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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Solarzellenmodul.
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Hintergrundtechnik
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Heutzutage werden Solarzellen auf Häusern installiert, und Leistung, die von den Solarzellen erzeugt wird, wird in den Häusern verwendet oder an Energieversorgungsunternehmen verkauft. Solarzellen wurden bisher hauptsächlich auf flachen Dächern installiert. Die Installation von Solarzellen an anderen Orten als Dächern wurde ebenso in Betracht gezogen. Die Patentliteratur 1 beschreibt eine Konfiguration, bei der eine Solarzelle in Form eines flachen Paneels auf einem transparenten Glasdachmaterial mit einer gekrümmten Fläche vorgesehen ist.
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Zitierliste
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Patentliteratur
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- Patentliteratur 1: japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer H05-5344
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Zusammenfassung der Erfindung
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Probleme, die durch die Erfindung gelöst werden sollen
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In dem Fall, bei dem Solarzellen auf einer gekrümmten Fläche montiert werden, ist ein Solarzellenmodul, das der Form der gekrümmten Fläche folgt, erwünscht. Des Weiteren ist ein Solarzellenmodul mit reduziertem Gewicht erwünscht.
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Eine Aufgabe der Erfindung liegt in der Schaffung eines Solarzellenmoduls, das in jeder von verschiedenen gekrümmten Oberflächenformen gebildet werden kann und das im Gewicht reduziert werden kann.
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Mittel zum Lösen des Problems
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Die Erfindung ist ein Solarzellenmodul mit einem transparenten Schutzelement mit einer ersten Hauptfläche und einer zweiten Hauptfläche und in einer gekrümmten Oberflächenform mit Solarzellenpaneelen, die an der zweiten Hauptfläche des transparenten Schutzelementes angebracht sind, einem Montageelement, mit dem die Solarzellenpaneele an der zweiten Hauptfläche befestigt sind, und einem Verbindungselement, mit dem die Solarzellenpaneelen elektrisch miteinander verbunden sind. Die erste Hauptfläche dient als eine Lichtempfangsfläche. Die Solarzellenpaneele umfassen jeweils einen Solarzellenstrang einschließlich Solarzellen, die elektrisch miteinander verbunden sind, ein erstes transparentes Harzbasiselement, das an der einen Seite des Solarzellenstrangs seitlich des transparenten Schutzelementes vorgesehen ist, ein zweites Harzbasiselement, das an der von dem ersten Harzbasiselement gegenüberliegenden Seite des Solarzellenstrangs vorgesehen ist, und eine Füllschicht, die zwischen dem ersten Harzbasiselement und dem zweiten Harzbasiselement vorgesehen ist und in der der Solarzellenstrag eingekapselt ist.
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Effekte der Erfindung
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Gemäß der Erfindung ist es möglich, ein Solarzellenmodul in jeder von verschiedenen gekrümmten Oberflächenformen auszubilden, während das Gewicht des Solarzellenmoduls vermindert ist.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Seitendarstellung, die ein Solarzellenmodul in einem ersten Ausführungsbeispiel zeigt.
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2 ist eine Rückansicht, die das Solarzellenmodul des in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiels zeigt.
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3 ist eine schematische Vorderansicht, die Solarzellenstränge in den Solarzellenpaneelen des ersten Ausführungsbeispiels zeigt.
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4 ist eine schematische Querschnittsdarstellung, die das Solarzellenpaneel zeigt.
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5 ist eine Seitendarstellung, die ein Solarzellenmodul eines zweiten Ausführungsbeispiels zeigt.
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6 ist eine Rückansicht, die das Solarzellenmodul des zweiten Ausführungsbeispiels, das in 5 dargestellt ist, zeigt.
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7 ist eine schematische Vorderansicht, die Solarzellenstränge in dem Solarzellenpaneel des zweiten Ausführungsbeispiels zeigt.
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8 ist eine Rückansicht, die ein Solarzellenmodul eines dritten Ausführungsbeispiels zeigt.
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9 ist eine Rückansicht, die ein Solarzellenmodul eines vierten Ausführungsbeispiels zeigt.
