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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Solarzellenmodul sowie Verbindungseinheiten
zum elektrischen und/oder mechanischen Verbinden von Solarzellen.
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Solarzellenmodule
weisen eine Vielzahl von Solarzellen auf, welche elektrisch und/oder
mechanisch miteinander verbunden werden. Typischerweise werden Solarzellen
zu einem String, d. h. einer Reihe von Solarzellen durch Verbindungseinheiten elektrisch
verbunden.
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DE 10 2006 019 638
A1 zeigt einen elektrischen Leitungsverbinder für
Solarzellen. Der Leitungsverbinder besteht aus einem gebogenen bandartigen
Trägerelement, an dem mindestens zwei Zuleitungen spitzwinklig
angeordnet sind. Die Mittellinie der Zuleitung liegt dabei spitzwinklig
an die Mittellinie des bogenförmigen bandartigen Trägerelements
an. An den Enden der Zuleitungen ist mindestens je eine Kontaktfläche
angeordnet. Durch diesen Leitungsverbinder kann ebenfalls eine Zug-
und Druckentlastung erfolgen, wenn beispielsweise aufgrund von Temperaturschwankungen
es zu Ausdehnungen und/oder Schrumpfungen der Solarzelle kommt. Durch
diese Ausgestaltung der Leitungsverbinder wird zwar eine Zug- und/oder
Druckentlastung vorgesehen, es erweist sich jedoch als nachteilig,
dass der Leitungsverbinder eine relativ lange elektrische Zuleitung
darstellt. Somit wird der elektrische Widerstand des Leitungsverbinders
aufgrund der längeren Zuleitung erhöht. Ein erhöhter
Widerstand führt jedoch wiederum zu Verlusten.
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DE 11 2005 001 252
T5 zeigt eine Verbindungseinheit für Solarzellen
in einem Solarzellenmodul. Bei den Solarzellen handelt es sich um
Rückseitenkontakt-Solarzellen, d. h. die elektrische Kontaktierung
der Solarzellen erfolgt an ihrer Rückseite. Das Verbindungselement
weist ein durchgehend elektrisch leitendes Material auf. Die Verbindungseinheit weist
sechs Kontaktierungsflächen auf, wobei jeweils zwei Kontaktierungsflächen
an den Enden der Verbindungseinheit und zwei Kontaktierungsflächen
in der Mitte der Einheit vorgesehen sind. Ferner weist die Verbindungseinheit
Schlitze an den beiden Enden sowie in der Mitte, d. h. im Bereich
der Kontaktierungsflächen auf. Diese Schlitze dienen der
Zugentlastung, um ein Ausdehnen und Zusammenziehen von Solarzellen,
beispielsweise aufgrund von Temperaturänderungen, zu kompensieren
und die Belastung der Lötstellen zu minimieren. Die Verbindungseinheit
weist drei rautenförmige Abschnitte auf.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Solarzellenmodul
mit einer Vielzahl von Rückseitenkontakt-Solarzellen vorzusehen,
welche durch Verbindungseinheiten miteinander verbunden sind, wobei
die Verbindungseinheiten eine verbesserte mechanische und/oder elektrische
Verbindung der Solarzellen ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Solarzellenmodul gemäß Anspruch
1 sowie durch eine Verbindungseinheit gemäß Anspruch
7 gelöst.
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Die
vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass eine Verbindungseinheit
den Strom zwischen zwei (rückseitenkontaktierten) Solarzellen mit
möglichst niedrigen Verlusten leiten und ferner dazu in
der Lage zu sein soll, mechanische Verzerrungen an der Verbindungseinheit
aufgrund von mechanischen oder thermischen Belastungen auszugleichen.
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Somit
wird ein Solarzellenmodul mit einer Vielzahl von rückseitenkontaktierten
Solarzellen vorgesehen, welche mittels Verbindungseinheiten mechanisch
und/oder elektrisch miteinander verbunden werden. Die Verbindungseinheiten
weisen mindestens zwei Paare von gegenüberliegenden Lötflächen sowie
mindestens eine Zugentlastungseinheit zwischen zwei gegenüberliegenden
Lötflächen auf. Diese Zugentlastungseinheit wird
vorzugsweise durch eine kreisförmige oder elliptische Ausnehmung
zwischen den beiden Lötflächen realisiert. Ferner
ist zwischen zwei Lötflächenpaaren ein Steg vorgesehen, welcher
im Wesentlichen parallel zu den Rändern der Solarzellen
verläuft. Optional können an dem Steg Ansaugflächen
für eine automatische Handhabung sowie Montage vorgesehen
werden.
