Tesla hat ein Patent angemeldet: "Externer elektrischer Kontakt für Solardachziegel"

von Eva Fox Februar 07, 2020

Tesla filed a patent 'External electrical contact for solar roof tiles'

Während der Ertragsruf für 4Q 2019, Tesla-Chef Elon Musk sagte, Solar Roof werde ein Hauptprodukt des Unternehmens sein.

"Wir sehen sehr viel Interesse und es ist nur eine Frage der Veredelung des Installationsprozesses."
" Es ist eine Frage, ob die Leute ein Live-Dach wollen. Es ist die Zukunft, die wir wollen. "

Die Ernsthaftigkeit der Absichten des Unternehmens wird durch seine Handlungen belegt. Tesla hat ein Patent angemeldet: "Externer elektrischer Kontakt für Solardachziegel."

Internationaler Anmeldetag: 31.07.2019
Erscheinungsdatum: 06.02.2020

Diese Offenbarung steht in der Regel im Zusammenhang mit Photovoltaik (oder "PV") Dachziegelmodule. Diese Offenbarung bezieht sich insbesondere auf Dachziegelmodule mit externen elektrischen Verbindern.

In Wohnungs-und kommerziellen Solaranlagen wird ein Gebäudedach typischerweise mit Photovoltaik-Modulen (PV), auch PV-oder Solarzellen genannt, installiert, die ein zweidimensionales Array von Solarzellen umfassen können. Eine PV-Dachkachel (oder Solardachziegel) kann eine bestimmte Art von PV-Modul sein, das Wetterschutz für die Wohnung und ein ansprechendes ästhetisches Erscheinungsbild bietet und gleichzeitig als PV-Modul fungiert, um Solarenergie in Strom umzuwandeln. Der PV-Dachziegel kann wie ein herkömmlicher Dachziegel geformt sein und eine oder mehrere Solarzellen umfassen, die zwischen einer vorderen Abdeckung und einer Rückenabdeckung gekapselt sind, jedoch typischerweise weniger Solarzellen als ein herkömmliches Solarpaneel umschließen.

Die Vorder-und Rückdeckel können aus Glas oder anderem Material bestehen, das die PV-Zellen vor den Wetterelementen schützen kann. Ähnlich wie bei einer konventionellen PV-Platte kann die PV-Dachziegel eine Einkapselungsschicht, wie ein organisches Polymer, umfassen. Ein Laminierprozess kann die Solarzellen zwischen Vorder-und Rückdeckel abdichten.

Um eine skalierbare Produktion und einfache Installation von PV-Dachziegeln zu ermöglichen, kann eine Gruppe von Kacheln zusammen als ein einziges Modul gefertigt werden. Wie herkömmliche PV-Paneele werden auch elektrische Verbindungen zwischen PV-Modulen benötigt.

Eine Ausführungsform kann ein photovoltaisches Dachziegelmodul vorsehen. Das photovoltaische Dachziegelmodul kann eine vordere Glasabdeckung, eine Rückglasabdeckung, eine Vielzahl von zwischen den vorderen und hinteren Glasabdeckungen positionierten photovoltaischen Strukturen und eine interne Schaltungskomponente, die elektrisch mit der Vielzahl der photovoltaischen Strukturen gekoppelt ist, umfassen. Die interne Schaltungskomponente wird zwischen den vorderen und hinteren Glasabdeckungen positioniert. Die hintere Glasabdeckung kann mindestens ein Durchgangsloch und einen innerhalb des Durchgangsloches eingesetzten metallischen Stecker umfassen. Eine erste Oberfläche des metallischen Steckers kann mit der internen Schaltungskomponente elektrisch gekoppelt sein, und eine zweite gegenüberliegende Oberfläche des metallischen Steckers kann einer Umgebung außerhalb des photovoltaischen Dachziegelmoduls ausgesetzt werden, wodurch eine elektrische Kopplung zwischen dem photovoltaischen Dachziegelmodul und einem anderen photovoltaischen Dachziegelmodul erleichtert wird.

