DE8108957U1 - Anordnung zum wahlweisen vervielfachen der strom- und/oder der spannungswerte von solarzellen-flachgeneratoren - Google Patents

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SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München VPA 81 G 7 0 2 4 DE

Anordnung zum wahlweisen Vervielfachen der Strom- t

und/oder der Spannungswerte von Solarzellen-Flach- *

generatoren.

Die Neuerung betrifft eine Anordnung zum wahlweisen Ver- \ vielfachen der Strom- und/oder der Spannungswerte von Solarzellen-Flachgeneratoren durch Serien- und/oder Parallelschaltung von Solarzellenmoduln gleichen Bautyps. '

Mit der gegenwärtigen Entwicklung von Billig-Solarzellen, insbesondere aus Silizium, werden kleine Solarzellen-Module interessant, welche für die verschiedensten Anwendungen, z. B. für Kleingeräte, einsetzbar sind. Zur Verringerung der Typenvielfalt ist es dabei wünschenswert, kleine Module mit einer Modulspannung U_n von 1 V ) oder 1,5 V zu benutzen, die entsprechend der benotigten Gesamtspannung in Serie geschaltet werden. Auch die benötigte Stromstärke kann durch Parallelschaltung solcher Module erreicht werden. Solche aus mehreren Modulen bestehender Solarzellen-Flachgeneratoren oder Solarpaneele können auch zur Energienutzung für Fassaden- und Dachverkleidungen verwendet werden.

Anwendungen in Gebrauchsgeräten und Anlagen sind in einem Sonderdruck aus "Elektronik", 27. Jahrgang, Nr. 7/1978 (Franzis-Verlag, München) ausführlich beschrieben.

Bislang hat man den Aufbau von Solarzellengeneratoren

durch Zusammenschalten mehrerer Solarzellenmoduln durch '

eine zusätzliche Verkabelung bewerkstelligt, wobei man \

die Kontaktierung der einzelnen Solarzellenanordnungen ...

Edt 1 Plr/24.3.1981 J

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in einem Modul in einen Plus- und einen Minuskontakt zusammengeführt hat und dann zwischen den Kontakten der einzelnen Module Kabelverbindungen angebracht hat (siehe auch Bild 16 aus dem oben zitierten Sonderdruck der Elektronik). Die Art dieser Kontaktierung ist bei einem Solarzellen-Flachgenerator sehr aufwendig und für die variable Abstufung von Strom- und Spannungswerten schlecht geeignet.

Die Aufgabe, die der vorliegenden Neuerung zugrunde liegt, besteht deshalb in der Schaffung einer Anordnung, mit der es möglich ist,

a) Solarzellenmodule mit nur einem Bautyp in einer einfachen und kostengünstigen Serien- und Parallel= schaltung miteinander zu verbinden und

b) einen variablen, auf den jeweiligen Verwendungszweck angepaßten Aufbau der Module zu einem Array (Solargenerator) schnell zu realisieren.

Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung der eingangs genannten Art gelost, welche gekennzeichnet ist durch im Modulkörper aus Kunststoff an gegenüberliegenden Seiten eines jeden Moduls angebrachte, durch den Korper durch- | gehende, mit den Koataktbahnen der Solarzellenanordnung | verbundene Plus- bzw. Minuskontaktbuchsen aus Metall | und an die Buchsen angepaßte Steckverbindungen aus leiten- f dem oder isolierendem Material. Dabei werden zur Strom-

erhöhung die Plus- und die Minuskontaktbuchsen jeden Moduls in gleicher Orientierung mit Steckverbindungen aus Metall untereinander verbunden, so daß mehrere Stromzweige entstehen. Der durch diese Parallelschaltung fließende Gesamtstrom I ist dann die Summe der Teilströme I durch die Zweige, während die Spannung .bei den n-gleichen Stromquellen konstant bleibt. Zur Spannungs erhöhung werden die Plus- und die Minuskontakt-

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büchsen eines jeden Moduls in abwechselnd unterschiedlicher Orientierung mit Steckverbindungen aus Metall und mit Steckverbindungen aus Kunststoff untereinander verbunden, so daß eine zwischen der ersten Eingangsklemme und der letzten Ausgangsklemme vorhandene Spannung U den Strom I durch alle Elemente treibt. Bei dieser Serienschaltung addiert sich die Spannung U_n; der Strom bleibt konstant.

