JP2018518138A - ソーラーパネル用のソーラー接続箱 - Google Patents

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Abstract

少なくとも1つの光起電セル(108)と、少なくとも1つのセルに電気的に連結された箔(116)とを含む半導体層(110)を有するソーラーパネル(106)用のソーラー接続箱(102)が提供され、ソーラーパネルは、半導体層の上のガラス層(112)と、半導体層の下の裏面シート(114)とを有し、ソーラー接続箱は、空胴(140)を画定する壁(134)を有するハウジング(130)を含む。ハウジングは、ソーラーパネルの縁部(118)で取り付けられる。空胴内には端子(150)が収容されており、この端子は、箔で終端するように構成される。ハウジングから縁部フラップ(200)が延びる。縁部フラップは、ソーラーパネルの縁部に施されてソーラーパネルの縁部で箔を封止するように構成された縁部シール(220)を有する。
【選択図】図4

Description

本明細書の主題は、一般に、ソーラーパネル用のソーラー接続箱に関する。
ソーラーパネルなどの光起電(PV)モジュールまたはアレイは、太陽エネルギーから電気を作り出す。PVモジュールによって電力を作り出すことで、化石燃料および核エネルギーなどの再生可能でない資源から作ることが必要とされるエネルギーの量が低減される。また太陽エネルギー生産により、著しい環境的利益、たとえば化石燃料を燃やすことからくる大気汚染の低減、発電所による水および土地利用の低減、ならびに廃棄副生成物の蓄積の低減が実現される。太陽エネルギーは、騒音を出さず、可動構成要素はほとんどない。またその信頼性のため、PVモジュールにより、消費者に対する家庭用および商業用電力のコストが低減される。
PVセルは、本質的に、大面積の半導体ダイオードである。PVセルが日光などの光源によって照射されると、光起電作用のため、PVセル内で光子のエネルギーが電力に変換される。PVセルは、典型的には、最大100ワット以上の電力範囲を有するソーラーモジュール内へ相互連結される。大型のPVシステムの場合、最大数100Wの典型的な電力範囲を有する特別なPVモジュールが作製される。光起電モジュールは、太陽光発電システムの基本的な要素である。PVモジュールは、所望の電圧および電流パラメータに応じて、直列または並列に相互連結された多くのソーラーセルを有する。PVセルは、直列に連結され、底部の裏面シートと上部のガラス層との間に配置される。PVセルは、半導体層上の箔などの薄いコンタクトと相互連結される。箔は、接続箱で終端し、接続箱は、PVセルおよび/またはソーラーパネルからなるグループを電気的に連結することができる。
接続箱は、典型的には、裏面シートなど、ソーラーパネルの後側に連結される。箔は、半導体層から出て、接続箱内の対応する端子で終端する。しかし、接続箱および/または箔の封止には問題がある。加えて、接続箱は、光の一部を阻止し、PVモジュールの効率を低減させる可能性がある。たとえば、一部のPVモジュールは、反射した日光が後側で収集される両面パネルである。そのような両面パネルは、裏面シートとしてガラス層を使用しており(たとえば、2重のガラス層パネル)、日光が裏面シートを通って半導体層にあるPVセルへ進むのを可能にする。接続箱は、反射した日光を後側で阻止する。加えて、ガラス層内に孔またはスロットを開けることなどによって、後側にあるガラス層を通るように箔を経路指定するのはコストがかかる。少なくともいくつかの知られているPVモジュールは、ソーラーパネルの縁部で箔から出る。従来、接続箱をそのような位置で終端するのは、問題があることが分かっている。
たとえば、箔の一部分が露出し、損傷および浸水の影響を受けやすくなる。加えて、ガラスパネルは、様々な厚さを有する可能性があり、したがってそのようなソーラーパネルに接続箱を終端するための普遍的な解決策は提供されていない。