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Verfahren zum Ausführen der Erfindung
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Im Folgenden werden bevorzugt Ausführungsbeispiele beschrieben. Es soll jedoch festgestellt werden, dass die folgenden Ausführungsbeispiele lediglich erläuternde Beispiele sind und dass die Erfindung nicht auf die folgenden Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Des Weiteren können in den Zeichnungen Elemente, die virtuelle identische Funktionen haben, mit denselben Bezugszeichen versehen sein.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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1 ist eine Seitendarstellung, die ein Solarzellenmodul eines ersten Ausführungsbeispiels zeigt. 2 ist eine Rückansicht, die das Solarzellenmodul des ersten Ausführungsbeispiels zeigt, gesehen in der Richtung des Pfeils A, der in 1 dargestellt ist.
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Wie in den 1 und 2 dargestellt ist, ist das Solarzellenmodul dieses Ausführungsbeispiels durch Anbringen von drei Solarzellenpaneelen 10 an einem transparenten Schutzelement 20 mit einem Montageelement 21 und einem Verbindungselement 22 aufgebaut. Es soll festgestellt werden, dass das Verbindungselement 22 in 1 nicht dargestellt ist. Das transparente Schutzelement 20 hat eine erste Hauptfläche 20a und eine zweite Hauptfläche 20b. Die erste Hauptfläche 20a und die zweite Hauptfläche 20b sind vorgesehen, um einander gegenüber zu liegen. Das Montageelement 21 ist auf der zweiten Hauptfläche 20b vorgesehen. Dementsprechend sind die Solarzellenpaneele an der zweiten Hauptfläche 20b des transparenten Schutzelementes 20 angebracht.
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Wie in 2 dargestellt ist, hat das Montageelement 21 drei Rahmenteile 21a, die in Aufsicht C-förmige sind. Die Solarzellenpaneele 10 sind jeweils in den Rahmenteilen 21a aufgenommen. Der Rahmenteil 21a umfasst einen senkrechten Teil 21b, der sich in einer Richtung (Z-Richtung) rechtwinklig zur zweiten Hauptfläche 20b erstreckt, und einen Flanschteil 21c, der sich in einer Richtung (Y- oder X-Richtung) parallel zur zweiten Hauptfläche 20b erstreckt. Dementsprechend hat der Rahmenteil 21a einen L-förmigen oder T-förmigen Querschnitt.
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Die Solarzellenpaneele 10 sind in den Rahmenteil 21a eingebracht und darin aufgenommen, wie in 1 dargestellt ist, und das Verbindungselement 22 wird dann an einem Endbereich 21d des Rahmenteils 21a angebracht, wie in 2 dargestellt ist. In diesem Ausführungsbeispiel sind zwei gegenüberliegende Endbereiche 22a des Verbindungselementes 22 mechanisch mit Endbereichen 21d des Rahmenteils 21a durch Rastpassung oder dergleichen verbunden, um daran angebracht zu werden. Die Erfindung ist jedoch nicht durch eine solche Verbindungstechnik beschränkt. Beispielsweise können Gewindelöcher oder dergleichen in Endteilen 21D des Rahmenteils 21a und gegenüberliegenden Endteilen 22a des Verbindungselements 22 ausgebildet sein, um diese mit Schrauben oder dergleichen miteinander zu verbinden. Des Weiteren kann ein Endteil des Verbindungselementes 22 ausgebildet sein, um kontinuierlich mit dem Rahmenteil 21a zu sein, wobei nur sein anderer Endteil vorgesehen ist, um mit dem Rahmenteil einen 20a verbunden zu werden.
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Wie in den 1 und 2 dargestellt ist, hat jedes Solarzellenpaneel 10 ein erstes Ausgabe-Verdrahtungselement 11 und ein zweites Ausgabe-Verdrahtungselement 12 darauf vorgesehen. Das erste Ausgabe-Verdrahtungselement 11 des einen Solarzellenpaneels 10 von zwei benachbarten Solarzellenpaneelen 10 und ein zweites Ausgabe-Verdrahtungselement 12 des anderen Solarzellenpaneels 10 sind elektrisch miteinander mit einem Verbindungselement 23 verbunden. Dementsprechend kann Leistung, die in drei Solarzellenpaneelen 10 erzeugt wird, über das erste Ausgabe-Verdrahtungselement 11 des Solarzellenpaneels 10, das an einem Ende angeordnet ist, und das zweite Ausgabe-Verdrahtungselement 12 des Solarzellenpaneels 10, das am anderen Ende vorgesehen ist, abgenommen werden.
