Photovoltaikmodule waren in den letzten Jahren einem starken Preisverfall unterworfen. Dieser wurde insbesondere auch getrieben durch den Aufbau von großen Fertigungskapazitäten in Ländern mit vergleichsweise geringen Löhnen, wie zum Beispiel China. Da damit die Produktion weit weg vom Installationsort der PV-Module ist, kommt den Transportkosten eine besondere Bedeutung zu. Aus diesem Grund ist es wichtig, dass die Transportkosten möglichst gering sind. Werden heute typische gerahmte kristalline PV-Module in einem 40 Fuß High Qube Container transportiert, ist der Container in Bezug auf das Gewicht typischerweise nur zu ca. 60% ausgelastet. An diesem Beispiel kann man sehen, dass beim Transport der PV-Module ein großes Kostensenkungspotential vorhanden ist. Ziel muss es also sein, für den Transport die Packungsdichte der Module deutlich zu erhöhen. Anzustreben wäre es einen 20 Fuß Standard Container gewichtsmäßig auszulasten. Die höchste Packungsdichte wird erreicht, wenn die Module flächenmäßig vollständig aneinander liegen. Bei den weit verbreiteten gerahmten PV-Modulen ist dies nicht möglich, da die Module einen Rahmen besitzen, der meist zwischen 30 mm und 50 mm hoch ist. Ein hoher Rahmen hat den Vorteil, dass damit mit wenig Materialeinsatz eine relativ hohe Stabilität und Steifigkeit erreicht werden kann. Um die gleiche Stabilität und Steifigkeit zu erzielen muss man daher bei einem relativ flachen Rahmen relativ mehr Material einsetzen, wodurch die Kosten für den Rahmen steigen. Daran kann man erkennen, dass das Design des Rahmens einen großen Einfluss auf die Herstellungskosten und die Transportkosten des Moduls hat. In der vorliegenden Erfindung wird ein Rahmen beschrieben, mit dem es möglich ist die Module bei vorgegebener Rahmenhöhe besonders dicht zu stapeln. Das gerahmte PV-Modul besteht aus einem Laminat mit einer durchsichtigen Frontscheibe in das die Zellen einlaminiert sind und aus einem Rahmen, der das Laminat festhält und mechanisch stabilisiert und die Kräfte die auf das Laminat einwirken abträgt. Im Folgenden wird ein rechtwinkliges Koordinatensystem verwendet, bei dem das rechteckige Laminat sich in x und y-Richtung erstreckt, während die Höhe des Rahmens, der das Laminat nahe der Vorderseite des Rahmens hält durch die z-Koordinate beschrieben ist.Photovoltaic modules have been subject to a sharp drop in prices in recent years. This was driven in particular by the establishment of large production capacities in countries with comparatively low wages, such as China. Since this means that production is far away from the installation location of the PV modules, transport costs are of particular importance. For this reason, it is important that the transport costs are as low as possible. Today, when typical framed crystalline PV modules are transported in a 40-foot High Qube container, the container is typically only about 60% loaded in terms of weight. This example shows that there is a great potential for reducing the cost of transporting the PV modules. The goal must therefore be to significantly increase the packing density of the modules during transport. It would be desirable to load a 20-foot standard container by weight. The highest packing density is achieved when the modules are completely adjacent to each other in terms of area. This is not possible with the widespread framed PV modules as the modules have a frame that is usually between 30 mm and 50 mm high. A high frame has the advantage that a relatively high stability and rigidity can be achieved with little use of materials. Therefore, to achieve the same stability and rigidity, it is necessary to use relatively more material in a relatively flat frame, thereby increasing the cost of the frame. From this it can be seen that the design of the frame has a great influence on the manufacturing costs and the transport costs of the module. In the present invention, a frame is described, with which it is possible to stack the modules particularly dense at a given frame height. The framed PV module consists of a laminate with a transparent front pane into which the cells are laminated and a frame that holds the laminate in place and mechanically stabilizes it and removes the forces acting on the laminate. In the following, a rectangular coordinate system is used in which the rectangular laminate extends in the x and y directions while the height of the frame holding the laminate near the front of the frame is described by the z coordinate.
In der Regel wird ein Rahmen eines PV-Moduls aus vier Rahmenprofilen 2 zusammengesetzt. Ein typisches Rahmenprofil besteht aus einem kastenförmigen Profilkasten mit Hohlraum 2e über dem eine Fassung 2d (U-förmig und bezüglich x-y-Richtung zur Modulmitte hin geöffnet) zur Halterung des Laminats angebracht ist mit der das rechteckige Laminat an allen vier Seiten gehalten wird. Das Laminat ist dabei nahe der Vorderseite mit der lichtempfindlichen Seite nach vorne in den Rahmen eingefasst. Da das Laminat wesentlich dünner ist, als die Höhe des Rahmens, befindet sich zwischen Laminat und der Fläche auf der Rückseite des PV-Moduls ein großer Hohlraum, in dem in dem in der Regel die elektrische Anschlussdose des Solarmoduls untergebracht ist. Die Außenflächen eines üblichen Rahmens verlaufen senkrecht zur Frontscheibe des Laminats. Der Rahmen eines PV-Moduls ist auf der Rückseite üblicherweise geöffnet, wobei die Öffnung auf der Rückseite deutlich kleiner ist als die Außenmaße des Moduls an der Vorderseite. Ein weiteres Problem beim Transport von Solarmodulen ist, dass in der Verpackung die übereinander oder aneinander gestapelten Module seitlich gegeneinander verrutschen können. Durch verschiedene Maßnahmen wird erreicht, dass diese nicht geschieht. Eine Maßnahme dazu und die damit verbundenen Vorteile ist in EP 1617485B1 beschrieben. Hierbei sorgen speziell konstruierte Halterungsecken, die zwischen zwei Modulen aufeinander liegenden Modulen an den Modulecken angebracht werden, dass übereinander gestapelte Module gegeneinander nicht verrutschen können. Im Gegensatz zu der in dieser Schrift dargestellten Lösung werden hierbei zusätzliche Teile erforderlich, und es wird auch nicht der Vorteil der Platzersparnis beim Transport erreicht. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Photovoltaik-Modul mit einem kostengünstigen und stabilen Rahmen zu schaffen, das besonders kostengünstig transportiert werden kann. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass das Laminat mit den Zellen in einen Rahmen eingefasst wird, wobei das Laminat nahe der Vorderseite des Rahmens liegt während die sich in x und y-Richtung ersteckende Öffnung an der Rückseite des Moduls sowohl in x-Richtung als auch in y-Richtung größer ist als die entsprechenden Außenmaße des Moduls an der Vorderseite, was dadurch erreicht wird, dass die Außenwand und die Innenwand des Rahmenprofils von der Modulvorderseite zur Modulrückseite kontinuierlich oder in mehreren Stufen nach außen versetzt werden, wodurch erreicht wird, dass bei aufeinandergestapelten PV-Modulen der vordere Teil eines weiteren an der Rückseite angeordneten PV-Moduls in den Hohlraum des davor liegenden ersten PV-Moduls hineinreicht und die Höhe mehrerer derartig gestapelter Module deutlich geringer ist als die Summe der Höhen der einzelnen Module.As a rule, a frame of a PV module is made up of four frame profiles 2 composed. A typical frame profile consists of a box-shaped profile box with cavity 2e above that a version 2d (U-shaped and opened in the xy direction towards the module center) to hold the laminate with which the rectangular laminate is held on all four sides. The laminate is framed near the front with the light-sensitive side forward in the frame. Since the laminate is much thinner than the height of the frame, there is a large cavity between the laminate and the area on the back of the PV module, which usually houses the electrical connection box of the solar module. The outer surfaces of a conventional frame are perpendicular to the front pane of the laminate. The frame of a PV module is usually open on the back, with the opening on the back side being much smaller than the outside dimensions of the module on the front. Another problem with the transport of solar modules is that in the packaging, the stacked or stacked modules laterally against each other can slip. Various measures ensure that this does not happen. One measure of this and the associated benefits is in EP 1617485B1 described. In this case, specially constructed retaining corners, which are mounted on the module corners between two modules on top of one another, ensure that modules stacked on top of each other can not slip against each other. In contrast to the solution shown in this document here additional parts are required, and it is not the advantage of space savings achieved during transport. The invention is based on the object to provide a photovoltaic module with a cost-effective and stable frame that can be transported very inexpensively. This is achieved according to the invention by framing the laminate with the cells in a frame, the laminate lying close to the front side of the frame while the opening in the x and y direction at the back of the module is in the x direction as well in the y-direction is greater than the corresponding outer dimensions of the module at the front, which is achieved by the outer wall and the inner wall of the frame profile from the module front side to the back of the module continuously or in several stages outwards, which is achieved at stacked PV modules, the front part of a further arranged on the back of the PV module extends into the cavity of the front lying in front of the first PV module and the height of several such stacked modules is significantly less than the sum of the heights of the individual modules.
