JPH10303447A - 板状太陽電池モジュール - Google Patents

板状太陽電池モジュール

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JPH10303447A
JPH10303447A JP10079105A JP7910598A JPH10303447A JP H10303447 A JPH10303447 A JP H10303447A JP 10079105 A JP10079105 A JP 10079105A JP 7910598 A JP7910598 A JP 7910598A JP H10303447 A JPH10303447 A JP H10303447A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】個々の構成部材が負荷支持能力を所持していな
い場合であっても機械的安定性を示す電気接続システム
を備えたカーテンウォールあるいは屋根材として使用可
能な板状太陽電池モジュールを提供する。 【解決手段】外部窓材と内部カバーの間に配置されて注
入樹脂あるいは積層フィルム等に埋め込まれる太陽電
池、太陽電池を電気的に接続する導体システム、および
隣接する電池モジュールへの電気接続のため導体システ
ムからそのプレート構造の外部の領域に延出している接
続用リード線を含む構成において、接続用リード線26
は接続用突起12に取り付けられ、接続用突起はプレー
ト構造の外部に本質的に設けられるモジュール接続素子
10に連結されてモジュール接続素子の接線平面上に配
置され、モジュール接続素子は隣接する電池モジュール
の対応するモジュール接続素子に接続可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、カーテンウォールあるいは屋根材として使用
可能な板状太陽電池モジュールに関するものであり、入
射光に対向する少なくとも一つの外部窓材、外部窓材と
の間に内部空間を形成するように入射光の方向で外部窓
材の後方に間隔を隔てて配置される少なくとも一つの内
部カバー、外部窓材と内部カバーを互いに接続して封止
するために必要に応じて設けられる外部窓材と内部カバ
ーを囲むエッジ構造、外部窓材と内部カバーの間に配置
されて注入樹脂あるいは積層フィルム等に埋め込まれる
太陽電池、太陽電池を電気的に接続する導体システム、
および隣接する電池モジュールへの電気接続のため導体
システムからそのプレート構造の外部の領域に延出して
いる接続用リード線を含む。
【0001】
【先行技術】この種の太陽電池モジュールは通常、ソー
ラーカーテンウォール表面あるいはソーラー屋根クラッ
ド平板との機械的および電気的接続によって組み立てら
れる。そのような場合、電気的には適当な電気コネクタ
の手段により互いに連結され、隣接する太陽電池モジュ
ールとの機械的接続はそれとは別に実施される。
【0002】ドイツ特許出願公開明細書DE41406
82A1において述べられている太陽電池モジュールの
場合、電気接点ピンシステムがプレート構造をとり囲む
フレームに設けられている。このフレームは電気的にも
機械的にも相互に補足しあうべく設計されている隣接の
太陽電池モジュールのフレームと係合する。
【0003】WO93/12636は造船分野における
太陽電池モジュールプレート構造の必要性を考慮し、電
気ケーブルのプレート構造の端部領域近くにある太陽電
池モジュールの接続用リード線への接続を保護するため
接続用ハウスの使用を提案している。この接続用ハウス
では、ケーブル接続が例えばエポキシ樹脂で封入され、
それにより電気システムの基幹部から湿気を遠ざけてい
る。
【0004】積層ガラス窓を使用する他のケースでは、
例えば加熱用ワイヤの接続用リード線を接続用突起に導
くことの有用性が明らかにされている。それは巻き上げ
られてケーブル接続スリーブを形成し、その中にケーブ
ルがはんだ付けされている。この配置構成は、例えばド
イツ実用新案登録明細書DE9016664U1やヨー
ロッパ特許出願公開明細書EP0619691A1にお
