DE112011101537T5

DE112011101537T5 - Verteilerkasten, Rahmenkomponente und Solarzellenmodul

Info

Publication number: DE112011101537T5
Application number: DE112011101537T
Authority: DE
Inventors: Stan Shi
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 2010-04-26
Filing date: 2011-04-26
Publication date: 2013-02-28
Also published as: WO2011139648A2; JP2013526064A; WO2011139648A3; DE212011100086U1

Abstract

Hierin werden ein Verteilerkasten zur Verwendung in einem Solarzellenmodul, ein Rahmen, der den Verteilerkasten umfasst, und ein Solarzellenmodul, das den Verteilerkasten umfasst, beschrieben. Der Verteilerkasten kann einen Teil einer Sektion des Rahmens oder der Eckenverbindungen des Rahmens bilden und erstreckt sich entlang der Kante der Zellentafel. Der Verteilerkasten umfasst: einen Körper, der einen Festklemmteil und einen Einschlussteil umfasst, angepasst zum Festklemmen der Kante der Zellentafel; eine Verdrahtungsplatte, die in dem Einschlussteil montiert ist und eine Verbindungsleitung mit mindestens einer Schaltdiode aufweist; ein Stecker-Verbindungskabel, das mit einem Ende der Verbindungsleitung verbunden ist und einen Stecker umfasst; und ein Kupplungs-Verbindungskabel, das mit dem anderen Ende der Verbindungsleitung verbunden ist und eine Buchse aufweist.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität aus der chinesischen Anmeldung Nr. 201010162992.X und aus der chinesischen Anmeldung Nr. 201010162977.5 , die beide am 26. April 2010 eingereicht wurden und die beide hierdurch hierin eingefügt sind.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Anmeldung betrifft einen Verteilerkasten, der in einem Solarzellenmodul verwendet wird, einen Rahmen für ein Solarzellenmodul und das Solarzellenmodul, das den Verteilerkasten umfasst.
STAND DER TECHNIK
In den vergangenen Jahren wurden Solarzellen, auch bekannt als photovoltaische Zellen, mit großem Fortschritt in ihrer Technologie und ihrem gewerblichen Nutzen schnell entwickelt. Die hauptsächlichen Typen von Solarzellentafeln sind:

(1) Solarzelle aus monokristallinem Silicium, die die höchste photoelektrische Umwandlungseffizienz aller Typen von Solarzellen bei etwa 15% und bis zu höchstens 24% aufweist, aber auch eine der höchsten Produktionskosten aufweist, die Einsatz in großem Maßstab verhindert. Monokristallines Silicium wird im Allgemeinen mit verstärktem Glas und wasserdichtem Harz umgeben und ist fest, haltbar und hat eine Nutzungsdauer von etwa 15 Jahren und bis zu 25 Jahre.
(2) Solarzelle aus polykristallinem Silicium, die im Allgemeinen eine niedrigere photoelektrische Umwandlungseffizienz von etwa 12% aufweist. Aber es ist zu beachten, dass eine derartige Zelle, erhältlich von SHARP, Japan, eine Effizienz von 14,8 hat. Im Vergleich mit (1) kostet dieser Zellentyp weniger, lässt sich einfacher produzieren, verbraucht weniger Elektrizität und lässt sich daher einfacher für großen Maßstab entwickeln, hat aber eine kürzere Nutzungsdauer, wodurch (1) kostenwirksamer wird.
(3) Solarzelle aus amorphem Silicium, die eine Dünnfilm-Solarzelle ist, 1976 erschien und insofern einen von (1) und (2) verschiedenen Produktionsprozess hat, als der Prozess stark vereinfacht ist und wenig Siliciummaterial und weniger Elektrizität verbraucht. Obwohl dieser Solarzellentyp Elektrizität aus schwachem Sonnenlicht erzeugen kann, beträgt seine photoelektrische Umwandlungseffizienz nur etwa 10%, ist unstabil und nimmt mit der Zeit ab.
(4) Solarzelle aus mehrfacher Zusammensetzung, die aus einer Sorte, aber kombiniertem Halbleitermaterial hergestellt werden muss. Solarzellen aus mehrfacher Zusammensetzung umfassen:
(a) Solarzelle aus Cadmiumsulfid
(b) Solarzelle aus Galliumarsenid
(c) Dünnfilm-Solarzelle aus Kupferindiumselenid [Cu(In,Ga)Se₂]

Cu(In,Ga)Se₂-Dünnfilm-Solarzellen weisen ein mehrfaches Halbleitermaterial mit einer abgestuften Bandlücke auf, die die Energiedifferenz zwischen dem Leitungsband und dem Valenzband ist. Derartiges Material ist ein Material, das ausgezeichnet Sonnenlicht absorbiert, und kann den Spektrumbereich von Sonnenlicht, das absorbiert wird, vergrößern, um die photoelektrische Umwandlungseffizienz zu verbessern. Eine Cu(In,Ga)Se₂-Dünnfilm-Solarzelle hat eine photoelektrische Umwandlungseffizienz von bis zu 18%, die höher ist als die einer Silicium-Dünnfilm-Solarzelle, und keinen Stäbler-Wronski-Effekt (SWE). Derartige Solarzellen haben somit eine photoelektrische Umwandlungseffizienz, die ungefähr 50–75% höher ist als die der gegenwärtigen kommerziellen Dünnfilm-Solarzellentafel und die höchste unter allen Sorten von Dünnfilm-Solarzellen ist.
Solarzellen lassen sich der Struktur nach in Wafer-(blockförmige) und Dünnfilm-Solarzellen einteilen. 1a zeigt ein herkömmliches blockförmiges Solarzellenmodul 100 mit Zellentafel 10, Rahmen 30 und Verteilerkasten 50. Die Zellentafel 10 ist gewöhnlich aus laminierten Platten gebildet und mit einer Anordnung von Solarzellen 1 angeordnet. Eine Vielzahl von Solarzellen ist häufig in Reihe verbunden, um einen Solarzellenstrang 2 zu bilden, und eine Vielzahl solcher Solarzellenstränge 2 ist in Reihe durch eine Sammelschiene verbunden, um die erforderliche Zellen-Ausgangsspannung bereitzustellen. Die Zuführungsleitungen von Solarzellensträngen 2 sind mit dem Verteilerkasten 50 verbunden.
Der Verteilerkasten 50 ist gewöhnlich an der Rückseite der Zellentafel 10 montiert, angebracht mit beispielsweise Silicagel. Um den Verteilerkasten 50 darzustellen, ist in 1a keine Solarzelle 1 in der Region, in der sich der Verteilerkasten befindet, dargestellt, aber Solarzellen 1 sind, um es deutlich zu machen, fast über die gesamte Region der Zellentafel 10 angeordnet. Der Verteilerkasten 50 hat einen positiven Anschlusspunkt und einen negativen Anschlusspunkt, an die Ausgangskabel 70 angeschlossen sind. Eine Verbindungsleitung ist zwischen dem positiven Anschlusspunkt und dem negativen Anschlusspunkt bereitgestellt. Schaltdioden sind in der Verbindungsleitung in Reihe verbunden, um einen Rückwärtsstrom in der Verbindungsleitung zu verhindern. Die Zahl der Schaltdioden korrespondiert mit der Zahl der Solarzellenstränge 2. Die Zuführungsleitungen jedes Solarzellenstrangs 2 sind jeweils mit den beiden Enden der korrespondierenden Diode verbunden.
Der Rahmen 30 umgibt die Peripherie der Zellentafel 10, um sie vor Sonnenlichtstrahlung, Wind und Regen zu schützen. Der Rahmen ist typischerweise aus Aluminiumlegierung hergestellt. Beispielsweise ist der Rahmen, wie in 1a dargestellt, aus Aluminiumlegierung-Strangpressprofilsegmenten und -eckenverbindungen zusammengebaut.
1b zeigt ein typisches Dünnfilm-Solarzellenmodul 200 mit Zellentafel 10, Rahmenkomponente 30 und Verteilerkasten 50. Die Zellentafel 10 wird hauptsächlich aus einer Dünnfilm-Solarzelle gebildet, die durch eine Sammelschiene 6 mit dem Verteilerkasten 50 verbunden ist. Der Verteilerkasten 50 ist an der Rückseite der Zellentafel 10 montiert und weist typischerweise eine Diode auf. Die beiden Zuführungsleitungen der Zellentafel sind mit den beiden Seiten der Diode innerhalb des Verteilerkastens verbunden. Die Ausgangskabel 70 führen aus dem Verteilerkasten 50 heraus.