Dass die Öffnung des Rahmens auf der Rückseite größer ist als die Maße der Außenwände des Rahmens an der Vorderseite wird dadurch erreicht, dass die Außenwände des Rahmens nicht wie üblich senkrecht zur Vorderfläche des Laminats verlaufen sondern beispielsweise schräg verlaufen so dass die Außenwände (und in gleichem Maße auch die Innenwände des Rahmens) nach hinten auseinander laufen. Alternativ dazu können die Außenwände (und die Innenwände) des Rahmens nach hinten in mehreren Stufen auseinander gehen. Im Folgenden wird die Erfindung beispielhaft anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen:The fact that the opening of the frame on the back is greater than the dimensions of the outer walls of the frame at the front is achieved in that the outer walls of the frame not as usual perpendicular to the front surface of the laminate but for example obliquely so that the outer walls (and in the same Dimensions also the inner walls of the frame) diverge to the rear. Alternatively, the outer walls (and inner walls) of the frame may diverge rearward in multiple stages. in the The invention will be explained by way of example with reference to the accompanying figures. Show it:
1: Typisches Solarmodul mit Rahmen und Definition der Richtungen x, y, Z. 1 : Typical solar module with frame and definition of the directions x, y, Z.
2: Typisches Profil (Standardprofil) eines Rahmens eines Solarmoduls mit Außenwänden die senkrecht zum an der Vorderseite angeordneten Laminat verlaufen. 2 : Typical profile (standard profile) of a frame of a solar module with outer walls perpendicular to the front laminate.
3: Schnitt durch PV-Modul mit zweistufigem Rahmenprofil 3 : Section through PV module with two-step frame profile
4: Aufeinanderstapeln von mehreren Modulen mit zweistufigem Rahmenprofil. 4 : Stacking of several modules with two-stage frame profile.
5: Schnitt durch PV-Modul mit vierstufigem Rahmenprofil 5 : Section through PV module with four-step frame profile
6: Aufeinanderstapeln von mehreren Modulen mit vierstufigem Rahmenprofil 6 : Stacking of several modules with four-stage frame profile
7: Schnitt durch PV-Modul mit Rahmenprofil das nach hinten kontinuierlich auseinanderlaufende Außenwände und Innenwände besitzt 7 : Section through PV module with frame profile which has continuously diverging outer walls and inner walls towards the rear
8: Aufeinanderstapeln von mehreren Modulen mit Rahmenprofil das nach hinten kontinuierlich auseinanderlaufende Außenwände und Innenwände besitzt 8th : Stacking of several modules with frame profile has the rear walls continuously diverging outer walls and inner walls
9: Modul mit Löchern in der Basisplatte für Befestigung und andere Zwecke 9 : Module with holes in the base plate for mounting and other purposes
10: Gemeinsame Nutzung einer Schraube bei Montage zweier benachbarter Module 10 : Sharing a screw when mounting two adjacent modules
11: Schnitt durch Schraube parallel zur y-z Ebene bei gemeinsamer Nutzung einer Montageschraube für zwei benachbarte Module 11 : Cut through screw parallel to the yz plane when using a mounting screw for two adjacent modules
12: Elektrische Verbindung zwischen Modulrahmen und Modulträger 12 : Electrical connection between module frame and module carrier
13: Übliche Befestigung von Modulen mit Klemmen, wobei darauf zu achten ist, dass es durch die Klemme zu keiner Zeit zur Verschattung der Zellen des Moduls kommt 13 : Conventional fastening of modules with terminals, whereby it must be ensured that the module does not cause any shading of the modules at any time
14: Befestigung des Moduls wobei das Befestigungselement durch einen Profilkasten hindurch geht 14 : Fastening the module with the fastener passing through a profiled box
15: Befestigung von erfindungsgemäßen Modulen mit Klemmen, wobei es durch die Klemme nicht zur Verschattung kommt 15 : Attachment of modules according to the invention with terminals, whereby it does not come to shading by the terminal
16: Rahmen bei dem die Kastenunterseite des vorderen Profilkastens nach innen verlängert wurde (2s) 16 : Frame in which the box base of the front profile box has been extended inwards ( 2s )
17: Rahmen mit Verbindungssteg zwischen zwei gegenüberliegenden Rahmenprofilen im Bereich des vorderen Profilkastens 17 : Frame with connecting bridge between two opposite frame profiles in the area of the front profile box
18: Platzsparende Montage wenn hinterer Profilkasten durch U-Profil 2u ersetzt wird 18 : Space saving installation when rear profile box by U-profile 2u is replaced
19: Platzsparende Montage wenn hinterer Profilkasten durch L-Profil 2v ersetzt wird 19 : Space-saving installation when rear profile box by L-profile 2v is replaced
20: Durch Detailelemente optimierter Rahmen und platzsparende Befestigung durch Mittelklemme. 20 : Frame optimized by detail elements and space-saving attachment by middle clamp.
