RATIONEL MONTAGE AF SOLCELLER I TAGFLADER

RATIONEL MONTAGE AF SOLCELLER I
TAGFLADER
PSO udviklingsprojekt referencenummer 5694
Delrapport 1: Teknisk udvikling af nyt montagesystem for rammeløse
solcellemoduler
Teknologisk Institut
Juni 2008
Side 1 af 62

Indholdsfortegnelse
1. INDLEDNING............................................................................................................................3
2. PROBLEMFORMULERING...................................................................................................4
3. LITTERATURSTUDIUM ........................................................................................................5
4. ELEKTRISK MONTAGE......................................................................................................11
4.1. KRAV TIL ELEKTRISK SAMMENKOBLING .............................................................................11
4.2. SYSTEMER FOR ELEKTRISKE FORBINDELSER PÅ DC SIDEN..................................................13
4.3. UNDERSØGELSER VEDRØRENDE KONTAKTMODSTAND........................................................17
4.4. MÅLING AF KONTAKTMODSTAND .......................................................................................18
4.5. TILSLUTNINGSBOKSE ..........................................................................................................19
4.6. BYPASS DIODER ..................................................................................................................19
4.6.1. Forsøg 1: Indlaminering af miniature-dioder ...........................................................20
4.6.2. Forsøg 2: Udtræk af dioder i kanten / siden af panelet.............................................20
4.6.3. Forsøg med køling af dioder......................................................................................22
5. MEKANISK MONTAGE .......................................................................................................25
5.1. KRAV TIL MONTAGESYSTEM ...............................................................................................25
5.2. MONTAGEPRINCIPPER .........................................................................................................26
5.3. FASTGØRELSE .....................................................................................................................28
6. SYSTEMUDVIKLING............................................................................................................30
6.1. BESKRIVELSE AF SYSTEM A ................................................................................................30
6.2. PROFILSYSTEM....................................................................................................................31
6.3. FREMSTILLING AF PV-LAMINATER......................................................................................32
6.4. MONTAGE PÅ MOCK-UP TAGFLADE A .................................................................................36
6.4.1. Dokumentation af montageproces .............................................................................36
6.4.2. Forsøg 1: Betydning af baggrundsfarve ....................................................................37
6.4.3. Forsøg 2: Betydning af profilhøjde............................................................................37
6.5. ENDELIG SYSTEMUDFORMNING (SYSTEM B).......................................................................39
6.5.1. Beregning af skyggefølsomhed med PVSyst...............................................................39
6.5.2. Rammesystem.............................................................................................................41
6.5.3. Moduler og el-teknik ..................................................................................................42
6.5.4. Dokumentation af montageproces .............................................................................44
6.5.5. Målinger på System B ................................................................................................46
6.5.6. Økonomisk vurdering.................................................................................................48
7. SAMMENFATNING...............................................................................................................50
8. REFERENCER ........................................................................................................................51
BILAG 1 PV-WIREFREE .............................................................................................................52
BILAG 2 3M SCOTCHLOCK 314 (KABELSAMLINGSENHED) ..........................................56
BILAG 3 DIVERSE NOTATER ...................................................................................................57
BILAG 4 ISOLATIONSKLASSER OG SPÆNDINGER ..........................................................60
BILAG 5 MATERIALER TIL ELKONTAKTER (ENG.).........................................................61
Side 2 af 62

1. Indledning
Nærværende rapport udgør den tekniske afrapportering for det PSO støttede projekt RATIONEL
MONTAGE AF SOLCELLER I TAGFLADER, PSO referencenummer 5694. Projektet er blevet til
i et samarbejde mellem Esbensen A/S, Caspersen & Krogh, Drivadan, GaiaSolar samt Teknologisk
Institut. Desuden har designfirmaet Faktor3 været fast tilknyttet i den sidste fase af projektet.
Rapporten beskriver projektforløbet i tilnærmelsesvis kronologisk rækkefølge gennem
forundersøgelser, produktudvikling og fabrikation af det færdige system.
Projektets anden afsluttende delrapport ”Guideline for integration af solcelleanlæg i tagflader”
beskriver, hvordan arbejdsprocessen omkring integration af solceller i tagflader kan systematiseres
og forenkles.
Forfatterne håber med gennemførelsen af dette projekt at have bidraget til udviklingen af bedre og
billigere solcelleanlæg til de danske tage.
Side 3 af 62

2. Problemformulering
Projektet blev sat i værk ud fra en erkendelse af, at der stadigvæk er mange forhindringer for en
økonomisk og rationel integration i byggeriet i større målestok. Således synes der at have været en
tendens til, at hvert nyt byggeprojekt med solceller blev sat i gang uden at se på den samlede sum af
erfaringer med bygningsintegrerede solceller. Dette afspejler sig i prisen for bygningsintegrerede
systemer, som typisk ligger noget over prisen for standard påmonterede systemer.
I nettilsluttede solcelleanlæg bliver den elektriske og mekaniske sammenkobling af solcellemoduler
en stadig stigende del af omkostningerne, efterhånden som prisen på selve solcellerne og inverterne
falder. Specielt ved mindre moduler eller moduler med lav effektivitet, som ofte anvendes i
bygningsintegrerede systemer, er denne omkostning betydelig. I forbindelse med bygninger
optræder desuden ofte skygge, og for at undgå at det går ud over produktionen, er man ofte nødt til
at lave kompliceret gruppeopdeling og kabling. Fra arkitektside er der desuden et generelt ønske om
mere diskrete el-forbindelser, herunder at undgå den traditionelle modul-klemkasse.
Alt dette fører til, at bygningsintegrerede anlæg bliver dyrere end fritstående anlæg, trods de
synergieffekter, der kan opnås i form af besparelser på klimaskærmen.
Der har været forsøgt med forskellige løsninger, som imødekommer kravet om hurtig montage,
herunder færdigmonterede stik (Multi-Contact er bedst kendt) eller strømskinner, som er et
nyudviklet hollandsk koncept publiceret som PV Wirefree (bilag 1). Det er dog ikke altid, disse
løsninger er lige hensigtsmæssige.
Dette projekt søger at klarlægge nogle af de muligheder, der findes for at effektivisere
montageprocessen uden at gå på kompromis med udseende, levetid eller sikkerhed.
I punktform søger projektet at finde løsninger på:
- den bedst mulige elektriske konfiguration med hensyn til lav skyggefølsomhed
- en hensigtsmæssig mekanisk og byggeteknisk overgang til resten af tagfladen
- en hurtigere oplægning og fastgørelse af modulerne
- en alternativ udformning af de elektriske forbindelser, så de bliver hurtige og sikre at samle
- et æstetisk helhedsindtryk, som vil kunne indpasses i det meste byggeri
Side 4 af 62

3. Litteraturstudium
Der er gennemført adskillige projekter i udlandet med tagintegration af solceller, og der findes
derfor mange beskrivelser af montageprincipper og –detaljer, som måske vil kunne nyttiggøres i
nærværende projekt. Som en indledende øvelse i projektforløbet er der derfor gennemført en
kortlægning af innovative koncepter for tagmontage af solcelleanlæg, hvoraf de vigtigste er
gengivet her:
1) The AC Building Block – Ultimate Plug-n-Play That Brings Photovoltaics Directly to the
Customer. Ward Bower, NREL 2003
Denne artikel beskriver et koncept for integration af modulinvertere i rammen på det enkelte modul,
og desuden er rammerne udformet, så de kan sættes sammen til en vandtæt flade. Princippet med en
vekselretter per modul giver stor tolerance overfor lokale skyggefænomener, men invertermarkedet
er på det seneste næsten gået helt væk fra disse decentrale invertere, som er forholdsmæssigt dyrere
og mindre effektive end større enheder.
2) PV-Wirefree: Redesigning and innovating grid-connected PV-systems. OKE-Services 2002
Denne artikel (se artikel i Bilag 1) gennemgår de overvejelser, der ligger til grund for
montagesystemet PV-wirefree, som bygger på lavspændingsteknik og nogle særlige fjedre, som
sikrer kontakt mellem modulerne og de aluminiumsskinner, som samtidig understøtter anlægget.
Specielt beskrives, hvordan man sikrer sig at knuse det oxidlag, som findes på aluminium og som
virker elektrisk isolerende. Konceptet bygger på parallelforbundne moduler, som giver stor
tolerance overfor skygger, men til gengæld er konverteringen fra lav DC spænding til AC mindre
effektiv end ellers. Systemet kræver specielt fremstillede moduler med særlige beslag. Med hensyn
til elektrisk fejlsikkerhed har konceptet den fordel, at både by-pass og spærredioder er elimineret.
Side 5 af 62

3) IEA Task 7 Mounting System Review
Rapporten gennemgår markedet for PV montagesystemer i forbindelse med tagflader og facader.
Der er tale om en meget grundig undersøgelse af 30 systemer til skrå tagflader. Der er fundet
følgende fabrikater til egentlig tagintegration:
1. MSK (Solar Roofing Element)
2. BP Solar Australia Roof Integrated PV Product
3. Schweizer Profiles
4. Montana (Shaped Sheet Metal Structure)
5. Alu-Pro System
6. BOAL Profile System
7. Solrif (Solar Roof Integration Frame)
8. ASE Integral Kit
9. Uni-Solar Metal Roofs
10. Canon “Batten and Seam” and “Stepped Roof” Products
11. Intersole System
12. RegEN Solardach III
13. EETS PV Systems
Nogle få systemer er universelle (til PV laminater), mens de fleste er bundet til et specifikt
solcellemodul. Alle anvender traditionelle elektriske samlinger. UNI-Solar bruger som de eneste et
samlesystem på oversiden af taget, hvor ledninger er skjult under en dækliste.
4) PV DOMESTIC FIELD TRIAL, SECOND ANNUAL TECHNICAL REPORT
ETSU S/P2/00335/REP/M2 , DTI/Pub URN 03/776
Denne rapport beskriver de praktiske erfaringer fra installation af tagintegrerede PV anlæg i
England, herunder vurdering af tidsforbrug til forskellige montagesystemer. Nedenfor er angivet
omkostningerne for de konkrete projekter, og det ses, at der er ca. en faktor 3 fra den billigste til den
dyreste installationsproces. Dette afspejler ikke kun teknologien, men også usikkerhed på
prissætning, fordi det er nogen af de første større britiske anlæg.
Side 6 af 62

