JP2013530531A - 太陽電池モジュール用の接続装置及び該接続装置を設置する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、太陽光発電対応の絶縁ガラス５０の側方に取り付けられている少なくとも１つの保持装置２を備える、太陽光発電対応の絶縁ガラス用の接続装置に関する。保持装置２は、設置された状態では中間スペース５５に面する少なくとも１つの側部が開放しており、保持装置２内に挿入されているクランプ留め機構１０内へ少なくとも１つのリボン５１が挿入されることができ、リボン５１は、少なくとも１つの中間スペース５５内に収納されている光起電素子５８のための電気接触を確立し、クランプ留め機構１０には、クランプ留め機構１０が少なくとも１つのリボン５１と給電線２０との間に電気クランプ接続を確立するように給電線２０が設けられている。
【選択図】図２ｂ

Description

本発明は、包括的には、太陽電池モジュールに接触する接続装置に関する。詳細には、本発明は、太陽光発電対応の（photovoltaic-capable）絶縁ガラス(insulating glass)に接触する接続装置に関する。

加えて、本発明はまた、上記接続装置を太陽光発電対応の絶縁ガラスに取り付ける方法に関する。

太陽光から電力を生み出す太陽光発電システムがますます用いられている。太陽光発電は未だに大部分が利用されていない潜在力をもたらすため、風力以外では特に太陽光発電に非常に高い経済的重要性が付随している。例えば、生成されたが必要ではない電流を電力供給網内に給電するか、又は後の使用のためにバッテリーを充電することが容易に可能である。

風力発電所と異なり、太陽光発電システムは、軽量であり、コンパクトであり、取扱いやすく、かつ実質的にメンテナンスフリーである。太陽光発電システムは、風力発電所よりもはるかに適応性があるように構成することができるため、適応性がありかつ廉価である、類を見ない解決策として提示することができる。今までのところ、太陽電池モジュールは、主に屋根上に又は屋外の好適なエリアに配置されていた。しかしながら、すべての潜在的なユーザーが、利用可能であるそのような屋根又は好適なエリアを有しているわけではない。また、居住面（living surface）に対する屋根面の比が小さい場合があり、その結果、僅かしかない集電面が高い電力需要に直面している。

太陽電池モジュールを建物のファサードに取り付けることができるが、これは、太陽電池モジュールが美的理由から建物の外観に悪影響を及ぼす可能性があるため望ましくない場合がある。さらに、正面ファサードは通常は窓で占められている。したがって、有用な集光面すなわち集電面の大部分が利用されていないままである。

この問題に対する解決策が、透過型太陽電池モジュールの使用によって提供されている。そのようなモジュールは、ファサード上に又はファサードに対して視覚的に目立たない（neutral）ように取り付けられることができるだけでなく、窓ガラス板（window glass pane）間、特に二重窓の絶縁ガラス間のスペース内に取り付けるか又は収納されることさえもできる。ここでは、これらの太陽電池モジュールは大部分が透明であるため、もはや建物の外観を乱すことはない。このことは、特に多くのフロア数を有するガラス張りの建物において莫大な経済的かつエネルギー的可能性を提供する。その上、そのようなモジュールは、電力を生成するだけでなく、日除けスクリーン、プライバシースクリーン及び／又は防眩スクリーンとしての役割も果たす。

通常、従来の太陽電池モジュールは、接続ボックスを用いてそれらのモジュールの後面で接続及び配線される。特許文献１が、そのようなソーラーモジュール用接続ボックスと、この接続ボックスをそのモジュールへ取り付ける方法とを記載している。この文献によると、このボックスが取り付けられた状態で、太陽電池モジュールから延びている（emanating）フラットリボンケーブルが、そのボックスに設けられた溝に押し込められ、このケーブルは接続末端部を介して、ハウジングに取り付けられているコネクターとの電気接触を確立する。フラットリボン導体と接続末端部との間の電気接続は、接続クランプ又ははんだ付け若しくは溶接により行われる。