Verteilerkästen nach dem Stand der Technik leiden unter reduzierter Effizienz der Leistungserzeugung des Solarzellenmoduls, wenn die Temperatur ansteigt. Verteilerkästen nach dem Stand der Technik arbeiten mit einer hohen Temperatur und erhöhen, da sie an der Rückseite des Solarzellenmoduls angebracht sind, die Temperatur in dem Teil des Moduls. Folglich beeinträchtigt diese Anbringungsausrichtung die gesamte Ausgangseffizienz des Solarzellenmoduls und reduziert dadurch seine Nutzungsdauer.
In der Verwendung wird gewöhnlich eine Vielzahl von Solarzellenmodulen 100 auf einer Sonnenlicht empfangenden Oberfläche wie ein Dach angeordnet, um ein Solarzellensystem zu bilden, und die Vielzahl von Solarzellenmodulen 100 werden durch die Kabel von den Verteilerkästen in Reihe und/oder parallel verbunden. Da die Verteilerkästen an der Rückseite der Zellentafel angeordnet sind, ist es beschwerlich und zeitaufwändig, um die Kabel mit den Verteilerkästen zu verbinden, die Kabel zu schützen und zu befestigen und sogar das gesamte Solarzellensystem zu montieren. Gleichzeitig erhöht die Verwendung von Kabeln die Gesamtkosten des Solarzellensystems.
Daher ist es wünschenswert, das Solarzellenmodul, insbesondere den Verteilerkasten, zu verbessern, um die oben erwähnten bestehenden Probleme zu lösen.
ZUSAMMENFASSUNG
Hierin beschrieben werden Verteilerkästen, die in einem Solarzellenmodul verwendet werden, das eine Zellentafel und einen Rahmen, der die Peripherie der Zellentafel umgibt, umfasst. Die hierin beschriebenen Verteilerkästen sind angepasst, um zumindest einen Teil der Sektionen des Rahmens zu bilden, und erstrecken sich entlang der Längsrichtung. Diese Verteilerkasten weisen einen ersten Endabschnitt und einen zweiten Endabschnitt in der Längsrichtung auf und umfassen Folgendes:
einen Körper, hergestellt aus Isolationsmaterial und umfassend einen Festklemmteil und einen Einschlussteil, wobei der Festklemmteil angepasst ist, um die Kante der Zellentafel festzuklemmen;
eine Verdrahtungsplatte, die in dem Einschlussteil montiert ist und eine Verbindungsleitung aufweist, die mit mindestens einer Schaltdiode versehen ist;
ein Stecker-Verbindungskabel, dessen internes Ende mit einem Ende der Verbindungsleitung elektrisch verbunden ist und dessen externes Ende einen Stecker aufweist, der an dem oder außerhalb des ersten Endabschnitts angeordnet ist; und
ein Kupplungs-Verbindungskabel, dessen internes Ende mit dem anderen Ende der Verbindungsleitung elektrisch verbunden ist und dessen externes Ende eine Buchse aufweist, die an dem oder außerhalb des zweiten Endabschnitts angeordnet ist.
Außerdem werden hierin Rahmen beschrieben, die in einem Solarzellenmodul verwendet werden, wobei mindestens ein Teil der Rahmensektionen oder Eckenverbindungen durch die hierin beschriebenen Verteilerkästen gebildet wird.
Außerdem werden hierin Solarzellenmodule beschrieben, die Folgendes umfassen:
eine Zellentafel, die mindestens eine Solarzelle aufweist;
einen Rahmen, der die Peripherie der Zellentafel umgibt; und
einen Verteilerkasten, wie vorher beschrieben, zum Bilden mindestens eines Teils der Rahmensektionen oder Eckenverbindungen der Rahmenkomponente;
wobei die Zuführungsleitungen der Zellentafel mit dem Verteilerkasten verbunden sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die hierin beschriebenen Verteilerkästen, Rahmen und Solarzellenmodule werden weiter durch die Zeichnungen veranschaulicht, von denen:
1a ein Solarzellenmodul nach dem Stand der Technik zeigt.
1b ein anderes Solarzellenmodul nach dem Stand der Technik zeigt.
2a ein hierin beschriebenes Solarzellenmodul darstellt, in dem der Verteilerkasten eine gesamte Rahmensektion bildet.
2b ein hierin beschriebenes Solarzellenmodul darstellt, in dem der Verteilerkasten nur einen Teil einer Rahmensektion bildet.
2c eine Abwandlung des hierin beschriebenen Solarzellenmoduls darstellt, in dem der Verteilerkasten eine gesamte Rahmensektion bildet.
die 2a, 2b und 2c zusammen die 2 bilden.
3a eine perspektivische Ansicht einer Rahmenprofilsektion eines hierin beschriebenen Solarzellenmoduls zeigt.
3b und 3c perspektivische Ansichten aus zwei Richtungen einer Rahmen-Eckenverbindung eines hierin beschriebenen Solarzellenmoduls zeigen.
die 3a, 3b und 3c zusammen die 3 bilden.
4a einen hierin beschriebenen Verteilerkasten zeigt.
4b eine Explosionsansicht zeigt, um die Gelenkverbindung zwischen einem hierin beschriebenen Verteilerkasten und der korrespondierenden Rahmenprofilsektion darzustellen.
4c eine perspektivische Ansicht eines hierin beschriebenen Verteilerkastens in der Form einer Eckenverbindung der hierin beschriebenen Rahmen zeigt.
4d darstellt, wie ein hierin beschriebener Verteilerkasten in der Form einer Eckenverbindung, wie in 4c dargestellt, mit anderen Rahmensektionen zusammenkommt, um einen hierin beschriebenen Rahmen zu bilden.
die 4a, 4b, 4c und 4d zusammen die 4 bilden.
5 die Gelenkverbindung des Verbindungskabels innerhalb eines hierin beschriebenen Verteilerkastens darstellt.
6a eine Querschnittansicht eines hierin beschriebenen Verteilerkastens zeigt.
7 eine Draufsicht der Verdrahtungsplatte in einem hierin beschriebenen Verteilerkasten zeigt.
8 eine Vorderansicht der Verdrahtungsplatte in einem hierin beschriebenen Verteilerkasten zeigt.
8b und 8c vergrößerte perspektivische Ansichten der Teile „a” bzw. „b”, die mit punktierten Linien in 8a dargestellt sind, zeigt.
die 8a, 8b und 8c zusammen die 8 bilden.
9a Verbindungskabel in hierin beschriebenen Verteilerkästen zeigt.
9b und 9c Abwandlungen von Verbindungskabeln in diesen Verteilerkästen darstellen. die 9a, 9b und 9c zusammen die 9 bilden.
die 10–12 jeweils eine perspektivische Ansicht, Seitenansicht und Vorderansicht des Körpers eines hierin beschriebenen Verteilerkastens zeigen.
13 eine Draufsicht des Deckels eines hierin beschriebenen Verteilerkastens zeigt.
14 eine perspektivische Ansicht des Deckels eines hierin beschriebenen Verteilerkastens zeigt.
15 ein Paar hierin beschriebener Solarzellentafeln zeigt, die einen hierin beschriebenen gemeinsamen Verteilerkasten aufweisen.
16 eine Seitenansicht eines hierin beschriebenen gemeinsamen Verteilerkastens zeigt.
17 eine Explosionsansicht zeigt, um die Gelenkverbindung zwischen dem hierin beschriebenen gemeinsamen Verteilerkasten und der korrespondierenden Rahmenprofilsektion darzustellen.
18 den Prozess der Montage eines hierin beschriebenen Verteilerkastens auf eine hierin beschriebene Zellentafel zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Allgemein
Hierin werden Verteilerkästen in einem Solarzellenmodul beschrieben, die einen Anstieg in der Temperatur in dem Teil des Moduls verhindern, der seine Ausgangseffizienz und Nutzungsdauer reduziert. Die hierin beschriebenen Verteilerkästen können einfach auf die Zellentafel angebracht werden, und Verteilerkästen von verschiedenen Solarzellenmodulen können einfach verbunden werden, um effiziente und kostengünstige elektrische Verbindungen herzustellen.
