CN102714248B - 太阳能模块装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种太阳能模块装置，具有用于以光伏方式生成能量的太阳能模块、连接到太阳能模块的用于太阳能模块与电负载的连接的连接壳体、和与太阳能模块反向并联的空转二极管，其中在连接到连接壳体和太阳能模块的二极管电缆中包含空转二极管。本发明还涉及一种太阳能模块装置，具有用于以光伏方式生成能量的太阳能模块、连接到太阳能模块的用于太阳能模块与电负载的连接的第一连接壳体、连接到太阳能模块的用于太阳能模块与电负载的连接的第二连接壳体、和与太阳能模块反向并联的空转二极管，其中在将两个连接壳体相互电连接的二极管电缆中包含空转二极管。此外，本发明延伸到这种二极管电缆。
Description
技术领域
本发明按照其类型涉及根据并列权利要求的前序部分所述的太阳能模块装置。此外，本发明延伸到一种用于在这种太阳能模块装置中使用的二极管电缆。
背景技术
用于将太阳光光电地转换为电能的太阳能模块越来越多地用于生成能量。在效率方面，基于多晶黄铜矿半导体的薄层太阳能模块被证明是有利的，其中尤其是二硒化铜铟（CuInSe2或CIS）由于其与太阳光的光谱匹配的带隙而以特别高的吸收系数著称。由于利用单个太阳能电池只能达到小于1伏特的电压电平，因此很多太阳能电池在一个太阳能模块中串联连接，以通过这种方式获得技术上可用的输出电压。在此，薄层太阳能模块提供特殊的优点，即太阳能电池在制造层期间就已经能以集成形式串联连接。薄层太阳能模块已在专利文献中被多次描述。仅示例性地参照专利文献DE 4324318C1。
对于到电负载的连接来说，太阳能模块具有至少一个典型地装配在太阳能模块背面上的接线盒。该接线盒包含连接接触。连接接触与太阳能电池电路之间的电连接例如以金属带的形式从由模块构成的太阳能电池电路出发引导到接线盒中。在实际的应用中，常常将多个太阳能模块通过连接到接线盒上的连接电缆串联成模块支路。在此情况下已知的是，为每一个模块提供空转二极管或旁路二极管，所述空转二极管或旁路二极管与太阳能模块的连接接触如此连接，使得该空转二极管或旁路二极管在模块提供电流的正常运行状态下是在阻塞方向上极化的。通过反向并联的空转二极管可以防止损坏太阳能模块，或当这些太阳能模块例如由于遮蔽或模块失效而不提供电流时，可以通过跨接来防止用于电流生成的模块支路的时间有限的失效，因为由另外的太阳能模块所提供的电流可以经由空转二极管流动。
发明内容
与此相对地，本发明的任务在于以有利的方式改进常规的太阳能模块，其中尤其是应该简化制作和减少制造成本。按照本发明的建议，通过具有并列权利要求所述特征的太阳能模块装置来解决该任务和其它的任务。通过从属权利要求所述的特征来说明本发明的有利的扩展方案。
根据本发明的一个方面示出一种太阳能模块装置，该太阳能模块装置包括用于以光伏方式生成能量的太阳能模块。太阳能模块典型地配备了多个串联的太阳能电池。太阳能模块可以是结晶的、多晶的硅太阳能模块，或者是具有集成的串联的太阳能电池的薄层太阳能模块。半导体层尤其是可以由黄铜矿化合物制成，该黄铜矿化合物例如可以是来自铜铟/镓硫/二硒（Cu(InGa)(SSE)2）、例如二硒化铜铟（CuInSe2或CIS）的组的I-III-VI族半导体或同源化合物，是镉碲化物和/或薄层硅。
太阳能模块装置还包括（唯一的）连接到太阳能模块的连接壳体，以用于太阳能模块与电负载的连接，尤其是用于太阳能模块与其它的太阳能模块的串联。在此，连接壳体连接到太阳能模块的连接接触，这些连接接触通过串联的太阳能电池相互电连接。