Fig. 2 2zeigt die perspektivische Ansicht einer beispielhaften Photovoltaikdachziegel, gemäß einer Ausführungsform.


In einer Variante dieser Ausführungsform kann eine jeweilige photovoltaische Struktur eine erste, nahe einer Kante einer ersten Fläche positionierte Randschiene und eine nahe einer gegenüberliegenden Kante einer zweiten Fläche angeordnete zweite Randschiene umfassen. Die Mehrzahl der photovoltaischen Strukturen kann so angeordnet werden, dass die erste Randschiene einer ersten photovoltaischen Struktur die zweite Randschiene einer benachbarten photovoltaischen Struktur überlappt, wodurch eine kaskadierte Saite gebildet wird, die die Vielzahl der in Reihe miteinander gekoppelten Photovoltaikstrukturen umfasst.

In einer weiteren Variante kann die interne Schaltungskomponente eines der folgenden umfassen: einen eigenständigen metallischen Streifen, der elektrisch mit einer Randschiene der kaskadierten Saite gekoppelt ist, oder einen metallischen Streifen, der auf eine Innenfläche der Rückglasabdeckung vorverlegt ist. Die zweite gegenüberliegende Oberfläche des metallischen Steckers kann bündig mit einer Außenfläche der Rückglasabdeckung sein. Die erste Oberfläche des metallischen Steckers kann in direktem Kontakt mit der internen Schaltungskomponente stehen.

Die erste Oberfläche des metallischen Steckers kann texturiert werden, um einen ausreichenden Kontaktbereich zwischen der ersten Oberfläche des metallischen Steckers und der internen Schaltungskomponente zu gewährleisten. Das photovoltaische Dachziegelmodul kann ferner eine in das Durchgangsloch eingesetzte Dichtung umfassen, und der metallische Stecker kann innerhalb einer mittigen Öffnung der Dichtung eingesetzt werden. Der metallische Stecker kann so ausgebildet sein, daß ein Teil des metallischen Stopfens geringfügig größer ist als die Mittelöffnung, so daß ein Verrutschen des metallischen Stopfens durch die Mittelöffnung verhindert wird. Das photovoltaische Dachziegelmodul kann ferner einen an der Rückenglasabdeckung angebrachten Verbindungskasten umfassen. Der Anschlusskasten deckt das Durchgangsloch ab und umfasst einen mit der zweiten Gegenfläche des metallischen Steckers gekoppelten Zuleitungsdraht.

Eine "Solarzelle" oder "Zelle" ist eine photovoltaische Struktur, die Licht in Strom umwandeln kann. Eine Zelle kann jede beliebige Größe und beliebige Form haben und kann aus einer Vielzahl von Materialien erzeugt werden. Beispielsweise kann es sich bei einer Solarzelle um eine auf einem Siliziumwafer hergestellte Photovoltaikstruktur oder um eine oder mehrere dünne Schichten auf einem Trägermaterial (z.B. Glas, Kunststoff oder ein anderes Material, das die photovoltaische Struktur unterstützen kann) oder eine Kombination davon sein.

Ein "Solarzellenstreifen", "Photovoltaik-Streifen", "kleinere Zelle" oder "Streifen" ist ein Teil oder Segment einer Photovoltaik-Struktur, wie eine Solarzelle. Eine photovoltaische Struktur kann in eine Anzahl von Streifen unterteilt werden. Ein Streifen kann jede beliebige Form und jede beliebige Größe haben. Die Breite und Länge eines Streifens kann gleich oder verschieden voneinander sein. Durch die weitere Aufteilung eines zuvor geteilten Streifens können Streifen gebildet werden.

