JP4854081B2 - 接続装置、その製造方法及びソーラーモジュール - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも１個のダイオードを有する中間接続構造を有し、少なくとも１本の電気導体を少なくとも１本の接続リードに接続するための接続装置に関する。このタイプの接続装置は、特にソーラーモジュールの太陽電池の電気的接続用に構成される。

電気エネルギーを発生する太陽電池は、例えば吸収が低レベルであるガラスカバーである露出側の平坦な第１層と、例えばガラスカバーである後側の平坦な第２層とを有する層構造を具備するのが代表的である。光電効果により電気エネルギー発生に寄与する個々の太陽電池はこれらの層間に配置されると共に、層構造の内部で相互接続される。このようにして形成されたソーラーパネルは通常、周囲のコネクタハウジングを具備する。より高電圧及び大電流を得るために、複数の太陽電池がソーラーモジュール内へ組み合わされ、互いに直列又は並列に接続される。

従来のソーラーモジュールにおいて、接続箔は通常、露出側から離れた太陽電池の後側に接触するよう使用される。接続箔は、接続箱の形態の接続装置によってソーラーリードとしても知られた接続リードに接続される。この接続部は、例えば半田付け又はねじ止めにより、或いは接続箔を導体レールに締め付けるクリップを使用して作成される。

通常、ソーラーモジュールの太陽電池の電気接続用のこのタイプの接続装置は、日向に置かれた太陽電池及び日陰に置かれた太陽電池間の均等化電流を防止するために設けられた１個以上のダイオードを内包する。これら日向及び日陰の太陽電池は、異なるソーラー電流及び電圧を供給する。これにより、モジュールは、部分的に日陰になることに対応して電力が低減しても作動し続けることができる。このようなバイパスダイオードは、知られているように従来から丸められた構成を有する。丸められた構成とは、バイパスダイオードが特に大電力用に使用が限定されることを意味する。特に大電力の場合、接続装置の外側に熱の形態で消散されなければならない比較的大きな損失がダイオードに発生する。しかし、冒頭で述べたタイプの接続装置において、丸められた構成を有するダイオードの場合、発生した廃熱の消散が比較的良好ではない。
独国特許出願公開第１０３１６２３１号明細書 独国特許出願公開第１０２００５０２１８３５号明細書 独国特許出願公開第２０３１１１８４号明細書 独国特許出願公開第１０２００４００１０１１号明細書 米国特許第４４６０２３２号明細書 独国特許出願公開第１００５０６１４号明細書 独国特許出願公開第１０１５４２３４号明細書

本発明は、大電力が伝送される場合であっても、例えばソーラーモジュールの電気導体を接続リードに接続するのに適する、冒頭で述べたタイプの接続装置を提供することを目的とする。

本発明は、請求項１に記載されたタイプの接続装置を作ることにより、上記目的を達成する。その接続装置は、請求項２１の特徴に従った方法により製造できる。請求項２３に従ったソーラーモジュールは、このような接続装置を具備する。本発明の利点を有する実施形態及び発展形は従属請求項に示される。

本発明に従った接続装置は、少なくとも１個の接続リード用スルーホール及び少なくとも１個の電気導体用スルーホールを有するコネクタハウジングと、コネクタハウジング内に配置され、接続リードを接続するための第１接続領域及び電気導体を接続するための第２接続領域を有する中間接続構造とを具備する。中間接続構造は、電気導体構造を有する基板構造、熱伝導構造及び少なくとも１個のダイオードを具備する。ダイオードは、対向するほぼ平坦な２主面を有する平型ダイオードとして構成される。ダイオードは電気導体構造に接続され、少なくとも一方の主面により熱伝導構造に接続される。電気導体構造は第１接続領域及び第２接続領域の電気的接続用に構成され、熱伝導構造はダイオードからの熱エネルギーを消散するよう構成されている。

本発明によれば、好適には大面積を有する熱伝導構造が設けられ、ダイオードが平型ダイオードとして構成され、少なくとも一方の主面により熱伝導構造に効率的に接続されているので、ダイオードで発生する廃熱のより良好な消散が可能である。というのは、ダイオード用のより大きな熱伝導率が接続装置内で達成されるからである。このため、ダイオードはより高い熱負荷を受けることができるので、電気導体から接続リードへ接続装置内でより大きな電力を流すことができる。

本発明の一実施形態によれば、ダイオードと接触してダイオードから熱エネルギーを吸収するように、ダイオードを取り囲む封止材料が設けられると共に配置される。例えば、封止材料は、例えば基板構造上に配置された後にダイオードを封止してもよい。封止材料は特に熱可塑性ポリマである。このような構造を使用すると、封止材料が追加の排熱を吸収し、コネクタハウジングの外部に放出することができるので、ダイオードから消散されるべき放出熱の量を増加させることができる。さらに、熱容量が増加するので、動的性能が改善される。というのは、瞬間的に高レベルの放出熱が吸収可能だからである。別の利点は、封止材料を使用することにより、例えば金属製熱伝導構造への任意の移動が形成できるので、全体の熱導電性が増大する。さらに、より大きな面積にわたってダイオードに接触する。大面積は消散熱エネルギーをも増加させる。

