NO781230L - Solcellepanel. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrbrer en anordning ved socelle-paneler.

Solcellepaneler har virket tilfredsstillende i rene omgivelser såsom i ytre rom, ode områder og store hoyder. I andre omgivelser, og særlig for marin bruk, har solcellepaneler vist seg å ha uventet kort levetid når de har blitt utsatt for typiske nedbrytende betingelser innbefattende fuktighet, saltvann, atmosfærisk forurensning, kjemiske stoffer, smuss, svovelforbindelser, fugleskitt, nedbrytende sollys (såvel ultrefiolett som infrarodt) og ekstreme temperaturforandring-er. Mens en delvis bruk av glass er blitt foreslått i U.S. patentene nr. 2.946.945 og 2.823.245 har den mere moderne tendens vært å benytte forskjellige plastmaterialer for å omhyl-le solcellene. Imidlertid har de forskjellige typer solcelle-innpakninger i bruk vært generelt utilfredsstillende når dé

har blitt utsatt for uheldige betingelser, såsom ved marin bruk pga. de forskjellige typer nedbrytning. Den mest vanlige feiltype er separasjoner som opptrer mellom de forskjellige lag i solpanelet som resulterer i utstrakt lysrefleksjon med folgende reduksjon av elektrisk utbytte og eventuelle feil i de elektriske forbindelser mellom foto-elementcellene. Feil har som oftest kunnet fores tilbake til feil i panelomhyllingen i motsetning til feil i cellene og forårsakes av den ovenfor nevnte nedbrytning som opptrer i utsatte omgivelser.

Foreliggende oppfinnelse er rettet mot tilveiebring-elsen av et solcellepanel med en omhylling som er egnet for bruk under ekstreme, utsatte omgivelser.

Foreliggende oppfinnelse er rettet mot et solcellepanel med en topp- og bunnstopt glassplate. Glassplaten er fordelaktig ved at de (l) er relativt ugjennomtrengelige for nedbrytende stoffer, (2) de ikke nedbrytes av .ultrafiol ett lys, (3) glasstopptildekningen reduserer overforingen av nedbrytende ultrafiolett stråling som angriper- sammensetnings-forbindelsene, -(4) glass og de vanlig benyttede solar foto-elementcellematerialer har en lik termisk ekspansjon og minimaliserer dermed mekaniske påkjenninger, (5) bunnglassplaten tillater overgang av ubrukt infrarod bestråling gjennom panelet og resulterer i et kjoligere, mere effektivt panel, (6) de kjemiske inerte egenskaper for glass gir stabilitet ved tilstedeværelsen av korrosive organiske og uorganiske stoffer, (7) overflatene til glass er lette å vaske med regn og (8) uonskede belegg blir lett fjernet fra glassplatene.

En annen hensikt med foreliggende oppfinnelse er

å tilveiebringe et solcellepanel med topp- og bunnstopte glass-plater hvor hver av platene har en nedoverrettet sidevegg som utstrekker seg rundt den ytre omkrets i hvilken bunnplaten er plasert under og i sideveggen til topplaten og derved retter åpningen mot det kammer som dannes mellom topp-

og bunnplatene i en retning nedover for å unngå direkte ut-settelse for regn, sprut fra sjovann og skumsproyt.

En videre hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe avtrapninger som er stopt inn enten i bunnen av topp-platen eller toppen av bunnplaten for opptak av solcellene hvorved tykkelsen til kammeret gjbres så liten som mulig. Socellene plaseres i hver av avtrapningene og en innsetnings-forbindelse med en brytningsindeks lik brytningsindeksen for glasset fyller kammeret. Anordningen av avtrapningene gir folgende fordeler: (l) jevn tykkelse for innleiringsforbindelsene resulterer i mere jevn belastning, (2) reduksjon av innleiringsforbindelsesvolumet med derav folgende kostnads-besparelse, (3) reduksjon i tykkelse av innleiringsforbindelsen hvorved det overvinnes problemet med termisk ekspansjon for innleiringsforbindelsen, og (4) solcellene flyter i innleiringsforbindelsen og reduserer kontaktpunktpåkjen-ninger. Tykkelsen til kammeret må imidlertid gjbres tilstrek-kelig til å tillate at innleiringsforbindelsen motstår tem-peraturforandringer .

