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Die Erfindung betrifft ein Magazin für einen photovoltaischen Wafer- und/oder Zellstapel mit einem Magazineinsatz zur Aufnahme des Wafer- und/oder Zellstapels, insbesondere für Rohwafer, Wafer und/oder Solarzellen.
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Bei der Herstellung von Solarzellen wird Silizium durch eine Reihe von Prozessschritten zu einem Rohwafer umgewandelt, der seinerseits durch weitere Prozessschritte zu einem Wafer und schließlich zu einer Solarzelle veredelt wird. Bei der Prozessierung, insbesondere beim Wafering, bei der Zellherstellung oder dem Solarzellenmodulbau, ist es erforderlich, die in sehr großer Stückzahl zu handelnden Wafer und Zellen den für den jeweiligen Prozessschritt erforderlichen Maschinen und Anlagen manuell und/oder automatisch zuzuführen und wieder zu entnehmen. Hierzu sind Magazine vorgesehen, in welche die Wafer und Zellen einlegbar und aus diesen wieder entfernbar sind.
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So ist aus der
DE 696 01 292 T2 ein im Wesentlichen käfigartiges Wafermagazin offenbart, bei dem die Wafer auf einer Grundplatte aufliegen, welche seitliche Begrenzungsstrukturen aufweist. Für eine Bearbeitung der Wafer werden diese zusammen mit der Grundplatte verfahren, wobei es zu einer Relativbewegung zwischen dem Randbereich der Wafer und den Begrenzungsstrukturen des Magazins kommen kann. Diese Relativbewegung kann in nachteiliger Weise zu einer Beschädigung der Wafer führen, so dass diese für eine weitere Behandlung untauglich sind und als Ausschuss aus der Produktion entfernt werden müssen.
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In der
DE 10 2005 033 859 B3 ist ein Magazin für waferartige Gegenstände offenbart, die auf einer Grundplatte aufliegen und seitlich durch Begrenzungsstrukturen geführt sind. Zur Vermeidung einer Beschädigung der Wafer oder Zellen sind an den Begrenzungsstrukturen Führungseinrichtungen vorgesehen, so dass eine Relativbewegung zwischen den Rändern der Wafer oder Zellen und den Begrenzungsstrukturen verhindert ist. Mit dieser die Produktionstechnologie an sich bereichernden Vorrichtung werden die zwar zuvor beschriebenen Nachteile vermieden, jedoch ist die Lösung mit einem erheblichen Kostenaufwand im Vergleich zu konventionellen Stapelmagazinen verbunden.
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Die jeweiligen Prozessschritte erfolgen an verschiedenen Arbeitsstationen innerhalb einer Fabrikationsstätte mitunter auch in weit entfernten Fabrikationsstätten. Es ist daher erforderlich, jedes der Magazine zu transportieren, teilweise auch über erhebliche Strecken.
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Hierzu sind an sich seit langem bekannte Speichersysteme, Kästen, Magazine und dergleichen vorgesehen, in die die zu transportierenden Wafer und Zellen geladen werden müssen. Beispiele hierfür sind in den Druckschriften
US 6,393,334 B1 ,
JP 2003 237 883 A ,
WO 2000/025348 A1 ,
US 2007/0151896 A1 ,
DE 195 37 193 A1 ,
DE 10 2008 012 928 B3 und
DE 20 2009 014 371 U1 dargestellt. Das Laden, ebenso wie der Transport selbst und das Entfernen jedes einzelnen Wafers oder Zelle, bedeutet eine Operation, die potentiell zu einer Beschädigung der jeweiligen Wafer oder Zelle führen kann. So zeigt sich in der Praxis immer wieder, dass es zu intolerablen Beschädigungen insbesondere an den Kanten oder zum Bruch kommt. Des Weiteren ist von Nachteil, dass mit der Verwendung der an sich bekannten Speichersysteme ein hoher und damit teurer Handhabungsaufwand verbunden ist, wenn damit eine hohe Schutzwirkung verbunden sein soll. Einfache Speichersysteme haben hingegen nur eine geringe Schutzwirkung.
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In der Halbleiterindustrie sind Transportbehälter für im Allgemeinen runde Halbleiter-Wafer entwickelt worden, in denen eine nur geringe Anzahl von Halbleiter-Wafern untergebracht werden können. Entsprechende Beispiele sind in der
US 4,793,488 , der
US 2003/0038056 A1 und der
US 2004/0134828 A1 offenbart. Diese bekannten Transportbehälter für Halbleiter-Wafer sind für die Verwendung in einem photovoltaischen Herstellungsprozess zu aufwendig und zu teuer.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zu schaffen, mit der die Herstellung und der Transport von photovoltaischen Wafern und/oder Zellen vereinfacht werden. Darüber hinaus ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Ausschuss an solchen hergestellten bzw. transportierten photovoltaischen Wafern und/oder Zellen kostengünstig zu verringern.