本発明の別の一実施形態によれば、基板構造は板形状を有する。本発明の第１側面によれば、基板構造は特に印刷回路基板を具備し、電気導体構造は、印刷回路基板に付されたパターンを具備する。ダイオードはこの場合、例えば平面にわたってパターンのうちの１個に接続された印刷回路基板上に直接実装することができる。

本発明の別の側面によれば、基板構造は特に、相互に分離した複数の打抜き格子部材を有する打抜き加工された格子を具備する。この場合、ダイオードは平面上で打抜き格子部材の一つに再度接続することができ、ダイオードから基板構造へ最適の熱移動を可能にする。これらの実施形態によれば、電気導体構造はまた、熱伝導構造の少なくとも一部を構成する。というのは、ダイオードからの廃熱のかなりの部分が、電気導体構造の金属面を介して平面上の熱移動及び熱伝送により消散されるからである。

本発明の別の側面によれば、熱伝導構造が基板構造から分離して配置される。例えば、熱伝導構造は、基板構造の傍で封止材料内に埋め込まれた金属板として構成される。例えば、ダイオードとダイオードを取り囲む封止材料は基板構造上に配列され、恐らくは金属板の形態の基板構造から分離して配置された熱伝導構造の少なくとも一部は、封止材料に埋め込まれる。ダイオードからの付加的熱エネルギーは熱伝導構造の分離部材及び封止材料を介して消散させることができるので、熱導電性はこのようにして増大する。

本発明の別の一実施形態によれば、熱伝導構造は、例えば印刷回路基板の形態の基板構造の少なくとも異なる２側面に配置され、基板構造の第１面には第１の部分熱伝導構造を、基板構造の第２面、例えば印刷回路基板の後面には第２の部分熱伝導構造を形成する。ダイオードは、第１の部分熱伝導構造、例えば印刷回路基板の前側に接続される。熱伝導構造は、第１の部分熱伝導構造を第２の部分熱伝導構造に接続するために、基板構造を貫通するめっきされたスルーホールを有する。これにより、ダイオードにより放出された熱エネルギーは、例えば印刷回路基板の前側及び後側に伝導されるので、熱伝導構造の表面を効果的に拡大できることにより、熱伝導構造の熱伝導率も増大する。熱伝導構造のより大きな表面積にわたって、ダイオードの熱エネルギーも放出することができる。

本発明の別の一実施形態によれば、熱伝導構造は、コネクタハウジングの外部に熱エネルギーを消散させるための１個以上の外部ヒートシンクに接続される。特に、熱伝導構造は、少なくとも１個の熱伝導スルーホールを有するコネクタハウジング内に配置される。熱伝導構造に接続された熱伝導体は、熱伝導スルーホールを通って供給され、コネクタハウジングの外部にダイオードの熱エネルギーを消散させることができる。この熱伝導体は、例えば外部ヒートシンクとして構成することができ、又はそのような装置に接続することもできる。これにより、ダイオードの熱エネルギーもコネクタハウジングの外部に効果的に消散させることができるので、より大きな電力をコネクタハウジング内で移動させることができる。

本発明の一実施形態において、電気導体構造に及び一方の主面を介して熱伝導構造に接続された複数のダイオードを、コネクタハウジング内に設けることができる。ここで、少なくとも２個のダイオードが中間接続構造の平面内で相互にオフセットして配列され、ダイオード間の相互熱効果を低減するためにダイオード間の距離を増加する。

上述した接続装置を製造するために、ダイオードは、中間接続構造上に実装され、次に封止材料内に封止され、そのように形成された中間接続構造がコネクタハウジング内に挿入される。

打抜き加工された格子が基板構造として使用される場合には、このような製造方法の一実施形態に従って以下の手順が使用される。すなわち、基板構造を形成するために、初期は接続部により相互接続された複数の打抜き格子部材を有する打抜き加工された格子を、金属帯材から形成する。これにより、打抜き加工された格子の打抜き格子部材は、次の製造工程のためにつながった状態を保たれる。ダイオードを実装すると共に中間接続構造に封止材料を塗布した後、接続部が切断される。ここで、中間接続構造は、封止材料によりつながった状態を保持され、この形態でコネクタハウジングに挿入することができる。

本発明の別の一側面によれば、ソーラーモジュールは上述した接続構造を具備する。この場合、接続装置の第１接続領域はソーラーモジュールの外部接続用の接続リードに接続されるのに対し、接続装置の第２接続領域はソーラーモジュールの少なくとも１個の太陽電池の電気接触領域に接続される。例えば、接続装置は、ソーラーモジュールの後部保護板の後側に取り付けられる。

