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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Solarzellenanordnung, eine Solarzellenpanele und ein Verfahren zur Herstellung derselben.
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Beschreibung verwandter Technik
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In den letzten Jahren wurden Solarzellen im großen Umfang in verschiedenen Gebieten und Anwendungen verwendet. Beispielsweise können Solarzellen Zusammenfügungen und Solarzellenanordnungen, die eine oder mehrer Solarzellen umfassen, in Nachrichtenvorrichtungen angewendet werden, in elektrischen/elektronischen Geräten, industriellen Anlagen und auch für Militär- und Weltraumanwendungsfällen.
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Um die Gesamtleistungsgröße der Solarzellenanordnung zu erhöhen, ist es möglich die Anzahl der Solarzellen in einer Einheitsfläche zu vergrößern. Beispielsweise kann auf dem Gebiet der Raumtechnik (Satelliten, Aerospacestationen, Weltraumteleskope und dergleichen) eine sehr begrenzte Fläche (für beispielsweise Solarflügel) vorgesehen sein, um Solarzellen oder eine Solarzellenanordnung zu befestigen. Somit wird die Dichte der Solarzellen von besonderer Wichtigkeit bei Anwendungen im Weltraum (Aerospaceanwendungen).
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Andererseits wird die Zuverlässigkeit eine kritische Problematik insbesondere bei Aerospaceanwendungen war es bisher schwer wenn nicht unmöglich die Solarzellenanordnung angebracht auf einem Aerospacekörper zu reparieren, zu ersetzten oder zu warten.
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Da ferner Solarflügel bei Aerospaceflugkörpern im allgemeinen gefaltet oder gewickelt/gerollt sind, wenn der Flugkörper in den Raum durch eine Rakete oder ein Spaceshuttle gebracht wird, so ist es vorteilhaft, wenn das Seiten- bzw. Aspektverhältnis der Solarzellenanordnung auf ein Minimum reduziert wird. Anders ausgedrückt, ist es wünschenswert die Höhe der Solarzellenanordnung zu reduzieren.
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Zudem arbeitet ein Aerospacekörper, auf dem eine Solarzellenanordnung oder ein Arrangement angeordnet ist, im allgemeinen in einer Aerospace- oder Raumumgebung in der keine Umgebungsluft vorhanden ist, um Raumteilchenstrahlen (auch kosmische Strahlen genannt) zu blockieren. Bei solchen Anwendungen kann eine Spitze der Solarzellenanordnung möglicherweise elektrische Funkenentladungen in einer Weltraumumgebung verursachen, beispielsweise in Folge der kosmischen Strahlen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung wird eine Solarzellenanordnung vorgesehen, die folgendes aufweist: eine Solarzelle und ein leitendes Zwischenverbindungsglied, welches einen ersten Teil und einen zweiten Teil, angebracht am ersten Teil aufweist, zusammen mit einem dazwischen ausgeformten Winkel, wobei der erste Teil an einer Oberseite (obere Oberfläche) der Solarzelle angebracht ist, wobei mindestens ein Endteil des zweiten Teils in der Lage ist zusammengebogen zu werden mit mindestens einem Endteil eines zweiten Teils eines Zwischenverbindungsglieds von einer weiteren der erwähnten Solarzellenanordnung und zwar in einem Betriebszustand.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine Solarzellenanordnung vorgesehen, die folgendes aufweisen kann: eine erste Solarzellenanordnung, die eine erste Solarzelle und ein erstes leitendes Zwischenverbindungsglied aufweist, wobei das erste Zwischenverbindungsglied einen ersten und einen zweiten Teil, angebracht am ersten Teil mit einem dazwischen ausgebildeten Winkel aufweist, wobei der erste Teil angebracht ist an einer Oberfläche (obere Oberseite) der ersten Solarzelle und eine zweite Solarzellenanordnung, die eine zweite Solarzelle aufweist und ein zweites leitendes Zwischenverbindungsglied, welches einen ersten und einen zweiten Teil angebracht am ersten Teil mit einem dazwischen gebildeten Winkel aufweist, wobei der erste Teile des zweiten Zwischenverbindungsgliedes angebracht ist an einer Oberseite der zweiten Solarzelle, wobei die erste Solarzelle und die zweite Solarzelle benachbart zueinender derart angeordnet sind, dass der zweite Teil des ersten Zwischenverbindungsglieds und der zweite Teil des zweiten Zwischenverbindungsglieds benachbart zueinander liegen und, wobei mindestens der Endteil des zweiten Teils des ersten Zwischenverbindungsglieds zusammengebogen ist mit mindestens dem Endteil des zweiten Teils des zweiten Zwischenverbindungsglieds.
