NL8005723A

NL8005723A - Zonnepaneel.

Info

Publication number: NL8005723A
Application number: NL8005723A
Authority: NL
Original assignee: Solarex Corp
Priority date: 1979-10-17
Filing date: 1980-10-16
Publication date: 1981-04-22
Also published as: FR2468209A1; US4331492A; IT1133934B; DE3039049A1; IT8025388A0

Description

* » r X Sch/Se/Solarex 6 Zonnepaneel

De uitvinding betreft het vakterrein van fotogalva-nische elementen, die gewoonlijk worden aangeduid als zonnecellen. In het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op als zonnepanelen aangeduide structuren, met behulp waar-5 van een aantal zonnecellen onderling in een in hoofdzaak vaste relatie worden gehouden en worden beschermd tegen weersinvloeden, terwijl zij zodanig zijn opgesteld, dat zij licht kunnen ontvangen.

Gewoonlijk worden zonnepanelen vervaardigd door 10 het eerst vastsolderen of op andere wijze verbinden van individuele zonnecellen voor vorming van een strook cellen, die met elkaar in serie of parallel zijn geschakeld.

De strook cellen wordt vastgehecht binnen een bak met een open oppervlak, in het algemeen door middel van een kleef-15 stof, zodanig, dat na het uitharden van de kleefstof de cellen binnen de bak in een vaste positie worden gehouden. Kleefstof wordt vaak toegepast als inkapselmateriaal voor de cellen, d.w.z. het omhult de cellen volledig en doet niet alleen dienst voor het in licht ontvangende positie 20 houden van de strook cellen, zodat de cellen niet verschuiven wanneer de eenheid wordt onderworpen aan stootkrachten, of zelfs indien het paneel wordt verplaatst van de ene lokatie naar de andere, maar eveneens voor bescherming van de cellen tegen regen, sneeuw en andere weersin-25 vloeden die de gunstige eigenschappen van de cellen kunnen verslechteren, indien een strook cellen in een paneel dient te worden ingekapsels, is het inkapselmiddel van het type, dat transparant is en de gewenste licht doorlatende eigenschappen vertoont; het vertoont een minimale belemmering 30 voor de doorlaat van licht van die golflengten, voor de ontvangst waarvan de cellen zijn ontworpen. Ook zal het inkapselmiddel optimale drogingseigenschappen bezitten, zodat het zelfs toepasbaar is indien gebruik wordt gemaakt 80 o 5 7 ? % ( -2- van een verder afdekorgaan, bijvoorbeeld een glasplaat, voor het afdekken van het open vlak van de bak.

Zonnepanelen dienen een zo lang mogelijke levensverwachting te bezitten. Zoals is uiteengezet in de Araeri -5 kaanse octrooiaanvrage 4,057,439, waarnaar in de onderhavige aanvrage waar nodig wordt verwezen, dient de levensverwachting van zonnepanelen 10 en bij voorkeur zelfs 20 jaren te bedragen. Op de juiste wijze beschermde fotogalvanische cellen zonder bewegende onderdelen hebben een oneindig lange 10 levensverwachting; zonnepanelen, waarin de cellen zijn behuisd, vertonen grotere moeilijkheden in termen van levensverwachting. Bij het loslaten van de lagen, of indien een van de basiscomponenten van het paneel gebreken vertoont, kan het volledige paneel buiten werking raken, ondanks dat 15 alle of bijna alle zonnecellen binnen het paneel in bedrijf verkeren. Het bovengenoemde Amerikaanse octrooischrift t.n.v. Lindmayer is gericht op een zonnepaneel, waarin siliconenhars is gebruikt als inkapselmiddel.