以下、本発明の実施形態を示す図面を参照して本発明を詳細に説明する。

図１は、本発明に従った接続装置１を具備するソーラーモジュール１００の一実施形態を示す、正確な縮尺ではない、概略側面図である。ソーラーモジュール１００は、ガラス板の形態の露出側に平坦な第１層１０１と、平坦な第２層１０３とを有する層構造を具備する。第２層１０３はまた、ガラス製又は保護膜製にすることができる。少なくとも１個の太陽電池１０２は第１層１０１及び第２層１０３間に配置され、光線１０６で示される、例えば太陽光等の光にさらされると電気エネルギーを供給する。このエネルギーは、通常、導体パターンを形成する銅箔の形態の箔導体１０４により、太陽電池１０２から供給される。この目的のために、箔導体１０４は、一側では太陽電池１０２の露出してない後側に、他側では電気導体１３を介して接続装置１に電気的に接続される。接続装置１からは、太陽電池エネルギーが接続リード１１，１２により図１に図示されていない負荷に取り出される。

本発明によれば、接続装置１は、例えば膠等の接着剤１０７により、第２層１０３の後側に取り付けられる。さらに、第２層１０３は１個以上のスルーホール１０５を具備する。このスルーホール１０５を介して、例えば箔導体の形態の１本以上の電気導体１３を、太陽電池１０２の後側から接続装置１へ供給することができる。

図２は、ソーラーモジュール１００を接続するために特に使用することができる、本発明に従った接続装置１の第１実施形態を示す。図２に示される接続装置１は、本実施形態では接続リード１１，１２用の２個の接続リード用スルーホール２１，２２を有するコネクタハウジング２を具備する。接続リード１１，１２は、接続リード用スルーホール２１，２２を介して外へ供給される。この供給は、例えば各々適当に構成されたコネクタにより遂行することができる。図１に示されるソーラーモジュール１００の電気箔導体等の電気導体１３は、導体用スルーホール２３，２４を介してコネクタハウジング２の内部に案内される。本実施形態において、２個の導体用スルーホール２３，２４は、コネクタハウジング２の内部へ複数の電気導体１３を導入するために、各スロットの形態で設けられる。導体用スルーホール２３，２４を通って導入された電気導体１３は図２には図示されていない。

中間接続構造３はコネクタハウジング２の内部に追加して設けられ、接続リード１１，１２を接続するための第１接続領域３１と、図１に示されるソーラーモジュール１００から供給される電気導体１３を接続するための第２接続領域３２とを具備する。図２に示される実施形態において、中間接続構造３は、印刷回路基板４の形態の基板構造を具備する。この基板構造は、電気導体構造を形成するよう印刷回路基板４に付けられた電気導体構造すなわちパターン（trace）４１を具備する。第１接続領域３１において、本例ではプラグイン舌片として構成された電気端子４２が印刷回路基板上に設けられる。ケーブル突起（lug）の形態である接続リード１１，１２の対応するプラグイン終端部は、電気端子４２上に押圧される。

第２接続領域３２において、印刷回路基板４は、それぞれ寸法的に安定した平坦な導体４３を有する。導体４３は、挿入された電気導体１３の各箔タイプの接続領域用の平坦な接触面を提供するよう構成されている。明確化のために図２には図示されていない箔タイプの接続領域は、平坦な導体４３上に載置され、導体４３に例えば半田付けされる。印刷回路基板４は、コネクタハウジング２内に固定された対応するねじにより貫通された、例えば印刷回路基板４の開口の形態である固定装置４６を介して、コネクタハウジング２に固定することができる。本実施形態のコネクタハウジング２において、印刷回路基板４の下に別のハウジング構造が示されている。このハウジング構造は、本発明との関係では必須の機能を果たすものではないが、コネクタハウジング２が別の用途に使用できるようにコネクタハウジング２に設けられている。例えば、構造は、印刷回路基板４が使用されない異なる中間接続構造を実施するために、コネクタハウジング２の異なる用途に使用することができる。

図２に示されているように、平坦なダイオードとして構成される複数のダイオード５が、印刷回路基板４上に、より正確にはパターン４１上にに実装されている。図３は、図２に示された中間接続構造３の詳細斜視図である。図３に示されるように、ダイオード５は、対向するほぼ平坦な２主面５１，５２を有する。一方の主面５１はダイオード５の可視上面を形成し、他方の主面５２はダイオード５の見えない下面を形成する。主面５１，５２は各側面５３により結合されるので、主面５１，５２及び側面５３は、本実施形態ではほぼ直方体形状のダイオード５を形成する。主面５１，５２は側面５３よりもかなり大きい。ダイオード５の平坦形状はこのようにして得られ、「平型ダイオード」とも称される。

ダイオード５は、印刷回路基板４のパターン４１、本実施形態の場合、各ダイオード５に隣接するパターン４１に各リード５４を介して接続される。パターン４１への第２電気接続部は、ダイオード５の下面に対して第２リード（図示せず）を介して形成される。１個のダイオード５が載置されるパターン４１は、対応するダイオード５を介して隣接するパターン４１にこのようにして接続される。