特許文献２が、ソーラーモジュールを電気接続する接続ボックスと、接続ボックスをソーラーパネルに取り付ける方法とを記載している。２部分型接続ボックスは、太陽電池モジュールへの電気接触を確立するリボンケーブルによって光起電基板の後面の接続クランプに接続されている。このリボンは下側ハウジング部分に螺入されている。上側ハウジング部分が下側ハウジング部分上へ配置されると、ハウジングの内部の好適なガイド部材が、リボンケーブルと接続ボックスから突出する電気コネクターとの間に接触を確立する。

絶縁ガラス、例えばファサード用の、特に透明半導体膜を有する絶縁ガラスの場合、そのようなボックスを各絶縁ガラス板に取り付ける必要があるため、そのような配線は好適でないか又は所望ではない。それらのガラス板とモジュール間の配線との接触は、絶縁ガラスを通したビュー（view：眺め）を損なわないようにファサードフレームワーク内で行われる。また、太陽電池モジュールは絶縁ガラス板間に配置されている。したがって、絶縁ガラスの内部を湿気から保護するために、太陽電池モジュールの電気接触を複雑な方法で外側へ移す（passed）必要がある。これは、更なる構成要素及び／又は組付けコストの増大を必要とする。したがって、絶縁ガラスの側面での接触が望ましい。今までのところ、太陽光発電対応の絶縁ガラスのそのような接触のための適切な接続手段は依然として欠けている。

独国特許出願公開第１０２００８０２２２９７号 独国特許出願公開第１０２００７００６４３３号

したがって、本発明の目的は、上述の欠点を有しておらず、かつ最大限の適応性を提供しつつも容易に設置される太陽光発電対応の絶縁ガラス用の接続装置を提供することである。

この目的は、独立請求項の主題によって驚くほどに単純な方法で既に達成されている。好ましい実施の形態が、それぞれの従属請求項に記載されている。

したがって、本発明は、太陽光発電対応の絶縁ガラスの側方に取り付けられている少なくとも１つの保持装置を備える、太陽光発電対応の絶縁ガラス用の接続装置を提供する。保持装置は、設置された状態では中間スペースに面する側部が開放しており、その結果、この保持装置内に挿入されているクランプ留め機構内へ少なくとも１つのリボンを挿入することができる。少なくとも１つのリボンは、少なくとも１つの中間スペース内に収納されている光起電素子のための電気接触を確立する。クランプ留め機構には、クランプ留め機構が少なくとも１つのリボンと給電線との間に電気クランプ接続（electrical clamping contact）を確立するように給電線が設けられている。

リボンは、ＰＶモジュールから突出するとともにモジュールの内部セルと接続ボックスとの間に電気接続を確立するフラットリボン導体を指す。このリボンは、剛性であっても可撓性であってもよい。

好ましい実施の形態では、接続装置の保持装置の幅を、分離可能な部材によって、少なくとも２つの絶縁ガラス板間の少なくとも１つの中間スペースの幅まで調節することができる。これは、絶縁ガラスが様々な厚さに作られているため特に有利である。保持装置が可変性を有するように設計されている場合、これは、最終的に選択された絶縁ガラスに対する後の調整を可能にする。

さらに、有利には、接続装置の保持装置は、中間スペースの幅まで調節可能な幅を有する、絶縁ガラスの中間スペースに係合するカラーを有する。

上記接続装置の特に好ましい実施の形態では、電気接続装置はクランプばねによって形成される。したがって、単純に力を加えることによって、給電線と少なくとも１つのリボンとの間に強固な(robust)接続を確立することができる。はんだ付け手段等の更なる機器は、接触を確立するのに必要にならない。

特に好ましい実施の形態では、上記接続装置の保持装置はシール剤を収納するように構成される。これは、絶縁ガラスの内部を湿気から守ることを可能にする。さらに、これは、例えば金属の窓フレーム又はファサード部材の場合、環境からの接続クランプの電気絶縁性を確実にする。

