CAJA DE CONEXIÓN PARA UN PANEL SOLAR.

Caja de conexión (10, 10') para un panel solar fotovoltaico (28),

caja de conexión (10, 10') que comprende una carcasa (11) en la que están dispuestos unos primeros medios de conexión (25, 38) para la conexión eléctrica del panel solar (28), unos segundos medios de conexión (26, 34) para el establecimiento de la conexión eléctrica con otros paneles solares, así como diodos (22), diodos (22) que están unidos eléctricamente con los primeros y segundos medios de conexión (25 ó 26, 34) y están dispuestos sobre una placa de circuito impreso (21, 21'), formando la placa de circuito impreso (21, 21') una parte de una pared exterior de la carcasa (11), caracterizada porque la placa de circuito impreso (21) comprende una placa de soporte (21 c) metálica con buena conductividad térmica, que forma la cara exterior del fondo de carcasa al introducir la placa de circuito impreso (21) en la carcasa (11)

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/CH2006/000005.

Solicitante: MULTI-HOLDING AG.

Nacionalidad solicitante: Suiza.

Dirección: STOCKBRUNNENRAIN 8 4123 ALLSCHWIL SUIZA.

Inventor/es: KOHLER,MARKUS, ZIMMERMANN,ANNICK.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 4 de Enero de 2006.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H01L31/048C

Clasificación PCT:

  • H01L31/048 SECCION H — ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01L DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS DE ESTADO SOLIDO NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR (utilización de dispositivos semiconductores para medida G01; resistencias en general H01C; imanes, inductancias, transformadores H01F; condensadores en general H01G; dispositivos electrolíticos H01G 9/00; pilas, acumuladores H01M; guías de ondas, resonadores o líneas del tipo guía de ondas H01P; conectadores de líneas, colectores de corriente H01R; dispositivos de emisión estimulada H01S; resonadores electromecánicos H03H; altavoces, micrófonos, cabezas de lectura para gramófonos o transductores acústicos electromecánicos análogos H04R; fuentes de luz eléctrica en general H05B; circuitos impresos, circuitos híbridos, envolturas o detalles de construcción de aparatos eléctricos, fabricación de conjuntos de componentes eléctricos H05K; empleo de dispositivos semiconductores en circuitos que tienen una aplicación particular, ver la subclase relativa a la aplicación). › H01L 31/00 Dispositivos semiconductores sensibles a la radiación infrarroja, a la luz, a la radiación electromagnética de ondas más cortas, o a la radiación corpuscular, y adaptados bien para la conversión de la energía de tales radiaciones en energía eléctrica, o bien para el control de la energía eléctrica por dicha radiación; Procesos o aparatos especialmente adaptados a la fabricación o el tratamiento de estos dispositivos o de sus partes constitutivas; Sus detalles (H01L 51/42 tiene prioridad; dispositivos consistentes en una pluralidad de componentes de estado sólido formados en o sobre un sustrato común, diferentes a las combinaciones de componentes sensibles a la radiación con una o varias fuentes de luz eléctrica H01L 27/00). › encapsulados de modulos.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia.


Fragmento de la descripción:

CAMPO TÉCNICO

La presente invención se refiere al campo de la técnica solar fotovoltaica. Se refiere a una caja de conexión para un panel solar según el preámbulo de la reivindicación 1, así como un panel solar con una caja de conexión semejante. 5

Una caja de conexión del tipo mencionado se conoce, por ejemplo, por el documento DE-U1-203 11 184.

ESTADO DE LA TÉCNICA

Para la generación de corriente eléctrica a partir de la luz solar se utilizan de forma creciente paneles solares fotovoltaicos que convierten la luz solar directamente en energía eléctrica.

Los paneles solares semejantes tienen superficies en el rango de m2 y están hechos de una pluralidad de 10 células solares la mayoría de las veces monocristalinas o plolicristalinas, que están dispuestas unas junto a otras entre una capa cobertora frontal común y una capa cobertora posterior común y están conectadas entre sí. Para conseguir tensiones más elevadas la mayoría de las veces se conectan varios paneles solares en serie. A cada panel solar se le asigna en este caso al menos un diodo de bypass que garantiza la corriente a través de la conexión en serie, en caso de que el panel solar correspondiente no se ilumine suficientemente con luz solar (véase, por ejemplo, el documento 15 US-A1-200310193322). Para la conexión de varios paneles solares, a cada panel solar se le asigna una caja de conexión que está fijada en el panel solar. Las líneas de conexión que vienen de las células solares del panel se conectan en la caja de conexión a elementos de conexión correspondientes, a las que luego puede accederse desde fuera mediante conectores o cables externos. Además, la caja de conexión aloja los diodos de bypass.