21: Modulrahmen mit Strukturen zur Stabilisierung der Ecken die in x-y-Richtung weniger als die Hälfte des Überstands der Basisplatte einnehmen und die Lage zweier Module zueinander. 21 : Module frame with structures to stabilize the corners in the xy direction less than half of the supernatant of the base plate occupy and the position of two modules to each other.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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11
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Laminat mit Solarzellen einschließlich aller Detailelemente 1a ... 1c Laminate with solar cells including all detail elements 1a ... 1c
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1a1a
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Solarzellesolar cell
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1b1b
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Vorderseite des LaminatsFront side of the laminate
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1c1c
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Rückseite des LaminatsBack of the laminate
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22
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Rahmenprofil einschließlich aller Detail-Elemente 2a ... 2z Frame profile including all detail elements 2a ... 2z
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2a2a
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Außenwand des RahmenprofilsOutside wall of the frame profile
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2b2 B
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Innenwand des RahmenprofilsInner wall of the frame profile
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2c2c
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Basisplatte auf der Rückseite des Rahmenprofils verlängert über die Unterseite des untersten Profilkastens hinaus in Richtung ModulmitteBase plate on the back of the frame profile extended beyond the bottom of the lowest profile box in the direction of the module center
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2d2d
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U-förmige Fassung zur Aufnahme des LaminatsU-shaped frame to hold the laminate
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2e2e
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Profilkasten mit Hohlraum, der umschlossen ist von Kasten-Oberseite und Kasten-Unterseite sowie von Profil – Innenwand und Profil – AußenwandProfile box with cavity enclosed by box top and box bottom as well as profile - inside wall and profile - outside wall
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2f2f
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Anschlag an der Innenwand des Rahmenprofils, der weiteres Ineinanderschieben der Module verhindertStop on the inner wall of the frame profile, the further nesting of the modules prevented
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2g2g
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Anschlag an der Außenwand des Rahmenprofils, der weiteres Ineinanderschieben der Module verhindertStop on the outer wall of the frame profile, the further nesting of the modules prevented
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2h2h
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Befestigungsloch am Rahmen des PV-ModulsMounting hole on the frame of the PV module
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2i2i
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Loch am Rahmen des PV-Moduls für Befestigung, Wasserablauf, Erdung, Befestigung von Kabeln und andere FunktionenHole on the frame of the PV module for mounting, drainage, grounding, fixing cables and other functions
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2k2k
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Basisplatte auf der Rückseite des Rahmenprofils verlängert über die Unterseite des untersten Profilkastens hinaus nach außenBase plate on the back of the frame profile extended beyond the bottom of the lowest profile box outwards
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2m2m
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Vorderer (oberer) Profilkasten mit HohlraumFront (upper) profile box with cavity
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2n2n
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Hinterer (unterer) Profilkasten mit HohlraumRear (lower) profile box with cavity
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2r2r
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Verbindungssteg zwischen zwei ProfilkästenConnecting bar between two profile boxes
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2s 2s
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Verlängerung der Kastenunterseite des vorderen Profilkastens nach innenExtension of the box base of the front profile box inside
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2t2t
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Verlängerung der Kastenunterseite des vorderen Profilkastens nach außenExtension of the box bottom of the front profile box to the outside
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2u2u
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Rahmenprofilstufe gebildet durch nach außen geöffnetes U-ProfilFrame profile level formed by outwardly opened U-profile
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2v2v
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Rahmenprofilstufe gebildet durch nach außen gerichtetes L-ProfilFrame profile step formed by outwardly directed L-profile
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2w2w
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in spitzem Winkel zulaufende Unterseite der Laminat-Fassungat an acute angle tapered underside of the laminate socket
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2x2x
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in spitzem Winkel zulaufende Oberseite der Laminat-Fassungat an acute angle tapered top of the laminate socket
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2y2y
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Rückhaltestreifen für sicheren Halt einer Klemme 16 Retaining strip for secure hold of a clamp 16
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2z2z
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(eingekreiste Elemente) zusätzliche Strukturen am Rahmenprofil, die eine Anbindung des Verbindungsstegs 3 ermöglichen(Circled elements) additional structures on the frame profile, which is a connection of the connecting web 3 enable
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33
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Verbindungssteg zwischen zwei gegenüberliegenden RahmenprofilenConnecting bar between two opposite frame profiles
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44
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Strukturen zur Stabilisierung der Ecken des ModulrahmensStructures for stabilizing the corners of the module frame
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1010
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Modulträger (Teil der Unterkonstruktion) auf dem das Modul befestigt wirdModule carrier (part of the substructure) on which the module is mounted
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1111
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Schraube oder anderes Befestigungselement zur Befestigung des Moduls am TrägerScrew or other fastener to attach the module to the carrier
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1212
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Mutter oder anderes Befestigungselement zur Befestigung des Moduls am TrägerNut or other fastener for securing the module to the carrier
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1313
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Beilagscheibe mit Zähnen oder anderen scharfen Kanten zum Durchstoßen einer isolierenden Oberflächenschicht (z. B. Oxid, Eloxal, Zinkoxid) um zuverlässigen elektrischen Kontakt herzustellenWasher with teeth or other sharp edges to pierce an insulating surface layer (eg, oxide, anodized, zinc oxide) to make reliable electrical contact
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1414
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typische Modulmittelklemme für typische gerahmte Moduletypical module center clamp for typical framed modules
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1515
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Modulmittelklemme zum Festklemmen zweier Module mit abgestuften RahmenprofilenModule middle clamp for clamping two modules with stepped frame profiles
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1616
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asymmetrische Modulmittelklemmeasymmetric module middle clamp
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x1x1
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Außenmaße des Modulrahmens an der Vorderseite in x-RichtungOutside dimensions of the module frame at the front in x-direction
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x2x2
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Innenmaß der Öffnung im Rahmen an der Modulrückseite in x-RichtungInternal dimension of the opening in the frame on the back of the module in the x-direction
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y1y1
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Außenmaße des Modulrahmens an der Vorderseite in y-RichtungOutside dimensions of the module frame on the front in y-direction
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y2y2
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Innenmaß der Öffnung im Rahmen an der Modulrückseite in y-RichtungInternal dimension of the opening in the frame on the back of the module in the y-direction
1 zeigt ein typisches gerahmtes Solarmodul. Ein Laminat in dem unter anderem die Frontscheibe und die Zellen 1a zusammen laminiert sind wird in einen Rahmen nahe der Vorderseite eingebaut. Das beschriebene Laminat 1 ist rechteckig wobei die lichtempfindliche Fläche nach vorne gewandt ist und sich in x- und y-Richtung ausdehnt, während sich der Rahmen von vorne nach hinten in z-Richtung erstreckt. 1b ist die für den Lichteinfall bestimmte Vorderseite des Laminats und 1c ist die Rückseite des Laminats. 1 shows a typical framed solar module. A laminate in which, among other things, the windscreen and the cells 1a laminated together is installed in a frame near the front. The laminate described 1 is rectangular with the photosensitive surface facing forward and expanding in the x and y directions while the frame extends from front to back in the z direction. 1b is the intended for the incidence of light front of the laminate and 1c is the back side of the laminate.