Diese Verteilerkästen werden in einem Solarzellenmodul verwendet, das eine Zellentafel und einen umgebenden Rahmen umfasst. Diese Verteilerkästen sind angepasst, um zumindest einen Teil des Rahmens zu bilden, und erstrecken sich entlang der Längsrichtung. Sie weisen einen ersten Endabschnitt und einen zweiten Endabschnitt in der Längsrichtung auf und umfassen:
einen Körper, hergestellt aus Isolationsmaterial und umfassend einen Festklemmteil und einen Einschlussteil, wobei der Festklemmteil angepasst ist, um die Kante der Zellentafel festzuklemmen;
eine Verdrahtungsplatte, die in dem Einschlussteil montiert ist und eine Verbindungsleitung aufweist, die mit mindestens einer Schaltdiode versehen ist;
ein Stecker-Verbindungskabel, dessen internes Ende mit einem Ende der Verbindungsleitung elektrisch verbunden ist und dessen externes Ende einen Stecker aufweist, der an dem oder außerhalb des ersten Endabschnitts angeordnet ist; und
ein Kupplungs-Verbindungskabel, dessen internes Ende mit dem anderen Ende der Verbindungsleitung elektrisch verbunden ist und dessen externes Ende eine Buchse aufweist, die an dem oder außerhalb des zweiten Endabschnitts angeordnet ist.
Die mindestens eine Schaltdiode ist in Reihe verbunden und in der Verbindungsleitung montiert, die Einsteck-Steckverbinder aufweist, die zwischen nebeneinander befindlichen Dioden angeordnet sind. Die Einsteck-Steckverbinder sind zum Einfügen der Zuführungsleitungen von der Zellentafel und unterdessen Festklemmen der eingefügten Zuführungsleitungen konfiguriert. Mindestens eine der zwei Enden der Verbindungsleitung ist mit einem Einsteck-Steckverbinder versehen, der für das Einfügen des internen Endes oder des Verbindungsdrahts des internen Endes des korrespondierenden Stecker-Verbindungskabels oder Kupplungs-Verbindungskabels und unterdessen Festklemmen des eingefügten internen Endes oder des eingefügten Verbindungsdrahts des internen Endes konfiguriert ist.
Die hierin beschriebenen Verteilerkästen können ein gemeinsam genutzter Verteilerkasten zwischen zwei nebeneinander befindlichen Zellentafeln, die einander berühren, sein und können an beliebiger Stelle an der Rahmensektion angeordnet sein. Vorzugsweise werden diese Verteilerkästen in Eckenverbindungen angeordnet, die zwei nebeneinander befindliche Sektionen des Rahmens, die einen gemeinsamen Winkel bilden, verbinden.
Diese Verteilerkästen können mindestens einen Steckerblock umfassen, der sich an einem Längsendabschnitt des Körpers befindet, der geeignet ist, um in ein Rahmenprofilsegment eingefügt zu werden, so dass der Verteilerkasten und das Profilsegment eine Rahmensektion bilden können. Das externe Ende eines korrespondierenden Stecker-Verbindungskabels oder Kupplungs-Verbindungskabels erstreckt sich zum korrespondierenden äußeren Ende der Rahmensektion. Der Steckerblock und der Körper können aus dem gleichen Isolationsmaterial hergestellt sein, das Kunststoff oder Keramik sein kann, und in einem Stück gebildet sein. Alternativ können der Steckerblock und der Körper separat gebildet und dann zusammengebaut sein. Der Körper weist eine konstante äußere Konturform entlang der Längsrichtung auf und der Festklemmteil kann integriert mit dem Einschlussteil gebildet oder auf den Einschlussteil gebaut sein.
Für einen hierin beschriebenen und für eine einzelne Zellentafel geeigneten Verteilerkasten hat der Einschlussteil eine obere Wand, vordere und hintere Seitenwände, zwei Längsendwände und eine untere Wand. Die obere Wand verläuft angrenzend zur Kante der Zellentafel und zwischen der oberen Wand und der unteren Wand ist ein Raum gebildet, um die Verdrahtungsplatte aufzunehmen. Der Raum für die Verdrahtungsplatte weist eine Betriebsöffnung auf, die an mindestens einer der vorderen und hinteren Seitenwände und der unteren Wand gebildet ist. Der Verteilerkasten umfasst weiter einen entfernbaren Deckel, der die Betriebsöffnung verschließt. Vorzugsweise umfasst der Festklemmteil eine vertikale Wand, die sich von der oberen Wand des Einschlussteils nach oben erstreckt, und eine horizontale Wand, die sich von der oberen Kante der vertikalen Wand senkrecht zu der vertikalen Wand erstreckt. Die horizontale Wand weist zu der oberen Wand des Einschlussteils und ist dazu parallel. Ein Zellentafelschlitz, der für das Einfügen der Kante der Zellentafel angepasst ist, ist zwischen der oberen Wand des Einschlussteils und der horizontalen Wand des Festklemmteils definiert. Vorzugsweise ist die obere Wand des Einschlussteils mit Öffnungen versehen, die zum Durchführen der Zuführungsleitungen der Zellentafel geeignet sind.
Für einen hierin beschriebenen gemeinsam genutzten Verteilerkasten weist der Körper eine konstante äußere Konturform entlang der Längsrichtung auf. Der Festklemmteil umfasst eine vertikale Wand, die sich von der längsgerichteten Mittellinie der oberen Wand des Einschlussteils nach oben erstreckt, und zwei horizontale Wände, die sich von der oberen Kante der vertikalen Wand entlang zwei entgegengesetzten Richtungen erstrecken und senkrecht zu der vertikalen Wand sind. Die zwei horizontalen Wände weisen zu der oberen Wand des Einschlussteils und sind dazu parallel. Zwei Zellentafelschlitze, die für das Einfügen der Kanten von zwei nebeneinander befindlichen Zellentafeln angepasst sind, sind zwischen der oberen Wand des Einschlussteils und den zwei horizontalen Wänden des Festklemmteils definiert. Vorzugsweise ist die obere Wand des Einschlussteils mit Öffnungen versehen, die zum Durchführen der Zuführungsleitungen der zwei nebeneinander befindlichen Zellentafeln, die einander berühren, angepasst sind.
Der hierin beschriebene Verteilerkasten kann weiter ein zusätzliches Verbindungskabel umfassen, dessen eines Ende einen Stecker benachbart mit der Buchse und dazu passend aufweist und dessen anderes Ende eine Buchse benachbart mit dem Stecker und dazu passend aufweist.
Zusätzlich können die Solarzellenmodule während des Montageprozesses des Solarzellensystems elektrische Verbindung durch einfaches Einstecken der Steckverbinder ohne die Verwendung zusätzlicher Kabel und infolgedessen ohne Befestigung und Schutz der Kabel herstellen. Folglich kann der Montageprozess einfach, schnell und zu niedrigen Kosten durchgeführt werden.
Außerdem werden hierin Rahmen für Verwendung in einem Solarzellenmodul bereitgestellt, wobei mindestens ein Teil der Rahmensektionen oder Eckenverbindungen durch die hierin beschriebenen Verteilerkästen gebildet wird. Die hierin beschriebenen Rahmen können aus Aluminiumlegierung oder Polymer sein. Diese Rahmen können eingesteckt und mit mehreren Rahmensektionen in der Form von Profilsegmenten zusammengebaut werden, wobei Eckenverbindungen nebeneinander befindliche Rahmensektionen verbinden, die einen Winkel miteinander und dem Verteilerkasten bilden. Alternativ kann der gesamte Rahmen durch Spritzgießen in einem Stück hergestellt werden.
Außerdem werden hierin Solarzellentafeln oder -module beschrieben, die die hierin beschriebenen Verteilerkästen umfassen. Die hierin beschriebenen Solarzellentafeln können vieleckig oder kreisförmig sein. Wenn die Zellentafel rechteckig ist, kann der Verteilerkasten als zumindest ein Teil der kurzen oder langen Rahmensektionen der rechteckigen Zellentafel gebildet werden. Die in diesen Solarzellentafeln verwendeten Solarzellen können aus kristallinem Silicium oder Dünnfilm sein. Eine Vielzahl von Solarzellen kann auf diesen Solarzellentafeln angeordnet und durch Sammelschienen in Reihe verbunden sein, um mehrere Solarzellenstränge zu bilden, wobei jeder der Stränge mehrere in Reihe verbundene Solarzellen umfasst.
Zeichnungen
Auch wenn die Zeichnungen durchgehend einheitlich auf den gleichen Elementnummern beruhen, wird ein durchschnittlicher Fachmann erkennen, dass die Beschreibung, während sie die gleiche Elementnummer identifiziert, tatsächlich Abwandlungen der Elemente in verschiedenen Zeichnungen diskutieren kann.
