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Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung für ein Photovoltaikmodul mit einem Beladeabschnitt zur Aufnahme eines Photovoltaikmoduls, mit mindestens einer Prüfkammer, wobei die Prüfkammer als eine Dunkelkammer ausgebildet ist, um mindestens eine lichtabhängige Prüfung an dem Photovoltaikmodul durchführen zu können, mit einem Entladeabschnitt zur Entnahme des Photovoltaikmoduls und mit einer Fördereinrichtung zum Transport des Photovoltaikmoduls in einer Transportrichtung, ausgehend von dem Beladeabschnitt in die Prüfkammer und nachfolgend in den Entladeabschnitt, mit mindestens einer Adaptervorrichtung, die mit der Prüfvorrichtung gekoppelt ist und die eine elektrische Kontaktierung mit Anschlussorganen des Photovoltaikmoduls ermöglicht, wobei die Adaptervorrichtung mit dem Photovoltaikmodul von dem Beladeabschnitt über die Dunkelkammer in den Entladeabschnitt mitgeführt werden kann, so dass das Photovoltaikmodul in dem Beladeabschnitt mit der Adaptervorrichtung gekoppelt und in dem Entladeabschnitt von dieser entkoppelt werden kann. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Prüfung eines oder des Photovoltaikmoduls in der Prüfvorrichtung.
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Photovoltaikmodule dienen dazu, Sonnenlicht in elektrische Energie umzuwandeln und stellen damit die Möglichkeit zur Nutzung einer zurzeit sehr gefragten regenerativen Energiequelle dar. Photovoltaikmodule sind üblicherweise plattenförmig ausgebildet und weisen an einer Oberseite eine aktive Schicht auf, welche durch photoelektrische Effekte eine Umsetzung des auftreffenden Sonnenlichts in elektrischen Strom ermöglicht.
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Wie bei jedem technischen Produkt können sich auch bei der Herstellung von Photovoltaikmodulen Fehler mit beliebigen Fehlerursache einschleichen. So kann das Photovoltaikmodul bereits Fertigungsfehler aufweisen oder nachträglich bei einem Transport beschädigt worden sein. Folglich ist es sinnvoll, Photovoltaikmodule – wie alle technische Produkte – auf festgelegte Qualitätskriterien zu prüfen.
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Für derartige Prüfungen von Photovoltaikmodulen sind mehrere Verfahren bekannt, welche unterschiedliche Eigenschaften des Photovoltaikmoduls prüfen. So ist es beispielsweise bekannt, Photovoltaikmodule mit einer vorgebbaren Lichtintensität – z. B. über einen so genannten Flasher – zu beleuchten und das aus der Beleuchtung resultierende Strom-/Spannungsverhalten des Photovoltaikmoduls zu messen.
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Eine derartige Prüfvorrichtung ist beispielsweise in der
DE 10 2009 049 705 B3 der Anmelderin beschrieben. Bei der bekannten Prüfvorrichtung wird das Photovoltaikmodul durch einen Roboter gegriffen, vor eine Flasher-Prüfvorrichtung gehalten und dort geprüft.
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Aus der
DE 20 2008 014 036 U1 ist eine Inspektionsvorrichtung bekannt, die dazu ausgebildet ist, die Leistung von Photovoltaik-Bauelementen zu überprüfen. Die Inspektionsvorrichtung weist eine Dunkelkammer auf, in der die Photovoltaik-Elemente angeordnet werden. Zur Überprüfung der Photovoltaik-Elemente ist eine Kamera in der Dunkelkamera angeordnet, die den Zustand der Photovoltaik-Bauelemente bei Inbetriebnahme aufnimmt.
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Die
EP 2 284 520 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik darstellt, offenbart eine Vorrichtung zur Überprüfung von Photovoltaikmodulen. Hierzu umfasst die Vorrichtung ein Förderband, an diesem die Photovoltaikmodule entlang geführt werden, eine Kamera sowie einen Computer, wobei der Computer die von der Kamera aufgenommenen Abbildungen der Photovoltaikmodule bewertet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine effektiv arbeitende Prüfvorrichtung für ein Photovoltaikmodul sowie ein Verfahren zu dessen Prüfung vorzuschlagen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Prüfvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Im Rahmen der der Erfindung wird eine Prüfvorrichtung, welche zur Prüfung eines Photovoltaikmoduls geeignet und/oder ausgebildet ist, vorgestellt.
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Bei dem Photovoltaikmodul kann es sich um eine Photovoltaikmodulplatte – gegebenenfalls mit umlaufendem Rahmen, insbesondere Aluminiumrahmen – handeln. Insbesondere weist das Photovoltaikmodul eine amorphe oder kristalline Siliziumschicht auf, welche zur Umsetzung von auftreffender Strahlung in elektrischen Strom ausgebildet ist. Das Photovoltaikmodul kann plan ausgebildet sein, wie man es derzeit häufig auf Dächern sehen kann. Alternativ kann das Photovoltaikmodul auch konturiert, zum Beispiel in Form von Dachziegeln und/oder gewellt ausgebildet sein.