Beskrivelse af de enkelte montageformer og omkostningsfordeling i det engelske projekt
Omkostninger pr Wp fordelt på delposter
Det samlet set billigste og dyreste af de engelske projekter. Integration af de små tegl til højre er dyr pga. stort styktal
og mange samlinger
Side 7 af 62

5) DEVELOPING AN INTEGRATION SYSTEM TO IMPROVE THE COST-EFFECTIVENESS OF
PV ROOF INSTALLATIONS
ETSU S/P2/00315/REP, DTI/Pub URN 01/758
Energy Equipment Testing Service Ltd, 2001
Projektet har udviklet og prøvet et profilsystem som er lettere at samle og mere gennemtænkt end
de fleste. Rammesystemet kan bruges til solcellelaminater med varierende mål. Rapporten
konkluderer bl.a. at markedet ikke fokuserer så meget på pris som god tilpasning til eksisterende
byggesystemer og praksis.
Side 8 af 62

Økonomieksempler.
Gaia Solar har opsummeret egne erfaringer fra nyere opførte danske tagintegrerede anlæg således:
Projektnavn Kommentarer Størrelse Opførelse Paneler
Kontaktering
Vekselrettere
El
Mont.system
Montage Admin I alt
Trekanten Standard
paneler 20,2 2000 23,50 2,50 4,95 6,50 4,45 4,00 3,30 kr 49,20
Gasværksvej 12
Dyre paneler 8,1 2000 50,30 2,14 6,43 6,14 5,04 8,36 4,50 kr 82,91
Dronningegården Meget billigt
montagesystem
med billige
"restpaneler" 11,2 2001 17,12 1,40 5,04 3,00 2,50 3,50 2,50 kr 35,06
Tøjhushavevej Billige celler i
ens glas 5,6 2001 20,60 1,25 5,00 6,67 2,10 4,20 1,50 kr 41,32
Gasværksvej 8 Dyre paneler +
dummies 7,0 2001 57,00 2,50 7,40 5,54 1,60 3,60 5,70 kr 83,34
10%
5%
10%
8%
3%
Snit 33,70 1,96 5,76 5,57 3,14 4,73 3,50 kr 58,37
6%
Paneler Kontaktering Vekselrettere El
Mont.system Montage Admin
58%
Den del, som har med el- og mekanisk montage at gøre, udgør altså ca. 3+10+5+8 = 26%
En del af omkostninger til eldelen er generelle materialer som kabler, kabelbakker og målertavle,
som der ikke kan gøres så meget ved, så det reelle besparelsespotentiale er noget mindre.
Side 9 af 62

En tilsvarende nedbrydning af omkostninger fra en britisk undersøgelse ser således ud:
UK undersøgelse over BIPV priser pr Wp(2002)
Kr Fordeling
Moduler 43,00 0,60
Inverter 5,30 0,07
Tilsyn/Rådgiver 7,20 0,10
Elinstallation 9,20 0,13
Modulinstallation 7,20 0,10
71,90 1,00
BIPV omkostninger (UK 2002)
Moduler
Inverter
Tilsyn/Rådgiver
Elinstallation
Modulinstallation
Det foreliggende datamateriale fra forskellige bygningsintegrationsprojekter viser, at der er store
variationer fra sag til sag. Modulerne er dog langt den største omkostning i alle projekterne med en
andel på ca. 60 %. Da produktionsomkostningerne for solceller og invertere er stadigt faldende, vil
montageomkostningerne komme til at betyde forholdsvis mere i fremtidens anlæg. Der er derfor
god grund til at se nærmere på denne post. I det følgende beskrives udviklingsmulighederne for den
elektriske og mekaniske montage hver for sig.
Side 10 af 62

4. Elektrisk montage
Solcelleanlæg består af større eller mindre moduler, der normalt skal forbindes i serie og/eller
parallel for at opnå en passende effekt. Traditionelt har man hertil benyttet almindelige klemkasser
med skrueterminaler og ledninger tilpasset på stedet, men i de senere år er moduler med
stikforbindelser kommet på markedet og er nu næsten enerådende. Der er i projektet lagt op til en
mere generel undersøgelse af, hvad der skal til for at opnå en god og økonomisk samleteknik for
solcelleanlæg. En række potentielle systemer for elektrisk kobling af moduler er derfor undersøgt
via litteratursøgning, internet og hjemtagning af vareprøver.
4.1. Krav til elektrisk sammenkobling
Det er nedenfor søgt at stille krav til det ideelle el-montagesystem for solcelleanlæg i tage:
Nemt at montere
Det siger sig selv, at forbindelsen skal være hurtig og nem at montere og i hvert fald ikke må være
vanskeligere end de systemer, der findes i dag. Helst skal det kunne monteres af en person uden elautorisation,
så det kan udføres som en del af tagentreprisen. Der må ikke være små dimser eller
skruer, som er vanskelige at håndtere med kolde fingre i dårligt vejr. Samlinger bør ikke være
følsomme overfor lidt nedbør, der måtte komme under montagearbejdet.
Stabil kontakt i 20 år
Lang levetid er helt afgørende for anlæggets økonomi, og de elektriske forbindelser må derfor ikke
blive mærkbart forringet over modulernes levetid på mindst 20 år. God kontakt kan enten opnås ved
brug af ikke-korroderende metaller (app.3), eller ved at forhindre tilgang af ilt og fugtighed til
kontaktfladen. Arealet af kontaktfladen og fordeling af kontaktpunkter samt kontakttryk er andre
parametre af betydning. Ved systemer med lavt spændingsniveau bliver kontaktmodstanden mere
kritisk end ved høj spænding og tilsvarende lav strøm.
Billigt at fremstille
En lav pris er ønskelig, men set i lyset af den høje solcellepris kan el-kontakteringen dog bære en
del omkostninger, hvis funktionskravene i øvrigt er opfyldt. Multi Contact er et eksempel på et
noget dyrt, men teknisk fremragende produkt, der har vundet stor udbredelse i solcelleverdenen. I
den anden ende af prisskalaen finder vi 3M engangs-klemterminalen (se bilag 2) til nogle få kroner.
3M engangsklemme til samling af op til tre ledningsender. Kræver presseværktøj.
Side 11 af 62

Ufarligt at arbejde med
Speciel hvis et system skal kunne monteres af en person uden elektrikeruddannelse, må der ikke
kunne ske personskade ved uagtsomhed under montageprocessen. De umiddelbare løsninger er at
benytte ekstra lav spænding eller berøringssikre samlinger. Hvis en person kun berører den ene pol
er det ikke i sig selv farligt, selv om spændingen er høj; det er spændingsforskellen der betyder
noget.
Diskret, helst usynligt
Ved glasoverdækkede byggerier, hvor tagfladen er synlig nedefra, vil man gerne undgå de
traditionelle klemkasser bagpå solcellerne. Usynlig ledningsføring kan kun opnås ved at føre plus
og minus ud ved modulets kant, hvorved ledningerne kan skjules under rammekonstruktionen.
Ellers skal man over i mere eksotiske løsninger så som induktiv effektoverføring, så man helt kan
undgå at føre ledninger ud gennem modulet, men det er næppe en billig løsning.
Skal nemt kunne skilles ad og samles igen
Med henblik på service og udskiftning af enkelte moduler er det stærkt ønskeligt, at de elektriske
samlinger kan adskilles og genetableres uden de store problemer. Visse samleelementer er af
engangstypen og kan ikke opfylde dette krav. PV Wirefree (bilag 1) kan heller ikke umiddelbart
gensamles, fordi der ved adskillelse kommer ilt til kontaktfladen, der kan korrodere.
Effektiv isolation og lav krybestrøm
Ved høj spænding på solcellekredsen er det ønskværdigt at have en effektiv isolation, gerne klasse 2
(dobbeltisoleret). Desuden sidder solceller i et fugtigt miljø (nedbør og kondens), og det er derfor
afgørende at forhindre krybestrømme, som kan føre til energitab og galvanisk korrosion.
De mange krav kan opsummeres således:
• Systemet skal kunne monteres af ”normale drivhusfolk”.
• Kontakteringen skal kunne tåle normale udendørsbetingelser og have en levetid på forventet
20-30 år som minimum.
• Systemet skal være fleksibelt.
• Systemet skal være billigere end traditionelle PV montagesystemer.
• Man skal kunne skifte paneler enkeltvis.
• Æstetik er en vigtig parameter.
• Kontakten skal forbinde / slippe umiddelbart uden værktøj under (af)montage.
Der er købt diverse prøver hjem og søgt på Internettet på kontaktering. Selve emnet er meget bredt,
og vi leder i denne første fase nærmest mere efter inspiration end egentlige færdige løsninger.
Det hollandske koncept PV Wirefree (se bilag 1) har synlige kontakteringsskinner, der ikke er
isolerede. Grundideen kan anvendes, men skal modificeres væsentligt, hvis den skal overholde
danske lovgivningskrav.
Måske er den simple kabelsamlingsenhed Scotchlock 314 fra 3M (bilag 2) brugbar.
Side 12 af 62