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Das transparente Schutzelement 20 kann beispielsweise aus Harz, Glas oder dergleichen gebildet sein. Vom Gesichtspunkt der Gewichtsreduktion des Solarzellenmoduls 30 ist das transparente Schutzelement 20 vorzugsweise aus Harz gebildet. Das Harz kann Polycarbonatharz, Acrylharz, Polypropylenharz oder dergleichen sein. Das Montageelement 21 und das Verbindungselement 22 können beispielsweise aus Harz oder dergleichen gebildet sein. Das Montageelement 21 kann an der zweiten Hauptfläche 20b des transparenten Schutzelementes 20 durch Klebemittel oder Verbindungsschweißen oder dergleichen angebracht werden oder kann aus demselben Harz gebildet sein wie das des transparenten Schutzelementes 20, einstückig mit dem transparenten Schutzelement 20. Das Harz zum Ausbilden des Montageelementes 21 und des Verbindungselementes kann ein wärmehärtendes Harz wie Phenolharz oder ungesättigtes Polyesterharz sein.
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Das transparente Schutzelement 20 hat eine gekrümmte Oberflächenform, wie in 1 dargestellt ist. Durch Anordnen von Solarzellenpaneelen 10 entlang der gekrümmten Fläche kann das Solarzellenmodul 30 in einer gekrümmten Oberflächenform gebildet werden.
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3 ist eine schematische Vorderansicht, die Solarzellenstränge in dem Solarzellenpaneel des ersten Ausführungsbeispiels zeigt. Wie in 3 dargestellt ist, hat das Solarzellenpaneel 10 Solarzellenstränge 6 und 7 darin vorgesehen. Die Solarzellenstränge 6 und 7 sind durch elektrisches Verbinden von Solarzellen 1 miteinander mit Verdrahtungselementen 4 aufgebaut. Ein Ende des Solarzellenstrangs 6 hat ein erstes, damit verbundenes Ausgabe-Verdrahtungselement 11. Ein Ende des Solarzellenstrangs 7 hat ein zweites Ausgabe-Verdrahtungselement 12 damit verbunden. Das andere Ende des Solarzellenstrangs 6 und das andere Ende des Solarzellenstrangs 7 sind miteinander mit einem Verbindungs-Verdrahtungselement 13 verbunden.
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4 ist eine schematische Querschnittsdarstellung, die das Solarzellenpaneel 10 zeigt. 4 ist eine schematische Querschnittsdarstellung des Solarzellenstrangs 7 entlang des Verdrahtungselementes 4. Wie in 4 dargestellt ist, ist jedes Verdrahtungselement 4 vorgesehen, um elektrisch eine Elektrode auf der Rückfläche 1b der einen Solarzelle 1 von zwei benachbarten Solarzellen 1 und eine Elektrode auf der Vorderfläche 1a der anderen Solarzelle 1 miteinander zu verbinden.
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Auf derselben Seite wie der Vorderfläche 1a der Solarzellen 1 ist ein erstes Harzbasiselement 2 vorgesehen, das transparent ist. In diesem Ausführungsbeispiel dienen die Vorderflächen 1a der Solarzellen 1 als Lichtempfangsflächen. Dementsprechend ist das erste Harzbasiselement 2, das transparent ist, auf derselben Seite wie das transparente Schutzelement 20 vorgesehen. Auf derselben Seite wie die Rückfläche 1b der Solarzellen 1 ist das zweite Harzbasiselement 3 vorgesehen. Das erste Harzbasiselement 2 und das zweite Harzbasiselement 3 können aus einem Harz wie Polyethylenterephthalat (PET) gebildet sein. Das erste Harzbasiselement 2 und das zweite Harzbasiselement 3 haben vorzugsweise eine Dicke, die es den Harzbasiselementen ermöglicht, Flexibilität zu haben.