上記接続装置の最も好ましい実施の形態では、保持装置は以下の特性：
保持装置は、少なくとも２つの絶縁ガラス板の少なくとも１つの縁上に及び／又はその少なくとも１つの縁に取り付けられるか又は取り付けられることができることと、
保持装置は、フラットリボンケーブルを切る（tearing off）リスクを低減するか又は防止するため、少なくとも１つのクランプ留め機構のための少なくとも１つの支持部を有することと、
保持装置は、ケーブルが窓の透明エリア内に入り込むことができないように、給電線を支持及び／又はガイドすることを可能にすることと、
保持装置は、リボンが保持装置内を、又は該保持装置及びクランプ留め機構内を通ることを可能にして、接続装置の容易で単純な組付けを可能にすることと、
のうちの少なくとも１つを有する。

特に好ましい実施の形態では、太陽光発電対応の絶縁ガラスが、少なくとも２つの絶縁ガラス板間の中間スペースから突出する少なくとも１つのリボンと、太陽光発電対応の絶縁ガラスに取り付けられる少なくとも１つの接続装置とを備える。複数のリボンを用いることによって、内部の配線の複雑さを低減することができる。これは、大きな窓エリアの場合、電流を様々な地点で引き出す（tapped）ことができるため特に有利である。

少なくとも１つのリボンが、少なくとも２つの絶縁ガラス板間の少なくとも１つの中間スペースから突出する場合、特に有利である。この場合、接触を絶縁ガラスの外側で確立することができ、リボンにはより容易にアクセス可能である。また、このようにして、保持装置が窓のビューエリア内に突出するエリアを最小限に抑えることができる。言い換えれば、接続は窓フレーム内で行われる。

そのような接続装置を太陽光発電対応の絶縁ガラスに接続する本発明による方法は、
太陽電池モジュールとの電気接触を確立する、少なくとも１つのリボンを有する太陽光発電対応の絶縁ガラスを準備するステップと、
少なくとも１つの給電線又は少なくとも１つの電気接続端子部を少なくとも１つの電気クランプ留め機構と接続するステップであって、接続装置の設置された状態では、クランプ留め機構はリボンと給電線との間に導電接続を確立する、接続するステップと、
少なくとも１つのリボンとのクランプ接続を確立する、少なくとも１つの電気クランプ留め機構を、又は少なくとも１つの電気クランプ留め機構と少なくとも１つの給電線とを収納及び／又は支持するとともに、底部側に開口部を有する保持装置を準備するステップと、
電気クランプ留め機構を保持装置内へ挿入するステップと、
接続装置を太陽光発電対応の絶縁ガラスに取り付けるステップであって、可撓性リボンを覆うように接続装置を配置し、このリボンをクランプ留め機構内に通す、取り付けるステップと、
クランプ留め機構がリボンと給電線との間に電気接触を確立するように、クランプ留め機構に力を加えるステップと、
を含む。

本明細書におけるステップは決まった（mandatory）順序に特定されるものではない。これらのステップを異なる順序で実行することもできるし、更には同時に実行してもよい。例として、最初に保持装置を太陽光発電対応の絶縁ガラスに取り付けてからようやく、クランプ留め機構を保持装置内に導入することも可能である。同様に、接続装置を最初に準備し、次いで太陽光発電対応の絶縁ガラスを準備してもよい。保持装置が絶縁ガラスに既に取り付けられている場合であっても、クランプ留め機構を保持装置内に挿入した後でようやく、接続クランプと給電線との接続を確立することも可能である。

接続装置を太陽光発電対応の絶縁ガラスに接続するための上述の方法において特に好ましいことは、接続装置の幅が、保持装置の分離可能なストリップによって少なくとも２つの絶縁ガラス板間の少なくとも１つの中間スペースの幅まで調整されることである。

本発明による方法の特に好ましい実施の形態によれば、リボンは所定の長さに切断される。したがって、周囲の金属体が引き起こす所望でない短絡のリスクを低減することができるか、又は更には完全に回避することができる。