本実施形態において、同様のタイプの複数のダイオード５は、印刷回路基板４の前側に設けられ、印刷回路基板４のパターン４１に接続される。この場合、ダイオード５は、ダイオード５の熱的影響を低減するために、ダイオード５間の距離を大きくするように印刷回路基板４の平面内で相互にオフセットして（例えば、印刷回路基板４の縦軸及び横軸から対角線方向にオフセットして）配列される。しかし、別の実施形態では、１列に並んで（例えば、印刷回路基板４の縦軸に沿って）ダイオード５を配列することも可能である。

図３に示される接続構造において、パターン４１はダイオード５を介して直列に相互接続される。このような回路は、ソーラーモジュール１００の個々の太陽電池１０２が例えば個々の太陽電池１０２の直列接続で太陽電池回路に相互接続される場合に、特に使用される。この場合、太陽電池回路は、個々の異なる回路ノードで中間接続構造３の第２接続領域３２の各平面導体４３に接続される。これにより、太陽電池回路の回路ノード対は、ダイオード５を介して相互接続される。このため、ダイオード５はそれぞれバイパスダイオードとして機能する。バイパスダイオードは、例えば部分的に日陰になると、対応するグループの１個以上の太陽電池１０２が電気エネルギーを発生に全く寄与しないか、限定された程度でのみ寄与しない場合、ソーラーモジュール１００の太陽電池１０２の割り当てられたグループを過ぎて電流を分岐する。

印刷回路基板４のパターン４１は、本実施形態では二つの主な機能を果たす。第一は、パターン４１が、各ダイオード５を介して中間接続構造３の第１接続領域３１及び第２接続領域３２の電気的接続に使用されることである。第二は、パターン４１が、ダイオード５からの熱エネルギーを消散するための熱伝導構造としても使用されることである。熱エネルギーは、各ダイオードで廃熱として生成される。下に位置するパターン４１への熱移動は、ダイオード５の主面５２の比較的大面積を介すると良好である。パターン４１は、各ダイオードから吸収された熱を周囲に放出するための比較的大面積を有する。大面積の金属製パターン４１は熱伝導体として作用し、例えば図２及び図３に図示されていない封止材料を介して吸収した熱を消散することができる。

図４は印刷回路基板４の後側４−２の斜視図であり、前側４−１には、図２及び図３を参照して説明するようにダイオード５が実装される。印刷回路基板４の後側４−２は、後側４−２上では相互接続されないパターン４５を有する。パターン４５は、各めっきされたスルーホール４４を介して印刷回路基板４の前側４−１のパターン４１に接続された熱伝導構造としての機能を実質的に果たす。このため、２個の部分的な熱伝導構造が、めっきされたスルーホール４４により印刷回路基板４を貫通して相互接続されたパターン４１，４５の形態で印刷回路基板４の前側４−１および後側４−２に形成される。この手段により、パターン４１の表面積は印刷回路基板４の後側４−２へ拡大することができるので、ダイオード５の熱エネルギーの消散を改善するために表面積が増大される。

図５は、接続装置１内で配列するための中間接続構造３の別の実施形態を示す。ここで、打抜き加工された格子６が基板構造として使用されている。打抜き加工された格子６の個々の打抜き格子部材６−１〜６−６が各接続部６４を介して相互接続されたままである製造段階が図５に示される。個々の打抜き格子部材６−１〜６−６は、電気導体構造として作用するパターン６１をそれぞれ有する。さらに、寸法的に安定した平坦導体６３が設けられる。各平坦導体６３は、例えば図１に示されるソーラーモジュール１００の電気導体１３の箔タイプの接続領域のための平坦接触面として作用する。平坦導体６３は例えば（図６及び図７（Ａ）に図示のように）上方に曲げられ、箔タイプの接続領域は、各ばねクリップを介して平坦導体６３に接続されている。本実施形態において、図２及び図３に示される実施形態とは異なり、ソーラーモジュール１００への接続のために６本の平坦導体６３が設けられている。中間接続構造３を接続リード１１，１２に接続するために、打抜き加工された格子６の反対側に電気端子６２が設けられる。端子６２は、各接続リード１１，１２のワイヤを締め付けるために、例えばばねケージクランプ６５（図７（Ｄ）参照）を具備する。図５において、図２及び図３に示される実施形態とは異なり、接続リード１１，１２の接続のために４本の端子６２が設けられる。

図２及び図３を参照して説明した方法で、打抜き加工された格子６上に複数のダイオード５が実装される。ダイオード５は、各リード５４，５５を介して２個の隣接する打抜き格子部材６−１〜６−６に接続される。このため、打抜き加工された格子６の個々の部材６−１〜６−６の相互接続は、図２及び図３に示される印刷回路基板４のパターン４１の相互接続と同様であるが、図５に示される実施形態では、３個のダイオード５が互いに並列接続される。２個以下又は４個以上のダイオード５を互いに並列接続することも可能である。