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Eine Füllschicht 5 zum Einkapseln der Solarzellen 1 ist zwischen dem ersten Harzbasiselement 2 und dem zweiten Harzbasiselement 3 vorgesehen. Die Füllschicht 5 kann aus einem vernetzten Harz wie Ethylen-Vinylazetat-Copolymer (EVA) oder nicht vernetztem Olefinharz bestehen. Die Füllschicht 5 umfasst eine Füllschicht 5a auf derselben Seite wie das erste Harzbasiselement 2 und eine Füllschicht 5b auf derselben Seite wie das zweite Harzbasiselement 3. Die Füllschicht 5b kann ein reflektierendes Material zum Reflektieren von Licht aufweisen, das von derselben Seite wie das erste Harzbasiselement 2 einfällt. Beispielsweise kann die Füllschicht 5b ein weißes Pigment wie Titanoxid als reflektierendes Material enthalten. Das zweite Harzbasiselement 3 kann ebenfalls reflektierendes Material enthalten.
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Die wie oben beschrieben aufgebauten Solarzellenpaneele 10 werden an der Seite der zweiten Hauptfläche 20b des transparenten Schutzelementes 20 mit dem Montageelement 21 und dem Verbindungselement 22 angebracht, wie in 2 dargestellt ist. Das erste Ausgabe-Verdrahtungselement 21 und das zweite Ausgabe-Verdrahtungselement 22, die in 3 dargestellt sind, sind herausgezogen, um auf der Rückfläche 10b des Solarzellenpaneels 10 freizuliegen, wie in 2 dargestellt ist. Wie vorstehend beschrieben wurde, sind das erste Ausgabe-Verdrahtungselement 11 des einen von zwei benachbarten Solarzellenpaneelen 10 und das zweite Ausgabe-Verdrahtungselement 12 des anderen elektrisch miteinander mit dem Verbindungselement 23 verbunden, und das erste Ausgabe-Verdrahtungselement 11 des Solarzellenpaneels 10, das an einem Ende angeordnet ist, und das zweite Ausgabe-Verdrahtungselement 12 des Solarzellenpaneels 10, das an einem anderen Ende angeordnet ist, dienen als Anschlüsse, von denen Leistung abgenommen werden kann. Licht, das von der ersten Hauptfläche 20a des transparenten Schutzelementes 20 eintritt, trifft auf die Lichtempfangsflächen 10a des Solarzellenpaneels 10, und Leistung, die in den Solarzellenpaneelen 10 erzeugt wird, wird durch die oben beschriebenen Anschlüsse abgenommen.
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Das Solarzellenmodul 30 dieses Ausführungsbeispiels ist durch Anbringen der Solarzellenpaneele 10 an dem transparenten Schutzelement 20, das eine gekrümmte Oberflächenform aufweist, aufgebaut. Dementsprechend kann ein Solarzellenmodul 30 mit einer gekrümmten Oberflächenform erhalten werden. Da des Weiteren das Solarzellenpaneel 10 unter Verwendung des ersten Harzbasiselements 2 und des zweiten Harzbasiselements 3 gebildet ist, kann das Solarzellenmodul 30 im Gewicht vermindert werden.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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5 ist eine Seitendarstellung, die ein Solarzellenmodul 31 eines zweiten Ausführungsbeispiels zeigt. 6 ist eine Rückansicht, die das Solarzellenmodul 31 des zweiten Ausführungsbeispiels zeigt, gesehen in der Richtung des Pfeils A, der in 5 dargestellt ist. Wie in den 5 und 6 dargestellt ist, ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Anschlusskasten 14 auf der Rückfläche 10b jedes Solarzellenpaneels 10 vorgesehen, und die Anschlusskästen 14 sind miteinander mit Verbindungselementen 24 verbunden.