2 zeigt beispielhaft einen typischen Rahmen eines gerahmten Solarmoduls, der aus Aluminium Strangpress-Profilen zusammengesetzt ist, wobei im oberen Teil gezeigt ist, wie der Schnitt A-A durch das Modul angeordnet ist, der im unteren Teil der Figur detailliert ausgeführt wird. Der Schnitt, verläuft parallel zur x-z Ebene quer durch das Modul, sodass der Querschnitt des Rahmens gut zu erkennen ist. Im unteren Teil der Figur ist das Rahmenprofil detailliert dargestellt, wobei darauf hingewiesen wird, dass hier wie bei fast allen Zeichnungen gilt, dass diese nicht maßstabsgerecht sind. In den Zeichnungen werden die wichtigen Teile (in diesem Fall das Rahmenprofil) in der Regel größer dargestellt um die wichtigen Details zu verdeutlichen. Der Rahmen ist hier ebenso wie in den folgenden Ausführungen aus 4 Rahmenprofilen 2 zusammengesetzt, die häufig aus stranggezogenem Aluminium bestehen. Bei diesem typischen Rahmen werden die Rahmenprofile im Folgenden auch als Standardprofil bezeichnet. Die Profil-Außenwände 2a verlaufen beim Standardprofil senkrecht zu Vorderfläche 1b des Laminats. Das hier gezeigte Standardprofil besitzt einen Profil-Kasten mit Hohlraum 2e, dessen Unterseite zusammenfällt mit einem Teil der an der Rückseite liegenden Basisplatte 2c. Diese wird über den Profil-Kasten 2e hinaus in Richtung Modulinnenseite einige mm oder einige cm verlängert. An diesem nach innen über den Profilkasten hinaustragenden Teil befinden sich in der Regel Löcher zur Befestigung des Moduls oder auch Löcher zur Erdung des Modulrahmens. Da die beschriebenen Befestigungslöcher für die meisten Montagearten (z. B. Montage auf dem Dach!) sehr ungünstig liegen oder sehr schwer zugänglich sind für Werkzeug, werden diese Löcher in den meisten Fällen nicht zur Modulbefestigung genutzt. Stattdessen werden in den meisten Fällen die Module mit Modulklemmen befestigt, die den Rahmen zwischen Vorderseite und Rückseite einklemmen. Über dem Profil-Kasten 2e ist eine U-förmige zur Modulmitte (die Mitte bezüglich x und y-Koordinate) geöffnete Fassung 2d ausgebildet, die als Fassung für das Laminat 1 dient und die oben mit der Modulvorderseite zusammenfällt. Bei einem typischen Glas-Folien-Laminat wird mit der U-förmigen Fassung typischerweise ein Glaseinstand von 5 ... 15 mm erreicht. Die Öffnung auf der Rückseite des Moduls ist im Beispiel mit x2 wesentlich kleiner als die mit x1 bezeichnete Ausdehnung des Moduls an der Vorderseite. Aus diesem Grund ist es hier nicht möglich die Module platzsparend ineinander zu stapeln. Was zu x1, x2 gesagt wird gilt natürlich ebenso für die bei dem gezeigten Schnitt nicht sichtbaren Maße y1, y2 (eine vergleichbare Aussage trifft auch bei einigen später gezeigten Schnitten zu). In 3 ist wiederum in oberen Teil der Schnitt A-A skizziert, der wiederum parallel zur x-z-Ebene durch den Rahmen verläuft. Im Gegensatz zu 2 kommt hier jedoch – wie im unteren Teil von 3 zu erkennen eine Ausführung des erfindungsgemäßen Rahmens zum Einsatz. In diesem Fall wird für den Rahmen ein zweistufiges Profil verwendet, bestehend aus einem vorderen Profilkasten 2m über dem wie beim Standardprofil die Fassung für das Laminat angeordnet ist, und einem hinteren Profilkasten 2n, dessen Unterseite zusammenfällt mit einem Teil der an der Rückseite liegenden Basisplatte 2k (im Gegensatz zur Basisplatte 2c beim Standardprofil). Die Seitenwände (Innenwand und Außenwand) der Profilkästen verlaufen jeweils senkrecht zur Vorderfläche des Laminats 1. Der untere Profilkasten ist gegenüber dem oberen Profilkasten soweit seitlich versetzt, dass die hintere Öffnung des Rahmens (gegeben durch die Innenwände des unteren Profilkastens) größer ist als die Abmessungen des Moduls an der Vorderseite (gegeben durch die Außenwände des oberen Profilkastens). Mit anderen Worten besteht das Rahmenprofil in diesem Fall aus zwei Profilstufen, wobei der vorderste Profilkasten in Verbindung mit der Fassung für das Laminat die vorderste Profilstufe bildet, während der hinterste Profilkasten die hintere Profilstufe bilden. Im Gegensatz zum Standardprofil ist die Basisplatte 2k jetzt nicht zur Modulmitte hin verlängert. Stattdessen kann – muss aber nicht – die Basisplatte 2k wie in 3 gezeigt über den Kasten hinaus nach außen verlängert werden. An dieser Verlängerung nach außen kann man jetzt leicht zugängliche Löcher für die Modulbefestigung, Erdung oder andere Zwecke anbringen. Diese Löcher an der nach außen verlängerten Basisplatte sind jetzt viel besser sowohl von der Modulvorderseite als auch von der Modulrückseite her zugänglich als beim Standardmodul mit zur Modulmitte hin verlängerten Basisplatte, wodurch unter Umständen Kosten bei der Montage (Wegfall der Modul-Klemmen, einfacher auszuführen) eingespart werden können. Als Verbindung zwischen dem vorderen und dem hinteren Profilkasten wirkt der Verbindungssteg 2r der in Teilen zusammenfällt mit der Unterseite des vorderen Profilkastens und mit der Oberseite des hinteren (= unteren) Profilkastens. Aufgrund der Forderung, dass die Öffnung an der Modulrückseite (x2, y2) größer sein muss als die Ausdehnung des Moduls an der Vorderseite (x1, y1), können jetzt Module jeweils Rückseite über Vorderseite übereinander gestapelt werden, wobei sich das darüber liegende Modul über das darunterliegendes Modul teilweise darüberstülpt und wobei das darunterliegende Modul in die Rahmenöffnung des darüber liegenden Moduls eintaucht und somit die Module platzsparend ineinander gestapelt werden können wie es in 4 mit 5 aufeinander gestapelten Modulen gezeigt ist. Da der vordere Profilkasten mit der Laminatfassung im Beispiel nahezu die gleiche Höhe aufweist wie der hintere Profilkasten und abgesehen vom Verbindungsteg 2r voll in die Modulrückseite eintaucht ist der für mehrere übereinander gestapelte benötigte Lagerraum nur etwas mehr als die Hälfte des Lagerraums der Summe der einzelnen Module. Ein weiterer Vorteil dieser Art der Modulstapelung ist, dass die Module in x- und y-Richtung gegeneinander nicht wesentlich verschoben werden können. Damit ergibt sich ein sehr stabiler Stapel, und man spart zusätzliche Hilfsmittel, die sonst erforderliche sind die Module relativ zueinander in Position zu halten. 2 shows by way of example a typical frame of a framed solar module, which is composed of extruded aluminum profiles, wherein shown in the upper part, as the section AA is arranged through the module, which is detailed in the lower part of the figure. The cut runs parallel to the xz plane across the module so that the cross-section of the frame is clearly visible. In the lower part of the figure, the frame profile is shown in detail, it being noted that here, as with almost all drawings that they are not to scale. In the drawings, the important parts (in this case, the frame profile) are usually made larger to illustrate the important details. The frame is here as well as in the following versions of 4 frame profiles 2 composed of often extruded aluminum. In this typical frame, the frame profiles are also referred to below as standard profiles. The profile outer walls 2a run in the standard profile perpendicular to the front surface 1b of the laminate. The standard profile shown here has a profile box with cavity 2e whose bottom coincides with a portion of the base plate on the back 2c , This is via the profile box 2e out in the direction of the inside of the module a few mm or a few cm extended. Holes for fastening the module or holes for grounding the module frame are usually located on this part, which extends inwards beyond the profile box. Since the mounting holes described are very unfavorable for most types of installation (eg installation on the roof!) Or are very difficult to access for tools, these holes are not used in most cases for module mounting. Instead, in most cases, the modules are attached with module clamps that clamp the frame between the front and back. Above the profile box 2e is a U-shaped to the module center (the center with respect to x and y coordinate) open version 2d formed as a socket for the laminate 1 serves and coincides with the top of the module. In a typical glass-film laminate, the U-shaped socket typically achieves a glass inclination of 5 ... 15 mm. In the example with x2, the opening on the rear side of the module is considerably smaller than the extension of the module at the front, designated x1. For this reason, it is not possible here to stack the modules to save space. Of course, what is said about x1, x2 also applies to the dimensions y1, y2 which are not visible in the section shown (a similar statement also applies to some sections shown later). In 3 is in turn outlined in the upper part of the section AA, which in turn runs parallel to the xz plane through the frame. In contrast to 2 comes here however - as in the lower part of 3 to recognize an embodiment of the frame according to the invention for use. In this case, a two-step profile is used for the frame, consisting of a front profile box 2m above which, as in the standard profile, the socket for the laminate is arranged, and a rear profile box 2n whose bottom coincides with a portion of the base plate on the back 2k (unlike the base plate 2c in the standard profile). The side walls (inner wall and outer wall) of the profile boxes each extend perpendicular to the front surface of the laminate 1 , The lower profile box is laterally offset from the upper profile box so far that the rear opening of the frame (given by the inner walls of the lower profile box) is larger than the dimensions of the module on the front (given by the outer walls of the upper profile box). In other words, the frame profile in this case consists of two profile steps, wherein the foremost profile box in conjunction with the version for the laminate forms the foremost profile step, while the rearmost profile box form the rear profile step. In contrast to the standard profile is the base plate 2k now not extended to the middle of the module. Instead - but need not - the base plate 2k as in 3 shown extended beyond the box outwards. You can now attach easily accessible holes for module mounting, grounding or other purposes on this extension to the outside. These holes on the outwardly extended base plate are now much more accessible both from the front of the module and the rear of the module than the standard module with the baseplate extended towards the middle of the module, potentially reducing assembly costs (eliminating the need for module clamps). can be saved. As a connection between the front and the rear profile box acts the connecting web 2r in parts coincides with the underside of the front profile box and with the top of the rear (= lower) profile box. Due to the requirement that the opening on the rear side of the module (x2, y2) must be larger than the extension of the module on the front side (x1, y1), modules can now be stacked one behind the other over the front side, with the module above partially overlaps the underlying module and with the underlying module immersed in the frame opening of the overlying module and thus the modules can be stacked in space to save space as in 4 With 5 shown stacked modules. Since the front profile box with the laminate socket in the example has almost the same height as the rear profile box and apart from the connecting web 2r is fully immersed in the back of the module is required for several stacked storage space only slightly more than half of the storage space of the sum of the individual modules. Another advantage of this type of module stacking is that the modules can not be substantially displaced relative to one another in the x and y directions. This results in a very stable stack, and you save additional resources that are otherwise required to hold the modules relative to each other in position.