いて公開されている。また、類似の配置がドイツ特許明
細書DE4206365C1に述べられている。そこで
は加熱用導体が接続用突起を有する種々のスリーブで引
き出される。基本的には、接続用突起を経由して電気接
続用リード線を引き出すこのような方法はドイツ特許出
願公開明細書DE4140682A1で提案されている
解決法にかわってコスト節減に優れるものである。もち
ろん、種々の太陽電池モジュールの電気的接続はルーズ
にぶら下がっている複数の電気接続用リード線を扱う仕
事として電気技師によって行われることが考慮されなけ
ればならない。例えばそれは加熱された窓材を伴う場合
よりも複雑な接続を必要とするため、太陽電池クラッド
平板の設置に通常携わっている一般の建設業者に任せる
ことはできない。このため、ドイツ実用新案登録明細書
DE29605510U1はある太陽電池モジュールを
提案している。この太陽電池モジュールの接続システム
は、隣接するモジュールの接続用プラグソケットシステ
ムを備えたスリーブを含む。このシステムでは、スリー
ブの対称面にそって配置されて内空間に突出する接続用
突起の手段によって電気的接触が設立される。そのスリ
ーブはプレート構造の両方の窓材上に支えられる。
【0005】この既存の配置は、もしプレート構造を形
成する構成の一つ、通常は後部内部カバーが柔軟性プラ
スチックフィルムあるいは薄板ガラスのような機械的負
荷の支持能力をわずかに所有しているかあるいはそれを
所有していない材料であるなら、特殊な太陽電池モジュ
ール設計に改善を必要とする。
【0006】ここで薄板ガラスというのは最大3mmの
厚みを有するガラス板を意味する。
【0007】
【発明の開示】本発明の目的は、仮に個々の構成部材が
わずかな負荷支持能力を所持しているかあるいはそのよ
うな負荷支持能力を所持していない場合であっても優れ
た機械的安定性を示す電気接続システムを備えた太陽電
池モジュールを提供することである。
【0008】この問題はクレーム1に基づく太陽電池モ
ジュールによって解決される。このモジュールのより好
ましい形態については従属クレームにおいて述べられて
いる。
【0009】本発明に基づいて、接続用突起に取り付け
られるべき接続用リード線が準備される。この接続用突
起は本質的にプレート構造の外側に設けられるモジュー
ル接続素子に接続され、モジュール接続素子の接線平面
上に配置される。モジュール接続素子は隣接する電池モ
ジュールの対応するモジュール接続素子に接続可能であ
る。
【0010】ここに“モジュール接続素子の接線平面上
に配置される”という意味は、モジュール接続素子の断
面が円形である場合、あるいはまた断面が多角形であっ
ても想像可能なように、モジュール接続素子の断面に外
接する空想的な円に対して接線方向に接続用突起が延出
し、モジュール接続素子の周囲のある点を終点とすると
いうことである。例えば、モジュール接続素子の断面が
正方形の場合において適切であるように、モジュール接
続素子の横方表面の接線方向に接続用突起が置かれるこ
とはない。
【0011】本発明では、簡単であるにもかかわらず安
定した手法で太陽電池モジュールプレート構造に機械的
に取り付け可能である接続システムが考案されている。
プラグコネクター、ソケットおよびスリーブ等を含む万
能型モジュール接続素子はプレート構造の外表面やモジ
ュールエッジに配置可能であり、接着可能である。
【0012】本発明の好ましい形態において、内部カバ
ーとしてプラスティック又はより望ましくはポリフッ化
ビニリデンで作成された柔軟性フィルムあるいは柔軟性
フィルム積層板を使用できる。フィルム積層板は少なく
とも一方の側に、しかし通常は両側にベースフィルムが
積層されたサンドイッチ構造であり、このベースフイル
ムは例えばポリエステルのようなプラスチックフィルム
あるいはアルミニウムのような金属でなる。その積層板
としてフルオロポリマーを使用できる。機械的安定性を
改善するために、ブレーシング板を少なくとも接続用突
起の領域においてフィルムに取り付け可能である。
【0013】モジュール接続素子を保護するために、ブ
レーシング板はプレート構造のエッジ領域上に突出する