Ide: Tanken er at placere en form for strømskinne i montagesystemet, der aktiveres i samme
sekund, man placerer panelet. Altså en form for kontakt lamineret ind i panelet eller påhæftet
laminatet efterfølgende.
Panelerne skal kunne kobles i grupper via montagesystemet, og samles op ligeledes i
montageprofilet.
Arbejde udført: Der er afholdt en brainstorming session med TI og Gaia. Se resultat i bilag 3. Ideen
var at parallelkoble panelerne i en kolonne op gennem rammesystemet via en gennemgående
strømskinne. Efterfølgende har vi fundet en række grunde til ikke at parallelkoble, men rettere
seriekoble:
• Spændingen er lav, og dermed er kravene til kabel / skinne tværsnit relativt høj.
• Mindre mulighed for at lave små PV-felter på grund af vekselretterens typisk ret høje
indgangsspænding.
• Der skal være en spærrediode pr. panel ud over bypass dioder
4.2. Systemer for elektriske forbindelser på DC siden
Der er i projektforløbet indsamlet data for en række potentielt brugbare el-montagesystemer som
enten er tilgængelige i handelen eller under udvikling:
Multicontact til
PV anlæg
Område (V,A) Sikkerhed Kommentarer
600V Berøringssikkert,
klasse 2 isoleret
Færdigudviklet stiksystem specielt
til solceller. Kræver specialværktøj
at montere stik på ledninger,
upraktisk at tilrette på stedet.
Kræver stort tryk at samle.
Fjederkontaktsystem for
Multicontact 750V, 90A Uisoleret (beregnet til
lameller
elskabe)
strømskinner o.l. (industri)
Tyco 1000V, 25A Berøringssikkert, Færdigudviklet stiksystem specielt
klasse 2 isoleret til solceller. Kræver specialværktøj
at montere stik på ledninger,
upraktisk at tilrette på stedet.
Wilox 230 Vac Kun indendørs Fladkabelsystem til faste
installationer med stikforbindelser,
som klemmes på.
3M klemmer 1,5mm2 Klasse 1, fyldt med Skæreklemme som samler to eller
isolerende gel. tre ledningsender uden at de først
Berøringsfare ved skal afisoleres. Meget billig,
ledningsender. engangs.
PV Wirefree Ca. 40 V Meget lav spænding, Benytter montageskinner som
ingen berøringsfare, ledning. Modulet presses fast med
men kan evt.
stor kraft. Kan kun bruges med
kortsluttes og give stor
varmeudvikling
specialmoduler.
Side 13 af 62

Phoenix
Contact
Rækkeklemmer
Wampfler
strømskinne
Fjederbelastet samleelement for
ledninger som i en operation
afisolerer og fastklemmer. Fylder
meget (beregnet til DIN skinne)

Eksempel på flerpolet stik for kantmontage fra RIA CONNECT, normalt anvendt til printkort.
Fladt, enpolet stik fra Antaya Technologies, som laver elteknik til biler.
Variant af Multi-Contact stik, beregnet for hulmontering.
Side 15 af 62

I det følgende præsenteres et idekatalog over elektrisk samling af solcellemoduler. Listen er
resultatet af en brainstorming proces, som tager udgangspunkt i ønsket om at kunne klikke modulet
fast i samme proces som den mekaniske montage.
Princip +/- Skitse
Farvekode: Blå=solcelle, Gul=leder på modul,
Skærefitting på
modulbagside
U-profil med
fjederklemme
Pigge gennem
modulbagside
+
Næsten uændret
modul
Fylder kun lidt
-
Skal beskyttes
mod fugt
Ikke til alle
ledninger
+
Næsten uændret
modul
Fylder kun lidt
Stor kontaktflade
-
Kræver ekstra
samling mellem
ledning og
fjederklemme
hvis den ikke er
gennemgående
+
Giver en helt plan
modulbagside
Meget enkel
-
Kræver præcist
kontakttryk
Lille kontaktflade
Fare for
fugtindtrængning
i modulet
Orange= leder som tager strøm fra modul
Side 16 af 62

Idekatalog over elektrisk samling af solcellemoduler, fortsat
Princip +/- Skitse
Fjederkontakt på
modulkant
Stiksystem i
modulets kant
Stik gennem
tværgående glashul
+
Næsten uændret
modul
Fylder kun lidt
-
Skal beskyttes
mod fugt
+
Nemt at sætte
sammen
-
Berøringsfare
+
Standardstik kan
bruges
Modul helt plant
-
Kræver boring af
huller
Samspil med den mekaniske montage
1) Vigtigt at elsamlingen ikke fylder for meget
2) Må ikke medføre fare for elektrisk stød (via mekanisk system)
3) Skal kunne af- og genmonteres individuelt
4) Må ikke blive gnavet i stykker
NB: Brug af akryl eller anden plast til fremstilling af PV moduler i fremtiden vil åbne for større
fleksibilitet og give mulighed for 3D udformning af tilslutning og mekaniske samlinger
4.3. Undersøgelser vedrørende kontaktmodstand
Der er i litteraturen beskrevet eksempler på accelereret prøvning af de elektriske samlinger i
solcellemoduler, for eksempel i ref.[4]. som beskriver fænomenet ”fretting”. Her er
kontaktmodstanden målt for et forsøgstag med solceller, hvor kontaktfladerne presses direkte
Side 17 af 62

sammen ved montagen. Fretting er den overfladekorrosion, som opstår på grund af de
mikroskopisk små bevægelser mellem de to dele af en metallisk kontakt, og er påvist at kunne
medføre forøget modstand over tid. Denne effekt kunne godt tænkes at udgøre et problem i
samlinger på selve modulets anlægsflade, da der vil være en termisk udvidelse af glasset på 9 my/K
mod f.eks. aluminiums 24 my/K pr meter kant. En daglig temperaturcyklus ved solpåvirkning på
f.eks. 40K, ville således medføre en relativ bevægelse på (24-9)x40 = 600 my, hvilket langt
overstiger det, som normale stik er udsat for. Selv om det var projektets oprindelige ide at bruge
modulets anlægsflade som kontakt, må man altså mane til forsigtighed her.
4.4. Måling af kontaktmodstand
Der er gennemført forsøg med forskellige kontaktflader som i teorien kunne være velegnede til en
direkte forbindelse mellem de enkelte moduler. Prøverne blev sat op på en plastplade og monteret i
et 40 o C opvarmet salttågekammer, mens der blev sendt en 3A jævnstrøm igennem for at
fremprovokere galvanisk korrosion. Metallerne var messing, bronze, kobber og galvaniseret stål
(vedr. materialer til kontakter, se i øvrigt artikel i bilag 5).
Kontaktprøver efter ophold i salttågekammer
Side 18 af 62

Spændingsfald [mV]
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
0 5 10 15 20 25
Antal døgn
Testresultater for de prøvede samlinger.
kobber-kobberplade
Trykfjeder på kobber
Rillet messingplade
Fladstik
Bølgefjeder
Stålskrue på messing
Faldet i modstand umiddelbart efter start skyldes forbedret ledningsevne, når salt trænger ind i
kontakten. Selv om der var tydelig korrosion på alle overflader, ses det at ledningsevnen stadig er
forholdsvis intakt efter 20 døgn. Der kunne derfor ikke uddrages en entydig konklusion om,
hvorvidt nogle af samlingerne ville svigte med tiden, men ved adskillelse og samling vil man
tydeligvis have et problem med at genskabe en god kontakt gennem de korroderede overflader.
4.5. Tilslutningsbokse
Der er på hvert et solcellepanel normalt monteret en tilslutningsboks. Udover at være
tilslutningscentrum med klemmer er der i reglen inkluderet et antal dioder. Der kan være tale om
både bypass- og spærredioder.
Formålet med dette udviklingsprojekt er blandt at blive denne boks kvit og erstatte den med noget
andet, så modul-undersiden fremstår helt plan. Dette er ofte er et stort arkitektonisk ønske.
Den konkrete udformning af eventuelle diodebokse afhænger af hvordan dioderne bliver bygget ind
i modulerne. Ved kantmontage kan man forestille sig en diskret klemliste sat ind over moduler
(ligesom de plastrygge som bruges til at holde en stak papir sammen). Spørgsmålet er, om
hulrummet skal udstøbes eller være ventileret, ved udstøbning vil der være fare for overophedning,
med mindre glasset har så god termisk kontakt til dioden, at tilstrækkelig varme kan bortledes.
4.6. Bypass dioder
Bypass dioder er en nødvendighed ved seriekobling af mere end ca. 24 solceller, da der ellers er
fare for lokal overophedning af defekte eller skyggede solceller (hotspots). Normal praksis er at
Side 19 af 62

placere dem i tilslutningsboksen. Det kunne af produktions- og designårsager være en fordel i at
placere dem ind i selve laminatet.
Der er dog bekymring omkring varmeudviklingen omkring dioderne. Ifølge den reviderede
holdbarhedstest for moduler i IEC 61215, skal dioderne holde til 1,25 gange modulets
kortslutningsstrøm ved 75 o C lufttemperatur. Indkapslet kan de måske medføre et problem med
delaminering. Desuden vil hele panelet blive defekt, hvis en diode brænder af. Men den store fordel
er, at man nøjes med tilslutning i siden af panelet, som er relativt kendt og nemt at håndtere.
Der er gennemført praktiske forsøg for at se hvordan dioderne opfører sig i praksis såvel termisk
som mekanisk.
4.6.1. Forsøg 1: Indlaminering af miniature-dioder
Forsøgene hos Gaia Solar er udført med nogle meget små dioder på 4 mm diameter for at se, om de
kunne lamineres ind i en modul-attrap, dernæst for at se hvordan de klarer strømbelastningen.
Testformål: Gennembrydes laminatet?
Efter endt laminering påtvinges dioderne en fast strøm i 2 dage. Delaminerer panelet
som følge heraf?
Resultat: Dioderne gennembryder umiddelbart Tedlar
bagsidebeklædning.
- Kan måske løses med tykkere Tedlar.
Det opgives at påtvinge dioderne en fast strøm.
Uventet opstår der bobler inde i laminatet.
- Måske på grund af urenheder.
- Men mere sandsynligt på grund af, at luften ikke suges
”normalt” omkring dioden som omkring de mere regulære
celler.
Diodernes tilslutninger stikker
ud fra kanten af modulet.
Konklusion: Dioder ser ikke ud til at kunne integreres i laminatet uden væsentlige ændringer i
produktionsprocessen. Dermed afviges grundideen omkring standardprodukter. Vi
arbejder derfor ikke videre med ideen (før andre muligheder er prøvet.)
4.6.2. Forsøg 2: Udtræk af dioder i kanten / siden af panelet
Efter forsøg 1 konkluderer vi, at dioderne nødvendigvis skal ud i siden af laminatet. Man kan gøre
flere forskellige ting:
a) Udtrække de nødvendige tabstrenge (flade lederbaner af sølv) i siden af laminatet,
eftermontere dioderne i siden af panelet, og slutteligt lakforsegle.
b) Pålodde diodernes ben inde i laminatet før selve lamineringen. Dioden placeres i siden, og
lakforsegles.
c) Som a med boksafslutning i stedet for laksforsegling.
Side 20 af 62

