JP6726854B2 - ソーラーモジュール用裏面部材 - Google Patents

Description

本発明は、ソーラーモジュール用裏面部材に関する。

従来技術によれば、複数の機械的に感知可能なソーラーセルが互いに電気的に接続され、層システムに囲まれるようにソーラーモジュールを構成することが知られている。一般に、その間にソーラーセルが配置される、透明基板、特にガラス基板と、裏面カバー（バックシート）とを含む層システムは、ソーラーセルが機械的応力及び風化から保護されるという目的を果たす。同時に、ソーラーセルの電気コネクタも互いに層システムによって囲まれている。

通常、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）又は他の適切な材料のフィルムが言及した層の間に組み込まれ、熱及び圧力の影響下で層システムが共にラミネートされ得る。

ソーラーモジュールは、同時に、層によって囲まれたソーラーセルが外部に接触することができる電気端子を含む。この場合、ソーラーセルは、所望の出力電圧を提供するために、一般に直列に接続され、さらに、個別の回路を別々に取り付ける（tap）ことを可能にするために、通常、多数の電気端子が設けられる。例えば、ソーラーモジュールが部分的にシェードに入っている場合には、別々の取り付け（tapping)が必要又は有利である。従って、一般的には、多数の電気端子があり、それ自体が外部に接触可能でなければならない。

その場合の、従来技術のソーラーモジュールは、表面領域（雪、風）から作用した力を最初にフレームに、その後、サブストラクチャーの締め付け点（clamping points）に向かわせるために、比較的高いフレーム及び厚いガラス基板（約３．２ｍｍ）を必要とする。現時点では、フレームの高さとして３０ｍｍから４０ｍｍが通常である。

このため、フレーム部材は、４つの側面のすべてでモジュール積層体に押し付けられ、テープ又はシリコンでモジュール積層体に接続される。隣接するフレーム部分は、例えばプレスされることによって、フレームのコーナーにおいて圧力ばめで互いに取り付けられる。この場合、フレームプロファイルはモジュール積層体の周囲に延在し、ガラス表面に対して約１ｍｍの高さが生成される。

この場合のフレームプロファイルの使用には多くの欠点が伴う。フレームの周囲のガラス筐体はガラスの汚染を引き起こし、局所的なシェーディングの結果として歩留まりが低下することを意味する。これが受け入れられるか、それに応じて洗浄サイクルが適合される。さらに、高いフレームは出荷中の梱包密度が低くなり、結果としてコストが高くなる。フレームの高さを低減するために、十分な安定性で最小のフレーム高さを提供できるように、詳細なシミュレーション及びテストが実行される。

面荷重をフレームに分散させると、モジュールが２つの軸を中心にして曲がる結果となり、セル、特にモジュールの中央部に大きな機械的応力が発生する。モジュールは４つのポイントでのみ支持されている。さらに、曲げ中、（セルの平面を超えて）中性相（neutral phase）は理想的ではなく、モジュールの表面にわたってその位置を変える。これは、表面にわたって不均質であるセル／セルコネクタ間の引っ張り応力及び圧縮応力の分布をもたらし、ソーラーセルが追従できない約２軸（球形）の曲げを生じ得る。これはセルの破損のリスクを増大させる。

これに対抗するために、より厚いガラス基板及び／又はより安定したフレームが使用され、これはコスト高、重量増加、輸送の困難化等を伴う。フレームの組み立ては、作業、人員、及び時間の点でかなりの支出を伴い、自動化されていないか又は部分的にのみであり、生産支出が大幅に増加する。

さらに、裏面側の熱放散は好ましくない。ソーラーセルの効率はより高い温度で低下するため、良好な冷却は効率を高める効果を有する。しかし、閉じたフレームプロファイルは、実際に対流を妨げる。特に、屋根の中又は上の、屋根領域から僅かな距離のところに設置した場合、フレームモジュールを備えたソーラーモジュールの場合の熱放散は貧弱であり、効率は最適を下回る。

また、モジュールを取り付けるには、フレームの高さに合致するように作られた、又は、高さが可変であり、結果として高価な特別なクランプが必要であるという欠点もある。従って、クランプを備えたモジュールを取り付けることは、必要とされる個々の材料及び付随する保管コストだけでなく、必要とされる取り付け時間に関して、比較的面倒であり費用がかかる。

従って、代わりに、バックレール及びセンターレールを備えた、いわゆる固定部材（fasteners）が開発されている。この場合、モジュール積層体の裏面には、バー、ボックス部分、Ｕ字形又は二重のＴ字形のプロファイル又は異なるデザインのバックレールが固定される。

これはまた、多くの問題を伴う。バックレールは同様に、モジュールの裏面のいくつかの点でのみ支持される。その結果、バックレールは比較的高くする必要がある。高いバックレールは出荷中の梱包密度が低くなり、結果として、既知のフレームモジュールに匹敵する高い輸送コストをもたらす。

バックレールシステムはまた、曲げ中、（セルの平面を超えて）中性相が理想的ではなく、モジュールの表面にわたってその位置を変える点で、フレームモジュールに匹敵する。これは、表面にわたって不均質であるセル／セルコネクタ間の引っ張り応力及び圧縮応力の分布をもたらし、同様にセルの破損のリスクが増大する。レールの取り付けは、ラミネーションプロセスの後にのみ行われ、別々のプロセスステップが必要であるため、製造時間及びコストが増加する。

バックレールを備えていても、裏側の熱放散は最適を下回る。対流は、レールによって（少なくとも一方向に）妨げられている。特に、屋根の中又は上の、屋根領域から僅かな距離のところに設置した場合、熱放散は貧弱である。フレームモジュールに関して既に説明したように、良好な冷却はソーラーモジュールの効率にとって重要である。

