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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung zur Verbindung
mindestens eines ersten elektrischen Leiters mit mindestens einem elektrischen
Leiter eines photovoltaischen Solarmoduls mit einem Verbindergehäuse zur
Anordnung auf einer Außenfläche des
Solarmoduls.
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Ein
photovoltaisches Solarmodul umfasst typischerweise eine Schichtenanordnung
mit einer flächenartigen,
bestrahlungsseitigen Schicht, beispielsweise einer Glasabdeckung
mit geringem Absorptionsgrad, und mit einer flächenartigen zweiten Schicht,
beispielsweise einer rückseitigen
Glasabdeckung. Die einzelnen Solarzellen, die durch einen photovoltaischen
Effekt elektrische Energie erzeugen, sind zwischen diesen Schichten
angeordnet und werden innerhalb der Schichtenanordnung untereinander
verschaltet. Bei herkömmlichen
Solarmodulen sind die von der Bestrahlungsseite abliegenden Rückseiten
der Solarzellen üblicherweise
mittels elektrischer Leiter in Form von Anschlussfolien kontaktiert,
welche in einer Verbindungsvorrichtung in Form eines Anschlusskastens
oder einer Anschlussdose mit Anschlussleitungen, auch Solarleitungen genannt,
verbunden werden. Eine solche Verbindung erfolgt beispielsweise
durch Löten,
Schrauben oder mittels Klemmen, nachdem eine Anschlussfolie aus dem
Solarmodul herausgeführt
und in die Verbindungsvorrichtung eingeführt wurde. Die so in eine Verbindungsvorrichtung
eingeführte
Anschlussfolie wird beispielsweise manuell auf einer Stromschiene festgeklemmt.
Eine derartige manuelle Kontaktierung der Anschlussfolien oder Anschlussbändchen im Fertigungsprozess
eines Solarmoduls ist vergleichsweise zeitaufwendig und kostenintensiv.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbindungsvorrichtung
zur Verbindung mindestens eines ersten elektrischen Leiters mit
mindestens einem elektrischen Leiter eines photovoltaischen Solarmoduls
anzuge ben, bei der zumindest eine teilweise automatisierte Platzierung
der Verbindungsvorrichtung mit darin enthaltenen elektrischen Komponenten
ermöglicht
ist.
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Die
vorliegende Erfindung ist gerichtet auf eine Verbindungsvorrichtung
gemäß den Merkmalen des
Patentanspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Solarmodul
mit einer derartigen Verbindungsvorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs
20.
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Gemäß der Erfindung
umfasst eine Verbindungsvorrichtung der eingangs genannten Art neben dem
Verbindergehäuse
eine in dem Verbindergehäuse
angeordnete Zwischenverbindungsanordnung mit einem ersten Kontaktbereich
zur Verbindung mit dem ersten elektrischen Leiter und einem zweiten
Kontaktbereich zur Verbindung mit dem elektrischen Leiter des Solarmoduls.
Der zweite Kontaktbereich ist an ein Kontaktelement anschließbar, das
mit dem elektrischen Leiter des Solarmoduls verbunden ist. Wenigstens
der zweite Kontaktbereich der Zwischenverbindungsanordnung ist derart
ausgestaltet, dass der Anschluss an das Kontaktelement über eine Steckverbindung
herstellbar ist.
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Beispielsweise
sind beide Kontaktbereiche der Zwischenverbindungsanordnung derart
ausgestaltet, dass der jeweilige Anschluss an die Anschlusseinrichtung
bzw. an das Kontaktelement über
eine jeweilige Steckverbindung herstellbar ist.
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Gemäß vorliegender
Erfindung ist damit eine zumindest teilweise automatisierte Platzierung
und Anordnung der Verbindungsvorrichtung mit darin enthaltenen elektrischen
Komponenten auf dem Solarmodul ermöglicht. Insbesondere ist es
ermöglicht,
die Zwischenverbindungsanordnung einerseits mittels einer Steckverbindung
mit dem Solarmodul zu verbinden und andererseits mittels einer weiteren
Steckverbindung mit einer Anschlussleitung zu verbinden. Beispielsweise
ist das Kontaktelement, das mit der Zwischenverbindungsanordnung
zu verbinden ist, als Kontaktstift ausgebildet, der aus dem Solarmodul herausragt.
Andererseits kann das Kontaktelement auch als zusätzlicher
Halter zur montagegerechten Vorbereitung der Anschlussfolien ausgebildet
sein, so dass durch Herstellung der Steckverbindung zwischen Zwischenverbindungs anordnung
und Kontaktelement eine einfache Kontaktierung zum Solarmodul herstellbar
ist. In gleicher Weise ist es möglich, eine
Anschlussleitung als ersten elektrischen Leiter über eine Steckverbindung an
die Zwischenverbindungsanordnung anzuschließen. Alternativ oder zusätzlich kann
auch ein Diodenbauelement als erster elektrischer Leiter an die
Zwischenverbindungsvorrichtung angeschlossen werden.