Ytterligere en hensikt med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et solcellepanel hvor den indre flate til topp- og bunnglassplatene er teksturert for okning av adhesjonen for innleiringsforbindelsen til glassplatene ved å.

oke det effektive sammenbindingsområde.

Det er videre en hensikt med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en passasje fra hver avtrapning ti.l en hosliggende avtrapning for tilpasning av de elektriske forbindelser mellom hosliggende solceller og å la solceller og elektriske forbindelser flyte i innleiringsforbindelsen.-Dessuten er det en hensikt med foreliggende oppfinnelse, å tilveiebringe elektriske forbindelser for solcellene som avtettende utstrekker seg nedover gjennom bunnplatene. De elektriske forbindelser innbefatter en forlenget indre bane som forer til en av avtrapningene med en stift som utstrekker seg fra banen gjennom bunnplaten, et ore som er plasert i banen og loddet til stiften med oret elektrisk forbundet med en solcelle og et avtettende materiale som fyller banen. De elektriske forbindelser gir en slakk forbind-elsesledning som tillater strekkavlastning for de skjbre solceller og gir en sterk mekanisk endedel og. er rettet nedover og avtettet for å forhindre inngangen av uheldige stoffer fra omgivelsene.

Oppfinnelsen skal i det folgende nærmere forklares ved hjelp av et utfbrelseseksempel som er fremstilt på teg-ningen, som viser: Fig. 1 et oppriss av bunnen til topplaten på solcellepanelet ifblge oppfinnelsen,

fig. 2 et oppriss av toppen av bunnplaten til solcellepanelet, ifblge oppfinnelsen,

fig. 3 et tverrsnitt langs linjen 3-3 på fig. 1 med solcellepanelet i sammensatt tilstand,

fig. 4 et tverrsnitt langs linjen 4-4 på fig. 1 av solcellepanelet i sammensatt tilstand,

fig. 5 et forstbrret del-tverrsnitt langs linjen

5- 5 på fig. 4 og

.fig. 6 et forstbrret del-tverrsnitt langs linjen

6- 6 på fig. 3-

På fig. 3 viser henvisningstallet 10 solcellepanelet ifblge oppfinnelsen som er en sol-fotocelle-energiomdanner, som, selv om den kan brukes for mange formål, er særlig beregnet for ladning av et batterisystem i timene med dagslys for • drift av marine hjelpemidler til navigasjon. Panelet 10 innbefatter en toppdel 12 og en bunndel 14. Toppdelen 12 og bunndelen 14 er utformet som en stbpt glassplate. Glasskom-ponentene er særlig fordelaktige ved at (l) de er relativt ugjennomtrengelige, særlig i sammenligning med plast, (2) de utsettes ikke for ultrafiolett nedbrytning, (3) toppglass-platen reduserer overforing av nedbrytende ultrafiolett stråling som vil kunne påvirke innleiringsforbindelsene, (4) såvel glass som de vanlig benyttede foto-element-cellers materialer har en lik termisk ekspansjon og minimaliserer derved mekaniske påkjenninger, (5) bunnglassplaten tillater overforing av ubrukte infrarbde stråler gjennom panelet 10, noe som resulterer i en kjbligere, og mere effektiv utfbrelse av panelet, (6) de kjemisk-inerte•egenskaper til glasset gir stabilitet i nærvær av korrosive organiske og uorganiske midler, (7) de ytre flater til platene 12 og 14 er lett vaskbare av regn, og (8) ubnskede belegg kan lett fjernes fra flatene til glassplatene 12 og 14.

Topplaten 12 stbpes i ett stykke med en nedoverrettet sidevegg 16 som utstrekker seg rundt den ytre omkrets av platen 12. På tilsvarende måte blir bunnplaten 14 utformet som stbpt glassplate i ett stykke med en nedoverrettet sidevegg 18 som utstrekker seg rundt den ytre omkretsen av bunnplaten 14. Når topplaten 12 og bunnplaten 14 er sammensatt, slik det best fremgår av fig. 3-5, vil bunnplaten være plasert under og i sideveggen 16 til topplaten 12 med sideveggen 18 nær hosliggende til innsiden av sideveggen 16 til. topplaten 12. Av denne grunn vil åpningen 20 mellom topp-platen 12 og bunnplaten 14 som leder til et kammer 22 som dannes mellom topplaten 12 og bunnplaten 14, være rettet nedover. Den nære tilpasning i den nedoverrettede åpning 20 minimaliserer avtetningsområdet mellom platene 12 og 14 og inhiberer inngang av stoffer fra omgivelsene til kammeret 22.