Los diodos de bypass pueden estar configurados como elementos constructivos encapsulados en una 20 carcasa (véase, por ejemplo, el documento EP-A1-0 999 601). Pero pueden estar integrados también como elementos constructivos sin carcasa en la conexión de la caja de conexión (US-B2-6,655,987 o US-A1-2002/0117200). Los diodos de bypass con carcasa pueden estar vertidos en la caja de conexión (EP-A1-0 999 601). Pero también pueden estar montados en una laca de circuitos impresos (DE-U1-203 11 184) o pueden estar insertados en elementos de contacto apropiados (DE-U1-203 11 183). 25

Si diodos de bypass semejantes asumen el guiado de la corriente en el caso de una desconexión del panel correspondiente, puede producirse una potencia disipada considerable, cuyo calor debe evacuarse de los diodos de bypass mediante medidas apropiadas. Esto puede ocurrir, por un lado, por convección directa. En este caso el calor resultante se emite directamente por convección del cuerpo del diodo al aire circundante. En un espacio cerrado, tal y como lo representa la caja de conexión, el calor debe emitirse a continuación a través de las paredes de la caja a la 30 atmósfera. Esto condiciona, en el caso de gran generación de energía, también superficies de pared dimensionadas suficientemente grandes y por consiguiente una carcasa de caja correspondientemente grande.

Pero los diodos también pueden estar equipados de un cuerpo de refrigeración. O pueden conectarse en paralelo dos diodos para una mejor evacuación del calor. Para poder evacuar grandes cantidades de calor, se necesitan entonces cuerpos de refrigeración ampliamente dimensionados. No obstante, en espacios cerrados, como 35 las cajas de conexión, esta solución tiene un mal rendimiento.

En el documento US-B2-6,828,503 se propone, por ejemplo, prever en el interior de la caja de conexión entre las conexiones superficies adicionales para la radiación del calor disipado emitido por los diodos de bypass. No se consigue por consiguiente una emisión mejorada del calor al entorno de la caja de conexión.

En el documento US-A1-200310193322 se propone (fig. 9, 10) entre otros pegar o engranar sobre el fondo de 40 la caja de conexión una placa metálica para mejorar la evacuación de calor de los diodos de bypass. No obstante, por ello no se consigue una conexión térmica directa con los diodos de bypass. En el mismo documento se propone también (fig. 6-8) conducir hacia fuera piezas de conexión en forma de abrazadera a través del fondo de la caja de conexión para llevar hacia fuera el calor de los diodos de bypass. No obstante, estas piezas de conexión son costosas en la elaboración y montaje y ofrecen sólo pequeñas superficies de transmisión de calor. 45

Por el documento DE-C1-100 50 614 finalmente es conocido el hecho de fabricar la caja de conexión en conjunto de metal, acoplar los diodos de bypass térmicamente a las caras interiores de la pared de carcasa, y proveer la cara exterior de la pared de carcasa adicionalmente con canales de enfriamiento. En este caso es desventajoso, junto a la fabricación costosa de la caja de conexión misma, un cableado libre de los diodos que no permite un montaje aislado de piezas de conexión adicionales y no puede automatizarse y por ello no es apropiado para una económica 50 fabricación en serie.

El documento DE 203 11 183-U da a conocer una caja de conexión para un panel solar, presentando los

elementos de contacto una zona de alojamiento que se estrecha, de forma que es posible un montaje automático de un contacto. Además, la caja de conexión comprende una placa de circuito impreso en la que están dispuestos elementos de contacto.

El documento JP 2004-134717 muestra otra caja de conexión. La caja de conexión presenta una gran abertura que facilita el acceso al espacio interior de la caja de conexión. La caja de conexión se dispone en este caso 5 sobre los paneles solares de forma que la abertura está dirigida contra la superficie de los paneles solares. En la zona de la abertura está dispuesta asimismo una placa de circuito impreso que sirve para el alojamiento y cableado de varios componentes eléctricos.

Por el documento US 5,513,075 se conoce un módulo para la conexión eléctrica de hilos conductores para circuitos de conmutación de paneles solares y del documento US 4,460,232 una tapa de aluminio. 10

Por los documentos mencionados resulta desventajoso que no puede derivarse el calor de forma eficiente desde la carcasa.

