DE102008023108A1

DE102008023108A1 - Kantenverbinder für ein Solarmodul, Steckverbinder zur Verbindung mit dem Kantenverbinder sowie Solarmodul mit einem derartigen Kantenverbinder

Info

Publication number: DE102008023108A1
Application number: DE102008023108A
Authority: DE
Inventors: Markus Strelow; Bernd Kosch; Heinz Scherer; Andreas Wöber
Original assignee: Tyco Electronics AMP GmbH
Current assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Priority date: 2008-05-09
Filing date: 2008-05-09
Publication date: 2009-11-19

Abstract

Ein Kantenverbinder (10, 20) für ein Solarmodul (80) umfasst wenigstens eine Diode (4), die in dem Kantenverbinder angeordnet ist und mindestens einen elektrischen Anschlussbereich (42) aufweist zur elektrischen Verbindung der Diode, sowie wenigstens ein Anschlusselement (12), das um einen Umfang des Anschlussbereichs (42) der Diode herum angeordnet ist und diesen elektrisch kontaktiert. Das Anschlusselement (12) ist mit wenigstens einem Anschlussfolienleiter (5) verbunden, der in einem Randbereich des Solarmoduls (80) mit einem elektrischen Anschlusssystem (71) des Solarmoduls verbindbar ist. Mit Vorsehen des Anschlusselements wird eine sicherere Kontaktierung der Diode ermöglicht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kantenverbinder für ein Solarmodul mit wenigstens einer Diode, die in dem Kantenverbinder angeordnet ist und mindestens einen elektrischen Anschlussbereich aufweist zur elektrischen Verbindung der Diode. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Steckverbinder, der eingerichtet ist zur Verbindung mit einem derartigen Kantenverbinder, sowie eine Verbindungsanordnung für ein Solarmodul mit einem derartigen Kantenverbinder und einem derartigen Steckverbinder. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Solarmodul zur photovoltaischen Erzeugung elektrischer Energie mit einem derartigen Kantenverbinder.
Ein photovoltaisches Solarmodul umfasst typischerweise eine Schichtenanordnung mit beispielsweise einer rückseitigen und einer vorderseitigen Glasabdeckung mit geringem Adsorptionsgrad, wobei einzelne Solarzellen zur photovoltaischen Erzeugung von elektrischer Energie zwischen diesen Glasabdeckungen angeordnet sind. Solarmodule dieser Art werden üblicherweise unter mechanischer und elektrischer Verbindung zu Solarmodulanordnungen zusammengesetzt, wobei die elektrischen Anschlusssysteme der unterschiedlichen Solarmodule zur elektrischen Verschaltung ihrer jeweiligen Solarzellen durch entsprechende elektrische Verbindungseinrichtungen miteinander verbunden werden.
Ein photovoltaisches Solarmodul in Plattenform ist insbesondere aus EP 0 798 787 A2 bekannt. Darin ist ein photovoltaisches Solarmodul in Plattenform beschrieben, insbesondere zur Verwendung als Fassaden- oder Dachelement, mit einer dem einfallenden Licht zugewandten Außenscheibe, wenigstens einer in Lichteinfallsrichtung dahinter unter Erzeugung eines Scheibenzwischenraums mit Abstand angeordneten Innenplatte und einem die Außenscheibe und die Innenplatte umlaufend dicht miteinander verbindenden Randaufbau. Innerhalb des Solarmoduls sind Anschlussleitungen zum elektrischen Verbinden mit benachbarten weiteren Solarmodulen in den Bereich des Randes geführt, wobei die Anschlussleitungen an einer in den Scheibenzwischenraum ragenden, in das Gießharz oder die Verbundfolie eingebetteten Anschlussfahne befestigt und aus dem Plattenaufbau herausgeführt sind. Die Anschlussfahne ist mit einer sich außerhalb des Plattenaufbaus erstreckenden Isolierhülse verbunden, wobei deren Anschlusselemente mit jeweils einer durch die Isolierhülse gelegten Anschlussleitung verbunden und mit entsprechenden Anschlusselementen benachbarter Solarmodule verschaltbar sind. Die Isolierhülse ruht außerhalb des Plattenaufbaus auf dem Rand oder der Kante desselben, wobei die Anschlussfahne starr mit der hohlzylindrischen Isolierhülse verbunden ist.
Ein Vorteil eines derartigen Solarmoduls ist, dass auch Baupersonal durch einfaches Zusammenfügen von Modulen unter Verwendung der hülsenendseitigen Anschlusselemente ein solartechnisches System installieren kann. Ein Nachteil kann jedoch darin bestehen, dass die Kontaktierung zwischen den aus dem Solarmodul herausgeführten elektrischen Anschlussleitungen und der in der Isolierhülse angeordneten Diode nicht immer zuverlässig zustande kommt oder über die Lebensdauer zuverlässig bleibt. Insbesondere besteht die Gefahr beispielsweise bei einer Verlötung der Anschlussleitungen mit der Diode, dass sich kalte Lötstellen bilden bzw. sich durch das Umspritzen der Diode mit Kunststoffmaterial infolge der beim Umspritzen auftretenden hohen Temperaturen die Verbindung zumindest teilweise wieder lösen kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kantenverbinder für ein Solarmodul anzugeben, der es ermöglicht, dass zwischen den aus dem Solarmodul herausgeführten Anschlussleitungen und der im Kantenverbinder angeordneten Diode eine zuverlässige elektrische Verbindung hergestellt wird.
Die Erfindung betrifft einen Kantenverbinder für ein Solarmodul gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Steckverbinder nach Anspruch 14, der eingerichtet ist zur Verbindung mit einem Kantenverbinder gemäß der vorliegenden Erfindung. Außerdem betrifft die Erfindung eine Verbindungsanordnung für ein Solarmodul nach Anspruch 19 mit wenigstens einem Kantenverbinder und einem Steckverbinder gemäß der vorliegenden Erfindung. Zusätzlich betrifft die Erfindung ein Solarmodul zur photovoltaischen Erzeugung elektrischer Energie nach Anspruch 20 mit einem erfindungsgemäßen Kantenverbinder, der in einem Randbereich der Schichtenanordnung des Solarmoduls angeordnet ist.
