JP5459766B2 - 太陽電池パネル、太陽電池パネルの帯電抑制方法及び人工衛星搭載用太陽光発電装置 - Google Patents

Description

本発明は、カバーガラス表面の帯電を抑制する太陽電池パネル、太陽電池パネルの帯電抑制方法及び人工衛星搭載用太陽光発電装置に関する。

人工衛星搭載用太陽光発電装置に用いられる太陽電池パネルは、軌道上の真空環境下において、太陽電池アレイの周辺に、絶縁シート（絶縁体）、太陽電池セル／インタコネタク（導体）、カバーガラス（絶縁体）で構成される三重点を形成する。
軌道上においては、太陽活動が活発でサブストームが発生したとき、しばしばカバーガラスの表面が帯電することが知られている。
カバーガラスの表面が帯電すると、上記の三重点で頻繁に放電が発生し、太陽電池セルの性能劣化、アレイ間での持続放電の発生とそれに伴う絶縁シートの焼損、アレイ回路の地絡による発生電力の低下、といった問題が発生する可能性がある。

図２は、参考例に係る太陽電池パネルの断面図である。
この図に示されるように、カバーカラスの表面に導電層（導電性コーティング）を備える太陽電池パネルが知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。
さらに、特許文献１、２に示される太陽電池パネルでは、セル間の間隙に導電性接着剤を充填し、また、特許文献３に示される太陽電池パネルでは、パネルの端面に導電性接着剤を塗布している。
このように構成された太陽電池パネルによれば、太陽電池パネルの表面全体が導電層や導電性接着剤で覆われることになるので、カバーガラス表面の帯電自体を防止することが可能になる。

特開平０２−１７７５７６号公報 特表２００４−５０６３２９号公報 特表２００１−５１６５１３号公報

しかしながら、上記のような帯電防止構造を有する太陽電池パネルでは、以下に示すような問題点があった。
第一の問題点は、製造コストが上昇することである。
その理由は、カバーガラスの表面全体に導電性コーティングなどで導電層を形成する必要があるからである。
第二の問題点は、耐久性が低下する可能性があることである。
その理由は、カバーガラスの表面に形成される導電層の耐久性が、カバーガラス表面の耐久性に比して劣る場合があるからである。特に、カバーガラスの表面と端面とがなす角部に形成された導電層は、物体との接触により損傷や摩耗が発生しやすい。
第三の問題点は、発電性能が低下する可能性があることである。
その理由は、カバーガラスの表面に形成される導電層の透光性が、カバーガラス表面の透光性に比して劣る場合があるからである。特に、計時的な劣化により透光性が低下する導電層の場合、発電性能の低下が顕著となる。

本発明の目的は、上述した課題である、カバーガラス表面の帯電を抑制するものでありながら、カバーガラス表面の導電層を不要にして、製造コストを抑えることができるだけでなく、カバーガラス表面の導電層に起因する耐久性や発電性能の低下も防止することができる太陽電池パネル、太陽電池パネルの帯電抑制方法及び人工衛星搭載用太陽光発電装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するため本発明の太陽電池パネルは、支持ベースとなる絶縁層と、前記絶縁層上に互に間隙を介して配列される複数の太陽電池セルと、前記太陽電池セル同士を接続するインタコネクタと、前記太陽電池セル上に積層され、表面が導電層を備えない露出状態のカバーガラスと、前記カバーガラスの端面、前記太陽電池セル、前記インタコネクタ及び前記絶縁層に接触するように前記間隙に充填される高抵抗導電性接着剤と、を備える構成としてある。

また、本発明の太陽電池パネルの帯電抑制方法は、支持ベースとなる絶縁層と、前記絶縁層上に互に間隙を介して配列される複数の太陽電池セルと、前記太陽電池セル同士を接続するインタコネクタと、前記太陽電池セル上に積層されるカバーガラスと、を備える太陽電池パネルが対象であり、前記カバーガラスの表面を、導電層を備えない露出状態にするとともに、前記間隙に、前記カバーガラスの端面、前記太陽電池セル、前記インタコネクタ及び前記絶縁層に接触する高抵抗導電性接着剤を充填し、前記カバーガラスの表面に帯電した電荷を、前記カバーガラスの端面と前記高抵抗導電性接着剤との接触部、及び前記カバーガラスの表面で放電させる方法としてある。