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Insgesamt
wird mit Hilfe des erfindungsgemäßen Konzepts
eine Automatisierbarkeit der Kontaktierung des Solarmoduls einerseits
und der Anschlussleitung andererseits erreicht. Die jeweiligen Steckverbindungen
können
dabei derart ausgestaltet sein, dass eine zuverlässige Kontaktierung über viele Kontaktpunkte
erreicht wird. Zum anderen ist das Vorsehen eines geschlossenen
Verbindergehäuses ermöglicht.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich dahingehend, dass das Kontaktelement
zur Herstellung des Anschlusses zum Solarmodul entsprechend den
jeweiligen Gegebenheiten austauschbar ist, um verschiedenen Solarpanel-Anschlussvarianten
Rechnung zu tragen. Wenn die Kontaktelemente als Anschlusspins ausgebildet
sind, ergibt sich der weitere Vorteil, dass diese beim Laminierungsprozess
des Solarmoduls nicht verstopfen können.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung umfasst der erste elektrische Leiter mindestens eine
Anschlussleitung, und der erste Kontaktbereich ist an eine Anschlusseinrichtung
anschließbar
zur Verbindung der Zwischenverbindungsanordnung mit der Anschlussleitung über die
Anschlusseinrichtung. In einer anderen Ausführungsform umfasst der erste elektrische
Leiter ein Diodenbauelement, das mit der Zwischenverbindungsanordnung
verbunden ist, insbesondere mit der Zwischenverbindungsanordnung steckbar
verbunden ist.
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Gemäß einer
weiterene Ausführungsform der
Erfindung ist wenigstens einer der Kontaktbereiche derart ausgestaltet,
dass ein Toleranzausgleich beim Anschluss des wenigstens einen der
Kontaktbereiche ermöglicht
ist. In Bezug auf eine automatisierte Platzierung der elektrischen
Komponenten der Verbindungsvorrichtung auf dem Solarmodul ergibt sich
der Vorteil, dass geringfügige
Abweichungen in der Positionierung der einzelnen Komponenten in Bezug
auf das Solarmodul durch einen solchen Kontaktbereich kompensiert
werden können,
beispielsweise wenn ein Kontakt schief oder geringfügig verschoben
in einen solchen Kontaktbereich eingeführt wird.
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Nach
einer Ausführungsform
der Erfindung weist ein solcher Kontaktbereich ein Kontaktfederelement
auf, das bei Kontaktierung mit einem Gegenkontaktelement eine nachgiebige
Charakteristik aufweist, um einen Toleranzausgleich beim Anschluss eines
solchen Kontaktbereichs zu ermöglichen.
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Gemäß einer
anderen Ausführungsform weist
ein solcher Kontaktbereich eine Kontaktierungsöffnung auf, in welche zur Herstellung
einer Kontaktierung ein Gegenkontaktelement einführbar ist, wobei die Kontaktierungsöffnung sich
in Einführungsrichtung
des Gegenkontaktelements verjüngt, um
einen Toleranzausgleich beim Anschluss eines solchen Kontaktbereichs
zu ermöglichen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist der erste Kontaktbereich an die Anschlusseinrichtung über einen
Anschlussstift anschließbar, der
wenigstens ein Kontaktfederelement aufweist, das bei Kontaktierung
mit dem ersten Kontaktbereich und/oder mit der Anschlusseinrichtung
eine nachgiebige Charakteristik aufweist, um einen Toleranzausgleich
beim Anschluss des ersten Kontaktbereichs zu ermöglichen. In einer weiteren
Ausführungsform kann
auch der zweite Kontaktbereich an das Kontaktelement über einen
Anschlussstift anschließbar sein,
der wenigstens ein Kontaktfederelement aufweist, das bei Kontaktierung
mit dem zweiten Kontaktbereich und/oder mit dem Kontaktelement eine nachgiebige
Charakteristik aufweist, um einen Toleranzausgleich beim Anschluss
des zweiten Kontaktbereichs zu ermöglichen.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung sind bei einer derartigen Verbindungsvorrichtung für das elektrischen
Anschließen
eines Solarmoduls eine oder mehrere Dioden enthalten, die vorgesehen
sind, um Ausgleichsströme
zwischen im Sonnenlicht befindlichen Solarzellen und im Schatten befindlichen
Solarzellen, die unterschiedliche Solarströme und Solarspannungen liefern,
zu verhindern. Damit kann das Modul auch bei teilweiser Verschattung
und entsprechend reduzierter Leistung weiterarbeiten. Solche Diodenbauelemente
werden auch als sogenannte Bypass-Dioden bezeichnet. Gemäß vorliegender
Erfindung ist ein derartiges Diodenbauelement vorteilhaft mit der
Zwischenverbindungsanordnung verbunden, insbesondere mit der Zwischenverbindungsanordnung
steckbar verbunden. Die in einem derartigen Diodenbauelement entstehenden Verluste,
die in Wärme
umgewandelt werden, können über die
Zwischenverbindungsanordnung nach außerhalb der Verbindungsvorrichtung
abgeführt werden. Über eine
flächige
Kontaktierung des Diodenbauelements mit der Zwischenverbindungsanordnung
kann die Wärmeleitung
erhöht
werden. Andererseits kann es vorteilhaft sein, bei Verwendung von
Diodenbauelementen mit einer runden Bauform bei geringerer abzuführender
Wärme die
Kontaktierung des Diodenbauelements steckbar auszuführen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung kann die Zwischenverbindungsanordnung als Stanzbiegeteil
oder als massiver Metallkörper
ausgebildet sein. Die Ausbildung als massiver Metallkörper hat
hierbei den Vorteil, dass die von der Bypass-Diode entwickelte Wärme durch
eine hohe Wärmekapazität des Metallkörpers vergleichsweise
gut abgeführt werden
kann. Andererseits bietet die Ausführung der Zwischenverbindungsanordnung
als Stanzbiegeteil die Möglichkeit
einer kompakten Anordnung und Ausführung der Komponenten innerhalb
der Verbindungsvorrichtung.