この解決策は、少なくとも1つの光起電セルと、この少なくとも1つのセルに電気的に連結された箔とを含む半導体層を有するソーラーパネル用のソーラー接続箱によって提供され、ソーラーパネルは、半導体層の上のガラス層と、半導体層の下の裏面シートとを有する。ソーラー接続箱は、空胴を画定する壁を有するハウジングを含む。ハウジングは、ソーラーパネルの縁部で取り付けられるように構成される。空胴内には端子が収容されており、この端子は、箔で終端するように構成される。ハウジングから縁部フラップが延びる。縁部フラップは、ソーラーパネルの縁部に施されてソーラーパネルの縁部で箔を封止するように構成された縁部シールを有する。
以下、本発明について、添付の図面を参照して例として説明する。
例示的な実施形態によって形成された光起電(PV)システムを示す図である。 例示的な実施形態によって形成されたPVシステムのソーラー接続箱の部分分解図である。 PVシステムのソーラーパネルに取り付けられようとしている状態のソーラー接続箱を示すPVシステムを示す図である。 ソーラー接続箱の縁部フラップによってソーラーパネルに取り付けられたソーラー接続箱を開いた位置で示すPVシステムの一部分を示す図である。 縁部フラップを部分的に閉じた位置で示すPVシステムの別の図である。 縁部フラップを閉じた位置で示すPVシステムの別の図である。
一実施形態では、少なくとも1つの光起電セルと、この少なくとも1つのセルに電気的に連結された箔とを含む半導体層を有するソーラーパネル用のソーラー接続箱が提供され、ソーラーパネルは、半導体層の上のガラス層と、半導体層の下の裏面シートとを有する。ソーラー接続箱は、空胴を画定する壁を有するハウジングを含む。ハウジングは、ソーラーパネルの縁部で取り付けられるように構成される。空胴内には端子が収容されており、この端子は、箔で終端するように構成される。ハウジングから縁部フラップが延びる。縁部フラップは、ソーラーパネルの縁部に施されてソーラーパネルの縁部で箔を封止するように構成された縁部シールを有する。
別の実施形態では、少なくとも1つの光起電セルと、この少なくとも1つのセルに電気的に連結された箔とを含む半導体層を有するソーラーパネル用のソーラー接続箱が提供され、ソーラーパネルは、半導体層の上のガラス層と、半導体層の下の裏面シートとを有する。ソーラー接続箱は、空胴を画定する側壁および端壁を有するハウジングを含む。ハウジングは、箔がガラス層と裏面シートとの間からソーラーセルを出る箔出口付近において、ソーラーパネルの縁部で裏面シートに取り付けられるように構成される。空胴内には端子が収容されており、この端子は、箔で終端するように構成される。ハウジングから縁部フラップが延びる。縁部フラップは、側壁と、側壁に対して概して直交するように向けられた端壁とを有する。側壁は、ソーラーパネルの縁部に沿って延び、ソーラーパネルの縁部を封止し、端壁は、ガラス層に沿って延び、ガラス層を封止する。縁部フラップは、箔出口でソーラーパネルの縁部に施されてソーラーパネルの縁部で箔を封止するように構成された縁部シールを有する。
さらなる実施形態では、少なくとも1つの光起電セルと、この少なくとも1つのセルに電気的に連結された箔とを含む半導体層を有するソーラーパネルを含む光起電システムが提供される。ソーラーパネルは、半導体層の上のガラス層と、半導体層の下の裏面シートとを有する。ソーラーパネルは、縁部を有し、箔は、箔出口で縁部を出る。光起電システムはまた、ソーラーパネルに結合されたソーラー接続箱を含む。ソーラー接続箱は、空胴を画定する側壁および端壁を有するハウジングを含む。ハウジングは、箔出口付近において縁部でソーラーパネルに取り付けられる。空胴内には端子が収容されており、この端子は、箔で終端する。ハウジングから縁部フラップが延びる。縁部フラップは、ソーラーパネルの縁部に施されて箔出口で箔を封止する縁部シールを有する。