På fig. 1 og 3 ser man flere lommer eller avtrapninger 24, her som eksempel vist seksten avtrapninger 24, som er stbpt enten i topplaten eller bunnplaten 14 og fortrinns vis som vist i bunnen av topplaten 12 for opptak av vanlige solceller, såsom sol-silikon-foto-element-celler av type P på N eller N på P-typen. Fortrinnsvis er avtrapningene .24 dimensjonert og formet som her vist i sirkelform, for å tilpasses til storrelsen og formen på solcellene 26 som de skal oppta. I tillegg er det utformet en passasje.fra hver avtrapning 24 til minst én hosliggende avtrapning 24 for anbringelse av elektrisk forbindelse 25 mellom hosliggende solceller 26 i avtrapningene 24. Som det best fremgår av fig. 1 er fortrinnsvis avtrapningene 24 plasert i langsgående og tversgående rekker med passasje fra hver avtrapning 24 som- utstrekker seg såvel i lengderetningen som i tverretning og derved tillater at cellene 26 kan forbindes enten i serie eller parallelt etter

bnske. Enhver egnet innleiringsforbindelse 27, som har en brytningsindeks svarende til brytningsindeksen for glass, fyller kammeret 22 (fig. 4-6). En egnet type innleiringsforbindelse er en ved romtemperatur vulkanisert gummisilikon f.eks. av den type som markedsføres under betegnelsen "Seal-gard" (Dow Corning). I den senere tid har innleiringsforbindelsene forårsaket problemer i solpaneler da de generelt har en termisk ekspansjon som er storre enn den termiske ekspansjon for panelene og noen ganger bevirket en oppsprekking og brytning av solpanelene. Ved foreliggende innretning minimaliserer avtrapningene 24 trykkelsen og volumet til kammeret 22 og reduserer derved tykkelsen og volumet av innleiringsforbindelsen som kreves og reduserer derved problemet med termisk ekspansjon for innleiringsforbindelsen 27. Andre fordeler ved avtrapningene 24 er at de gir en jevn tykkelse ,for innleiringsforbindelsen 27 noe som resulterer i mere jevn påkjenning, reduserer volumet.av innleiringsforbindelse 27 som.kreves med folgende kostnadsbesparelser, bevirker at cellene 26 flyter i avtrapningene 24 og reduserer således punktkontaktpåkjenninger.. Fortrinnsvis er såvel bunnen 30 til topplaten 16 og toppen 32 til bunnplaten 14 teksturert eller gjort ru'eksempelvis ved.kjemisk etsing eller mekanisk rugjoring. Teksturerte flater 20 og 32 er derfor rengjort og oker adhesjonen på innleiringsforbindelsen 27 ved å oke dens effektive bindeflate. Avtrapningene 24 tillater også

en redusert tykkelse av kammeret 22 som forbedrer sammenbind-ingen av topplaget 12 til bunnplaten 14.

Tykkelsen til kammeret 22 bor imidlertid være til-strekkelig til å bibeholde elastisiteten for innleiringsforbindelsen 27. Det vil si at innleiringsforbindelsen 27 ekspanderer og sammentrekkes ve'd variasjoner i omgivelses-temperaturen og ekstremt tynne seksjoner av innleiringsforbindelse 27 har tendens til å trekke seg bort når de utsettes for den termiske syklus. , Derfor blir avstandsstykker såsom halvkuler 29 (vist på fig. 1 og 5__, men ikke på. fig. 3 og 4 på grunn av målestokken til figurene) stbpt på enten topplaten 12 eller bunnplaten 14, her vist på topplaten 12 for å holde tykkelsen til kammeret 22 over et forutbestemt minimum. F.eks. er hoyden for' avstandsstykkene 29 i én ut-førelse 0,5 mm og holder derved tykkelsen til kammeret 22 ved 0,5 mm. Fortrinnsvis er tykkelsen for avtrapningene 24 0,5 mm og tykkelsen til solcellen er 0,35 mm. I tillegg til. å gi en minimumstykkelse på kammeret 22 og innleiringsforbindelsen 27, skal det derfor anfores at tykkelsen til innleiringsforbindelsen 27 over hele kammeret 22 er lik, noe som hjelper til at innleiringsforbindelsen 27 kan motstå termiske variasjoner.