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Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung wird die aktive Schicht als Oberseite und die umlaufenden Kanten als Schmalseiten des Photovoltaikmoduls bezeichnet. In der möglichen Ausbildung als konturierter Träger können die Schmalseiten ebenfalls einen nicht-geradlinigen Verlauf einnehmen.
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Die Prüfvorrichtung weist einen Beladeabschnitt auf, welcher zur Aufnahme eines Photovoltaikmoduls ausgebildet ist. Insbesondere kann in dem Beladeabschnitt das Photovoltaikmoduls bevorzugt manuell oder händisch eingestellt werden.
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Ferner umfasst die Prüfvorrichtung mindestens eine Prüfkammer, wobei die Prüfkammer als eine Dunkelkammer ausgebildet ist, um mindestens eine lichtabhängige Prüfung an dem Photovoltaikmodul durchführen zu können. Die Prüfkammer ist als Dunkelkammer gegenüber einem Umgebungslicht abgeschirmt. In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist die Dunkelkammer lichtdicht ausgebildet. Für die übliche Ausgestaltung der Erfindung ist es allerdings ausreichend, dass die Dunkelkammer das Umgebungslicht so weit abschottet, dass die lichtabhängige Prüfung störungsfrei ablaufen kann.
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Ein Entladeabschnitt der Prüfvorrichtung dient zur Entnahme des Photovoltaikmoduls nach der mindestens einen lichtabhängigen Prüfung in der Prüfkammer.
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Ergänzend ist eine Fördereinrichtung zum Transport des Photovoltaikmoduls in einer Transportrichtung, ausgehend von dem Beladeabschnitt in die Prüfkammer und nachfolgend in den Entladeabschnitt vorgesehen.
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Die Prüfvorrichtung weist mindestens eine Adaptervorrichtung auf, welche eine elektrische Kontaktierung mit Anschlussorganen des Photovoltaikmoduls ermöglicht. Insbesondere sind die Anschlussorgane mit der Adaptervorrichtung koppelbar und/oder gekoppelt. Derartige Anschlussorgane der Photovoltaikmodule sind beispielsweise als Anschlusskabel ausgebildet. An der Prüfvorrichtung ist die Adaptervorrichtung so befestigt bzw. gelagert, dass diese mit dem Photovoltaikmodul in Transportrichtung von dem Beladeabschnitt über die Prüfkammer in den Entladeabschnitt mitgeführt werden kann. Die Adaptervorrichtung wird insbesondere weggebunden oder über eine Zwangsführung mitgeführt.
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Bei der Prüfung des Photovoltaikmoduls ist vorzugsweise vorgesehen, dass im Beladeabschnitt die Anschlussorgane des Photovoltaikmoduls mit der Adaptervorrichtung verbunden, insbesondere elektrisch kontaktiert und/oder mechanisch gekoppelt werden. Diese Kontaktierung wird vorzugsweise manuell, durch den Bediener durchgeführt. Für den Fall, dass nur gleichartige Photovoltaikmodule geprüft werden sollen, ist es auch möglich, dass eine automatische Kontaktierung und/oder automatische mechanische Kopplung zwischen Anschlussorganen und Adaptervorrichtung umgesetzt wird. Nach der Verbindung zwischen der Adaptervorrichtung und dem Anschlussorgan ist das Photovoltaikmodul prüfbereit und kann nachfolgend automatisch geprüft werden. Nach der Prüfung in der Prüfkammer wird das Photovoltaikmodul in den Entladeabschnitt transportiert, wobei in dem Entladeabschnitt die Adaptervorrichtung und Photovoltaikmodul wieder entkoppelt werden und die Adaptervorrichtung an der Prüfvorrichtung verbleibt.
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Die Fördereinrichtung ist als eine Transportbandvorrichtung ausgebildet. Eine Transportbandvorrichtung für ein Photovoltaikmodul ist konstruktiv betrachtet einfach umsetzbar und von der Baugröße sowie vom Gewicht im Vergleich zu einem Roboter zur Manipulation des Photovoltaikmoduls sehr leichtbauend. Neben Kostenvorteilen wird es dadurch ermöglicht, die Prüfvorrichtung so leicht zu gestalten, dass diese sogar ambulant eingesetzt werden kann, das heißt transportabel gestaltet ist.
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In der Ausführung mit Transportbandvorrichtung kann die Prüfvorrichtung in einem Durchlaufprinzip betrieben werden, so dass eine Prüfung von Photovoltaikmodulen sehr schnell durchgeführt werden kann. Für den Fall, dass mehrere Adaptervorrichtungen vorgesehen sind, kann durch die Kombination der Transportbandvorrichtung und der Mitführung der Adaptervorrichtungen sogar erreicht werden, dass zeitgleich ein Photovoltaikmodul in den Beladeabschnitt eingelegt, ein zweites Photovoltaikmodul in der Prüfkammer geprüft und ein drittes Photovoltaikmodul in dem Entladeabschnitt entnommen werden kann. Konstruktiv betrachtet ist die Prüfvorrichtung so ausgebildet, dass diese einen ersten Stellplatz für ein Photovoltaikmodul in dem Beladeabschnitt, einen zweiten Stellplatz in der Prüfkammer und einen dritten Stellplatz in dem Entladeabschnitt bereit stellt. Die Prüfzeit für ein Photovoltaikmodul wird maßgeblich nur durch die Hauptzeit des Prüfvorgangs bestimmt, wobei die Entlade- und Beladevorgänge parallel dazu durchgeführt werden können, so dass die Nebenzeiten durch das Handling sehr gering sind.