さらに、バックレールを備えたソーラーモジュールを固定するのは面倒である。一般に、ソーラーモジュールには２つのバックレールが用いられる。これらは、例えば積層体の裏面の中央に配置され、特にバックレールの短い突出端に固定されるが、バックレールに沿った他の点でも固定が行われてもよい。これには、特に、大きな曲げ距離があり、バックレールの寸法を大きくする必要があるという欠点がある。

結果として、従来から、ソーラーモジュールにフレームモジュール又はバックレールのいずれかを設けることが知られている。しかしながら、いずれの変形例でも、ソーラーモジュールの最適な冷却を達成することができず、その取り付けは面倒である。さらに、技術的な状況では、発生する力を吸収するために、厚いガラス基板を有する非常に安定したフレーム構造又は大きな直径を有するバックレールが必要である。しかしながら、いずれの場合においても、表面にわたって不均質であるセル／セルコネクタ間の引っ張り応力及び圧縮応力の分布が存在し、セルの破損のリスクが増大する。さらに、輸送は、全体的に大きな直径によってより高価になる。

独国特許出願公開第１０２００９０２０４２６号明細書、独国実用新案出願公開第２０２００８０１３７５５号明細書及び仏国特許出願公開第２９６７８１７号明細書は、ソーラーセルから異なる距離に配置された材料シートの部分を有するソーラーモジュールのための裏面部材を開示している。これらの裏面部材は、材料の成形又は切断によってのみ製造され、この場合、特にソーラーモジュールの不都合な冷却不良が得られるという欠点がある。従来から知られるこれらの実施形態によれば、冷却に用いられる空気は、モジュールの長さ又は幅の全てを通って流れなければならない。これにより、より高い流れ抵抗が生じ、その結果、空気の交換が少なくなり、ソーラーセルモジュールと冷却空気との間の温度勾配が低減される。

裏面部材が絶縁体として作用でき、その結果、ソーラーセルの温度が標準的なフレームを有する従来のモジュールの場合よりも高くなり得ることは、既知の解決策では特に不利である。

変換効率は、ソーラーセルの温度が上昇するにつれて低下するため、これは特に不都合な関連効果である。

独国特許出願公開第１０２００９０２０４２６号明細書 独国実用新案出願公開第２０２００８０１３７５５号明細書 仏国特許出願公開第２９６７８１７号明細書

従って、本発明は、従来技術の欠点を克服する目的に基づいており、特に、ソーラーモジュールに作用する力を吸収し、それを固定するための装置を提供し、効率的な製造及び取り付け、良好な冷却及び輸送コストの低減を可能にする。

この目的は、いくつかの部分に切断され、特にエンボス加工及び／又はスタンピングされた形状の材料シートから形成されたソーラーモジュールの裏面部材であって、前記材料シートのいくつかの部分は第１の平面に配置され、いくつかの部分は前記第１の平面に平行な少なくとも１つの第２の平面に配置され、前記材料シートは、前記第１の平面を前記第２の平面から離間距離を保つために、前記第１の平面から前記第２の平面への移行領域内に間隔部材を形成し、少なくとも１つの第１の材料シート部分は、前記第１の平面の前記材料シートの第１の外側端から反対側の第２の外側端まで連続的に、特に直線的に延びており、ｎ＝１、２、３、４、５、６、７、８、９又はそれ以上のｎ個の第１の材料シート部分は、前記第１の平面の前記材料シートの第１の側縁から反対側の第２の側縁まで延び、及び／又は、ｍ＝１、２、３、４、５、６、７、８、９又はそれ以上のｍ個の第２の材料シート部分は、前記第１の平面の前記材料シートの第３の側縁から反対側の第４の側縁まで延在し、前記第１及び第２の材料シート部分は、特に互いに直角に延びており、前記材料シートから形成された材料シート部分は、少なくともいくつかの部分で、それらが同じ平面内に位置しない領域において、成形及び切断することによって前記裏面部材に開口を形成する、裏面部材によって達成される。

本発明の範囲内において、エンボス加工及びスタンピングは、従来の機械的金属加工を排他的に意味するものではなく、レーザー切断又はウォータージェット切断、エッチング等のすべての既知の分離プロセスであると理解すべきである。

本発明によれば、線状に延びる材料シート部分は、特に、一実施形態によれば、材料シート部分が互いに撚り合わされていないことを排除すべきではない。

本発明の範囲内で、平行な平面は、互いに局所的に平行な２つの平面のみを意味すると理解すべきではなく、第１の平面と第２の平面との間の距離も局所的に変化し得る。しかし、本発明によれば、平均して、表面領域がモジュールの領域にわたって平行に形成されることが好ましい。

本発明に係る裏面部材は、この場合、ソーラーモジュールの裏面に配置することができる。従って、本発明の一実施形態によれば、従来技術に対応する方法で周辺フレームエッジが形成されず、付随する欠点が回避されることが特に有利である。特に、ソーラーセルを遮光して、効率に悪影響を及ぼす、塵が蓄積しうる重大な点は存在しない。しかしながら、材料シートは、必要に応じて、繰り返しの曲げ（repeated bending）によって端でソーラーモジュール用の一種のフレームを形成することができる。本発明に係るフレームは、好ましくは、この場合、裏面部材の高さを有しており、従来技術の欠点を回避することができる。

本発明に係る裏面部材は、この場合、第１の面に延在するソーラーモジュールの平面に対して縦方向及び横方向に延在する第１及び／又は第２の材料シート部分を有する。取り付け状態では、ソーラーモジュールからの離間距離が保持される。材料シート部分は直線的に延びることができるが、例えば、ハニカムパターンのようなある幾何学的形状を形成するために、湾曲及び／又はジグザグのような代替方法で拡張することも考えられる。この場合、材料シート部分の幅は、材料シート部分に沿って変化してもよい。このようにして、材料シート部分の剛性を後の荷重に局所的に適合させることが可能になる。

第１の面の本発明に係る構成は、フレーム付きモジュールの場合とは異なり、荷重（風、雪等の面荷重）下では、荷重が表面領域にわたって吸収されることを意味する。その結果、モジュールの構造高さ及びガラス基板の直径を小さくすることができる。