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Diese Aufgaben werden durch ein Magazin für einen photovoltaischen Wafer- und/oder Zellstapel, insbesondere Wafermagazin, mit einem Magazineinsatz zur Aufnahme des photovoltaischen Wafer- und/oder Zellstapels gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Eine hierzu alternative Lösung dieser Aufgaben ist in Patentanspruch 2 angegeben, die ein Magazin für einen photovoltaischen Wafer- und/oder Zellstapel, insbesondere Wafermagazin, mit einem Magazineinsatz zur Aufnahme des photovoltaischen Wafer- und/oder Zellstapels umfasst.
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In vorteilhafter Weise werden die photovoltaischen Wafer und/oder Zellen in dem Magazineinsatz auf einfache Art aufgenommen und über die abragenden Haltemittel sicher gehalten. Die Halterung selbst erfolgt derart, dass die photovoltaischen Wafer und/oder Zellen leicht manuell und/oder maschinell entnommen werden können.
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Der Magazineinsatz selbst ist dazu ausgebildet, in dem hier beanspruchten Magazin eingesetzt zu werden. Hierdurch ist es möglich, den Magazineinsatz in besonders vorteilhafter Weise als ein Bauteil zu verwenden, das über die gesamte Prozesskette bezüglich der zu bearbeitenden photovoltaischen Wafer und Zellen eingesetzt werden kann. Dies bedeutet insbesondere, dass der erfindungsgemäße Magazineinsatz während der Herstellung insbesondere eines Rohwafers, dessen Weiterverarbeitung zu einem Wafer und dessen Verarbeitung zu einer Solarzelle, sowie für den sicheren Transport der genannten Werkstücke innerhalb einer Verarbeitungsstation, zwischen verschiedenen erforderlichen Verarbeitungsstationen und/oder zwischen unterschiedlichen Fabrikationsstätten universell genutzt werden kann. Hiermit reduziert sich der Handhabungsaufwand gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen beträchtlich. Weiter wird die Gefahr reduziert, dass die Wafer oder Zellen bei ihrer Herstellung, Bearbeitung oder ihrem Transport teilweise oder ganz brechen.
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Erfindungsgemäß ist ein Deckel vorgesehen, der den Boden und die Haltemittel unter Bildung eines Hohlraumes teilweise oder vollständig abschließt, wobei die Wafer oder Zellen in dem Hohlraum angeordnet sind. Damit ist der Magazineinsatz gleichzeitig als klassische Transportvorrichtung einsetzbar, ohne die vorher beschriebenen Vorteile zu verlieren.
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Der Magazineinsatz oder Einzelteile desselben bestehen erfindungsgemäß aus expandiertem Polystyrol. Mit diesem Material wird ein stabiler, widerstandsfähiger und leichter Magazineinsatz geschaffen. In vorteilhafter Weise kann vorgesehen sein, dass der Magazineinsatz mit einer antistatischen Beschichtung versehen ist oder selbst aus einem antistatischen Material besteht.
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In besonders bevorzugter Weise weist das erfindungsgemäße Magazin einen Grundkörper auf, an dem Begrenzungsstrukturen festgelegt sind, sowie den erfindungsgemäßen Magazineinsatz, wobei die Begrenzungsstrukturen und der Magazineinsatz formschlüssig miteinander verbunden sind. Hierdurch ist sichergestellt, dass der erfindungsgemäße Magazineinsatz präziser in das Magazin einsetzbar und aus diesem wieder entfernbar ist.
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Erfindungsgemäß sind Haltemittel an diskreten Stellen des Bodens angeordnet. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass die im Einsatzmagazin befindlichen photovoltaischen Wafer und/oder Zellen sicher gehalten, der Magazineinsatz selbst aber leicht, damit leichter handhabbar und transportierbar bzw. versendbar, ausgebildet ist.
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Indem die erfindungsgemäß vorgesehenen Haltemittel flächig ausgebildet sind, können die auf die photovoltaischen Wafer und Zellen ausgeübten Punkt- und/oder Flächenlasten weiter reduziert werden, sollten die Wafer oder Zellen während des Herstellungsprozesses und/oder Transportes insbesondere schlagartig bewegt werden. Dies verringert die Gefahr eines Bruches oder von Beschädigungen, insbesondere an deren Rändern.