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Die Prüfvorrichtung weist eine Kontaktierungsvorrichtung zur Kontaktierung und/oder mechanischen Kopplung der Adaptervorrichtung mit einer Prüfelektronik aufweist, so dass das Photovoltaikmodul mit der Prüfelektronik verbunden ist. Die Kontaktierungsvorrichtung ist der Prüfkammer zugeordnet, so dass das Photovoltaikmodul nur in der Prüfkammer mit der Prüfelektronik verbunden ist. Die Prüfvorrichtung ist somit ausgebildet, dass die Adaptervorrichtung in dem Entlade- und Beladeabschnitt nicht mit der Kontaktierungsvorrichtung kontaktiert ist. Zum einen wird auf diese Weise der Aufbau der Prüfvorrichtung vereinfacht, da eine Kontaktierung mit der Prüfelektronik nur dort hergestellt wird, wo dies tatsächlich notwendig ist. Zum anderen wird die Bedienung der Prüfvorrichtung weiter vereinfacht, da sowohl im Beladeabschnitt als auch im Entladeabschnitt keine Kontaktierung zwischen Adaptervorrichtung und Kontaktierungsvorrichtung vorliegt, so dass die Adaptervorrichtung und somit auch die Anschlussorgane des Photovoltaikmoduls stromlos und folglich ungefährlich zu handhaben sind.
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Bei der Erfindung ist die Kontaktierungsvorrichtung stationär in der Prüfvorrichtung angeordnet, wobei die Adaptervorrichtung in einer Kontaktposition kontaktiert ist. Die Kontaktposition der Adaptervorrichtung wird eingenommen, wenn das Photovoltaikmodul in der Dunkelkammer angeordnet ist.
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Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Adaptervorrichtung auf einer Verfahrvorrichtung angeordnet, welche unabhängig von der Transportbandvorrichtung ansteuerbar ist. Somit weist die Prüfvorrichtung in Transportrichtung zwei Transporteinrichtungen auf, nämlich die Verfahrvorrichtung und die Transportbandvorrichtung, welche unabhängig voneinander ansteuerbar sind. Diese Weiterbildung hat den Vorteil, dass das Photovoltaikmodul in der Dunkelkammer in die Prüfposition gefahren werden kann, während zugleich die Adaptervorrichtung in die Kontaktposition gebracht werden kann. Bei einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist die Prüfvorrichtung programmtechnisch und/oder schaltungstechnisch so ausgebildet, dass Photovoltaikmodul und Adaptervorrichtung nicht synchron, sondern asynchron verfahren werden. Beispielsweise wird die Adaptervorrichtung vorlaufend zu dem Photovoltaikmodul verfahren, um ein Auffahren des Photovoltaikmoduls auf die Anschlussorgane zu vermeiden.
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Bei einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist die Adaptervorrichtung durch die Verfahrvorrichtung umlaufend bewegbar. Beispielsweise ist die Verfahrvorrichtung als ein Karussell ausgebildet, welches parallel zu einem Untergrund verläuft. In dieser Ausgestaltung ist es möglich, dass auf der Verfahrvorrichtung mehrere Adaptervorrichtungen angeordnet sind, so dass beispielsweise eine Adaptervorrichtung in dem Beladeabschnitt bereits bereitgestellt wird, wenn zugleich eine weitere Adaptervorrichtung in dem Entladeabschnitt noch angeordnet ist. Zum Beispiel kann sowohl ein Photovoltaikmodul im Entladeabschnitt mit einer ersten Adaptervorrichtung und zugleich ein Photovoltaikmodul im Beladeabschnitt mit einer weiteren Adaptervorrichtung kontaktiert sein. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, dass die Prüfvorrichtung durch zwei Bediener bedient wird, wobei der erste Bediener die Beladung der Prüfvorrichtung und der zweite Bediener die Entladung der Prüfvorrichtung vornimmt.
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Durch den Einsatz der Transportbandvorrichtung ist das Format des Photovoltaikmoduls frei wählbar. Besonders bevorzugt wird das Photovoltaikmodul mit einer Schmalseite auf der Transportbandvorrichtung aufgesetzt und/oder stehend transportiert.