尾根部を有することが好ましい。
【0014】内部カバーには、本質的に剛性のあるプレ
ートか窓材、例えば、ガラス窓や度を越さない程度の機
械的負荷の下で曲がらないプラスチックシートを使用で
きる。しかしながら本発明は内部カバーが柔軟性プラス
ティックフィルム、フィルム積層板、あるいは薄いガラ
ス板である場合において特別な長所をもたらす。この場
合、電気的な接続は剛性のあるプレートか窓材を使用す
る場合よりも機械的な故障に影響されにくい。ここで
“薄い”というのは、ガラス板において厚みが3mm以
下のものを意味する。
【0015】円筒状のモジュール接続素子から接続用突
起への移行面は、この移行面がモジュール接続素子の別
の接線平面上における接続用突起に垂直に延出してモジ
ュール接続素子の追加安定化面を形成するように設計さ
れることが好ましい。
【0016】接続用突起は少なくとも部分的に内空間に
向かって突き出るように作成できる。
【0017】モジュール接続素子はプレート構造体のエ
ッジ上に配置可能である。
【0018】第1の変形例として、モジュール接続素子
は外部窓材か内部カバーのいずれかの周縁部のエッジに
配置可能である。この配置は、外部窓材の周縁部あるい
は内部カバーの周縁部に関して少なくとも断面において
内方にずらされており、それによりモジュール接続素子
は太陽電池モジュールの周縁において空間を節約して配
置され、そのはみ出しも避けられる。第2の変更例とし
て、モジュール接続素子を外部窓材あるいは内部カバー
の内空間に面する側に配置することが可能である。これ
らの変更例の組み合わせもまた可能である。本発明のさ
らなる具体例に基づいて、接続用突起およびモジュール
接続素子は外部窓材あるいは内部カバーの内空間から離
れた側に配置可能である。この場合、接続用突起は外部
窓材あるいは内部カバーに設けられる少なくともひとつ
の貫通孔上に部分的に配置され、貫通孔を介して結合用
リード線が内空間の外部に引き出される。
【0019】この場合、少なくとも外部窓材あるいは内
部カバーの領域で貫通孔上に保護キャップを設けること
ができる。
【0020】保護キャップと外部窓材あるいは内部カバ
ーとの間の空間を、例えばシリコーンのような封止材料
で満たしても良い。
【0021】モジュール接続素子および/もしくは接続
突起は外部窓材あるいは内部カバーに接着されることが
好ましい。この目的のための強力接着剤が知られてい
る。保護キャップあるいはブレーシング板に装着され、
モジュール接続素子に少なくとも部分的にオーバーラッ
プする固定具があれば、機械的な配置はさらに改良され
るだろう。
【0022】本質的に円形あるいは多角形の断面を有す
るモジュール接続素子が使用可能である。
【0023】添付図面を参照しながら、本発明を以下に
詳細に説明する。
【0024】
【発明の実施の形態】図1は、万能モジュール接続素子
10を示す。このモジュール接続素子は本質的に円筒の
ベースユニットを含み、その中に向かって接続用突起1
2が接線方向に延出している。接続用突起の末端には電
気接続部14が設けられる。接続用突起12に対して垂
直に支持表面18が設けられており、それはモジュール
接続素子10の外表面に向かって接線方向に延出してい
る。
【0025】図2は、光入射側に面している透光性外部
窓材20を有する太陽電池モジュールプレート構造の一
例を示す。この外部窓材としてプラスチックあるいはガ
ラス、好ましくは白ガラスのような高透光性ソーダ石灰
シリケートガラスを使用できる。外部窓材20からある
距離を隔てて内部カバー24が配置されている。この実
施例の場合、内部カバーとして本質的に剛性のあるプレ
ート、例えばガラス窓が使用されている。これらの結
果、外部窓材20と内部カバー24の間に内空間22が
形成される。この内空間の中に太陽電池が配置され、例
えば、ポリビニルブチラール(PVB)あるいはエチレ
ン酢酸ビニル(EVA)のプラスチック層に埋め込まれ
る。図中、太陽電池は省略されているが、図面番号26
は電気接続部14における接続のために太陽電池から延
出する電気リード線のみを示している。図2に描かれた