図1は、例示的な実施形態によって形成された光起電(PV)システム100を示す。PVシステム100は、コネクタアセンブリ104(たとえば、ケーブルコネクタアセンブリ)によって電気的に連結することができる1つまたは複数のソーラー接続箱102(図1には1つを示す)を含む。PVシステム100は、複数のPV構成要素106を含む。例示的な実施形態では、PV構成要素106は、ソーラーパネルなどの電気を生成するために使用されるPVモジュールもしくはアレイなどの任意のタイプのPV構成要素、または電力貯蔵デバイス、センサ、コントローラなどのPVシステム100内で使用される他のPV構成要素とすることができる。図示の実施形態では、PV構成要素106はソーラーパネルであり、以下、ソーラーパネル106と呼ぶことができる。ソーラーパネル106は、電気を生成するように構成された複数のPVセル108を有する。
コネクタアセンブリ104は、同じソーラーパネル106のソーラー接続箱102または異なるソーラーパネル106のソーラー接続箱102に結合することができる。コネクタアセンブリ104は、PV構成要素106間の伝達経路に沿って電力および/またはデータを伝達する。
例示的な実施形態では、ソーラーパネル106は、ガラス層112と裏面シート114との間に挟まれた半導体層110を含む。ガラス層112は、ソーラーパネル106の上層を画定することができ、裏面シート114は、ソーラーパネル106の底層を画定することができる。半導体層110は、セル108と、セル108を直列に連結する導体箔116などの導体とを含む。任意選択で、PVセル108を封入するために使用される層など、1つまたは複数のEVA層(たとえば、熱可塑性物質を含有するエチレン酢酸ビニル)を使用することができる。箔116は、セルおよびソーラー接続箱102を電気的に連結するバスリボンとすることができる。セル108のグループは、対応するソーラー接続箱102に電気的に連結することができる。たとえば、箔116は、ソーラー接続箱102内で対応する端子で終端することができる。例示的な実施形態では、ソーラー接続箱102は、ソーラーパネル106の縁部118でソーラーパネル106に取り付けられる。箔116は、縁部からソーラー接続箱102へ延びることができる。
ガラス層112は、半導体層110の上に位置決めされ、日光が半導体層110を通ってセル108へ進むのを可能にする。裏面シート114は、半導体層110の下に位置決めされる。裏面シート114は、プラスチック層とすることができる。別法として、裏面シート114は、別の材料から製造することができる。たとえば、裏面シート114は、別のガラス層とすることができる。たとえば、いくつかの様々な実施形態では、ソーラーパネル106は、ソーラーパネル106の両側から日光を受けるように構成された2焦点ソーラーパネルとすることができる。たとえば、後側(裏面シート114)は、反射した日光を受けることができる。半導体層110からの箔116は、縁部118で箔出口120からソーラーパネル106を出る。箔出口120は、ガラス層112と裏面シート114との間に位置する。箔116は、ソーラー接続箱102へ経路指定され、ソーラー接続箱102は、図示の実施形態では、裏面シート114など、ソーラーパネル106の後側に取り付けられる。
ソーラー接続箱102は、箔116を覆って封止するために使用される縁部フラップ200(図1には開いた位置で示す)を含む。縁部フラップ200は、ソーラーパネル106の様々な厚さに対応する。図1は、裏面シート114に取り付けられたソーラー接続箱102を示す底面斜視図であるが、使用の際、ガラス層112は、太陽の方を向くように上に位置し、または上向きになっているはずであり、ソーラー接続箱102は、ソーラーパネル106の後側に取り付けられるはずである。他の向きも可能であり、向きを示す用語(たとえば、上部、底部、上、下など)は、使用の際の向きではなく、この特定の図に示す向きに関するものとすることができる。
図2は、例示的な実施形態によって形成されたソーラー接続箱102の部分分解図である。ソーラー接続箱102は、ソーラーパネル106に取り付けられるように構成されたハウジング130を含む。ハウジング130は、ベース132と、ベース132から延びる複数の壁134とを含む。特定の応用例に対して適当な形状のハウジングを提供するために、任意の数の壁134を設けることができる。図示の実施形態では、壁134は、側壁136と、側壁136間に延びる端壁138とを含む。任意選択で、ハウジング130は、細長い矩形の断面を有することができ、側壁136は、端壁138より長い。代替実施形態では、他の形状も可能である。