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In einer Implementierung des Ausführungsbeispiels sind mindestens die Endteile der zweiten Teile der ersten und zweiten Zwischenverbindungsglieder aneinander angebracht und zwar vor dem Biegen. Gemäß einer weiteren Implementierung des Ausführungsbeispiels sind die ersten und zweiten Zwischenverbindungsglieder integral geformt mit mindestens den Endteilen der zweiten Teile davon und zwar angebracht aneinander.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann die Solarzellenanordnung ferner einen Träger aufweisen, wobei die ersten und zweiten Solarzellen auf dem Träger angebracht sind und zwar mit Bodenoberflächen der ersten und zweiten Solarzellen auf den Träger hinweisend.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Solarzellenanordnung vorgesehen, wobei das Verfahren folgendes, aufweist: vorsehen einer ersten Solarzellenanordnung, die eine erste Solarzelle und ein erstes leitendes Zwischenverbindungsglied aufweist, wobei das erste Zwischenverbindungsglied einen ersten Teil und einen zweiten Teil, angebracht an den ersten Teil, aufweist und zwar mit einem dazwischen ausgeformten Winkel, wobei der erste Teil an der Oberseite der ersten Solarzelle angebracht ist; vorsehen einer zweiten Solarzellenanordnung, die eine zweite Solarzelle und ein zweites leitendes Zwischenverbindungsglied aufweist, wobei das zweite Zwischenverbindungsglied einen ersten Teil und einen, am erste Teil befestigten, zweiten Teil aufweist und zwar mit einem dazwischen ausgebildeten Winkel, wobei der erste Teil des zweiten Zwischenverbindungsglieds an der Oberseite der zweiten Solarzelle angebracht ist; anordnen der ersten Solarzelle und der zweiten Solarzelle benachbart zueinander derart, dass der zweite Teil des ersten Zwischenverbindungsgliedes und der zweite Teil des zweiten Zwischenverbindungsgliedes benachbart zueinander vorgesehen sind; und Biegen von mindestens dem Endteil des zweiten Teils des ersten Zwischenverbindungsglieds zusammen mit mindestens dem Endteil des zweiten Teils des zweiten Zwischenverbindungsgliedes.
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In einem noch weiteren Ausführungsbeispiel wird ein Verfahren zur Herstellung einer Solarzellenanordnung vorgesehen, das folgendes aufweisen kann: vorsehen einer ersten Solarzelle; anbringen eines ersten leitenden Zwischenverbindungsgliedes an der ersten Solarzelle mit einem ersten Teil des Zwischenverbindungsgliedes, angebracht an der Oberseite der Solarzelle, wobei das Zwischenverbindungsglied einen ersten und einen zweiten Teil aufweist, der angebracht ist am ersten Teil und zwar mit einem Winkel der dazwischen ausgebildet ist; vorsehen einer zweiten Solarzelle; anbringen eines zweiten leitenden Zwischenverbindungsgliedes an der zweiten Solarzelle mit einem ersten Teil des zweiten Zwischenverbindungsgliedes, angebracht an der Oberseite der zweiten Solarzelle, wobei das zweite Zwischenverbindungsglied den ersten Teil und einen zweiten Teil aufweist, angebracht am ersten Teil mit einem Winkel dazwischen ausgebildet ist; anordnen der ersten Solarzelle und der zweiten Solarzelle benachbart derart zueinander, dass der zweite Teil des ersten Zwischenverbindungsgliedes und der zweite Teil des zweiten Zwischenverbindungsgliedes benachbart zueinander liegen; und Biegen von mindestens dem Endteil des zweiten Teils des ersten Zwischenverbindungsgliedes zusammen mit mindestens dem Endteil des zweiten Teils des zweiten Zwischenverbindungsgliedes.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das Verfahren weiterhin folgendes auf: anbringen von mindestens den Endteilen der zweiten Teile der ersten und zweiten Zwischenverbindungsglieder aneinander vor dem Biegen. In einer weiteren Implementierung des Ausführungsbeispiels ist folgendes vorgesehen: erste und zweite Zwischenverbindungsglieder werden integral ausgeformt und zwar mit mindestens den Endteilen der zweiten Teile davon und aneinander befestigt:
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Weitere Aspekte, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind verständlich basierend auf der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die beigefügten Zeichnungen bilden einen Teil der Offenbarung und veranschaulichen Ausführungsbeispiele der Erfindung und zwar werden zusammen mit der Beschreibung diese verwendet, um die Prinzipien der Erfindung zu erläutern.
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1 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Beispiels einer Solarzellenanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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2 veranschaulicht eine Schnittansicht Längslinie 2-2 der 1.
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3 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Beispiels der Solarzelle gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
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4 veranschaulicht einen Schnitt Längslinie der 4-4 der 3.
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5 ist eine schematische Schnittansicht einer Solarzellenanordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung bei dem eine Glasabdeckung eine Oberseite oder Oberfläche der Solarzelle angeordnet ist:
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6 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer weiteren Solarzellenanordnung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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7 ist eine perspektivische Ansicht einer Solarzellenanordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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8 ist eine Teilansicht der Solarzellenanordnung Längslinie 7-7 der 7, wobei die benachbarten Teile der benachbarten Zwischenverbindungsglieder dargestellt sind.
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9 veranschaulicht eine Situation, wo mindestens die Endteile von zwei benachbarten zweiten Teilen der Zwischenverbindungsglieder, wie in 8 gezeigt, aneinander befestigt sind.