Het Lindmayer-octrooi was primair gericht op het 20 overwinnen van het probleem van het loslaten van lagen van het uitgeharde inkapselmiddel van het paneel; zoals te verwachten was, bestaan er nog vele andere problemen bij het vervaardigen en het toepassen van zonnepanelen, zowel voortkomend uit de omgevingstoestand als ekonomische maat-25 regelen bij het vervaardigen van panelen. Een bestaand probleem is het verkrijgen van een volmaakte aligrering van cellen, indien meer dan één strook cellen binnen één enkel zonnepaneel is behuisd.

Aangezien de cellen van de strook of de reep alle met el-30 kaar zijn verbonden door solderen, bestaat, naarmate de reep langer is, sterker de mogelijkheid van afwijkingen van een vlakke, gealigneerde strook, aangezien de strook de neiging zal hebben tot drijven in het inkapselmiddel, voordat dat inkapselmiddel is uitgehard vanuit de vloeibare 35 fase tot de vaste fase. Ook kunnen luchtbellen worden ingesloten onder de cellen in het vloeibare inkapselmiddel, hetgeen aanleiding geeft tot oxidatie en verslechtering 8005723 -3- van de fotogalvanische eigenschappen in de cellen. Verder vertegenwoordigt de noodzaak tot vastsolderen van aangrenzende zonnecellen een extra bron van uitgaven, want de gedeelten van de te verbinden cellen dienen te worden bedekt 5 met een relatief duur, soldeerbaar materiaal, voordat het solderen kan plaatsvinden.

De uitvinding stelt zich ten doel, de genoemde problemen op te lossen. Volgens de uitvinding is door de opbouw en de gevolgde werkwijze voor het inkapselen de 10 noodzaak vervallen tot het voor vorming van een reep vastsolderen van de cellen. Het is derhalve niet meer vereist, soldeerbaar materiaal aan te brengen op beide oppervlakken van de cellen. Door de opbouw van het zonnepaneel volgens de uitvinding worden de cellen met grote zekerheid zowel 15 lateraal als longitudinaal tijdens het inkapselen gealig-neerd gehouden; zij drijven in het inkapselmiddel. Met de werkwijze volgens de uitvinding is de kans op aanwezigheid-van ingesloten luchtbellen onder de cellen gedurende het inkapselen aanzienlijk verminderd.

20 In het algemeen omvat het zonnepaneel volgens de uitvinding een bak met een basisorgaan en opstaande organen. De basis bezit een omhoog gericht oppervlak, waarop rechtstreeks of indirekt een aantal klemmen zijn bevestigd, welke klemmen zich op een vooraf bepaalde onderlinge af-25 stand bevinden; zonnecellen zijn in die klemmen aangebracht en worden daardoor vastgehouden. Tenslotte ligt een bescher-mingsorgaan boven de cellen en de klemmen, zodat de cellen binnen de bak in positie worden gehouden voor ontvangst in invallend licht en voor omzetting van het licht in elek-30 trische energie, terwijl zij beschermd zijn tegen omgevingsinvloeden .

Er wordt de voorkeur aan gegeven, dat de klemmen de vorm bezitten van veerkrachtige platen met daarin gevormde veerarmen voor het vastklemmen van de zonnecellen.

35 De klemmen kunnen klevend zijn aangebracht op het bovenvlak van het basisorgaan. Dat gehele vlak kan zijn bedekt met een siliconenhars, die kan worden gebruikt als kleefmiddel.

8005723 -4-

Vervolgens kan een andere laag siliconenhars of ander inkapselmiddel de cellen volledig omsluiten, terwijl eventueel ook een ander beschermingsmiddel, bijvoorbeeld een glasplaat, kan worden gebruikt. De klemmen kunnen ook als 5 éën geheel zijn gevormd met het basisorgaan.

Voor wat betreft de werkwijze volgens de uitvinding: wanneer gebruik wordt gemaakt van een inkapselmiddel voor de cellen, kan na het inbedden van de cellen in inkapselmiddel, vacuum worden getrokken teneinde te vermijden, dat 10 luchtbellen worden ingesloten in het inkapselmiddel. Dat hardt uit (engels: is curred) en wordt een stevige,-zij het enigszins veerkrachtige, indrukbare massa.