Der Kantenverbinder gemäß der vorliegenden Erfindung enthält wenigstens eine Diode, die in dem Kantenverbinder angeordnet ist und mindestens einen elektrischen Anschlussbereich aufweist zur elektrischen Verbindung der Diode. Weiterhin enthält der Kartenverbinder wenigstens ein Anschlusselement, das um einen Umfang des Anschlussbereichs der Diode herum angeordnet ist und diesen elektrisch kontaktiert. Hierbei ist das Anschlusselement mit wenigstens einem Anschlussfolienleiter verbunden, der in einem Randbereich des Solarmoduls mit einem elektrischen Anschlusssystem des Solarmoduls verbindbar ist.
Die Erfindung weist dabei den Vorteil auf, dass mit Anordnung des Anschlusselements um den Umfang des Anschlussbereichs der Diode herum eine verbesserte Kontaktierung der Diode erreicht werden kann, wobei das Anschlusselement andererseits mit dem Anschlussfolienleiter, der aus dem Solarmodul herausgeführt ist, verbunden ist. Beispielsweise kann das Anschlusselement mit dem Anschlussbereich der Diode vercrimpt werden, während der Anschlussfolienleiter mit dem Anschlusselement an wenigstens einer Kontaktstelle insbesondere verschweißt oder verlötet ist. Als Crimpformen sind vielfältige Ausführungen denkbar. Das Anschlusselement und der Anschlussfolienleiter können auch als einteilige Komponente ausgeführt werden. Gegenüber einer direkten elektrischen Kontaktierung zwischen Anschlussfolienleiter und Anschlussbereich der Diode lässt sich so eine dauerhaft zuverlässigere Kontaktierung zwischen Diode und Anschlussfolienleiter erreichen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Anschlussbereich der Diode als Diodenanschlussdraht ausgeführt, wobei das Anschlusselement in wenigstens einem Teilbereich hohlförmig oder geöffnet ist und in diesem Teilbereich über den Diodenanschlussdraht geschoben ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Anschlusselement beispielsweise als Stiftkontakt oder Buchsenkontakt ausgeführt, wodurch sich der vorteilhafte Effekt ergibt, dass das derart ausgebildete Anschlusselement außerdem als Teil einer Steckverbindungsvorrichtung des Kantenverbinders verwendbar ist. Auf diese Art kann der Kantenverbinder über eine steckbare Verbindung mit weiteren Kantenverbindern und/oder mit einem Steckanschluss eines Anschlusskabels in einfacher Art und Weise verbunden werden, ohne dass hierzu aufwändige Installationsarbeiten notwendig sind. Die weiteren Kantenverbinder können beispielsweise in dem selben Solarmodul angeordnet sein oder in benachbarten Modulen, wenn mehrere Solarmodule zu einer Solarmodulanordnung zusammengeschaltet werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Diode und das Anschlusselement von einem Kantenverbindergehäuse umgeben, wobei das Anschlusselement und, je nach Ausführung, wenigstens eine Stirnseite des Kantenverbindergehäuses eine Steckverbindungsvorrichtung bilden zum Anschluss einer korrespondierenden Gegen-Steckverbindungsvorrichtung, beispielsweise eines benachbarten Kantenverbinders oder eines Anschlusskabels, an welchem die Gegen-Steckverbindungsvorrichtung angebracht ist. Es können jedoch auch, je nach Ausführung, beide Stirnseiten des Kantenverbindergehäuses verschlossen sein.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ragt wenigstens ein Teil des Kantenverbindergehäuses in montiertem Zustand in einen Zwischenbereich einer Schichtenanordnung des Solarmoduls hinein und umgibt einen Teil des Anschlussfolienleiters, bildet somit eine Stütze für den herausgeführten Anschlussfolienleiter im Randbereich des Solarmoduls.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Diode in einem Diodengehäuse vorgesehen, ist beispielsweise in dem Diodengehäuse vergossen oder von dem Diodengehäuse umspritzt, wobei das Diodengehäuse wenigstens einen Teil des Anschlusselements einschließt. Dadurch erhält man eine kompakte Diodenanordnung, bei welcher die Anschlusselemente mit in das Diodengehäuse integriert sind, wodurch die Diodenanordnung samt Anschluss elementen beim Integrieren in das Kantenverbindergehäuse besser handhabbar sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung schließt das Diodengehäuse neben dem wenigstens einen Teil des Anschlusselements zusätzlich die Kontaktstelle mit ein, an welcher der Anschlussfolienleiter mit dem Anschlusselement verbunden ist. Mit anderen Worten, sind die Diode, die Anschlusselemente zum Kontaktieren der Anschlussfolien, die aus dem Solarmodul herausgeführt sind, sowie die Kontaktstellen, an welchen die Anschlussfolien mit den Anschlusselementen verbunden sind, in dem Diodenkörper bzw. dem Diodengehäuse eingebettet. Dadurch kann die Diode besser gehandhabt und mit dem Kantenverbindergehäuse umspritzt werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Kantenverbindergehäuse an einer Stirnseite, an welcher kein elektrischer Anschluss erfolgt, oder an beiden Stirnseiten geschlossen ausgebildet. In diesem Fall dient der Kantenverbinder lediglich an einer Stirnseite zur Verbindung mit einem weiteren Kantenverbinder und/oder mit einem Anschlusskabel, bzw. dient in dem Fall, dass er an beiden Stirnseiten geschlossen ausgebildet ist, lediglich zur Verbindung der Diode mit dem Anschlusssystem des Solarmoduls.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann eine Steckverbindungsvorrichtung an einer Stirnseite des Kantenverbindergehäuses mit einem Blindabschluss verschlossen werden, wenn an dieser Stirnseite des Kantenverbinders kein elektrischer Anschluss erfolgen soll.