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10 ist eine Teilschnittansicht der Solarzellenanordnung, bei der mindestens die Endteile der benachbarten zweiten Teile der benachbarten Zwischenglieder, wie in 9 gezeigt, gebogen sind.
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11 und 12 veranschaulichen jeweils ein Beispiel des Verfahrens zur Herstellung einer Solarzellenanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im Einzelnen im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es sei bemerkt, dass ähnliche oder gleiche Bezugszeichen sich auf ähnliche beziehungsweise gleiche Elemente beziehen, und zwar gilt dies für alle Zeichnungen und auf diese Weise werden wiederholende Beschreibungen weggelassen.
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1 ist eine schematische Ansicht einer Solarzellenanordnung 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung bei dem leitende Zwischenverbindungsglieder 106 bis 109 an einer Solarzelle 100 angebracht sind. 2 veranschaulicht eine Schnittansicht Längslinie 2-2 der 1. 3 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der Solarzelle 100 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung. 4 veranschaulicht eine Schnittansicht Längslinie 4-4 der 3.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann die Solarzellenanordnung 300 eine Solarzelle 100 und ein leitendes Zwischenverbindungsglied (102, 103, 104 oder 105) angebracht auf einer Oberseite (obere Oberfläche) 101 der Solarzelle 100 aufweisen, wie dies in 1 veranschaulicht ist.
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Die Solarzelle 100 (im folgenden auch als erste Solarzelle bezeichnet) kann aus einem Wafer herausgeschnitten sein, einem Wafer, in dem eine Anzahl (beispielsweise zwei oder mehr oder weniger) Solarzellen hergesellt sind, wie dies dem Fachmann bekannt ist. Ein Beispiel der Solarzelle 100 ist in 3 gezeigt; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
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In einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen, wie in 3 gezeigt, kann die Solarzelle 100 vier (4) Verbindungsteile 102 bis 105 (die im folgenden als erste Verbindungsteile bezeichnet werden können) aufweisen, und zwar ausgebildet an der Oberseite bzw. Oberfläche der Solarzelle. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, solange mindestens ein Verbindungsteil auf der Oberseite (Oberfläche) 101 der Solarzelle 100 geformt werden kann. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel können mindestens zwei Verbindungsteile auf der Oberseite der Solarzelle 100 geformt sein, einer zur Verbindung eines Knotens der ersten Solarzelle und ein weiterer einer beziehungsweise mehrerer zur Verbindung mit einer Kathode der Solarzelle 100 einer oder mehrerer. Es sei bemerkt, dass das auch ein beziehungsweise mehrere zusätzliche Verbindungsteile beziehungsweise Teile an der Oberfläche der Solarzelle ausgebildet sein können und zwar zur Verbindung mit/von einer Bypass-Schaltung die geformt werden kann in- oder extern zur Solarzelle.
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Es sei bemerkt, dass die Verbindungsteile 102 bis 105, wie sie gezeigt sind, nur beispielhaft zu verstehen sind und nicht den Rahmen der Erfindung einschränken sollen. Beispielsweise können die Verbindungsteile 102–105 in einer Linie mit oder in einer Ausnehmung gegenüber der Oberfläche 101 angeordnet sein, obwohl sie dargestellt sind, als von der Oberseite 101 hervorragend. Ein spezielles Ausführungsbeispiel sieht folgendes vor: Anschlüsse gebildet an der Oberseite der Solarzelle können beispielsweise durch eine Passivierungsschicht umgeben sein, und können verwendet werden als der Verbindungsteil. Ferner können als die Verbindungsteile beispielsweise verschiedene Anschlüsse geformt an der Oberfläche der Solarzelle auch als geeignet verwendet werden.
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Ferner ist es in einigen Ausführungsbeispielen bevorzugt, dass der Verbindungsteil benachbart zu einer Kante der Oberseite der Solarzelle geformt ist. Wie in 3 gezeigt, sind zwei der Verbindungsteile 102 und 103 benachbart zu einer Kante 110 der Oberseite (Oberfläche) 101 geformt, wohingegen zwei weitere Verbindungsteile 104 und 105 benachbart zu einer entgegen gesetzten Kante 111 der Oberseite 101 gebildet sind. Es sei bemerkt, dass die Anzahl und Anordnung der Verbindungsteile auf der Oberfläche der Solarzelle nicht begrenzt sein soll auf die in den Zeichnungen gezeigten Verhältnisse.
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Obwohl die Außenkanten der Verbindungsteile als ausgerichtet mit der Kante der Oberseite der Solarzelle in 4 dargestellt sind, sollte die Erfindung nicht darauf beschränkt sein. Beispielsweise können in einer Implementierung des Ausführungsbeispiels die Außenkanten der Verbindungsteile etwas beabstandet sein von der Kante der Oberseite der Solarzelle.