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Zum
Anschluss der Verbindungsvorrichtung an das Solarmodul kann gemäß einer
Ausführungsform
der zweite Kontaktbereich eine Anschlussbuchse aufweisen, die mit
dem Kontaktelement kontaktierbar ist, das in dem Solarmodul mit
dem elektrischen Leiter des Solarmoduls verbunden ist. Insbesondere
ist das Kontaktelement als Kontaktstift ausgeführt, der in einer Durchführungsöffnung des
Solarmoduls angeordnet ist oder aus dem Solarmodul herausragt. Die
Anschlussbuchse der Zwischenverbindungsanordnung kann dann einfach
auf einen derartigen Kontaktstift aufgesetzt werden.
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In
einer anderen Ausführungsform
ist das Kontaktelement in dem Verbindergehäuse angeordnet und auf die
Außenfläche des
Solarmoduls aufsetzbar. Hierbei ist der elektrische Leiter des Solarmoduls
aus dem Solarmodul herausgeführt,
wobei das Kontaktelement derart ausgestaltet ist, dass der herausgeführte elektrische
Leiter mit diesem verbindbar ist. Über ein derartiges Kontaktelement
ist eine montagegerechte Vorbereitung des elektrischen Leiters des
Solarmoduls, beispielsweise in Form einer Anschlussfolie, ermöglicht.
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In
einer Weiterbildung dieser Ausführungsform
ist der zweite Kontaktbereich an das Kontaktelement über ein
Anschlusselement anschließbar,
beispielsweise in Form eines Anschlussstifts. Das Kontaktelement
weist eine Anlagefläche
auf, an die der herausgeführte
elektrische Leiter des Solarmoduls anlegbar ist. Ferner weist das
Kontaktelement eine Halteeinrichtung auf, die mit dem Anschlusselement derart
zusammenwirkt, dass das Anschlusselement den elektrischen Leiter
an die Anlagefläche
des Kontaktelements andrückt.
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Insbesondere
ist die Anlagefläche
derart ausgestaltet, dass der herausgeführte elektrische Leiter des
Solarmoduls näherungsweise
parallel zu einer Längserstreckung
des Anschlusselements angeordnet ist, wobei das Anschlusselement
den elektrischen Leiter quer zu seiner Längserstreckung an die Anlagefläche des
Kontaktelements andrückt.
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Weitere
vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind in den
abhängigen
Patentansprüchen
angegeben.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten
Figuren, die Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung darstellen, näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
schematische Querschnittsansicht eines photovoltaischen Solarmoduls,
das mit einer elektrischen Verbindungsvorrichtung verbunden ist,
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2 eine schematische Darstellung einer ersten
Ausführungsform
einer Verbindungsvorrichtung gemäß der Erfindung
in zwei unterschiedlichen Varianten,
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3 eine
Explosionsdarstellung einer zweiten Ausführungsform einer Verbindungsvorrichtung gemäß der Erfindung,
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4 eine
Querschnittsansicht der Verbindungsvorrichtung gemäß 3 im
montierten Zustand,
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5 eine
Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform einer Verbindungsvorrichtung
gemäß der Erfindung,
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6 bis 8 schematische
Detaildarstellungen von Ausführungsformen
von Komponenten einer Verbindungsvorrichtung, die insbesondere gemäß der dritten
Ausführungsform
nach 5 verwendet werden.
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In 1 ist
eine schematische Querschnittsdarstellung eines photovoltaischen
Solarmoduls gezeigt, das mit einer Verbindungsvorrichtung in Form einer
Anschlussdose oder einer Anschlussbox versehen ist. Das Solarmodul 100 umfasst
eine Schichtenanordnung mit einer flächenartigen, bestrahlungsseitigen
Schicht 101 in Form einer Glasplatte oder einer folienartigen
Schicht. Weiterhin umfasst das Solarmodul 100 eine flächenartige,
rückgewandte
zweite Schicht 103, die ebenfalls aus Glas oder aus einer Folie
bestehen kann. In der vorliegenden Ausführungsform nach 1 sind
die Schichten 101 und 103 als jeweilige Glasplatten
ausgeführt.
Zwischen den beiden Schichten 101 und 103 befindet
sich mindestens eine Solarzelle 102, die bei Bestrahlung
mit Licht elektrische Energie liefert. Diese wird mit Hilfe eines
elektrischen Anschlusssystems 104, in 1 nur
schematisch angedeutet, von der Solarzelle 102 abgeführt. Das
elektrische Anschlusssystem 104 umfasst beispielsweise
eine Kupferfolie, welche einerseits elektrisch mit der Rückseite
der Solarzelle 102 kontaktiert ist und andererseits in
einen elektrischen Leiter 3 des Solarmoduls, beispielsweise
in Form einer Anschlussfolie oder eines Anschlussbändchens übergeht. Über den
elektrischen Leiter 3 ist das elektrische Anschlusssystem 104 des
Solarmoduls 100 mit einer externen Anschlussleitung 2 verbindbar.