Weiterhin können das Anschlusselement und der Anschlussfolienleiter als einteiliges Element ausgeführt sein, das einerseits um den Umfang des Anschlussbereichs der Diode herum angeordnet ist und diesen elektrisch kontaktiert, und andererseits in dem Randbereich des Solarmoduls mit dem elektrischen Anschlusssystem des Solarmoduls verbindbar ist. Die Herstellung eines derartigen einteiligen Elements ist auf vielfältige Weise möglich, beispielsweise aus einem einteiligen gebogenen Metallteil.
Die Erfindung betrifft außerdem einen Steckverbinder, der eingerichtet ist zur Verbindung mit einem Kantenverbinder gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei der Steckverbinder eine Anschlusseinrichtung aufweist, die zur steckbaren Kontaktierung mit dem Anschlusselement des Kantenverbinders ausgebildet ist.
Beispielsweise weist eine solche Anschlusseinrichtung eines Steckverbinders eine bestimmte Kodierung auf, etwa zur Unterscheidung von Plus und Minus, so dass immer eine verpolungssichere Steckverbindung zwischen Kantenverbinder und Steckverbinder ermöglicht wird. Außerdem kann am Steckverbinder eine entsprechende Verrastungsvorrichtung vorgesehen sein, die bei Kontaktierung des Steckverbinders mit dem Anschlusselement des Kantenverbinders mit einer Gegen-Verrastungseinrichtung am Kantenverbinder in Wechselwirkung tritt, um die Kontaktierung mit dem Anschlusselement des Kantenverbinders zu sichern. Diese Verrastungseinrichtung kann so ausgebildet sein, dass diese nur mit Hilfe eines Werkzeugs von der Gegen-Verrastungseinrichtung lösbar ist.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Verbindungsanordnung für ein Solarmodul mit wenigstens einem Kantenverbinder und einem Steckverbinder der vorbeschriebenen Art, bei der das Anschlusselement des Kantenverbinders mit der Anschlusseinrichtung des Steckverbinders in einer Steckverbindung kontaktiert ist.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Solarmodul zur photovoltaischen Erzeugung elektrischer Energie mit einer Schichtenanordnung umfassend eine flächenartige erste und zweite Schicht, die mit einem Abstand zueinander angeordnet sind, und wenigstens eine Solarzelle, die zwischen den Schichten angeordnet ist, und mit einem elektrischen Anschlusssystem zur elektrischen Verschaltung der Solarzelle, wobei das elektrische Anschlusssystem mit einem erfindungsgemäßen Kantenverbinder in einem Randbereich der Schichtenanordnung verbunden ist.
Weitere vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren, die verschiedene Ausführungsformen in Bezug auf die Erfindung darstellen, näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Darstellung eines beispielhaften Solarmoduls in einer frontalen Querschnittsansicht der Schichtenanordnung mit einer schematischen Darstellung eines exemplarischen Kantenverbinders, der mit dem Solarmodul verbunden ist,
2 eine Ausführungsform eines Teils eines erfindungsgemäßen Kantenverbinders,
3 eine Querschnittsansicht der Ausführungsform eines Kantenverbinders gemäß 2 in montiertem Zustand an einem Solarmodul,
4 eine Ausführungsform eines Teils eines erfindungsgemäßen Kantenverbinders,
5 eine weitere Ausführungsform eines Teils eines erfindungsgemäßen Kantenverbinders,
6 bis 11 weitere Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Kantenverbinders,
12 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kantenverbinders,
13 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kantenverbinders,
14 bis 17 weitere Varianten von Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Kantenverbinders,
18 Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Steckverbinders zur Verbindung mit einer vorbeschriebenen Ausführungsform eines Kantenverbinders,
19 weitere Ausfürhungsformen eines Steckverbinders.
In 1 ist ein beispielhaftes Solarmodul dargestellt, das in einem Randbereich mit einem Kantenverbinder verbunden ist. Das Solarmodul 80 umfasst eine Schichtenanordnung, die mehrere Schichten in einem Schichtenverbund umfasst, wie insbesondere anhand von 3 ersichtlich. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel bildet eine flächenartige erste Schicht 81 in Form einer Glasplatte eine vorderseitige Glasabdeckung mit geringem Adsorptionsgrad, die zum Schutz von in Lichteinfallsrichtung hinter ihr angeordneten Komponenten dient. Eine zweite flächenartige Schicht 82 ist ebenfalls in Form einer Glasplatte oder einem anderen Material ausgeführt und bildet eine rückseitige Innenplatte des Solarmoduls 80, wobei die Schichten 81 und 82 mit einem Abstand zueinander angeordnet sind unter Bildung eines Zwischenraums. In dem Zwischenraum zwischen den Schichten 81 und 82 sind eine oder mehrere Solarzellen 70 angeordnet, die über ein elektrisches Anschlusssystem 71 miteinander verschaltet sind. Die Solarzellen 70 sind zwischen den Schichten 81 und 82 in einem Einbettungsmaterial eingebettet, das in 1 und 3 nicht näher dargestellt ist. Das Einbettungsmaterial verklebt den Schichtenaufbau, wenn es im Herstellungsprozess der Schichtenanordnung aufgeschmolzen wird. Dadurch bildet sich ein kompakter Schichtenaufbau im Wesentlichen ohne Lufteinschlüsse, wobei mit Bildung des Schichtenverbunds außerdem ein Kantenverbinder 10, 20 (sog. Edgeconnector) mit in den Schichtaufbau eingebracht wird, wie in 3 näher dargestellt. Dazu ragt ein Teil 6 des Kantenverbindergehäuses 11, 21 in den Zwischenbereich der Schichtenanordnung hinein und wird mit dem Einbettungsmaterial bei der Herstellung des Solarmoduls vergossen. Anstelle von Glasplatten 81, 82 kann für die Schichtenanordnung auch ein flexibles, beispielsweise folienartiges transparentes Material verwendet werden, etwa zur Herstellung von sogenannten Dünnschichtmodulen. Insbesondere in diesem Zusammenhang ist es Ziel, durch eine geringe Baugröße des Kantenverbinders eine versteckte Anordnung des Kantenverbinders zu erreichen, der beispielsweise in einem Rahmen des Solarmoduls platzsparend angeordnet werden kann.