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Die Zwischenverbindungsglieder 106–109 können an der Oberfläche 101 der Solarzelle 100 angebracht sein und zwar beispielsweise durch Schweißen oder Löten. Jedes der Zwischenverbindungsglieder 106–109 weist einen ersten Teil und einen zweiten Teil angebracht am ersten Teil auf, und zwar mit einem dazwischen ausgebildeten Winkel. Beispielhaft veranschaulicht 2 die Zwischenverbindungsglieder 107 und 108 deren jedes einen ersten Teil 1071/1081 und einen zweiten Teil 1072/1082 aufweisen kann und zwar angebracht am ersten Teil mit einem Winkel (der nicht speziell dargestellt ist) dazwischen ausgebildet.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann der durch den ersten Teil und den zweiten Teil eines Zwischenverbindungsgliedes gebildete Winkel im Bereich von 85 Grad bis 90 Grad liegen. In einer bevorzugteren Ausführungsform ist der erste Teil im wesentlichen senkrecht zum zweiten Teil, wie dies beispielhaft in 2 gezeigt ist. Das heißt, die Zwischenverbindungsglieder können irgendeine L-förmige Gestalt in einer Schnittansicht aufweisen. In einigen bevorzugteren Ausführungsbeispielen können die Zwischenverbindungsglieder aus Metal geformt sein, und zwar beispielsweise aus einer Metallplatte. Als Material zur Bildung des Zwischenverbindungsgliedes kommt folgendes in Frage: Molybdän, ein Nickelkobalteisenlegierungsmaterial, ausgelegt um kompatibel zu sein mit den thermischen Ausdehnungscharakteristika von Bohrsiliziumglass wie dies unter dem Handelsnamen Kovar von der Firma Carpenter Technology Corporation verfügbar ist; ein Nickeleisenlegierungsmaterial mit einem einzigartig niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten unter dem Handelsnamen Invar, FeNi36 oder 64FeNi; oder ähnliches.
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Wie man ferner in den 3 und 4 sehen kann, kann der erste Teil und der zweite Teil des Zwischenverbindungsgliedes im wesentlichen eine rechteckige Form besitzen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann das erste und zweite Verbindungsteile aufweisende Zwischenverbindungsglied eine Dicke im Bereich von ungefähr 0,0007 Zoll und 0,0013 Zoll (oder dazwischen ungefähr 0,0178 mm und 0,033 mm) haben.
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In gewissen Ausführungsbeispielen kann das Zwischenverbindungsglied verwendet werden für unter anderem die Vorsehung einer elektrischen Verbindung zu/von der Solarzelle. In einem solchen Fall können die ersten Teile der Zwischenverbindungsglieder 106–109 an entsprechenden Verbindungsteilen 102–105 der Solarzelle 100 angebracht sein. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Zwischenverbindungsglied(er) an einem entsprechenden Verbindungsteil angebracht derart, dass der zweite Teil dichter zur Kante vorgesehen ist, die benachbart dazu ist als der erste Teil davon, wie dies in den 1 und 2 gezeigt ist. In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Unterseite (untere Oberfläche) des ersten Teils des Zwischenverbindungsglieds (beispielsweise 106) angeordnet innerhalb der Oberfläche (obere Oberseite) des entsprechenden Verbindungsteils beispielsweise 102 geformt auf der Oberfläche der Solarzelle 100, das heißt nicht außerhalb des Umfangs des Verbindungsteils. In einem spezielleren Ausführungsbeispiel hat der erste Teil des Zwischenverbindungsglieds (beispielsweise irgendeiner der 106–109) welches in dem entsprechenden Verbindungsteil ausgebildet an der Oberseite der Solarzelle 100 angebracht ist, eine Dimension (beispielsweise Breite) gleich oder kleiner als der entsprechende Verbindungsteil. Es muss darauf aufmerksam gemacht werden, dass die obigen Ausführungsbeispiele nur exemplarische Ausführungsbeispiele sind und nicht den Bereich der Erfindung einschränken. Es gibt keine spezielle Einschränkung der Formen der Verbindungsteile oder hinsichtlich der Entwicklung der Zwischenverbindungsglieder.
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Wie zuvor erwähnt, ist die Anzahl und die Form der Verbindungsteile ausgebildet auf der Oberseite der Solarzelle nicht beschränkt auf den Fall wie er in den 1 bis 2 dargestellt ist, sodass demgemäß die Anzahl und die Anordnung der Zwischenverbindungsglieder auch nicht beschränkt ist auf den, in den 3 bis 4 veranschaulichten Fall. Es sei bemerkt, dass die Entsprechung zwischen den Verbindungsteilen und den Verbindungsgliedern nicht beschränkt ist auf eine ein-zu-eins Art Und Weise, beispielsweise kann ein derartiger Fall sein, wo die Zwischenverbindungsglieder an den gleichen Verbindungsteil angebracht sind auf der Oberfläche der Solarzelle; und umgekehrt.