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Ein besonderer Schutz der in dem Magazineinsatz befindlichen photovoltaischen Wafer und/oder Zellen wird erzielt, wenn das Haltemittel als geschlossene Wand ausgebildet ist und die Wafer oder Zellen dagegen anliegen. Zur Vermeidung von etwaigen Spannungsspitzen an den Ecken der in vielen Fällen quadratisch ausgeführten Wafer oder Zellen können in der Wand Aussparungen vorgesehen sein, so dass die genannten Ecken die Wand nicht berühren.
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In besonders vorteilhafter Weise können die Haltemittel des Magazineinsatzes außermittig angeordnet sein. Wenn der Deckel mit den außermittig angeordneten Haltemitteln korrespondierende Verschlussmittel aufweist, entsteht eine in sich geschlossene oder teilweise geschlossene Verpackungs- oder Transportlösung.
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Der Deckel des erfindungsgemäßen Magazineinsatzes kann in vorteilhafter Weise mittels mindestens eines Verschlussmittels an dem Boden und/oder dem mindestens einen Haltemittel öffnenbar und (wieder)verschließbar ausgebildet sein. Bei dem Verschlussmittel kann es sich insbesondere um eine Haken-Ösen-Verbindung, einen Klettverschluss oder ein Klebeetikett handeln.
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Für eine erleichterte und prozesssichere Handhabung des erfindungsgemäßen Magazineinsatzes kann mindestens ein Identifikationsmittel vorgesehen sein, welches den Einsatz selbst und/oder dessen Inhalt, d.h. die Wafer oder Zellen charakterisierende Informationen, insbesondere über die technische Art und/oder Qualität des in dem Magazineinsatz befindlichen photovoltaischen Wafers oder der darin befindlichen photovoltaischen Zelle, Versandinformationen, Herstellerinformationen oder Kundeninformationen, zum Gegenstand hat. Das Identifikationsmittel kann ein Barcode sein, welcher auf der Außenseite des Magazineinsatzes aufgeklebt oder aufgedruckt ist, ein Funketikett (RFID) oder jedes beliebige anderes Identifikationsmittel.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung ist an dem erfindungsgemäßen Magazineinsatz mindestens ein Handhabungsmittel vorgesehen, mit dem die manuelle und/oder automatische Handhabung des Magazineinsatzes erleichtert ist. Bei dem Handhabungsmittel kann es sich in vorteilhafter Weise insbesondere um einen Griff, von Handhabungsautomaten greifbare Flansche oder dergleichen handeln.
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Der Deckel oder das Haltemittel des erfindungsgemäßen Magazineinsatzes kann in besonders vorteilhafter Weise mindestens eine Inspektionsöffnung und/ oder mindestens ein Sichtfenster aufweisen, durch die eine kursorische Prüfung der Wafer oder Zellen möglich ist. Die Inspektionsöffnung bzw. das Sichtfenster können verschließbar oder dauerhaft verschlossen sein.
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Weiterhin kann der Deckel in vorteilhafter Weise auf seiner Außenseite Rastelemente aufweisen, die mit an dem Boden des erfindungsgemäßen Magazineinsatzes korrespondieren Rastmitteln zusammenwirken, um eine sichere Stapelung mehrerer erfindungsgemäßer Magazineinsätze zu ermöglichen.
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Auch kann der Deckel in vorteilhafter Weise an seiner den Wafern oder Zellen zugewandten Seite Niederhalter, insbesondere in Form von Federelementen, aufweisen, mit denen die Wafer oder Zellen gegen den Boden des erfindungsgemäßen Magazineinsatzes gehalten werden.
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Es ist in vorteilhafter Weise möglich, den erfindungsgemäßen Magazineinsatz im Wesentlichen vollständig oder zu großen Teilen aus einem durchsichtigen und/oder durchscheinenden Material zu gestalten.
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Schließlich kann das erfindungsgemäße Magazin als Bandmagazin oder Stapelmagazin ausgebildet sein. Hierdurch ist es in besonders vorteilhafter Weise ermöglicht, flexibel auf die jeweiligen Voraussetzungen und Anforderungen in der Prozesskette zur Herstellung von Solarzellen reagieren und in den jeweiligen Fabrikationsstätten bereits vorhandene Anlagen auch mit dem erfindungsgemäßen Magazin nutzen zu können.