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van een tekening. Hierin tonen: 15 Figuur 1 een bovenaanzicht van een voorkeursuit- voeringsvoorbeeld, waarin de door klemmen samengevoegde fotogalvanische cellen zijn weergegeven;

Figuur 2 een vertikale langsdoorsnede langs de lijn 2-2 in fig.l; 20 Figuur 3 een vergroot perspektivisch aanzicht van de klem volgens de figuren 1 en 2, gedeeltelijk weggebroken; en

Figuur 4 een vergrote doorsnede langs de lijn 4-4 in fig.l.

25 De tekeningen tonen een strook zonnecellen 10, die door met het verwijzingsgetal 11 aangeduide klemmen bijeen worden gehouden. De tekening dient in samenhang met de figuren volgens het Amerikaanse octrooischrift 4.057.439 te worden beschouwd in verband met de algemene opbouw van 30 de bak, waarvan slechts het basisorgaan 12 in de onderhavige tekening is weergegeven. Evenals het geval is bij de bak volgens fig.l van het genoemde octrooischrift 4.057.439, is de bak volgens de uitvinding bij voorkeur rechthoekig van vorm en bezit opstaande organen in de vorm 35 van zijden en einden, alsmede een ononderbroken basis 12 met een omhoog gericht, in hoofdzaak vlak oppervlak 13 binnen de bak.

8005723 > -5- Ιη fig.l zijn de zonnecellen 10 in hun algemeenheid weergegeven met hun vrije bovenvlakken 15. Op die bovenvlakken bevindt zich een langwerpig voorste contactelement 16, dat aan éën einde uitloopt in twee armen 17. Gemakshalve 5 zijn de vele smalle verzamelvingers die de contacten 16 voeden aan het voorste iichtontvangende oppervlak van de cellen, niet getekend. Eveneens niet getekend is het achter-vlak van de cellen, dat gewoonlijk is bedekt met een ononderbroken metalen deklaag, die het achterkontakt of de 10 achterelektrode vormt, terwijl de voorste en de achterste elektrode tegengesteld van lading zijn. Wanneer derhalve op de in fig.2 van het genoemde Amerikaanse octrooischrift 4.057.439 getoonde wijze een aantal cellen in serie is geschakeld, is het achterkontakt van ëén cel verbonden met 15 het voorkontakt of de voorelektrode van de volgende cel in de strook, waarvan op zijn beurt het achterkontakt is verbonden met het voorkontakt van de volgende cel, enz.

Volgens de uitvinding vindt deze reeksvorming plaats door middel van de klemmen, waarvan de voorkeursvorm 20 is weergegeven in fig.2. Volgens dit voorkeursuitvoerings-voorbeeld bestaat het basisorgaan 12 uit een doorlopend vel met een in hoofdzaak vlak, naar boven gericht oppervlak, dat het bodemvlak van de bak vormt. Geselekteerde gebieden van het vlak 13 zijn bedekt met een laag kleefstof 18 en 25 de klemmen 11 zijn ten opzichte van die lagen 18 geplaatst en bevestigd. De zonnecellen 10 zijn geplaatst onder de armen van de klemmen en worden vastgehouden boven het bovenvlak 13 van het basisorgaan 12. Zoals in fig.2 ook het beste is weergegeven, wordt , nadat door de klevende lagen 18 de 30 klemmen zijn bevestigd, een laag inkapselmiddel 20 over en rond de cellen 10 en de klemmen 11 gegoten en omhult deze elementen volledig, zoals aan de rechterzijde van fig.2 is weergegeven. Dat inkapselmiddel strekt zich vanzelfsprekend uit over de volledige bodem van de bak en vormt een 35 plas daarover.