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Weitere
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ausführungsbeispiele
und Vorteile der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die
Figuren näher beschrieben.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung einer Verbindungseinheit gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel,
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2A
bis 2G zeigen verschiedene Ausgestaltungen von Verbindungseinheiten
gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
und
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3 zeigt
einen Ausschnitt eines Solarzellenmoduls gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt
eine schematische Draufsicht auf eine Verbindungseinheit gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel. Die Verbindungseinheit weist ein
erstes Ende 20, ein zweites Ende 30 sowie einen mittleren
Abschnitt 40 auf. An dem ersten und zweiten Ende 20, 30 sowie
optional in dem mittleren Abschnitt 40 können
erste Kontaktierungseinheiten 50
und im mittleren Abschnitt 40 können
zweite Kontaktierungseinheiten 60 vorgesehen werden. Die
erste Kontaktierungseinheit 50 weist zwei, vorzugsweise gegenüberliegende
Lötflächen bzw. Lötfähnchen 1 auf.
Zwischen den beiden Lötflächen 1 ist
eine erste Zug- und/oder Druckentlastungseinheit 2 vorgesehen.
Diese erste Zug- und/oder Druckentlastungseinheit 2 kann
beispielsweise durch eine zumindest teilweise runde oder elliptische
Ausnehmung 2 ausgestaltet sein. Neben der ersten Zug- und/oder
Druckentlastungseinheit 2 kann eine zweite Zug- und/oder Druckentlastungseinheit 5 vorgesehen
werden. Die zweite Zug- und/oder Druckentlastungseinheit 5 kann
zumindest teilweise als eine kreisförmige, ellipsenförmige
oder eine teil-ellipsenförmige Ausnehmung ausgestaltet
sein. Neben bzw. benachbart zu der zweiten Zug- und/oder Druckentlastungseinheit 5 kann
eine Ansaugfläche 4 vorgesehen werden. An der
Ansaugfläche 4 kann ein Steg 3 vorgesehen
werden, welcher zwei Kontaktierungseinheiten 50, 60 miteinander
verbindet. Dieser Steg 3 kann sich zwischen den Kontaktierungseinheiten
verjüngen, um Material zu sparen.
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Die
zweite Kontaktierungseinheit 60 entspricht im Wesentlichen
der ersten Kontaktierungseinheit 50, wobei auf beiden Seiten
der Lötflächen 1 jeweils eine zweite
Zug- und/oder Druckentlastungseinheit und Ansaugflächen 4 vorgesehen
sein können.
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Die
Lötflächen bzw. Lötfähnchen 1 können an
vorgesehenen Stellen der Solarzellen gelötet, geklebt und/oder
geschweißt bzw. druckkontaktiert werden, um einen elektrischen
Kontakt zur Solarzelle herzustellen.
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Die
Ansaugflächen 4 dienen der besseren maschinellen
Handhabbarkeit. So können die Verbindungselemente beispielsweise
an den Ansaugflächen angesaugt werden, um sie entsprechend
verfahren und handhaben zu können.
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Durch
die Ausgestaltung der ersten Zug- und/oder Druckentlastungseinheit 2 können
geringe Spannungsspitzen auch bei mechanischen Belastungen aufgefangen
werden. Ferner ist eine gleichmäßige Verteilung
der Spannungen entlang der Ränder möglich. Die
ersten Zug- und/oder Druckentlastungseinheiten 2 weisen
eine Vorzugsentlastungsrichtung auf, welche sich zwischen den beiden
gegenüberliegenden Lötflächen erstreckt.
Durch die Ausgestaltung der ersten Zug- und/oder Druckentlastungseinheit 2 kann
eine Veränderung eines Spaltes zwischen zwei benachbarten
Solarzellen ausgleichen. Die maximale Breite der ersten Zug- und/oder
Druckentlastungseinheit 2 wird durch die Breite der Aussparung vorgegeben.