在本发明的太阳能模块装置中，还提供了与太阳能模块反向并联的空转二极管或旁路二极管，通过该空转二极管或旁路二极管，在例如由于遮蔽而缺少电流生成时达到了对太阳能模块的保护。为此目的，太阳能模块的两个连接接触经由在阻塞方向上连接的空转二极管相互电连接。
在此情况下重要的是，在连接到连接壳体和太阳能模块的二极管电缆中包含空转二极管。在这里和以下将概念“二极管电缆”理解为包含二极管的可弯曲的电缆，但是也可以理解为包含二极管的、刚性的和可以插接到接线盒上的模块。在没有特别的基础知识的情况下，可将二极管电缆按照功能与连接壳体持久地和防护免受环境影响地相连接。
在此情况下，可弯曲的电缆是用电绝缘护套包裹的、优选单芯的金属丝复合物，该复合物具有均匀的或以规则的间隔再现的均匀的横断面型面。
通过该措施以有利的方式可以实现，可将二极管自由选择地和与需求有关地装入到太阳能模块装置中，并且尤其是在不能预期太阳能模块的遮蔽的应用中不采用二极管。这实现了太阳能模块装置的简单的和成本有利的制造。此外，可以以有利的方式在事后、即在制造之后和尤其是当将太阳能模块装置已经在相应的应用中就位时为该太阳能模块装置装备空转二极管。从必须按照DIN EN 61646来认证太阳能模块的事实中得出了本发明的其它的优点，即使得可以单独认证空转二极管或二极管电缆，由此在工业批量制造中可以以可观的规模来节省成本。从具体实施例的描述中得出本发明的其它的优点。
在本发明太阳能模块装置的一种有利的扩展方案中，二极管电缆经由接合器与连接壳体电连接，该接合器包括与接合器对接件可脱开地连接的接合器件，由此实现了为太阳能模块装置特别简单地装备、尤其是加装空转二极管。在此，空转二极管也可以包含在接合器中。
根据本发明的另一方面示出一种太阳能模块装置，该太阳能模块装置包括如上所述的用于以光伏方式生成能量的太阳能模块。该太阳能模块装置还包括连接到太阳能模块的第一连接壳体和连接到太阳能模块的第二连接壳体以用于太阳能模块与电负载的连接。此外，该太阳能模块装置包括与太阳能模块反向并联的空转二极管。
在此情况下重要的是，在将两个连接壳体相互电连接的二极管电缆中包含空转二极管。因此通过二极管电缆也可以在两个连接壳体的情况下自由选择地和与需求有关地实现给太阳能模块装置简单地装备或加装空转二极管。
本发明的二极管电缆优选在太阳入射有时或持久地受遮蔽的面积范围或屋顶范围中用于太阳能模块装置的太阳能模块的连接。遮蔽的范围尤其是处于诸如烟囱、天线、房顶建筑物突出部分和另外建筑物的建筑设施的环境中或处于树木的范围中。本发明的太阳能模块装置可以通过二极管电缆与改变的遮蔽特性相匹配。可以以简单的方式将本发明的二极管电缆作为可选的元件来加装。
本发明太阳能模块装置的替代的扩展方案包括优选至少两个太阳能模块，其中由二极管电缆来连接太阳能模块中的至少一个太阳能模块的连接壳体。
在太阳能模块装置的一种有利的扩展方案中，二极管电缆分别经由接合器与两个连接壳体电连接，该接合器包括与接合器对接件可脱开地连接的接合器件，由此可将二极管电缆特别简单地与连接壳体连接。在此，空转二极管也可以包含在两个接合器之一中。
在太阳能模块装置的另一有利的扩展方案中，两个连接壳体分别配备有用于太阳能模块与电负载的连接的连接电缆，其中二极管电缆与两个连接电缆导电地连接。技术上可以特别简单地实现该扩展方案，其中二极管电缆可以为了简单的设置而经由分别包括与接合器对接件可脱开地连接的接合器件的接合器与两个连接电缆电连接。在此，空转二极管也可以包含在两个接合器之一中。