また、本発明の人工衛星搭載用太陽光発電装置は、太陽光で発電する太陽電池パネルを備え、前記太陽電池パネルが、支持ベースとなる絶縁層と、前記絶縁層上に互に間隙を介して配列される複数の太陽電池セルと、前記太陽電池セル同士を接続するインタコネクタと、前記太陽電池セル上に積層され、表面が導電層を備えない露出状態のカバーガラスと、前記カバーガラスの端面、前記太陽電池セル、前記インタコネクタ及び前記絶縁層に接触するように前記間隙に充填される高抵抗導電性接着剤と、を備える構成としてある。

本発明によれば、カバーガラス表面の帯電を抑制するものでありながら、カバーガラス表面の導電層を不要にして、製造コストを抑えることができるだけでなく、カバーガラス表面の導電層に起因する耐久性や発電性能の低下も防止することができる。

本発明の実施形態に係る太陽電池パネルの断面図である。 参考例に係る太陽電池パネルの断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る太陽電池パネルの断面図である。
この図に示す太陽電池パネル１は、人工衛星搭載用太陽光発電装置に用いられるものであって、絶縁層２と、太陽電池セル３と、インタコネクタ４と、カバーガラス５と、高抵抗導電性接着剤６とを備えて構成されている。

絶縁層２は、太陽電池セル３の支持ベースとなる部分であり、本実施形態では、サブストレート７上に、絶縁シート８及び絶縁性接着剤９を積層して構成されている。

太陽電池セル３は、太陽電池アレイを構成する発電素子であり、絶縁層２上に互に間隙１０を介して配列されている。

インタコネクタ４は、太陽電池セル３同士を接続する導体部品であり、例えば、断面逆Ｕ字状の連結部４ａと、連結部４ａの一端から外測方に延出し、一側の太陽電池セル３の下面に接続される第一接続部４ｂと、連結部４ａの他端から外測方に延出し、他側の太陽電池セル３の上面に接続される第二接続部４ｃとを一体に備えて構成されている。

カバーガラス５は、太陽電池セル３の表面を保護する絶縁体であり、絶縁性接着剤１１を介して太陽電池セル３上に積層されている。カバーガラス５の表面は、導電層を備えない露出状態となっており、軌道上においては帯電する可能性がある。

高抵抗導電性接着剤６は、硬化後に高抵抗の導電性を示す接着剤であり、カバーガラス５の端面、太陽電池セル３、インタコネクタ４及び絶縁層２に接触するようにセル間の間隙１０に充填されている。

すなわち、本発明の太陽電池パネル１では、カバーガラス５の表面を、導電層を備えない露出状態にするとともに、セル間の間隙１０に、カバーガラス５の端面、太陽電池セル３、インタコネクタ４及び絶縁層２に接触する高抵抗導電性接着剤６を充填することにより、カバーガラス５の表面に帯電した電荷を、カバーガラス５の端面と高抵抗導電性接着剤６との接触部、及びカバーガラス５の表面で放電させる。

このようにすると、カバーガラス５の表面が露出状態であるため、帯電自体は発生するが、帯電した電荷は、あらかじめ確保した経路で放電されるので、放電による太陽電池セル３の性能劣化、アレイ間での持続放電の発生とそれに伴う絶縁シート８の焼損、アレイ回路の地絡による発生電力の低下、といった問題を解消しつつ、カバーガラス５の表面に生じる帯電を抑制することができる。

しかも、カバーガラス５の表面に生じる帯電を抑制するものでありながら、カバーガラス５の表面に形成される導電層が不要になるので、製造コストを抑えることができるだけでなく、カバーガラス５の導電層に起因する耐久性や発電性能の低下も防止することができる。

さらに、本実施形態では、高抵抗導電性接着剤６がカバーガラス５の表面と端面とがなす角部５ａに接触しないようにしている。
その理由は、カバーガラス５の表面と端面とがなす角部５ａに形成された層は、物体との接触により損傷や摩耗が発生しやすいからである。

また、本実施形態では、カバーガラス５の端面における高抵抗導電性接着剤６との接触領域Ａを、カバーガラス５の端面における露出領域Ｂよりも広くしている。
その理由は、高抵抗導電性接着剤６がカバーガラス５の角部５ａに接触することを回避しつつ、カバーガラス５と高抵抗導電性接着剤６との間の放電領域を可及的に広くできるからである。

また、本実施形態では、インタコネクタ４の一部を高抵抗導電性接着剤６の表面から突出させている。
その理由は、セル間の間隙１０に高抵抗導電性接着剤６を充填するものでありながら、インタコネクタ４の突出部（露出部）を利用し、セル間の導通テストなどを容易に実施することが可能になるからである。

