DE102006019210B4 - Junction box arrangement for solar modules and method for producing a junction box arrangement for solar modules - Google Patents
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Abstract
Anschlussdosenanordnung für Solarmodule, die als Dünnschicht-Solarmodule ausgebildet sind, bei denen Solarzellen und Kontaktbahnen zwischen zwei Glasplatten angeordnet sind und die Kontaktbahnenden, durch einen Durchgang in einer der Glasplatten nach außen ragen, wobei die Anschlussdosenanordnung aus dem Solarmodul und einer Anschlussdose besteht, die wenigstens ein dichtes Gehäuse mit darin angeordneten Anschlusskontakten aufweist, die mit Solaranschlusskabeln verbunden sind und die Verbindung zu den Kontaktbahnenden herstellen, wenn die Anschlussdose auf der Glasplatte im Bereich des Durchganges unlösbar befestigt ist, wobei im Durchgang (6) der Glasplatte (5) des Solarmoduls (1) ein Einsatzteil (2) zur Führung, Zentrierung und Positionierung der Kontaktbahnenden (7) und der Anschlussdose (3) angeordnet ist, wobei die Kontaktbahnenden (7) zur Positionierung über äußere Stege (9) des Einsatzteils (2) geführt sind, die von den Anschlusskontakten (20) umfasst und die Kontaktbahnenden mehrfach kontaktieren und dass als Dichtmittel in das einteilig ausgebildete Gehäuse (12) eingespritztes Dichtungsmaterial dient.Junction box arrangement for solar modules, which are formed as thin-film solar modules, in which solar cells and contact tracks between two glass plates are arranged and the contact web ends, protrude through a passage in one of the glass plates to the outside, wherein the junction box assembly consists of the solar module and a junction box, at least a sealed housing with terminal contacts arranged therein, which are connected to solar connection cables and establish the connection to the contact track ends when the junction box on the glass plate in the region of the passage is permanently attached, wherein in the passage (6) of the glass plate (5) of the solar module ( 1) an insert part (2) for guiding, centering and positioning the contact track ends (7) and the junction box (3) is arranged, wherein the contact track ends (7) for positioning over outer webs (9) of the insert part (2) are guided, the from the terminal contacts (20) and the Kontaktba contact repeatedly and that serves as a sealant in the one-piece housing (12) injected sealing material.
Description
Die Erfindung betrifft eine Anschlussdosenanordnung für Solarmodule, bei denen die Solarzellen und die Kontaktbahnen zwischen zwei Glasplatten angeordnet sind und die Kontaktbahnenden durch einen Durchgang in einer der Glasplatten nach außen ragen, wobei die Anschlussdosenanordnung aus dem Solarmodul und einer Anschlussdose besteht, die wenigstens ein dichtes Gehäuse mit darin angeordneten Anschlusskontakten aufweist, die mit Solaranschlusskabeln verbunden sind und die Anschlusskontakte die Verbindung zu den Leiterbahnenden herstellen, wenn die Anschlussdose auf der Glasplatte im Bereich des Durchganges unlösbar befestigt ist.The invention relates to a junction box arrangement for solar modules, in which the solar cells and the contact tracks between two glass plates are arranged and the contact track ends protrude through a passage in one of the glass plates to the outside, wherein the junction box assembly consists of the solar module and a junction box, the at least one sealed housing having arranged therein connection contacts, which are connected to solar connection cables and the connection contacts establish the connection to the conductor ends, when the junction box on the glass plate in the region of the passage is permanently attached.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung einer Anschlussdosenanordnung für Solarmodule.The invention further relates to a method for producing a junction box arrangement for solar modules.
Solarmodule sind in verschiedensten Ausführungsformen bereits bekannt. Im Wesentlichen erfüllen sie zwei Funktionen. Entweder sie werden zur Erwärmung von Wasser oder Luft (Solarthermie) oder aber zur Stromerzeugung (Photovoltaik) eingesetzt. Beide Einsatzgebiete erfordern unterschiedliche Technologien und unterschiedliche Komponenten.Solar modules are already known in various embodiments. Essentially they fulfill two functions. Either they are used for heating water or air (solar thermal energy) or for power generation (photovoltaic). Both applications require different technologies and different components.