Wie weiter in 1 dargestellt sind in diesem Beispiel die einzelnen Solarzellen 70 über das elektrische Anschlusssystem 71 seriell verschaltet, wobei der Anfang und das Ende der Serienschaltung der Solarzellen 70 von Anschlussfolienleitern 5 kontaktiert werden. Der Kantenverbinder 10, 20 dient in diesem Ausführungsbeispiel zum elektrischen Anschluss des Solarmoduls 80 an Anschlusskabel 2, 3. Hierzu ist der Kantenverbinder 10, 20 in einem seitlichen Randbereich des Solarmoduls 80, wie in 3 dargestellt, verbunden, wobei der Teil 6 des Kantenverbindergehäuses 11, 21, der in die Schichtenanordnung hineinragt, einen Teil des Anschlussfolienleiters 5 zum mechanischen bzw. elektrischen Schutz und für eine mechanische Stützfunktion umgibt.
In einer anderen Ausführungsform kann der Kantenverbinder 10, 20 statt mit einem Anschlusskabel auch mit einem anderen Kantenverbinder kontaktiert werden, der in dem selben Solarmodul 80 angrenzend angeordnet ist oder der im benachbarten Solarmodul in dessen Randbereich angeordnet ist. Der Kantenverbinder 10, 20 kann im Grunde eine beliebige Länge aufweisen, erstreckt sich beispielsweise, wie in 1 dargestellt, nur entlang eines Teilbereichs einer Kante des Solarmoduls 80. Auch können mehrere Kantenverbinder an unterschiedlichen Seiten des Solarmoduls 80 angeordnet sein, beispielsweise in diagonaler Anordnung (zum Beispiel Plus-Anschluss links oben und Minus-Anschluss rechts unten oder dergleichen).
Wie weiter in 1 schematisch dargestellt, ist in dem Kantenverbinder 10, 20 eine Diode 4 enthalten, die als sogenannte Bypass-Diode ausgeführt ist. Eine solche Bypass-Diode ist üblicherweise vorgesehen, um einen Strom an der Gruppe von Solarzellen 70 vorbeizuleiten, wenn eine oder mehrere Solarzellen nicht oder nur eingeschränkt Energie erzeugen. Hierbei ist die Diode 4 zwischen die herausgeführten Anschlussfolienleiter 5 geschaltet.
In 2 ist eine Ausführungsform eines Teils eines erfindungsgemäßen Kantenverbinders dargestellt. Die Diode 4 ist in einem Diodengehäuse 41 angeordnet, wobei elektrische Anschlussbereiche 42 in Form von jeweiligen Diodenan schlussdrahten (”Diodenbeinchen”) aus dem Gehäuse herausragen, um den in dem Diodengehäuse 41 angeordneten Diodenhalbleiter elektrisch zu verbinden. Um den Umfang eines Diodenanschlussdrahts 42 herum ist ein Anschlusselement 12 vorgesehen, das den jeweiligen Diodenanschlussdraht 42 elektrisch kontaktiert. Beispielsweise ist das Anschlusselement 12 als Kontaktstift ausgeführt, der wenigstens in einem Teilbereich hohlförmig ist und in diesem Teilbereich über den jeweiligen Diodenanschlussdraht 42 geschoben ist. Die Anschlusselemente 12 sind weiterhin mit einem jeweiligen Anschlussfolienleiter 5 verbunden, der in einem Randbereich des Solarmoduls mit dem elektrischen Anschlusssystem 71 verbindbar ist, wie in den 1 und 3 gezeigt.
Zur Herstellung einer sicheren Kontaktierung zwischen Anschlusselement 12 und Diodenanschlussdraht 42 ist das Anschlusselement 12 mit dem Diodenanschlussdraht 42 vercrimpt, wie in 2 anhand der Crimpbereiche 14 sichtbar. Als Crimpformen sind auch andere Ausführungen denkbar, wie bespielsweise sogenanntes F-Crimpen oder Vierkant-Crimpen. Dadurch ist eine sichere Kontaktierung zwischen Anschlusselement 12 und Diodenanschlussdraht 42 gewährleistet, die auch durch das spätere Aufbringen des Kantenverbindergehäuses, wenn die Diode 4 und die Anschlusselemente 12 mit Kunststoffmaterial umspritzt bzw. umgossen werden, nicht beeinträchtigt wird. Der jeweilige Anschlussfolienleiter 5 ist hingegen mit dem Anschlusselement 12 an wenigstens einer Kontaktstelle verschweißt oder verlötet. Wie anhand von 4 und 5 näher dargestellt, kann es hierzu vorteilhaft sein, wenn am jeweiligen Anschlusselement 12 eine Kontaktverdickung 13 vorgesehen ist, um welche der Anschlussfolienleiter 5 herumgelegt wird und über den so vergrößerten Umfang verschweißt oder verlötet wird.
Auf diese Art und Weise lässt sich ein Kantenverbinder für ein Solarmodul herstellen, in welchem die Diode 4 in zuverlässiger Weise mit den Anschlussfolienleitern 5 verbunden ist, insbesondere wenn die Anordnung aus Diode 4, Anschlusselementen 12 und Anschlussfolienleitern 5 in das Kantenverbindergehäuse eingespritzt oder eingegossen sind, wie in 3 dargestellt.