EXPOSICIÓN DE LA INVENCIÓN

El objetivo de la invención es crear una caja de conexión para un panel solar que evite las desventajas de las cajas de conexión conocidas respecto a la evacuación del calor desde los diodos de bypass dispuestos en ellas y se 15 destaque en particular por una estructura sencilla, fácil montaje, configuración flexible y buenas propiedades térmicas, así como especificar un panel solar con una caja de conexión semejante.

El objetivo se resuelve por el conjunto de las características de las reivindicaciones 1 y 14. El núcleo de la invención consiste en disponer los diodos en una placa de circuito impreso que forme parte de la pared exterior de la carcasa. Esto tiene la ventaja de que la cara posterior de la placa de circuito impreso forma al mismo tiempo una 20 superficie exterior de la caja de conexión y así puede emplearse directamente, con gran superficie y con corto recorrido, para la emisión al entorno del calor de pérdidas generado en los diodos. Al mismo tiempo la placa de circuito impreso puede utilizarse para el cableado eléctrico dentro de la caja de conexión, de forma que la caja de conexión misma puede realizarse de forma muy sencilla y económica.

Una configuración preferida de la invención está caracterizada porque la carcasa puede cerrarse en el lado 25 superior por una tapa, porque la carcasa presenta un fondo de carcasa en el lado opuesto a la tapa, y porque la placa de circuito impreso forma una parte del fondo de carcasa. Por ello se posibilita el montaje de la caja de conexión sobre una superficie del panel solar, de forma que la placa de circuito impreso se acopla con la cara inferior común con gran superficie térmicamente en una superficie, por ejemplo, la cara posterior del panel solar. El calor resultante puede distribuirse así en superficies mayores y puede evacuarse mucho mejor. 30

La placa de circuito impreso está unida preferiblemente de forma separable con la carcasa y está fijada en particular mediante una conexión rápida en la carcasa. La placa de circuito impreso puede confeccionarse y equiparse de forma independiente de la carcasa y puede unirse a continuación de forma sencilla y rápida con la carcasa.

Una ampliación ventajosa de la conexión rápida está...

 


Reivindicaciones:

1. Caja de conexión (10, 10') para un panel solar fotovoltaico (28), caja de conexión (10, 10') que comprende una carcasa (11) en la que están dispuestos unos primeros medios de conexión (25, 38) para la conexión eléctrica del panel solar (28), unos segundos medios de conexión (26, 34) para el establecimiento de la conexión eléctrica con otros paneles solares, así como diodos (22), diodos (22) que están unidos eléctricamente con los primeros y segundos 5 medios de conexión (25 ó 26, 34) y están dispuestos sobre una placa de circuito impreso (21, 21'), formando la placa de circuito impreso (21, 21') una parte de una pared exterior de la carcasa (11), caracterizada porque la placa de circuito impreso (21) comprende una placa de soporte (21 c) metálica con buena conductividad térmica, que forma la cara exterior del fondo de carcasa al introducir la placa de circuito impreso (21) en la carcasa (11).

2. Caja de conexión según la reivindicación 1, caracterizada porque la carcasa (11) puede cerrarse en el 10 lado superior por una tapa (12), porque la carcasa (11) presenta un fondo de carcasa en el lado opuesto a la tapa (12), y porque la placa de circuito impreso (21, 21') forma una parte del fondo de carcasa.

3. Caja de conexión según la reivindicación 2, caracterizada porque la placa de circuito impreso (21, 21') está unida de forma separable con la carcasa (11).

4. Caja de conexión según la reivindicación 3, caracterizada porque la placa de circuito impreso (21, 21') 15 está fijada mediante una conexión rápida (23, 24; 35, 36) en la carcasa.

5. Caja de conexión según la reivindicación 4, caracterizada porque la conexión rápida (35, 36) comprende resortes de presión, de forma que la placa de circuito impreso (21, 21') engranada sobresale sobre el fondo de la carcasa en toda la superficie y puede presionarse en la carcasa (11), contra la presión de resorte de los resortes de presión (35, 36), hasta que termina esencialmente enrasada con el fondo de la carcasa. 20

6. Caja de conexión según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque los primeros y segundos medios de conexión (25, 26, 34, 38) están dispuestos juntos con los diodos (22) sobre la placa de circuito impreso (21, 21'), y porque los diodos (22) están acoplados térmicamente estrechamente con la placa de circuito impreso (21, 21').