さらに、ソーラーモジュールは、例えば、縦方向又は横方向の部材のように作用するが、縦方向及び横方向の部材に沿って作用する４点（フレームモジュールの場合又はバックレール付きモジュールの場合のように）だけでなく、材料シート上に支持され得る。この場合、面荷重の結果として生じるモジュールの曲げは、支持体に対して直角に、すなわち一方向にのみ起こり、フレーム化されたモジュールの場合のように二方向で同時に起こらない。従って、セルに対する機械的ストレスは非常に小さい。これは、特に、ガラス基板の厚さと裏面部材の構成（高さ、材料、材料の厚さ、材料シートの幾何学的形状）との巧妙な組み合わせによって、中性相がセルの平面に入れられるときに当てはまる。

ソーラーモジュールがセントラルチューブ（central tube）を有するソーラートラッカー上に固定されている場合、例えば、ソーラーモジュールの中心に、モジュールを追加的に支持するベースがあってもよい。

荷重下では曲げは一方向のみで起こるため、中性相がセルの平面にあれば、より大きな曲げを受け入れることも可能である。この場合、セル破損率は、対称ガラス／ガラスモジュールの場合と同様に低いが、コストが低く、冷却が良好である。

さらに、裏面部材は、押し出された金属プロファイルに類似した形態又は押出された金属プロファイルの形態で構成されているため、局部的な荷重（サブストラクチャー、風等の応力）は、裏面部材でよく吸収される。この特性は、押出の精密な成形によって決定され、結果として要求に適合させることができる。

また、本発明に係る裏面部材の第２の平面は、熱伝導装置として作用し、結果としてソーラーモジュールを冷却する働きをする。一方、この場合、材料シート全体の大きな表面が周囲に熱を放出するために利用される。他方、ソーラーモジュールの裏面には第２の平面の大きな支持領域があり、ここでは熱の良好な放散が起こり得る。

また、空気は、裏面部材を通って流れ、さらなる冷却に寄与することができる。裏面部材の２つの面の間にある多数の開口部及び支柱は、低流量でも裏面部材の２つの面の間でより良く熱を放散する乱流が生じることを意味する。

本発明によれば、これは、材料シート部分が形成される材料シートに形成された切れ目によって可能になる。この場合、冷却空気は、２つの材料シート部分の間の領域に入り、２つの面の間の領域から離れることができ、従来技術によって提供される裏面部材によって可能になるよりもはるかに優れた冷却効果をもたらす。従来技術に係る裏面部材の場合、空気はモジュールの完全な長さ又は幅を通って流れなければならず、既に述べたように、一方ではより大きな流れ抵抗を生じ、結果として空気の交換が少なくなり、他方でモジュールと冷却空気との間の温度勾配を低減するため、絶縁効果を有することも可能である。変換効率はソーラーセルの温度が上昇するにつれて低下するため、本発明に係る解決策は特に有利である。

従って、本発明に係る裏面部材は、ソーラーモジュールに容易に、迅速に、しっかりと接続することができるただ１つの構成要素を用いることを可能にする。この場合、裏面部材は、ラミネーションプロセス中に適用されることもある。ソーラーモジュールから離れて対向する第１の平面は、（モジュールの曲げ中の）引張力及び圧縮力を吸収し、第２の平面は熱放散のための大きな支持領域を提供する。

さらに、発生する力をより良く吸収することにより、モジュールの層、特にガラス基板に関して、及び、必要とされないフレーム部材及びバックレールに関して、ソーラーモジュールの厚さを減少させることができる。これにより、コストがさらに削減され、輸送の実現性が最適化される。

従って、本発明に係る裏面部材は、ソーラーモジュールに作用する力を吸収して、これを固定することができ、ソーラーモジュールの効率的な製造及び取り付け、良好な冷却及び輸送コストの低減を可能にする。

この場合、特に、第１の材料シート部分が互いに平行に配置され、及び／又は、第２の材料シート部分が互いに平行に配置されることが提供され得る。

ｎ個の前記第１の材料シート部分は、前記第１の平面で、前記材料シートの第１の側縁から反対側の第２の側縁まで連続的に延びており、及び／又は、ｍ個の前記第２の材料シート部分は、前記第１の平面で、前記材料シートの第３の側縁部から反対側の前記第４の側縁まで連続的に延びていてもよい。

言うまでもなく、配置の他の変形も考えられ、材料シート部分自体は、直線的に、又は曲線の形態、又は任意の所望の幾何学的形状で延びることができる。ｐ＝１、２、３、４、５、６、７、８、９又はそれ以上のｐ個の前記第２の平面は、互いに間隔をおいて配置され、特に前記第１の平面のｎ個の前記第１の材料シート部分及び／又はｍ個の前記第２の材料シート部分の間にそれぞれ配置されるシート状部材を含んでいてもよい。

互いに直角に延びる第１及び第２の材料シート部分の配置は、成形によって、第２の平面内に配置される領域を規定することを可能にする。これは、本発明の一実施形態によれば有利であり得る。

本発明の一実施の形態によれば、前記第２の平面の前記シート状部材の各々は、１つの間隔部材、特に４つの間隔部材によって、前記第１の平面の前記第１及び／又は第２の材料シート部分に接続され、前記間隔部材は切断及び成形によって形成されることが好ましい。

本発明の目的のために、切断は広く理解されるべきであり、材料シート部分又は材料シートの部分的又は完全な切断を指す。これに関して、多数の分離プロセスが従来技術において知られている。

本発明に係る裏面部材は単一の材料シートから形成され、間隔部材は第１の平面と第２の平面との間の移行を形成する。間隔部材は、特に、第１の平面から第２の平面への力の伝達を可能にするように設計、設定される。裏面部材は、ｑ＝１、２、３、４、５、６、７、８、９又はそれ以上のｑ個のセルを有し、ｑ個の前記セルのそれぞれは、前記第１の平面の２つの前記第１の材料シート部分、２つの前記第２の材料シート部分と、前記第２の平面の前記シート状部材から形成されてもよい。