Die in den Patentansprüchen angeführten Verteilerkästen, Solarzellentafeln und Rahmen werden weiter unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Um es deutlich zu sagen, können die hierin beschriebenen Verteilerkästen mit entweder einer blockförmigen Solarzellentafel, z. B. eine Solarzellentafel aus kristallinem Silicium, oder einer Dünnfilm-Solarzellentafel verwendet werden. Ein durchschnittlicher Fachmann wird anerkennen, dass die beschriebenen Merkmale von Solarzellen aus kristallinem Silicium mit ähnlichen Merkmalen in anderen Solarzellen in Waferausführung oder in Dünnfilm-Solarzellen korrespondieren.
Jetzt Bezug nehmend auf 2, zeigen 2a und 2b ein Solarzellenmodul 100 mit Zellentafel 10, Rahmen 30 und Verteilerkasten 50. Die Zellentafel 10 ist durch Zusammenlaminieren von Platten gebildet und umfasst eine Anordnung von Solarzellen 1. Die Solarzellen können aus jedem Material hergestellt sein, das photoelektrische Umwandlungseigenschaften aufweist. Beispielsweise können die Solarzellen aus mono- oder polykristallinem Siliciumwafer hergestellt sein. Die Solarzellentafel umfasst eine Vielzahl derartiger Solarzellen, die durch die Sammelschiene 4 in Reihe verbunden sind, um den Solarzellenstrang 2 zu bilden, und wiederum eine Vielzahl von Solarzellensträngen 2 sind durch die Sammelschiene 6 in Reihe verbunden, um die gewünschte Ausgangsspannung bereitzustellen. Wie dargestellt, sind der Endanschluss eines vorherigen Solarzellenstrangs 2 und der anfängliche Anschluss eines späteren Solarzellenstrangs 2 auf der Sammelschiene 6 miteinander verbunden. Folglich sind alle Solarzellen auf der Zellentafel 10 in Reihe verbunden, um eine Solarzellenanordnung zu bilden. Die Zuführungsleitungen 8a, b und c der Zellentafel 10 sind mit dem Verteilerkasten 50 verbunden. Das Element 8a kennzeichnet eine Zuführungsleitung von dem anfänglichen Anschluss des Solarzellenstrangs 2 ganz links. Die Elementnummer 8b kennzeichnet Zuführungsleitungen von den Sammelschienen 6. Das Element 8c kennzeichnet eine Zuführungsleitung 8c vom Endanschluss des Solarzellenstrangs 2 ganz rechts.
2c zeigt ein Solarzellenmodul 200, z. B. ein Dünnfilm-Solarzellenmodul, mit Zellentafel 10, Rahmenkomponente 30 und Verteilerkasten 50. Die Zellentafel 10 wird hauptsächlich aus einer Dünnfilm-Solarzelle 10 gebildet, die durch zwei Sammelschienen 6, die auch als Zuführungsleitungen dienen, mit dem Verteilerkasten 50 verbunden ist. Der Verbindungspunkt für die Sammelschienen 6 befindet sich an einer Seite der einzelnen Schaltdiode 54.
In 2 umgibt der Rahmen 30 die Peripherie der Zellentafel 10 und schützt sie dadurch. Der Rahmen 30 kann aus Profilsegmenten hergestellt sein, die gemeinsame Ecken aufweisen, oder kann ein Teil sein. Beispielsweise können die 2a, 2b und 2c so betrachtet werden, dass sie den Rahmen 30, hergestellt aus Aluminiumlegierung-Strangpresssegmenten 32 und 32', und die Eckenverbindungen 34, eingefügt in die hohlen Teile der Profilsegmente 32, zeigen. Alternativ können die 2a, 2b und 2c auch so betrachtet werden, dass sie den Rahmen 30 als Kunststoff-Strangpressprofilsegmente 32 und 32' und Eckenverbindungen 34 zeigen.
Wie in 2 dargestellt, ist der Verteilerkasten 50 konfiguriert, um Teil des Rahmens 30 zu sein. Außerdem kann der Verteilerkasten 30 konfiguriert sein, um ein anderes Teil der Zellentafel zu sein, basierend auf den besonderen Formen des Verteilerkastens und der Zellentafel. Beispielsweise kann der Verteilerkasten für eine kreisförmige Zellentafel konfiguriert sein, um eine bogenförmigen Rahmensektion des kreisförmigen Rahmens zu sein. Für eine vieleckige Zellentafel kann der Verteilerkasten 50 konfiguriert sein, um eine lineare Rahmensektion zu sein.
Wenn die Zellentafel 10 beispielsweise rechteckig ist, wie in den 2a und c dargestellt, kann der Verteilerkasten 50 konfiguriert sein, um sich entlang einer ganzen Seite des Rahmens 30 zu erstrecken. 2b zeigt, dass der Verteilerkasten 50 einen Teil einer Seite des Rahmens 30 bildet und mit den Profilsegmenten 32 eine gesamte Seite des Rahmens 30 bildet. Zusätzlich kann 2c auch die Rahmenkonfiguration des Verteilerkastens 50 plus der Profilsegmente 32, die eine gesamte Seite des Rahmens 50 bilden, annehmen. Der Verteilerkasten 50 kann auch konfiguriert sein, um sich entlang der Längsrichtung (parallel mit der benachbarten Kante der Zellentafel) zu erstrecken, wodurch der Verteilerkasten sowohl einen ersten Endabschnitt als auch einen zweiten Endabschnitt in der Längsrichtung haben kann.
Jetzt Bezug nehmend auf 3, zeigt 3a das Profilsegment 32, und zeigen die 3b und 3c die Eckenverbindung 34 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung.
Jetzt Bezug nehmend auf 4a, umfasst der der Verteilerkasten 50 den Körper 12, der typischerweise aus Isolationsmaterial hergestellt ist. Der Körper 12 umfasst den Festklemmteil 14 und den Einschlussteil 16. Der Festklemmteil 14 und der Einschlussteil 16 können aus separaten Teilen zusammengebaut oder als ein integriertes Teil gebildet sein. Der Festklemmteil 14 ist konfiguriert, um auf der Kante der Zellentafel festgeklemmt zu werden. Der Einschlussteil 16 ist konfiguriert, um einen Einschlussraum 18 aufzuweisen. Der Verteilerkasten 50 umfasst weiter die Verdrahtungsplatte 20, die innerhalb des Einschlussraums 18 montiert ist und eine Verbindungsleitung aufweist. Weitere Einzelheiten der Struktur der Verdrahtungsplatte 20 werden später beschrieben.
Der Verteilerkasten 50 umfasst weiter ein Stecker-Verbindungskabel 22 und ein Kupplungs-Verbindungskabel 24. Das Stecker-Verbindungskabel 22 hat ein internes Ende, das mit einem Ende der Verbindungsleitungen elektrisch verbunden ist, und ein externes Ende mit dem Stecker 22a. Das Kupplungs-Verbindungskabel 24 hat ein internes Ende, das mit dem anderen Ende der Verbindungsleitung elektrisch verbunden ist, und hat ein externes Ende mit der Buchse 24a.
Die Konfigurationen des Steckers 22a und der Buchse 24a korrespondieren vorzugsweise miteinander, so dass, wenn zwei identische Solarzellenmodule 100 nebeneinander angeordnet werden, der Stecker 22a (oder die Buchse 24a) eines Solarzellenmoduls 100 mit der Buchse 24a (oder dem Stecker 22a) des anderen Solarzellenmoduls durch einfaches Einstecken verbunden werden kann, wodurch gestattet wird, eine Vielzahl von Solarzellenmodulen 100 in einer schnellen und praktischen Weise anzuordnen, um ein Solarzellentafelsystem zu bilden. Die Elemente 22a und 24a in den 2a, 2b und 2c zusammen mit 15 zeigen, wie durch Zusammenstecken mehrerer Solarzellentafeln ein Solarzellentafelsystem gebildet wird. Alternativ können, wenn nur ein Solarzellenmodul 100 verwendet wird, dessen Stecker 22a und Buchse 24a verwendet werden, um das Solarzellenmodul mit elektrischer Ausrüstung zu verbinden. Es ist verständlich, dass ein Kanal zum Leiten des Stecker-Verbindungskabels 22 oder Kupplungs-Verbindungskabels 24 des Verteilerkastens in der Eckenverbindung, die mit der Rahmensektion verbunden ist, die den Verteilerkasten aufweist, bereitgestellt werden sollte.