Durch das der Neuerung zugrundeliegende kabellose Zusammenschalten von Solarzellenmodulen zu einem Array ist es möglich, durch Kombination von Serien- und Parallelschaltungen praktisch unbegrenzte Strom- und Spannungsabstufungen für jeden gewünschten Anwendungsbereich zu erhalten. Dabei wird von nur einem Bautyp eines Solarzellenmoduls ausgegangen.

Weitere Einzelheiten sind nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der Figuren 1 bis 5 noch näher erläutert. Dabei zeigt

die Figur 1 in perspektivischer Darstellung einen Solarzellenmodul mit Kontaktbuchsen und Kontaktsteckern,
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die Figur 2 eine Parallelschaltung der Module,

die Figur 3 eine Serienschaltung der Module und "_

die Figuren 4 und 5 Modulanordnungen, welche sowohl zur Spannungs- als auch zur Stromerhöhung verwendet werden können.

Für gleiche Teile sind in den Figuren gleiche Bezugszeichen verwendet.

Das in Figur 1 dargestellte Solarzellenmodul 2 besteht

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aus drei Solarzellenanordnungen 3> 4, 5 aus Silizium, welche in einem rahmenförmigen Modulkörper 6 aus einem Spritzguß-Plastikteil eingebettet sind. Die SolarzellenanordnuDgen 3, 4, 5 sind an ihrer Oberfläche mit 5 einer Glasabdeckung 7 versehen, die den Modulkörper 6 nach oben hin abschließt. Untereinander sind die Solarzellenanordnungen 3, 4, 5 durch interne Verdrahtungen 8 elektrisch leitend miteinander verbunden. Diese Verdrahtungen 8 werden im Modul (3, 4, 5) zu den ent-10 sprechenden Plus- bzw. Minuskontakte 9 und 10 geführt, welche jeweils an den beiden Schmalseiten des Modulrahmens 6 herausgeführt sind. Die Plus- und Minuskontakte 9 und 10 werden jeweils mit dem unterhalb der Solarzellenanordnungen 3, 4, 5 im Modulrahmen 6 ange-I 15 ordneten Plus- und Minuskontaktbuchsen 11 und 12 ver-, bunden, welche durch den Rahmen 6 nach außen geführt I sind und aus einem gut leitenden Metall bestehen. In I diese Buchsen 11, 12 werden dann die jeweiligen Steckverbindungen aus Metall 13 oder aus Kunststoff 14 einge-., 20 bracht,, wobei mit einer Steckverbindung (13 oder 14) je- ; weils zwei Buchsen (11 oder 12) zweier Module 2, 20 be- i stückt werden.

■ Es besteht nun die Möglichkeit, wie in Figur 2 ausge-

, 25 führt ist, die Module 2, 20, 21, 22, 23 zur Stromer-ί höhung in gleicher Orientierung aneinander zu stecken. ;; Dabei sind sowohl die Plus- als auch die Minuskontakte I elektrisch leitend miteinander verbunden (Parallel- » schaltung).

V 30

I Mit den gleichen Modulen 2, 20, 21, 22, 23 kann jedoch I auch eine Spannungserhöhung erreicht werden, in dem sie, I wie in Figur 3 dargestellt ist, in abwechselnd unter-I schiedlicher Orientierung aneinander gesteckt werden. In

ΐ 35 diesem Fall werden die Steckbuchsen (11, 12) nur jeweils I einseitig leitend bestückt (Serienschaltung). Die rest- §■ liehen Steckverbindungen können zur Erhöhung der

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Stabilität der gesteckten Einheit mit nicht leitenden Plastiksteckern 14 versehen werden.