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Wie
weiter in 1 dargestellt, ist an der Rückseite
der Schicht 103, welche eine Außenfläche des Solarmoduls bildet,
eine Verbindungsvorrichtung 1 befestigt, beispielsweise
durch Festkleben mittels Klebstoff 107. Weiterhin weist
die Schicht 103 eine Durchführungsöffnung 105 auf, durch
welche hindurch der elektrische Leiter 3 von der Solarzelle 102 zu
der Verbindungsvorrichtung 1 geführt werden kann.
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In 2 ist eine schematische Darstellung einer
Ausführungsform
einer Verbindungsvorrichtung 10 gezeigt, welche an der
Rückseite
der Schicht 103 des Solarmoduls 100 gemäß 1 angebracht
werden kann. In 2 sind hierzu die
Schichten 101 und 103 in einer perspektivischen
Schnittdarstellung dargestellt, wobei die Durchgangsöffnung 105 nicht
zur Durchführung
einer Anschlussfolie dient, sondern zur Durchführung von Kontaktelementen 17 in
Form von Anschlussstiften. Diese Anschlussstifte oder Anschlusspins 17 dienen
zur Solarmodulkontaktierung und befinden sich auf einem Anschlusspinträger, der beispielsweise
in Form einer Metallfolie 18 ausgeführt ist. Die Anschlusspins 17 können auf
die Metallfolie 18 beispielsweise gelötet oder geschweißt werden.
Mit der Metallfolie 18 ist der elektrische Leiter 3, beispielsweise
in Form einer Anschlussfolie der Solarzelle, kontaktiert.
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Die
Verbindungsvorrichtung 10 in der Ausführungsform nach 2a weist
ein Verbindergehäuse 11 auf
zur Anordnung auf der Außenfläche der Schicht 103 des
Solarmoduls. In dem Verbindergehäuse 11 sind
Zwischenverbindungsanordnungen 15 und 16 vorgesehen,
um die Anschlussleitung 2 (1) mit dem
Solarmodul zu verbinden. Hierzu weist die Zwischenverbindungsanordnung 15 einen ersten
Kontaktbereich 6 auf, der an eine Anschlusseinrichtung 12 anschließbar ist. Über die
Anschlusseinrichtung 12 kann die Zwischenverbindungsanordnung 15 mit
der Anschlussleitung 2 verbunden werden, die beispielsweise über eine
Steckverbindung an den schematisch dargestellten Steckkontakt der Anschlusseinrichtung 12 anschließbar ist.
Gemäß dieser
Ausführungsform
ist die Anschlusseinrichtung 12 als Steckverbindungsanordnung
ausgeführt.
Weiterhin umfasst die Zwischenverbindungsanordnung 15 einen
zweiten Kontaktbereich 7 zur Verbindung mit dem Solarmodul,
wobei der zweite Kontaktbereich 7 an das Kontaktelement 17 anschließbar ist, das
mit der Anschlussfolie 3 des Solarmoduls verbunden ist.
Die für
die Zwischenverbindungsanordnung 15 beschriebene Anordnung
ist analog auch bei der Zwischenverbindungsanordnung 16 realisiert.
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In
der Verbindungsvorrichtung 10 in der Ausführungsform
nach 2b weist, von 2a abweichend,
die Zwischenverbindungsanordnung 15 einen ersten Kontaktbereich 6 auf,
der nur an ein Diodenbauelement 4 angeschlossen ist, beispielsweise
um das Solarmodul nur mit einer Bypass-Diode 4 zu ver schalten.
Weiterhin umfasst die Zwischenverbindungsanordnung 15 den
zweiten Kontaktbereich 7 zur Verbindung mit dem Solarmodul,
wie anhand von 2a erläutert. Die für die Zwischenverbindungsanordnung 15 beschriebene
Anordnung ist analog auch bei der Zwischenverbindungsanordnung 16 realisiert.
Im übrigen
wird auf die Ausführungen
zu 2a verwiesen. Die Ausführungsform nach 2b ist
prinzipiell auch auf die anderen Ausführungsformen, wie im weiteren
noch erläutert, übertragbar.
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Die
Zwischenverbindungsanordnungen 15 und 16 weisen
jeweils einen die Kontaktbereiche 6 und 7 verbindenden,
mittigen Verbindungskörper
auf, an dem die Kontaktbereiche 6 und 7 angeordnet
sind, wobei in der Ausführungsform
nach 2a beide Kontaktbereiche 6 und 7 in
Bezug auf den Verbindungskörper
abgewinkelt angeordnet sind. Auf diese Art ergibt sich ein Z-förmiger Körper der
Zwischenverbindungsanordnung, der in der vorliegenden Ausführungsform
als massives Metallteil ausgeführt
ist.
