縁を超えて被覆乃至カプセル被せ材料を伸延させ、
折り目の近くの通路を形成するためパネルの基板の反対
側上に折たたみ、ヒンジナックルを形つくるため折たた
み部分の一部を切断することによって形成されてもよ
い。他の場合には、ヒンジナックルはパネルの周縁上に
スペースをつけて取付けられた金属または他の剛性材料
で形成された円形または円筒形部材を含むことができ
る。他の多くのこの種の変化が当業者には容易に明らか
である。第３図のヒンジ52はスペースをとって離して配
置したヒンジナックルをもつものとして示したが、他の
設計もパネルの平面配置を可能にするため同様に用いら
れてもよい。例えば、ヒンジナックルはテーパ形であっ
てもよく、これらの変形のすべては本発明の範囲に含ま
れる。

次に第４図には、例えば第2A図に示すように、太陽電力
モジュールを照射のための向きと形状に展開するべく構
成されることができる軽量支持部材60が示されている。
第４図の支持部材60は固定具66によってその中央に結合
された２個の可撓性棒状部材62,64を含む。２本の棒62,
64は可撓性で、好ましくはガラス繊維合成物、細い金属
管または木製のしなやかな部材で作られ、大面積太陽モ
ジュール（仮想外形で示した30）の４隅と結合し、この
モジュールをある程度ピンと張った状態に保つべく構成
されている。

２本の棒状部材62,64は曲げられているため、モジュー
ル30は、地表のような地表面上に骨組60を配置し、太陽
の方向へ傾けることによって最大日射のほうへ容易に方
位決めされ得る。適性方位が得られると、骨組60とモジ
ュール30は地表と接触する棒62,64上に重りを置くか、
あるいは骨組60を不動化するため軽い線と杭を用いて不
動化されることができる。棒62,64及びジョイント66は
一般に普通用いられているテントの骨組に似通っている
ことが注目されるだろう。従って、この種のテントを製
造して張るために用いられる技術が大面積光起電力モジ
ュールの展開のため支持部材を提供するべく容易に適合
されることができる。例えば、棒62,64は使われている
テントフレームのように分解することができ、そして軽
量金属、ポリマーまたは現在使用されている合成材料か
ら有利に製造され得る。さらに別の具体例では、モジュ
ール30はテントまたは同様の構造体の１またはそれ以上
の壁の外側にまたは壁から取付けられることができる。
あるいはまた、骨組60は省かれてもよく、モジュール30
は構造体の上に吊るされるか地面に杭打ちされてもよ
い。

次に第５図には、本発明のらせん状（うず巻形）に巻か
れた大面積光起電力モジュール30をなかに保持した貯蔵
缶乃至収納容器70が示されており、本発明モジュールが
適用され得る詰込み法の１つを表わす。第５図の容器70
は、金属、プラスチック、粗布、及びそれに類するもの
で、環境の劣化に耐える軽量で寿命の長い材料で形成さ
れることが好ましい。缶70はさらにモジュールを封入す
るキャップ72をも含む。缶70はさらに第４図の骨組60の
ような付加部材を詰込むように構成され得る。例えば、
骨組60はらせん状に巻上げられたモジュール30の中心に
挿入され得る複数個の小部分に分解されることができ
る。あるいは缶70はこの種の附随的な器具を保持するよ
うに構成された付加的収納用室乃至区画を備えることも
できる。モジュールが長方形に巻上げられる場合には、
勿論、適当な形状の貯蔵容器が用いられよう。

数多くの修正及び変形が本発明の範囲に含まれることは
以上の説明から明らかである。例えば、上記の議論はア
モルファス合金材料から太陽光起電力モジュールを製造
することに主として関連しているが、本発明原理は他の
任意の可撓性薄膜半導体材料に関連して等価の利点をも
って使用されることができる。図面及び説明は本発明の
原理を説明することを意味するだけであって、限定を意
味するものではない。本発明の範囲は請求の範囲及びそ
のすべての均等物によって限定されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、複数個の積重ねＮ−Ｉ−Ｐ太陽電池を含み、
各電池が半導体合金材料の３つ組の層から成る積層形の
光起電力デバイスの断面図、第2A図は、本発明の原理に
もとづいて構成され、機械的電気的に相互接続された４
個の大面積光起電力パネルを含む大面積太陽モジュール
の頂部平面説明図、第2B図は、詰込みの第１段階を示す
部分的に折たたまれた大面積太陽モジュールの透視図、
第2C図は、大面積太陽モジュールを詰めこむための第２
の段階で完全に折たたまれた状態を示す透視図、第2D図
は折たたんだ大面積太陽モジュールを小型にして貯蔵す
るため巻上げた状態を示す部分透視図、第３図は、本発
明の原理にもとづいて構成された大面積太陽モジュール
の１部分で、隣合う大面積パネルの平面移動を可能なら
しめるために用いられる可撓性ヒンジの構造の詳細を示
す拡大部分頂部平面図、第４図は、本発明モジュールを
支え方向決めするべく構成させた分解可能な支持骨組の
透視図、及び第５図は、本発明大面積太陽モジュールを
詰めこむべく構成された貯蔵用缶の透視図である。 10……光起電力デバイス、12a,12b,12c……光電池、24,
40……バス格子、30……大面積太陽モジュール、32〜38
……光起電力パネル、42……ヒンジ、46……グロメッ
ト、48……端子、50……モジュール端子。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数個の可撓性の太陽電池パネルを有する
   太陽電池モジュールにおいて、前記複数個の太陽電池パ
   ネルは蝶番式の相互接続手段により接続されており、 前記蝶番式の相互接続手段は、前記太陽電池パネルの少
   なくとも一方の縁部に設けられた複数のヒンジナックル
   であって、かつ相互接続する太陽電池パネルの一方に設
   けられた複数のヒンジナックルが他方の複数のヒンジナ
   ックルと離間してかみ合うに十分な間隔をおいて配置さ
   れた複数のヒンジナックルと、 相互にかみ合った該複数のヒンジナックルを貫通する可
   撓性ピントルと、 を有することを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 【請求項２】前記ヒンジナックルは、前記太陽電池パネ
   ルの縁部から先端に向って幅が漸小するテーパ状に形成
   されている特許請求の範囲第１項に記載の太陽電池モジ
   ュール。
3. 【請求項３】前記ピントルが、布，より糸，合成ポリマ
   ー，ゴム，金属およびこれらの組み合わせより実質的に
   成るグループから選択された材料から形成された細長い
   部材である特許請求の範囲第１項または第２項に記載の
   太陽電池モジュール。
4. 【請求項４】複数個の可撓性の太陽電池パネルと、電力
   を取り出すための端子を有する太陽電池モジュールにお
   いて、 前記複数個の太陽電池パネルは蝶番式の相互接続手段に
   より接続されており、 前記蝶番式の相互接続手段は、前記太陽電池パネルの少
   なくとも一方の縁部に設けられた複数のヒンジナックル
   であって、かつ相互接続する太陽電池パネルの一方に設
   けられた複数のヒンジナックルが他方の複数のヒンジナ
   ックルと離間してかみ合うに十分な間隔をおいて配置さ
   れた複数のヒンジナックルと、 相互にかみ合った該複数のヒンジナックルを貫通する可
   撓性ピントルと、 を有することを特徴とする太陽電池モジュール。
5. 【請求項５】前記端子手段は、前記複数の太陽電池パネ
   ル同士を直列，並列または直列−並列混合形に電気的に
   相互接続するための相互接続手段を含む特許請求の範囲
   第４項に記載の太陽電池モジュール。