Die erfindungsgemäße Lösung dient der Verbindung der Solarzellen mit dem Leitersystem für die Ableitung der erzeugten Elektroenergie.The solution according to the invention serves to connect the solar cells to the conductor system for the dissipation of the generated electrical energy.
Die Solarmodule in Dünnschichtausführung sind wie oben bereits beschrieben aufgebaut. Die Solarzellen werden dabei meist auf eine der Glasplatten aufgedampft, die Kontaktbahnen, die aus verzinkten Kupferbändern bestehen, weisen an ihrer Unterseite eine Klebeschicht auf, mit der sie auf die Glasplatte aufgeklebt werden. Die Enden der Kontaktbahnen ragen aus einem Durchgang, der in der Glasplatte angeordnet ist, die die Rückseite des Solarmoduls bildet, heraus, um die Kontaktierung mit den Anschlusskontakten der Anschlussdose zu ermöglichen.The solar modules in thin-film design are constructed as already described above. The solar cells are usually vapor-deposited on one of the glass plates, the contact tracks, which consist of galvanized copper strips, have on their underside an adhesive layer, with which they are glued to the glass plate. The ends of the contact tracks protrude from a passage, which is arranged in the glass plate, which forms the back of the solar module, out to allow the contact with the terminal contacts of the junction box.
Eine bekannte Anschlussdose besteht aus einem Gehäusegrundkörper, der Durchgänge für das Einführen von mit Klemmkontakten versehenen Solaranschlusskabeln aufweist und der nach Montage der Kontaktbahnenden mit einem lösbaren Deckel dicht verschlossen wird. Zur Verhinderung eines Stromrücklaufes in den Solarmodul bei Abschattung des Moduls, was zu dessen Funktionsausfall führen würde, können die Klemmkontakte mit den Anschlüssen einer Schutzdiode verbunden werden.A known junction box consists of a housing body having passages for the introduction of provided with terminal contacts solar connection cables and is sealed tight after mounting the contact track ends with a detachable lid. To prevent a current return in the solar module in shading of the module, which would lead to its malfunction, the terminal contacts can be connected to the terminals of a protective diode.
Zur Gewährleistung der erforderlichen Dichtheit der Anschlussdose ist es notwendig, einen elastischen Dichtkörper einzusetzen, der die Durchgänge zum Einführen der mit den Klemmkontakten versehenen Solaranschlusskabel dicht verschließt. Nach der bekannten Lösung muss vor der Verbindung der Kabel mit den Klemmkontakten, die durch Crimpen befestigt werden, der Dichtkörper über beide Solaranschlusskabel geschoben werden, dann erfolgt die Montage der Klemmkontakte, anschließend werden die Klemmkontakte durch die Durchgänge in das Gehäuseinnere geschoben und mit Hilfe der Dichtkörper werden die Durchgänge dicht verschlossen.To ensure the required tightness of the junction box, it is necessary to use an elastic sealing body, which closes the passages for inserting the provided with the terminal contacts solar cable tightly. After the known solution must be pushed over both solar connection cable before connecting the cable to the terminal contacts, which are fixed by crimping, the sealing body, then the mounting of the terminal contacts, then the terminal contacts are pushed through the passages in the housing interior and with the help of Sealing body, the passages are sealed tight.
Nachteilig ist, dass die Kabel durch den Dichtkörper aneinander gekoppelt sind, was die Montage behindert und erschwert.The disadvantage is that the cables are coupled together by the sealing body, which hinders the assembly and makes it difficult.
