DE3039049A1 - Sonnenenergietafel - Google Patents

Sonnenenergietafel

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DE3039049A1 DE19803039049 DE3039049A DE3039049A1 DE 3039049 A1 DE3039049 A1 DE 3039049A1 DE 19803039049 DE19803039049 DE 19803039049 DE 3039049 A DE3039049 A DE 3039049A DE 3039049 A1 DE3039049 A1 DE 3039049A1
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Description

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Die Erfindung betrifft das Gebiet fotoelektrischer Zellen, meist als Sonnenenergiezellen bekannt. Insbesondere befaßt sie sich mit Bauelementen in Form von Sonnenenergietafeln, in denen sich eine Vielzahl von Sonnenenergiezellen in im wesentlichen fester Lage zueinander befinden und, in lichtempfangender Stellung gehalten, gegen störende Umwelteinflüsse geschützt werden.
Allgemein erfolgt die Herstellung von Sonnenenergietafeln herkömmlich in der Weise, daß einzelne Solarzellen durch Schweißen oder sonstwie zu Zellenstreifen vereinigt und in Heihe oder parallel geschaltet werden. Der Zellstreifen wird in ein offenes Bett geklebt, so daß die Zellen nach dem Erhärten des Klebstoffes in fester Bettposition gehalten werden. Elebmasse wird auch häufig zum Einkapseln der Zellen benutzt, so daß sie die Zellen völlig umschließt und den Zellstreifen nicht nur in guter Lichtempfangslage hält und verhindert, daß die Zellen durch äußere Schubkräfte oder bei Verlagerungen der Tafel verschoben werden, sondern die Zellen auch gegen Hegen, Schnee und andere Umwelteinflüsse schützt, welche ihre Leistung vermindern könnten«, Soll ein Zellstreifen eingekapselt werden, verwendet man einen transparenten Hüllstoff mit guten Lichtübertragungseigenschaften, der minimalen Widerstand für den Durchgang von Licht derjenigen Wellenlängen aufweist, für welche die Zellen vorgesehen sind. Ferner verwendet man
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einen Hüllstoff mit optimalem Witterungsverhalten, und zwar auch dann, wenn eine zusätzliche Abdeckung, z.B. eine Glasscheibe für die offene Seite des Bettes oder Troges vorgesehen ist.
Solartafeln sollten eine denkbar große Lebensdauer haben. In der US-PS 4.057.4-39, deren Gegenstand für Tafeln nach der vorliegenden Erfindung, wo zweckdienlich, Anwendung findet, führt Dr. Joseph Lindmayer aus, daß Solarzellen eine Lebensdauer von zehn und möglichst zwanzig Jahren aufweisen sollten. Während nun gut geschützte fotoelektrische Zellen eine unbegrenzte Lebensdauer aufweisen, ist man bei Solartafeln, welche die Zellen aufnehmen, mit größeren Problemen konfrontiert. Bei Delamination oder Fehlern in den Grundkomponenten der Tafel kann die ganze Tafel unbrauchbar werden, obwohl alle oder die meisten Solarzellen in der Tafel noch funktionsfähig sind.