実施例においては、接続用突起12は内空間22に突出
している。一方、モジュール接続素子10は外部窓材の
内部空間22に面している側に、内部カバー24の後退
した端部によって形成される段差部に配置されている。
接続用突起12はモジュール接続素子10の周表面にそ
の接線方向から合流するので、適切な接着固定手段によ
り接続用突起12あるいはモジュール接続素子10と外
部窓材20との間にしっかりした機械的保持を形成する
ことができる。
【0026】図3に描かれた実施例の場合、内空間22
は外部窓材20とフィルム24’との間に形成される。
フィルム24’にはわずかな機械的負荷だけをかけるこ
とができるので、モジュール接続素子10はその支持面
18が外部窓材の周縁部28に面するように配置され
る。
【0027】図4に描かれているように、配置の安定性
をさらに改善するために、接続用リード線14あるいは
接続用突起12上のフィルム24’の領域は補強板32
でカバーされている。この実施例の場合、補強板32は
尾根部34を有し、それは少なくとも部分的にモジュー
ル接続素子10上に延出している。補強板32は、例え
ば強力接着剤あるいは接着片36によってモジュール接
続素子10に固定される。
【0028】フィルム24’の代わりに、フィルム積層
板を使用することができる。これは、例えば、およそ4
00μm厚さのポリエステルフィルム、あるいは両面を
フルオロポリマーで積層されたアルミニウム箔でなる。
フルオロポリマーの厚さは各々においておよそ20μm
である。
【0029】その他の好ましいとされる積層板は、37
μm厚さのポリフッ化ビニリデン(PVF)フィルム、
75μm厚さのポリエチレンテレフタレート(PET
P)フィルム、および37μm厚さのポリフッ化ビニリ
デン(PVF)フィルムでなる。その他の好ましいとさ
れる積層板は、37μm厚さのポリフッ化ビニリデン
(PVF)フィルム、50μm厚さのポリエチレンテレ
フタレート(PETP)フィルム、30μmのアルミニ
ウム箔、および37μm厚さのポリフッ化ビニリデン
(PVF)フィルムでなる。
【0030】図5は、貫通孔30が外部窓材20に対向
する板材24に設けられている太陽電池モジュールの実
施例を示す。この貫通孔30を介して、太陽電池からの
接続用リード線26が延出している。接続用突起12を
有するモジュール接続素子10は板材24の光入射面か
ら離れた側に強力接着剤あるいは接着片36によって接
着される。この場合、電気接続部14は接続用リード線
26との電気接続が可能となるように配置されている。
貫通孔30を介しての接続用リード線26と接続部14
との間の接続は保護キャップ40でカバーされている。
この保護キャップ40のモジュール接続素子10に面す
る側面は、少なくともモジュール接続素子10の支持面
18に適合するように設計されている。保護キャップ4
0の下の空間42は例えばシリコーンのような封止材料
で充填される。
【0031】図6に描かれている太陽電池モジュールの
実施例は、図5のものとはクリップ44が保護キャップ
40の下で固定されている点で異なっている。このクリ
ップはモジュール接続素子10に少なくとも部分的に係
合する。
【0032】図7は、図5に描かれたものに類似の太陽
電池モジュールの電気接続領域の平面図を示している。
モジュール接続素子10は内部カバー24、24’上の
プレート構造のエッジ領域における後部に配置されてい
る。このモジュール接続素子10は、接続用リード線を
短絡させるダイオード50を有し、それによりモジュー
ル内における電気的な異常時に際してバイパスを形成す
る。内部カバー24、24’には貫通孔が設けられてお
り、それを介して接続用突起12あるいは少なくとも接
続部14が位置している。貫通孔30のその領域は保護
キャップ40によってカバーされる。
【0033】貫通孔30はガラスシートにドリルで穴を
開けて設けられる。フィルムを使用する場合は、打ち抜
くかあるいは切断するかして作成することができる。特
に、フィルムの場合においてはスリット形状を採用する
ことができ、そのスリットを介して接続用リード線が延
出する。