Elektriske forbindelser er anordnet ved solcellene,og disse utstrekker seg avtettet gjennom bunnplaten 14. Fig. 1, 2, 4 og 5 viser en åpning 34 som- er stbpt inn i bunnplaten 14 og en avtrapning 36 er stbpt inn i topplaten 12. En stiftbolt 38 er plasert med sitt hode 4b i åpningen 36 og utstrekker seg gjennom åpningen 34 i bunnplaten 14. Et bre 42 er loddet til stiften 38 og er plasert i en bane 44 som er stbpt i topplaten 12 for å tilveiebringe en slakk forbindelse som er forbundet med en solcelle og tillater strekkavlastning som er bnskelig på grunn av den skjbre utforming av solcellene 26. Fortrinnsvis har banen 44 en utstrakt lengde og er fylt med et egnet avtetningsforbindelse for å hindre inngang av fremmede stoffer i det indre av kammeret 22. Et elektrisk endestykke 45 er gjengefestet til stiften

38 mot en 0-ring 46. Således vil de nedoverrettede elektriske forbindelser gi mekanisk sterke og værsikre endedeler for for-

bindelse med en ytre elektrisk forbindelse 48 ved hjelp av en gjenget skrue 50 på endestykket 45.

Det' er foretrukket at avtrapningene 24 er i bunnen av topplaten 12 for å lette sammensettingen av solpanelet 10. Dette tillater -at topplaten 12 kan plaseres nedover med bunnen 30 rettet oppover. Elektrisk forbundne celler 26 er plasert i innleiringsforbindelsen 27 som fyller avtrapningene 24, og bunnplaten 14 innsettes i bunnen av topplaten 12. Avtet-ningen rundt åpningen 20 mellom topplaten 12 og bunnplaten 14 kan gjennomføres ved å fylle kammeret 22 fullstendig med innleiringsmiddel 27 slik at dette vil strbmme_over_og_gjennom åpningen 20 og danne en avtetning i denne. Imidlertid kan åpningen 20 også avtettes med andre materialer såsom epoksy-lim eller åpningen 20 kan avtettes ved smelting av sideveggene 16 til veggene 18.

Oppfinnelsen er derfor velegnet for å oppnå de inn-ledningsvis nevnte hensikter og oppnå de derved bnskede fordeler. Selv om det er beskrevet en foretrukket utfbrelse, er oppfinnelsen ikke begrenset til denne, men mange modifika-sjoner kan foretas innenfor oppfinnelsens ramme.

Claims (12)

1. Omhyllingsanordning for opptak av flere solceller, karakterisert ved at den omfatter stbpt toppglassplate med en nedoverrettet sidevegg som utstrekker seg langs den ytre omkretsen, en stbpt bunnplate med en nedoverrettet sidevegg som utstrekker seg rundt den ytre omkrets, hvilken bunnplate er beregnet på å plaseres under og i sideveggen til topplaten med sideveggen til bunnplaten nær hosliggende til innsiden av sideveggen på topplaten for å gi en nedoverrettet åpning til det kammer som dannes mellom topp-plate og bunnplate, flere avtrapninger som er stbpt i enten bunnen av topplaten eller toppen av bunnplaten for opptak av solcellene hvorved tykkelsen til kammeret gjbres så liten som mulig, hvilke avtrapninger er dimensjonert og tilformet for å passe til stbrrelsen og formen for solcellene, en passasje fra hver avtrapning til en hosliggende avtrapning for anbringelse av elektriske forbindelser mellom solcellene, og elektrisk forbindelse som utstrekker seg fra kammeret gjennom bunnplaten.