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Die
Zwischenverbindungsanordnungen 15 und 16 sind
mit einem Diodenbauelement 4 in Form einer Bypass-Diode über Anschlüsse 21 und 22 verbunden.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
kann die Bypass-Diode 4 über die Anschlüsse 21 und 22 auf
den Metallkörper
der Zwischenverbindungsanordnungen 6 und 7 aufgelötet, aufgeschweißt oder genietet
werden. Durch Herstellung von Flächenkontakten
kann eine gute Wärmeabfuhr
erzielt werden, wozu auch der massive Z-förmige Metallkörper beiträgt, der
seinerseits die Verlustwärme
der Bypass-Diode über
die Anschlusskontakte nach außerhalb
des Verbindergehäuses
abgibt.
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Wie
weiter in 2a dargestellt, sind in den Kontaktbereichen 6 und 7 der
Zwischenverbindungsanordnungen 15, 16 jeweilige
Anschlussbuchsen 13 und 14 vorgesehen, die mit
Kontaktfederelementen 5 versehen sind. Die Kontaktfederelemente 5 sind
beispielsweise in Form von Spiralfedern ausgeführt, die kreisförmig in
der jeweiligen Anschlussbuchse angeordnet sind. Die Kontaktfederelemente 5 bilden
bei Kontaktierung mit jeweiligen Kontaktstiften 19 bzw. 17 viele
Kontaktpunkte, womit eine zuverlässige Kontaktierung
ermöglicht
wird. Desweiteren sind die Kontaktfederelemente 5 derart
ausgestaltet, dass sie bei Kontaktierung mit einem Gegenkontaktelement, in
der Ausführungsform
nach 2a mit den Anschlussstiften 17 und 19,
eine nachgiebige Charakteristik aufweisen, um einen Toleranzausgleich
beim Anschluss des entsprechenden Kontaktbereichs zu ermöglichen.
Damit kann bei einer automatisierten Platzierung der Zwischenverbindungsanordnungen eine
geringfügige
verschobene Platzierung bzw. Verschwenkung der in Verbindung zu
bringenden Kontaktelemente zueinander ausgeglichen werden. Dies ist
insbesondere dann von Vorteil, wenn der Anschlussstift 17 aus
dem Solarmodul hervorragt, beispielsweise bei Vorsehen relativ dünner Schichten 101 und 103 anstelle
relativ dicker Glasabdeckungen. Auch in Bezug auf den Kontaktbereich 6 ist
bei einer automatisierten Kontaktierung durch den Anschlussstift 19 mit
Hilfe des Kontaktfederelements 5 ein gewisser Toleranzausgleich
ermöglicht.
Insgesamt ist durch Vorsehen der Zwischenverbindungsanordnungen 15 und 16 und
der beschriebenen Ausgestaltung der Kontaktbereiche 6 und 7 über eine
jeweilige Steckverbindung ein Anschluss der Anschlussleitung 2 (1)
an das Solarmodul 100 in einer automatisierten Art und
Weise ermöglicht.
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In 3 ist
eine Explosionsdarstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung 30 gezeigt.
Hierbei zeigt 3 schematisch die äußere Schicht 103 des
Solarmoduls mit einem Kontaktelement 37, das auf die Außenfläche des
Solarmoduls aufsetzbar ist. Um die Montage der Verbindungsvorrichtung 30 zu
erleichtern, wird das Kontaktelement 37 beispielsweise
mittels eines Klebestreifens leicht an der Außenfläche der Schicht 103 des
Solarmoduls befestigt. Über
die Durchgangsöffnung 105 werden
in Abweichung zum Ausführungsbeispiel
nach 2 die Anschlussfolien 3 aus
dem Solarmodul herausgeführt
und mit dem Kontaktelement 37 verbunden. Hierzu weist das
Kontaktelement 37 eine Umlenkführung 47 auf, die
den elektrischen Leiter 3 in Form der Anschlussfolie aus dem
Solarmodul herausführt
und in näherungsweise Normalrichtung
in Bezug auf die Außenfläche der Schicht 103 des
Solarmoduls in Richtung auf die Außenfläche des Solarmoduls umlenkt.
Es ergibt sich somit eine "bockartige" Umlenkführung 47, über welche
die Anschlussfolie 3 gelegt wird (vgl. auch 4).
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Darüber hinaus
weist das Kontaktelement 37 eine Anlagefläche 43 auf,
an die der herausgeführte elektrische
Leiter in Form der Anschlussfolie 3 anlegbar ist. Wie weiter
in 3 und 4 sichtbar weist das Kontaktelement 37 eine
Plat zierungs-Führungseinrichtung 44 auf,
hier in Form zweier Zapfen, die in Normalrichtung in Bezug auf die
Außenfläche des Solarmoduls
zeigen. Bei einer Platzierung des Verbindergehäuses 31 auf dem Solarmodul
wirkt die Platzierungs-Führungseinrichtung 44 des
Kontaktelements 37 mit einer korrespondierenden Führungseinrichtung 46 am
Verbindergehäuse 31 (vgl. 4) zusammen.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist die korrespondierende Führungseinrichtung 46 am Verbindergehäuse 31 als
den Zapfen 44 entsprechende Vertiefung ausgeführt, in
welche die Zapfen bei lagegerechter Positionierung des Verbindergehäuses 31 eingreifen.
Somit dient die Platzierungs-Führungseinrichtung
in Form der Zapfen 44 als Zentrierungshilfe für das Platzieren
des Verbindergehäuses,
womit dessen automatisierte Platzierung erleichtert wird, da entsprechende
Toleranzen bei der Platzierung minimiert werden.