【0034】明細書、図面、および請求項に開示されて
いる本発明の特徴は、個々および組み合わせの両方にお
いて発明の実行において本質であるだろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は,本発明の実施例の接続用突起を有する
万能モジュール接続素子を示す断面図である。
【図2】図2は,モジュール接続素子を備えた太陽電池
モジュールプレート構造の断面図である。
【図3】図3は,モジュール接続素子を備えた別の太陽
電池モジュールプレート構造の断面図である。
【図4】図4は,内部カバーとしてフィルムを備え、モ
ジュール接続素子が外部窓材の周縁部に配置されている
太陽電池モジュールプレート構造を示す図である。
【図5】図5は, モジュールの背側に積載されたモジ
ュール接続素子を有する太陽電池モジュールプレート構
造の第4実施例を示す図である。
【図6】図6は,モジュール接続素子にオーバーラップ
しているクリップを備えた図5の実施例の変更例を示す
図である。
【図7】図7は,図5に基づく実施例に類似の電気接続
システムの領域内にあるプレート構造の平面図である。
【符号の説明】
10 モジュール接続素子 12 接続用突起 14 接続部 18 支持表面 20 外部窓材 22 内空間 24 プレート 24’ フィルム 26 接続用リード線 28 周縁部 30 貫通孔 32 ブレーシング板 34 尾根部 36 接着材、接着片 40 保護キャップ 42 空間;封止材料 44 固定用クリップ 50 ダイオード

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入射光に対向する少なくとも一つの外部窓
    材、外部窓材との間に内部空間を形成するように入射光
    の方向で外部窓材の後方に間隔を隔てて配置される少な
    くとも一つの内部カバー、外部窓材と内部カバーを互い
    に接続して封止するために必要に応じて設けられる外部
    窓材と内部カバーを囲むエッジ構造、外部窓材と内部カ
    バーの間に配置されて注入樹脂あるいは積層フィルム等
    に埋め込まれる太陽電池、前記太陽電池を電気的に接続
    する導体システム、および隣接する電池モジュールへの
    電気接続のため前記導体システムからそのプレート構造
    の外部の領域に延出する接続用リード線を含む構成にお
    いて、前記接続用リード線(26)は接続用突起(1
    2)に取り付けられ、前記接続用突起は該プレート構造
    の外部に本質的に設けられるモジュール接続素子(1
    0)に連結されてモジュール接続素子(10)の接線平
    面上に配置され、モジュール接続素子(10)は隣接す
    る電池モジュールの対応するモジュール接続素子に連結
    可能であることを特徴とするカーテンウォールあるいは
    屋根材として使用可能な板状太陽電池モジュール。
  2. 【請求項2】前記内部カバー(24,24’)が柔軟性
    フィルム(24’)あるいは柔軟性フィルム積層板であ
    ることを特徴とする請求項1の板状太陽電池モジュー
    ル。
  3. 【請求項3】前記柔軟性フィルム(24’)はプラスチ
    ック製であることを特徴とする請求項2の板状太陽電池
    モジュール。
  4. 【請求項4】前記フィルム積層板は少なくとも一方の側
    にベースフィルムが積層されたサンドイッチ構造であ
    り、前記ベースフイルムはポリエステルのようなプラス
    チックあるいはアルミニウムのような金属でなることを
    特徴とする請求項2の板状太陽電池モジュール。
  5. 【請求項5】前記ベースフィルムはフルオロポリマーと
    積層されることを特徴とする請求項4の板状太陽電池モ
    ジュール。
  6. 【請求項6】ブレーシング板(32)が少なくとも接続
    用突起(12)の領域においてフィルム(24’)ある
    いは前記フィルム積層板に取り付けられることを特徴と
    する請求項2の板状太陽電池モジュール。
  7. 【請求項7】ブレーシング板(32)が前記プレート構