本発明による方法の別の好ましい実施の形態によれば、リボンはクランプ留め機構のクランプばねに向けて折り重ねられる。この処置（measure）は、電気短絡のリスクを更に低減する。

接続装置を太陽光発電対応の絶縁ガラスに接続する方法の特に好ましい実施の形態では、保持装置は、カバー部材によって閉鎖される及び／又はシール剤で充填される。このようにして、絶縁ガラス板間のスペースへの湿気の浸入と、周囲の金属部品への短絡とが効果的に防止される。

ここで、本発明を例示的な実施形態によって、また添付の図面を参照して説明する。図面において、同じ参照符号は同じ部材又は同様の部材を指す。

給電線とともに、本発明による接続装置のクランプ留め機構（クランプばね）を示す図である。 本発明による保持装置内に挿入されているときのクランプ留め機構（クランプばね）を示す図である。 分離可能なストリップによって適切なサイズに切り離されているときの保持装置を示す図である。 リボンが内部を通っている状態である、図２ａの調整された保持装置が太陽光発電対応の絶縁ガラスの絶縁ガラス板間にどのように挿入されているかを示す図である。 クランプ留め機構（クランプばね）が閉鎖しているとともにリボンが突出している状態である、接続装置を示す図である。 クランプ留め機構（クランプばね）が閉鎖しているとともにリボンが適切な長さに切断されている状態である、接続装置を示す図である。 クランプ留め機構（クランプばね）が閉鎖しているとともにリボンが適切な長さに切断されておりかつ折り重ねられた状態である、接続装置を示す図である。 カバーボックスが閉じている状態である、接続装置を示す図である。 接続装置の断面図である。

図１ａは、給電線２０とともに、本発明による接続装置１の例示的なクランプ留め機構１０を示す。クランプ留め機構１０は、クリンプ接続部３０によって給電線２０に取り付けられる。供給線２０は、例えば、図１ａには示されていない更なる太陽光発電対応の絶縁ガラス板に及び／又はインバーターにつながる。

図１ｂにおいて、クランプ留め機構１０は、本発明による接続装置１の保持装置２内に収納されている。給電線２０はリセス３を通してガイドされている。接続装置１の保持装置２の幅を、分離可能なストリップ４０によって適切な幅まで調整することができる。分離されるストリップの個数に応じて、所定の幅を最大幅４２と最小幅４３との間で調整することができる。

図２ａにおいて、接続装置１の保持装置２は、分離可能なストリップ４０を用いて、可能な最小幅４３に切り離されている。リボンを通すリセス５４も図２ａに示されている。図２ｂにおいて、この接続装置１の保持装置２は、太陽光発電対応の絶縁ガラス５０の２つの絶縁ガラス板５０’間に挿入された状態で示されている。ここでは、太陽光発電対応の絶縁ガラス５０から突出しているリボン５１は、既にクランプ留め機構１０及び保持装置２のリセス５４内を通っている。クランプ留め機構１０はまだ閉鎖されていない。この状態での閉鎖は図３ａにおいてのみ当てはまる。

図３ｂは、閉鎖されたクランプ留め機構１０とともに、適正な長さ５２に切断されている状態であるリボン５１を示す。

最後に、図４ａは、クランプ留め機構１０が閉鎖されているとともに、リボンが適正な長さに切断されておりかつ折り重ねられた状態５３である、接続装置１の保持装置２を示す。

図４ｂにおいて、カバー部材６０が閉じている状態である接続装置１の保持装置２を見てとることができ、カバー部材内に、図４ｂには示されていないシール剤を充填用開口部６１及び６２それぞれを通じて充填することができる。その後、太陽光発電対応の絶縁ガラス５０と接触した接続装置１を、更なる絶縁ガラス板に及び／又はＡＣ電力変換器に接続することができる。