図６は、図５の中間接続構造３の斜視図であり、打抜き加工された格子６上にダイオード５を実装した後、封止材料７が基板構造に付される。封止材料７は、封止材料７がダイオード５に接触してダイオード５から熱エネルギーを吸収するように、各ダイオード５を囲む。例えば、基板構造は、熱可塑性ポリマの形態の封止材料７で封止又は射出成形され、熱オーバーモールドとして知られたものを形成する。例えば、ヴァーナーヴィルト社（Werner Wirth GmbH）の製品「THERMELT」を封止材料７として使用することができる。ダイオード５から周囲への改善された熱消散は、このような熱オーバーモールドを使用して達成することができる。この場合、大面積の打抜き格子部材６−１〜６−６もまた、発生した熱を各パターン６１を介して封止材料７へ放出する熱伝導構造として作用する。

図７（Ａ）〜（Ｄ）は、異なる製造段階で、図５及び図６の中間接続構造３の種々の図を示す。図７（Ａ）は、封止材料７に打抜き加工された格子６を封止し、図６に示される程度までほぼ直方体状の封止本体を形成した後の中間接続構造３を示す側面図である。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）の側面図と比較して９０°回転した中間接続構造３を示す側面図である。図７（Ｃ）は、中間接続構造３の平面図である。ここで、打抜き加工された格子６は封止材料７にほぼ完全に封止され、打抜き加工された格子６の接続部６４（図５参照）は開口６６に位置したままである。

本発明に従った接続装置１の製造方法を以下に詳細に説明する。

基板構造を形成するために、図５に示される複数の打抜き格子部材６−１〜６−６を有する打抜き加工された格子６は、金属帯材から曲げ加工される。打抜き加工された格子６の打抜き格子部材６−１〜６−６は、接続部６４により最初は相互接続される。例えば、適当な金属帯材は、打抜き格子部材６−１〜６−６の形成に使用されるプレス機械を通る。次に、ダイオード５が例えば半田付けにより打抜き加工格子６上に実装され、接続部６４は最初は原形を保ったままである。続いて、このように曲げ加工された中間接続構造３は、封止材料７を付加するために、成形金型、例えば鋳造金型又は射出成形金型に挿入される。ここで、最終鋳造形状本体を形成した後に接続部６４が外部からアクセス可能であるように、開口６６が形成される。次に、接続部６４は、中間接続構造３が図７（Ｄ）に示されるように製造されるように、適当な工具（図示せず）により切断される。図７（Ｄ）は、接続部６４が開口６６から打ち抜かれたことを示す。さらにこの図では、端子６２に取り付けられたばねケージクランプ６５が見える。次に、このように形成された中間接続構造３は、接続リード１１，１２又はソーラーモジュール１００の電気導体１３を接続するために、図２に示されるコネクタハウジング２に挿入される。続いて、中間接続構造３はコネクタハウジング２に固定される。

図８及び図９は、種々の製造段階で基板構造として、打抜き加工された格子８を有する中間接続構造３の別の実施形態を示す。打抜き加工された格子８は、複数の打抜き格子部材８−１〜８−４を有し、種々の分離したパターン８１を有する導体構造を形成する。ダイオード５は、それらの一主面により多数の打抜き格子部材８−１〜８−４に実装される。寸法的に安定した平坦導体８３は、例えばソーラーモジュール１００の電気導体１３の箔タイプの接続領域用の平坦接触面として作用し、接続箔は、例えば永久弾性ステンレス鋼のばねの形態の各ばねクリップ８４により締め付けされる。これらばねクリップ８４はまた、図５ないし図７に図示される実施形態にも使用することができる。接続装置１から出てくる接続リード１１，１２は端子８２に接続される。ダイオード５を打抜き加工された格子８に半田付けした後、このように形成された中間接続構造３は封止材料７により封止され、残っている格子の接続部は開口８６を貫通して打ち抜かれる。中間接続構造３は、開口８７でコネクタハウジング２に固定することができる。前の実施形態とは異なり、例えばソーラーモジュール側に異なる方法で接続箔を相互接続できるために、系統だった直列型の相互接続は打抜き加工された格子８により実施されない。このため、ダイオード配線の形態が変更（可変パターン化）し、ソーラーモジュール側の異なる要求事項を考慮に入れることが可能になる。

図１０は、本発明に従った接続装置１の別の実施形態を部分的に断面した詳細斜視図である。上述した接続装置１の実施形態とは異なり、図１０の接続装置１又は中間接続構造３において、電気導体構造を有する基板構造４及び熱伝送構造は、互いに分離して配列される。図１０の実施形態によれば、熱伝導構造は、好適には金属板１０である熱伝導平坦板として構成される。金属板１０の平坦面上には、最適に熱移動するために一主面によりダイオード５が実装される。ダイオード５は、基板構造４のリード５７，５８上の電気導体構造に接続される。なお、電気導体構造は図１０には詳細に示されていない。この構成は、例えば図２及び図３に示される印刷回路基板に類似する構成である。