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7 ist eine schematische Vorderansicht, die Solarzellenstränge in dem Solarzellenpaneel 10 des zweiten Ausführungsbeispiels zeigt. Wie in 7 dargestellt ist, sind, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel, Solarzellenstränge 6 und 7 in dem Solarzellenpaneel 10 vorgesehen, und die Solarzellenstränge 6 und 7 sind elektrisch miteinander mit einem Verbindung-Verdrahtungselement 13 verbunden. Das erste Ausgabe-Verdrahtungselement 11, das mit einem Ende des Solarzellenstrang 6 verbunden ist, und das zweite Ausgabe-Verdrahtungselement 12, das mit dem anderen Ende des Solarzellenstrang 7 verbunden ist, sind zum Anschlusskasten 14, der in 6 dargestellt ist, gezogen, um elektrisch mit den Anschlüssen in dem Anschlusskasten 14 verbunden zu sein.
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Leistung, die durch die Solarzellen 1 in den Solarzellenpaneelen 10 erzeugt wird, kann über die Anschlüsse in den Anschlusskästen 14 der Solarzellenpaneelen 10 an zwei gegenüberliegenden Enden, die in 6 dargestellt sind, abgenommen werden.
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In diesem Ausführungsbeispiel kann, wie im ersten Ausführungsbeispiel, ein Solarzellenmodul 30 mit einer gekrümmten Oberflächenform erhalten werden, und dessen Gewicht kann reduziert werden.
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(Drittes Ausführungsbeispiel)
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8 ist eine Rückansicht, die ein Solarzellenmodul 32 eines dritten Ausführungsbeispiels zeigt. Wie in 8 dargestellt ist, sind in diesem Ausführungsbeispiel drei Solarzellenpaneele in der Y-Richtung angeordnet, und zwei Solarzellenpaneele 10 sind in der X-Richtung angeordnet. Somit werden insgesamt sechs Solarzellenpaneele 10 verwendet. Durch ebenfalls das Anordnen einer Anzahl von Solarzellenpaneelen 10 in der X-Richtung, kann ein transparentes Schutzelement 20 mit einer gekrümmten Oberflächenform, das ebenfalls in der X-Richtung gekrümmt ist, verwendet werden. Ein Montageelement 25 ist mit der zweiten Hauptfläche 20b des transparenten Schutzelementes in einer Weise ähnlich zu der des ersten Ausführungsbeispiels verbunden. Das Montageelement 25 hat Rahmenteile 25a, die darin ausgebildet sind: drei in der Y-Richtung und zwei in der X-Richtung. Nachdem die Solarzellenpaneele 10 in die Rahmenteile 22a jeweils eingebracht wurden, wird ein Verbindungselement 26 an einem Endteil 25d des Rahmenteils 25a angebracht, und das Verbindungselement 27 wird mit seinem anderen Endteil 25e verbunden. Somit werden die Solarzellenpaneele 10 an dem transparenten Schutzelement 20 angebracht.
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Wie in 8 dargestellt ist sind in diesem Ausführungsbeispiel das erste Ausgabe-Verdrahtungselement 11 und das zweite Ausgabe-Verdrahtungselement 12 der Solarzellenpaneele 10 angeordnet, um nahe beieinander zwischen den Solarzellenpaneelen 10 zu sein. Auf diese Weise können das erste Ausgabe-Verdrahtungselement 11 und das zweite Ausgabe-Verdrahtungselement 12, die auf der linken Seite der 8 angeordnet sind, um als Ausgabeanschlüsse des Solarzellenmoduls 32 zu dienen, nahe beieinander angeordnet sein, und die Verdrahtung zwischen den beiden benachbarten Solarzellenpaneelen 10 kann in einfacher Weise durchgeführt werden. Wie in dem ersten Ausführungsbeispiel sind das erste Ausgabe-Verdrahtungselement 11 und das zweite Ausgabe-Verdrahtungselement 12 elektrisch miteinander mit dem Verbindungselement 23 zwischen zwei benachbarten Solarzellenpaneelen 10 verbunden.