Die Klemmkontakte zur Kontaktierung mit den Leitungsbahnenden bestehen im Wesentlichen aus einem Grundteil, auf dem ein Klemmelement federnd befestigt ist. Zwischen beiden Teilen wird das Leiterbahnende dadurch verklemmt, dass mit einem Hilfsmittel – in der Regel ein Schraubendreher – die Schließkraft der Feder des Klemmelementes überwunden wird und sich das Klemmelement einseitig vom Grundteil abhebt. In dem sich bildenden Spalt wird das Kontaktbahnende eingelegt und nach Aufheben des Gegendruckes durch Schließen des Klemmelementes der Kontakt zwischen Klemmkontakt und Kontaktbahn hergestellt.The terminal contacts for contacting with the conductor ends consist essentially of a base on which a clamping element is resiliently mounted. Between the two parts of the conductor end is jammed by the fact that with an aid - usually a screwdriver - the closing force of the spring of the clamping element is overcome and the clamping element unilaterally lifts from the base. In the forming gap, the contact end of the contact is inserted and made after canceling the back pressure by closing the clamping element of the contact between the terminal contact and contact track.
Nachteilig ist, dass die Kontaktierung nur über einen schmalen Bereich des Klemmelementes möglich ist. Außerdem ist die Herstellung der Verbindung zwischen Klemmkontakt und Kontaktbahn schwierig und umständlich zu handhaben. Nachteilig ist des Weiteren, dass die Montagesicherheit bei der Herstellung der Kontaktverbindung gering ist, so dass es zu Beschädigungen beziehungsweise zum Zerreißen der Kontaktbahnenden kommen kann, was den Ausfall des gesamten Solarmoduls zur Folge hat.The disadvantage is that the contacting is possible only over a narrow range of the clamping element. In addition, the preparation of the connection between the terminal contact and contact track is difficult and cumbersome to handle. Another disadvantage is that the mounting safety in the production of the contact connection is low, so that it can cause damage or tearing the contact track ends, which has the failure of the entire solar module result.
Von Nachteil ist auch, dass das Gehäuse geteilt ausgeführt ist und prinzipiell jedermann Zugriff zum Gehäuseinneren haben kann, auch wenn die Solaranordnung in Einsatz ist. Die Montage wird auch dadurch erschwert, dass die Anschlussdose aus einer relativ großen Anzahl Einzelteile besteht.Another disadvantage is that the housing is designed to be split and in principle anyone can have access to the housing interior, even if the solar array is in use. The assembly is also complicated by the fact that the junction box consists of a relatively large number of items.
Nachteilig an dieser Lösung ist der konstruktive und Kostenaufwand zur Herstellung der Isolierglasscheibe.A disadvantage of this solution is the design and cost of producing the insulating glass.
Eine weitere bekannte Schrift,
Eine weitere bekannte Druckschrift,
Alle benannten Lösungen können jedoch die Aufgabenstellung der neuen Erfindung nicht lösen.However, all named solutions can not solve the problem of the new invention.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Anschlussdosenanordnung für Solarmodule zu schaffen, die einfach und mit wenig Aufwand montierbar ist, bei der das Innere der Anschlussdose nach Befestigung auf der Glasplatte nicht mehr zugänglich ist und die eine hohe Kontaktsicherheit mit den Kontaktbahnen des Solarmoduls gewährleistet.It is therefore an object of the invention to provide a junction box assembly for solar panels, which is easy and can be mounted with little effort, in which the interior of the junction box after attachment to the glass plate is no longer accessible and ensures a high contact reliability with the contact paths of the solar module.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass im Durchgang der Glasplatte des Solarmoduls ein Einsatzteil zur Führung, Zentrierung und Positionierung der Kontaktbahnenden und/oder der Anschlussdose angeordnet ist, dass die Anschlusskontakte die Kontaktbahnenden umfassen und mehrfach kontaktieren und dass als Dichtmittel in das einteilige Gehäuse der Anschlussdose eingespritztes Dichtungsmaterial dient.According to the invention the object is achieved in that in the passage of the glass plate of the solar module, an insert for guiding, centering and positioning of the contact track ends and / or the junction box is arranged, that the terminal contacts comprise the contact track ends and repeatedly contact and that as a sealant in the one-piece housing Junction box injected sealing material is used.