この場合、第１の第１の材料シート部分が第１の側端部（side end）を形成し、第２の第１の材料シート部分が第１の側端部とは反対の第２の側端部を形成し、第１の第２の材料シート部分が前記第１及び第２の側端部に直角に配置される第３の側端部を形成し、第２の第２の材料シート部分が前記第３の側端部とは反対の第４の側端部を形成し、前記第２の第２の材料シート部分から始まり、前記第１の第１の材料シート部分に平行な、第１の距離で、前記第１の第２の材料シート部分から第１の離間距離まで延在する前記材料シートの第１の切り欠きと、前記第２の第２の材料シート部分から始まり、前記第１の第１の材料シート部分に平行な前記第１の距離よりも大きい第２の距離で、前記第１の第２の材料シート部分から前記第１の間隔よりも大きい第２の離間距離まで延在する前記材料シートの第２の切り欠きとを形成することによって、及び／又は、前記第１の第２の材料シート部分から始まり、前記第２の第１の材料シート部分に平行な、第１の距離で、前記第２の第２の材料シート部分から第１の離間距離まで延在する前記材料シートの第３の切り欠きと、前記第１の第２の材料シート部分から始まり、前記第２の第１の材料シート部分に平行な前記第１の距離よりも大きい第２の距離で、前記第２の第２の材料シート部分から前記第１の間隔よりも大きい第２の離間距離まで延在する前記材料シートの第４の切り欠きとを形成することによって、及び／又は、前記第１の第１の材料シート部分から始まり、前記第１の第２の材料シート部分に平行な、第１の距離で、前記第２の第１の材料シート部分から第１の離間距離まで延在する前記材料シートの第５の切り欠きと、前記第１の第１の材料シート部分から始まり、前記第１の第２の材料シート部分に平行な前記第１の距離よりも大きい第２の距離で、前記第２の第１の材料シート部分から前記第１の間隔よりも大きい第２の離間距離まで延在する前記材料シートの第６の切り欠きとを形成することによって、及び／又は、前記第２の第１の材料シート部分から始まり、前記第２の第２の材料シート部分に平行な、第１の距離で、前記第１の第１の材料シート部分から第１の離間距離まで延在する前記材料シートの第７の切り欠きと、前記第２の第１の材料シート部分から始まり、前記第２の第２の材料シート部分に平行な前記第１の距離よりも大きい第２の距離で、前記第１の第１の材料シート部分から前記第１の間隔よりも大きい第２の離間距離まで延在する前記材料シートの第８の切り欠きとを形成することによって、少なくとも１つの前記間隔部材、特に４つの前記間隔部材が、前記シート状部材を前記セル内の前記第１及び第２の材料シート部分から間隔を隔てて保持するために形成されることが好ましい。

このような材料シートの配置により、第３の材料シート部分が第１の平面から第２の平面への移行を形成するので、多数のシート状部材が第１の平面から第２の平面に移送され、特に第１の平面に平行に配置されることが可能となる。この場合、これらの第３の材料シート部分も間隔部材を提供する。さらに、前記材料シートは、金属、高級鋼、鋼板、鉄板、銅、黄銅、アルミニウム、プラスチック、射出成形プラスチック及び／又は部分的な内包金属（encapsulated metal）からなるか、及び／又は、それらを含み、特に、０．２ｍｍ〜４ｍｍの範囲、好ましくは０．４ｍｍ〜２ｍｍの範囲、特に好ましくは０．５ｍｍ〜１ｍｍの範囲の厚さを有してもよい。

前記裏面部材は、ソーラーセル及び／又はソーラーセルマトリックスの電気的接触のための接続ソケットを受容するために、及び／又は、ソーラーセル及び／又はソーラーセルマトリックス、特に、ソーラーセル及び／又はソーラーセルマトリックスのクロスコネクタの隙間に露出された領域の電気的接触を可能にするために、前記第１の平面及び／又は前記第２の平面に少なくとも１つの隙間を有することが有利であり得る。

ソーラーモジュールは、同時に、層によって囲まれたソーラーセルが外部に接触することができる電気端子を含む。この場合、ソーラーセルは、所望の出力電圧を提供するために、一般に直列に接続され、さらに、個別の回路を別々に取り付ける（tap）ことを可能にするために、通常、多数の電気端子が設けられる。銅ストリップのような金属ストリップは、追加の金属又は合金コーティングを有するか、又は有しておらず、とりわけ、セルコネクタ及びクロスコネクタとして使用される。このような金属ストリップは、電気的に接続される２つのソーラーセルストリング間の各接続のための別個のクロスコネクタとして設けられる。そして、セルコネクタ自体がクロスコネクタにはんだ付けされる。例えば、ソーラーモジュールのラミネーションの前に、電気端子を形成するために端子ラグをＥＶＡバックシートから引き出すことができる。ラミネーションの後、ソケット又はプラグ等の端子部材は、外部に導かれたこれらの端子ラグに、例えばはんだ付けによって接続され得る。このためには、例えば、接続ソケットがシリコンによってラミネートの裏面に接着され、次いでソーラーセルの端子ラグが接続ソケットの接点に電気的に接続される。電気接触が行われた後、接続ソケット自体は、それを封止するための材料、特に放射線硬化材料で充填されてもよく、及び／又は任意に封止カバーが接続ソケット上に取り付けられてもよい。

本発明に係る裏面部材が既に電気的接触及び接続ソケットのためのクリアランスを有する場合、これは簡単な手段及び最小限の労力で可能である。

本発明に係る裏面部材がクロスコネクタのための開口部のみを有する場合、接続ソケットとラミネート層の裏面との間の領域は、材料シートの熱伝導性材料で覆われ、このようにして、クロスコネクタによって接触されるダイオードの廃熱のより良い放熱のために役立つことができる。前記材料シートは、特にソーラーモジュールの前記裏面部材とサブストラクチャーとの接続領域に配置された補強部材を含んでもよい。これは、裏面部材を補強するのに役立ち、その安定性を高める。