Die Möglichkeit die Module ineinander zu stapeln kann nicht nur mit zwei übereinander angeordneten Profilkästen wie in 3 und 4 erreicht werden. Dies kann ebenso erreicht werden durch ein Profil, das durch gestuftes Verbinden von 3 oder mehr Profilkästen grob beschrieben ist. Beispielhaft zeigen 5 und 6 vergleichbar zu 3 und 4 ein erfindungsgemäßes Rahmenprofil mit 4 übereinander verbundenen Profilkästen. Das erfindungsgemäße Rahmenprofil kann bezüglich dessen was sich zwischen Innenwand und Außenwand befindet entsprechend der Anforderung der Rahmenstabilität, Rohstoffersparnis, ... modifiziert werden, solange die Form der Außenwand noch ermöglicht, dass die Module ineinander gestapelt werden können. Ein Fachmann (Konstrukteur) ist in der Lage die detaillierte Form des Rahmens zu erarbeiten und zu optimieren um die gewünschten Ziele des Faktors der Platzersparnis, der Stabilität des Rahmens, der Montagemöglichkeiten, ... zu erreichen. In 7 ist eine weitere Realisierungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Rahmens gezeigt. In diesem Fall verschiebt sich die Außenwand und die Innenwand des Rahmenprofil des Moduls von vorne nach hinten kontinuierlich nach außen. Zusätzlich ist hier jeweils an der Außenwand des Profils ein Anschlag 2g eingezeichnet, der bestimmt, wie weit die Module ineinander gesteckt werden können und der verhindern soll, das die Rahmenprofile eines darüber liegenden Moduls beim Aufeinanderstapeln auseinandergedrückt werden und gegebenenfalls zu sehr verbogen werden. In gleicher Weise wirkt der jeweils an den Innenwänden der Rahmenprofile eingezeichnete Anschlag 2f. Diese Anschläge sind nicht unbedingt erforderlich und können je nach Anwendungsfall ganz oder teilweise entfallen. In 8 sind mehrere Rahmen entsprechend 7 aufeinander gestapelt. 9 zeigt ein Modul mit einem Rahmen mit einer nach außen hin verlängerten Basisplatte 2k. Hierbei sind beispielhaft Löcher für Modulbefestigung, Erdung, Wasserablauf oder andere Zwecke angezeichnet. 10 zeigt wie zwei erfindungsgemäße Module nebeneinander auf Modulträger 10 montiert werden können, wobei jeweils die Befestigungslöcher unmittelbar aufeinander liegen, sodass eine gemeinsame Schraube (oder ein anderes lochbasiertes Befestigungselement) jeweils für zwei Löcher (von zwei verschiedenen Modulen) verwendet wird. In 11 ist diese gemeinsame Nutzung einer Schraube für zwei benachbarte Module im Schnitt B-B (der auch in 10 markiert ist) noch einmal aus einer anderen Perspektive gezeigt. Der Schnitt geht in diesem Fall an der Position der Befestigungsschraube durch das Modul in einer Ebene parallel zur y-z-Ebene. 12 zeigt den Detailausschnitt einer Befestigungsschraube die zwei benachbarte Module mit einen Modulträger 10 der Unterkonstruktion verbindet. Hierbei sind zusätzlich Beilagscheiben 13 eingezeichnet, die beidseitig mit scharfen Zähnen versehen sind um einen elektrischen Kontakt zwischen Modulträger 10 und dem Rahmen des erstes Moduls, sowie zwischen dem Rahmen des ersten Moduls und dem Rahmen des zweiten Moduls herstellen sollen indem sie evtl. vorhandene oberflächliche Isolierschichten wie zum Beispiel die bei Modulrahmen vorkommenden Eloxalschichten durchdringen sollen. In 13 ist eine typische Befestigung von PV-Modulen gezeigt, wobei zwischen zwei Modulrahmen eine sogenannte Mittelklemme 14 angeordnet ist, die die Rahmen der beiden angrenzenden Module mit Hilfe der Schraube 11 und der Mutter 12 an die Befestigungsschiene klemmt. Bei dieser Art der Befestigung muss darauf geachtet werden, dass die Klemme nicht zu hoch über die Modulvorderseite hinausragt, da es dann bei bestimmten Strahlungseinfallswinkeln zur Verschattung von Zellbereichen kommen kann. Weiterhin muss darauf geachtet werden, dass die Klemme nicht zu weit in den Rahmen hineinragt, da es auch damit leicht zur Verschattung von Zellbereichen des Moduls kommen kann.The possibility of stacking the modules into one another can not only be achieved with two profiled boxes arranged one above the other like in 3 and 4 be achieved. This can also be achieved by a profile which is roughly described by stepped joining of 3 or more profile boxes. Show by way of example 5 and 6 comparable to 3 and 4 an inventive frame profile with 4 superposed profile boxes. The frame profile according to the invention can be modified in terms of what is between inner wall and outer wall according to the requirement of frame stability, raw material savings, ..., as long as the shape of the outer wall still allows that the modules can be stacked. A specialist (designer) is able to elaborate and optimize the detailed form of the frame in order to achieve the desired goals of the factor of space saving, stability of the frame, installation possibilities, ... In 7 a further realization possibility of the frame according to the invention is shown. In this case, the outer wall and the inner wall of the frame profile of the module shifts continuously from front to back to the outside. In addition, here is a stop on the outer wall of the profile 2g drawn, which determines how far the modules can be plugged into each other and to prevent the frame profiles of an overlying module are pushed apart when stacked and possibly bent too much. In the same way acts on each of the inner walls of the frame profiles drawn stop 2f , These attacks are not absolutely necessary and can be omitted in whole or in part depending on the application. In 8th are several frames accordingly 7 stacked on top of each other. 9 shows a module with a frame with an outwardly extended base plate 2k , These are exemplified holes for module attachment, grounding, water drain or other purposes. 10 shows as two modules according to the invention side by side on module carrier 10 can be mounted, each with the mounting holes are directly adjacent to each other, so that a common screw (or another hole-based fastener) is used for two holes (of two different modules). In 11 is this sharing a screw for two adjacent modules in section BB (which is also in 10 marked) again shown from another perspective. The cut in this case is at the position of the fastening screw through the module in a plane parallel to the yz plane. 12 shows the detail of a fixing screw the two adjacent modules with a module carrier 10 the substructure connects. Here are additional washers 13 drawn, which are provided on both sides with sharp teeth to an electrical contact between the module carrier 10 and the frame of the first module, as well as between the frame of the first module and the frame of the second module to produce by possibly existing superficial insulating layers such as the module frame occurring in the anodizing should penetrate. In 13 a typical mounting of PV modules is shown, wherein between two module frames a so-called middle clamp 14 The frame of the two adjacent modules is arranged using the screw 11 and the mother 12 clamped to the mounting rail. In this type of attachment, care must be taken that the clamp does not protrude too high above the front of the module, as shading of cell areas may occur at certain radiation angles. Furthermore, care must be taken that the clamp does not protrude too far into the frame, as it can easily lead to shading of cell areas of the module.