図１０に示される金属板１０、ダイオード５及び基板構造４の配列は、図６及び図７と同様に封止材料に埋め込むことができる。

金属板１０上に実装されダイオード５を有しコネクタハウジング２内に配置された金属板１０は、ヒートシンクに接続される。この目的のために、熱伝導体９の通過用の熱伝導スルーホール２５がコネクタハウジング２内に設けられる。熱伝導体９は金属板１０に接続される。熱伝導体９は、コネクタハウジング２の外部へのダイオード５の熱エネルギー消散を改善するために、表面積を増大する取付けリブを有する外部ヒートシンクを兼ねる。熱伝導スルーホール２５はコネクタハウジング２内で接続リードスルーホール２１に類似した開口であり、例えば余分な接続リードスルーホールとして別の用途で代わりの方法として使用することもできる。図２を特に示されるように、コネクタハウジング２の右側に別のスルーホール２６が設けられる。このスルーホール２６も、追加の金属板用の熱伝導として作用することができる。残りのダイオード５はこの追加金属板上に配置できるので、本実施形態では多数のダイオード５をコネクタハウジング２内に配置することもできる。

電気的導体ではないヒートシンクの形態の熱伝導体９は、コネクタハウジング２の外部への最適な熱伝導を達成するためにプラスチックで実施するのが好適であるので、第２接続構造３の、コネクタハウジング２の外部でアクセス可能な電気導電部材はない。

別の一実施形態において、図２及び図３に示されるように印刷回路基板４上にダイオード５を実装し、熱伝導構造の追加部品として金属板１０を設けることも可能である。この場合、印刷回路基板４上のダイオード５は、図６及び図７と同様に封止材料７により取り囲まれ、金属板１０も封止材料７内に埋め込まれる。これにより、熱は封止材料７を介してダイオード５又は印刷回路基板４から金属板１０に移動し、金属板１０は、図１０に示される熱伝導体９すなわちヒートシンクと同様の熱伝導体に接続される。このため、ダイオード５からの熱は、封止材料７及び金属板１０を介してコネクタハウジング２の外部へ消散される。

図１１及び図１２は、本発明に従った接続構造３の別の一実施形態を示す。本実施形態において、図１０の実施形態のように、熱伝導構造が１個以上の外部ヒートシンク、この場合はヒートシンク１５に接続され、熱エネルギーをコネクタハウジング２の外部に消散させる。この場合、ヒートシンク１５は、発生した熱を消散させるよう可能な限り大きな冷却表面積を形成するために、リブを有する本体として実施すると利点がある。

別の一実施形態において、熱伝導構造は、例えば陽極酸化アルミニウム板である板１４を有する。この板１４は中間接続構造３を少なくとも部分的に、好適にはほぼ全てを覆い、中央貫通箇所で外部ヒートシンク１５に接続される。例えば、板１４及びヒートシンク１５は共通部品であってもよく、板１４の副領域はコネクタハウジング２の内部に配置され、ヒートシンク１５の副領域はコネクタハウジング２の外部に配置される。板１４は、中間接続構造３から下面を介して熱エネルギーを吸収し、その熱エネルギーを外部ヒートシンク１５を介して放出する。

図１１の実施形態において、例えば印刷回路基板４の形態の基板構造と板１４との間に、層１７が配置される。層１７は非導電性の熱伝導ペーストである。層１７は特に印刷回路基板４の潜在的な粗面まで充填するよう使用されるので、円滑面及び平坦支持部が板１４用に形成される。これにより、殆ど完全な平坦面上で接触が生ずるので、熱抵抗を最小にすることができる。或いは、層１７は、熱伝導ペーストより硬い硬度を有し、印刷回路基板４の凹凸のより鋭利でない領域を取り除くのに使用される熱伝導パッドであってもよい。一実施形態において、本中間接続構造３内のダイオード５は印刷回路基板４の下面に配置され、熱エネルギーは印刷回路基板４の後側（図４参照）を解して消散される。図６を参照して説明した封止材料７は、本明細書では必ずしも必須ではない。

板１４は、板１４の金属部又はヒートシンク１５と中間接続構造３の活電部との間に、関連するＩＥＣ（国際電気技術委員会）規格（所与の場合に使用される電圧レベルに依存する）に規定された活電部品までの空間距離及び沿面距離が計測されるように構成され、配置される。特に、層１７は、この規格遵守を確実にするよう適切に構成され、寸法が設定されている。

図１２において、コネクタハウジング２は、その外側からコネクタハウジング２の上側領域のコネクタハウジング２を閉鎖するコネクタハウジングカバー１６を具備する。コネクタハウジングカバー１６は、保持部１８によりコネクタハウジング２に保持される。コネクタハウジングカバー１６、延いてはコネクタハウジング２には、板１４及び外部ヒートシンク１５（図１１参照）に接続された熱伝導体１９の通過用に孔としての熱伝導スルーホール２７が設けられており、ヒートシンク１５の冷却リブを介してコネクタハウジングの外部に、板１４により吸収された熱エネルギーを消散する。