In 4 und 5 sind Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Kantenverbinders dargestellt, bei welchen im Unterschied zu der Ausführungsform nach 2 das Diodengehäuse der Diode 4 in unterschiedlicher Weise ausgeführt ist. In 4 und 5 ist ein Diodenhalbleiter 44 dargestellt, der beidseitig mit einem jeweiligen Diodenanschlussdraht 42 verbunden ist. Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 4 sind neben dem Diodenhalbleiter 44 auch die beidseitig angrenzenden Anschlusselemente 12 teilweise in dem Diodengehäuse 43 vergossen oder umspritzt, so dass die Kontaktstelle, an welcher das jeweilige Anschlusselement 12 mit dem jeweiligen Diodenanschlussdraht 42 verbunden ist, von dem Diodengehäuse 43 umgeben ist.
In der Ausführungsform nach 5 schließt das Diodengehäuse 45 darüber hinaus zusätzlich die Kontaktstellen mit ein, an welchen die Anschlussfolienleiter 5 mit dem jeweiligen Anschlusselement 12 verbunden sind. Somit sind in der Ausführungsform nach 5 die Folienanschlusskontaktstellen sowie Teile der Anschlusselemente 12 in dem Diodengehäuse 45 eingebettet. Dadurch kann die Diode insgesamt besser gehandhabt und von dem Kunststoffmaterial des Kantenverbindergehäuses umspritzt werden.
In 6 ist eine Ausführungsform eines Kantenverbinders 10 dargestellt, bei dem die Anordnung gemäß 2 aus Diode 4, Anschlusselementen 12 und Anschlussfolienleitern 5 von einem Kantenverbindergehäuse 11 umgeben ist. Die beidseitig der Diode 4 angeordneten Anschlusselemente 12 sind wiederum auf einen jeweiligen Diodenanschlussdraht 42 aufgeschoben und mit diesem vercrimpt, wie in 6 anhand der jeweiligen flachen Ausbildung der Anschlusselemente 12 dargestellt. Im Unterschied zu den Ausführungsformen der 4 und 5 sind die Anschlusselemente 12 an ihrem jeweiligen anderen Ende jedoch nicht als Stiftkontakte ausgebildet, sondern sind mit wenigstens einem Leiter eines jeweiligen Anschlusskabels 2, 3 verbunden, die an einer jeweiligen Stirnseite des Kantenverbindergehäuses in dieses eingeführt sind. Dazu ist das jeweilige Anschlusselement 12 über den Leiter des entsprechenden Anschlusskabels 2, 3 geschoben und mit diesem vercrimpt, wie durch die flachen Bereiche gemäß 6 dargestellt. Es können jedoch auch andere Verbindungsverfahren verwendet werden. Somit werden die Diodenanschlussdrähte 42 und die elektrischen Leiter der Kabel 2 und 3 nicht direkt miteinander verbunden, sondern mit Hilfe des Anschlusselements 12, das mit beiden Komponenten verbunden ist. Mit dem jeweiligen Anschlusselement 12 ist außerdem ein Anschlussfolienleiter 5 verbunden, der mit Hilfe eines Stützkörpers 6 des Kantenverbindergehäuses 11 in den Randbereich des Solarmoduls geführt ist.
Wie in 6 weiter dargestellt, ist an beiden Stirnseiten des Kantenverbindergehäuses 11 ein jeweiliges Abschlussstück 18 angebracht, welches das jeweilige Anschlusskabel 2, 3 umgibt und an der Stirnseite des Kantenverbindergehäuses anliegt, um die Einführstelle des Anschlusskabels in das Kantenverbindergehäuse nach außen abzudichten.
In 7 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei welcher die linke Stirnseite des Kantenverbindergehäuses 11, an welcher kein elektrischer Anschluss erfolgt, geschlossen ausgebildet ist. Gemäß der Ausführungsform nach 8 erfolgt an beiden Stirnseiten des Kantenverbindergehäuses 11 kein elektrischer Anschluss, so dass beide Gehäusestirnseiten geschlossen ausgeführt sind. In diesem Fall dient der Kantenverbinder 10 lediglich zur Verbindung der Diode 4 mit dem elektrischen Anschlusssystem des Solarmoduls.
In 9 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kantenverbinders dargestellt. Gemäß 9A bildet das Kantenverbindergehäuse 11 zusammen mit den beidseitig angeordneten Anschlusselementen 12 (vgl. Ausführungsformen nach 4 und 5) eine jeweilige Steckverbindungsvorrichtung 15 zum Anschluss einer jeweiligen korrespondierenden Gegen-Steckverbindungsvorrichtung. Genauer gesagt bilden beide Stirnseiten des Kantenverbindergehäuses 11 mit einem der Anschlusselemente 12 eine jeweilige Steckverbindungsvorrichtung 15. Gemäß der Ausführungsform nach 9B ist eine solche Steckverbindungsvorrichtung 15 nur an einer Stirnseite des Kantenverbindergehäuses 11 vorgesehen, während die andere Stirnseite des Kantenverbindergehäuses 11 verschlossen ist. Die Ausführungsform nach 9C zeigt wiederum eine Variante, bei der beide Stirnseiten des Kantenverbindergehäuses 11 verschlossen sind. Wie in den 9A und 9B dargestellt, sind an den jeweiligen Steckverbindungsvorrichtungen 15 zusätzlich Verrastungsein richtungen 16 vorgesehen, die zu Verrastung mit einer entsprechenden Gegen-Verrastungseinrichtung eines Gegensteckers dienen.
Die 10 und 11 zeigen jeweilige Ausführungsformen eines Kantenverbinders, die im Unterschied zu den Ausführungsformen nach 9 eine unterschiedliche Verrastungseinrichtung 17 aufweisen. Diese Verrastungseinrichtungen 17 sind derart ausgebildet, dass diese nur mit Hilfe eines Werkzeugs von einer entsprechenden Gegen-Verrastungseinrichtung lösbar sind. Die in den jeweiligen Ausführungsformen vorgesehenen Vertiefungen oder Einfallstellen im Kantenverbindergehäuse 11 dienen zur Realisierung von Materialeinsparungen des Gehäusematerials.