In 14 ist eine Befestigungsmöglichkeit, die sich durch den erfindungsgemäßen Rahmen ergibt dargestellt, wobei eine vergleichbare Möglichkeit der Befestigung beim Standardrahmen nicht möglich ist. Diese Befestigungsmöglichkeit wird beispielhaft am zweistufigen Rahmen erläutert. Der beispielhaft gezeigt zweistufige Rahmen entspricht in weiten Teilen dem Rahmen, der in 3 gezeigt ist. Abweichend von 3 ist hier ein Schnitt parallel zur y-z Ebene gezeigt, bei dem das Rahmenprofil senkrecht zur langen Seite (x-Richtung) an den Positionen der Befestigungselemente durchschnitten ist. Die beispielhaft gezeichnet Befestigungsschraube 11 geht hier durch den hinteren Profilkasten 2n und befestigt diesen über die Mutter 12 an dem Modulträger 10. Sofern das Modul mehr als 2 Profilkästen beinhaltet, kann das Befestigungselement auch durch einen anderen als den untersten Profilkasten gehen, sofern dieses nicht der oberste Profilkasten ist. Es ist auch denkbar, dass das Befestigungselement durch mehrere Profilkästen geht. Auch sind Schraube und Mutter nur Beispielhaft für Befestigungselemente zu sehen. Ein Fachmann ist in der Lage daraus vergleichbare Befestigungstechniken mit anderen Befestigungselementen zu entwickeln. Diese Befestigungsart ist sehr platzsparend, und materialsparend. Darüber hinaus kommt es durch die Befestigungsschraube nicht zu einer Verschattung des Moduls (wie sie bei üblichen Modulklemmen wie in 14 sehr leicht passieren kann). Als weitere Vorteile sind anzumerken, dass diese Befestigung bequem von vorne (von oben) und ebenso von hinten (von unten) erfolgen kann. Damit eignet sich die Technik für die Montage auf dem Dach gleichermaßen wie für die Montage in Freilandanlagen, wo es vielfach von Vorteil ist, dass die Montage von hinten erfolgt, was den Vorteil hat, dass man dabei die Module weniger beschädigt (da man nicht von vorne auf das Gestell steigen muss), und viele Handgriffe in einer bequemer bedienbaren Arbeitshöhe durchführen kann. Viele der genannten Vorteile gelten auch für die Befestigung an der nach außen verlängerten Basisplatte.In 14 is a mounting option, which results from the frame according to the invention, with a comparable possibility of attachment to the standard frame is not possible. This mounting option is exemplified on the two-stage frame. The two-stage frame shown by way of example corresponds in many parts to the frame which is shown in FIG 3 is shown. Deviating from 3 Here, a section is shown parallel to the yz plane, in which the frame profile is cut perpendicular to the long side (x-direction) at the positions of the fasteners. The exemplary drawn fixing screw 11 go through the rear profile box here 2n and fix this over the mother 12 on the module carrier 10 , If the module includes more than 2 profile boxes, the fastener can also go through a different than the lowest profile box, unless this is the top profile box. It is also conceivable that the fastener passes through several profile boxes. Also screw and nut are only exemplary for fasteners to see. One skilled in the art will be able to develop comparable fastening techniques with other fasteners. This mounting method is very space-saving, and material-saving. In addition, it comes through the mounting screw does not cause shading of the module (as in conventional module clamps as in 14 can happen very easily). As further advantages, it should be noted that this attachment can be made conveniently from the front (from above) and also from behind (from below). Thus, the technology is suitable for mounting on the roof as well as for mounting in outdoor facilities, where it is often advantageous that the assembly is done from the rear, which has the advantage that it less damage the modules (since one of at the front of the stand), and can perform many manipulations at a more comfortable working height. Many of the above advantages also apply to attachment to the outwardly extended base plate.
In 15 ist eine weitere vorteilhafte Befestigungsmöglichkeit für die Module mit gestuftem Rahmenprofil am Beispiel eines zweistufigen Profils gezeigt. Hierbei klemmt mit Hilfe der Schraube 11 und der Mutter 12 eine spezielle Mittelklemme 15 von zwei Modulen die Oberseiten der hinteren Profilkastens 2n an den Modulträger 10. Die Oberseite des hinteren Profilkastens kann wie im 15 gezeigt eine kleine Vertiefung aufweisen in die eine auf der Modulmittelklemme 15 vorgesehene komplementäre erhabene Struktur hineingreift. Die Vertiefung sollte etwas breiter sein als die erhabene Struktur der Modulklemme, damit man bei der Befestigung des Moduls einen gewissen Spielraum hat für Streuungen bedingt durch Modulfertigung und Montageungenauigkeiten, und darüber hinaus einen Spielraum für Verschiebungen des Moduls relativ zur Klemme z. B. infolge von thermischer Ausdehnung. Diese Art der Klemmung kann auch bei einem Modulrahmen mit mehr als zwei Stufen angewandt werden und es muss auch nicht immer der hinterste Profilkasten geklemmt werden. Weiterhin kann diese Art der Befestigung auch in modifizierter Weise auch für Endklemmen angewandt werden, oder auch bei einem Modul mit einer nach außen hin verlängerten Basisplatte 2k, bei der die Basisplatte geklemmt wird. Ein Fachmann ist in der Lage die dafür erforderlichen Modifikationen zu entwickeln.In 15 is a further advantageous mounting option for the modules with stepped frame profile shown using the example of a two-stage profile. This jams with the help of the screw 11 and the mother 12 a special middle clamp 15 of two modules the tops of the rear tread box 2n to the module carrier 10 , The top of the rear tread box can be as in 15 shown having a small recess in the one on the module center clip 15 Intended provided complementary raised structure. The recess should be slightly wider than the raised structure of the module clamp, so you have a certain margin for the attachment of the module for scatter due to module production and assembly inaccuracies, and also a margin for displacements of the module relative to the terminal z. B. due to thermal expansion. This type of clamping can also be applied to a module frame with more than two stages and it also does not always have the rearmost profile box to be clamped. Furthermore, this type of attachment can also be applied in a modified manner for end clamps, or even in a module with an outwardly extended base plate 2k in which the base plate is clamped. A person skilled in the art is able to develop the necessary modifications.
Eine Weiterbildung der Erfindung ist in 16 gezeigt. Der mehrstufige Rahmen soll möglichst hohe Stabilität bei möglichst geringem Rohstoffeinsatz bieten. Die Stabilität des Rahmens kann durch zusätzliche Strukturen verbessert werden. Als Beispiel dafür kann 2k genannt werden, die Verlängerungen der Basisplatte auf der Rückseite des Rahmens, die nach außen hinaus verlängert werden kann. Als weitere Struktur, die leicht eingefügt werden kann, ohne die beschriebene Funktionalität des Rahmens zu beeinträchtigen ist in 16 eine Verlängerung der Kastenunterseite des vorderen Profilkastens nach innen gezeigt, die mit 2s bezeichnet ist. Damit wird beispielsweise bei einem in y-Richtung ausgerichteten Profil die Stabilität des Profils gegenüber Verbiegungen in x-Richtung verbessert. Diese Strukturen stehen nur beispielhaft für eine Vielzahl von möglichen Optimierungen der Profilform im Detail. Ein Fachmann ist in der Lage weitere derartige Optimierungen zu finden und zu definieren. In 17 ist ebenfalls eine Weiterbildung der Erfindung gezeigt. Wie im oberen Teil der Figur zu sehen ist, wird zwischen zwei gegenüberliegenden Rahmenprofilen ein Verbindungssteg 3 eingesetzt, der die gegenüberliegenden Rahmenprofile fest miteinander verbindet und den Rahmen weiter stabilisiert und insbesondere ein Verkippen und Verdrehen der seitlichen Rahmenprofilen erschwert. Eine ähnliche Verbindung könnte auch zwischen zwei um 90° versetzen Rahmenprofilen eingefügt werden. Entscheidend ist bei dem Beispiel, dass der Verbindungssteg 3 sich bezüglich der z-Koordinate im Bereich des vorderen Profilkastens befindet damit nicht das ineinander Stapeln behindert wird. Der im unteren Teil dargestellt Schnitt (C-C) ist einer Ebenen parallel zur y-z Ebene und verläuft genau durch den Verbindungssteg 3 und veranschaulicht damit die feste Verbindung der beiden gegenüberliegenden Rahmenprofile. Empfehlenswert ist diesen Verbindungssteg 3 mittels eines elastischen Klebstoffes (z. B. Silikon nicht in 17 gezeigt) auch mit der Rückseite des Laminats zu verbinden, da dadurch die Durchbiegung des Laminats 1 vermindert wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei kristallinen Waferzellen der Verbindungssteg senkrecht zu den Busbars der Zellen verläuft. Dann werden, insbesondere die Verbiegungen der PV-Zellen vermindert, die besonders leicht zu einer Beschädigung der Zellen führen. Genaueres dazu ist in der deutschen Patentanmeldung mit AKZ 102013018757.5 beschrieben. Je nach Format des Moduls kann es sinnvoll sein, auch mehr als einen Verbindungssteg zwischen zwei benachbarten Rahmenprofilen anzubringen. Ein Fachmann ist in der Lage dafür die geeigneten Positionen festzulegen. Insbesondere wird man bei einem Modul mit 72 Zellen eher 2 Verbindungsstreben verwenden, während bei einem Modul mit 60 Zellen in den meisten Fällen ein Verbindungssteg ausreichend sein wird. Besonders vorteilhaft an dem Verbindungssteg ist, dass er die Stabilität des neuartigen gestuften Rahmens verbessert, und gleichzeitig die Zuverlässigkeit der Zellen durch die Vermeidung der Zellbrüche verbessert. Das in 16 erklärte Element 2s kann so modifiziert werden, dass einfache Anbindungsmöglichkeiten für den Verbindungssteg 3 geschaffen werden. Eine Weiterbildung der Erfindung ist in 18 veranschaulicht. Hierbei ist bei einem zweistufigem Profilrahmen die vorderste Profilstufe wieder aus Profilkasten 2m und der darüber liegenden Fassung für das Laminat gebildet. Die hintere Profilstufe wird nicht mehr durch einen geschlossenen Profilkasten sondern nur noch durch einen unvollständigen Profilkasten ohne Außenwand gebildet. Dieser unvollständige Profilkasten stellt ein nach außen geöffnetes U-Profil 2u dar, das aus 2b (Innenwand des Rahmenprofils), 2t (Verlängerung der Kastenunterseite des