Zoals in fig.3 kan worden gezien, bestaat de klem 11 uit ëén stuk van vormbaar metaal. Aangezien het metaal 800579* -6- L— elektrisch geleidend is, en slechts gedeelten van de klem geleidend dienen te zijn, zijn gedeelten van de klem bedekt met niet-geleidend materiaal- Zoals duidelijk zal zijn door beschouwing van het weggebroken gedeelte, vertoont de linker 5 zijde van de klem 11 volgens fig.3 een niet-geleidende deklaag 20, die over het metalen lichaam 21 van de klem is gelegen. Het zal door beschouwing van het weggebroken gedeelte aan de rechterzijde duidelijk zijn, dat aan die zijde de isolerende deklaag 20 zich aan de onderzijde van de klem be-10 vindt. De klem 11 vertoont twee amen aan het geisoleerde deel van zijn bovenvlak en een enkele tong 23 aan het geleidende deel van zijn bovenvlak. Zoals evenwel kan worden gezien in fig.4, dragen de bovenvlakken van de armen 22 een isolerende deklaag 20, terwijl deze deklaag 20 zich slechts 15 op het ondervlak van de tong 23 bevindt.

Het resultaat van deze opbouw van de klem 11 is, dat slechts één zijde van de klem zich in elektrisch kontakt bevindt met de voorste kontakten van de zonnecel; de andere zijde van de klem verkeert in elektrisch kontakt met het 20 achterste kontakt van de cel. In het getekende voorbeeld vindt elektrisch kontakt plaats tussen de armen 17 van het voorste kontakt 16 van de cel en de bovenliggende armen 22 van de klem 11. Aangezien het ondervlak van de tong 23 is bedekt door een isolerende deklaag 20, vindt daar geen 25 elektrisch kontakt plaats en treedt in plaats daarvan kontakt op tussen de onderste elektrode van de zonnecel en het metalen, elektrisch geleidende lichaam van de klem.

Op deze wijze vindt een serievormige onderlinge verbinding van zonnecellen plaats.

30 Nu volgt een beschrijving van de werkwijze en de opbouw volgens de uitvinding; eerst wordt gebruik gemaakt van een bak met een basisorgaan van geschikt materiaal, bijvoorbeeld epoxy-vezelglas, of , zoals beschreven in het A-merikaanse octrooischrift 4.116.207 , van polyesterhars. De 35 klemmen worden vastgekleefd aan het basisorgaan, en wel bij voorkeur door middel van een kleefstof, bijvoorbeeld bij een 1-componentige RTV -siliconenhars, die kan worden 8005723 -7- l—·: toegepast voor het puntsgewijze lijmen van de klemmen of als laag over het volledige bovenvlak van het basisorgaan.

In het geval waarin als beschermend middel gebruik wordt gemaakt van een inkapselmiddel, kan dit bestaan uit een 5 meer-components-siliconenhars, b.v. Sylgard 182, vervaar digd door Dow Corning Corp. Indien als beschermend middel gebruik wordt gemaakt van een glazen afdekking, dient het glas van het type te zijn, dat de doorlating van licht praktisch niet verhinderd bij golflengten, waarbij de zonne-10 cellen het hoogste rendement bezitten.

Volgens de voorkeurswerkwijze bij het vervaardigen van het zonnepaneel, worden zonnecellen, hetzij, enkelvoudig (zoals getekend) of in parane dan wel grotere aantallen, ingestoken tussen aangrenzende klemmen. Vervolgens wordt 15 het vloeibare inkapselmiddel gegoten in de bak en wordt de bak onderworpen aan een onderdrukbewerking, b.v. tot ongeveer 5-15mm Hg ter verwijdering van eventuele, onder de cellen ingesloten luchtbellen. Vervolgens wordt desgewenst een glasplaat over de cellen aangebracht.

20 De uitvinding is niet beperkt tot het beschreven uitvoeringsvoorbeeld. Diverse wijzigingen kunnen worden aangebracht, zonder dat daardoor het kader van de uitvinding wordt overschreden. Bijvoorbeeld kunnen de klemmen worden bevestigd aan een superstraat, bijvoorbeeld een glazen 25 of kunststof bedekking voor het paneel.