7. Caja de conexión según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque la placa de soporte (21 c) metálica es de aluminio. 25

8. Caja de conexión según la reivindicación 7, caracterizada porque la placa de circuito impreso (21) presenta una estructura estratificada, constituida por la placa de soporte (21 c), una capa aislante (21 b) situada por encima y una capa conductora (21 a) situada sobre la capa aislante (21 b).

9. Caja de conexión según la reivindicación 8, caracterizada porque la placa de soporte (21 c) presenta un espesor de aproximadamente 1, 5 mm, porque la capa aislante (21 b) está hecha de un poliéster que contiene fibras 30 de vidrio y presenta un espesor de aproximadamente 150 μm, y porque la capa conductora (21 a) está hecha de cobre y presenta un espesor de aproximadamente 35 μm.

10. Caja de conexión según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque la placa de circuito impreso (21') está hecha de material aislante recubierto metálicamente en ambos lados, en particular con cobre / estaño, y porque están previstos medios (39) para el acoplamiento térmico reforzado de los dos revestimientos 35 metálicos.

11. Caja de conexión según la reivindicación 10, caracterizada porque los medios de acoplamiento térmico comprenden una pluralidad de agujeros pasantes metalizados (39) dispuestos de forma distribuida sobre la placa de circuito impreso (21').

12. Caja de conexión según una de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizada porque los diodos (22) y los 40 primeros y segundos medios de conexión (25, 26, 34, 38) están unidos entre sí eléctricamente a través de pistas conductoras configuradas en la capa conductora (21 a) o en los revestimientos metálicos.

13. Caja de conexión según la reivindicación 6, caracterizada porque los primeros medios de conexión están configurados como talones de conexión (25) fijados en la placa de circuito impreso (21), que sobresalen de la placa de circuito impreso (21), y porque una abertura (18) para el paso de las líneas de conexión (30) del panel solar 45 (28) está prevista en la carcasa (11) cerca de los talones de conexión (25).

14. Caja de conexión según la reivindicación 6, caracterizada porque los primeros medios de conexión están configurados como puntos de soldadura (38) dispuestos en la placa de circuito impreso (21'), y porque una abertura (18) para el paso de las líneas de conexión (30) del panel solar (28) está prevista en la carcasa (11) cerca de los puntos de soldadura (38). 50

15. Caja de conexión según una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizada porque en la carcasa (11)

están dispuestas conexiones (16, 17) accesibles desde el interior para la conexión de la caja de conexión (10) con otros paneles solares, y porque los segundos medios de conexión (26, 34) están configurados para el establecimiento de una conexión eléctrica con las conexiones (16, 17).

16. Caja de conexión según la reivindicación 15, caracterizada porque los segundos medios de conexión comprenden respectivamente una pista conductora (34) flexible, que está fijada con el un extremo en la placa de 5 circuito impreso (21, 21'), y en el otro extremo presenta una borna (26) para la conexión separable con una de las conexiones (16, 17).

17. Caja de conexión según la reivindicación 15 ó 16, caracterizada porque las conexiones están configuradas como conexiones de enchufe (16, 17).

18. Panel solar (28) con una caja de conexión (10) según una de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado 10 porque la caja de conexión (10) está fijada en el panel solar (28) de forma que la placa de circuito impreso (21, 21') se encuentra un contacto térmico plano con el panel solar (28).

19. Panel solar según la reivindicación 18, caracterizado porque la caja de conexión (10) está pegada con la placa de circuito impreso (21) en el panel solar (28).

20. Panel solar según la reivindicación 18, caracterizado porque la placa de circuito impreso (21') se 15 presiona mecánicamente, en particular con presión de resorte, contra el panel solar (28).

21. Panel solar según una de las reivindicaciones 18 a 20, caracterizado porque el panel solar (28) comprende células solares (33) que están dispuestas entre una capa cobertora (32) frontal y una capa cobertora (31) posterior, y porque la caja de conexión (10) está fijada con la placa de circuito impreso (21, 21') en la capa cobertora (31) posterior o está pegada en la capa cobertora (31) posterior. 20

22. Panel solar según la reivindicación 21, caracterizado porque la capa cobertora (32) frontal está hecha de vidrio, y porque la capa cobertora (31) posterior está hecha de vidrio o una lámina de fluoruro polivinílico.


 

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