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Die
Stege 3 verlaufen vorzugsweise parallel zu den Solarzellenrändern.
Die Stege 3 dienen der Querverbindung zwischen benachbarten
Befestigungseinheiten 50, 60. Durch die in dem
ersten Ausführungsbeispiel gezeigte Ausgestaltung mit drei
Befestigungseinheiten können die benachbarten Solarzellen
an sechs verschiedenen Lötflächen miteinander
verbunden werden. Der Steg 3 wird vorzugsweise zumindest
teilweise schmal ausgestaltet, damit kein Material auf einen Teil
der Solarzellenrückseite ragt, welcher zur Stromerzeugung
beiträgt. Andernfalls könnten diese Stellen einen
Kurzschluss erzeugen.
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Die
zweite Zug- und/oder Druckentlastungseinheit 5 weist vorzugsweise
eine Entlastungsrichtung parallel zu den Solarzellenkanten auf.
Somit kann verhindert werden, dass zwei Lötflächen
an einer Solarzelle von dem Verbinder mechanisch aufgrund einer
unterschiedlichen Ausdehnung zwischen Silicium und Metall verspannt
werden. Die in 1 gezeigte Ausgestaltung der
zweiten Zug- und/oder Druckentlastungseinheit 5 führt
zu einer optimalen Nachgiebigkeit, ohne dabei sich negativ auf die
erste Zug- und/oder Druckentlastungseinheit auszuwirken. Dies kann
insbesondere dadurch gewährleistet werden, dass der Übergang
zwischen der zweiten Zug- und/oder Druckentlastungseinheit zu der
ersten Zug- und/oder Druckentlastungseinheit über zwei
abgerundete Arme erfolgt.
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2Aa
bis 2G zeigen jeweils verschiedene Ausgestaltungen
von Verbindungseinheiten gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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Die
Verbindungseinheiten gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
entsprechen im Wesentlichen der Verbindungseinheit gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel. Lediglich die Ausgestaltung
der Ausnehmungen 2 und 5 sind unterschiedlich
zu der Verbindungseinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Die
Verbindungseinheit gemäß 2A weist eine
erste Zug- und/oder Druckentlastungseinheit 2 auf, welche
im Wesentlichen ellipsenförmig ausgestaltet ist, wobei
die beiden Enden der Ellipse abgeschnitten sind. Die Ausnehmungen 2 gemäß den
Verbindungseinheiten aus den 2A bis 2D
sind im Wesentlichen ellipsenförmig ausgestaltet, wobei die
längere Achse der Ellipse in Richtung der Lötflächen 1 ausgestaltet
ist. Bei den Verbindungseinheiten gemäß 2E
bis 2G ist jedoch die längere Achse der ellipsenförmigen
Ausgestaltung senkrecht zu den Lötflächen 1 ausgestaltet.
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Die
zweiten Zug- und/oder Druckentlastungseinheiten 5 sind
gemäß den Ausführungen der 2A
bis 2D im Wesentlichen ellipsenförmig ausgestaltet,
wobei die längere Achse der Ellipse sich parallel zu den
Lötflächen 1 erstreckt.
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Die
zweite Zug- und/oder Druckentlastungseinheit 5 gemäß den 2E
bis 2G ist zumindest teilweise ellipsenförmig
ausgestaltet, wobei die Enden zumindest teilweise derart ausgeschnitten bzw.
ausgestaltet sind, dass eine im Wesentlichen kreisförmige
Ansaugfläche 4 realisiert werden kann und ausreichend
Material um die Ausnehmungen 2 vorgesehen ist.
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3 zeigt
einen Ausschnitt eines Solarzellenmoduls gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel. Hier sind insbesondere lediglich
zwei Abschnitte von Solarzellenmodulen 100 gezeigt, welche
mittels einer Verbindungseinheit miteinander mechanisch und/oder
elektrisch verbunden werden. Die Verbindungseinheit kann hierbei
wie in 1 oder wie in den 2A bis 2G
dargestellt ausgestaltet sein. Mittels der sechs Lötflächen 1 können
die Solarzellenmodule jeweils elektrisch an den entsprechenden Stellen
kontaktiert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006019638
A1 [0003]
- - DE 112005001252 T5 [0004]