Bei einer "Kaskade" handelt es sich um eine physikalische Anordnung von Solarzellen oder -streifen, die über Elektroden an oder nahe deren Kanten elektrisch gekoppelt sind. Es gibt viele Möglichkeiten, benachbarte Photovoltaikstrukturen physisch miteinander zu verbinden. Eine Möglichkeit besteht darin, diese an oder in der Nähe der Kanten (z. B. eine Kante auf der positiven Seite und eine andere Kante auf der negativen Seite) benachbarter Strukturen physisch zu überschneiden. Dieser überlappende Prozess wird manchmal auch als "Shingling" bezeichnet. Zwei oder mehr kaskadierende Photovoltaikstrukturen oder -streifen können als "kaskadierte Saite" oder mehr einfach als "Saite" bezeichnet werden.

"Fingerlinien", "Fingerelektroden" und "Finger" beziehen sich auf langgestreckte, elektrisch leitfähige (z.B. metallische) Elektroden einer photovoltaischen Struktur zum Sammeln von Trägern.

"Busbar", "Busleitung" oder "Buselektrode" beziehen sich auf langgestreckte, elektrisch leitfähige (z.B. metallische) Elektroden einer photovoltaischen Struktur zum Aggregieren von Strom, der durch zwei oder mehr Fingerlinien gesammelt wird. Eine Sammelschiene ist in der Regel breiter als eine Fingerlinie und kann irgendwo auf oder innerhalb der Photovoltaik-Struktur abgelagert oder anderweitig positioniert werden. Eine einzige Photovoltaik-Struktur kann einen oder mehrere Stromschienen aufweisen.

Eine "Photovoltaik-Struktur" kann sich auf eine Solarzelle, ein Segment oder einen Solarzellenstreifen beziehen. Eine photovoltaische Struktur ist nicht auf eine Vorrichtung beschränkt, die durch eine bestimmte Methode hergestellt wird. Eine photovoltaische Struktur kann beispielsweise eine kristalline silikonbasierte Solarzelle, eine Dünnschichtsolarzelle, eine amorphe silikonbasierte Solarzelle, eine polykristalline siliconbasierte Solarzelle oder ein Streifen davon sein.

Ausgestaltungen der Erfindung lösen zumindest das technische Problem, kostengünstige und zuverlässige elektrische Verbindungen zwischen Solardachziegelmodulen zu ermöglichen. Insbesondere kann jedes Solardachziegelmodul auf seiner hinteren Abdeckung zwei externe elektrische Kontakte, eine für jede Polarität, umfassen. Bei einigen Ausführungsformen kann ein äußerer elektrischer Kontakt in Form eines metallischen Steckers ausgebildet sein, der innerhalb eines Durchgangsloches, das an der Rückseite des Kachelmoduls ausgebildet ist, eingesetzt ist. In einigen Ausführungsformen kann eine Oberfläche des metallischen Steckers texturiert werden, um eine zuverlässige elektrische Kopplung zwischen dem metallischen Stecker und den inneren elektrischen Kontakten des Kachelmoduls zu gewährleisten. Darüber hinaus kann die andere Oberfläche des metallischen Steckers im wesentlichen auf der gleichen Ebene liegen wie die Außenfläche des Rückendeckels, so daß eine vereinfachte elektrische Kopplung zwischen dem metallischen Stecker und einem an der hinteren Abdeckung angebrachten Verbindungskasten möglich ist.

 

Fig. 2 10A zeigt einen metallischen Stopfen, der in eine Dichtung eingesetzt ist, gemäß einer Ausführungsform.
Fig. 2 10B zeigt die Querschnittdarstellung des metallischen Steckers und der Dichtung gemäß einer Ausführungsform.
Fig. 2 Die Fig. 10C zeigt die untere Ansicht des metallischen Steckers und der Dichtung gemäß einer Ausführungsform.

Fig. 2 Die Fig. 8A zeigt ein speziell ausgebildetes Anschlußpad, gemäß einer Ausführungsform.
Fig. 2 Die Fig. 8B zeigt die Kopplung zwischen dem Befestigungspad und dem internen Stromkreis eines Solarziegelmoduls gemäß einer Ausführungsform.

Fig. 2 11 zeigt die Kopplung zwischen einer Anschlussdose und einerSolar Dach FlieseModul, gemäß einer Ausführungsform.

 

Ausgefallene Bilder: Tesla




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