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Wie
insbesondere im Zusammenhang mit 4 dargestellt,
ist der zweite Kontaktbereich 7 der Zwischenverbindungsanordnung 35 an
das Kontaktelement 37 über
ein Anschlusselement 34 in Form eines Anschlussstiftes
anschließbar.
Darüber
hinaus weist das Kontaktelement 37 eine Halteeinrichtung 45 auf,
die mit dem Anschlussstift 34 derart zusammenwirkt, dass
der Anschlussstift 34 den elektrischen Leiter 3 an
die Anlagefläche 43 des
Kontaktelements 37 andrückt.
Hierbei ist die Anlagefläche 43 des
Kontaktelements 37 derart ausgestaltet, dass der herausgeführte Leiter 3 im
Kontaktierungsbereich näherungsweise
parallel zur Längserstreckung des
Anschlussstifts 34 angeordnet ist, so dass der Anschlussstift 34 den
Leiter 3 quer zu seiner Längserstreckung und damit quer
zur Normalrichtung in Bezug auf die Außenfläche des Solarmoduls an die Anlagefläche 43 des
Kontaktelements 37 andrückt. Dies
wird dadurch ermöglicht,
dass der Anschlussstift 34 in der Halteeinrichtung 45 ein
Gegenlager findet, in welchem das Kontaktfederelement 42,
das auf dem Anschlussstift 34 angeordnet ist, eine Kraft
in Richtung auf die Anlagefläche 43 ausüben kann.
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Das
Kontaktfederelement 42 weist bei Kontaktierung sowohl mit
dem Kontaktbereich 7 als auch mit dem Kontaktelement 37 eine
nachgiebige Charakteristik auf, um einen gewissen Toleranzausgleich beim
Anschluss des Kontaktbereichs 7 an das Kontaktelement 37 zu
ermöglichen.
Das Kontaktelement 42 ist dazu beispielsweise als beidseitige
Blattfeder ausgeführt,
die mittig am An schlussstift 34 befestigt ist. Die Durchführungsöffnung 41 in
der Zwischenverbindungsanordnung 35 ist derart ausgestaltet,
dass der Anschlussstift 34 in mehreren verdrehten Positionen,
insbesondere in 90°-Winkeln
verdrehbar, anordenbar ist. Damit kann unterschiedlichen Anschlussrichtungen
Rechnung getragen werden, beispielsweise wenn die Anschlussfolie 3 in
einer um 90° verdrehten
Position aus dem Solarmodul herausgeführt wird. In diesem Fall wird
das Kontaktelement 37 entsprechend verdreht, jedoch kann
die Zwischenverbindungsanordnung 35 in ihrer gezeigten
Position verbleiben, da der Anschlussstift 34 entsprechend verdreht
werden kann.
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Wie
in 3 und 4 weiterhin dargestellt, weist
der Kontaktbereich 6 eine Kontaktierungsöffnung 33 auf,
in welche zur Herstellung einer Kontaktierung ein Gegenkontaktelement
in Form eines Anschlussstifts 39 einführbar ist. Die Kontaktierungsöffnung verjüngt sich
in Einführungsrichtung
des Gegenkontaktelements, um einen Toleranzausgleich beim Anschluss
des Kontaktbereichs zu ermöglichen.
Eine Anschlusseinrichtung 32, welche den Anschlussstift 39 beinhaltet,
ist wiederum als Steckverbindungsanordnung ausgebildet. Der Anschlussstift 39 weist
ein Kontaktfederelement 5 auf, welches als den Kontaktstift 39 umgebende
Spiralfeder ausgeführt
sein kann und das bei Kontaktierung mit der trichterförmigen Kontaktierungsöffnung 33 eine nachgiebige
Charakteristik aufweist, um einen Toleranzausgleich beim Anschluss
des Kontaktbereichs 6 zu ermöglichen. Ein derartiges Kontaktfederelement 5,
welches auch andere Ausführungsformen umfassen
kann, könnte
grundsätzlich
auch auf der anderen Seite des Anschlussstifts 39 vorgesehen werden.
Auch könnte
als Verbindungstechnologie statt dem Kontaktieren ein Löten, Schweißen, Klemmen,
Schneidklemmen, etc. eingesetzt werden.
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Wie
weiter in 3 und 4 dargestellt,
ist die Zwischenverbindungsanordnung 35 mit einer Bypass-Diode 4 versehen,
die im vorliegenden Ausführungsbeispiel über Buchsenkontakte 38,
welche in entsprechende Öffnungen 40 eingebracht
sind, mit den Zwischenverbindungsanordnungen 35 und 36 kontaktiert
ist. Auch in diesem Fall könnte
als alternative Verbindungstechnologie ein Löten, Schweißen, Klemmen, Schneidklemmen
etc. eingesetzt werden. Eine steckbare Verbindung der Bypass-Diode 4 hat den
Vorteil, dass diese bei Bedarf austauschbar ist.
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Die
oben beschriebene Anordnung in Bezug auf die Zwischenverbindungsanordnung 35 gilt
in analoger Weise auch für
die Zwischenverbindungsanordnung 36, wie in 3 schematisch
dargestellt.