側壁136および端壁138は、ハウジング130の空胴140を画定する。ソーラー接続箱102はまた、蓋またはカバー142を含む。ソーラー接続箱102は、空胴140内で箔116の1つまたは複数に電気的に連結するように構成された電気構成要素を保持する。カバー142は、空胴140および電気構成要素を覆う。例示的な実施形態では、ソーラー接続箱102は、空胴140内に正端子150および負端子152を含む。例示的な実施形態では、ソーラー接続箱102は、端子150、152間にバイパスダイオード154を含む。代替実施形態では、ソーラー接続箱102は、他の電気構成要素を含むことができる。正端子150は、対応する箔116で終端し、負端子152は、対応する箔116で終端する。端子150および/または152は、電気コネクタまたはケーブルなどの他の構成要素で終端することができる。
例示的な実施形態では、ソーラー接続箱102は、ベース132から延びる縁部位置合わせ機構160を含む。縁部位置合わせ機構160は、側壁136の1つに設けることができる。縁部位置合わせ機構160は、ソーラーパネル106の縁部118(図1に示す)に係合してソーラーパネル106の縁部118でソーラー接続箱102を位置合わせするように構成される。図示の実施形態では、縁部位置合わせ機構160は、ベース132から延びるタブまたはポストである。1対の縁部位置合わせ機構160が設けられ、各縁部位置合わせ機構160は、両端壁138またはその付近に位置する。代替実施形態では、任意の数の縁部位置合わせ機構160を設けることができる。
例示的な実施形態では、ソーラー接続箱102は、側壁136の1つ(たとえば、縁部位置合わせ機構160を有するのと同じ側壁136)に沿ってトラック170を含む。トラック170は、縁部フラップ200を受け入れる。トラック170は、ベース132とは反対側の上部で開くことができる。任意選択で、トラック170は、トラック170の両側で1対のレール172によって画定される。レール172は、端壁138に設けることができる。レール172は、対応する側壁136に沿ってスロット174を形成する。任意選択で、ソーラー接続箱102は、上部またはその付近に保持部176を有することができる。保持部176は、トラック170内で縁部フラップ200を保持することができる。縁部フラップ200は、トラック170内で上下に垂直に進み、保持部176は、縁部フラップ200がトラック170内に保持されることを確実にすることができる。トラック170は、トラック170の底部または基部で閉じることができる。
縁部フラップ200は、ソーラーパネル106の縁部118を覆うために使用される。縁部フラップ200は、箔116を対応する箔出口120で封止するために使用される(どちらも図1に示す)。例示的な実施形態では、縁部フラップ200は、角206で交わる側壁202および端壁204を含む。任意選択で、端壁204は、側壁202に対して概して直交することができる。縁部フラップ200は内部210を含み、内部210は、内部210の反対側の外部212内でソーラーパネル106に面するように構成される。
例示的な実施形態では、縁部フラップ200は、側壁202から延びるピン214を含む。任意選択で、ピン214は、側壁202の両縁部に位置することができる。ピン214は、トラック170の対応するレール172内に受け入れられるように構成される。例示的な実施形態では、ピン214は、トラック170内でレール172に沿って進むことができる。したがって、縁部フラップ200は、トラック170内でハウジング130に摺動可能に結合するように構成される。例示的な実施形態では、縁部フラップ200は、トラック170内でピン214の周りを回転可能である。したがって、縁部フラップ200は、ハウジング130に対して回転することができる。