Diese erfindungsgemäße Anschlussdosenanordnung ist montagefreundlich ausgebildet, da sie nur aus verhältnismäßig wenigen Einzelteilen besteht und die einzelnen Montageschritte keine besondere Konzentration des Montierenden erforderlich machen. Beschädigungen der Kontaktbahnenden werden dadurch weitestgehend vermieden. Die Mehrfachkontaktierung erhöht die Kontaktsicherheit, insbesondere unter dem Aspekt der geforderten langen Lebensdauer der Anschlussdosenanordnung.This junction box assembly according to the invention is designed easy to install, since it consists only of relatively few items and make the individual assembly steps no special concentration of Montierenden required. Damage to the contact path ends are thereby largely avoided. The Mehrfachkontaktierung increases the contact reliability, especially in terms of the required long life of the junction box assembly.
Nach einer vorteilhaften Ausbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist das Einsatzteil ein an die Kontur des Durchgangs in der rückseitigen Glasplatte des Solarmoduls angepasstes Kunststoffteil, das aus einer Grundplatte besteht, die zwei äußere horizontal angeordnete Stege für die Kontaktbahnenden, einen mittleren, die äußeren Stege überragenden Trennsteg, der die Kontaktbahnenden voneinander trennt und gleichzeitig der Positionierung der Anschlussdosenanordnung dient, und umfangsseitig angeordnete federnde Elemente aufweist, die sich gegen die Innenwand des Durchganges abstützen.According to an advantageous embodiment of the solution according to the invention, the insert part is adapted to the contour of the passage in the rear glass plate of the solar module plastic part, which consists of a base plate having two outer horizontally disposed webs for the contact web ends, a middle, the outer webs superior divider, which separates the contact track ends from each other and at the same time serves for the positioning of the junction box assembly, and has circumferentially arranged resilient elements which bear against the inner wall of the passage.
Diese einfache Ausführung des Einsatzteils ermöglicht ein unkompliziertes, leichtes Umlegen der Kontaktbahnenden um die äußeren Stege, so dass die Anschlusskontakte nur über die Stege positionsgenau gestülpt werden müssen. Dadurch, dass durch das Umlegen der Kontaktbahnenden eine doppelseitige Kontaktierung der Anschlusskontakte mit den Kontaktbahnenden ermöglicht wird, erhöht sich die Kontaktsicherheit und verlängert die Lebensdauer. Der Trennsteg gewährleistet, dass die Anschlussdose nur dann auf der Glasplatte befestigt werden kann, wenn sie genau positioniert ist. Die federnden Elemente dienen dem Toleranzausgleich des Durchganges in der Glasplatte. Die Grundplatte verhindert ein Durchtauchen der Kontaktbahnenden auf die aktive Fläche des Solarmoduls.This simple design of the insert part allows an uncomplicated, easy folding of the contact web ends around the outer webs, so that the connection contacts only have to be placed in exact position over the webs. The fact that a double-sided contacting of the terminal contacts with the contact track ends is made possible by the folding of the contact web ends, the contact reliability increases and extends the life. The divider ensures that the junction box can only be mounted on the glass plate if it is accurately positioned. The resilient elements serve to compensate for the tolerance of the passage in the glass plate. The base plate prevents immersion of the contact track ends on the active surface of the solar module.
Wenn die Kontaktbahnenden die äußeren Stege über die Vertikale umfassen, ist eine optimale Kontaktsicherheit gewährleistet, Beschädigungen der Leiterbahnenden werden vermieden.If the contact web ends comprise the outer webs over the vertical, optimum contact reliability is ensured, damage to the conductor ends is avoided.
Zur Fixierung der Kontaktbahnenden an den äußeren Stegen, kann die an der Unterseite der Kontaktbahnenden vorhandene Klebeschicht genutzt werden, mit der sie an den äußeren Stegen haften.For fixing the contact web ends to the outer webs, the existing on the underside of the contact web ends adhesive layer can be used, with which they adhere to the outer webs.