Das obengenannte Patent von Lindmayer ist auf eine Solartafel gerichtet, in der Siliziumharz als Hüllstoff verwendet wird. Während sich Lindmayer vornehmlich mit den zu erwartenden Problemen der Delamination befaßt, gibt es doch noch eine ganze Reihe weiterer Probleme bei der Herstellung sowohl als beim Einsatz von Solartafeln, die insbesondere aus Umwelteinflüssen und Schwierigkeiten wirtschaftlicher Herstellung resultieren. So ist es beispielsweise schwierig,
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bei der Herstellung von Tafeln mit mehreren Zellreihen eine vollkommene Ausrichtung der Zellen zu erreichen. Ba die Zellen einer Reihe alle durch Schweißen untereinander verbunden werden, "besteht die mit zunehmender Stranglänge wachsende Gefahr einer gegenseitigen Verschiebung in dem noch nicht.aus dem flüssigen in den festen Zustand erhärteten Hüllstoff. Auch können Luftblasen unter den Zellen im flüssigen Hüllstoff eingeschlossen werden, welche Oxydation oder Verschlechterungen der fotoelektrischen Eigenschaften der Zellen zur Folge haben. Schließlich ist das Schweißen der Z ellv erb indungen mit erheblichen Kosten verbunden, zumal die zu verbindenden Zellteile von dem Schweißen mit einem schweißbaren Überzug versehen werden müssen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden. Durch die erfindungsgemäße Konstruktion der Zellstreifen und das neue Verfahren ihrer Einkapselung kann auf das Verschweißen verzichtet werden. Damit erübrigtes sich auch, schweißbare Beschichtungen an den zu verbindenden Zellen anzubringen. Die Zellen werden erfindungsgemäß durch ihre Konstruktion sowohl quer als auch in Längsrichtung während ihrer Umhüllung sicher in ausgerichteter Lage gehalten und können sich in dem noch flüssigen Hüllstoff nicht gegenseitig verschieben. Auch ist die Gefahr der Bildung von Gaseinschlussen unter den Zellen wesentlich gemindert.
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Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß die Solarzellen durch Klipps untereinander und mit einem Träger verbunden sind. Die Klipps können in vorgegebenem gegenseitigem Abstand auf einer Grundplatte als Bett befestigt werden und die Zellen aufnehmen und in ordnungsgemäßer Lage zueinander und zur Li chteinf alls eite halten.
Vorzugsweise werden die Klipps aus. elastischem Material hergestellt und mit den Zellen federnd aufliegenden. Armen versehen. . ..
Die Klipps können durch Klebstoff mit dem Träger verbunden sein. Dabei kann das ganze Bett von einem Siliziumharz bedeckt sein; es kann auch ein Siliziumharz zum vollständigen Einkapseln der Zellen oder zum Schutz gegen Umwelteinflüsse stattdessen oder zusätzlich eine Abdeckung aus Glas vorgesehen werden. Ferner können die Klipps auch integrierter Bestandteil des Trägers sein.
Bei der Herstellung werden vorzugsweise eingefangene Gasblasen dem noch flüssigen Kapselmaterial durch Vakuumbehandlung entzogen.
Weitere Zwecke, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden. Schilderung von bevorzugten Ausführungsformen.
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- 7 - 14.10.SO/2
In. der Zeichnung ist
Pig. 1 eine Draufsicht auf eine "bevorzugte Ausführungsform mit durch. Klipps verbundenen fotoelektrischen Zellen,
Pig. 2 ein vertikaler Längsschnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1,
ELg. 3 eine perspektivische Darstellung eines der Klipps nach. Pig. 1 und 2, teilweise weggebrochen, in größerem Maßstab, und
Pig. 4 einen Querschnitt nach der Linie 4-4 der Pig. 1 in größerem Maßstab.
Wie die Zeichnung veranschaulicht, werden Solarzellen 10 in einer Reihe durch Klipps 11 zusammengehalten. Vom Bett zur Aufnahme der Solarzellen - in US-PS 4.057.439 ausführlich dargestellt - ist hier nur die Basis 12 dargestellt. Wie in j ender Patentschrift, so hat auch hier das Bett eine rechteckige Grundrißform und ist mit aufrechten Seiten und Stirnenden, einer ununterbrochenen Basis 12 mit aufrechter Einfassung und einer im wesentlichen planaren Bettinnenflache 13 versehen«,
In Pig. 1 sind die Solarzellen 10 mit ihren oberen, dem einfallenden Licht ausgesetzten Oberfläczen 15 zu sehen. Auf diesen Plächen befinden sich langgestreckte Prontkontakte 16, die an einem in einem Armpaar 17,17 auslaufen.
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Der einfachen Darstellung wegen wurden die vielen schmalen Kollektorfinger, welche die Kontakte 16 auf der lichtempfangenden Frontseite speisen, nicht eingezeichnet. Auch nicht dargestellt sind die Rückseiten der Zellen, die gewöhnlich mit einem kontinuierlichen metallischen Belag als rückseitige Elektrode bedeckt ist, mit gegensinniger Ladung. Vie Fig. 2 der US-PS 4-.057.4-39 zeigt, ist bei Reihenschaltung mehrerer Zellen der rückseitige Kontakt einer Zelle mit dem FBOntkontakt der folgenden Zelle des Streifens verbunden, dessen Rückkontakt mit dem Frontkontakt der folgenden Zelle verbunden ist usw. .