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Ferner ist mindestens ein Endteil des zweiten Teils in der Lage zusammengebogen zu werden mit mindestens einem Endteil an einem zweiten Teil eines Zwischenverbindungsglieds der weiteren erwähnten Solarzellenanordnung und zwar in einem Betriebszustand. Das Zwischenverbindungsglied der erwähnten weiteren Solarzellenanordnung kann ähnlich ausgebildet sein wie das Zwischenverbindungsglied, wie es oben beschrieben ist und kann einen ersten Teil und zweiten Teil, angebracht am ersten Teil mit einem Winkel dazwischen ausgebildet, umfassen, und der erste Teil des weiteren Zwischenverbindungsgliedes ist an einem Verbindungsteil ausgebildet an einer Oberfläche oder Oberseite der anderen Solarzelle angebracht.
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5 ist eine schematische Schnittansicht einer Solarzellen 500 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem eine Glasabdeckung 120 über der Oberseite beziehungsweise Oberfläche 101 der Solarzelle 100 angeordnet ist. In einem Ausführungsbeispiel ist die Glasabdeckung 120, oberhalb der Oberfläche der Solarzelle 100 angeordnet, an der die Zwischenverbindungsglieder (beispielsweise 107 und 108) angebracht sind. Das heißt die Glasabdeckung ist über der Oberseite der Solarzelle 100 angeordnet, nachdem das Zwischenverbindungsglied (beispielsweise 107) an der Solarzelle angebracht ist; und ferner sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt sei. Es ist bevorzugt, dass die Glasabdeckung für Licht transparent ist. Da die Materialien zur Bildung der Glasabdeckung und das Verfahren zur Anordnung oder Anbringung der Glasabdeckung auf der Oberfläche der Solarzelle nicht die Erfindung betreffen, werden spezielle Beschreibungen diesbezüglich weggelassen und der Fachmann kann Materialien und Verfahren, die in der Technik bekannt sind verwenden oder weiterentwickeln.
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Gemäß den obigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung kann die Dichte der Solarzellen, beispielsweise in einer Solarzellenanordnung, erhöht werden, das heißt mehr Solarzellen können in einer beschränkten Fläche in einem beschränkten Gebiet angebracht werden, was vorteilhaft sein würde.
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6 ist eine schematische Ansicht einer weiteren Solarzellenanordnung 600 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Solarzellenanordnung 600 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist im wesentlichen identisch, mit der in 1 gezeigten Solarzellenanordnung und kann folgendes aufweisen: eine Solarzelle 200 (im folgenden als zweite Solarzelle bezeichnet) und Zwischenverbindungsglieder 206 bis 209, deren jedes einen ersten Teil und einen zweiten Teil aufweist, und zwar angebracht an dem ersten Teil mit einem Winkel dazwischen ausgebildet, wobei der erste Teil des zweiten Zwischenverbindungsgliedes an der Oberseite (Oberfläche) 201 der zweiten Solarzelle befestigt ist.
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In diesem Ausführungsbeispiel kann die Solarzelle 200 Verbindungsteile (im folgenden auch als zweite Verbindungsteile) 202 bis 205 aufweisen, und zwar ausgebildet an der Oberseite 201 und benachbart zu den entsprechenden Kanten der Oberseite beziehungsweise Oberfläche; und die ersten Teile der zweiten Zwischenverbindungsglieder 206 bis 209 sind an den entsprechenden Verbindungsteilen 202–205 der zweiten Solarzelle befestigt.
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Die obigen Erläuterungen bezüglich der Solarzellenanordnung veranschaulicht in Verbindung mit den 1–5 können auch in äquivalenter Weise angewandt werden auf die Solarzellenanordnung gemäß diesem Ausführungsbeispiel und somit werden wiederholende Beschreibungen hier weggelassen.
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Die 7 ist eine schematische perspektivische Ansicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung und zwar weist diese mindestens eine Solarzellenanordnung (beispielsweise 500) und eine zweite Solarzellenanordnung (beispielsweise 600) auf, wobei die erste Solarzelle und die zweite Solarzelle benachbart zueinander angeordnet sind. Wie gezeigt sind die erste Solarzelle 100 und die zweite Solarzelle 200 benachbart zueinander derart angeordnet, dass zweite Teile der benachbarten Zwischenverbindungsglieder für die ersten und zweiten Solarzellen benachbart zu einander sind. Auf diese Weise sind die Oberseite 101 der ersten Solarzelle 100 und die Oberseite 201 der zweiten Solarzelle 200 benachbart zueinander angeordnet, beispielsweise seitlich, wie in 7 gezeigt. Im einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung sind die Kanten 111 und 210 der ersten und zweiten Solarzellen, die jeweils benachbart zu den benachbarten zweiten Teilen (beispielsweise 108 und 207) derart angeordnet sind, dass ein Maximalabstand zwischen diesen zwei Kanten der ersten und zweiten Solarzelle 0,15 Zoll oder weniger beträgt und, noch bevorzugter, nicht weniger als 0,1 Zoll (oder ungefähr 0,254 mm) und nicht größer als ungefähr 0,15 Zoll (oder ungefähr 0,38 mm).
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Die eine oder beide Glasabdeckungen 120 und 220 können oberhalb der entsprechenden Oberfläche(n) 101 und/oder 201 der Solarzelle(n) angeordnet sein, und zwar nach oder vor der Anordnung auf den Oberflächen 101 und 201.