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Die
dargestellten Komponenten können
in dem Verbindergehäuse 31 vorassembliert
angeordnet werden, bevor das Verbindergehäuse 31 auf dem Solarmodul
platziert wird. Über
das Kontaktelement 37 ist die Anschlussfolie 3 montagegerecht
vorbereitet, so dass das vorassemblierte Verbindergehäuse 31 lediglich
auf das Kontaktelement 37 aufgesetzt werden muss, um eine
Kontaktierung zwischen Zwischenverbindungsanordnungen 35, 36 und
Kontaktelement 37 herzustellen. Hierzu greifen die Zapfen 44 in
entsprechende Öffnungen 46,
wie beschrieben, ein. Über
die Blattfeder 42 am Anschlussstift 34 ist bei
Kontaktierung des Kontaktbereichs 7 mit dem Kontaktelement 37 ein
gewisser Toleranzausgleich möglich.
Damit ermöglicht
die Erfindung in vorteilhafter Weise, dass das Verbindergehäuse 31 mit
den vorab assemblierten Kontaktierungselementen automatisierbar
auf das Solarmodul mittels einer Steckverbindung aufsteckbar ist.
Bei der Ausführungsform nach 3 und 4 muss
hierzu das Solarmodul nicht verändert
werden, vielmehr wird die herausgeführte Anschlussfolie montagegerecht
vorbereitet.
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In 5 bis 8 sind
Darstellungen einer dritten Ausführungsform
einer Verbindungsvorrichtung 60 gemäß der Erfindung gezeigt. Hierbei ähnelt die
Ausführungsform
gemäß 5 bis 8 in
weiten Teilen dem Konzept gemäß der Ausführungsform nach 3 und 4 in
der Weise, dass bei beiden Ausführungsformen
die herausgeführte
Anschlussfolie des Solarmoduls montagegerecht für eine Kontaktierung durch
die Verbindungsvorrichtung vorbereitet wird.
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Die
Zwischenverbindungsanordnung 65 kann wie die Zwischenverbindungsanordnung 35 nach 3 und 4 als
Stanzbiegeteil ausgeführt sein.
Die trichterförmige
Kontaktierungsöffnung 63 kann
als Durchzug für
den Anschlussstift 69 (vgl. 6) ausgeführt sein.
Der Anschlussstift 69 weist wiederum ein Kontaktfederelement 5 in
Form einer Spiralfeder auf seinem Umfang auf. Über eine Durchgangsöffnung 70 ist
eine Bypass-Diode mit der Zwischenverbindungsan ordnung 65 verbindbar.
Weiterhin ist in dieser Ausführungsform
ein Anschlusselement 64 in Form eines breiteren Anschlussstifts
vorgesehen, der mit vier Kontaktfederelementen 72 verbunden
ist, die an einer zentralen Kontaktfederbefestigung 77 befestigt
sind, die geschweißt
und/oder geclincht (geklemmt) sein kann. Die Durchgangsöffnung 71 in
der Zwischenverbindungsanordnung 65 zur Durchführung des
Anschlussstifts 64 ist in der vorliegenden Ausführungsform
kreuzförmig
ausgebildet, um ein Verdrehen des Anschlussstifts 64, insbesondere
in um 90°-Winkeln
verdrehten Positionen, zu ermöglichen.
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Über den
Anschlussstift 64 ist die Zwischenverbindungsanordnung 65 der
Verbindungsvorrichtung 60, wie in 5 dargestellt,
mit einem Kontaktelement 67, 68 verbindbar, das
auf der Außenfläche des
Solarmoduls angeordnet ist. Wie insbesondere anhand von 7 und 8 näher dargestellt,
weist das Kontaktelement einen Halterahmen 68 auf, in welchem
ein Kontakteinsatz 67 angeordnet ist, welcher eine Anlagefläche 73 aufweist.
An dieser Anlagefläche 73 liegt
der herausgeführte
elektrische Leiter in Form der Anschlussfolie 3 an, wobei
der Halterahmen 68 derart mit dem Anschlussstift 64 zusammenwirkt,
dass der Anschlussstift die Anschlussfolie 3 an die Anlagefläche 73 des
Kontakteinsatzes 67 andrückt. Wie aus 5 und 7 hervorgeht,
ist die Anschlussfolie 3 näherungsweise parallel zur Längserstreckung
des Anschlussstifts 64 aus dem Solarmodul herausgeführt, wobei
der Anschlussstift 64 die Anschlussfolie 3 über die
Kontaktfedern 72 quer zu seiner Längserstreckung an die Anlagefläche 73 andrückt. Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist in dem Kontakteinsatz 67 ein Federelement 75 angeordnet,
insbesondere in Form einer Blattfeder, das zwischen dem Anschlussstift 64 und
der Anschlussfolie 3 angeordnet ist zum Festklemmen der
Anschlussfolie im Kontaktelement.
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Der
Halterahmen 68 kann, wie in 8 dargestellt,
auf verschiedene Art ausgeführt
sein, so dass Einführöffnungen 76 für die Anschlussfolien
an unterschiedlichen Positionen vorgesehen werden können. Damit
kann auch hier unterschiedlichen Folienpositionierungen im Solarmodul
Rechnung getragen werden, so dass in Kombination mit der Kreuzkontaktierungsöffnung 71 das
Solarmodul auch bei unterschiedlichen Anschlussfolienführungen
kontaktiert werden kann. Die Kreuzförmige Durchgangsöffnung 71 kann
alternativ auch als Durchzug (zum Beispiel in Bezug auf die Ausführungsform
nach 2) realisiert werden.