有利地，二极管电缆在其两个末端处分别配备有接合器件和接合器对接件，使得可以以简单的方式一方面实现两个连接电缆在中间连接有空转二极管情况下的连接并且另一方面实现连接电缆与电负载的连接，而不必在此在连接电缆处进行结构上的改变。在此情况下有利的是，二极管电缆的接合器件和接合器对接件分别配备有用于防止空转二极管与太阳能模块并联的极性变换保险。通过该措施可以防止空转二极管的有误的连接。这种极性变换保险例如可以通过二极管电缆的接合器件和/或接合器对接件的专门的颜色规定和/或造型来体现。
根据本发明的另一方面，示出一种在太阳能模块装置中用于二极管的反向并联的二极管电缆，该二极管电缆在其两个末端处分别配备有接合器件和接合器对接件。接合器件和/或接合器对接件有利地分别配备有用于防止二极管与太阳能模块并联的极性变换保险，该极性变换保险可以通过接合器件或接合器对接件的专门的颜色规定和/或造型来体现。
附图说明
现在借助实施例来详细阐述本发明，其中对附图进行参照。
图1示出本发明太阳能模块装置的第一实施例的示意图；
图2示出本发明太阳能模块装置的第二实施例的示意图。
具体实施方式
首先参照图1，其中借助示意图表明了总体上用附图标记1所表示的太阳能模块装置的第一实施例。
太阳能模块装置1包括用来将太阳光光伏转换成电功率的太阳能模块2，例如薄层太阳能模块，该太阳能模块2具有多个串联的集成的太阳能电池。太阳能模块例如可以基于所谓的衬底配置。在此情况下，太阳能模块具有通常由玻璃制成的衬底，该衬底具有施加在其上的由薄层制成的层构造，该层构造形成异质结（pn结）。为此目的，层构造可以包括设置在衬底上的背电极层、由掺杂的半导体制成的光伏活性的吸收层、缓冲层、以及对于在可见光谱范围中的辐射是透射的正电极层。为了防护免受环境影响，层构造通常用对于太阳光透明的盖板来密封。太阳能模块2还包括第一连接接触和第二连接接触，它们例如可以以金属带的形式来构成，并且通过串联的太阳能电池相互电连接。
这种太阳能模块2的基本构造对于专业人员来说例如从开始时所述的文献中是充分已知的，以至于这里不必进一步对此加以深入讨论。此外，这对于本发明的理解不是主要的，由此原因太阳能模块2在图中没有详细示出。
太阳能模块装置1还包括两个接线盒3，4以用于太阳能模块2与电负载的连接，尤其是用于太阳能模块2与另外的太阳能模块的串联。在此情况下，第一接线盒3经由没有详细示出的、与第一接线盒3的第一极端接线柱5相连接的电导体（例如扁导体）与太阳能模块2的第一连接接触导电地连接。为此目的，可以引导电导体例如穿过太阳能模块的衬底的钻孔。以相应的方式，第二接线盒4经由没有详细示出的、与第二接线盒4的第二极端接线柱6相连接的电导体与太阳能模块2的第二连接接触导电地连接。
在两个接线盒3，4内，分别有两个其它的电导体连接到两个极端接线柱5，6，所述两个其它的电导体也就是：在第一接线盒3中，第一极端接线柱5通过其与第一连接插孔9导电地连接的第一插孔连接7和第一极端接线柱5通过其与第一连接电缆14导电地连接的第一电缆连接16，以及在第二接线盒4中，第二极端接线柱6通过其与第二连接插孔10导电地连接的第二插孔连接8和第二极端接线柱6通过其与第二连接电缆15导电地连接的第二电缆连接17。像已经提及的那样，两个连接电缆14，15用来将太阳能模块2连接到电负载。
两个接线盒3，4经由二极管电缆13相互电连接，为此目的，二极管电缆13在其两个末端配备了没有详细示出的连接插头11，12。二极管电缆13因此通过插接到连接插孔9，10中的连接插头11，12经由可脱开的电插接连接与两个接线盒3，4连接。二极管电缆13包含与太阳能模块2反向并联的空转二极管18。通过空转二极管18防止了，例如在遮蔽或模块故障的情况下由于极性变换而损坏太阳能模块2和对所遮蔽的太阳能模块进行跨接。太阳能模块装置1可以以简单的方式通过将二极管电缆13插接到接线盒3，4中来装备或加装空转二极管18。因此可以自由选择地和与需求有关地采用空转二极管18，由此可以减少太阳能模块装置1的制造成本。此外，例如在功能失效时实现了空转二极管18的简单的互换。特别是，设置在二极管电缆13中的空转二极管18也经历有效的冷却。