Anhand der Ausführungsform von 12 ist verdeutlicht, wie eine Stirnseite des Kantenverbindergehäuses 11 zusammen mit dem als Stiftkontakt ausgebildeten Anschlusselement 12 eine Steckverbindungsvorrichtung 15 bildet, wobei in das Kantenverbindergehäuse 11 die Diode 4 und die Anschlusselemente 12 eingegossen bzw. umspritzt sind.
In 13 ist wiederum eine Ausführungsform eines Kantenverbinders gezeigt, der beidseitig eine jeweilige Steckverbindungsvorrichtung 15 mit jeweiliger Verrastungseinrichtung 17 aufweist.
In den 14 bis 17 sind weitere Varianten von Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Kantenverbinders dargestellt. Gemäß 14A ist der Kantenverbinder 20 mit dem Kantenverbindergehäuse 21 beidseitig mit Steckverbindern 50 verbunden, um die Anschlusskabel 2, 3 mit den in dem Kantenverbindergehäuse 21 vorgesehenen Anschlusselementen 12 zu verbinden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Steckverbindern 50 um Buchsenverbinder, in welche der Kontaktstift des jeweiligen Anschlusselements 12 eingeführt wird. 14B zeigt hierbei einen Zustand, in dem die Steckverbinder 50 von dem Kantenverbinder 20 gelöst sind.
In 15 ist eine Ausführungsform dargestellt, gemäß welcher eine elektrisch nicht kontaktierte Stirnseite des Kantenverbinders 20 mit einem Blindabschluss 90 verschlossen wird. Es handelt sich hierbei um einen zum Steckverbinder 50 ähnlichen Buchsenstecker, der jedoch elektrisch nicht angeschlossen ist. Auf diese Art ist es möglich, den Kantenverbinder 20 universell zu verwenden, wobei noch am Montageort festgelegt werden kann, ob der Kantenverbinder beidseitig, einseitig oder gar nicht an den Stirnseiten elektrisch angeschlossen wird. In diesem Zusammenhang zeigt 16 eine Ausführungsform eines Kantenverbinders, der beidseitig mit einem jeweiligen Blindabschluss 90 versehen wird.
Bei der Ausführungsform gemäß 17 sind zwei Kantenverbinder 20 vorgesehen, die durch eine Zwischenverbindungs-Steckvorrichtung 91 miteinander verbindbar sind. Die Zwischenverbindungs-Steckvorrichtung 91 weist hierbei beidseitige Buchsenkontakte auf, die untereinander elektrisch und mechanisch verbunden sind, um ein kontaktiertes Anschlusselement 12 des linken Kantenverbinders mit einem Anschlusselement 12 des rechten Kantenverbinders zu verbinden.
In 18 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steckverbinders dargestellt, welcher mit einem Kantenverbinder 10 gemäß den Ausführungsformen nach 9 bis 13 verbunden werden kann. Insbesondere ist der Steckverbinder 50 gemäß 18 eingerichtet zur Verbindung mit einem erfindungsgemäßen Kantenverbinder 10, wie vorstehend erläutert. Hierzu weist der Steckverbinder 50 eine Anschlusseinrichtung 58 auf, die zur steckbaren Kontaktierung mit dem Anschlusselement 12 des Kantenverbinders ausgebildet ist. Hierzu korrespondiert die Anschlusseinrichtung 58 des Steckverbinders 50 mit der Steckverbindungsvorrichtung 15 des Kantenverbinders 10.
Am Steckverbinder 50 ist eine Verrastungseinrichtung 54 vorgesehen, die bei Kontaktierung des Steckverbinders mit einem Anschlusselement 12 des Kantenverbinders mit der entsprechenden Gegen-Verrastungseinrichtung 16 oder 17 am Kantenverbinder in Wechselwirkung tritt, um die Kontaktierung mit dem Anschlusselement zu sichern.
Weiterhin weist der Steckverbinder 50 eine Kabelverschraubung 52 und einen Klemmkorb 53 auf, um das Gehäuse 51 mit einem Anschlusskabel zu verbinden. Der Klemmkorb 53 wirkt hierbei als Klemmeinrichtung zur Befestigung des Anschlusskabels an dem Gehäuse 51 und ist auf der der Anschlusseinrichtung 58 gegenüberliegenden leiteranschlussseitigen Stirnseite des Gehäuses 51 vorgesehen. Der Klemmkorb 53 ist mit einem dichtenden Kunststoffmaterial versehen, wobei bei Befestigung des Anschlusskabels (in 18 nicht dargestellt) an dem Steckverbinder 50 der Klemmkorb 53 neben der Klemmwirkung außerdem ein Abdichten des Steckverbinders an der leiteranschlussseitigen Stirnseite bewirkt. Hierzu wird, wie in der Schnittdarstellung dargestellt, der Klemmkorb 53 durch die Kabelverschraubung 52 beim Festdrehen derselben am Gehäuse 51 nach innen gedrückt, so dass der Klemmkorb 53 seine Klemm- und Dichtwirkung entfalten kann.
Weiterhin ist am Steckverbinder 50 eine O-Ringdichtung 55 vorgesehen, die in einem vorderen Bereich des Steckverbinders 50 zur Abdichtung an der Vorderseite des Steckverbinders vorgesehen ist. in einer anderen Ausführungsform kann die O-Ringdichtung 55 an der Anschlusseinrichtung 58 vorgelagert sein (an der mit 56 gekennzeichneten Stelle), um bei Einführen des Anschlusselements 12 des Kantenverbinders in die Anschlusseinrichtung 58 bereits eine stirnseitige Abdichtung des Steckverbinders zu bewirken, wenn zwischen Anschlusseinrichtung 58 und dem Anschlusselement 12 noch keine Kontaktierung hergestellt ist. Damit wird bereits in der vorgesteckten Position eine einfache Dichtheit und sichere Positionierung gewährleistet, ohne dabei eine Kontaktierung aufzuweisen. Die Verrastung mittels der Verrastungseinrichtung 54 und Gegen-Verrastungseinrichtung 16, 17 am Kantenverbinder ist so ausgelegt, dass ein Kunde, je nach Ausführung, die Steckverbindung entweder mit oder ohne Werkzeug öffnen kann. Auch kann bei den Steckverbindern bzw. am Kantenverbinder eine jeweilige Kodierung angebracht sein, welche eine Verwechslung beim Zusammenstecken ausschließt.