d) Som b med boksafslutning i stedet for laksforsegling.
Ved at lodde benene ind i laminatet b+d kan det blive vanskeligt at reparere eventuelle defekte
dioder. Desuden skal dioden kunne tåle lamineringsprocessens relativt høje temperaturer (+150 °C).
Dette problem har man ikke ved at trække tabstrengene ud. Men det gør det vanskeligere og mere
tidskrævende at renskære laminatet. Noget man ikke behøver med laminering af diode ben.
Kan man løse afskæringsproblemet enkelt, er udtag fra tabstrenge at foretrække.
Vi laver 2 prøver:
• Tabstrengsudtræk
• Diodeben lamineret på
Test: a) Kan der skæres acceptabelt fri omkring tabstrenge?
b) Kan dioderne tåle lamineringsprocessen (vakuum og varme)?
c) Kan dioderne lakforsegles tilstrækkeligt?
d) Kan dioderne lægges acceptabelt langs siden til en eventuelt boks / afskærmning?
Resultat:
Rund leder loddet på inde i modulet gav ingen problemer, blot en minimal bule i
tedlar bagsiden der hvor de runde ledere går ud gennem kanten.
Tabstrenge ført ud gennem kanten var vanskeligt at håndtere med hensyn til
renskæring
Konklusion: Vi går videre med rund leder loddet fast inde i laminatet
Mulig udføring af runde ledere for efterfølgende pålodning af bypassdiode.
Side 21 af 62

4.6.3. Forsøg med køling af dioder
Der er gennemført forsøg med at sende en strøm igennem bypass dioder, som er indbygget i kanten
af et modul. De dioder, som er anvendt har meget små dimensioner, ca. 4 mm i diameter, men tåler
en strøm på 8 A i fri luft. Ved indbygning i kanten af et modul bliver afkølingen på den ene side
dårligere p.g.a. indkapsling i materialer med dårlig varmeledning, på den anden side bliver varmen
trods alt transporteret ud over glasoverfladen, der virker som en køleribbe.
En termoføler anbragt på dioden viste temperaturer omkring 80 ° C, når strømmen var 5A. Glasset
var mærkbart opvarmet indtil 5-6 cm fra dioden. Vi kunne ikke konstatere beskadigelse af dioden,
men indkapslingsmaterialet blev blødgjort af varmen.
For at sikre tilpas køling kan man tænke sig at indbygge kobberplader i modulkanten som kan
bortlede varmen over en større del af modulet, eller man kan lodde hvert diodeben på et kobberrør
inden det hele fastgøres til modulkanten.
Varmeledning via kobberrør
på modulkant eller
kobberplader i laminatet
Forsøg med varmeledning fra diode :
To stykker 4 mm kobberrør (ca 100 mm lange) blev loddet fast på diodens ben og silikoneret fast på
modulkanten som vist. Ved en test med 3A gennem dioden blev diodens temperatur målt til 65,1 ° C
efter stabilisering, mens der blev målt 53,2 ° C midt på kobberrøret, og 48 ° C i enden. En halv cm
inde på glasset var temperaturen ca. 17 grader lavere end kobberrøret, der er altså relativ stor
modstand for varmetransport fra røret og ind i glasset med denne konstruktion.
Ved samme strøm gennem en frit monteret diode blev målt ca. 101 ° C på dennes overflade, så der er
altså tale om en klar forbedring ved at bruge en varmeledende tilslutning.
Side 22 af 62

Bypass diode loddet på 4 mm kobberrør
Diode monteret på modulkant, temperaturmåling
Kobberplader med diode skruet fast på modulkant
Side 23 af 62

Konklusionen på forsøgsrækken med de små dioder kan opsummeres som følger:
1) Overfladetemperaturen på dioderne bliver utilladeligt høj, hvis der ikke er anden
varmeledning end gennem tilledningerne.
2) Kobberplader fungerede bedst som varmeleder, men løsningen med kobberrør monteret på
kanten af modulet var også tilfredsstillende.
3) Med de store solceller, der bruges i dag (6´´), skal dioderne kunne tåle en betydelig større
strøm end anvendt under forsøgene. Større dioder og/eller bedre køling er derfor påkrævet,
hvis de skal kunne holde til IEC61215 holdbarhedstest.
Side 24 af 62

5. Mekanisk montage
Der findes på markedet et utal af montagesystemer til solceller, men de er ofte karakteriseret ved at
være dyre, ufleksible, og ikke specielt velegnede til dansk tag-arkitektur. Erfaringer fra danske
solcelleprojekter viser, at det ofte er stærkt fordyrende, når solceller skal integreres som en del af
klimaskærmen og ikke bare er et element, som klaskes på efterfølgende. De danske erfaringer er
opsummeret i delrapporten ”Guideline for integration af solcelleanlæg i tagflader”.
5.1. Krav til montagesystem
Systemer for mekanisk montage kan opdeles i rammesystemet i form af profiler eller andet underlag
for PV modulerne samt fastgørelse, som kan være selvstændige elementer. Det er nedenfor søgt at
opstille krav til det ideelle mekaniske montagesystem
Skal kunne monteres på alle slags tage
Ved montage af solceller, specielt på eksisterende tage, vil der ofte være skævheder og
uregelmæssigheder, som gør det tidskrævende at rette solcellefeltet op. Det mekaniske system skal
tage hensyn til dette, for eksempel ved brug af slidser til montagebolte. Da dette projekt omhandler
integration, vil der i reglen være tale om montage på undertag eller direkte på den bærende
konstruktion, som evt. kan rettes op med lister inden PV skinnesystemet monteres.
Skal være let men formstabilt
Aluminiumskinner er ofte brugt, og opfylder normalt kravet om lethed, stivheden udtrykt ved
profilernes inertimoment, afhænger primært af den aktuelle geometri.
Enkelt at tilskære efter modul- og tagmål
Det vil være en stor fordel, om byggeelementerne kan tilskæres på stedet, gerne med håndværktøj,
og med en vis tolerance.
Ikke-korroderende
Materialerne som bruges i systemet, særligt yderdelen, skal være vejrfast og have en levetid mindst
som modullevetiden.
Smudsafvisende
Der må helst ikke være høje kanter, som kan samle skidt som blade og fugleekskrementer, der på
sigt kan skygge for dele af modulerne.
Tiltalende overflade
Den yderste afdækning skal i form og farve afstemmes med de anvendte solceller samt bygningens
helhedsindtryk.
Krav til brand- og vindlast
Afhængig af bygningens anvendelse skal tagdækningen overholde relevante myndighedskrav.
Side 25 af 62

Let at adskille
Af hensyn til servicering af elforbindelser samt udskiftning af eventuelle defekte moduler, bør
systemet tillade at et enkelt modul kan fjernes uden at berøre resten af anlægget.
Fleksibelt for anbringelse af vinduer, udluftninger o.l.
I mange tage vil der være krav om andre elementer end solceller, og der skal derfor let kunne
indsættes dummymoduler, vinduer m.v. uden for meget tilpasningsarbejde.
5.2. Montageprincipper
Der er i projektforløbet indsamlet data for en række eksempler på eksisterende tagmontagesystemer,
som er grupperet i nedenstående tabel.
Princip Tæthed Fleksibilitet Kommentarer
Modificeret
drivhusprofil,
PV med
overlæg
Modificeret
drivhusprofil
med tværliste
Kraftigt profil
system som
f.eks. Schüco
PV tagplade
med påbygget
specialramme
Problematisk
ved lav
taghældning,
OK
OK, etableres
med
gummilister
Variabel bredde og
evt. også længde
Variabel bredde og
evt. også længde
Kan tilskæres med
maskine
Som eternit e.l. Fast format,
tagkonstruktion og
moduler skal passe
sammen
PV tegl Som tegltag Små enheder en fordel
ved uregelmæssige
Plader i fuld
længde
Simpel montage
ovenpå undertag
tage
Fin Skal bestilles på mål
efter tagets højde.
Overlæg mellem PV laminater
ligesom drivhusglas.
Udviklet af Drivadan til
erhvervsgartnerier
Samler skidt på vandrette sprosser,
især ved lav hældning, tungt og
energikrævende at fremstille.
Enkeltmoduler vanskelige at
udskifte.
Bl.a. udviklet af Gaia Solar under
sol 1000 programmet
Specialmoduler med mange
elektriske samlinger, sårbar og
tidskrævende.
I praksis er det kun tyndfilm der
bruges p.g.a. vægten, lavere
specifik ydelse
Ikke tæt 100% PV modulerne fungerer kun som
UV beskyttelse af taget, som for
eksempel kan være tagpap
Eksempler på markedsførte produkter (fra www.solarintegration.de)
Side 26 af 62

Specialmoduler fra BioHaus med kantprofiler, som griber fat i hinanden. Bemærk den vanskelige arbejdsstilling
oppefra og ned, når der skal samles ledninger på bagsiden.
Laminater lagt op med overlæg på særligt underlag (Conenergy)
Amorft silicium på metaltag (UniSolar) De høje profiler giver taget karakter, men kaster nogen skygge. De lange
celler i tyndfilmmodulerne er dog ret tolerante overfor dette.
Side 27 af 62