vorderen Profilkastens nach außen) und 2k (Basisplatte auf der Rückseite des Rahmenprofils verlängert über die Unterseite des untersten Profilkastens hinaus nach außen). Dadurch ist es möglich dass wie in 18 veranschaulicht zwei benachbarte Module bei der Montage sehr platzsparend aneinander montiert werden können, da die nach außen d. h. zu einander geöffneten U-Profile der hinteren Profilstufe zweier benachbarter Modulrahmen miteinander überlappen können. Durch zusätzlich an dem nach außen geöffneten U-Profil angebrachte Befestigungslöcher ist es möglich zwei benachbarte Rahmen mit gemeinsamen Schrauben 11 zu befestigen wie in 18 veranschaulicht. In 19 ist eine weitere Realisierungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Rahmens gezeigt, bei dem die hintere Profilstufe statt durch einen Profilkasten durch ein nach außen (Module-Außenseite) gerichtetes L-Profil gebildet wird. Das L-Profil wird gebildet durch 2b (Innenwand des Rahmens im Bereich der hinteren Profilstufe) und 2k (nach außen verlängerte Basisplatte auf der Rückseite). Auch hier können zwei benachbarte Module wieder sehr platzsparend jeweils mit gemeinsam genutzten Schrauben zu befestigen. In 20 ist eine weitere Realisierungs- und Montagemöglichkeit für den erfindungsgemäßen Rahmen gezeigt. Im Unterschied zu 19 ist hier wieder die in 16 erklärten Elemente 2s (Verlängerungen der Kastenunterseite des vorderen Profilkastens) vorhanden. Weiterhin ist hier der Rahmen am Stufenabsatz durch einen Rückhaltestreifen ergänzt, der auch bei einer geringen Absatzbreite sicherstellt, dass eine Modulklemme 16 die im Klemmbereich entsprechende komplementäre Strukturen aufweist sicheren Halt bietet. Da auch hier die Basisplatten von zwei benachbarten Modulen überlappen, und daher die Ansatzstufen für die Klemmung zweier benachbarter Module nicht auf genau der gleichen Höhe hegen ist es sinnvoll, dass diese Asymmetrie wie in 20 gezeigt durch eine asymmetrische Modulmittelklemme 16 kompensiert wird. Darüber hinaus sind in 20 im Bereich der Fassung für das Laminat weitere Elemente eingebaut, die die Performance des Rahmens verbessern. Der Profilstreifen 2w der die Unterseite der Fassung für das Laminat bildet läuft zum Rand in Richtung Modulmitte in einem spitzen Winkel (< 30°) wodurch am Rand der Fassung der Übergang für das Laminat nicht mehr so abrupt ist und daher die Krafteinleitung in das Laminat in diesem Bereich auf eine größere Fläche verteilt wird. Zusätzlich wurde der Profilstreifen weiter in Richtung Modulmitte verlängert. Diese Vergrößerung der Auflagefläche der Fassung für die Rückseite des Laminats ist problemlos möglich, da es hier nicht zu einer Verschattung kommt. Es wurde gefunden, dass insbesondere bei Schneelasten weniger mechanischer Stress im Laminat auftritt. Ebenfalls zur Entlastung des Laminats wurde auch der Profilstreifen auf der Oberseite der Fassung so modifiziert, dass auch dieser in Richtung Rand (Rand in Richtung Modulmitte) in spitzen Winkel (< 30°) zuläuft. Auf der Vorderseite ist die Möglichkeit den Profilstreifen der Fassung zu Verbreitern durch eine Verschattung der PV-Zellen begrenzt. Aus diesem Grund reicht der Profilstreifen 2w an der Unterseite der Fassung deutlich weiter in Richtung Modulmitte als 2x an der Oberseite der Fassung für das Laminat. Zusätzlich Strukturen (eingekreist 2z) an dem 2w und 2s können zur Verbindung mit einem Verbindungssteg 3 genutzt werden. Häufig werden bei PV-Modulen, die Eckverbindungen der Rahmenprofile durch Verbindungselemente hergestellt, die in die Hohlräumen der Profilkästen nutzen.A development of the invention is in 16 shown. The multi-level framework should offer the highest possible stability with the least possible use of raw materials. The stability of the frame can be improved by additional structures. As an example can 2k called, the extensions of the base plate on the back of the frame, which can be extended outwards. As another structure that can be easily inserted without affecting the described functionality of the frame is in 16 an extension of the box base of the front profile box inside shown with the 2s is designated. Thus, for example, with a profile oriented in the y-direction, the stability of the profile with respect to bending in the x-direction is improved. These structures are only examples of a variety of possible optimizations of the profile shape in detail. A person skilled in the art will be able to find and define further such optimizations. In 17 is also a development of the invention shown. As can be seen in the upper part of the figure, between two opposite frame profiles, a connecting web 3 used, the opposite frame profiles firmly together connects and further stabilizes the frame and in particular makes it difficult to tilt and twist the side frame profiles. A similar connection could also be inserted between two 90 ° frame profiles. It is crucial in the example that the connecting web 3 With respect to the z-coordinate in the area of the front profile box is not hindered the nesting one inside the other. The section (CC) shown in the lower part is a plane parallel to the yz plane and runs exactly through the connecting bridge 3 and thus illustrates the firm connection of the two opposite frame profiles. Recommended is this connecting bar 3 by means of an elastic adhesive (eg silicone not in 17 shown) also with the back of the laminate to connect, since thereby the deflection of the laminate 1 is reduced. It is particularly advantageous if, in the case of crystalline wafer cells, the connecting web runs perpendicular to the busbars of the cells. Then, in particular, the deflections of the PV cells are reduced, which are particularly easy to damage the cells. More details are in the German patent application with AKZ 102013018757.5 described. Depending on the format of the module, it may be useful to also have more than one connecting web between two adjacent frame profiles. A skilled person is able to determine the appropriate positions for it. In particular, in a 72-cell module, it would be more likely to use 2 connection struts, whereas for a 60-cell module, in most cases one connection strut will suffice. A particular advantage of the connecting web is that it improves the stability of the novel stepped frame, and at the same time improves the reliability of the cells by avoiding cell breaks. This in 16 explained element 2s can be modified so that easy connection options for the connecting bar 3 be created. A development of the invention is in 18 illustrated. Here, in a two-stage profile frame, the foremost profile level again from profile box 2m and the overlying version formed for the laminate. The rear profile step is no longer formed by a closed profile box but only by an incomplete profile box without outer wall. This incomplete profile box represents an outwardly opened U-profile 2u that's out 2 B (Inner wall of the frame profile), 2t (Extension of the box bottom of the front profile box to the outside) and 2k (Base plate on the back of the frame profile extends beyond the bottom of the lowest profile box to the outside). This makes it possible that as in 18 illustrates two adjacent modules can be mounted very space-saving to each other during assembly, since the outwardly, ie open to each other U profiles of the rear profile stage of two adjacent module frame can overlap each other. By additionally attached to the outwardly open U-profile mounting holes, it is possible two adjacent frame with common screws 11 to attach as in 18 illustrated. In 19 a further realization possibility of the frame according to the invention is shown, in which the rear profile stage instead of a profile box by an outward (module outside) directed L-profile is formed. The L-profile is formed by 2 B (Inner wall of the frame in the area of the rear profile step) and 2k (outward extended base plate on the back). Again, two adjacent modules can again be very space-saving to secure each with shared screws. In 20 is a further realization and mounting option for the frame according to the invention shown. In contrast to 19 is here again in 16 explained elements 2s (Extensions of the box base of the front profile box) available. Furthermore, here the frame is supplemented at the shoulder level by a retaining strip, which ensures even with a small heel width that a module clamp 16 the corresponding complementary structures in the clamping area provides secure hold. Since the base plates of two adjacent modules also overlap here, and therefore do not support the attachment stages for the clamping of two adjacent modules on exactly the same height, it makes sense that this asymmetry as in 20 shown by an asymmetric module middle clamp 16 is compensated. In addition, in 20 In the area of the frame for the laminate further elements are incorporated, which improve the performance of the frame. The profile strip 2w which forms the underside of the socket for the laminate runs to the edge in the direction of the module center at an acute angle (<30 °) whereby at the edge of the frame the transition for the laminate is not so abrupt and therefore the force introduction into the laminate in this area a larger area is distributed. In addition, the profile strip has been extended further towards the middle of the module. This increase in the contact surface of the socket for the back of the laminate is easily possible because it does not cause shading here. It has been found that there is less mechanical stress in the laminate, especially with snow loads. Also to relieve the laminate and the profile strip on the top of the socket was modified so that this too in the direction of the edge (edge in the direction of the module center) in acute angle (<30 °) tapers. On the front, the possibility of the profile strip of the socket to wideners by a shading of the PV cells is limited. For this reason, the profile strip is sufficient 2w at the bottom of the socket, clearly further towards the middle of the module 2x at the top of the frame for the laminate. Additional structures (circled 2z ) to the 2w and 2s can be used to connect to a connecting bridge 3 be used. Often PV modules, the corner joints of the frame profiles made by fasteners that use in the cavities of the profile boxes.