また、本実施形態では、高抵抗導電性接着剤６を、カバーガラス５の端面、太陽電池セル３及び絶縁層２に接触するように太陽電池パネル１の端面にも塗布している。
その理由は、太陽電池パネル１の端面においても、あらかじめ放電経路を確保することにより、放電による太陽電池セル３の性能劣化などを防止できるからである。

次に、本発明の実施形態に係る太陽電池パネル１の作用（動作）について説明する。
本発明の太陽電池パネル１では、カバーガラス５の表面が導電層を備えない露出状態となっており、軌道上においては、カバーガラス５の表面が容易に帯電する状況となる。

このとき、セル間の間隙１０に高抵抗導電性接着剤６が充填されていないとすると、その部分は、真空（絶縁体）となり、太陽電池セル３の端面周辺に三重点が形成され、容易に放電が発生する状況となる。
太陽電池セル３の端面で放電が発生すると、太陽電池セル３の接合部分が損傷を受けるので、リークによる電圧発生ができなくなり、結果として太陽電池セル３の発電能力が損なわれる。また、隣接するセル間と電位差を持つ場合は、アレイ回路間で持続放電が発生する可能性がある。

一方、本発明の太陽電池パネル１では、セル間の間隙１０に、カバーガラス５の端面、太陽電池セル３、インタコネクタ４及び絶縁層２に接触する高抵抗導電性接着剤６が充填されている。
このようにすると、カバーガラス５の表面に帯電した電荷は、カバーガラス５の端面と高抵抗導電性接着剤６との接触部、及びカバーガラス５の表面で放電されることになる。
つまり、カバーガラス５の表面を露出状態とし、帯電自体を許容したとしても、帯電した電荷は、あらかじめ確保した経路で放電されるので、太陽電池セル３の端面など、性能低下のおそれがある箇所での放電を防止しつつ、帯電の抑制を図ることができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、支持ベースとなる絶縁層２と、絶縁層２上に互に間隙１０を介して配列される複数の太陽電池セル３と、太陽電池セル３同士を接続するインタコネクタ４と、太陽電池セル３上に積層され、表面が導電層を備えない露出状態のカバーガラス５と、カバーガラス５の端面、太陽電池セル３、インタコネクタ４及び絶縁層２に接触するように間隙１０に充填される高抵抗導電性接着剤６と、を備えるので、カバーガラス５の表面における帯電を抑制するものでありながら、カバーガラス５の表面に形成される導電層を不要にして、製造コストを抑えることができるだけでなく、カバーガラス５の導電層に起因する耐久性や発電性能の低下も防止することができる。

また、高抵抗導電性接着剤６は、カバーガラス５の表面と端面とがなす角部５ａに接触しないので、物体との接触により損傷や摩耗が発生しにくいものとできる。
また、カバーガラス５の端面における高抵抗導電性接着剤６との接触領域Ａは、カバーガラス５の端面における露出領域Ｂよりも広いので、高抵抗導電性接着剤６がカバーガラス５の角部５ａに接触することを回避しつつ、カバーガラス５と高抵抗導電性接着剤６との間の放電領域を可及的に広くすることができる。

また、インタコネクタ４の一部は、高抵抗導電性接着剤６の表面から突出するので、セル間の間隙１０に高抵抗導電性接着剤６を充填するものでありながら、インタコネクタ４の突出部（露出部）を利用し、セル間の導通テストなどを容易に実施することができる。

さらに、高抵抗導電性接着剤６は、カバーガラス５の端面、太陽電池セル３及び絶縁層２に接触するように太陽電池パネル１の端面にも塗布されるので、太陽電池パネル１の端面においても、あらかじめ放電経路を確保し、放電による太陽電池セル３の性能劣化などを防止することができる。

以上、本発明について、実施形態を示して説明したが、本発明は、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、特許請求の範囲内で種々の変更が可能であることは言うまでもない。

本発明は、太陽電池パネルや太陽電池パネルの帯電抑制方法として利用でき、特に、人工衛星搭載用太陽光発電装置に好適に用いることができる。

１ 太陽電池パネル
２ 絶縁層
３ 太陽電池セル
４ インタコネクタ
５ カバーガラス
５ａ 角部
６ 高抵抗導電性接着剤
７ サブストレート
８ 絶縁シート
９ 絶縁性接着剤
１０ 間隙
１１ 絶縁性接着剤
Ａ 接触領域
Ｂ 露出領域

Claims (9)