本発明に従った接続装置を具備するソーラーモジュールの一実施形態を示す概略側面図である。 基板構造として印刷回路基板を有する、本発明に従った接続装置の第１実施形態の斜視図である。 図２の接続装置の実施形態の中間接続構造を示す斜視図である。 中間接続構造の後側の一実施形態を示す斜視図である。 本発明に従った接続装置の別の実施形態に使用するための基板構造として打抜き加工された格子を有する中間接続構造の別の一実施形態を示す平面図である。 封入材料を有する図５の中間接続構造を示す斜視図である。 封入材料内での封入後で打抜き加工された格子の接続部を貫通して切断した後の図５及び図６の中間接続構造を示す種々の図である。 製造段階において打抜き加工された格子を有する中間接続構造の別の一実施形態を示す斜視図である。 図８とは別の製造段階において打抜き加工された格子を有する中間接続構造の別の一実施形態を示す斜視図である。 本発明に従った接続装置の別の一実施形態を部分的に断面した詳細斜視図である。 外部ヒートシンクを有する、本発明に従った接続装置の別の一実施形態を示す斜視図である。 コネクタハウジングカバーが閉じた状態の、図１１の実施形態を示す斜視図である。

符号の説明

１ 接続装置
２ コネクタハウジング
３ 中間接続構造
４，６ 基板構造
４−１ 前側（第１側）
４−２ 後側（第２側）
５ ダイオード
６ 打抜き加工された格子
６−１〜６−６ 打抜き格子部材
７ 封止材料（熱伝導構造）
９，１５ 外部ヒートシンク
１０，１４ 金属板（熱伝導構造）
１１，１２ 接続リード
１３ 電気導体
１７ 層（熱伝導構造）
１９ 熱伝導体
２１，２２ 接続リード用スルーホール
２３，２４ 導体用スルーホール
２５，２７ 熱伝導スルーホール
３１ 第１接続領域
３２ 第２接続領域
４１，４５ パターン（熱伝導構造）
４３，６３ 平坦な導体
４４ めっきされたスルーホール
５１，５２ 主面
６１ 電気導体構造（熱伝導構造）
１００ ソーラーモジュール
１０２ 太陽電池

Claims (22)