4a zeigt, dass der Einschlussteil 16 die obere Wand 16a und die untere Wand 16b umfasst, wobei die obere Wand 16a angrenzend zur Kante der Zellentafel 10 ist. Der Einschlussteil 16 umfasst weiter vordere und hintere Seitenwände und zwei Längsendwände zwischen der oberen Wand und der unteren Wand. Der Einschlussraum 18 ist durch die obere Wand, die vorderen und hinteren Seitenwände, die beiden Längsendwände und die untere Wand definiert und weist eine Öffnung auf, durch die ein Bediener die Verdrahtungsplatte 20 montieren, Drähte daran anschließen und die Platte nach Erfordernis warten kann. Die Öffnung ist an mindestens einer der vorderen und hinteren Seitenwände und der unteren Wand gebildet.
Der Verteilerkasten 50 umfasst weiter einen entfernbaren Verteilerkastendeckel 26, der die Betriebsöffnung verschließt. Unter fortgesetzter Bezugnahme auf 4a und jetzt außerdem Bezug nehmend auf die 13 und 14, ist der Verteilerkastendeckel 26 im Allgemeinen in der Form einer Platte und hat einen Dichtungsstreifen 26a an seiner Oberfläche, die zum Körper 12 weist, und eine Vielzahl von Verriegelungsstiften 26b, die sich senkrecht zu seiner Oberfläche erstrecken. Auch wenn die 13 und 14 vier Verriegelungsstifte zeigen, wird jede beliebige Anzahl in Betracht gezogen. Die Verriegelungsstifte 26b sind für Einfügen und Verriegeln in korrespondierenden Schlitzen 38, wie in 12 gezeigt, des Körpers 12 angepasst. Diese Gelenkverbindung zwischen den Verriegelungsstiften 26b und den Schlitzen 38 befestigt den Verteilerkastendeckel 26 an den Körper 12. Der Dichtungsstreifen 26a, der ein Silicagel sein kann, bildet eine Dichtung zwischen dem Verteilerkastendeckel 26 und dem Körper 12.
Befestigen und Abdichten des Verteilerkastendeckels 26 an den Körper 12 in der vorher erwähnten Weise ist nicht der einzige hierin berücksichtige Weg. Jedes andere Mittel, das einem durchschnittlichen Fachmann bekannt ist, zum Befestigen und Abdichten wird auch hierin berücksichtigt. Derartige andere Mittel enthalten öffentlich bekannte Verschlussmechanismen oder Gewinde-Befestigungsteile, und diese können anstelle der Verriegelungsstifte 26b verwendet werden. Wenn der Verteilerkasten 50 montiert wurde, aber bevor der Deckel 26 angebracht wurde, kann es außerdem vorzuziehen sein, Dichtungsmittel in den Einschlussraum 18 zu gießen. Ein derartiges Dichtungsmittel ist vorzugsweise ein Silicagel mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit, um die elektronischen Komponenten zu schützen und abzudichten, während es außerdem Wärme abführt.
Jetzt Bezug nehmend auf 4a, sind der Festklemmteil 14 und der Einschlussteil 16 vorzugsweise in einem Teil gebildet, indem sie entweder separat gebildet und dann zu einem Teil integriert werden oder indem sie als einzelne Einheit hergestellt werden. Der Festklemmteil 14 umfasst die vertikale Wand 14a, die sich von der oberen Wand 16a nach oben erstreckt, und die horizontale Wand 14b, die zur oberen Wand 16a des Einschlusses 16 weist und dazu parallel ist. Ein Zellentafelschlitz, der für das Einfügen der Kante der Zellentafel geeignet ist, ist zwischen der oberen Wand 16a und der horizontalen Wand 14b definiert. Die Form des Festklemmteils 14 ist nicht auf die in 4 beschränkt, sondern kann jede beliebige Form aufweisen, solange sie einen Zellentafelschlitz bilden kann.
Unter fortgesetztere Bezugnahme auf 4a und außerdem Bezug nehmend auf 10, umfasst der Verteilerkasten 50 weiter, wenn der Verteilerkasten 50 nur einen Teil einer Sektion des Rahmens bildet, mindestens einen Steckerblock 28, der sich an einem Längsendabschnitt des Körpers 12 befindet. Der Körper 12 ist, wie dargestellt, mit dem Steckerblock 28 an jedem Längsendabschnitt versehen. Es wird aber auch erwogen, dass der Körper 12 nur einen Steckerblock 28 umfasst. Wenn der Verteilerkasten 50 eine gesamte Sektion bildet, wird kein Steckerblock 28 im Körper 12 bereitgestellt.
Der Steckerblock 28 und die Endwände des Einschlussteils 16 weisen eine oder mehrere Kabelöffnungen 28a auf, die sich längsgerichtet vom äußeren Ende des Steckerblocks 28 in den Einschlussraum 18 erstrecken. Folglich kann jedes Stecker-Verbindungskabel oder Kupplungs-Verbindungskabel durch den Steckerblock 28 und die Endwände des Einschlussteils 16 verlaufen und mit der Verdrahtungsplatte 20 verbunden werden.
Jetzt Bezug nehmend auf 4b, kann der Steckerblock 28 in das Profilsegment 32' eingefügt werden, so dass der Verteilerkasten 50 und das Profilsegment 32' zusammen eine Sektion des Rahmens bilden. Das Profilsegment 32' kann eine vom vorher beschriebenen Profilsegment 32 verschiedene Struktur oder eine dazu identische aufweisen. Der Stecker 22a des korrespondierenden Stecker-Verbindungskabels 22 oder die Buchse 24a eines Kupplungs-Verbindungskabels 24 (siehe 4a) erstreckt sich zum korrespondierenden externen Ende der Rahmensektion und erstreckt sich vorzugsweise zu einer Distanz außerhalb des externen Endes der Rahmensektion, geeignet für externen Einsteckbetrieb. Überdies kann der Verteilerkasten 50 irgendwo an der Rahmensektion angeordnet werden, indem entweder kein oder ein Steckerblock 28 geeigneter Länge an einem oder beiden Enden des Körpers 12 bereitgestellt wird.
Wie 4c zeigt, kann der Verteilerkasten 50 als eine Eckenverbindung konfiguriert sein, die gemeinsame Rahmensektionen, die einen Winkel miteinander bilden, verbindet. 4d zeigt den Verteilerkasten 50 als eine derartige Eckenverbindung in Verbindung mit anderen Rahmensektionen 32', um den Rahmen 32 zu bilden.
Die 4a, 4c und 4d zeigen, dass der Stecker 22a und die Buchse 24a die Ausgangsanschlüsse des Verteilerkastens 50 bilden und an den entgegengesetzten Enden der Rahmensektion sind, in dem sich der Verteilerkasten 50 befindet. Die 2a und 2b zeigen, dass der Verteilerkasten 50 ein zusätzliches Verbindungskabel 3 aufweist, das sich längsgerichtet durch sowohl den Verteilerkasten 50 als auch die Profilsegmente 32' erstreckt. Ein Ende des Verbindungskabels 3 hat den Stecker 3a angrenzend an und korrespondierend mit der Buchse 24a; das andere Ende des Verbindungskabels 3 hat die Buchse 3b angrenzend an und korrespondierend mit dem Stecker 22a. Wenn daher eine Sektion des Rahmens 32, die den Verteilerkasten 50 enthält, externe Verdrahtung erfordert, kann ein beliebiges Ende der Rahmensektion, die 3a/24a und/oder 3b/22a trägt, für externe Verdrahtung eingesetzt werden.
Jetzt Bezug nehmend auf 5, werden die Platzierung und Gelenkverbindung der Verbindungskabel 22 und 24 im Verteilerkasten 50 dargestellt. Das Stecker-Verbindungskabel 22 und Kupplungs-Verbindungskabel 24 können direkt mit der Verdrahtungsplatte 20 oder über Verbindungsdrähten 36 verbunden werden. Jetzt außerdem Bezug nehmend auf die 6 und 12, ist die obere Wand 16a des Einschlussteils 16 mit der Öffnung 40 versehen, die zum Durchführen der Zuführungsleitungen geeignet ist.