Die ist insbesondere dann nicht mehr in vollem Umfang möglich, wenn nicht alle Profilstufen aus Profilkästen bestehen wie z. B. die Profile in 18, 19, 20. Wenn in derartigen Fällen die Stabilität der Eckverbindungen der Rahmenprofile verbessert werden soll, dann kann dies durch Strukturen 4 erfolgen, die in den Ecken bevorzugt im Bereich der untersten Profilstufe von außen aufgebracht werden und die die Eckverbindung der beiden Profile stabilisieren. Bei Rahmen, die durch die nach außen verlängerte Basisplatte die Möglichkeit bieten, die Rahmen in Bereich der Basisplatte überlappen zu lassen ist darauf zu achten, dass die Verstärkung der Ecke in x- und y-Richtung weniger als die Hälfte des angestrebten minimalen Abstands zwischen zwei Modulen einnimmt. Dies ist mit Sicherheit immer dann gegeben, wenn dies weniger als die Hälfte des Überstands der Basisplatte ist (der Überstand der Basisplatte bestimmt den minimalen Abstand). 21 zeigt ein Modul mit Verstärkungsstrukturen 4 an den Ecken sowie ein benachbartes Modul, wobei zu erkennen ist, dass es durch die verstärkenden Strukturen nicht zu Kollisionen kommt.This is especially not possible in full extent, if not all profile steps consist of profile boxes such. B. the profiles in 18 . 19 . 20 , If, in such cases, the stability of the corner joints of the frame profiles is to be improved, then this can be achieved by structures 4 take place, which are preferably applied in the corners in the region of the lowest profile level from the outside and stabilize the corner joint of the two profiles. For frames that allow the outwardly extended base plate to overlap the frames in the area of the base plate, make sure that the corner reinforcement in the x and y directions is less than half of the desired minimum distance between two Takes modules. This is certainly always the case if this is less than half of the supernatant of the base plate (the supernatant of the base plate determines the minimum distance). 21 shows a module with reinforcing structures 4 at the corners and an adjacent module, wherein it can be seen that it does not come to collisions by the reinforcing structures.
Beispielhaft sollen im Folgenden die Packungsdichte der Module mit bzw. ohne den erfindungsgemäßen Rahmen verglichen werden. Für das Standard-modul wird eine Modulgröße von 1 m·2 m angenommen und eine Rahmenhöhe von 35 mm. Das Laminat hat eine Dicke von 6 mm und befindet sich 1 mm hinter der Vorderseite des Moduls, die durch die Oberseite der Lamiantfassung gegeben ist. Jedes Modul hat ein Gewicht von 25 kg. Geht man davon aus, dass man Standardmodule einer Rahmenhöhe von 35 mm übereinander stapelt und dass zwischen jeweils 2 Modulen noch ein Abstandhalter mit einer Höhe von 3 mm vorgesehen ist, kann man dann in einem Stapel im Container 55 Module mit Standardrahmen übereinander stapeln. In einen 20 Fuss Container würden 6·55 = 330 Module passen und in einen 40 Fuß Container würden 660 Module passen. In einen High Qube Container würden noch etwas mehr Module passen. Die 660 Module im 40 Fuß Container würden ca. 16,5 to wiegen, wodurch noch gut 10 to Ladekapazität des Containers ungenutzt ist. Würde man hier auf den erfindungsgemäßen Modulrahmen wechseln, dann könnte man auf den gleichen Stapel doppelt so viele Module packen. Bei dem erfindungsgemäßen Modul würden die Module beispielsweise in einem Raster von 19 mm gestapelt werden. Der Platz zwischen Laminat-Rückseite und der Laminat-Vorderseite der folgenden Moduls beträgt 13 mm (Raster-Laminatdicke: 19 mm–6 mm) und stellt den Raum dar, der für die Anschlussdose und Kabel zur Verfügung steht. Für die gleiche Anzahl von Modulen würde jetzt ein 20 Fuss Container ausreichen! Ein 40 Fuß Container könnte gewichtsmäßig voll ausgelastet werden. Durch Verringerung des Gewichts der Module (z. B. durch Verwendung von dünnerem Glas) wäre es möglich bis zu 1320 Module in einen 40 Fuß Container zu packen, was das doppelte des heute üblichen darstellt!By way of example, the packing density of the modules with or without the frame according to the invention will be compared below. For the standard module, a module size of 1 m × 2 m is assumed and a frame height of 35 mm. The laminate has a thickness of 6 mm and is located 1 mm behind the front of the module, which is provided by the top of the Lamiantfassung. Each module has a weight of 25 kg. Assuming that standard modules with a frame height of 35 mm are stacked on top of each other and that between each 2 modules a spacer with a height of 3 mm is provided, then one can stack in a stack in the container 55 modules with standard frames one above the other. A 20 foot container would fit 6 x 55 = 330 modules, and a 40 foot container would fit 660 modules. In a High Qube container would fit a little more modules. The 660 modules in the 40-foot container would weigh about 16.5 tons, which means that a good 10 tons of loading capacity of the container is still unused. If you were to switch to the module frame according to the invention here, then you could pack twice as many modules on the same stack. In the module according to the invention, the modules would be stacked, for example, in a grid of 19 mm. The space between the laminate back and the laminate front of the following module is 13 mm (grid laminate thickness: 19 mm-6 mm) and represents the space available for the junction box and cables. For the same number of modules, a 20 foot container would be enough! A 40-foot container could be fully utilized in terms of weight. By reducing the weight of the modules (eg by using thinner glass), it would be possible to pack up to 1320 modules in a 40 foot container, which is twice the standard of today!
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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EP 1617485 B1 [0002] EP 1617485 B1 [0002]
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DE 102013018757 [0030] DE 102013018757 [0030]