5.3. Fastgørelse
Selve den mekaniske fastgørelse af moduler kan foretages på flere måder:
- skruer, bolte e.l
- klemlister eller beslag
- klæbning (f.eks. structural glazing)
- ballast (bruges ved flade tage)
Med det mest lovende profilsystem, vi har overvejet, er en klemliste mest oplagt. Den kan udformes
med forskellig geometri alt efter hvilket udtryk, man ønsker at tilføre bygningen. Det kritiske punkt
er, om den er tilstrækkelig UV stabil til at kunne sidde ude i mange år, og stærk og smidig nok til at
kunne clipses af og på igen i forbindelse med evt. moduludskiftning.
En kombination med klæbning eller skruer er en mulighed, hvis man vil have ekstra sikkerhed for
trækstyrken (vind sug)
Med hensyn til de enkelte moduler kan man vælge at lade dem overlappe som i traditionelle tage,
eller støde sammen kant mod kant sammen med en form for tætningsliste. Denne model er brugt af
Drivadan i form af en H-liste i aluminium. Det har den fordel, at dæklisten kan være fortløbende og
ikke skal afpasses efter, hvor der er overlappende moduler.
Det kan dog være et problem, at der kan komme kondensdryp fra tværlisten, der derfor er udstyret
med sin egen lille tagrende.
Side 28 af 62

Profil fra Drivadan med plast dækliste. Tværsnit af H-liste med ”tagrende”, den røde prik markerer en mulig
placering af mini-dioder langs modulets kant.
Konklusion vedrørende montagesystem:
Som udgangspunkt benyttes Drivadans profilsystem, fordi det er gennemprøvet,
materialebesparende, billigt og hurtigt at montere. Det vurderes at kunne modificeres på de
områder, hvor det ikke opfylder kravene til solcellemontage 100 % i den nuværende version.
Side 29 af 62

6. Systemudvikling
I projektets forløb er der gennemført en række delforsøg og undersøgelser, som herefter resulterede
i nedenstående første forsøg på et samlet tagmontage-koncept, kaldet system A.
6.1. Beskrivelse af system A
Det samlede anlæg består af tre transparente og tre sorte moduler, hver i seriekobling. Gruppen
vurderer, at disse varianter vil være de mest populære, og desuden repræsenterer de ”best case” og
”worst case” med hensyn til egenopvarmning af solcellerne. Tre moduler i serie passer til en lille
Gridfit inverter og er derfor nemt at håndtere. Anlægget er bygget op på en ramme af Drivadan
profiler med målene ca. 1,5m x 3 m.
Modulerne opbygges som normale laminater, men med en lidt anderledes opdeling af cellestrenge
end normalt. Størrelsen vælges, af hensyn til håndterbarhed og passende spænding, til 40 celler pr
modul (5x8 celler). Med en kant på ca 25 mm, bliver glasstørrelsen da 713 x 1054 mm. Glasset er 4
mm low-iron float glas, som sammen med EVA og Tedlar laget giver laminatet en samlet tykkelse
på 5,5 mm. Da dette er 1,5 mm mere end normale drivhusglas, skal profilsystemet modificeres til at
tage den større tykkelse.
Skitsen viser de elektriske samlinger indbygget langs kanten på forsiden
De elektriske samlinger bygges ind langs kanten på modul-forsiden. Dette muliggør, at modulerne
kan lægges op i rammesystemet uden at skulle håndtere ledninger på bagsiden, samt at alle
Side 30 af 62

samlinger er tilgængelige for eftersyn. Bypass-dioder ligger også på forsiden, og vil hermed
effektivt kunne komme af med varmen gennem naturlig konvektion til rummet under dæklisten.
Varmen fordeles ved brug af ekstra tykke tilledninger til dioderne. I forhold til den nye revision af
IEC61215 er dette en fordel, fordi der nu indgår en omfattende termisk prøvning af bypass-dioder
ved certificering af moduler.
Elektrisk lay-out for prototypemoduler
6.2. Profilsystem
Bypass-dioder
Næste modul
Til første pilotanlæg er det besluttet at bruge de eksisterende profiler i så høj grad som muligt, for at
samle erfaringer med disse inden en større investering i ekstruderingsværktøjer. De langsgående
profiler bruges derfor i uændret form, mens tværsprosserne skæres igennem på langs, og
sammensvejses med et udvidelsesstykke for at få plads til det tykkere laminat.
Dæklisten bukkes af aluplade i første omgang, og dimensioneres så den kan indeholde samlinger og
dioder. Dæklisten skrues på, men i en endelig version vil dæklisten blive ekstruderet i plast med et
klik-system ligesom den nuværende drivhus-dækliste.
Side 31 af 62

Principskitse af Drivadan profiler til system A
H-lister modificeres ved at
fjerne toppen
60 mm spændvidde
Aluplade 1,5 mm?
6.3. Fremstilling af PV-laminater
Hos Gaia Solar er der fremstillet et antal prototyper til solcellemoduler med udføring af ledninger i
kanten. Erfaringerne herfra kan opsummeres således:
- det er en forenkling i forhold til standardmoduler, at der ikke skal ledes tabstrenge
ind til en central samleboks
- det er lettere at håndtere de relativt korte, tværgående cellestrenge, da de er lettere at
få lige
- for ikke at skære lederne over, når kanterne skæres rene for overskudstedlar, var det
nødvendigt at lave slidser igennem bagsidebeklædningen, hvorigennem tabstrengene
kunne trækkes ud. Dette var vanskeligt og tidskrævende.
To løsninger ligger lige for: Enten kan man lægge en beskyttende metalstrimmel hen over lederne,
så de ikke bliver skåret over, eller også kan man integrere ledningen i selve glasset, for eksempel
ved silketrykt sølvpasta hen over kanten.
På nedenstående figur er skitseret løsningen med metalstrimmel, idet knap-konnektoren så kan
loddes på i forvejen.
Side 32 af 62

Herunder følger en trin for trin beskrivelse af hvorledes modulerne planlægges fremstillet:
1) Modulglas lægges ud med EVA folie og cellestrenge på normal vis, idet cellerne indgår i 8
tværgående strenge (a 5 celler) koblet i serie
2) For endepoler og midtpunkt påloddes isolerede kobberstrips, så disse rager ud over modulets
ene langside.
3) Bagside EVA og Tedlar lægges på modulet. EVA og Tedlar skæres fri omkring de tre udtag,
og stripsene bøjes bagover og fastholdes med tape til Tedlar bagsiden.
4) Modulet lamineres på sædvanlig vis.
5) Kanter renskæres (stripsene er beskyttet, da de er bukket rundt)
6) Strips bukkes den modsatte vej omkring glaskanten og afkortes eventuelt.
7) Knapkonnektorer loddes på stripsene, som nu sidder på forsiden.
8) Dioder loddes fast på varmeledende kobberrør, som igen loddes på knapkonnektorerne.
9) Kanten beskyttes af en klemliste af plast.
Side 33 af 62

Kompakt elforbindelse med Antaya´s system på prototypemoduler
Side 34 af 62

Overvejelser vedrørende sektionering af moduler:
Konfig. a)
Konfig. b)
a) Konfiguration med dobbelt kantmonterede dioder, tværstillede strenge. Her opnår
man god skyggetolerance, da der kun er få celler pr. diode. Alligevel vil skygge fra
kantprofilerne være kritisk, da den dækker alle strenge på en gang
b) Konfiguration med langsgående strenge og dioder på den ene kant. Her vil
kantskygge ikke være et stort problem. Til gengæld bliver det rent fysisk vanskeligt
at indbygge dioderne i det valgte profilsystem (ikke plads under H-liste)
d
d
diode diode
diode diode
diode
Side 35 af 62

6.4. Montage på mock-up tagflade A
Tekniske data for anlægget:
Venstre delstreng: Tre polykrystallinske moduler med transparent bagside, målt effekt 164,3 Wp
Højre delstreng: Tre polykrystallinske moduler med sort bagside, målt effekt 161,5 Wp
6.4.1. Dokumentation af montageproces
Side 36 af 62

Erfaringen fra montageprocessen var, at det var en klar fordel at have al ledningsføring tilgængelig
fra forsiden, og desuden var modulerne af en passende let størrelse, så de kunne håndteres af en
M/K. Dæklisterne var bukket til formålet og ikke udstyret med tætningslister, og konstruktionen var
derfor ikke så tæt, som en endelig udgave ville være.
6.4.2. Forsøg 1: Betydning af baggrundsfarve
Af arkitektoniske årsager er der ofte behov for forskellige farver på den Tedlar folie, som udgør
modulets bagside. Ofte er mørke farver populære, men de vil give anledning til en højere
driftstemperatur og dermed reduceret udbytte. I atriumkonstruktioner vil der derimod være behov
for transparens imellem cellerne, så her vil temperaturen være lavere, da der afsættes mindre
solvarme mellem cellerne. I forsøgsanlægget er halvdelen af modulerne lavet med klar bagside, den
anden halvdel med sort.
De to halvdele er forbundet til hver sin vekselretter, og er i øvrigt helt ens. Udbyttet er herefter målt
over en længere periode og sammenlignet.
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
02-04 06:00 02-04 09:00 02-04 12:00 02-04 15:00 02-04 18:00 02-04 21:00
Målinger på mock-up tagflade, System A, en solrig april-dag
Resultatet var, at der næsten ingen forskel er i ydelse, men på grafen ses et skoleeksempel på en
dårlig elforbindelse, idet det transparente system starter senere end det sorte. Det skyldes, at en
kontakt ved en fejl ikke var blevet trykket på plads, og der derfor skulle en vis spænding til for at
bryde isolationen. Efter at det blev rettet, kørte anlæggene ens.
6.4.3. Forsøg 2: Betydning af profilhøjde
Der er gennemført forsøg med en ekstra høj kantliste for at se, om der er en målelig indvirkning på
ydelsen i praksis. Ved et sydvendt anlæg vil det være morgen og aften, at der kan opstå lange
skygger hen over anlægget, og da strengene går på tværs, må der forventes nogen nedgang i ydelse.
Målinger fra den 8/10, en dag med klart vejr, bekræfter dette:
Sort
Transp
Side 37 af 62