11 zeigt, dass sowohl der Körper 12 als auch der Steckerblock 28 die gleiche Form und das gleiche Profil haben. Jetzt außerdem Bezug nehmend auf 4b, werden die Profilsegmente 32' vorzugsweise die gleiche oder eine kompatible Form wie der Körper 12 und der Steckerblock 28 haben. Nachdem der Verteilerkasten 50 mit dem Profilsegment 32' in Gelenkverbindung steht, wird die resultierende Rahmensektion folglich in Form und Profil relativ gleichförmig sein. Insbesondere wird der Festklemmteil 14' des Profilsegments 32' eine Form und ein Profil haben, die/das mit denen des Festklemmteils 14 des Körpers 12 des Verteilerkastens 50 konsistent sind. Gleichermaßen wird der Zylinderteil 16' eine Form und ein Profil haben, die/das mit denen des Einschlussteils 16 des Verteilerkastens 50 konsistent sind. Der Zylinderteil 16' ist hohl; der Steckerblock 28 ist angepasst, um genau in den Zylinderteil 16' zu passen. Der Steckerblock 28 und/oder Zylinderteil 16' können ein Führungs-, Verriegelungs- und/oder Befestigungsmittel enthalten, um ihre Gelenkverbindung zu erleichtern.
6 zeigt die Gelenkverbindung der Elemente in dem Verteilerkasten 50. Die Verdrahtungsplatte 20 kann durch Schrauben 44, die in Gewindebohrungen 42, gezeigt in 12, gedreht werden, oder durch anderen Befestigungsmethoden wie eine Verschlussstruktur an dem Einschlussteil 16 befestigt werden.
9 zeigt Abwandlungen des Stecker-Verbindungskabels 22 und Kupplungs-Verbindungskabels 24. In dieser Figur kennzeichnet 22a den Stecker des Stecker-Verbindungskabels 24, und 24a kennzeichnet die Buchse des Kupplungs-Verbindungskabels 24. Ein durchschnittlicher Fachmann wird bereitwillig anerkennen, dass andere Abwandlungen möglich sind, und diese sind hierin berücksichtigt.
Die 7 und 8 stellen Einzelheiten der Verdrahtungsplatte 20 dar. Die Verdrahtungsplatte 20 umfasst das Substrat 46, das mindestens zwei leitende Flächen 48 aufweist, an denen der Einsteck-Steckverbinder 52 befestigt ist. Die Schaltdiode 54 ist zwischen zwei nebeneinander befindlichen leitenden Flächen 48, die elektrisch voneinander isoliert sind, montiert. 2 zeigt, wie die Diode 54 in der Solarzellentafel 100 angeordnet ist. In dieser Weise wird eine Verbindungsleitung, bestehend aus Einsteck-Steckverbindern 52 und Dioden 54, die in Reihe durch die leitenden Flächen 48 verbunden sind, auf dem Substrat 46 gebildet.
Die Verdrahtungsplatte 20 kann eine gedruckte Leiterplatte (PCB) sein, wobei dann das Substrat 46 das Substrat einer gedruckten Leiterplatte ist. Die Verdrahtungsplatte 20 kann jedoch jede andere Form aufweisen, solange die Verbindungsleitung darauf befestigt werden kann, wie ein streifenförmiges Teil aus polymerem Isolationsmaterial, das mit Rillen oder ähnlichen Strukturen hergestellt ist, um dadurch die Einsteck-Steckverbinder 52 und die Dioden 54 zu befestigen.
Die Zuführungsleitungen der Solarzellen 1 oder Solarzellenstränge 2 können geführt werden, um durch Öffnungen 40 in der oberen Wand 16a in den Einschlussraum 18 zu verlaufen, und in Einsteck-Steckverbinder 52 eingefügt werden.
Vorzugsweise umfasst der Einsteck-Steckverbinder 52 eine leitende Bodenplatte 56, die auf der leitenden Fläche 48 befestigt ist, und zwei entgegengesetzte Zungen 58, die von der leitenden Bodenplatte 56 hervorragen. Es besteht entweder keine oder eine kleine Lücke zwischen den Zungen 58, so dass, nachdem eine Zuführungsleitung der Solarzelle 1 oder des Solarzellenstrangs 2 zwischen den Zungen eingefügt ist, die entgegengesetzten Zungen elastisch getrennt und folglich den Endabschnitt der Zuführungsleitung festklemmen werden.
Die Stifte an der Diode 54 können durch Löcher 68 auf der leitenden Fläche 48 befestigt werden, wodurch sie die Einsteck-Steckverbinder 52 und Dioden 54 elektrisch verbinden. Ein durchschnittlicher Fachmann wird anerkennen, dass andere Weisen zum elektrischen Verbinden der Steckverbinder und Dioden möglich sind, und diese sind hierin berücksichtigt.
Jeder Einsteck-Steckverbinder 52 hat einen horizontalen Einsteck-Steckverbinder 62 für die Einfügung der Verbindungsdrähte 36, die das Stecker-Verbindungskabel 22 und Kupplungs-Verbindungskabel 24 verbinden (siehe 5). Jeder horizontale Einsteck-Steckverbinder 62 hat eine leitende Bodenplatte 64, die senkrecht mit der leitenden Bodenplatte 56 und den entgegengesetzten Zungen 66, die von der leitenden Bodenplatte 64 hervorragen, verbunden ist. Die Konfiguration und Funktion der entgegengesetzten Zungen 66 sind ähnlich zu denen der entgegengesetzten Zungen 58. Die Zungen-Steckverbinder 52 und 62 erleichtern die elektrische Verbindung der Zuführungsleitungen der Solarzellen 1 oder Solarzellenstränge 2 mit dem Stecker-Verbindungskabel 22 und Kupplungs-Verbindungskabel 24, indem sie gestatten, diese einfach einzustecken und zu entfernen, wodurch Installation und Wartung des Verteilerkastens 50 stark vereinfacht werden.
15 zeigt den gemeinsamen Verteilerkasten 50', montiert zwischen zwei nebeneinander befindlichen Zellentafeln 10, die nebeneinander befindlich sind. Im gemeinsamen Verteilerkasten 50' umfasst der Körper 12 einen Festklemmteil 14 und einen Einschlussteil 16, die zusammengebaut oder zu einem Teil gebildet sind. Der Festklemmteil 14 ist konfiguriert, um die Kanten von zwei Zellentafeln an seinen beiden Seiten festzuklemmen.
Der Einschlussteil 16 weist eine obere Wand 16a und eine untere Wand 16b auf, wobei die obere Wand 16a gegen die Kanten der beiden Zellentafeln angrenzen kann. Ein gemeinsamer Einschlussraum ist zwischen der oberen Wand 16a und der unteren Wand 16b gebildet, um die gemeinsame Verdrahtungsplatte 20, das Stecker-Verbindungskabel 22 und das Kupplungs-Verbindungskabel 24 aufzunehmen.
Der Festklemmteil 14 umfasst eine gemeinsame vertikale Wand 14a, die sich von der längsgerichteten Mittellinie der oberen Wand 16a des Einschlussteils 16 nach oben erstreckt, und zwei horizontale Wände, die sich von der oberen Kante der gemeinsamen vertikalen Wand 14a entlang zwei entgegengesetzten Richtungen erstrecken und senkrecht zu der gemeinsamen vertikalen Wand sind. Die zwei horizontalen Wände 14b weisen zu der oberen Wand 16a des Einschlussteils und sind dazu parallel. Zwei Zellentafelschlitze, die jeweils für das Einfügen der Kanten von zwei nebeneinander befindlichen Zellentafeln geeignet sind, die sich nebeneinander befinden, sind zwischen der oberen Wand 16a und den zwei horizontalen Wänden 14b definiert. Andere strukturellen Merkmale des gemeinsamen Verteilerkastens 50' sind ähnlich zu dem Verteilerkasten 50 für eine einzelne Zellentafel, der vorher beschrieben wurde, und werden daher nicht in den Einzelheiten beschrieben.
17 zeigt, dass die Profilsegmente 32'' und der gemeinsame Verteilerkasten 50' in Form und Profil ähnlich sind, so dass, nach Verbinden der Segmente 32'' und des Verteilerkastens 50', der resultierende Rahmen oder die Rahmensektion in Form und Profil ähnlich sind.
18 zeigt den Prozess der Montage des Verteilerkastens 50 auf die Zellentafel 10. Die Rückseite der Zellentafel 10 ist dargestellt. Wenn der Verteilerkasten 50 mit den Profilsegmenten 32' verbunden wurde, um eine Sektion des Rahmens zu bilden, vervollständigt Einfügen einer Kante der Zellentafel 10 in die kombinierten Rahmensektion die Verbindung zwischen der Zellentafel 10 und dem Verteilerkasten 50. Ein Dichtungsstreifen 26a (beispielsweise Silicagel) kann um die Öffnung des Verteilerkastens 50 aufgetragen werden, wonach der Verteilerkastendeckel 26 über die Öffnung platziert wird, wodurch der Verteilerkasten 50 an die Zellentafel 10 montiert werden kann.