Eine weitere vorzugsweise Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung sieht vor, dass die Anschlusskontakte als halbkreisartig gebogene Kontaktfedern ausgebildet sind, die an ihren Längsseiten mehrere federnde Kontaktzungen aufweisen.Another preferred embodiment of the solution according to the invention provides that the terminal contacts are formed as a semicircular curved contact springs having a plurality of resilient contact tongues on their longitudinal sides.
Diese konstruktiv einfache Ausbildung der Kontaktfedern dient auf Grund der ausgebildeten Kontaktzungen wiederum der Kontaktsicherheit.This structurally simple design of the contact springs used on the basis of trained contact tongues turn the contact security.
Konstruktiv einfach ist es, wenn die Anschlusskontakte Schneidklemmelemente aufweisen, die der Kontaktierung der Anschlussenden einer Schutzdiode dienen, die zwischen zwei Anschlusskontakten angeordnet ist.It is structurally simple if the connection contacts have insulation displacement elements which serve to make contact with the connection ends of a protective diode, which is arranged between two connection contacts.
Von Vorteil ist des Weiteren, wenn im Gehäuseinneren wenigstens eine nutförmige Aussparung ausgebildet ist, die mit dem Trennsteg des Einsatzteils zur Positionierung der Anschlussdose auf dem Solarmodul in Wirkverbindung steht und wenn Rastelemente für die Positionierung und Fixierung der Anschlusskontakte angeordnet sind.Furthermore, it is advantageous if at least one groove-shaped recess is formed in the interior of the housing, which is in operative connection with the separating web of the insert part for positioning the connection box on the solar module and if latching elements for positioning and fixing the connection contacts are arranged.
Nach einer weiteren technologisch einfachen und vorteilhaften Lösung weist das Gehäuse einen Anspritzkanal auf, durch den das Dichtungsmaterial eingebracht wird.According to another technologically simple and advantageous solution, the housing has a Anspritzkanal through which the sealing material is introduced.
Damit erübrigen sich separate Dichteinsätze zum Abdichten der Solaranschlusskabel gegen die Gehäusedurchgänge. Das Einbetten der Verbindungsstellen von Solaranschlusskabel und Anschlusskontakt erhöht die Lebensdauer der Anschlussdosenanordnung.This eliminates the need for separate sealing inserts for sealing the solar connection cable against the housing passages. Embedding the junctions of solar cable and Terminal contact increases the life of the junction box assembly.
Nach einer technologisch und konstruktiv einfachen Fortbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, die Grundfläche der Anschlussdose mit einem doppelseitigen Klebepad auszustatten, mit dem die Anschlussdose auf dem Solarmodul befestigt wird.After a technologically and structurally simple training of the solution according to the invention is provided to equip the base of the junction box with a double-sided adhesive pad, with which the junction box is mounted on the solar module.
Hierfür sind spezielle Klebebänder für die Anwendung im Außenbereich, die witterungsbeständig sind und eine hohe Haftfestigkeit aufweisen, bekannt und im Handel erhältlich.For this purpose, special adhesive tapes for outdoor use, which are weather-resistant and have a high adhesive strength, are known and commercially available.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird verfahrensseitig des Weiteren dadurch gelöst, dass die Solaranschlusskabel mittels Schweißverbindung mit den Anschlusskontakten verbunden werden, dass danach die Anschlusskontakte durch die Gehäuseöffnungen in das Gehäuseinnere eingeschoben werden, dass nach dem Verrasten der Anschlusskontakte im Gehäuseinneren die Schutzdiode durch die Öffnung im Boden des Gehäuses zwischen den Anschlusskontakten kontaktierend befestigt wird und dass anschließend durch einen im Gehäuse ausgebildeten Anspritzkanal ein Dichtungsmaterial so in das Gehäuse eingespritzt wird, dass die Durchgänge, die der Anschlusskontakt- und Kabeleinführung dienen, abgedichtet werden und die Verbindungsstellen von Solaranschlusskabel und Anschlusskontakt von dem Kunststoffmaterial umhüllt werden.The object of the invention is further solved by the fact that the solar connection cables are connected by means of welded connection with the connection contacts, that thereafter the connection contacts are inserted through the housing openings in the housing interior, that after locking the connection contacts inside the housing, the protection diode through the opening in the bottom of the housing Housing between the terminal contacts is fixed contacting and that then a sealing material is injected through a housing formed in the housing into the housing so that the passages that serve the Anschlusskontakt- and cable entry, are sealed and the joints of solar connection cable and terminal contact of the plastic material become.