2. Anordning ifblge krav 1, karakterisert ve d flere avstandsstykker som er plasert mellom topplaten og bunnplaten for å holde tykkelsen til kammeret over et forutbestemt minimum.

3. Anordning ifblge krav 1, karakterisert ved at avtrapningene er anordnet i flere langsgående og tversgående rekker og at passasjene utstrekker seg fra hver avtrapning i lengderetning og tverretning for forbindelse av solcellene parallelt eller i serie.

4. Solcellepanel omfattende en stbpt toppglassplate med nedoverrettet sidevegg som utstrekker seg rundt den ytre omkrets, en stbpt bunnglassplate som er plasert under og i den nedoverrettede sidevegg til topplaten med den ytre omkrets av bunnplaten nær hosliggende til innsiden av sideveggen til topplaten for å tilveiebringe en nedoverrettet åpning for det kammer som dannes mellom topplate og bunnplate, flere ■ avtrapninger som er stbpt i enten bunnen av topplaten eller toppen av bunnplaten for opptak av solceller, hvorved tykkelsen til kammeret gjbres så liten som mulig, en solcelle plasert i hver av avtrapningene, innleiringsmidler med en brytningsindeks lik brytningsindeksen for glasset, for fylling av kammeret, og elektriske forbindelser til solcellene, som i avtettet tilstand utstrekker seg gjennom bunnplaten.

5. Anordning ifblge krav 4, karakterisert ved at avtrapningene er dimensjonert og formet for å passe til stbrrelsen og formen for solcellene.

6. Anordning ifblge krav 4, karakterisert ved flere avstandsstykker som er plasert mellom topplaten og bunnplaten for å holde tykkelsen til kammeret over et forutbestemt minimum hvorved innleiringsmidlet kan motstand termiske variasjoner.

7. Anordning ifblge krav 4, karakterisert ved at det indre av topplaten og bunnplaten er teksturerte flater som gir en bket adhesjon for innleiringsmidlet.

8. Anordning ifblge krav 4, karakterisert ved at avtrapningene er utformet i bunnen av topplaten.

9. Anordning ifblge krav 4, karakterisert ved passasje fra hver avtrapning•til en hosliggende avtrapning for anbringelse av elektriske forbindelser mellom hosliggende solceller.

10. Anordning ifblge krav 4, karakterisert ved at de elektriske forbindelser innbefatter en langstrakt indre bane som leder til én av avtrapningene, en stift som utstrekker seg fra banen gjennom bunnplaten, et bre plasert i banen og forbundet til stiften, hvilket bre er elektrisk forbundet med en solcelle, og avtettende materiale som fyller banen, en elektrisk endedel som er forbundet med stiften på utsiden av bunnplaten, og en avtetningsring mellom endestykket og bunnplaten.

11. Solcellepanel omfattende en stbpt toppglassplate med nedoverrettet sidevegg som utstrekker seg langs den ytre omkrets, en stbpt bunnglassplate med nedoverrettet sidevegg som utstrekker seg langs den ytre omkrets, hvilken bunnplate er plasert under og inne i sideveggen til topplaten med sideveggen til bunnplaten nær hosliggende til innsiden av sideveggen til topplaten for å tilveiebringe en nedoverrettet åpning for kammeret som dannes mellom topplaten og bunnplaten, flere avtrapninger som er stbpt i enten bunnen av topplaten eller toppen av bunnplaten for opptak av solceller, hvorved tykkelsen til kammeret gjbres så liten som mulig, hvilke avtrapninger er dimensjonert og formet for å passe til størrel-sen og formen på solcellene, en solcelle plasert i hver avtrapning, en passasje fra hver avtrapning til en hosliggende avtrapning for anbringelse av elektriske forbindelser med hosliggende solceller, innleiringsmiddel med en brytningsindeks svarende til brytningsindeksen for glasset og som fyller kammeret, og elektriske forbindelser til solcellene som i avtettet tilstand strekker seg gjennom bunnplaten. .

12. Anordning ifblge krav 11, karakterisert ved. flere avstandsstykker som er plasert mellom topplaten og bunnplaten for å holde tykkelsen til kammeret over e± forutbestemt minimum hvorved innleiringsmidlet kan motstå termiske variasjoner.