Auch wenn 18 die Montage des Verteilerkastens an die Rückseite der Zelle 10 zeigt, ist der Verteilerkasten 50 vorzugsweise in eine Sektion des Rahmens integriert. Daher wird der Verteilerkasten keinen Anstieg der Temperatur in einem Teil des Moduls verursachen und wird die Ausgangseffizienz des Moduls nicht beeinträchtigen und die Langzeit-Nutzungsdauer des Moduls nicht reduzieren.
Zusätzlich können nebeneinander befindliche Solarzellenmodule während des Montageprozesses des Solarzellensystems elektrische Verbindung durch einfaches Einstecken der Stecker- und Buchsen-Steckverbinder ohne die Verwendung zusätzlicher Kabel herstellen, wodurch es möglich wird, den Montageprozess einfach, schnell und zu niedrigen Kosten zu beenden. Weiterhin können auch die Detektion und Wartung des Solarzellenmoduls einfach realisiert werden.
Materialien
Die Rahmensektionen, die Eckenverbindungen, der Körper und der Einsteckblock des Verteilerkastens werden aus Polymermaterial per Spritzgießen oder Strangpressen hergestellt. Jeder dieser Teile kann aus dem gleichen oder einem verschiedenen Polymermaterial wie jedes andere Teil hergestellt werden. Das zum Herstellen dieser Teile geeignete Polymermaterial enthält PET (Polyethylenterephthalat), PBT (Polybutylenterephthalat), PTT (Polytrimethylenterephthalat), PA6 (Polycaprolactam), PA66 (Polyamide 66), PA46 (Polyamide 46), PAR (aromatische Polyamide), PC (Polycarbonat), ABS (Acrylonitril-Butadien-/Styren-Copolymer), PU (Polyurethan), PPO (Polyphenylenoxid), LCP (Flüssigkristallpolymere), PEI (Polyetherimid), PVC (Polyvinylchlorid) und Mischungen dieser.
Polyester, die für Verwendung in diesen Teilen geeignet sind, enthalten thermoplastische Polyesterhomopolymere und Copolymere. Thermoplastische Polyester werden gewöhnlich von einer oder mehreren Dicarbonsäuren und Diolen abgeleitet.
Unter geeigneten Dicarbonsäuren (und ihren korrespondierenden Estern) sind diejenigen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Terephthalsäure, Isophthalsäure, Naphthalen-Dicarbonsäuren, Cyclohexan-Dicarbonsäuren, Sukzinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, 1,12-Dodecandisäure, Fumarsäure, Maleinsäure und die Derivate davon wie beispielsweise die Dimethyl-, Diethyl- oder Dipropylester.
Einige repräsentative Beispiele von Glycolen, die als die Diolkomponente genutzt werden können, enthalten Ethylenglycol, 1,3-Propylenglycol, 1,2-Propylenglycol, 2,2-Diethyl-1,3-propandiol, 2,2-Dimethyl-1,3-propandiol, 2-Ethyl-2-butyl-1,3-propandiol, 2-Ethyl-2-isobutyl-1,3-propandiol, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, 2,2,4-Trimethyl-1,6-hexandiol, 1,2-Cyclohexandimethanol. 1,3-Cyclohexandimethanol, 1,4-Cyclohexandimethanol, 2,2,4,4-Tetramethyl-1,3-cyclobutandiol, Isosorbid, Naphthalenglycole, Diethylenglycol, Triethylenglycol, Resorcinol, Hydrochinon und längerkettige Diole und Polyole wie Polytetramethylenetherglycol, die die Reaktionsprodukte von Diolen oder Polyolen mit Alkylenoxiden sind.
In einem bevorzugten Polyestertyp umfassen die Dicarbonsäuren eines oder mehrere von Terephthalsäure, Isophthalsäure und 2,6-Naphthalen-dicarbonsäure, und die Diolkomponente umfasst eines oder mehrere von HO(CH₂)_nOH (I), 1,4-Cyclohexandimethanol, HO(CH₂CH₂O)_mCH₂CH₂OH (II) und HO(CH₂CH₂CH₂CH₂O)₂CH₂CH₂CH₂CH₂OH (III), wobei n eine ganze Zahl von 2 bis 10 ist, m im Durschnitt 1 bis 4 ist und z ein Durchschnitt von etwa 7 bis etwa 40 ist. Es ist zu beachten, dass (II) und (III) eine Mischung von Verbindungen sein können, in denen m bzw. z schwanken können, und da m und z Durchschnitte sind, müssen sie keine ganzen Zahlen sein. In bevorzugten Polyester ist n 2, 3 oder 4 und/oder ist m 1.
Spezifische bevorzugte Polyester enthalten, ohne Einschränkung, Poly(ethylenterephthalat) (PET), Poly(trimethylenterephthalat) (PTT), Poly(1,4-butylenterephthalat) (PBT), Polyethylen-2,6-naphthoat) (PEN) und Poly(1,4-cyclohexyldimethylenterephthalat) (PCT) und Copolymere und Mischungen dieser. Von diesen sind die bevorzugten thermoplastischen Polyester ausgewählt aus Poly(ethylenterephthalat) (PET), Poly(trimethylenterephthalat) (PTT), Poly(1,4-butylenterephthalat) (PBT), Poly(1,4-cyclohexyldimethylenterephthalat) (PCT) und Copolymere und Mischungen dieser.
Ein geeignetes Poly(ethylenterephthalat)-Homopolymer für die Erfindung ist unter dem Handelnamen Rynite^® poly(ethylene terephthalate)polyester resins von E. I. du Pont de Nemours und Co., Wilmington, DE, gewerblich erhältlich. Ein geeignetes Poly(1,4-butylenterephthalat)-Homopolymer für die Erfindung ist unter dem Handelnamen Crastin^® PBT polyester resins von E. I. du Pont de Nemours und Co., Wilmington, DE, gewerblich erhältlich. Bevorzugte PTT-Copolymere enthalten mindestens etwa 85 Mol%, mindestens etwa 90 Mol%, mindestens etwa 95 Mol% oder mindestens etwa 98 Mol% von copolymerisierten Einheiten Trimethylenterephthalat. Ein geeignetes Poly(trimethylenterephthalat)-Homopolymer für die Erfindung ist unter dem Handelnamen Sorona^® von E. I. du Pont de Nemours und Co., Wilmington, DE, gewerblich erhältlich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

CN 201010162992 [0001]
CN 201010162977 [0001]

Claims

Verteilerkasten für ein Solarzellenmodul, umfassend eine Zellentafel und einen Rahmen für die Zellentafel, wobei der Verteilerkasten angepasst ist, um entweder mindestens einen Teil des Rahmens oder von Eckenverbindungen des Rahmens zu bilden, sich in einer Längsrichtung erstreckt, einen ersten Endabschnitt und einen zweiten Endabschnitt in der Längsrichtung aufweist, und Folgendes umfasst: einen Körper hergestellt aus Isolationsmaterial, und umfassend einen Festklemmteil und einen Einschlussteil, wobei der Festklemmteil angepasst ist, um auf die Kante der Zellentafel festzuklemmen; eine Verdrahtungsplatte montiert in dem Einschlussteil, und die eine Verbindungsleitung mit mindestens einer Schaltdiode aufweist; ein Stecker-Verbindungskabel mit einem internen Ende und einem externen Ende, wobei das interne Ende elektrisch mit einem Ende der Verbindungsleitung verbunden ist, und wobei das externe Ende einen Stecker aufweist, der an oder außerhalb des ersten Endabschnitts angeordnet ist; und ein Kupplungs-Verbindungskabel mit einem internen Ende und einem externen Ende, wobei das interne Ende elektrisch mit dem anderen Ende der Verbindungsleitung verbunden ist, und wobei das externe Ende eine Buchse aufweist, die an oder außerhalb des zweiten Endabschnitts angeordnet ist.
Verteilerkasten nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Diode in Reihe verbunden und in der Verbindungsleitung montiert ist, die Einsteck-Steckverbinder aufweist, die zwischen nebeneinander befindlichen Dioden angeordnet sind, wobei die Einsteck-Steckverbinder für das Einfügen der Zuführungsleitungen von der Zellentafel und Festklemmen der eingefügten Zuführungsleitungen konfiguriert sind.