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Diese vorteilhafte Weiterbildung bringt eine deutliche Vereinfachung der Prüfung der Photovoltaikmodule und damit eine höhere Flexibilität der gesamten Prüfvorrichtung mit sich, da ein Photovoltaikmodul von einem einzelnen Bediener stehend in die Prüfvorrichtung eingesetzt werden kann. Bislang sind die Prüfvorrichtungen, da sie meist in-line in der Fertigung eingesetzt werden, so konzipiert, dass das Photovoltaikmodul bei der Aufnahme, bei der Prüfung oder bei der Ablage liegend ausgerichtet sein muss. Aufgrund der üblichen Dimensionen eines Photovoltaikmoduls ist es jedoch einem einzelnen Bediener nicht möglich, dieses kontrolliert in waagrechter oder liegender Ausrichtung zu positionieren, hierzu sind mindestens zwei Bediener notwendig. Besonders vorteilhaft ist die stehende Anordnung des Photovoltaikmoduls in der Prüfvorrichtung, wenn die Photovoltaikmodule – wie dies durchaus üblich ist – in Kisten nebeneinander stehend zur Prüfung geliefert werden. In diesem Fall kann der einzelne Bediener ein stehendes Photovoltaikmodul aus einer Kiste entnehmen, in den Beladeabschnitt stehend einlegen und sogar nachfolgend aus dem Entladeabschnitt stehend entnehmen und das Photovoltaikmodul stehend in eine weitere Kiste verpacken. Ferner bildet die aufliegende Schmalseite als unterer Anschlag eine Referenzkante für das Photovoltaikmodul, so dass dessen Lage in Höhenrichtung definiert ist.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung, wird das Photovoltaikmodul geneigt, z. B. mit einem Winkel zwischen 5 Grad und 10 Grad gegenüber einer Senkrechten oder Lotrechten, auf der Transportbandvorrichtung angeordnet und stützt sich mit der Oberseite zumindest abschnittsweise oder bereichsweise an passiven Transportrollen oder an anderen Stützelementen ab. Insbesondere weist die Oberseite die aktive Schicht des Photovoltaikmoduls auf. Dadurch, dass das Photovoltaikmodul stehend, jedoch geneigt auf die Transportbandvorrichtung aufgesetzt wird bzw. von dieser transportiert wird, wird sichergestellt, dass das Photovoltaikmodul nicht versehentlich in Gegenrichtung aus der Prüfvorrichtung heraus kippen kann, so dass auf weitere Sicherungsmittel für das Photovoltaikmodul verzichtet werden kann. Besonders hervorzuheben ist, dass die Oberseite, das heißt die aktive Seite des Photovoltaikmoduls, in Richtung Boden orientiert ist, wohingegen die Rückseite des Photovoltaikmoduls nach oben blickt. Diese Ausgestaltung hat sich im Zusammenspiel mit der Dunkelkammer als besonders vorteilhaft erwiesen, da damit auf der Be- und Entladeseite der Prüfvorrichtung die Rückseite des Photovoltaikmoduls angeordnet ist und die Oberseite mit der aktiven Schicht in die Prüfvorrichtung hinein orientiert ist. In dieser Ausgestaltung können Messinstrumente auf der dem Belade- und Entladeabschnitt abgewandten Seite der Prüfvorrichtung angeordnet werden, so dass diese bei einer Manipulation der Photovoltaikmodule nicht als Störkonturen vorhanden sind.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Photovoltaikmodul durch die Transportbandvorrichtung von dem Beladeabschnitt über die Prüfkammer in den Entladeabschnitt linear, insbesondere ausschließlich linear, und/oder in der Förderrichtung geradlinig verfahren. Diese Ausgestaltung unterstreicht den konstruktiv einfachen Aufbau der Prüfvorrichtung, wobei in einer Draufsicht von vorne auf die Prüfvorrichtung sich ein Entladeabschnitt, die Prüfkammer und der Entladeabschnitt linear aufreihen. Besonders hervorzuheben ist, dass die Transportbandvorrichtung sehr einfach ausgeführt sein kann, da diese keine Kurven etc. zu bewältigen hat. Als Transportbandvorrichtung kommt insbesondere ein Förderband in Frage, welches beispielsweise als ein Kunststoff-Endlosband oder auch als eine Aneinanderreihung von Bandgliedern aus Kunststoff oder Metall ausgebildet sein kann.
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In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Dunkelkammer einen bewegbaren Rückwandabschnitt auf, welcher für ein Ein- und Ausfahren des Photovoltaikmoduls in die Dunkelkammer in horizontaler Richtung bewegbar ist. Insbesondere verläuft die Transportbandvorrichtung zwischen einem stationierten Teil der Dunkelkammer und dem bewegbaren Rückwandabschnitt. Auch in dieser bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sieht man Vorteile des Gesamtkonzepts der Erfindung: In dem bewegbaren Rückwandabschnitt sind keine Messinstrumente eingebracht, diese ist vorzugsweise ausschließlich zur Verdunkelung der Dunkelkammer ausgebildet. Aus diesem Grund trifft es sich sehr gut, dass die Oberseite mit der aktiven Schicht von dem Rückwandabschnitt abgewandt in den stationären Abschnitt der Dunkelkammer orientiert ist. Nachdem der Rückwandabschnitt in horizontaler Richtung sehr kurz bauen kann, ist der Bedienungsraum vor der Prüfvorrichtung durch den bewegbaren Rückwandabschnitt nur sehr wenig eingeschränkt. Insbesondere ist der bewegbare Rückwandabschnitt als eine geöffnete Kiste ausgebildet, welche in ihrer Öffnung das eingefahrene Photovoltaikmodul aufnimmt und zugleich die Dunkelkammer schließt.