例示的な実施形態では、縁部フラップ200は、内部210内に形成された1つまたは複数の凹部216を含む。たとえば、縁部フラップ200は、側壁202および/または端壁204に沿って凹部216を含む。たとえば、第1の凹部216は、側壁202から端壁204へ角206の周りに及ぶことができる。縁部フラップ200は、端壁204内に第2の凹部218を含むことができる。第1の凹部216は、縁部フラップ200をソーラーパネル106の縁部118に封止することができる縁部シール220を受け入れるように構成される。任意選択で、縁部シール220は、凹部216に施されたシリコン封止剤とすることができる。代替実施形態では、エポキシ、ガスケット、または別のタイプのシーラなど、他のタイプの縁部シールを設けることができる。例示的な実施形態では、第2の凹部218内に両面テープなどの接着テープ222を設けることができる。テープ222は、ソーラーパネル106に対して縁部シール220を施して封止することができるまで、縁部フラップ200をソーラーパネル106に対して閉じた位置で最初に保持するために使用することができる。
図3は、ソーラーパネル106に取り付けられようとしている状態のソーラー接続箱102を示すPVシステム100を示す。箔116は、縁部118で箔出口120からソーラーパネル106を出る。箔116は、縁部118に沿って裏面シート114の周りを取り囲む。箔116は、裏面シート114の外面に沿って延び、ソーラーパネル106から離れる方へ曲がっており、ソーラー接続箱102がソーラーパネル106に取り付けられたとき、ソーラー接続箱102内へ装入される。ソーラー接続箱102は、ハウジング130のベース132に施されるベースシール230を含む。ベースシール230は、ソーラー接続箱102をソーラーパネル106に取り付けるために使用される。たとえば、箔116は、ソーラー接続箱102内の箔開口を通過することができる。
ベースシール230は、ベース132を裏面シート114の外面に封止する。任意選択で、ベースシール230は、シリコン接着剤とすることができる。ベースシール230は、ベース132内のポケット内に受け入れられてもよい。任意選択で、ベース132に両面テープなどの接着テープを施して、ベースシール230が硬化または凝固する間に、ソーラー接続箱102をソーラーパネル106上で定位置に保持することができる。
図4は、ソーラーパネル106に取り付けられたソーラー接続箱102を示すPVシステム100の一部分を示す。図4は、縁部フラップ200を開いた位置で示す。図5は、縁部フラップ200を部分的に閉じた位置で示すPVシステム100の別の図である。図6は、縁部フラップ200を閉じた位置で示すPVシステム100の別の図である。ソーラー接続箱102は、縁部118またはその付近でソーラーパネル106に結合される。縁部位置合わせ機構160は、ソーラーパネル106の縁部118に係合して、ソーラー接続箱102をソーラーパネル106と位置合わせする。ソーラー接続箱102は箔116を覆い、箔116は裏面シート114に沿って延びる。箔116は、ソーラー接続箱102内で電気的に終端するために、ソーラー接続箱102内へ経路指定することができる。
組立て中、縁部フラップ200は最初、開いた位置(図4)で保持される。凹部216内などで、縁部フラップ200に縁部シール220を施すことができる。縁部シール220は、縁部フラップ200を縁部118および箔出口120の箔116に封止する領域内に施される。任意選択で、テープ222は、凹部218内などで縁部フラップ200に施すことができる。テープ222上のライナは、縁部フラップ200をソーラーパネル106に取り付ける用意をするために剥がすことができる。
縁部フラップ200は、トラック170内に摺動可能に受け入れられており、ハウジング130に対して回転可能である。縁部フラップ200が閉じるとき、縁部フラップ200を閉じる方向に回転させることができる(図5)。縁部フラップ200は、ソーラーパネル106の縁部118の周りを回転し、その結果、端壁204は縁部118の周りを取り囲んで、ガラス層112に沿って位置決めされる。縁部フラップ200は、側壁202がソーラーパネル106の縁部118に当接するまで、回転させて閉じることができる。側壁202は、閉じた位置で縁部118および箔出口120の箔116を覆う。箔116が裏面シート114の縁部に沿って延びるとき、側壁202は箔116を覆う。縁部シール220は、箔116を水などの環境的劣化から保護するように、箔116を封止することができる。