8005723

Claims

1. Zonnepaneel met middelen voor het in positie voor het ontvangen van licht houden van onderling verbonden fotogalvanische cellen, gekenmerkt door een bak, voorzien van opstaande organen en een ba-5 sisorgaan met een omhoog gericht oppervlak binnen de door de bak begrensde ruimte, tenminste ëên fotogalvanische cel en een aantal elektrisch geleidende klemmen, waarbij aangrenzende klemmen op een zodanige onderlinge afstand zijn gelegen, dat daar” 10 tussen één of meer van de genoemde cellen kunnen liggen welke cellen worden vastgehouden en elektrisch onderling verbonden door de klemmen, middelen voor het bevestigen van de genoemde klemmen aan het omhoog gerichte vlak van het basisorgaan en 15 beschermingsmiddelen, die boven en over de cellen en de klemmen zijn gelegen, zodanig, dat die cellen' in de bak in positie worden gehouden voor ontvangst van daarop vallen licht en omzetting van dat licht in elektrische energie , terwijl zij zijn beveiligd tegen omgevingsinvloe-20 den.

2. Zonnepaneel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de klemmen bestaan uit veerkrachtig materiaal en armen vertonen, die over de genoemde cellen zijn gelegen en die cellen losmaakbaar op hun plaats houden.

3. Zonnepaneel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de beschermingsmiddelen bestaan uit een transparante plaats, die boven en over de cellen ligt en wordt gedragen door de opstaande organen van de bak.

4. Zonnepaneel volgens conclusie 1, met het kenmerk, 30 dat de klemmen zijn bevestigd aan het basisorgaan door middel van een laag kleefstof, die in de vorm van een deklaag is aangebracht op het bovenvlak van het basisorgaan.

5. Zonnepaneel volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de kleefstof een ëën-components-siliconenhars is.

6. Zonnepaneel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de beschermingsmiddelen een laag hars omvatten, die de 8005723 -9- cellen omgeeft en inkapselt.

7. Zonnepaneel volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de inkapsel-hars een meer-components-siliconenhars is.

8. Werkwijze voor het vervaardigen van een zonne-5 paneel met middelen voor het in positie voor het ontvangen van licht houden van onderling verbonden fotogaivanische cellen en het omzetten van lichtenergie in elektrische energie , gekenmerkt door de volgende stappen: het plaatsen van eenbak, waarin de cellen dienen 10 te worden opgenomen, welke bak een basisorgaan omvat, het aanbrengen van elektrisch geleidende klemmen op het basisorgaan op zodanige onderlinge afstand, dat daartussen verbindingskiemmen kunnen worden geplaatst, het plaatsen van tenminste één cel tussen elk paar 15 aangrenzende klemmen, zodanig, dat via één van die klemmen elektrisch kontakt plaatsvindt tussen de bovenvlak- of ondervlak-elektrode van één cel, en de ondervlak-elektrode of bovenvlak-elektrode van de door die klem vastgehouden, volgende cel, 20 het boven en over de cellen en de klemmen aanbrengen van een vloeibaar inkapselmiddel met zodanige optische eigenschappen, dat licht daardoor kan passeren, en het doen uitharden van het inkapselmiddel tot een verharde toestand, waarin de cellen in hun licht ontvangende 25 positie worden gehouden , terwijl zij zijn ingebed in en beschermd tegen omgevingsinvloeden door het inkapselmiddel.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat , nadat of terwijl de cellen en de klemmen worden of zijn bedekt met het vloeibare inkapselmiddel, de bak is 30 onderworpen aan een bewerking met onderdruk ter verwijdering van eventueel ingesloten luchtbellen.

10. Klem, kennelijk bestemd voor een zonnepaneel volgens een der conclusies 1-7. 8005723