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Aufgrund des einfach gehaltenen Gesamtkonzepts ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Prüfvorrichtung als eine Stand-Alone-Einheit und/oder transportabel ausgebildet ist. Insbesondere benötigt die Prüfvorrichtung kein Maschinenfundament oder ähnliche Verstärkungen eines Hallenbodens. Insbesondere ist die Prüfvorrichtung so konzipiert, dass sie bei Böden mit einer maximalen Punktlast von weniger als 2000 N und/oder mit einer zulässigen Flächenlast kleiner als 500 kPa aufgestellt werden kann.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die lichtabhängige Prüfung eine Elektrolumineszenzprüfung des Photovoltaikmoduls, wobei eine Strahlung erfasst wird, welche von dem Photovoltaikmodul in der Prüfkammer durch aktive Beaufschlagung mit einer Testspannung aus der Prüfelektronik emittiert wird.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn die Prüfvorrichtung eine Kamera umfasst, welche zur vorzugsweise selektiven Erfassung der Elektrolumineszenzstrahlung in der Dunkelkammer ausgebildet und angeordnet ist. Durch eine Kamera, welche besonders bevorzugt sensitiv im NIR-Bereich, also zwischen 900 und 1100 nm ist, kann die Elektrolumineszensstrahlung ortsausgelöst aufgenommen werden und auf diese Weise lokale Defekte des Photovoltaikmoduls, insbesondere Mikrorisse und/oder isolierte Bereiche erkannt waren. Über die Elektrolumineszenzprüfung können beispielsweise Aussagen über die Lebensdauer oder auch über Transportschäden von Photovoltaikmodulen getroffen werden.
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Bei einer möglichen Weiterbildung oder Alternative der Erfindung umfasst die lichtabhängige Prüfung eine so genannte Sonnensimulationsmessung. Bei der Sonnensimulationsmessung wird das Photovoltaikmodul in der Dunkelkammer mit einer Teststrahlung beaufschlagt und das aufgrund der Teststrahlung hervorgerufene Strom-/Spannungsverhalten des Photovoltaikmoduls mittels der Prüfelektronik gemessen. Eine derartige Sonnensimulationsmessung erlaubt insbesondere ein globales Qualitätsmaß für das Photovoltaikmodul. Die Sonnensimulation kann über eine Dauerlichtbestrahlung oder über eine gepulste Strahlung als Teststrahlung erfolgen. Die Messung mit gepulster Strahlung wird auch als Flashermessung bezeichnet.
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Besonders bevorzugt werden beide genannten Prüfungen in der Dunkelkammer nacheinander durchgeführt, so dass sowohl ein Prüfprotokoll für lokale Defekte als auch ein Prüfprotokoll für eine globale Beurteilung des Photovoltaikmoduls erstellt werden kann. Die Messdaten können auch in anderer Weise weiterverarbeitet werden.
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Optional ergänzend können in der Prüfkammer auch weitere Prüfwerkzeuge integriert sein, so dass z. B. eine Isolationsprüfung und/oder eine HV-Prüfung (High-Voltage-Test) durchgeführt werden kann, wobei ebenfalls die Kontaktierung der Anschlussorgane über die Adapter- und die Kontaktierungsvorrichtung genutzt werden kann.
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In einer möglichen Weiterbildung der Erfindung weist die Prüfvorrichtung ein Qualitätssicherungssystem auf oder ist mit diesem verbunden, in dem die Prüfprotokolle des Photovoltaikmoduls abgelegt werden. Bei einer möglichen konstruktiven Anpassung umfasst die Prüfvorrichtung Eingabemittel, welche in einfacher Ausführungsform als Mensch-Maschine-Schnittstelle, wie zum Beispiel Tastatur und Maus, ausgebildet sein können oder bei komplexeren Ausbildungen auch als Identifikationseinrichtungen, wie zum Beispiel Scanner, RFID-Leser oder dergleichen realisiert sein können, so dass den Prüfprotokollen eine Identität oder Identitätsnummer des geprüften Photovoltaikmoduls zugeordnet werden können. Auf diese Weise ist es möglich, auch Jahre nach der Prüfung bei Beanstandungen oder dergleichen zu einem Photovoltaikmodul das entsprechende Prüfprotokoll zu finden.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung eines Photovoltaikmoduls in einer Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Im dem Verfahren ist vorgesehen, dass in dem Beladeabschnitt der Prüfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche auf die Transportbandvorrichtung ein Photovoltaikmodul aufgesetzt wird, durch die Transportbandvorrichtung in die Prüfkammer eingefahren wird und nach der Prüfung durch die Transportbandvorrichtung in den Entladeabschnitt gefahren wird.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Dabei zeigen:
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1 eine schematische dreidimensionale Darstellung einer Prüfvorrichtung schräg von oben als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 die Prüfvorrichtung in 1 in Frontansicht;
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3 die Prüfvorrichtung der vorhergehenden Figuren in schematischer Draufsicht von oben;
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4 die Prüfvorrichtung in der 1 mit teilweise unterdrückten Komponenten;
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5 eine Detailansicht in der 4.
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Die 1 zeigt in einer schematischen dreidimensionalen Darstellung eine Prüfvorrichtung 1 zur Prüfung von Photovoltaikmodulen 2, welche in der Darstellung in der 1 durch einen gestrichelten Rahmen schemenhaft angezeigt sind. Bei den Photovoltaikmodulen 2 handelt es beispielsweise um amorphe oder kristalline Photovoltaikmodulplatten. Alternativ können konturierte, zum Beispiel gewellte Photovoltaikmodule 2, in der Prüfvorrichtung den nachfolgend beschriebenen Prüfungen unterworfen werden.