1. 少なくとも１本の電気導体（１３）を少なくとも１本の接続リードに接続する接続装置であって、少なくとも１個の接続リード用スルーホール（２１，２２）及び少なくとも１個の電気導体用スルーホール（２３，２４）を有するコネクタハウジング（２）と、該コネクタハウジング内に配置され、前記接続リード（１１，１２）を接続するための第１接続領域（３１）及び前記電気導体（１３）を接続するための第２接続領域（３２）を有する中間接続構造（３）とを具備する接続装置において、
   前記中間接続構造（３）は、電気導体構造（４１，６１）を有する基板構造（４，６）、熱伝導構造（７，１０，１４，４１，４５，６１）及び少なくとも１個のダイオード（５）を具備し、
   該ダイオードは、対向するほぼ平坦な２主面（５１，５２）を有する平型ダイオードとして構成され、前記電気導体構造（４１，６１）に接続されると共に、少なくとも一方の前記主面（５２）により前記熱伝導構造（７，１０，１４，４１，４５，６１）に接続され、
   前記電気導体構造（４１，６１）は前記第１接続領域（３１）及び前記第２接続領域（３２）の電気的接続用に構成され、
   前記熱伝導構造（７，１０，１４，４１，４５，６１）は前記ダイオード（５）からの熱エネルギーを消散するよう構成され、
   前記熱伝導構造（４１，５１）は、前記基板構造の異なる少なくとも２側（４−１，４−２）上に配置され、前記基板構造の第１側（４−１）上に第１の部分熱伝導構造（４１）を形成すると共に前記基板構造の第２側（４−２）上に第２の部分熱伝導構造（４５）を形成し、
   前記ダイオード（５）は前記第１の部分熱伝導構造（４１）に接続され、
   前記熱伝導構造（４１，４５）は、前記第１の部分熱伝導構造（４１）を前記第２の部分熱伝導構造（４５）に接続するために、前記基板構造（４）を貫通するめっきされたスルーホール（４４）を有することを特徴とする接続装置。
2. 前記接続装置（１）は、前記接続リード（１１，１２）へのソーラーモジュール（１００）の電気接続用に構成され、
   前記第２接続領域（３２）は、前記ソーラーモジュールの少なくとも１個の太陽電池の電気接触領域（３）に接続されていることを特徴とする請求項１記載の接続装置。
3. 前記ダイオード（５）と接触して該ダイオードから熱エネルギーを吸収するように、該ダイオードを取り囲む封止材料（７）が設けられることを特徴とする請求項１又は２記載の接続装置。
4. 前記封止材料（７）は熱可塑性ポリマとして形成されていることを特徴とする請求項３記載の接続装置。
5. 前記基板構造（４，６）は板状であることを特徴とする請求項１ないし４のうちいずれか１項記載の接続装置。
6. 前記電気導体構造は前記熱伝導構造の少なくとも一部であることを特徴とする請求項１ないし５のうちいずれか１項記載の接続装置。
7. 前記熱伝導構造（７，１０，１４）は、前記コネクタハウジングの外部に熱エネルギーを消散させるための１個以上の外部ヒートシンク（９，１５）に接続されることを特徴とする請求項１ないし６のうちいずれか１項記載の接続装置。
8. 前記熱伝導構造は、少なくとも部分的に前記中間接続構造（３）を覆うと共に前記外部ヒートシンク（９，１５）に接続された板（１０，１４）を具備することを特徴とする請求項７記載の接続装置。
9. 電気導体ではない熱伝導構造（１７）が、前記基板構造（４）及び前記板（１４）の間に配置されていることを特徴とする請求項８記載の接続装置。
10. 前記熱伝導構造（７，１０，１４）は前記コネクタハウジング（２）内に配置され、
    前記熱伝導体（９，１５）を通すために前記コネクタハウジング（２）内に少なくとも１個の熱伝導スルーホール（２５，２７）が設けられ、前記コネクタハウジングの外部に熱エネルギーを消散させることを特徴とする請求項１ないし９のうちいずれか１項記載の接続装置。
11. 前記熱伝導体（１９）は電気導体ではないことを特徴とする請求項１０記載の接続装置。
12. 前記熱伝導構造（１０，１４）は前記基板構造（４）から分離して配置されていることを特徴とする請求項１ないし１１のうちいずれか１項記載の接続装置。
13. 前記ダイオード（５）と該ダイオードを封止する封止材料（７）は、前記基板構造（４）上に配置され、
    前記基板構造（４）から分離して配置された前記熱伝導構造（１０）の少なくとも一部は、前記封止材料（７）に埋め込まれていることを特徴とする請求項１ないし１２のうちいずれか１項記載の接続装置。
14. 前記熱伝導構造（１０，１４）は金属板として構成されていることを特徴とする請求項１ないし１３のうちいずれか１項記載の接続装置。
15. 前記基板構造は印刷回路基板（４）を具備し、
    前記電気導体構造（４１）は、前記印刷回路基板に付けられたパターンを具備することを特徴とする請求項１ないし１４のうちいずれか１項記載の接続装置。
16. 前記基板構造は、相互に分離した複数の打抜き格子部材（６−１〜６−６）を有する打抜き加工された格子を具備することを特徴とする請求項１ないし１５のうちいずれか１項記載の接続装置。
17. 前記基板構造（４，６）は、前記電気導体の少なくとも一つの箔タイプの接続領域（１３）用に平坦な接触面を提供するよう構成された寸法的に安定した少なくとも１個の平坦な導体（４３，６３）を具備することを特徴とする請求項１ないし１６のうちいずれか１項記載の接続装置。
18. 複数のダイオード（５）が前記電気導体構造（６１）に接続され、
    少なくとも２個の前記ダイオードが互いに並列接続されていることを特徴とする請求項１ないし１７のうちいずれか１項記載の接続装置。
19. 複数のダイオード（５）が前記電気導体構造（４１，６１）に接続され、
    少なくとも２個の前記ダイオードが、前記中間接続構造（３）の平面内で互いにオフセットして配置されていることを特徴とする請求項１ないし１８のうちいずれか１項記載の接続装置。
20. 請求項１ないし１９のうちいずれか１項記載の接続装置の製造方法であって、
    前記ダイオード（５）は前記中間接続構造（３）に実装され、
    次に、前記中間接続構造は封止材料（７）により取り囲まれ、
    このように形成された前記中間接続構造は前記コネクタハウジング（２）に挿入されることを特徴とする製造方法。
21. 前記基板構造（６）を形成するために、複数の打抜き格子部材（６−１〜６−６）を有する打抜き加工された格子（６）が金属帯材から形成され、
    前記打抜き格子部材は、初期は接続部（６４）により相互接続され、
    前記ダイオード（５）を実装すると共に前記封止材料（７）を塗布した後、前記接続部が（６４）切断されることを特徴とする請求項２０記載の製造方法。
22. 請求項１ないし１９のうちいずれか１項記載の接続装置と、少なくとも１個の太陽電池（１０２）とを具備するソーラーモジュール（１００）であって、
    前記接続装置の前記第１接続領域（３１）は、前記ソーラーモジュールの外部接続用の接続リード（１１，１２）に接続され、
    前記接続装置の前記第２接続領域（３２）は、前記太陽電池の電気接触領域に接続されることを特徴とするソーラーモジュール。

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