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Weitere Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Magazineinsatzes sowie des erfindungsgemäßen Magazins werden im Zusammenhang mit der nachfolgenden Beschreibung erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine erste Ausführungsform eines Magazineinsatzes für ein Stapelmagazin in perspektivischer Draufsicht;
- 2 einen Deckel auf dem in 1 gezeigten Magazineinsatz in perspektivischer Draufsicht;
- 3 eine erste Ausführungsform eines Magazins zur Aufnahme des in 1 gezeigten Magazineinsatzes in perspektivischer Ansicht;
- 4 jeweils eine zweite Ausführungsform eines Magazineinsatzes, eines korrespondierenden Deckels und eines Magazins in perspektivischer Explosionsansicht; und
- 5 eine gegenüber 4 gezeigte alternative Ausführungsform eines Magazins
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In 1 ist eine erste Ausführungsform eines Magazineinsatzes 1 perspektivisch dargestellt. Der Magazineinsatz 1 weist einen Boden 3 auf, von dem zwei voneinander beabstandete Haltemittel 5 im Wesentlichen senkrecht abragen. Die Haltemittel 5 sind als erste Seitenwand 7 und zweite Seitenwand 9 mit jeweils einer Vorderseitenwand 11 bzw. 13 und einer Hinterseitenwand 15 bzw. 17 ausgebildet. Die jeweilige Vorderseitenwand 11 bzw. 13 und die jeweilige Hinterseitenwand 15 bzw. 17 berühren sich jeweils nicht. Hierdurch ist ein in diesem Fall offener, im Wesentlichen quadratischer Magazineinsatz 1 gebildet, auf dessen Boden 3 hier nicht gezeigte photovoltaische Werkstücke, insbesondere Rohwafer, Wafer und/oder Solarzellen abgelegt werden können. Die wandförmig ausgebildeten Haltemittel 5 stützen die photovoltaischen Werkstücke seitlich ab.
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An der Stelle, an der die erste Seitenwand 5 mit ihrer Vorderseitenwand 11, die erste Seitenwand 5 mit ihrer Hinterseitenwand 15, die zweite Seitenwand 9 mit ihrer Vorderseitenwand 13 und die zweite Seitenwand 9 mit ihrer Hinterseitenwand 15 zusammentreffen, sind Aussparungen 19 vorgesehen. Durch die Aussparungen 19 ist verhindert, dass die Ecken etwaiger in dem Magazineinsatz 1 befindlicher photovoltaischer Werkstücke die Haltemittel 5 berühren und brechen.
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Der in der 1 beschriebene Magazineinsatz 1 ist in 2 nunmehr mit Deckel 21 gezeigt. Der Deckel 21 weist ein geschlossenes Sichtfenster 23 auf, durch das eine erste Sichtprüfung zumindest eines ersten photovoltaischen Werkstückes 25 möglich ist. Der Deckel weist an seiner Unterseite in dieser Ansicht nicht dargestellte Fortsätze auf, die in die Aussparungen 19 ragen und den Deckel 21 auf den Haltemitteln 5 zentrieren.
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Der Deckel 21 weist an sich bekannte Rastmittel 27, in diesem Fall Vertiefungen, auf, in die korrespondierende Fortsätze (hier nicht gezeigt) der Unterseite eines Bodens 3 eines anderen, hier nicht gezeigten Magazineinsatzes eingreifen können. Hierdurch wird eine sichere Stapelfähigkeit mehrerer Magazineinsätze 1 bewirkt.
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Ebenfalls befindet sich ein an sich bekanntes Handhabungsmittel 29 an dem Deckel 21, mit dem der Magazineinsatz 1 entweder manuell oder maschinell befördert werden kann, beispielsweise von einer Bearbeitungsstation zu einer anderen (beide nicht gezeigt).
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Der Deckel 21 verschließt den Magazineinsatz 1 vollständig, so dass darin befindliche photovoltaische Werkstücke 25 geschützt sind. Zur lösbaren Befestigung des Deckels 21 an den Haltemitteln 5 sind Verschlussmittel 31 vorgesehen, die in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel aus Klebeetiketten gebildet sind. Dies ist jedoch nicht zwingend; vielmehr können auch andere an sich bekannte Verschlussmittel 31 vorgesehen sein.
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Informationen über die in dem Magazineinsatz 1 befindlichen photovoltaischen Werkstücke 25 sind über ein an der in diesem Ausführungsbeispiel zweiten Seitenwand 9 angebrachtes Identifikationsmittel 33 durch eine Person und/oder maschinell lesbar. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Identifikationsmittel 33 ein aufgeklebter Barcode. Dies ist jedoch nicht zwingend, sondern es kann jede beliebige andere Form von Identifikationsmittel, insbesondere Funketiketten, vorgesehen sein.