Erfindungsgemäß erfolgt diese Reihenschaltung durch Klipps, deren bevorzugte Anbringung in Fig. 2 dargestellt ist. Die Basis oder Grundplatte 12 besteht aus einer kontinuierlichen Scheibe mit im wesentlichen planarer Oberseite 1$, welche die Bodenfläche des Bettes bildet. Ausgewählte Bereiche der Fläche 13 sind mit einem Belag aus Klebstoff versehen, auf denen Klipps 11 befestigt sind. Die Solarzellen sind unter Armen der Klipps über der oberen Fläche 13 angeordnet. Wie ebenfalls gut aus Fig. 2 zu erkennen ist, wird, nachdem die Klipps durch die Klebstoffschichten 18 befestigt worden sind, eine Schicht des Kapselstoffes 20 über und um die Zellen 10 und Klipps gegossen derart, daß, wie in Fig. 2 rechts gezeigt, diese Teile völlig eingekapselt sind. Der Kapselstoff bedeckt den ganzen Boden und bildet einen Teich im Bett bzw. Trog.
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Der Klipp 11, an sich nichts Eigentümliches, bildet ein charakteristisches Element der neuen Solatafel. Wie aus J1Xg. zu ersehen ist, besteht der Klipp 11 aus einem einheitlichen Stück formbaren Metalls. Da Metall elektrisch leitend ist, aber nur Teile des Klipps leitend sein sollen, werden Teile des Klipps mit nichtleitendem Material bezogen. Wie aus der Bruchstelle zu erkennen ist, ist die linke Seite des Klipps der Pig. 3 mit einem nichtleitenden Belag 20 versehen, der den Metallkörper 21 bedeckt. Aus der Bruchstelle der rechten Seite ist zu erkennen, daß-sich der isolierende Belag 20 auf dieser Seite an der Unterseite des Klipps befindet. Der Klipp 11 hat zwei Arme 22 an seiner oberen isolierten Seite und eine einzige Klaue 2$. Wie indessen 3?ig. 4 zeigt, tragen die Oberseiten der Arme 22 Isolierschichten 20, während die Klaue '23 an ihrer Unterseite isoliert ist. Infolgedessen macht der Klipp auf einer Seite Kontakt mit den !rontkontakten der Solarzelle und die andere Seite des Klipps steht in elektrischem Kontakt mit dem Rückenkontakt der Zelle. Im dargestellten Beispiel machen die Arme 17 der Zellenfrontkontakte 16 mit den aufliegenden Armen 22 des Klipps 11 Kontakt. Da die Unterseite der Klaue 23 isoliert ist, findet dort kein elektrischer Kontakt statt, indessen wird Kontakt zwischen der Bodenelektrode der Solarzelle und dem elektrisch leitenden Klippkörper hergestellt.
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Entsprechend dem Verfahren und der Konstruktion gemäß der Erfindung, wird zunächst ein Trog mit'einer Grundplatte aus geeignetem Material, z.B. Epoxyd-Fiberglas oder, "wie in US-PS 4.116.207 beschrieben, aus Polyesterharz hergestellt. Die Klipps werden vorzugsweise durch einen Klebstoff, wie z.B. einem RTV-Siliziumharz aufgeklebt, z.B. im Punktklebeverfahren oder mit einer die ganze Oberseite der Grundplatte bedeckenden Kleb schicht·«· Besteht der Schutz aus einem Hüllstoff, so kann dieser aus einem Mehrkomponenten-Siliziumharz, wie z.B. Sylard 182 der !Firma Dow Corning Corp. bestehen. Wo zum Schutz eine Glasabdeckung vorgesehen ist, sollte -das Glas so beschaffen sein, daß es den Durchgang von Licht ■ derjenigen Wellenlängen, für welche die Solarzellen vorwiegend wirksam sind, möglichst wenig behindert.