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8 ist eine Teilschnittansicht der Solarzellenanordnung Längslinie 7-7 der 7 und stellt die benachbarten zweiten Teile 1082 und 2072 der benachbarten Zwischenverbindungsglieder 108 und 207 da. Wie man aus 8 erkennt, erstrecken sich die zweiten Teilen (beispielsweise 1082 und 2072) hinreichend über die Glasabdeckung hinaus. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf das in 8 gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. In einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen kann die Länge eines Teils des zweiten Teils, der sich über eine obere Oberfläche der entsprechenden Glasabdeckung erstreckt (beispielsweise 1082/2072) in einem Bereich von ungefähr 0 bis 0,1 Zoll (oder ungefähr 2,54 mm) liegen.
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Gemäß den obigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung können die Solarzellen sehr dicht zueinander angeordnet oder befestigt sein, auf welche Weise die Dichte der Solarzellen in einer Einheitsfläche erhöht werden kann. Ferner kann mit einigen bestimmten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung das Seitenverhältnis (Aspektverhältnis) der Solarzellenanordnungen reduziert werden, in anderen Worten ausgedrückt kann die Höhe der Solarzellenanordnung und die Solarzellenanordnung reduziert werden. Darüber hinaus kann die Widerstandsfähigkeit gegenüber Beanspruchungen oder Stress, wenn die Anordnung gewickelt oder gestreckt wird, erhöht werden durch die Verwendung des Zwischenverbindungsgliedes gemäß der vorliegenden Offenbarung.
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Sodann, wie in 9 veranschaulicht, können mindestens Endteile der zweiten Teile 1082 und 2072 der Zwischenverbindungsglieder 108 und 207 aneinander befestigt werden. Auf diese Weise kann eine elektrische Verbindung zwischen dem entsprechenden ersten Verbindungsteil 104 (beispielsweise verbunden mit einer positiven/Pluselektrode) der ersten Solarzelle 100 und der entsprechende zweite Verbindungsteil 203 (beispielsweise verbunden mit einer negativen/Minuselektrode), die aus dem zweiten Verbindungsteil der zweiten Solarzellen 200 gemacht werden. Auf diese Weise können die Solarzellen elektrisch in Serie oder parallel verbunden werden.
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10 ist ein Teilschnitt der Solarzellenanordnung, in dem mindestens Endteile der benachbarten zweiten Teile 1082 und 2072 von benachbarten Zwischenverbindungsgliedern 108 und 207, wie in 9 gezeigt, miteinander verbogen sind. Beispielsweise können sie derart gebogen sein, dass sie gewickelt oder gerollt sind und zwar in einer spiralförmigen Gestalt, wie dies durch das Bezugszeichen 130 in 10 angegeben ist; und es sei darauf hingewiesen, dass die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt sei.
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Wegen des Biegens der Endteile kann das Aspektverhältnis oder das Seitenverhältnis der Solarzellenanordnung weiter reduziert werden oder anders ausgedrückt, die Höhe der Solarzellenanordnung kann weiter reduziert werden. Dies ist von besonderem Vorteil in einem Falle, wo die Solarzellenanordnung gewickelt oder gerollt werden soll, beispielsweise im Fall wo der Raumflugkörper, auf dem die Solarzellenanordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung auf seinen Flügeln angebracht ist, durch eine Rakete in den Weltraum gestartet wird. Ferner, wegen der Biegung der Endteile, wird die Widerstandsfähigkeit gegenüber Beanspruchung oder Stress in Folge beispielsweise des Rollens oder Streckens der Solarzellenanordnung weiter verbessert und auf diese Weise kann die Zuverlässigkeit der Solarzellenanordnung verbessert werden.
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Darüber hinaus sei bemerkt, dass der Weltraumflugkörper (aerospace craft), auf dem die Solarzellenanordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung angebracht ist, im allgemeinen in einer Weltraumumgebung betrieben wird, in der keine Luftumgebung vorahnden ist, um Raumteilchenstrahlen (kosmische Strahlen) zu blockieren. In solchen Anwendungsfällen kann die Spitze 131, angebracht an Endteilen der zweiten Teile 1081 und 2072 möglicherweise Funkenentladung in einer Weltraumumgebung hervorrufen und zwar in Folge der kosmischen Strahlen. Gemäß den obigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung kann die Funkenentladung reduziert oder eliminiert werden und zwar durch reduzieren der Länge des sich über die obere Seite der Glasabdeckung erstreckenden zweiten Teils und/oder durch Biegen der Endteile.