Verteilerkasten nach Anspruch 2, wobei mindestens eine der zwei Enden der Verbindungsleitung mit einem Einsteck-Steckverbinder versehen ist, der für das Einfügen des internen Endes oder des Verbindungsdrahts des internen Endes des korrespondierenden Stecker-Verbindungskabels oder Kupplungs-Verbindungskabels und unterdessen Festklemmen des eingefügten internen Endes oder des eingefügten Verbindungsdrahts des internen Endes konfiguriert ist.
Verteilerkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Verteilerkasten konfiguriert ist, um ein gemeinsamer Verteilerkasten zu sein, der zwischen zwei nebeneinander befindlichen Zellentafeln, die aneinander angrenzen, eingebaut ist.
Verteilerkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Verteilerkasten angepasst ist, um eine Eckenverbindung des Rahmens zu sein, der zwei nebeneinander befindliche Rahmensektionen, die einen Winkel miteinander bilden, verbindet.
Verteilerkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter umfassend mindestens einen Steckerblock, der sich an einem Längsendabschnitt des Körpers befindet, wobei der Steckerblock geeignet ist, um in ein Rahmenprofilsegment derart eingefügt zu werden, dass der Verteilerkasten und das Profilsegment eine Rahmensektion bilden können, wobei sich das externe Ende eines korrespondierenden Stecker-Verbindungskabels oder Kupplungs-Verbindungskabels zu dem korrespondierenden äußeren Ende der Rahmensektion erstreckt.
Verteilerkasten nach Anspruch 6, wobei der Steckerblock und der Körper aus dem gleichen Isolationsmaterial hergestellt sind; wobei der Steckerblock und der Körper in einem Stück gebildet sind oder separat gebildet und dann zusammengebaut sind.
Verteilerkasten nach Anspruch 7, wobei das Isolationsmaterial Kunststoff oder Keramik ist.
Verteilerkasten nach Anspruch 8, wobei der Kunststoff aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Polyesterterephthalat, Polybutylenterephthalat und Polytrimethylenterephthalat besteht.
Verteilerkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Körper eine konstante äußere Konturform entlang der Längsrichtung aufweist und der Festklemmteil integriert mit dem Einschlussteil gebildet oder auf den Einschlussteil gebaut werden kann.
Verteilerkasten nach Anspruch 10, wobei der Einschlussteil eine obere Wand, vordere und hintere Seitenwände, zwei Längsendwände und eine untere Wand aufweist, wobei die obere Wand konstruiert ist, um gegen die Kante der Zellentafel anzugrenzen; wobei ein Einschlussraum zwischen der oberen Wand und der unteren Wand gebildet ist, um die Verdrahtungsplatte aufzunehmen, wobei der Einschlussraum eine offene Betriebsöffnung aufweist, die an mindestens einer der vorderen und hinteren Seitenwände und der unteren Wand gebildet ist; wobei der Verteilerkasten weiter einen entfernbaren Verteilerkastendeckel umfasst, der die Betriebsöffnung verschließt.
Verteilerkasten nach Anspruch 11, wobei der Festklemmteil eine vertikale Wand, die sich von der oberen Wand des Einschlussteils nach oben erstreckt, und eine horizontale Wand, die sich von der oberen Kante der vertikalen Wand erstreckt und senkrecht zu der vertikalen Wand ist, umfasst, wobei die horizontale Wand zu der oberen Wand des Einschlussteils weist und dazu parallel ist; und ein Zellentafelschlitz, der für das Einfügen der Kante der Zellentafel geeignet ist, zwischen der oberen Wand des Einschlussteils und der horizontalen Wand des Festklemmteils definiert ist.
Verteilerkasten nach Anspruch 12, wobei die obere Wand des Einschlussteils mit Öffnungen versehen ist, die zum Durchführen der Zuführungsleitungen der Zellentafel geeignet sind.
Verteilerkasten nach Anspruch 4, wobei der Körper eine konstante äußere Konturform entlang der Längsrichtung aufweist und der Festklemmteil integriert mit dem Einschlussteil gebildet oder auf den Einschlussteil gebaut werden kann.
Verteilerkasten nach Anspruch 14, wobei der Einschlussteil eine obere Wand, vordere und hintere Seitenwände, zwei Längsendwände und eine untere Wand aufweist, wobei die obere Wand gegen die Kante der Zellentafel angrenzt; wobei ein Einschlussraum zwischen der oberen Wand und der unteren Wand gebildet ist, um die Verdrahtungsplatte aufzunehmen, wobei der Einschlussraum eine offene Betriebsöffnung aufweist, die an mindestens einer der vorderen und hinteren Seitenwände und der unteren Wand gebildet ist; wobei der Verteilerkasten weiter einen entfernbaren Verteilerkastendeckel umfasst, der die Betriebsöffnung verschließt.
Verteilerkasten nach Anspruch 15, wobei der Festklemmteil eine vertikale Wand, die sich von der längsgerichteten Mittellinie der oberen Wand des Einschlussteils nach oben erstreckt, und zwei horizontale Wände, die sich von der oberen Kante der vertikalen Wand entlang zwei entgegengesetzten Richtungen erstrecken und senkrecht zu der vertikalen Wand sind, umfasst, wobei die zwei horizontalen Wände zu der oberen Wand des Einschlussteils weisen und dazu parallel sind; und zwei Zellentafelschlitze, die jeweils für das Einfügen der Kanten von zwei nebeneinander befindlichen Zellentafeln geeignet sind, zwischen der oberen Wand des Einschlussteils und den zwei horizontalen Wänden des Festklemmteils definiert sind.
Verteilerkasten nach Anspruch 14, wobei die obere Wand des Einschlussteils mit Öffnungen versehen ist, die jeweils zum Durchführen der Zuführungsleitungen der beiden nebeneinander befindlichen Zellentafeln, die aneinander angrenzen, geeignet sind.
Verteilerkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 17, weiter umfassend ein zusätzliches Verbindungskabel, dessen eine Ende einen Stecker benachbart mit der Buchse und dazu passend aufweist und dessen anderes Ende eine Buchse benachbart mit dem Stecker und dazu passend aufweist.
Rahmen, der in einem Solarzellenmodul verwendet wird, wobei mindestens ein Teil der Rahmensektionen oder Eckenverbindungen des Rahmens durch den Verteilerkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 18 gebildet wird.
Rahmen nach Anspruch 19, umfassend Kunststoff, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Polyesterterephthalat, Polybutylenterephthalat und Polytrimethylenterephthalat besteht.
Solarzellenmodul, umfassend: eine Zellentafel, die mindestens eine Solarzelle aufweist; eine Rahmenkomponente, die die Peripherie der Zellentafel umgibt; und einen Verteilerkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 17 zum Bilden mindestens eines Teils der Rahmensektionen oder Eckenverbindungen der Rahmenkomponente; wobei die Zuführungsleitungen der Zellentafel mit dem Verteilerkasten verbunden sind.
Solarzellenmodul nach Anspruch 21, wobei der Rahmen aus Aluminiumlegierung oder Kunststoff hergestellt ist.
Solarzellenmodul nach Anspruch 21 oder 22, wobei der Kunststoff aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Polyesterterephthalat, Polybutylenterephthalat und Polytrimethylenterephthalat besteht.
Solarzellenmodul nach einem der Ansprüche 20 bis 23, wobei der Rahmen mit mehreren Rahmensektionen in der Form von Profilsegmenten, Eckenverbindungen, die nebeneinander befindliche Rahmensektionen, die einen Winkel miteinander bilden, verbinden und dem Verteilerkasten zusammengebaut ist; oder die gesamte Rahmenkomponente ein Stück ist, gebildet durch Spritzgießen.
Solarzellenmodul nach einem der Ansprüche 20 bis 24, wobei die Solarzelle eine Solarzelle aus kristallinem Silicium ist.
Solarzellenmodul nach Anspruch 25, wobei eine Vielzahl von Solarzellen auf der Zellentafel angeordnet ist und diese Solarzellen durch Sammelschienen in Reihe verbunden sind, um mehrere Solarzellenstränge zu bilden, von denen jeder mehrere in Reihe verbundene Solarzellen umfasst.
Solarzellenmodul nach einem der Ansprüche 20 bis 24, wobei die Solarzelle eine Dünnfilm-Solarzelle ist.