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In 8 ist
weiterhin angedeutet, dass auch der Halterahmen 68 mit
einer Platzierungs-Führungseinrichtung 74 versehen
werden kann, die mit einer korrespondierenden Führungseinrichtung am Verbindergehäuse zusammenwirkt.
Damit ist auch am Halterahmen 68 eine Zentrierungshilfe
für die Platzierung
des Verbindergehäuses
vorgesehen. Ebenso ist es möglich,
wie auch bei der Ausführungsform
nach 3 und 4, eine entsprechende Zentrierungshilfe
auf der Unterseite des Kontaktelements bzw. Halterahmens vorzusehen
zum Platzieren auf dem Solarmodul, wobei eine derartige Zentrierungshilfe
beispielsweise in die Durchführungsöffnung 105 für das Herausführen der
Anschlussfolie eingreift.
-
Somit
ist auch gemäß der Ausführungsform nach 5 bis 8 eine
automatisierte Platzierung einer vorassemblierten Verbindungsvorrichtung 60 auf
einem Solarmodul ermöglicht,
indem die Zwischenverbindungsanordnung 65 über den
Anschlussstift 64 mit der vorbereiteten Anschlussfolie 3 über das
Kontaktelement 67 kontaktiert wird. Hierbei sorgen die
Blattfedern 72 sowohl in Verbindung mit dem Kontaktbereich 7 als
auch mit dem Kontaktelement 67 für einen gewissen Toleranzausgleich
beim Platzieren der Verbindungsvorrichtung 60 auf dem Solarmodul. Über eine
Anschlusseinrichtung 62, hier in Form einer Steckverbindungsanordnung,
kann ein Anschluss zu einer externen Anschlussleitung 2 (1)
hergestellt werden. Hierzu muss lediglich ein korrespondierender
Steckverbinder am Verbindergehäuse 61 der
Verbindungsvorrichtung 60 eingesteckt werden.
-
In
der obigen Beschreibung wurde vorwiegend auf einen Einzelanschluss
an einem Solarmodul Bezug genommen. In diesem Zusammenhang wird
darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße Prinzip auch für mehrere
entsprechende Anschlussfolienanschlüsse am Solarmodul angewendet werden
kann, wobei entsprechend eine Mehrzahl von Kontaktelementen bzw.
Zwischenverbindungsanordnungen vorzusehen ist. Auch wird nochmals
darauf hingewiesen, dass die gezeigten Verbindungstechnologien grundsätzlich auch
durch die verschiedentlich genannten, anderen Verbindungstechnologien
ersetzt werden können,
wo dies zweckmäßig ist. Desweiteren
sind die mit Bezug auf die entsprechenden Ausführungsbeispiele beschriebenen
Komponenten nicht auf Anwendung in diesen Ausführungsbeispielen beschränkt. Vielmehr
ist es auch möglich, dass
die eine oder andere Komponente eines Ausführungsbeispiels auch zweckmäßig in entsprechender
Weise in einem anderen Ausführungsbeispiel eingesetzt
werden kann und umgekehrt. Mit Bezug auf die Zwischenverbindungsanordnung 35 und 65 in Verbindung
mit den Anschlussstiften 34 und 64 ist es auch
möglich,
diese Komponenten nicht als separate Teile auszuführen, sondern
die Anschlussstifte 34 und 64 in die Zwischenverbindungsanordnung 35 bzw. 65 zu
einem Teil zu integrieren.
-
- 1,
10, 30, 60
- Verbindungsvorrichtung
- 2
- Anschlussleitung
- 3
- elektrischer
Leiter
- 4
- Diodenbauelement
- 5
- Kontaktfederelement
- 6,
7
- Kontaktbereich
- 11,
31, 61
- Verbindergehäuse
- 12,
32, 62
- Anschlusseinrichtung
- 13,
14, 33, 63
- Kontaktierungsöffnung
- 14
- Anschlussbuchse
- 15,
16, 35, 36, 65
- Zwischenverbindungsanordnung
- 17,
37
- Kontaktelement
- 18
- Metallfolie
- 19,
39, 69
- Anschlussstift
- 21,
22
- Anschluss
- 34,
64
- Anschlussstift
- 38
- Buchsenkontakt
- 40,
41, 70, 71
- Durchführungsöffnung
- 42,
72
- Kontaktfederelement
- 43,
73
- Anlagefläche
- 44,
74
- Platzierungs-Führungseinrichtung
- 45
- Halteeinrichtung
- 46
- Führungseinrichtung
- 47
- Umlenkführung
- 67
- Kontakteinsatz
- 68
- Halterahmen
- 75
- Federelement
- 76
- Einführöffnung
- 77
- Kontaktfederbefestigung
- 100
- Solarmodul
- 101,
103
- Schicht
- 102
- Solarzelle
- 104
- elektrisches
Anschlusssystem
- 105
- Durchführungsöffnung
- 107
- Klebstoff