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In einigen Beispielen des Ausführungsbeispiels können mindestens die Endteile der zweiten Teile 1082 und 2072 angebracht werden durch Schweißen, Löten oder dergleichen und sodann können die zweiten Teile 1082 und 2072 gebogen werden beispielsweise, um zusammengerollt zu werden, wie in 9 und 10 veranschaulicht. In einigen alternativen Beispielen des Ausführungsbeispiels können mindestens die Endteile der zweiten Teile 1082 und 2072 direkt zusammengebogen werden miteinander ohne den Befestigungsprozess. Alternativ können die ersten und zweiten Zwischenverbindungsglieder 108 und 207 integral ausgeformt werden mit mindestens den ersten Endteilen der zweiten Teile 1082 und 2072 davon aneinander befestigt.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann die Solarzellenanordnung ferner einen Träger (nicht gezeigt) aufweisen, wobei die Solarzelle beispielsweise Zellen 100 und/oder 200 auf dem Träger angebracht sein können durch beispielsweise Silikonkleber, wobei die Bodenoberflächen oder die Unterseiten davon auf den Träger hinweisen. In einem Ausführungsbeispiel kann der Träger aus Aluminium oder Titan geformt sein. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Träger fähig gebogen und gestreckt zu werden.
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Demgemäß sind auch Verfahren zur Herstellung der Solarzellenanordnung vorgesehen. Im folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung der Solarzellenanordnung gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die 11 und 12 beschrieben.
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Die 11 und 12 veranschaulichen jeweils ein Flussdiagramm eines Beispiels eines Verfahrens zur Herstellung einer Solarzellenanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
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Ein Verfahren zur Herstellung einer Solarzellenanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann folgendes aufweisen: vorsehen (S1101) einer ersten Solarzellenanordnung, die eine erste Solarzelle und ein erstes Zwischenverbindungsglied aufweist, wobei das erste Zwischenverbindungsglied einen ersten Teil und einen zweiten Teil aufweist, angebracht an dem ersten Teil mit einem Winkel dazwischen ausgeformt, wobei der erste Teil angebracht ist an einer Oberseite oder Oberfläche der ersten Solarzelle; vorsehen (S1103) einer zweiten Solarzellenanordnung, die eine zweite Solarzelle und ein zweites Zwischenverbindungsglied aufweist, wobei das zweite Zwischenverbindungsglied einen ersten Teil und einen zweiten Teil angebracht am ersten Teil aufweist und zwar mit einem Winkel der dazwischen ausgeformt ist, wobei ferner der erste Teil des zweiten Zwischenverbindungsgliedes angebracht ist an einer Oberseite oder Oberfläche der zweiten Solarzelle; anordnen (S1105) der ersten Solarzelle und der zweiten Solarzelle benachbart zueinander derart, dass der zweite Teil des ersten Zwischenverbindungsglieds und der zweite Teil des zweiten Zwischenverbindungsglieds benachbart zueinander liegen; und biegen (S1107) mindestens des Endteils des zweiten Teils des ersten Zwischenverbindungsglieds zusammen mit mindestens dem Endteil des zweiten Teils des zweiten Zwischenverbindungsglieds.
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Ein Verfahren zur Herstellung einer Solarzellenanordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann folgendes aufweisen: vorsehen (S1201) einer ersten Solarzelle; anbringen (S1203) eines ersten Zwischenverbindungsglieds an der ersten Solarzelle mit einem ersten Teil des Zwischenverbindungsglieds angebracht an der Oberseite der Solarzelle, wobei das Zwischenverbindungsglied den ersten Teil und einen zweiten Teil, angebracht am ersten Teil, aufweisen soll mit einem Winkel dazwischen ausgeformt; vorsehen (S1205) einer zweiten Solarzelle; anbringen (S1207) eines zweiten Zwischenverbindungsglieds an der zweiten Solarzelle mit einem ersten Teil des zweiten Zwischenverbindungsglieds angebracht an der Oberseite beziehungsweise Oberfläche der zweiten Solarzelle, wobei das zweite Zwischenverbindungsglied den ersten Teil und einen zweiten Teil befestigt am ersten Teil aufweist und zwar mit einem Winkel dazwischen geformt; anordnen (S1209) der ersten Solarzelle und der zweiten Solarzelle benachbart zueinander derart, dass der zweite Teil des ersten Zwischenverbindungsglieds und der zweit Teil des zweiten Zwischenverbindungsglieds benachbart zueinander liegen; und biegen (S1211) von mindestens dem Endteil des zweiten Teils des ersten Zwischenverbindungsglieds zusammen mit mindestens dem Endteil des zweiten Teils des zweiten Zwischenverbindungsglieds.
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In einer Implementierung des Ausführungsbeispieles können die Verfahren ferner folgendes aufweisen: anbringen von mindestens der Endteile der zweiten Teile der ersten und zweiten Zwischenverbindungsglieder, die an einander angebracht sind vor dem erwähnten Biegen. In einer weiteren Implementierung des Ausführungsbeispiels werden die ersten und zweiten Zwischenverbindungsglieder integral geformt mit mindestens den Endteilen der zweiten Teile und zwar angebracht aneinander.
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In einer Implementierung des Ausführungsbeispiels bewirkt das Biegen, dass mindestens die Endteile der zweiten Teile der ersten und zweiten Zwischenverbindungsglieder in eine Spiralform gekrümmt sind.
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In einer Implementierung des Ausführungsbeispiels ist mindestens eines der ersten und zweiten Zwischenverbindungsglieder eine Metallplatte mit L-Form.