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Die Prüfvorrichtung 1 weist einen Beladeabschnitt 3, eine Prüfkammer 4 sowie einen Entladeabschnitt 5 auf. In dem Beladeabschnitt 3 wird das zu prüfendes Photovoltaikmodul 2 von einem Bediener oder von einem Roboter eingesetzt und verfährt dann in Förderrichtung 6 zunächst in die Prüfkammer 4 und nachfolgend in den Entladeabschnitt 5. Die Verfahrbewegung entlang der Förderrichtung 6 ist dabei geradlinig ausgeführt. Für den Transport des Photovoltaikmoduls 2 weist die Prüfvorrichtung 1 eine Transportbandvorrichtung 7 auf, welche als ein Förderband oder Endlosband ausgebildet ist und sich durchgehend vom Beladeabschnitt 3 über die Prüfkammer 4 zu den Entladeabschnitt 5 erstreckt. Sicherlich wäre es bei abgewandelten Ausführungsformen auch möglich, mehrere Förderbänder seriell hintereinander anzuordnen, um so die Transportbandvorrichtung 7 zu bilden und die gleiche technische Wirkung zu erreichen.
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Das Photovoltaikmodul 2 wird über eine Schmalseite 8 auf die Transportbandvorrichtung 7 im Beladeabschnitt 3 aufgesetzt und ist mit der Schmalseite 8 in Förderrichtung 6 orientiert. In einer Projektion senkrecht zur Förderrichtung 6 erkennt man, dass das Photovoltaikmodul 2 im eingesetzten Zustand im Beladeabschnitt 3 um einen Winkel von 7 Grad gegenüber einer Senkrechten oder Lotrechten in Richtung zu der Prüfvorrichtung 1 geneigt ist, so dass sich das Photovoltaikmodul 2 sicher an passiven Transportrollen 9 abstützt, welche in mehreren Reihen übereinander angeordnet sind. Durch die Kombination der Transportbandvorrichtung 7 mit den Transportrollen 9 kann das Photovoltaikmodul 2 reibungsarm in Förderrichtung 6 bewegt werden. Das Photovoltaikmodul 2 ist so orientiert, dass die aktive Schicht oder die Oberseite des Photovoltaikmoduls 2 in Richtung der Prüfvorrichtung 1 orientiert ist und somit in der 1 dem Betrachter abgewandt ist, der auf eine Rückseite des Photovoltaikmoduls 2 sieht.
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Um ein Einfahren des Photovoltaikmoduls 2 in die Prüfkammer 4 zu ermöglichen, kann ein Rückwandabschnitt 10 der Prüfkammer 4 in horizontaler Richtung gemäß der Pfeile 11 automatisiert verfahren werden. Die Prüfkammer 4 ist als eine Dunkelkammer ausgebildet, um lichtabhängige Prüfungen an dem Photovoltaikmodul 2 zu ermöglichen. Sobald das Photovoltaikmodul 2 in die Prüfkammer 4 eingefahren ist, fährt der Rückwandabschnitt 10 in seine ursprüngliche Position und schließt die Dunkelkammer.
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Nach Durchführung der lichtabhängigen Prüfung in der Prüfkammer 4 wird der Rückwandabschnitt 10 wieder in Pfeilrichtung 11 verfahren und die Prüfkammer 4 geöffnet. Nachfolgend wird das Photovoltaikmodul 2 in Förderrichtung 6 aus der Prüfkammer 4 aus- und in den Entladeabschnitt 5 eingefahren. Dort kann das Photovoltaikmodul 2 von einem Bediener entladen werden.
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In der Prüfkammer 4 sind als mögliche Prüfmittel eine Kamera 12 und/oder ein Flasher 13 bzw. eine Dauerlichtquelle integriert, und so angeordnet, dass sie auf die Oberseite des Photovoltaikmoduls 2 gerichtet sind.
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Zur konstruktiven Umsetzung einer elektrischen Kontaktierung des Photovoltaikmoduls 2 umfasst die Prüfvorrichtung 1 eine Verfahrvorrichtung 14, welche mindestens eine Adaptervorrichtung 15 aufweist. Üblicherweise sind mehrere Adaptervorrichtungen 15 vorgesehen.
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Die Adaptervorrichtungen 15 können durch die Verfahrvorrichtung 14 umlaufend und parallel zum Untergrund, also in einem horizontalen Ring, abschnittsweise gleichlaufend mit dem Photovoltaikmodul 2 in Förderrichtung 6 bewegt werden. Die Adaptervorrichtungen 15 können elektrisch mit Anschlusskabeln 16 der Photovoltaikmodule 2 verbunden und elektrisch kontaktiert werden. Hierzu wird eine Adaptervorrichtung 15 in den Beladeabschnitt 3 eingefahren, so dass ein Bediener die Anschlusskabel 16 des Photovoltaikmoduls 2 mit der Adaptervorrichtung 15 mechanisch und elektrisch kontaktieren kann. Nach der mechanischen und elektrischen Kontaktierung des Photovoltaikmoduls 2 mit der Adaptervorrichtung 15 ist dieses prüffertig und kann nachfolgend in die Prüfkammer 4 und dann nach der Prüfung in den Entladeabschnitt 5 eingefahren werden. In den Entladeabschnitt 5 kann der gleiche oder ein weiterer Bediener die Anschlusskabel 16 des Photovoltaikmoduls 2 von der Adaptervorrichtung 15 wieder trennen und nachfolgend des Photovoltaikmodul 2 entladen. Über die ringförmige Verfahrvorrichtung 14 wird dann die Adaptervorrichtung 15 wieder in den Beladeabschnitt 3 zurückgefahren.