160
140
120
100
80
60
40
20
0
08-10- 08-10- 08-10- 08-10- 08-10- 08-10- 08-10- 08-10- 08-10- 08-10- 08-10- 08-10- 08-10- 08-10- 08-10- 08-10- 08-10- 08-10-
2007 14:00 2007 14:10 2007 14:20 2007 14:30 2007 14:40 2007 14:50 2007 15:00 2007 15:10 2007 15:20 2007 15:30 2007 15:40 2007 15:50 2007 16:00 2007 16:10 2007 16:20 2007 16:30 2007 16:40 2007 16:50
Ydelse af anlæg med høj kantliste (blå) og standard kantliste (rød)
Serie1
Serie2
Ved anlæg, som vender mod øst eller vest, vil der være meget større påvirkning, da der også vil
være skygge midt på dagen. Det vil derfor være nødvendigt med en anden strengkonfiguration eller
et større dødt område mellem solcellerne og rammen.
Skygge på system A den 8/10 kl. 16.14 (ca 20 % af celleareal)
Side 38 af 62

6.5. Endelig systemudformning (System B)
6.5.1. Beregning af skyggefølsomhed med PVSyst
Ved tagintegration af solcellemoduler vil man ofte støde ind i fænomenet nærskygge, bl.a. fra de
dæklister, som holder laminaterne på plads. Af arkitektoniske grunde vil man ofte ønske en vis
højde på disse lister, så de dimensionsmæssigt forholder sig fornuftigt til resten af bygningen. For at
vurdere betydningen af nærskygger på solcelleanlæggets produktion er der i programmet PVsyst
foretaget en analyse af forskellige montagemuligheder
Illustration af skygge fra afdækningslister. Modulet er her 1x1,5 m og kantlisterne er 5 cm høje med en 45 grader
kanthældning.
.
Der er lavet en model med to trekantlister, som ligger i en given afstand fra solcellerne, som vist på
figuren. I første omgang er der regnet på situationen for en klar sommerdag for at få et indtryk af
forholdene.
Hvis man konservativt regner med at hele modulet ”falder ud” ved skygge fra kantlisterne på blot
en lille del, fremkommer der følgende tab ifølge PVsyst (beregnet for en klar dag 21/6) med et
sydvendt anlæg med 30 grader hældning fra vandret:
Side 39 af 62

Afstand fra celler til kantliste i
cm
Tab beregnet som procent af
areal i skygge over dagen
(lineært tab i %)
1 0,5 8,1
2 0,4 3,4
3 0,4 1,9
4 0,3 1,6
Den virkelige værdi vil ligge et sted imellem de to ekstremer.
Tab beregnet som bortfald af
bidrag fra den direkte stråling
(Maksimalt modultab i %)
Den del af modulet, der er i skygge varierer med solhøjde og azimutvinkel som vist nedenfor:
Lineær skygge-% som funktion af solhøjde og azimutvinkel
Påvirkning af årets produktion
Der er hernæst foretaget en simulering af et tænkt anlæg med et enkelt modul(SolarNova Sol100
AC), som er modelleret som fire delstrenge. Der er 72 celler, og for hver 18 celler en bypassdiode.
Det betyder, at skygge på en enkelt celle højst slår 18 celler ud af drift, men om de sidste tre kan
yde masimalt, afhænger af den tilsluttede vekselretters indgangsspænding. Der er her brugt en
Soladin 120 vekselretter med et MPP spændingsvindue på 24-40 V. Modulet har en MPP spænding
på ca. 34 V, så falder 1/4 væk, er der 25 V tilbage, hvilket netop er tilstrækkeligt.
Opdelingen af de 72 celler kan enten være som strenge på langs eller på tværs af profilretningen.
Vender strengene på langs, vil det typisk kun være den ene streng, som falder ud, hvis der er skygge
fra kantprofilen. Vender de på tværs, vil alle strenge blive påvirket. Elektrisk vil det derfor være at
foretrække, at der er så mange delstrenge som muligt, og at de er orienteret på langs af
kantprofilet.
Side 40 af 62

Årsenergiberegning for SOL100 AC modul med 4 bypassdioder:
Strenge på langs:
Tab ved streng-skyggeberegning: 1,4 %
Tab ved lineær skyggeberegning: 0,6 %
Strenge på tværs:
Tab ved streng-skyggeberegning: 4,0%
Tab ved lineær skyggeberegning: 0,6%
Afstand fra kantprofil til aktive celler: 1 cm
Øges afstanden til 4 cm bliver tabet henholdsvis 1,8% og 0,4%
Drejes hele anlægget dernæst 90 grader mod vest bliver tabene:2,3% og 0,3%
Den virkelige værdi er meget kompliceret at beregne korrekt, men der kan som en tilnærmelse tages
et gennemsnit af de to modelberegninger. Følger man en regel om, at skygger må reducere
elproduktionen med ca.1% for ovenstående anlæg, skal afstanden fra profilkant til celler altså være
mindst 4 cm, svarende til en sigtevinkel på maksimalt 30 grader. (Ved modulstrenge på tværs).
Maksimum 30 grader
6.5.2. Rammesystem
I forhold til system A er rammesystemet blevet videreudviklet ud fra følgende hensyn:
- det skal kunne håndtere moduler med varierende tykkelse
- dæklisterne skal passe arkitektonisk til bygningen, som anlægget sidder på
- det skal være lidt stærkere end i system A af hensyn til ønsket om større moduler
Side 41 af 62

Efter en række forskellige forslag fremkom følgende udgaver at være det bedste kompromis mellem
de på mange måder modsatrettede krav:
Profiltegninger med hhv. høj og lav topprofil
Hakkene i profilets midterribbe sikrer, at toppen kan klikkes på plads ved varierende
laminattykkelse. Pladsen under topprofilen bruges på den ene side til stik og dioder, på modsatte
side til nedføring af returleder. Herved sikres et meget lille induktionsareal for jævnstrømskredsen,
hvad der mindsker risikoen for lynskader.
6.5.3. Moduler og el-teknik
Brug af Teflon dæklag med høj transparens
Karakteristik for Teflonfolie udviklet til brug på forsiden af PV moduler (DuPont)
Side 42 af 62

Ved at opbygge modulerne med glasset bag solcellerne formodes ydelsen at kunne forøges med 5-
10%, da der slipper mere lys gennem den specielle Teflon film end gennem glas. Teflon på
forsiden giver mulighed for at præge forsiden med en struktur, således at reflekser opleves mindre
generende end for planglas. Prismæssigt er der også en fordel, da der kan bruges billigt standardglas
til bagsiden af modulet, uden at dette influerer på ydelsen.
Silketrykte lederbaner
I forbindelse med et andet projekt har der været kontakt med det tyske firma Scholl, som er
specialist i silketryk på glas. Herved opstod ideen om at bruge trykte lederbaner af sølv til at føre de
elektriske forbindelser ud til kanten af glasset. Fordelen er, at det kan gøres industrielt og med stor
præcision i forhold til manuel montage af tabstrenge. Desuden kan de små kontakter lettere loddes
fast på en sintret sølvflade end en fritsvævende tabstreng. Når bagsidekontakterede solceller bliver
mere udbredte, vil hele kontaktnettet kunne trykkes på glasset industrielt, hvorefter cellerne
monteres (evt. med elektrisk ledende lim).
Placering af dioder
Med udgangspunkt i de tidligere gennemførte målinger samt PVsyst beregninger var det klart, at
der var en konflikt mellem ønsket om markante (høje) dækprofiler og kravet om tolerance over for
skygger. Ved tværgående strenge ville ydelsen kunne falde betydeligt, især for anlæg med stor
afvigelse fra syd. Det blev derfor besluttet at orientere strengene på langs, med de ulemper det ville
medføre. Ved at udstyre de yderste to strenge med hver en bypass diode opnår man at kun en lille
del af anlægget berøres af kantskyggen. Midterfeltet er ikke så kritisk og kan nøjes med en enkelt
diode, som af hensyn til den interne ledningsføring også lapper ind over en yderstreng.
Formonterede, kompakte stik
Eftersom testen af stikkene fra Antaya forløb godt, blev det besluttet at gå videre med denne løsning
i det endelige system. Af hensyn til montageprocessen var det dog nødvendigt at få udviklet en
ordentlig indkapsling af de ledende dele. Med hjælp fra et firma, som laver prototyper i plast, blev
følgende stik fremstillet til system B modulerne.
Side 43 af 62

Stik med plastkappe blev fremstillet i 3D-printer
De færdige stik påmonteret 4 mm 2 ledning
6.5.4. Dokumentation af montageproces
Der er til system B opbygget en tagkonstruktion på ca 5,7 x 3,8 m bestående af spær og lægter som
til et normalt hustag. Taget danner underlag for de modificerede profiler som er udviklet under
projektet.
Side 44 af 62

Tagkonstruktion til System B
Modulerne blev efter laminering forsynet med stikforbindelser og by-pass dioder. Denne del af
processen var noget arbejdsintensiv og vil kræve en større grad af automatisering for at blive
rationel til større styktal. Processen kan beskrives som:
1) Fræsning af Teflon og EVA ned til rent kobber
2) Lodning af kontaktpunkt eller ledning til diode
3) Pålodning af dioder
4) Krympeflex og isolerende kapper (limet med ”hotmelt”)
Ved en industriel produktion bør dioder og kontakter holdes fast i en matrice under lodning.
Detaljer fra kontaktpunkt
Side 45 af 62

Diodemontage. Bemærk strækmærker i Teflon laget, som formentlig skyldes trækkræfter opstået i laminatoren.
Detaljer fra System B. Venstre kolonne er med glasoverside, højre med Teflon. De silketrykte baner ses som brede
hvide hhv. brunlige striber. Ledningsstykkerne, der forbinder modulerne, ses at være lidt for lange, og disse skal i et
endeligt system tilpasses bedre.
6.5.5. Målinger på System B
Der blev foretaget nogle enkelte målinger en solrig forårsdag af System B’s to serieforbindelser (4
moduler med glasforside hhv. 4 moduler med Teflon-forside) for at tjekke med følgende formål:
- Kontrol af elektrisk gennemgang
Side 46 af 62