図５は、接続装置１の保持装置２を断面図で示す。同様に図５には、後部ガラス板５９と、ポリビニールブチラール箔／光起電力層５８とが示されている。ここでは、太陽光発電対応の層は、例えば堆積法によって後部ガラス板５９に施されている。本明細書におけるポリビニールブチラール箔は、環境、例えば機械的応力から太陽光発電対応の層を保護する機能を提供する。しかしながら、ポリビニールブチラール箔はまた、電気絶縁性のための役割を果たし、かつ、酸素及び水蒸気に対するバリア機能を有する。スペーサー５７が太陽電池モジュールを絶縁ガラス枠５０’に押し付ける。

ここで、特定の実施形態、すなわち接続装置を設置する方法をより詳細に説明する。

本発明によると、太陽光発電対応の絶縁ガラスに接触することができる接続装置が提供される。特に重要であるのは、設置が迅速にかつ容易に達成されることである。このために、接続システムをガラス板の側面（lateral profile）内へ挿入し、リボンをクランプ留めする。（リボンのクランプ留めについても独国特許出願公開第１０２００７００６４３３号に記載されており、この文献はリボンのクランプ留めに関して、本出願の主題に全体的に援用される）。

太陽電池用導体（solar conductor）を、クリンプ接続部によってクランプ留め機構に接続する。この接続部は、側面に設置されるとシール剤によって完全に封入される。このシール剤は第一にガラス板の内部を湿気から保護するためのものであり、これに関連して接触エリアも保護する。絶縁ガラスは種々の厚さに製造されているため、接続装置のハウジングは可変性を有するように設計される。この場合、ハウジングは所望の大きさに切り離される。

しかしながら、可変性はまた、更なる構成要素によって達成することもできる。完成時には、２つの導体のみがコネクターとともにガラス板の側面において見える状態であり、このコネクターによって、ガラス板を他のガラス板又はインバーターと接続することが可能になる。

本発明は上述の例示的な実施形態に限定されるものではなく、種々の方法で変更することができることが当業者には明らかとなるであろう。例えば、上記接続装置は、複数のリボンを接続する複数の接続クランプを接続ボックス内に備えることができる。特に、本発明を他のソーラーモジュールにおいて適用することもできる。

さらに、特徴部は、本明細書、特許請求の範囲、図面内に開示されているか又は開示されていないかにかかわらず、他の特徴部と組み合わせて記載されている場合であっても、本発明の本質的要素を個別に規定することが明らかとなるであろう。

Claims (13)