1. 支持ベースとなる絶縁層と、
   前記絶縁層上に互に間隙を介して配列される複数の太陽電池セルと、
   前記太陽電池セル同士を接続するインタコネクタと、
   前記太陽電池セル上に積層され、表面が導電層を備えない露出状態のカバーガラスと、
   前記カバーガラスの端面、前記太陽電池セル、前記インタコネクタ及び前記絶縁層に接触するように前記間隙に充填される高抵抗導電性接着剤と、を備え、
   前記高抵抗導電性接着剤が、前記カバーガラスの表面と端面とがなす角部に接触しないことを特徴とする太陽電池パネル。
2. 支持ベースとなる絶縁層と、
   前記絶縁層上に互に間隙を介して配列される複数の太陽電池セルと、
   前記太陽電池セル同士を接続するインタコネクタと、
   前記太陽電池セル上に積層され、表面が導電層を備えない露出状態のカバーガラスと、
   前記カバーガラスの端面、前記太陽電池セル、前記インタコネクタ及び前記絶縁層に接触するように前記間隙に充填される高抵抗導電性接着剤と、を備え、
   前記高抵抗導電性接着剤が、前記カバーガラスの端面、前記太陽電池セル及び前記絶縁層に接触するように太陽電池パネルの端面に塗布されることを特徴とする太陽電池パネル。
3. 前記カバーガラス端面における前記高抵抗導電性接着剤との接触領域が、前記カバーガラス端面の露出領域よりも広い請求項１又は２記載の太陽電池パネル。
4. 前記インタコネクタの一部が、前記高抵抗導電性接着剤の表面から突出する請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽電池パネル。
5. 前記高抵抗導電性接着剤が、前記カバーガラスの端面、前記太陽電池セル及び前記絶縁層に接触するように太陽電池パネルの端面に塗布される請求項１〜４のいずれか一項に記載の太陽電池パネル。
6. 支持ベースとなる絶縁層と、
   前記絶縁層上に互に間隙を介して配列される複数の太陽電池セルと、
   前記太陽電池セル同士を接続するインタコネクタと、
   前記太陽電池セル上に積層されるカバーガラスと、を備える太陽電池パネルが対象であり、
   前記カバーガラスの表面を、導電層を備えない露出状態にするとともに、前記間隙に、前記カバーガラスの端面、前記太陽電池セル、前記インタコネクタ及び前記絶縁層に接触する高抵抗導電性接着剤を充填し、前記カバーガラスの表面に帯電した電荷を、前記カバーガラスの端面と前記高抵抗導電性接着剤との接触部、及び前記カバーガラスの表面で放電させるとともに、
   前記高抵抗導電性接着剤を、前記カバーガラスの表面と端面とがなす角部に接触させないことを特徴とする太陽電池パネルの帯電抑制方法。
7. 支持ベースとなる絶縁層と、
   前記絶縁層上に互に間隙を介して配列される複数の太陽電池セルと、
   前記太陽電池セル同士を接続するインタコネクタと、
   前記太陽電池セル上に積層されるカバーガラスと、を備える太陽電池パネルが対象であり、
   前記カバーガラスの表面を、導電層を備えない露出状態にするとともに、前記間隙に、前記カバーガラスの端面、前記太陽電池セル、前記インタコネクタ及び前記絶縁層に接触する高抵抗導電性接着剤を充填し、前記カバーガラスの表面に帯電した電荷を、前記カバーガラスの端面と前記高抵抗導電性接着剤との接触部、及び前記カバーガラスの表面で放電させるとともに、
   前記高抵抗導電性接着剤を、前記カバーガラスの端面、前記太陽電池セル及び前記絶縁層に接触するように太陽電池パネルの端面に塗布することを特徴とする太陽電池パネルの帯電抑制方法。
8. 太陽光で発電する太陽電池パネルを備え、
   前記太陽電池パネルが、
   支持ベースとなる絶縁層と、
   前記絶縁層上に互に間隙を介して配列される複数の太陽電池セルと、
   前記太陽電池セル同士を接続するインタコネクタと、
   前記太陽電池セル上に積層され、表面が導電層を備えない露出状態のカバーガラスと、
   前記カバーガラスの端面、前記太陽電池セル、前記インタコネクタ及び前記絶縁層に接触するように前記間隙に充填される高抵抗導電性接着剤と、を備えることを特徴とする人工衛星搭載用太陽光発電装置。
9. 前記高抵抗導電性接着剤が、前記カバーガラスの表面と端面とがなす角部に接触しない請求項８記載の人工衛星搭載用太陽光発電装置。
   

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