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In diesem Ausführungsbeispiel kann, wie im ersten Ausführungsbeispiel, ein Solarzellenmodul 30 mit einer gekrümmten Oberflächenform erhalten werden, und sein Gewicht kann reduziert werden. Dieses Ausführungsbeispiel ist insbesondere für den Fall geeignet, wenn sich die gekrümmte Oberflächenform des transparenten Schutzelementes 20 deutlich ändert. In dem Fall, bei dem sich die gekrümmte Oberflächenform des transparenten Schutzelementes 20 monoton und graduell ändert, kann das Solarzellenmodul 30 des ersten Ausführungsbeispiels verwendet werden. In dem Fall jedoch, bei dem die gekrümmte Oberflächenform des transparenten Schutzelementes 20 einen sich steil ändernden Bereich aufweist, ist das Solarzellenpaneel 10 einer Belastung ausgesetzt und kann brechen. Durch Verwendung dieses Ausführungsbeispiels kann eine Belastung, die auf jedes Solarzellenpaneel 10 einwirkt, reduziert werden, und die Zuverlässigkeit des Solarzellenmoduls 32 kann verbessert werden.
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(Viertes Ausführungsbeispiel)
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9 ist eine Rückansicht, die ein Solarzellenmodul 30 eines vierten Ausführungsbeispiels zeigt. Mit der Ausnahme der Form eines Flanschbereichs 21c ist dieses Ausführungsbeispiel das gleiche wie das zweite Ausführungsbeispiel. Der Flanschbereich 21c dieses Ausführungsbeispiels ist ausgebildet, um eine größere Fläche als der des zweiten Ausführungsbeispiels aufzuweisen. Insbesondere ist der Flanschbereich 21c ausgebildet, um das Solarzellenpaneel 10 in einer Richtung abzudecken, in der der Anschlusskasten 14 nicht vorgesehen ist.
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In diesem Ausführungsbeispiel kann ein Solarzellenmodul mit einer gekrümmten Oberflächenform erhalten werden, und die Fähigkeit des Montageelements 21, die Solarzellenpaneelen 10 zu halten, kann verbessert werden.
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Es soll festgestellt werden, dass in den ersten bis vierten Ausführungsbeispielen die gekrümmte Oberflächenform des transparenten Schutzelementes 20 nicht auf die gekrümmten Oberflächenformen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist und verschiedene gekrümmte Oberflächenformen eingesetzt werden können. Des weiteren können die Positionen, die Anzahl und dergleichen von Solarzellenpaneelen 10, die anzuordnen sind, angemessen an die gekrümmte Oberflächenform des Solarzellenmoduls, d. h. die gekrümmte Oberflächenform des transparenten Schutzelementes, angepasst werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- SOLARZELLE
- 1A
- VORDERFLÄCHE
- 1b
- RÜCKFLÄCHE
- 2
- ERSTES HARZBASISELEMENT
- 3
- ZWEITES HARZBASISELEMENT
- 4
- VERDRAHTUNGSELEMENT
- 5
- FÜLLSCHICHT
- 5a
- FÜLLSCHICHT AUF SEITEN DER LICHTEMPFANGSFLÄCHE
- 5b
- FÜLLSCHICHT AUF SEITEN DER RÜCKFLÄCHE
- 6, 7
- SOLARZELLENSTRANG
- 10
- SOLARZELLENPANEEL
- 10a
- LICHTEMPFANGSFLÄCHE
- 10b
- RÜCKFLÄCHE
- 11
- ERSTES AUSGABE-VERDRAHTUNGSELEMENT
- 12
- ZWEITES AUSGABE-VERDRAHTUNGSELEMENT
- 13
- VERBINDUNG-VERDRAHTUNGSELEMENT
- 14
- ANSCHLUSSKASTEN
- 20
- TRANSPARENTES SCHUTZELEMENT
- 20a
- ERSTE HAUPTFLÄCHE
- 20b
- ZWEITE HAUPTFLÄCHE
- 21
- MONTAGEELEMENT
- 21a
- RAHMENTEIL
- 21b
- RECHTWINKLIGE BEREICH
- 21c
- FLANSCHBEREICH
- 21d
- ENDBEREICH
- 22
- VERBINDUNGSELEMENT
- 22a
- ZWEI GEGENÜBERLIEGENDE ENDTEILE
- 23, 24
- VERBINDUNGSELEMENT
- 25
- MONTAGEELEMENT
- 25a
- RAHMENTEIL
- 25d
- EIN ENDTEIL
- 25e
- ANDERER ENDTEIL
- 26, 27
- VERBINDUNGSELEMENT
- 30, 31, 32, 33
- SOLARZELLENMODUL