虽然这在图1中没有示出，在太阳能模块装置1的一种修改方案中，在没有第二接线盒4的刚性壳体中，具有二极管的二极管电缆13可以直接与太阳能模块2的第二连接接触导电地连接。这种太阳能模块装置1因此仅仅包括一个唯一的接线盒3。
现在参照图2，其中借助示意图表明了太阳能模块装置1的第二实施例。为了避免不必要的重复，仅仅阐述与图1中所示的第一实施例的区别，并且此外参照在那里所进行的实施。
太阳能模块装置1因此包括具有第一极端接线柱5或第二极端接线柱6的两个接线盒3，4，该第一极端接线柱5或第二极端接线柱6与太阳能模块2的第一连接接触或第二连接接触导电地连接。从两个极端接线柱3，4分别仅引出一个唯一的电导线。这是与第一极端接线柱5连接的、与第一连接电缆14导电地连接的第一电缆连接16，以及与第二极端接线柱6连接的、与第二连接电缆15导电地连接的第二电缆连接17。两个连接电缆14，15经由第一插接连接25或第二插接连接26与包含空转二极管18的二极管电缆13导电地连接。两个插接连接25，26分别由可脱开地互相连接的插接件和插接对接件组成，其中插接件在这里例如构造为公插头（M）并且插接对接件构造为母插头（F）。为此目的，第一连接电缆14在其自由末端处配备了第一插接件19，并且第二连接电缆15在其自由末端处配备了第一插接对接件20。二极管电缆13在其两个末端处分别分叉，其中在两个末端处分别设置一个插接件和一个插接对接件。因此二极管电缆13的一个末端配备有与第一插接件19共同形成第一插接连接25的第二插接对接件21，并且二极管电缆13的另一个末端配备有与第一插接对接件20共同形成第二插接连接26的第二插接件22。第三插接件23平行于第二插接对接件21地连接到二极管电缆13。第三插接对接件24平行于第二插接件22地连接到二极管电缆13。第三插接件23和第三插接对接件24可以用来将太阳能模块2与其它的太阳能模块串联。通过二极管电缆13，太阳能模块装置1可以以特别简单的方式装备或加装二极管18，而不必为两个连接电缆14，15提供专门的配置。
二极管电缆13的插接件22，23或插接对接件21，24可以配备有极性变换保险，通过该极性变换保险防止了，以错误的方式将空转二极管18在导通方向上与太阳能模块2连接。为此目的，插接件或插接对接件可以例如配备有颜色编码，或通过所述插接件或插接对接件的专门的造型来表征。但是插接件或插接对接件的任何其它的合适的特征也是可以设想的。
本发明提供了一种太阳能模块装置，在该太阳能模块装置中，与太阳能模块反向并联的空转二极管设置在接线盒之外，从而可以符合需要地采用空转二极管。这实现了成本的节省和为太阳能模块装置简单地装备或加装空转二极管。此外，可以与太阳能模块无关地认证空转二极管或二极管电缆。
本发明的另一方面涉及一种太阳能模块装置（1），该太阳能模块装置（1）包括：用于以光伏方式生成能量的太阳能模块（2）、连接到太阳能模块（2）的用于太阳能模块（2）与电负载的连接的连接壳体（3）、与太阳能模块（2）反向并联的空转二极管（18），其特征在于，在连接到连接壳体（3）和太阳能模块（2）的二极管电缆（13）中包含空转二极管（18）。
在太阳能模块装置（1）的一种有利的扩展方案中，二极管电缆（13）经由接合器（9，11）与连接壳体（3）电连接，所述接合器（9，,11）包括与接合器对接件（9）可脱开地连接的接合器件（11）。
在太阳能模块装置（1）的另一有利的扩展方案中，在接合器（9，11）中包含空转二极管（18）。