Bei der bevorzugten Herstellung von Solartafeln werden Schablonen, entweder einzeln (wie dargestellt) oder paarweise oder in greiferer Zahl zwischen benachbarte Klipps eingebracht. Alsdann wird der noch flüssige Hüllstoff in das Bett gegossen und der Trog einem Vakuum von z.B. ^ bis 15 mm Hg unterworfen, um Luftblasen zu entfernen, die unter den Zellen eingefangen wurden. Alsdann.kann, falls gewünscht,,, eine Glasplatte über den Zellen angebracht werden.
Im Rahmen der Erfindung sind noch mancherlei Abänderungen und andere Ausführungen möglich. So könnten die Klipps auch an einer Oberschicht wie z.B. einer Glas- oder Plastikäbdeckung der Tafel befestigt werden.
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Syke, den 14. Oktober 198O/2
8O„ 8O Nony/Solar-Clip
ANMELDER:
SOLAREX CORPORATION
Rockville, Maryland, USA
ERFINDERS
Ramon Dominguez, 14OO1 Drake Drive, Rockville Jack R, Andersons 19OO4 Stedwick Drive, Gaithersburg
PRIORITÄT:
USA - Aktz„: O85 593 vom 17„ Oktober 1979
VERTRETER gem. § 16 PatGes«,:
Dipl«, -Ing» Martin Schumacher, Patentanwalt Hauptstr. 31, 28O8 Syke
BEZEICHNUNG:
Sonnen energietaf el
ZUSAMMENFASSUNG:
In einer Sonnenenergietafel werden unter einander verbundene fotoelektrische Zellen durch elektrische leitende Klipps, die an der Tafelbasis angebracht sind, in der lichtempfangenden Stellung gehalten» Beim Einkapseln der Zellen und Klipps in schützendes Harz werden unter den Zellen eingeschlossene Blasen durch ein während der Kapselung einwirkendes Vakuum entfernt.
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Claims (9)

  1. SC-
    PATENTANSPRÜCHE:
    /1. Solartafel als Träger für untereinander verbundene fotoelektrische Zellen, mit einer als Schutz gegen Umwelteinflüsse dienenden Abdeckung, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen (10) durch Klipps (11) untereinander und mit einer Grundplatte (12) oder dergleichen Träger verbunden sind.
  2. 2. Solartafel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klipps (11) aus elastischem Material gebildet sind und die Zellen (10) mit aufliegenden Armen (11) in ihrer ordnungsgemäßen Lage halten.
  3. 3. Solartafel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Umweltschutz eine die Zellen überdeckende transparente Platte vorgesehen ist.
  4. M-. Solartafel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Klipps (11) durch Klebstoff (18) mit der Grundplatte (12) verbunden sind.
  5. 5. Solartafel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Klebstoff ein Einkomponenten-Siliziumharz vorgesehen ist.
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  6. 6. Solartafel nach, einem der Ansprüche 1 bis 5? dadurch gekennzeichnet, daß zum Umweltschutz eine die Zellen einkapselnde Harzschicht vorgesehen ist.
  7. 7. Sol-artafel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Harzschicht aus einem Mehrkomponenten-Siliziumharz besteht.
  8. S. Verfahren zur Herstellung einer Solartafel mit einer Vielzahl fotoelektrischer Zellen, dadurch gekennzeichnet, daß elektrisch leitende Klipps (11) mit Abstand voneinander auf einer Grundplatte (12) in Aufnahmestellung für Zellen (10) angebracht, daß alsdann die Zellen eingebracht werden derart, daß die Unterseite einer Zelle mit der Oberseite der Nachbarzelle, diese mit der Unterseite der nächsten Zelle usw. verbunden und daß der fertiggestellte Zellverband durch einen einkapselnden transparenten, flüssigen und erhärtenden Stoff ausgegossen wird.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Luftblasen aus dem noch flüssigen Kapselstoff (18), durch Vakuumbehandlung entzogen werden.
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DE19803039049 1979-10-17 1980-10-16 Sonnenenergietafel Withdrawn DE3039049A1 (de)

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