In 19 ist eine weitere Ausführungsform eines Steckverbinders dargestellt. Der Steckverbinder 60 ist ähnlich aufgebaut wie der Steckverbinder 50 gemäß 18, wobei auch in dieser Ausführungsform die elektrisch führenden Teile nicht dargestellt sind, sondern lediglich das Gehäuse 61, die Kabelverschraubung 62, Klemmkorb 63 und Verrastungseinrichtung 64. Der Steckverbinder 60 weist beispielsweise das gleiche Steckgesicht auf wie der Kantenverbinder gemäß den Ausführungsformen nach 9 bis 13. Somit ist der Steckverbin der 60 primär nicht vorgesehen, um mit einem Kantenverbinder 10 verbunden zu werden, sondern um eine andere Seite eines Anschlusskabels mit einem Steckverbinder mit gleichem Steckgesicht zu versehen, wie es der Kantenverbinder aufweist, um auf diese Art und Weise eine modulartige Verbindungsanordnung zu schaffen. In der Ausführungsform nach 19A ist die Verrastungseinrichtung 64 so ausgebildet, dass eine Verrastung mit einem Gegen-Verrastungselement ohne Werkzeug gelöst werden kann, wohingegen die Verrastungseinrichtung 64 gemäß 19B nur mit einem Werkzeug, beispielsweise einem Schraubendreher, der vorder- oder rückseitig in die Verrastungseinrichtung 64 eingeführt wird, gelöst werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können Kantenverbinder und passende Steckverbindungen bereitgestellt werden, die sich durch geringe Baugröße auszeichnen, und dadurch besonders für Dünnschichtmodule und versteckte Kontaktierungen geeignet sind. Insbesondere können Kantenverbinder bereitgestellt werden, die sich nicht entlang der ganzen Seite eines Solarmoduls erstrecken. Die Ausführungsform mit Steckvorrichtung an einer Stirnseite des Kantenverbinders hat den Vorteil, dass die Herstellung des Solarmoduls und das Einbringen des Kantenverbinders in das Solarmodul ohne störende Kabel vorgenommen werden kann. Weiterhin wird, wie vorstehend beschrieben, eine sichere Kontaktierung der Komponenten gewährleistet, bei einer gleichzeitig kleinen Bauform des Kantenverbinders.

2, 3: Anschlusskabel
4: Diode
5: Anschlussfolienleiter
6: Stützkörper
10, 20: Kantenverbinder
11, 21: Kantenverbindergehäuse
12: Anschlusselement
13: Kontaktverdickung
14: Crimpbereich
15: Steckverbindungsvorrichtung
16, 17: Verrastungseinrichtung
18: Abschlussstück
41: Diodengehäuse
42: Diodenanschlussdraht
43: Diodengehäuse
44: Diodenhalbleiter
45: Diodengehäuse
50: Steckverbinder
51: Gehäuse
52: Kabelverschraubung
53: Klemmkorb
54: Verrastungseinrichtung
55: O-Ring
56: Stelle
58: Anschlusseinrichtung
60: Steckverbinder
61: Gehäuse
62: Kabelverschraubung
63: Klemmkorb
64: Verrastungseinrichtung
70: Solarzelle
71: Anschlusssystem
80: Solarmodul
81: Schicht
82: Schicht
90: Blindabschluss
91: Zwischenverbinder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 0798787 A2 [0003]

Claims

Kantenverbinder (10, 20) für ein Solarmodul (80) – mit wenigstens einer Diode (4), die in dem Kantenverbinder angeordnet ist und mindestens einen elektrischen Anschlussbereich (42) aufweist zur elektrischen Verbindung der Diode, – mit wenigstens einem Anschlusselement (12), das um einen Umfang des Anschlussbereichs (42) der Diode herum angeordnet ist und diesen elektrisch kontaktiert, – bei dem das Anschlusselement (12) mit wenigstens einem Anschlussfolienleiter (5) verbunden ist, der in einem Randbereich des Solarmoduls (80) mit einem elektrischen Anschlusssystem (71) des Solarmoduls verbindbar ist.
Kantenverbinder nach Anspruch 1, wobei das Anschlusselement (12) und der Anschlussfolienleiter (5) als einteiliges Element ausgeführt sind.
Kantenverbinder nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Anschlusselement (12) mit dem Anschlussbereich (42) der Diode vercrimpt ist und der Anschlussfolienleiter (5) mit dem Anschlusselement (12) an wenigstens einer Kontaktstelle verbunden, insbesondere verschweißt oder verlötet ist.
Kantenverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Diode (4) ein Diodengehäuse (43, 45) aufweist und das Diodengehäuse wenigstens einen Teil des Anschlusselements (12) einschließt.
Kantenverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Diode (4) ein Diodengehäuse (45) aufweist und das Diodengehäuse wenigstens einen Teil des Anschlusselements (12) sowie die Kontaktstelle einschließt, an welcher der Anschlussfolienleiter (5) mit dem Anschlusselement (12) verbunden ist.
Kantenverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Anschlussbereich (42) der Diode als Diodenanschlussdraht ausgeführt ist, wobei das Anschlusselement (12) in wenigstens einem Teilbereich hohlförmig oder geöffnet ist und in diesem Teilbereich über den Diodenanschlussdraht (42) geschoben ist.
Kantenverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Diode (4) und das Anschlusselement (12) von einem Kantenverbindergehäuse (11, 21) umgeben sind, wobei wenigstens ein Teil (6) des Kantenverbindergehäuses einen Teil des Anschlussfolienleiters (5) umgibt und in montiertem Zustand in einen Zwischenbereich einer Schichtenanordnung (81, 82) des Solarmoduls (80) hineinragt.
Kantenverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Diode (4) und das Anschlusselement (12) von einem Kantenverbindergehäuse (11, 21) umgeben sind, wobei das Anschlusselement und wenigstens eine Stirnseite des Kantenverbindergehäuses eine Steckverbindungsvorrichtung (15) bilden zum Anschluss einer korrespondierenden Gegen-Steckverbindungsvorrichtung.
Kantenverbinder nach Anspruch 8, bei dem das Kantenverbindergehäuse (11, 21) an einer Stirnseite, an welcher kein elektrischer Anschluss erfolgt, oder an beiden Stirnseiten geschlossen ausgebildet ist.
Kantenverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem – das Anschlusselement (12) ein erstes Anschlusselement ist, das mit einem ersten Anschlussbereich (42) der Diode (4) verbunden ist, – ein zweiter Anschlussbereich (42) der Diode mit einem zweiten Anschlusselement (12) verbunden ist, – die Diode (4) und das erste und zweite Anschlusselement (12) von einem Kantenverbindergehäuse (11, 21) umgeben sind, – das erste Anschlusselement (12) und eine erste Stirnseite des Kantenverbindergehäuses (11, 21) eine erste Steckverbindungsvorrichtung (15) bilden zum Anschluss einer korrespondierenden ersten Gegen-Steckverbindungsvorrichtung, – das zweite Anschlusselement (12) und eine zweite Stirnseite des Kantenverbindergehäuses (11, 21) eine zweite Steckverbindungsvorrichtung (15) bilden zum Anschluss einer korrespondierenden zweiten Gegen-Steckverbindungsvorrichtung.
Kantenverbinder nach Anspruch 8 oder 10, bei dem wenigstens eine oder beide der ersten und zweiten Steckverbindungsvorrichtung (15) mit einem Blindabschluss (90) verschließbar ist.
Kantenverbinder nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei dem die oder wenigstens eine der Steckverbindungsvorrichtungen (15) mit einer Zwischenverbindungs-Steckvorrichtung (91) verbindbar sind, die wiederum mit einer Steckverbindungsvorrichtung (15) eines weiteren Kantenverbinders verbindbar ist.
Kantenverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Diode (4) und das Anschlusselement (12) von einem Kantenverbindergehäuse (11, 21) umgeben sind, und das Anschlusselement (12) mit wenigstens einem Leiter eines Anschlusskabels (2, 3) verbunden ist, das an einer Stirnseite des Kantenverbindergehäuses in dieses eingeführt ist.
Kantenverbinder nach Anspruch 13, bei dem an der Stirnseite des Kantenverbindergehäuses (11, 21) ein Abschlussstück (18) angebracht ist, welches das Anschlusskabel (2, 3) umgibt und an der Stirnseite des Kantenverbindergehäuses anliegt, um die Einführstelle des Anschlusskabels in das Kantenverbindergehäuse nach außen abzudichten.
Steckverbinder (50) eingerichtet zur Verbindung mit einem Kantenverbinder (10, 20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Anschlusseinrichtung (58), die zur steckbaren Kontaktierung mit dem Anschlusselement (12) des Kantenverbinders ausgebildet ist.
Steckverbinder nach Anspruch 15, mit einer Verrastungseinrichtung (54), die bei Kontaktierung des Steckverbinders (50) mit dem Anschlusselement (12) des Kantenverbinders mit einer Gegen-Verrastungseinrichtung (16, 17) am Kantenverbinder in Wechselwirkung tritt, um die Kontaktierung mit dem Anschlusselement zu sichern.
Steckverbinder nach Anspruch 16, bei der die Verrastungseinrichtung (54, 64) derart ausgebildet ist, dass diese nur mit Hilfe eines Werkzeugs von der Gegen-Verrastungseinrichtung lösbar ist.
Steckverbinder nach einem der Ansprüche 15 bis 17, bei der auf einer der Anschlusseinrichtung (58) gegenüberliegenden leiteranschlussseitigen Stirnseite eine mit einem dichtenden Kunststoffmaterial versehene Klemmeinrichtung (53) vorgesehen ist, die zur Befestigung eines Anschlusskabels (2, 3) dieses umgibt und dieses an dem Steckverbinder festklemmt, wobei bei Befestigung des Anschlusskabels an dem Steckverbinder die Klemmeinrichtung außerdem ein Abdichten des Steckverbinders an der leiteranschlussseitigen Stirnseite bewirkt.
Steckverbinder nach einem der Ansprüche 15 bis 18, bei der an der Anschlusseinrichtung (58) eine vorgelagerte Ringdichtung (55, 56) vorgesehen ist, die bei Einführen des Anschlusselements (12) des Kantenverbinders in die Anschlusseinrichtung des Steckverbinders bereits eine stirnseitige Abdichtung des Steckverbinders bewirkt, wenn zwischen Anschlusseinrichtung (58) und Anschlusselement (12) noch keine Kontaktierung hergestellt ist.
Verbindungsanordnung für ein Solarmodul mit wenigstens einem Kantenverbinder (10, 20) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 und einem Steckverbinder (50) nach einem der Ansprüche 15 bis 19, bei der das Anschlusselement (12) des Kantenverbinders mit der Anschlusseinrichtung (58) des Steckverbinders in einer Steckverbindung kontaktiert ist.
Solarmodul (80) zur photovoltaischen Erzeugung elektrischer Energie mit einer Schichtenanordnung umfassend eine flächenartige erste und zweite Schicht (81, 82), die mit einem Abstand zueinander angeordnet sind, und we nigstens eine Solarzelle (70), die zwischen den Schichten (81, 82) angeordnet ist, und mit einem elektrischen Anschlusssystem (71) zur elektrischen Verschaltung der Solarzelle (70), wobei das elektrische Anschlusssystem mit einem Kantenverbinder (10, 20) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 in einem Randbereich der Schichtenanordnung verbunden ist.