附图标记列表
1 太阳能模块装置
2 太阳能模块
3 第一接线盒
4 第二接线盒
5 第一极端接线柱
6 第二极端接线柱
7 第一插孔连接
8 第二插孔连接
9 第一连接插孔
10 第二连接插孔
11 第一连接插头
12 第二连接插头
13 二极管电缆
14 第一连接电缆
15 第二连接电缆
16 第一电缆连接
17 第二电缆连接
18 空转二极管
19 第一插接件
20 第一插接对接件
21 第二插接对接件
22 第二插接件
23 第三插接件
24 第三插接对接件
25 第一插接连接
26 第二插接连接
Claims (10)
1.太阳能模块装置（1），该太阳能模块装置（1）包括：
用于以光伏方式生成能量的太阳能模块（2），所述太阳能模块具有多个串联的太阳能电池，具有第一连接接触和第二连接接触，所述第一连接接触和第二连接接触通过串联的太阳能电池相互电连接，
连接到太阳能模块（2）的、用于将太阳能模块（2）与电负载连接的第一连接壳体（3），所述第一连接壳体与所述太阳能模块的第一连接接触导电连接，
连接到太阳能模块（2）的、用于将太阳能模块（2）与电负载连接的第二连接壳体（4），所述第二连接壳体与所述太阳能模块的第二连接接触导电连接，
与太阳能模块（2）反向并联的空转二极管（18），
其中，在将两个连接壳体（3，4）相互电连接的二极管电缆（13）中包含空转二极管（18），
其中二极管电缆（13）通过插接到连接插孔（9，10）中的连接插头（11，12）经由可脱开的电插接连接与两个接线盒（3，4）连接，
与第一连接壳体电连接的第一连接电缆，与第二连接壳体电连接的第二连接电缆，其中第一连接电缆和第二连接电缆用于将太阳能模块连接到电负载，其中第一连接电缆和第二连接电缆分别与二极管电缆分开设置。
2.按照权利要求1的太阳能模块装置（1），其中二极管电缆（13）包含能弯曲的电缆。
3.按照权利要求1或2的太阳能模块装置（1），其中二极管电缆（13）分别经由接合器（9，11，10，12）与两个连接壳体（3，4）电连接，所述接合器（9，11，10，12）包括与接合器对接件（9，10）能脱开地连接的接合器件（11，12）。
4.按照权利要求3的太阳能模块装置（1），其中在两个接合器（9，11，10，12）之一中包含空转二极管（18）。
5.按照权利要求1的太阳能模块装置（1），其中两个连接壳体（3，4）分别配备有用于将太阳能模块（2）与电负载连接的连接电缆（14，15），其中二极管电缆（13）与两个连接电缆（14，15）导电连接。
6.按照权利要求3的太阳能模块装置（1），其中两个连接壳体（3，4）分别配备有用于将太阳能模块（2）与电负载连接的连接电缆（14，15），其中二极管电缆（13）与两个连接电缆（14，15）导电连接。
7.按照权利要求5的太阳能模块装置（1），其中二极管电缆（13）经由接合器（25，26）与两个连接电缆（14，15）电连接，所述接合器（25，26）分别包括与接合器对接件（20，21）能脱开地连接的接合器件（19，22）。
8.按照权利要求7的太阳能模块装置（1），其中在两个接合器（25，26）之一中包含空转二极管（18）。
9.按照权利要求7或8之一的太阳能模块装置（1），其中二极管电缆（13）在其两个末端处分别配备有接合器件（22，23）和接合器对接件（20，21）。
10.按照权利要求9的太阳能模块装置（1），其中二极管电缆（13）的接合器件（22，23）和接合器对接件（20，21）分别配备有用于防止空转二极管（18）与太阳能模块（2）并联的极性变换保险。
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