1. 太陽光発電対応の絶縁ガラス（５０）用の接続装置（１）であって、前記太陽光発電対応の絶縁ガラス（５０）の側方に取り付けられている少なくとも１つの保持装置（２）を備え、該保持装置（２）は、設置された状態では前記中間スペース（５５）に面する側部が開放しており、その結果、該保持装置（２）内に挿入されているクランプ留め機構（１０）内へ少なくとも１つのリボン（５１）が挿入可能であり、該少なくとも１つのリボン（５１）は、少なくとも１つの前記中間スペース（５５）内に収納された光起電素子（５８）のための電気接触を確立する役割を果たし、前記クランプ留め機構（１０）には、前記クランプ留め機構（１０）が前記少なくとも１つのリボン（５１）と給電線（２０）との間に電気クランプ接続を確立するように前記給電線（２０）が設けられている、太陽光発電対応の絶縁ガラス用の接続装置。
2. 前記接続装置（１）の前記保持装置（２）の幅が、分離可能な部材（４０）によって、少なくとも２つの前記絶縁ガラス板（５０’）間の少なくとも１つの前記中間スペース（５５）の幅まで調節可能である、請求項１に記載の接続装置。
3. 前記接続装置（１）の前記保持装置（２）は、前記中間スペース（５５）の前記幅まで調節可能な幅を有する、前記中間スペース（５５）に係合するカラーを有する、請求項１又は２に記載の接続装置。
4. 前記電気クランプ留め機構（１０）はクランプばねによって形成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の接続装置。
5. 前記接続装置（１）の前記保持装置（２）はシール剤を収納するように構成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の接続装置。
6. 太陽光発電対応の絶縁ガラス（５０）用の接続装置（１）であって、前記保持装置（２）は、
   前記少なくとも２つの絶縁ガラス板（５０’）の少なくとも１つの縁上に及び／又は該少なくとも１つの縁に取り付けられるように、
   少なくとも１つのクランプ留め機構（１０）のための少なくとも１つの支持部を含むように、
   前記給電線（２０）を支持及び／又はガイドすることを可能にするように、
   前記リボン（５１）が前記保持装置（２）内を、又は該保持装置（２）及び前記クランプ留め機構（１０）内を通ることを可能にするように構成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽光発電対応の絶縁ガラス用の接続装置。
7. 太陽光発電対応の絶縁ガラス（５０）であって、少なくとも２つの前記絶縁ガラス板（５０’）間の前記中間スペース（５５）から突出する少なくとも１つのリボン（５１）と、前記太陽光発電対応の絶縁ガラスに取り付けられる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の少なくとも１つの接続装置（１）とを備える、太陽光発電対応の絶縁ガラス。
8. 前記少なくとも１つのリボン（５１）は、前記少なくとも２つの絶縁ガラス板（５０’）間の少なくとも１つの前記中間スペース（５５）から突出する、請求項７に記載の太陽光発電対応の絶縁ガラス。
9. 接続装置（１）を太陽光発電対応の絶縁ガラス（５０）に接続する方法であって、
   少なくとも１つのリボン（５１）を有する太陽光発電対応の絶縁ガラス（５０）を準備するステップと、
   少なくとも１つの給電線（２０）を少なくとも１つのクランプ留め機構（１０）と接続するステップと、
   前記少なくとも１つのリボン（５１）とのクランプ接続を確立する前記少なくとも１つの電気クランプ留め機構（１０）、又は該少なくとも１つの電気クランプ留め機構（１０）と前記少なくとも１つの給電線（２０）とを収納及び／又は支持するとともに、底部に開口部（５４）を有する保持装置（２）を準備するステップと、
   電気クランプ留め機構を前記保持装置（２）内へ挿入するステップと、
   前記接続装置（１）を前記絶縁ガラス板（５０’）に取り付けるステップであって、可撓性の前記リボン（５１）を覆うように前記接続装置（１）を配置し、該リボン（５１）を前記クランプ留め機構（１０）内に通す、取り付けるステップと、
   前記クランプ留め機構（１０）が前記リボン（５１）と前記給電線（２０）との間に電気接触を確立するように、前記クランプ留め機構（１０）に力を加えるステップと、
   を含む、接続装置を太陽光発電対応の絶縁ガラスに接続する方法。
10. 接続装置（１）を太陽光発電対応の絶縁ガラス（５０）に接続する方法であって、前記接続装置（１）は、分離可能なストリップ（４０）によって、少なくとも２つの前記絶縁ガラス板（５０’）間の少なくとも１つの前記中間スペース（５５）の幅まで調節される、請求項９に記載の接続装置を太陽光発電対応の絶縁ガラスに接続する方法。
11. 接続装置（１）を太陽光発電対応の絶縁ガラス（５０）に接続する方法であって、前記リボン（５１）は所定の長さまで切断される、請求項９又は１０に記載の接続装置を太陽光発電対応の絶縁ガラスに接続する方法。
12. 接続装置（１）を太陽光発電対応の絶縁ガラス（５０）に接続する方法であって、前記リボン（５１）は折り重ねられる、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の接続装置を太陽光発電対応の絶縁ガラスに接続する方法。
13. 接続装置（１）を太陽光発電対応の絶縁ガラス（５０）に接続する方法であって、前記接続装置（１）はカバー部材（６０）によって閉鎖されるか又はシール剤で充填される、請求項９〜１２のいずれか１項に記載の接続装置を太陽光発電対応の絶縁ガラスに接続する方法。

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