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In einer Implementierung des Ausführungsbeispiels ist mindestens eines der ersten und zweiten Zwischenverbindungsglieder geformt aus Molybdän; einem Nickelkobalteisenlegierungsmaterial ausgelegt, um kompatibel zu sein mit den thermischen Ausdehnungscharakteristika von Bohrsilikatglas, wie dies unter dem Warennamen Kovar von der Firma Carpenter Technology Corporation verfügbar ist; oder einer Nickeleisenlegierungsmaterial mit einem einzigartig niedrigen Koeffizienten thermischer Ausdehnung verfügbar unter dem Handelsnamen Invar, FeNi36 oder 64FeNi.
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In einer Implementierung des Ausführungsbeispiels sind die ersten und zweiten Teile von mindestens einem der ersten und zweiten Zwischenverbindungsglieder im wesentlichen rechteckig in ihrer Form und zwar mit einer Dicke im Bereich von 0,0007 Zoll bis ungefähr 0,0013 Zoll.
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In einer Implementierung des Ausführungsbeispiels können die Verfahren ferner folgendes aufweisen: anordnen einer Glasabdeckung über der Oberseite irgendeiner der ersten oder zweiten Solarzellen nachdem das entsprechende Zwischenverbindungsglied an einer der ersten und zweiten Solarzellen angebracht ist.
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In einer Implementierung des Ausführungsbeispiels liegt die Länge eines Teils des zweiten Teils eines der ersten und zweiten Solarzellen, das sich über eine obere Fläche der Glasabdeckung erstreckt in einem Bereich von 0 bis ungefähr 0,1 Zoll.
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In einer Implementierung des Ausführungsbeispiels weist jede der ersten und zweiten Solarzellen jeweils ein Verbindungsteil auf, und zwar geformt an einer Oberseite davon und benachbart zu einer Kante der Oberseite (Oberfläche) und wobei die ersten Teile der ersten und zweiten Zwischenverbindungsglieder angebracht sind an entsprechenden Verbindungsteilen der ersten und zweiten Solarzellen.
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In einer Implementierung des Ausführungsbeispiels wird die Anbringung irgendeines der ersten und zweiten. Zwischenverbindungsglieder ausgeführt durch Schweißen oder Löten.
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In einer Implementierung des Ausführungsbeispiels bewirkt das Anordnen, dass ein Maximalabstand zwischen den Kanten der ersten und zweiten Solarzellen benachbart zu den ersten und zweiten Zwischenverbindungsgliedern 0,15 Zoll oder weniger beträgt.
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In einer Implementierung des Ausführungsbeispiels weist die erste Solarzelle mindestens zwei der ersten Verbindungsteile auf, wobei einer der ersten Verbindungsteile zur Verbindung mit einem Konten der ersten Solarzelle dient und ein weiterer der ersten Verbindungsteile zur Verbindung mit einer Kathode der ersten Solarzelle dient.
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In einer Implementierung des Ausführungsbeispiels weist das Anbringen des ersten Zwischenverbindungsglieds folgendes auf: anbringen von mindestens zwei der Zwischenverbindungsglieder an den entsprechenden ersten Verbindungsteilen der ersten Solarzelle.
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In einer Implementierung des Ausführungsbeispiels bewirkt die Anbringung von mindestens einem der ersten und zweiten Zwischenverbindungsglieder, dass der zweite Teil des mindestens einen der ersten und zweiten Zwischenverbindungsglieder dichter zu der entsprechenden Kante liegt, welche benachbart dazu ist, als dies für den ersten Teil gilt.
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In einer Implementierung des Ausführungsbeispiels kann das Verfahren ferner folgendes aufweisen: Befestigung der erster und zweiten Solarzellen auf dem Träger, mit Bodenoberflächen der ersten und zweiten Solarzellen hinweisend auf den Träger. Der Anbringungsschritt kann durchgeführt werden nach oder vor, der Anbringung der des Zwischenverbindungsgliedes für die erste und/oder zweit Solarzellen an den entsprechenden Solarzellen abhängig von unterschiedlichen Implementierungen des Ausführungsbeispieles.
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Es sei bemerkt, dass die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung frei miteinander kombiniert werden können ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Es ist möglich die Solarzellenanordnungen oder die Verfahren zur Herstellung desselben gemäß der Offenbarung in verschiedenen Wegen auszuführen. Die oben beschriebenen Ordnungen und Schritte für die Verfahren sind als Veranschaulichungen anzusehen und die Schritte und Verfahren der vorliegenden Erfindung sind nicht beschränkt auf die oben speziell beschriebenen Ordnungen, wenn nicht dies anders festgestellt ist.
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Obwohl einige spezielle Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail mit Beispielen demonstriert wurden, sollte der Fachmann erkennen, dass die obigen Beispiele nur veranschaulichend sind und nicht den Rahmen der Erfindung einschränken sollen. Es sei bemerkt, dass die obigen Ausführungsbeispiele modifiziert werden können ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, wie er in den Ansprüchen definiert ist.