本発明によれば、前記第２の平面、特に前記第２の平面の少なくとも１つの前記シート状部材が、第３の平面が形成されるように、及び／又は、成形され、特にエンボス加工された表面構造を有するように、特にハニカム成形されるように、成形されてもよい。

このような第３の平面及び／又は第２の平面の構造は、例えば、機械的剛性を改善するためではなく、さらに最適化された冷却のために役立ち得る。

材料シートの縁部がセルの平面の方向に縁取られるようにしてもよい。その結果、切断による怪我を避けることができる。

前記ソーラーモジュールの電気的接触のための、アイレット、クランプ、ケーブルガイド及び／又はケーブルダクトを保持することが含まれ、及び／又は、電気的接触部材、特にケーブル及び／又はプラグの安全な輸送を可能にするために、前記裏面部材が端領域（edge region）に隙間を有してもよい。

この構成により、さらに取り付け材料（ケーブルタイ等）を省くことができる。

前記裏面部材の少なくとも１つの外縁（outer edge）、特に２つの対向する外縁、好ましくは全ての縁が、フランジ加工によって形成されており、特に剛性に適したプロファイル、特にボックスプロファイルであってもよい。

そのようなフランジ加工は、裏面部材のさらなる剛性のために役立つ。

一実施形態によれば、前記裏面部材の少なくとも１つの外縁、特に２つの対向する外縁、好ましくは全ての縁が隙間及び／又は構成を含み、さらなる裏面部材の同等の隙間及び／又は構成内に入れるか、又は、作用可能に接続され、２つの裏面部材を互いに整列させるように設計、設定されていてもよい。

これにより、多くの裏面部材が、手間のかかる厳密な手動アライメント及び再測定の必要なしに、互いに容易に接続され得る。その結果、取り付け時間を大幅に短縮することができる。

前記裏面部材の少なくとも１つの外縁、特に２つの対向する縁、好ましくは全ての縁が、特に、前記裏面部材を、取り外し不可能に、又は、取り外し可能に、更なる部材及び／又はサブストラクチャーに接続するように設計、設定された、特に穴の形態の固定装置及び／又は隙間を備えてもよい。裏面部材のこのような構成により、サブストラクチャーに応じて、裏面部材をねじだけで、さらなる材料（クランプ）なしに固定することが可能である。

最後に、前記裏面部材は、成形材料シートからなり得る。

本発明は、少なくとも２つのソーラーセルと、前記ソーラーセルの裏面に配置された本発明に係る少なくとも１つの裏面部材とを含み、少なくとも１つの前記裏面部材の第２の平面が、前記ソーラーセルの前記裏面に面して配置されているソーラーモジュールを提供する。

この場合、１又はそれ以上の裏面部材は、完全なバックシートではなく支持されるべき関連領域のみがそれにより作用するように、層状構造の裏面上の同じ長さ又は異なる長さのシートに配置されてもよい。例えば、追跡システム（tracker system）又は特別な押し込みシステム（push-in system）のために、本発明による裏面部材の特定の形態を提供することが可能である。このようにして、材料の使用を最小限に抑えつつ、一般的な設置状況に対する機械的安定性の最適な適合を行うことができる。しかし、この場合、発生する力を最適に吸収できるように、層システムの張力及び圧縮の主方向が裏面部材によって完全に覆われていると有利であることが判明している。

この場合、前記ソーラーモジュールは、バックレールを含むモジュールフレーム又は取付システムを備えていない。

いずれの場合においても、少なくとも１つのシート状部材及び／又は少なくとも１つのセル、特に、ｒ＝１、２、３、４、５、６、７、８、９又はそれ以上、好ましくは、ｒ＝１、４、９又は１６であるｒ個のシート状部材及び／又はセルが、いずれの場合においても、少なくとも１つの前記ソーラーモジュールのソーラーセルマトリックスの前記ソーラーセルと、少なくとも部分的に重なって、特に、一致して、前記裏面部材の前記第２の平面に配置され、ｒ個のシート状部材及び／又はセルは、前記ソーラーセルのそれぞれの前記裏面に対向していてもよい。

最後に、前記裏面部材が前記ソーラーモジュールの裏面全体を覆うか、又は、少なくとも１つ又はそれ以上の前記裏面部材が前記ソーラーモジュールの前記裏面の一部の領域を覆っていてもよい。本発明は、以下のステップを、特にこの順序で備えるソーラーセルモジュールの製造方法を提供する。
ａ）基板パネルを準備し、
ｂ）前記基板パネル上に互いに電気的に接触している少なくとも２つのソーラーセルを配置し、
ｃ）前記ソーラーセルの裏面に、少なくとも１つの裏面側ラミネート層を配置し、
ｄ）本発明に係る少なくとも１つの裏面部材を前記裏面側ラミネート層上に配置し、
ｅ）前記ソーラーモジュールをラミネートする。

方法は、この場合、ステップｅ）の後に、以下のステップを、特にこの順序で備え得る。
ｆ）前記ラミネートをトリミングし、
ｇ）前記ソーラーモジュールの電気的接触のために接続ソケットを配置する。