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Während in 1 ein Magazineinsatz 1 gezeigt ist, der für eine Befüllung mit hier nicht dargestellten photovoltaischen Werkstücken bereit ist und als Teil einer Produktionseinheit anzusehen ist, ist in 2 ein Magazineinsatz 1 gezeigt, der als Transportbehältnis fungieren kann. Es ist also mit dem erfindungsgemäßen Magazineinsatz 1 möglich, ein einziges technisches Mittel sowohl für den sicheren Transport als auch für die Handhabung in den entsprechenden Anlagen zur Erzeugung von Solarzellen und deren Vorläuferprodukten zu nutzen.
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3 zeigt eine erste Ausführungsform eines Magazins 35 zur Aufnahme des in 1 und 2 gezeigten Magazineinsatzes 1 in perspektivischer Ansicht. Das Magazin 35 ist ein Stapelmagazin und weist in diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen einen als Platte ausgebildeten Grundkörper 37 auf, von dem als Wände ausgebildete Begrenzungstrukturen 39 abragen. Hierdurch ist gesichert, dass ein oder mehrere in dem Magazin 35 befindliche Magazinsätze 1 leicht einsetzbar bzw. wieder entfernbar sind. Zur Zuführung der in dem Magazineinsatz 35 befindlichen photovoltaischen Werkstücke 25 ist in an sich bekannter Weise eine Grundplatte 41 vorgesehen.
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In 4 ist jeweils eine zweite Ausführungsform eines Magazineinsatzes 43, eines korrespondierenden Deckels 45 und eines Magazins 47 in perspektivischer Explosionsansicht gezeigt. Anders als in 3 handelt es sich bei dem Magazin 47 um ein Bandmagazin, bei dem sich eine Grundplatte 49 zusammen mit an Begrenzungsstrukturen 51 befindlichen Bändern 53 (hier nur eines mit Bezugszeichen versehen) in an sich bekannter Weise bewegt.
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Sowohl der Magazineinsatz 43 als auch der Deckel 47 weisen in diesem Ausführungsbeispiel zungenartig ausgebildete Haltemittel 5 auf, die derart mit den zwischen den Begrenzungsstrukturen 51 befindlichen Zwischenräumen korrespondieren, dass an jeder Seite des Magazins 47 eine geschlossene, ebene Wand gebildet ist, wenn sich der mit dem Deckel 45 nach oben geschlossene Magazineinsatz 43 auf der Grundplatte 49 befindet.
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In 5 ist ein Magazin 55 gezeigt, welches gegenüber den in den 3 und 4 gezeigten Magazinen 35 bzw. 47 weiter vereinfacht ist. Es weist an jeder Seite zwei Begrenzungsstrukturen 57 auf, die vom Boden 59 des Magazins 55 vertikal nach oben ragen. Die Begrenzungsstrukturen 57 sind mittels Schrauben 61 an dem Boden 59 des Magazins 55 befestigt. Dies ist jedoch nicht zwingend; vielmehr kann aus Gründen einer vereinfachten Entnahme in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass die Begrenzungsstrukturen 57, ebenso wie die Begrenzungsstrukturen 39, 51 der anderen beispielhaften Ausführungsformen verschiebbar, verschwenkbar oder entfernbar und/oder wieder einsetzbar ausgebildet sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Magazineinsatz
- 3
- Boden
- 5
- Haltemittel
- 7
- Erste Seitenwand
- 9
- Zweite Seitenwand
- 11
- Vorderseitenwand
- 13
- Vorderseitenwand
- 15
- Hinterseitenwand
- 17
- Hinterseitenwand
- 19
- Aussparungen
- 21
- Deckel
- 23
- Sichtfenster
- 25
- Photovoltaische Wafer- und/oder Zellstapel
- 27
- Rastmittel
- 29
- Handhabungsmittel
- 31
- Verschlussmittel
- 33
- Identifikationsmittel
- 35
- Magazin
- 37
- Grundkörper
- 39
- Begrenzungsstrukturen
- 41
- Grundplatte
- 43
- Magazineinsatz
- 45
- Deckel
- 47
- Magazin
- 49
- Grundplatte
- 51
- Begrenzungsstrukturen
- 53
- Bänder
- 55
- Magazin
- 57
- Begrenzungsstrukturen
- 59
- Boden
- 61
- Schrauben