Dieser einfache und kostengünstige Verfahrensablauf zur Herstellung der Anschlussdosenanordnung erleichtert die Montage der Anschlussdose und stellt auf einfache Art und Weise eine sichere und dauerhafte Kontaktverbindung zum Solarmodul her. Durch das „Druckknopfprinzip” – die Anschlussdose wird nach genauer Positionierung einfach auf die Glasplatte aufgedrückt und ist sofort unlösbar mit dieser verbunden – ist es möglich, schnell und leicht die Verbindung herzustellen. Zusätzliche Hilfsmittel werden nicht benötigt, so dass Beschädigungen, die Hilfsmittel, wie im Stand der Technik beschrieben, verursachen können, vermieden werden.This simple and inexpensive process for the preparation of the junction box assembly facilitates the installation of the junction box and makes in a simple way a secure and permanent contact connection to the solar module ago. Due to the "push-button principle" - the junction box is simply pressed onto the glass plate after precise positioning and is immediately inseparably connected to it - it is possible to establish the connection quickly and easily. Additional aids are not required, so that damage that can cause aids as described in the prior art, be avoided.
Die Anschlussdose ist hermetisch dicht ausgeführt, was zum einen durch die einteilige Ausführung der Anschlussdose und zum anderen durch das Einspritzen des Dichtungsmaterials bewirkt wird. Durch Wegfall von Dichtungseinsätzen und kompliziert ausgebildeten Anschlusskontakten wird die Herstellung und Montage der Anschlussdose wesentlich vereinfacht.The junction box is hermetically sealed, which is caused by the one-piece design of the junction box and by the injection of the sealing material. By eliminating sealing inserts and complicated connection contacts the production and installation of the junction box is much easier.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt dabei inThe invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. The accompanying drawing shows in
Nach
Der Dünnschicht-Solarmodul
Das Einsatzteil
Umfangsseitig sind am Einsatzteil
Die
Das Gehäuse
Zur genauen Positionierung der Anschlussdose
Die Anschlusskontakte
Um den Stromfluss in den Solarmodul
Die Herstellung der Anschlussdose
Die beiden Solaranschlusskabel
The two
Danach erfolgt über den Anspritzkanal
Im Durchgang
Die Schutzfolie, die die Klebefläche am Bodenteil
Mit dem Aufsetzen der Anschlussdose
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Solarmodulsolar module
- 22
- Einsatzteilinsert
- 33
- Anschlussdosejunction box
- 44
- Glassplatteglass plate
- 55
- Glasplatteglass plate
- 66
- Durchgangpassage
- 77
- KontaktbahnendenContact track ends
- 88th
- Grundplattebaseplate
- 99
- äußere Stegeouter bars
- 1010
- Trennstegdivider
- 1111
- federnde Elementeresilient elements
- 1212
- Gehäusecasing
- 1313
- Bodenteilthe bottom part
- 1414
- Öffnungopening
- 1515
- Anspritzkanalinjection channel
- 1616
- Klebepadadhesive pad
- 1717
- Durchgängecrossings
- 1818
- SolaranschlusskabelSolar connection cable
- 1919
- nutförmige Aussparunggroove-shaped recess
- 2020
- Anschlusskontakte, KontaktfedernConnection contacts, contact springs
- 2121
- Dichtungsmaterialsealing material
- 2222
- Kontaktzungencontact tongues
- 2323
- Schutzdiodeprotection diode
- 2424
- Anschlussendenterminal ends
- 2525
- SchneidklemmelementeIDC elements
- 2626
- Rastvertiefungenlocking recesses
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