縁部フラップ200が概して閉じた位置(図6)へ回転し、側壁202がソーラーパネル106に当接した後、端壁204をガラス層112に押し付けることによって、縁部フラップ200を押して閉じることができる。縁部フラップ200は、トラック170内で摺動可能であり、端壁204がガラス層112の外部に当接するまで摺動させることができる。角206は、ガラス層112の角に及ぶ。端壁204の縁部シール220は、ガラス層112に押し付けられる。テープ222は最初、縁部フラップ200を閉じた位置で定位置に保持する。テープ222は、縁部シール220が硬化または凝固するまで、縁部フラップ200を一時的に保持する。縁部シール220が硬化した後、縁部シール220は、縁部フラップ200をソーラーパネル106上で定位置に恒久的に保持する。縁部シール220は、ソーラーパネル106に対する縁部フラップ200のための恒久的な機械的連結を提供する。縁部シール220はまた、縁部118および箔116を封止する。

Claims (8)

  1. 少なくとも1つの光起電セル(108)と、前記少なくとも1つのセルに電気的に連結された箔(116)とを含む半導体層(110)を有するソーラーパネル(106)用のソーラー接続箱(102)であって、前記ソーラーパネルは、前記半導体層の上のガラス層(112)と、前記半導体層の下の裏面シート(114)とを有し、前記ソーラー接続箱は、
    空胴(140)を画定する壁(134)を有し、前記ソーラーパネルの縁部(118)で取り付けられるように構成されたハウジング(130)と、
    前記空胴内に収容されており、前記箔で終端するように構成された端子(150)と、
    前記ハウジングから延び、前記ソーラーパネルの前記縁部に施されて前記ソーラーパネルの前記縁部で前記箔を封止するように構成された縁部シールを有する縁部フラップ(200)とを備えている、ソーラー接続箱(102)。
  2. 前記縁部フラップ(200)は、前記ハウジング(130)に摺動可能に結合されている、請求項1に記載のソーラー接続箱(102)。
  3. 前記縁部フラップ(200)は、前記ソーラーパネル(106)の前記縁部(118)および前記ガラス層(112)に沿って延び、その結果、前記ソーラーパネルの一部分が、前記ハウジング(130)のベース(132)と前記縁部フラップとの間に位置決めされている、請求項1に記載のソーラー接続箱(102)。
  4. 前記縁部フラップ(200)は、側壁(202)と、前記側壁に対して概して直交するように向けられた端壁(118、204)とを含み、前記側壁は、前記縁部に沿って延び、前記端壁は、前記ガラス層(112)に沿って延び、前記縁部シール(220)は、少なくとも前記側壁に施されて前記ソーラーパネル(106)の前記縁部で前記箔(116)を封止している、請求項1に記載のソーラー接続箱(102)。
  5. 前記ハウジング(130)は、前記壁(134)の1つにトラック(170)を含み、前記縁部フラップ(200)は、前記トラック内に受け入れられ、前記トラック内で可動である、請求項1に記載のソーラー接続箱(102)。
  6. 前記縁部フラップ(200)は、ピン(214)を含み、前記ピンは、前記ハウジング(130)に結合され、前記縁部フラップは、前記ピンの周りで回転可能である、請求項1に記載のソーラー接続箱(102)。
  7. 前記縁部シール(220)は、シリコーン封止剤である、請求項1に記載のソーラー接続箱(102)。
  8. 前記縁部フラップ(200)は、凹部(218)を含み、前記縁部シールは、前記凹部内に受け入れられている、請求項1に記載のソーラー接続箱(102)。
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