本発明は、また、以下のステップを、特にこの順序で備えるソーラーセルモジュールを製造するための代替方法を提供する。
ａａ）基板パネルを準備し、
ａｂ）前記基板パネル上に互いに電気的に接触している少なくとも２つのソーラーセルを配置し、
ａｃ）前記ソーラーセルの裏面に少なくとも１つの裏面側ラミネート層を配置し、
ａｄ）少なくとも裏面側ラミネート層をラミネートし、
ａｅ）前記ラミネートを任意にトリミングし、
ａｆ）前記ソーラーモジュールの電気的接触のための接続ソケットを任意に配置し、本発明に係る少なくとも１つの裏面部材を前記裏面側ラミネート層上に配置し、前記裏面部材を前記裏面側ラミネート層に、特にシリコン又はポリウレタン接着剤によって接続する、
又は、
ａｇ）本発明に係る少なくとも１つの裏面部材を前記裏面側ラミネート層上に配置し、前記裏面部材を前記裏面側ラミネート層に、特にシリコン又はポリウレタン接着剤によって接続し、前記ソーラーモジュールの電気的接接触のための接続ソケットを配置する。

本発明に係る方法は、ソーラーモジュールを製造するための、より迅速で、より簡単で低コストのプロセスを可能にする。

従来の製造方法では、まず、ガラス基板上にＥＶＡ層を配置して基板パネルを形成し、その上にソーラーセルを配置する。他のＥＶＡ層及びバックシート、すなわち裏面ラミネート層が、ソーラーセルの裏面に適用され、続いてモジュールがラミネートされる。ラミネーション後、積層体はトリミングされ、電気的接触のための接続ソケットが配置される。

この工程の後にのみ、層状構造に接続されたフレーム部材が、シリコン処理され、取り付けられる。同時に、フレームのコーナー角部品がフレーム部材内に押し込まれる。

本発明に係る第１の方法によれば、本発明に係る裏面部材は、モジュール構造の間にモジュールの裏面に既に接続されており、特に、接触領域の表面領域に接着接合されている。これは熱放散にとって重要である。後者はラミネートプロセス（ラミネーター、オートクレーブ）中に行うことができる。このようにして、従来のモジュールと比較して一連の作業ステップと装置を節約することができる。

あるいは、裏面部材のこのような接着接合は、モジュールのラミネーション後にのみ行われてもよい。この場合にも、１つの接続ステップしか必要ないため、相当数の作業ステップが節約される。

本発明のさらなる特徴及び利点は、本発明の例示的な実施形態が本発明を制限することなく、模式的な図面に基づいて例として説明される、以下の説明から明らかになる。図面では：

本発明に係る裏面部材の概略斜視図である。 本発明に係る裏面部材の第２の実施形態の概略斜視図である。 本発明に係るさらなる裏面部材及びソーラーモジュールの一実施形態の概略斜視図である。 本発明に係る裏面部材及び図3に係るソーラーモジュールの一実施形態の概略側面図である。

図１には、本発明に係る裏面部材１の第１の実施形態が示されている。裏面部材１は成形された材料シート３から成り、材料シート３のいくつかの部分は第１の平面５に配置され、いくつかの部分は第１の平面５に平行な、第２の平面７に配置される。第１の平面５から第２の平面７への移行領域において、第１の平面５を第２の平面７から離間距離を保つために、材料シート３は間隔部材９を形成する。２つの第１の材料シート部分１１、１１'は、この場合、互いに平行に、かつ互いに平行に配置された２つの第２の材料シート部分１３、１３'に対して直角に延びている。

この場合、第１の第１の材料シート部分１１は第１の側端部（side end）１５を有し、第２の第１の材料シート部分１１’は第１の側端部１５とは反対の第２の側端部（図示せず）を有する。第１の第２材料シート部分１３は、第１及び第２の側端部１５に直角に配置された第３の側端部を有し、第２の第２の材料シート部分１３’は、第３側端部１７とは反対側の第４の側端部１７’を有する。この構成は、例として与えられたものとしてのみ理解されるべきである。代替的に、側端部１７、１７’は湾曲していてもよく、間隔部材９は矩形に形成されていない。もちろん、第１及び第２の面５、７の尖ったコーナーは、丸みを帯びて形成されていてもよい。

成型することにより、材料シート３の第１の切り欠きは、第２の第２の材料シート部分１３’から始まり、第１の第１の材料シート部分１１に平行な、第１の距離２１で、第１の第２の材料シート部分１３から第１の間隔距離１９まで延在し、材料シート３の第２の切り欠きは、第２の第２の材料シート部分１３’から始まり、第１の第１の材料シート部分１１に平行な、第１の距離２１よりも大きい第２の距離２１’で、第１の第２の材料シート部分１３から第１の離間距離１９よりも大きい第２の離間距離１９’まで延在する。

第２の平面７を第１の平面５から離間距離に保ち、第２の平面７に作用する力を第１の平面５に伝達するために、それぞれの場合に９０°回転された対応する切り欠きがある。図２は、本発明に係る裏面部材１’のさらなる実施形態を示す。これは、図１の例示的な実施形態に係る９個のセル２３を含む。

図1及び他の図では、材料シートに形成された開口部によって空気の最適な循環を可能にすることができることがよく分かり、矢印Ａによって例示される。

ここでも、セル２３の数は、例として与えられるものとしてのみ理解されるべきであり、それらは、対称的又は非対称的に所望の数で形成され得ることは言うまでもない。９個の切り欠きは全て、図２において同じ回転方向を有する。しかしながら、回転の方向も異なっていてもよい。

図３は、本発明に係るソーラーモジュール２５を示しており、斜視図において、別の裏面部材１’’に接続されている。

図4は、ソーラーモジュール２５の概略断面図を示す。

この場合、本発明に係る裏面部材１’’の構成的な変形は、第１の平面５と第２の平面７との間に配置された第３の平面２７によって異なる。上述したように、材料シート３によって形成された面の形状及び数は、ソーラーセルを含む層状構造２９を安定させて固定するために、特定の用途に適合させることができる。

前述の説明、特許請求の範囲及び図面に開示された本発明の特徴は、様々な実施形態において本発明を実施するために個々に及び所望の組み合わせの両方で不可欠であり得る。

Claims (22)