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Allerdings ist die Adaptervorrichtung 15 in dem Beladeabschnitt 3 und in dem Entladeabschnitt 5 nicht mit einer nicht dargestellten Prüfelektrode elektrisch kontaktiert. Erst in einer Prüfposition, bei der die Adaptervorrichtung 15 mit einer stationär angeordneten Kontaktierungsvorrichtung 17 kontaktiert, ist ein elektrischer Kontakt mit der Prüfelektronik gegeben. Somit ist das Photovoltaikmodul 2 nur dann mit der Prüfelektronik kontaktiert, wenn sich das Photovoltaikmodul 2 in der Prüfkammer 4 und die Adaptervorrichtung 15 in Prüfposition bei der Kontaktierungsvorrichtung 17 befindet. Der Kontakt zwischen Adaptervorrichtung 15 und Kontaktierungsvorrichtung 17 kann beispielsweise über Schleifkontakte oder Kontaktstifte hergestellt werden. Diese Art der Kontaktierung der Photovoltaikmodule 2 hat den Vorteil, dass diese bei einem Be- oder Entladen elektrisch nicht mit der Prüfelektronik verbunden sind und auf diese Weise elektrisch passiv und dadurch ungefährlich sind. Somit kann das Kontaktieren der Anschlusskabel 16 des Photovoltaikmoduls 2 mit der Adaptervorrichtung 15 im Beladeabschnitt 3 und Entladeabschnitt 5 ohne weitere Sicherheitsvorkehrungen durchgeführt werden. Eine elektrische Kontaktierung mit der Prüfelektronik wird nur hergestellt, wenn sich das Photovoltaikmodul 2 in der Prüfkammer 4 befindet und zwingend für die lichtabhängige Prüfung benötigt wird.
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In der Prüfkammer 4 wird die mindestens eine lichtabhängige Prüfung durchgeführt. Sofern die Prüfkammer 4 mit der Kamera 12, insbesondere einer NIR-Kamera ausgestattet ist, kann eine sogenannte Elektrolumineszenzprüfung durchgeführt werden, wobei das Photovoltaikmodul 2 über die Kontaktierungsvorrichtung 17, Adaptervorrichtung 15 und Anschlusskabel 16 mit einer elektrischen Spannung beaufschlagt wird, so dass das Photovoltaikmodul 2 eine Elektroluminiszenzstrahlung emittiert, also sehr leicht das Glimmen anfängt. Diese Strahlung, die auch im NIR-Bereich zwischen 1000 und 1200 nm zu erkennen ist, wird mit der Kamera 12 aufgenommen. Durch die ortsaufgelöste Aufnahme des Photovoltaikmoduls 2 während der Elektrolumineszenzprüfung können Mikrorisse oder lokale Defekte in dem Photovoltaikmodul 2 detektiert werden.
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Alternativ oder ergänzend ist in der Prüfkammer 4 der Flasher 13 angeordnet, welcher ausgebildet ist, das Photovoltaikmodul 2 mit einer Bestrahlung im Rahmen einer Sonnensimulationsmessung zu testen. Während der Bestrahlung werden die durch das Photovoltaikmodul 2 erzeugten elektrischen Signale über die Anschlusskabel 16, Adaptervorrichtung 15 und Kontaktierungsvorrichtung 17 an die Prüfelektronik weitergegeben und dort das Strom-/Spannungsverhalten des Photovoltaikmoduls 2 ausgewertet. Optional werden beide Prüfungen nacheinander durchgeführt.
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Die Messergebnisse aus der mindestens einen lichtabhängigen Prüfung werden an eine Auswerteeinheit 18 übergeben, welche die Messergebnisse auswertet und zum Beispiel im Rahmen von Prüfprotokolle protokolliert.
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Sofern mit der Beladung der Prüfvorrichtung 1 das Photovoltaikmodul 2 eindeutig identifiziert wurde, zum Beispiel über die Eingabe eines Identifizierungskennzeichens oder Abfrage einer Identifikationsmarke auf dem Photovoltaikmodul 2, können die Messergebnisse bzw. Prüfprotokolle dem jeweiligen Photovoltaikmodul 2 eindeutig zugeordnet werden, so dass der Prüfzustand des Photovoltaikmoduls 2 langfristig gespeichert und individuell zuordbar ist.
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In der in der 3 gezeigten Draufsicht von oben ist zu erkennen, dass die Prüfvorrichtung 1 einen T-förmigen Grundriss aufweist, wobei zwischen dem stehenden und dem liegenden Schenkel des Ts Eckbereiche 20 und 21 ausgebildet sind.