- Eftervisning af robustheden over for skygger fra de lodrette profiler
- Eftervisning af, at modulerne med Teflon-overflade har en højere ydelse
Da fokus ikke lå på måling af de nøjagtige nominelle effekter (ved STC-betingelser), og da
solindstråling og temperatur varierede meget lidt under målingerne, kunne de målte ”maximum
power point”-effekter (Pmpp) umiddelbart anvendes til sammenligningerne med henblik på
eftervisning af de ovennævnte forhold.
Målingerne blev foretaget med et instrument, der sweeper strøm-spændingskarakteristikken for en
serieforbindelse på en brøkdel af et sekund og efterfølgende beregner Pmpp. Et eksempel på en sådan
karakteristik er vist her:
Følgende tabel viser resultaterne af målingerne:
Modultype/skyggeforhold P mpp (W)
Teflon/ingen 394
Teflon/højre søjle 356
Teflon/venstre søjle 359
Teflon/nederste række 259
Glas/ingen 341
Glas/højre søjle 313
Glas/venstre søjle 313
Glas/nederste række 240
Ved afskygning af en søjle forstås, at en søjle (dvs. på den lange led) af solceller i et enkelt modul
er afskygget (og analogt for en række).
Udover at eftervise serieforbindelsernes elektriske gennemgang, viser målingerne også med al
ønskelig tydelighed, at afskygning af en søjle som tilstræbt har langt mindre negative konsekvenser
end afskygning af en række.
Side 47 af 62

Det ses også tydeligt, at Teflon-serien som forventet har noget højere ydelse end Glas-serien.
Forskellen er lidt større end forventet, hvilket kan tilskrives, at glasset har en lidt dårligere
lystransmittans end specificeret.
6.5.6. Økonomisk vurdering
Det udviklede system til tagmonterede solceller har nogle fordele, der gør, at det har potentiale til at
kunne installeres til væsentligt lavere omkostninger end mere gængse tag-systemer.
Montagesystemet er udviklet på baggrund af et drivhusssystem, der kan samles stort set uden
værktøj, og denne fordel er bibeholdt. ”Rationel”-systemet samles helt uden tidskrævende processer
som fx montering af skruer eller lignende.
Der indgår ikke specielle profiler eller beslag eller andre komplicerede komponenter, der kunne
udgøre en særlig økonomisk byrde. Der forekommer nogle engangs-omkostninger til fremstilling af
værktøjerne til trækning af de i projektet udviklede dækprofiler af aluminium, men det er ikke
anderledes end for enhver anden konstruktion eller bærende struktur.
Det elektriske montagearbejde sker i samme arbejdsgang, som modulerne lægges. Små
ledningsstumper med konnektorer monteres nemt på stedet, så de enkelte moduler forbindes
elektrisk.
Af nedenstående skønnede tabel ses, at besparelserne især ligger på posterne: kontaktering, el,
montagesystem og montage. Dertil kommer forventede minimale omkostninger til
projektering/administration, fordi ”Rationel”-systemet er så simpelt i sin grundform.
Anvendes moduler med Teflon-forside, kan omkostningerne sænkes yderligere, fordi der så kan
anvendes almindeligt hærdet glas og ikke de dyrere glas med meget lavt jernindhold.
Side 48 af 62

Projektnavn Kommentarer Størrelse Opførelse Paneler Kontaktering Vekselrettere El Mont.system Montage Admin I alt
Trekanten Standard paneler 20,2 2000 kr 23,50 kr 2,50 kr 4,95 kr 6,50 kr 4,45 kr 4,00 kr 3,30 kr 49,20
Gasværksvej 12 Dyre paneler 8,1 2000 kr 50,30 kr 2,14 kr 6,43 kr 6,14 kr 5,04 kr 8,36 kr 4,50 kr 82,91
Dronningegården Meget billigt montagesystem med
billige "restpaneler" 11,2 2001 kr 17,12 kr 1,40 kr 5,04 kr 3,00 kr 2,50 kr 3,50 kr 2,50 kr 35,06
Tøjhushavevej Billige celler i ens glas 5,6 2001 kr 20,60 kr 1,25 kr 5,00 kr 6,67 kr 2,10 kr 4,20 kr 1,50 kr 41,32
Gasværksvej 8 Dyre paneler + dummies 7,0 2001 kr 57,00 kr 2,50 kr 7,40 kr 5,54 kr 1,60 kr 3,60 kr 5,70 kr 83,34
Snit kr 33,70 kr 1,96 kr 5,76 kr 5,57 kr 3,14 kr 4,73 kr 3,50 kr 58,37
Projektnavn Kommentarer Størrelse Opførelse Paneler Kontaktering Vekselrettere El Mont.system Montage Admin I alt
Rationel Montage Laminater med specielle udtræk 10 - kr 28,31 kr 1,00 kr 3,50 kr 2,50 kr 1,50 kr 2,00 kr 1,00 kr 39,81
10%
Gennemsnitlig fordeling på tidligere udførte
projekter
5%
10%
8%
3%
6%
Paneler Kontaktering Vekselrettere El
Mont.system Montage Admin
½
58%
Sammenligning på tabelform og med grafik af diverse tidligere udførte tagintegrerede solcelleanlæg med
”Rationel”-systemet.
9%
3%
Rationel Montage budgetteret
6% 4% 5% 3%
Paneler Kontaktering Vekselrettere El
Mont.system Montage Admin
Besparelse -32%
70%
Side 49 af 62

7. Sammenfatning
Der er opnået følgende resultater i projektet vedrørende udvikling af nyt montagepricip:
- Der er udviklet et innovativt solcellelaminat med ”omvendt” opbygning, d.v.s. med
ledningsføring og Teflon lag på forsiden, og helt ren bagside af standardglas
- Der er fremstillet en ny type kontakteringssystem med meget lille tværsnit, således at
det kan skjules under en dækliste
- Der er udviklet en unik elektrisk konfiguration af delstrenge og bypassdioder,
således at skyggefølsomheden bliver minimal
- Der er udviklet et komplet rammesystem på baggrund af et industrielt drivhusprofil,
hvad der forventes at muliggøre billigere tagmontage, end tilfældet er i dag
- Måske verdens første solcelletag, der kan monteres (næsten) uden brug af værktøj?
Følgende er punkter, som der kunne/skal arbejdes videre med frem mod udviklingen af et færdigt
kommercielt og konkurrencedygtigt produkt:
- Design-forbedring af de silketrykte baner, så de i højere grad skjules under profilerne
eller får en mere neutral farve
- Design-forbedring af knapperne, modulernes kontaktpunkter, så modulerne i højere
grad kan fremstilles industrielt
- Design-forbedring af kantprofilerne, så de kan af- og genmonteres flere gange uden
at blive ødelagt (fx i forbindelse med service/udskiftning af moduler)
- Nedbringelse af de silketrykte baners elektriske modstand, så modulerne opnår
minimal seriemodstand
- Metode til silketryk på Teflon/Tedlar. Idéen opstod meget sent i projektforløbet og
kunne derfor ikke forfølges. Heri forventes at ligge et stort potentiale til nedbringelse
af fremstillingsomkostningerne for et modul.
Side 50 af 62

8. Referencer
1. GLASTAG. VALG OG MONTERING AF GLAS I
TAGKONSTRUKTIONER. Glasindustrien 2006
2. PV-WIREFREE: REDESIGNING AND INNOVATING GRID-
CONNECTED PV-SYSTEMS. Henk Oldenkamp1, Irene de Jong1, Wim
C. Sinke. OKE-Services, Nieuwstraat 29, 5611 DA Eindhoven, The
Netherlands.
3. IEA-PVPS Task 7. REVIEW OF PV PRODUCTS FOR SLOPED ROOFS.
4. ELECTRICAL CONNECTOR CONTACT RESISTANCE BEHAVIOUR
WITHIN A PV SHINGLE ROOF. A.S.Bahaj & al., University of
Southhamptom. IEEE 2000 conf. proceedings.
5. ELECTRICAL RESISTANCE MEASUREMENTS OF BUILDING
INTEGRATED PV MODULES AFTER EXPOSURE TO CONTROLLED
CORROSIVE CONDITIONS. Michele Pellegrino & al. ENEA, Italy.
6. TECHNICAL SPECIFICATION FOR ROOF INTEGRATED SYSTEM –
RIS www.pvsystems.com
7. Antanya Technologies Corporation (USA): Catalogue (stampings).
8. PV DOMESTIC FIELD TRIAL SECOND ANNUAL TECHNICAL
REPORT , ETSU S/P2/00335/REP/M2, DTI/Pub URN 03/776
9. THE AC PV BUILDING BLOCK-ULTIMATE PLUG-N-PLAY THAT
BRINGS PHOTOVOLTAICS DIRECTLY TO THE CUSTOMER. Ward
Bower, Sandia National Laboratories; MS0753
10. TOWARDS A CE MARK FOR PV BUILDING INTEGRATED
SYSTEMS. J.C Jol & al., 16 th European PV Conference, Glasgow 2000.
11. SINGLE-STEP LAMINATED FULL-SIZE PV MODULES MADE WITH
12. BACK-CONTACTED MC-SI CELLS AND CONDUCTIVE
ADHESIVES. P.C. de Jong, D.W.K. Eikelboom, R.Kinderman, A.C. Tip,
J.H. Bultman, ECN Solar Energy.
Side 51 af 62