1. いくつかの部分に切断され、特にエンボス加工及び／又はスタンピングされた形状の材料シートから形成されたソーラーモジュールの裏面部材であって、
   前記材料シートのいくつかの部分は第１の平面に配置され、いくつかの部分は前記第１の平面に平行な少なくとも１つの第２の平面に配置され、
   前記材料シートは、前記第１の平面を前記第２の平面から離間距離を保つために、前記第１の平面から前記第２の平面への移行領域内に間隔部材を形成し、
   少なくとも１つの第１の材料シート部分は、前記第１の平面の前記材料シートの第１の外側端（lateral edge）から反対側の第２の外側端まで連続的に、特に直線的に延びており、
   ｎ＝１、２、３、４、５、６、７、８、９又はそれ以上のｎ個の第１の材料シート部分は、前記第１の平面の前記材料シートの第１の側縁（side edge）から反対側の第２の側縁まで延び、及び／又は、ｍ＝１、２、３、４、５、６、７、８、９又はそれ以上のｍ個の第２の材料シート部分は、前記第１の平面の前記材料シートの第３の側縁から反対側の第４の側縁まで延在し、
   前記第１及び第２の材料シート部分は、互いに角度をなして延びており、
   少なくともいくつかの部分で成形及び切断することによって前記材料シートから形成された材料シート部分は、それらが同じ平面内に位置しない領域において前記裏面部材に開口を形成する裏面部材。
2. 請求項１に記載の裏面部材であって、
   ｎ個の前記第１の材料シート部分は、前記第１の平面で、前記材料シートの第１の側縁から反対側の第２の側縁まで連続的に延びており、及び／又は、
   ｍ個の前記第２の材料シート部分は、前記第１の平面で、前記材料シートの第３の側縁部から反対側の前記第４の側縁まで連続的に延びていることを特徴とする裏面部材。
3. 請求項１又は２に記載の裏面部材であって、
   ｐ＝１、２、３、４、５、６、７、８、９又はそれ以上のｐ個の前記第２の平面は、互いに間隔をおいて配置され、特に前記第１の平面のｎ個の前記第１の材料シート部分及び／又はｍ個の前記第２の材料シート部分の間にそれぞれ配置されるシート状部材を含むことを特徴とする裏面部材。
4. 請求項３に記載の裏面部材であって、
   前記第２の平面の前記シート状部材の各々は、少なくとも１つの間隔部材によって、前記第１の平面の前記第１及び／又は第２の材料シート部分に接続され、前記間隔部材は切断及び成形によって形成されることを特徴とする裏面部材。
5. 請求項３又は４に記載の裏面部材であって、
   前記裏面部材は、ｑ＝１、２、３、４、５、６、７、８、９又はそれ以上のｑ個のセルを有し、
   ｑ個の前記セルのそれぞれは、前記第１の平面の２つの前記第１の材料シート部分、２つの前記第２の材料シート部分と、前記第２の平面の前記シート状部材から形成されることを特徴とする裏面部材。
6. 請求項５に記載の裏面部材であって、
   第１の第１の材料シート部分が第１の側端部（side end）を形成し、第２の第１の材料シート部分が第１の側端部とは反対の第２の側端部を形成し、第１の第２の材料シート部分が前記第１及び第２の側端部に直角に配置される第３の側端部を形成し、第２の第２の材料シート部分が前記第３の側端部とは反対の第４の側端部を形成し、
   前記第２の第２の材料シート部分から始まり、前記第１の第１の材料シート部分に平行な、第１の距離で、前記第１の第２の材料シート部分から第１の離間距離まで延在する前記材料シートの第１の切り欠きと、前記第２の第２の材料シート部分から始まり、前記第１の第１の材料シート部分に平行な前記第１の距離よりも大きい第２の距離で、前記第１の第２の材料シート部分から前記第１の間隔よりも大きい第２の離間距離まで延在する前記材料シートの第２の切り欠きとを形成することによって、
   及び／又は、
   前記第１の第２の材料シート部分から始まり、前記第２の第１の材料シート部分に平行な、第１の距離で、前記第２の第２の材料シート部分から第１の離間距離まで延在する前記材料シートの第３の切り欠きと、前記第１の第２の材料シート部分から始まり、前記第２の第１の材料シート部分に平行な前記第１の距離よりも大きい第２の距離で、前記第２の第２の材料シート部分から前記第１の間隔よりも大きい第２の離間距離まで延在する前記材料シートの第４の切り欠きとを形成することによって、
   及び／又は、
   前記第１の第１の材料シート部分から始まり、前記第１の第２の材料シート部分に平行な、第１の距離で、前記第２の第１の材料シート部分から第１の離間距離まで延在する前記材料シートの第５の切り欠きと、前記第１の第１の材料シート部分から始まり、前記第１の第２の材料シート部分に平行な前記第１の距離よりも大きい第２の距離で、前記第２の第１の材料シート部分から前記第１の間隔よりも大きい第２の離間距離まで延在する前記材料シートの第６の切り欠きとを形成することによって、
   及び／又は、
   前記第２の第１の材料シート部分から始まり、前記第２の第２の材料シート部分に平行な、第１の距離で、前記第１の第１の材料シート部分から第１の離間距離まで延在する前記材料シートの第７の切り欠きと、
   前記第２の第１の材料シート部分から始まり、前記第２の第２の材料シート部分に平行な前記第１の距離よりも大きい第２の距離で、前記第１の第１の材料シート部分から前記第１の間隔よりも大きい第２の離間距離まで延在する前記材料シートの第８の切り欠きとを形成することによって、
   少なくとも１つの前記間隔部材が、前記シート状部材を前記セル内の前記第１及び第２の材料シート部分から間隔を隔てて保持するために形成されることを特徴とする裏面部材。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の裏面部材であって、
   前記材料シートは、金属、高級鋼、鋼板、鉄板、銅、黄銅、アルミニウム、プラスチック、射出成形プラスチック及び／又は部分的な内包金属（encapsulated metal）からなるか、及び／又は、それらを含み、
   ０．２ｍｍ〜４ｍｍの範囲の厚さを有することを特徴とする裏面部材。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の裏面部材であって、