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Die Prüfvorrichtung 1 ist transportabel ausgebildet, insbesondere ist ein Vorderabschnitt 19 der Prüfkammer 4 von der Prüfvorrichtung 1 abnehmbar ausgebildet, so dass der Vorderabschnitt 19 in einem freien Eckbereich 20 und die Auswerteeinrichtung 18 in dem anderen freien Eckbereich 21 eingefahren werden können, so dass die Prüfvorrichtung 1 zum Beispiel kompakt in einem Container transportiert werden kann.
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Aufgrund der leichten Ausführungsform der Prüfvorrichtung 1 kann diese ohne weitere Vorbereitungen in jeder Halle aufgestellt werden.
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Die 4 zeigt die Prüfvorrichtung 1 der 1 mit zeichnerisch unterdrücktem Rückwandabschnitt 10 und zeichnerisch unterdrückten Abdeckung der Verfahrvorrichtung 14.
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Der Blick in die Prüfkammer 4 lässt erkennen, dass die Prüfkammer in Förderrichtung 6 ausreichend Platz für das Photovoltaikmodul 2 bereitstellt. Nachdem die Oberseite des Photovoltaikmoduls 2 in die Prüfkammer 4 hinein orientiert ist, sind die Transportrollen 9 in der Prüfkammer 4 anders angeordnet als in dem Beladeabschnitt 3 bzw. Entladeabschnitt 5, um eine optische Verdeckung der Oberseite des Photovoltaikmoduls 2 zu vermeiden.
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In der Prüfkammer 4 ist eine Stützschiene 22 angeordnet, welche waagrecht ausgerichtet ist und die Transportrollen 9 trägt. Die Stützschiene ist von der Höhe so angeordnet, dass diese das Photovoltaikmodul 2 nur in einem oberen Randbereich stützt (und damit verdeckt), wobei der Randbereich z. B. ein Rahmenbereich oder ein Bereich ohne aktive Schicht des Photovoltaikmoduls 2 ist. Die Stützschiene 22 ist höhenverstellbar angeordnet, so dass Photovoltaikmodule 2 verschiedener Formate in der Prüfvorrichtung 1 geprüft werden können. Die Prüfvorrichtung 1 ist somit als eine adaptive Prüfvorrichtung 1 ausgebildet, wobei zum Umbau von einem Format zu einem nächsten Format nur die Stützschiene 22 umgesetzt werden muss.
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Zudem sind in der 4 mehrere Adaptervorrichtung 15 zu erkennen, wobei die Adaptervorrichtung 15 in Prüfposition Adapterkabel 23 aufweist, welche mit Anschlussorganen, insbesondere Anschlusskabel 16, verbunden werden können. Die anderen Adaptervorrichtungen 15 tragen ebenfalls derartige Adapterkabel, welche jedoch in der 4 zeichnerisch unterdrückt sind.
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Die Verfahrvorrichtung 14 weist ein Endlosband 24 auf, welches sich entlang des in der 1 gezeigten und beschriebenen Verfahrwegs erstreckt und welches die mehreren Adaptervorrichtungen trägt. Das Endlosband 24 wird über einen Motor angetrieben und endseitig über Umlenk- bzw. Antriebsrollen umgelenkt.
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Die 5 ist eine Detaildarstellung im Bereich der Kontaktposition in der 4. Die Kontaktposition befindet sich in Draufsicht von vorne oberhalb der Prüfkammer 4 und in Bezug auf die Förderrichtung 6 deckungsgleich zu der Prüfkammer 4. Die Kontaktposition ist so gewählt, dass Adaptervorrichtung 15 und Kontaktierungsvorrichtung 17 in Kontakt sind, wenn das Photovoltaikmodul 2 in einer Prüfposition in der Prüfkammer 4 ist.
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Aus der 5 ist zu entnehmen, dass die stationäre Kontaktierungsvorrichtung 17 zwei vertikal ausgerichtete und in Längserstreckung einfedernde Kontaktstifte 26 aufweist. Die Adaptervorrichtung 15 weist an der waagrecht orientierten Oberseite zwei Kontaktbereiche 27 auf, auf die sich – wenn die Adaptervorrichtung 15 in die Kontaktposition gefahren wurde – die Kontaktstifte 26 abstützen und so eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen der Prüfelektronik und dem Photovoltaikmodul 2 geschaffen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Prüfvorrichtung
- 2
- Photovoltaikmodul
- 3
- Beladeabschnitt
- 4
- Prüfkammer
- 5
- Entladeabschnitt
- 6
- Förderrichtung
- 7
- Transportbandvorrichtung
- 8
- Schmalseite
- 9
- Transportrollen
- 10
- Rückwandabschnitt
- 11
- Pfeil
- 12
- Kamera
- 13
- Flasher
- 14
- Verfahrvorrichtung
- 15
- Adaptervorrichtung
- 16
- Anschlusskabel
- 17
- Kontaktierungsvorrichtung
- 18
- Auswerteeinheit
- 19
- Vorderabschnitt
- 20
- Eckbereich
- 21
- Eckbereich
- 22
- Stützschiene
- 23
- Adapterkabel
- 24
- Endlosband
- 25
- Umlenk-/Antriebsrollen
- 26
- Kontaktstifte