BILAG 1 PV-Wirefree
Side 52 af 62

Side 53 af 62

Side 54 af 62

Side 55 af 62

BILAG 2 3M Scotchlock 314 (kabelsamlingsenhed)
Side 56 af 62

BILAG 3 Diverse notater
Notat fra møde hos Gaia den 15/2 2005
IK/SOP
Brain-storming vedrørende elektrisk forbindelse af moduler
Indsamlet materiale_
- Fladkabel med skæreforbindelser i fatninger (juletræskæde)
- 3M klemmer med skæresystem og forsegling
- Phoenix fjederklemmer til DIN skinne (selvskærende)
- Sikringsholdere (for dioder)
- Philips mini dioder
Ønsker fra Gaia: at kunne samle rækker af moduler uden værktøj, helst fleksibelt med hensyn til
serie/parallel kobling.
Gerne samme løsning til moduler med og uden ramme, men ikke et must.
Ideer som kom på bordet:
- System med stik á la oplader til mobiltelefon (kontaktfingre bagpå modul
- Pigge som stikker ud på modulbagside, som kan klemme/skære ned i ledning
- Pigge som borer ind i modulkontakt gennem tedlarlag
- Diode som indkapsles i modul (eliminerer klemkasse)
- Børster eller fjedre i han/hun kontakter på modulkanter
- Speciel gummiliste med indbygget leder
- Fjederklemme lamineret ind i modulkant (til alm ledningsføring, uden boks)
Gode spørgsmål:
- Holder 3M klemmer tæt og hvad temperatur kan de tåle?
- Hvad med afkøling af dioder hvis de lamineres ind i modul?
- Hvilke krav er der til dobbeltisolering?
- Skal vi tilstræbe dobbeltisolering, eller køre med lav spænding i stedet?
- Hvis vi bruger Drivadan profil, hvad stiller det af krav til ledningsføring?
Side 57 af 62

IK: Oprettet den 30-03-2005 12:47:00
Notat fra møde på DTI med Dennis Aarø, Gaia Solar
Mødet var en brainstorm om modulmontage med udgangspunkt i en skitse fremsendt af DA.
Grundlæggende er ideen at:
1) Udnytte Drivadans profilsystem i modificeret udgave, idet de langsgående profiler gøres
asymmetriske. Herved bliver der plads på den ene side til dioder og ledningsforbindelser.
2) Dioder placeres udenfor modulet, på kanten eller på bagsiden
3) Elteknisk forbindes modulerne i serieforbundne stakke, da det giver den bedste tilpasning til
markedets vekselrettere. Kun ganske få kører med så lav spænding, at de kan bruge
modulspændingen direkte, og virkningsgraden er noget ringere ved lav spænding.
4) Mellemforbindelser laves med en ledende metalstrimmel, som lægges ned på profilet der,
hvor modulet hviler (og har monteret en ledende tap). På resten af anlægsfladen bruges
isolerende materiale (gummi/plast)
Gaia har lavet forsøg med at indlaminere små dioder direkte i et dummymodul. Resultatet er
tvivlsomt, idet EVA materialet ikke omslutter dioderne fuldstændigt. Desuden kan evt. defekte
dioder ikke udskiftes. Gaia foreslår dioderne anbragt langs modulkanten, beskyttet af en lille
plastboks, som forsegles med silicone. Boksen vil kunne skæres op med en kniv ved evt. defekt.
En yderligere fordel ved at montere dioderne på denne måde er, at det areal som normalt går til
spilde på et modul til udføring af tabstrenge til en central klemkasse, kan elimineres, og
modulvirkningsgraden øges tilsvarende.
Tab-strengene fra modulet skal føres ud langs kanten, eller helst lidt før. Herved kan modulkanten
skæres ren uden at beskadige strengene. Herefter loddes dioder og slutterminaler på. Slutterminal
kan tænkes udført på mange måder:
2) Som en indlamineret metalbrik som er tilgængelig via et hul i tedlar bagsiden
3) Som en u-formet skinne, hvor u-ets fordybning vender nedad og kan presses ned over en
ledende mellemskinne
4) Simple ledninger som forbindes eksternt, f.eks. med 3M skæreblok (Scotchlok 314)
5) Som en bøsning der kan skubbes et stik ind i
Hovedproblemet er at skabe en god og vedholdende elektrisk forbindelse mellem modulerne om
mellemstykket. Mekanisk skal der sikres et vedholdende tryk mellem fladerne, kemisk må der ikke
opstå korrosion i forbindelsesfladen. Materialer som umiddelbart kunne være interessante er
messing, guld, rustfri stål, nikkel, grafit……???? Kontakt kan sikres ved:
- Et koncentreret punkt med kraftigt tryk, f.eks fjederbøjle
- En række punkter med lavere tryk, for eksempel pigge som stikker ned i en ”grydesvamp”
- Ledende pasta?
Vi kan måske bruge erfaringer fra maritime anvendelser.
Side 58 af 62

Det er ønskeligt hvis man ikke kan komme til at røre den bare leder under montagearbejdet, og den
må i hvert fald ikke være tilgængelig efter montage.
Dioder
Side 59 af 62

BILAG 4 Isolationsklasser og spændinger
Jfr. Stærkstrømsbekendtgørelsens afsnit 6, Elektriske installationer.
Definitioner for elmateriel:
Materiel af klasse 0
Materiel, der kun har grundisolation som beskyttelse mod elektrisk chok.
Materiel af klasse I
Materiel hvor beskyttelse mod elektrisk chok ikke alene afhænger af grundisolation. Materiellet har
desuden midler til forbindelse af de udsatte dele til beskyttelseslederen i den faste installation.
Materiel af klasse II
Materiel hvor beskyttelse mod elektrisk chok ikke alene afhænger af grundisolationen, men hvor
der er anvendt dobbelt isolation eller forstærket isolation. Materiellet har ikke midler til forbindelse
til beskyttelseslederen.
Materiel af klasse III
Materiel hvor beskyttelse mod elektrisk chok opnås ved, dels at materiellet forsynes med ekstra lav
spænding, SELV eller PELV og dels at materiellet ikke selv frembringer højere spænding end
ekstra lav spænding.
Definitioner for spændinger
Ekstra lav spænding (ELV)
Enhver spænding, der ikke overstiger grænsen for spændingsområde 1 (d.v.s. 50 V vekselspænding
eller 120 V jævnspænding)
Side 60 af 62

BILAG 5 Materialer til elkontakter (eng.)
Connectors (kilde:
http://machinedesign.com/BasicsOfDesignEngineeringItem/714/65761/Connectors.aspx)
Connectors are divided into four categories based on operating environments: commercial,
industrial, military, and hermetic.
In commercial applications, outside temperatures and atmospheric conditions are the least critical.
Connectors merely maintain electrical continuity, allowing low-cost materials to be used.
Industrial connectors are offshoots of commercial models for more rugged environments. Hazards
include thermal shock, corrosion, vibration, physical jarring, and sand and dust.
Military connectors are more reliable and withstand extreme environmental conditions. They are
made to military specifications and are available from a variety of sources.
Hermetically sealed connectors have performance requirements that are as rigid as military types.
They are used in chemical-processing systems, industrial and commercial refrigeration units, and in
underwater and aerospace electronic applications.
Designers can select from several different connector materials:
Brass
Brass has excellent conductivity but cannot withstand many insertion and withdrawal cycles. Brass
loses flexibility as it ages and under repeated stress is subject to crystallization, which significantly
lowers conductivity. It is suited for noncritical, low-contact-force applications, and is easily
crimped, soldered, welded, and brazed.
Beryllium copper
Beryllium copper has excellent mechanical, electrical, and thermal properties and resists corrosion
and wear. It is the best electrical conductor of any spring alloy of comparable hardness. Beryllium
copper is stronger, more resistant to fatigue, and withstands more insertion and withdrawal cycles
than any other copper-base spring alloy. But its cost is the highest of the basic contact materials.
Nickel-silver alloys
Nickel-silver alloys are oxidation resistant, and do not always require plating. Nickel-silver is
susceptible to stress corrosion, although not to the extent of brass.
Gold
Gold is an excellent conductor and a highly stable plating material. It has the lowest contact
resistance and provides the best protection from corrosion. Hard gold platings are recommended for
frequent insertion/withdrawal cycles. For even greater cycling, gold can be impregnated with
graphite with a minimum increase of contact resistance.
Side 61 af 62

Gold-over-silver
Gold-over-silverunderplating is good for dry-circuit (millivolt, milliampere range) applications
because it provides low contact resistance. But because its corrosion resistance is only moderate, the
use of this combination is limited.
Gold-over-nickel
is a Gold-over-nickel widely used plating combination because it provides the surface
characteristics of gold, while the hard underplating of nickel prevents migration of the base metal
and minimizes the amount of gold required.
Silver
Silver is a general-purpose plating for power contacts. However, shelf life is poor and silver
tarnishes when exposed to the atmosphere, increasing contact resistance. Although this oxide
coating is undesirable in low-level circuits, it does not affect contacts carrying higher currents.
Nickel
Nickel has good corrosion resistance, fair conductivity, and is generally used as an undercoat for
high-temperature environments to prevent migration of silver through gold. Nickel has good wear
resistance, but it may crack during crimping if not properly plated onto the base metal.
Rhodium
Rhodium is used when exceptional wear characteristics are required. It has a lower conductivity
than gold or silver, but on thin platings this increase in resistance is acceptable.
Tin
Tin has good conductivity and excellent solderability. It is a low-cost finish with poor wipe
resistance best suited for connections requiring very few mating cycles. Tin is not a noble metal and
will corrode.
Rhodium-over-nickel
Rhodium-over-nickel provides maximum wear resistance and is suitable for high-temperature
operation. However, this combination has higher contact resistance than other platings.
Insulator materials used in connectors are normally plastics.
Plastics
Plastics provide the dielectric and mechanical characteristics required of the connector body. The
dielectric selected is governed not only by the application, but also by the configuration and size of
the connector body. These considerations include wall thickness, section-thickness variations, and
types of inserts needed. The plastic is normally chosen for lowest material cost and shortest moldcycle
time while meeting the electrical, mechanical, thermal, and chemical requirements of the
application. Thermoplastics and thermosets are the two main groups under which plastics are
classified.
Side 62 af 62