   前記裏面部材は、ソーラーセル及び／又はソーラーセルマトリックスの電気的接触のための接続ソケットを受容するために、及び／又は、ソーラーセル及び／又はソーラーセルマトリックス、特に、ソーラーセル及び／又はソーラーセルマトリックスのクロスコネクタの隙間に露出された領域の電気的接触を可能にするために、前記第１の平面及び／又は前記第２の平面に少なくとも１つの隙間を有することを特徴とする裏面部材。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の裏面部材であって、
   前記材料シートは、特にソーラーモジュールの前記裏面部材とサブストラクチャーとの接続領域に配置された補強部材を含むことを特徴とする裏面部材。
10. 請求項３、４又は５に記載の裏面部材であって、
    前記第２の平面の少なくとも１つの前記シート状部材が、第３の平面が形成されるように、及び／又は、成形され、特にエンボス加工された表面構造を有するように、特にハニカム成形されるように、成形されることを特徴とする裏面部材。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の裏面部材であって、
    前記ソーラーモジュールの電気的接触のための、アイレット、クランプ、ケーブルガイド及び／又はケーブルダクトを保持することが含まれ、及び／又は、
    電気的接触部材の安全な輸送を可能にし、かつ、前記ソーラーモジュールの取り付け後の固定を単純化／確実にするために、前記裏面部材が端領域（edge region）に隙間を有することを特徴とする裏面部材。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の裏面部材であって、
    前記裏面部材の少なくとも１つの外縁（outer edge）が、フランジ加工によって形成されており、剛性に適したプロファイルであることを特徴とする裏面部材。
13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の裏面部材であって、
    前記裏面部材の少なくとも１つの外縁が隙間及び／又は構成を含み、さらなる裏面部材の同等の隙間及び／又は構成内に入れるか、又は、作用可能に接続され、
    ２つの裏面部材を互いに整列させるように設計、設定されていることを特徴とする裏面部材。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の裏面部材であって、
    前記裏面部材の少なくとも１つの外縁が、前記裏面部材を、取り外し不可能に、又は、取り外し可能に、更なる部材及び／又はサブストラクチャーに接続するように設計、設定された、穴の形態の固定装置及び／又は隙間を備えることを特徴とする裏面部材。
15. 請求項１〜１４のいずれか１項に記載の裏面部材であって、
    前記裏面部材は、成形材料シートからなることを特徴とする裏面部材。
16. 少なくとも２つのソーラーセルと、
    前記ソーラーセルの裏面に配置された、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の少なくとも１つの裏面部材と、
    を含み、
    少なくとも１つの前記裏面部材の第２の平面が、前記ソーラーセルの前記裏面に面して配置されている、
    ソーラーモジュール。
17. 請求項１６に記載のソーラーモジュールであって、
    前記ソーラーモジュールは、バックレールを含むモジュールフレーム又は取付システムを備えていないことを特徴とするソーラーモジュール。
18. 請求項１６又は１７に記載のソーラーモジュールであって、
    いずれの場合においても、ｒ＝１、２、３、４、５、６、７、８、９又はそれ以上であるｒ個のシート状部材が、いずれの場合においても、少なくとも１つの前記ソーラーモジュールのソーラーセルマトリックスの前記ソーラーセルと、少なくとも部分的に重なって、特に、一致して、前記裏面部材の前記第２の平面に配置され、
    ｒ個のシート状部材は、前記ソーラーセルのそれぞれの前記裏面に対向していることを特徴とするソーラーモジュール。
19. 請求項１６〜１８のいずれか１項に記載のソーラーモジュールであって、
    前記裏面部材が前記ソーラーモジュールの裏面全体を覆うか、又は、少なくとも１つ又はそれ以上の前記裏面部材が前記ソーラーモジュールの前記裏面の一部の領域を覆うことを特徴とするソーラーモジュール。
20. ソーラーセルモジュールの製造方法であって、以下のステップを、この順序で備える方法。
    ａ）基板パネルを準備し、
    ｂ）前記基板パネル上に互いに電気的に接触している少なくとも２つのソーラーセルを配置し、
    ｃ）前記ソーラーセルの裏面に、少なくとも１つの裏面側ラミネート層を配置し、
    ｄ）請求項１〜１５のいずれか１項に記載の少なくとも１つの裏面部材を前記裏面側ラミネート層上に配置し、
    ｅ）前記ソーラーモジュールをラミネートする。
21. 請求項２０に記載の方法であって、
    ステップｅ）の後に、以下のステップを、特にこの順序で備える方法。
    ｆ）前記ラミネートをトリミングし、
    ｇ）前記ソーラーモジュールの電気的接触のために接続ソケットを配置する。
22. ソーラーモジュールの製造方法であって、以下のステップを、特にこの順序で備える方法。
    ａａ）基板パネルを準備し、
    ａｂ）前記基板パネル上に互いに電気的に接触している少なくとも２つのソーラーセルを配置し、
    ａｃ）前記ソーラーセルの裏面に少なくとも１つの裏面側ラミネート層を配置し、
    ａｄ）少なくとも裏面側ラミネート層をラミネートし、
    ａｅ）前記ラミネートをトリミングし、
    ａｆ）前記ソーラーモジュールの電気的接触のための接続ソケットを配置し、本発明に係る少なくとも１つの裏面部材を前記裏面側ラミネート層上に配置し、前記裏面部材を前記裏面側ラミネート層に、特にシリコン又はポリウレタン接着剤によって接続する、
    又は、
    ａｇ）請求項１〜１５のいずれか１項に記載の少なくとも１つの裏面部材を前記裏面側ラミネート層上に配置し、前記裏面部材を前記裏面側ラミネート層に、特にシリコン又はポリウレタン接着剤によって接続し、前記ソーラーモジュールの電気的接接触のための接続ソケットを配置する。

Images