Durch Kombination beider Anordnungsarten (Figur 2 und Figur 3) für die Module 2, 20, 21, 22, 23 ... können, •wie in Figur 4 und 5 dargestellt ist, beliebige Faktoren der Strom- und Spannungserhöhung eingestellt werden. So zeigt die Figur 4 eine Schaltung, bei der zweimal die Spannung U_n und viermal der Strom I_n vervielfacht ist, während bei der Schaltung in Figur 5 dreimal die

U und dreimal die Stroswerte I_n vervielfacht sind.

7 Schutzansprüche
5 Figuren

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Zusammenfassung.

Anordnung zum wahlweisen Vervielfachen der Strom- und/ oder der Spannungswerte von Solarzellen-Flachgeneratoren. 5

Die Neuerung betrifft eine Anordnung zum wahlweisen Vervielfachen der Strom- und/oder Spannungswerte von Solarzellen-Flachgeneratoren (2, 2O₉ 21, 22 ...) durch Serien- und/oder Parallelschaltung von Solarzellenmoduln (2) gleichen Bautyps. Dabei sind im Modulkörper (6) aus Kunststoff an gegenüberliegenden Seiten durch, den Körper (6) durchgehende, mit den Kontaktbahnen (8, 9, 10) der Solarzellenanordnung (3, 4, 5) verbundene Plus- bzw. Minuskontaktbuchsen (11, 12) aus Metall angeordnet. Für den Zusammenbau der Moduln (2) sind Steckverbindungen (13, 14) aus leitendem oder isolierendem Material vorgesehen. Damit ist bei nur einem Modultyp (2) eine praktisch unbegrenzte Strom- und Spannungsstufung möglich (Figuren 1 bis 5).

Claims (7)

- 6 - VPA BIG 7 0 2'4OESchutzansprüche. '

1. Anordnung zum wahlweisen Vervielfachen der Strom- und/oder der Spannungsverte von Solarzellen-Plachgeneratoren (2, 20, 21, 22 .„.) durch Serien- und/oder Parallelschaltung von Solarzellenmoduln (2) gleichen Bautyps, gekennzeichnet durch im Modulkörper (6) aus Kunststoff an gegenüberliegenden Seiten eines jeden Moduls (2) angebrachte, durch den Rahmen (6) durchgehende, mit den Kontaktbahnen (9, 10) der Solarzellenanordnung (3, 4, 5) verbundene Plus- bzw. Minuskontaktbuchsen (11, 12) aus Metall und an die Buchsen (11, 12) angepaßte Steckverbindungen (13, 14) aus leitendem oder isolierendem Material.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch geke_vnnzeichnet , daß zur Stromerhöhung die Plus- und die Minuskontaktbuchsen (11, 12) eines jeden Moduls (2, 20, 21, 22 ...) in gleicher Orientierung mit Steckverbindungen (13) aus Metall untereinander verbunden sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch g e kennnzeich.net , daß zur Spannungs erhöhung die Plus- und die Minuskontaktbuchsen (11, 12) eines jeden Moduls (2, 20, 21, 22 ...) in abwechselnd unterschiedlicher Orientierung mit Steckverbindungen (13) aus Metall und mit Steckverbindungen (14) aus Kunststoff untereinander verbunden sind.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die nicht für die Funktion der Schaltung dienenden Kontaktbüchsen zur Erhöhung der Stabilität der Anordnung mit Steckverbindungen (14) aus isolierendem Material, z. B. aus Kunststoff versehen sind.

5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch

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gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Strom- und der Spannungswerte eines' Solarzellengenerators (2, 20, 21, 22 ...) sowohl in den in gleicher als auch in abwechselnd unterschiedlicher Orientierung ange-5 ordneten Module (2, 20 ....) je-nach Maßgabe der gewünschten Strom- und Spannungserhöhung Steckverbindungen aus Metall (13) und aus Kunststoff (14) in die Kontaktbuchsen (11, 12) eingebracht sind.

6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulkörper (6) aus einem Spritzguß-Kunststoffteil besteht.

7. Anordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stecker (13, 14) für die Steckverbindungen an ihren beiden Enden mit Schlitzen versehen sind.