    造のエッジ領域上に突出する尾根部(34)を含むこと
    を特徴とする請求項6の板状太陽電池モジュール。
  8. 【請求項8】内部カバー(24,24’)が剛性のある
    板あるいは窓材(24)でなることを特徴とする請求項
    1の板状太陽電池モジュール。
  9. 【請求項9】内部カバー(24,24’)が最大3mm
    で好ましくは2mmの厚みを有するガラス窓であること
    を特徴とする請求項1の板状太陽電池モジュール。
  10. 【請求項10】モジュール接続素子(10)の別の接線
    平面上にある支持面(18)がモジュール接続素子(1
    0)上の接続用突起(12)に垂直に設けられることを
    特徴とする請求項1の板状太陽電池モジュール。
  11. 【請求項11】接続用突起(12)が少なくとも部分的
    に内空間(22)内に突出していることを特徴とする請
    求項1乃至10のいずれかの板状太陽電池モジュール。
  12. 【請求項12】モジュール接続素子(10)は前記プレ
    ート構造の端部に配置されることを特徴とする請求項1
    乃至11のいずれかの板状太陽電池モジュール。
  13. 【請求項13】モジュール接続素子(10)が外部窓材
    (20)あるいは内部カバー(24,24’)のいずれ
    か一方の周縁部(28)に配置されることを特徴とする
    請求項1乃至12のいずれかの板状太陽電池モジュー
    ル。
  14. 【請求項14】前記周縁部(28)は外部窓材(20)
    の周縁部あるいは内部カバー(24,24’)の周縁部
    に関して少なくとも断面において内方にずらして形成さ
    れていることを特徴とする請求項13の板状太陽電池モ
    ジュール。
  15. 【請求項15】外部窓材(20)あるいは内部カバー
    (24,24’)の前記内空間に面している側にモジュ
    ール接続素子(10)が配置されることを特徴とする請
    求項1乃至14のいずれかの板状太陽電池モジュール。
  16. 【請求項16】接続用突起(12)およびモジュール接
    続素子(10)は外部窓材(20)あるいは内部カバー
    (24,24’)の内空間(22)から離れた側に固定
    され、接続用突起(12)は外部窓材(20)あるいは
    内部カバー(24,24’)に設けられた少なくとも一
    つの貫通孔上に少なくとも部分的に配置され、接続用リ
    ード線(26)は貫通孔を介して内空間(22)の外に
    引き出されることを特徴とする請求項1乃至15のいず
    れかの板状太陽電池モジュール。
  17. 【請求項17】外部窓材(20)あるいは内部カバー
    (24,24’)は貫通孔(30)上に保護キャップ
    (40)を有することを特徴とする請求項16の板状太
    陽電池モジュール。
  18. 【請求項18】保護キャップ(40)と外部窓材(2
    0)あるいは内部カバー(24,24’)間の空間がシ
    リコーンのような電気絶縁性封止材で満たされているこ
    とを特徴とする請求項17の板状太陽電池モジュール。
  19. 【請求項19】モジュール接続素子(10)および/あ
    るいは接続用突起(12)は外部窓材(20)および/
    あるいは内部カバー(24,24’)に接着されている
    ことを特徴とする請求項1乃至18の板状太陽電池モジ
    ュール。
  20. 【請求項20】モジュール接続素子(10)に少なくと
    も部分的にオーバーラップしている固定用クリップ(4
    4)が保護キャップ(40)あるいはブレーシング板
    (32)に取り付けられることを特徴とする請求項1あ
    るいは17の板状太陽電池モジュール。
  21. 【請求項21】モジュール接続素子(10)は本質的に
    円形あるいは多角形の断面を有することを特徴とする請
    求項1乃至20の板状太陽電池モジュール。
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