DE102011105019B4 - Cross-connector for solar modules and method for the production thereof - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Querverbinders (4), der besteht aus:- einem vorgestanzten Trägerstreifen (8) mit Querfixierlaschen (10), Längsfixierlaschen (11) und Anoden-/Katoden-Trennstreifen (14),- einem Zinnlot (13),- mindestens einer oder mehreren SMD-Bypassdioden (5) und- einem aushärtbaren Klebstoff (12), wobei mana) einen leit- und lötfähigen Trägerstreifen (8) von einer Rolle abziehend in maßgenaue Bearbeitungsposition bringt,b) dann an der vorgesehenen SMD-Diodenposition zwischen Anoden- (5a) und Katodenanschluss (5b) einen Trennstreifen (14) ausstanzt, wobei streifenlängsseits beidseitig Fertigungs- und Stabilisierungs-Randstreifen (15) erhalten bleiben,c) an den vorgesehenen SMD-Diodenaußenkonturen (5) Quer- (10) und Längs-Fixierlaschen (11) stanzt und biegt,d) dann die SMD-Diode (5) innerhalb der Quer- (10) und Längs-Fixierlaschen (11) lagerichtig auf mittels Dispenser aufgetragenen Lotpaste (13) platziert,e) mit einem Reflow-Lötverfahren die SMD-Diode (5) auf den Trägerstreifen (8) lötet,f) dann mit einem aushärtbaren Klebstoff (12) die SMD-Diode (5), unter Einbeziehung der Längsfixierlaschen (11), auf dem Trägerstreifen (8) fixiert,g) nach dem Aushärten anodenseitig (5a) Falten (9) in den Trägerstreifen (8) prägt,h) die Fertigungs- und Stabilisierungs-Randstreifen (15) beidseitig des Anoden-/Katoden-Trennstreifens (14) ausstanzt undi) den Trägerstreifen (8) nach der letzten zum Querverbinder (4) gehörenden Bypassdiode (5) ablängtMethod for producing a transverse connector (4), which consists of: - a pre-punched carrier strip (8) with transverse fixing tabs (10), longitudinal fixing tabs (11) and anode/cathode separating strips (14), - a tin solder (13), - at least one or more SMD bypass diodes (5) and a hardenable adhesive (12), whereby mana) pulls a conductive and solderable carrier strip (8) off a roll into the precise machining position, b) then at the intended SMD diode position between anodes - (5a) and cathode connection (5b) punches out a separating strip (14), whereby production and stabilization edge strips (15) are retained on both sides along the strip, c) transverse (10) and longitudinal Fixing tabs (11) are punched and bent, d) then the SMD diode (5) is placed in the correct position within the transverse (10) and longitudinal fixing tabs (11) on solder paste (13) applied using a dispenser, e) using a reflow soldering process the SMD diode (5) on the support solders the tire (8), f) then fixes the SMD diode (5) to the carrier strip (8) with a hardenable adhesive (12), including the longitudinal fixing tabs (11), g) folds the anode side (5a) after hardening (9) embossed in the carrier strip (8),h) punching out the manufacturing and stabilizing edge strips (15) on both sides of the anode/cathode separating strip (14) andi) the carrier strip (8) after the last to the cross connector (4) associated bypass diode (5).

Description

In der Fotovoltaiktechnik wird in Solarmodulen eine Vielzahl von Solarelementen zu Gruppen zusammengeschaltet. Diese in der Regel in vertikalen Reihen nebeneinander angeordneten Solarelementgruppen werden mit Querverbindern elektrisch verbunden.In photovoltaic technology, a large number of solar elements are connected together to form groups in solar modules. These solar element groups, which are usually arranged next to one another in vertical rows, are electrically connected with cross-connectors.

Üblicherweise werden mehrere Solarelementgruppen in einem Modul in Reihe geschaltet. Um diese bei Abschattung oder Ausfall von Modulbereichen vor Zerstörung durch Überhitzung zu schützen und um Leistungsverluste in der Fotovoltaikanlage zu minimieren, wird jedem der in Reihe geschalteten Stränge eine Schutzdiode (Bypassdiode) antiparallel geschaltet. Die Bypassdioden sind bei den Solarmodulen häufig in einer Anschlussbox auf der Rückseite des Solarmoduls untergebracht und aufwändig mit zusätzlichen oder verlängerten leitenden Bändern über die Querverbinder mit den zu schützenden Solarelementgruppen verbunden. Recherchen zum Stand der Technik ergeben eine Vielzahl unterschiedlicher Anschlussboxen (z.B. DE 10 2009 039 370 A1 ) aber auch einzelne Bestrebungen, SMD-Dioden als Bypassdioden direkt auf den Querverbindern anzubringen und in das Modul einzulaminieren (z.B. US 2007 / 0 221 919 A1 , US 2011 / 0 088 744 A1 , US 2004 / 0 261 836 A1 ), um damit Fertigungsaufwand zu sparen und den Wirkungsgrad von Solarmodulen zu verbessern.Usually several solar element groups are connected in series in a module. In order to protect these from being destroyed by overheating in the event of shading or the failure of module areas and to minimize power losses in the photovoltaic system, a protective diode (bypass diode) is connected anti-parallel to each of the series-connected strings. In solar modules, the bypass diodes are often housed in a connection box on the back of the solar module and are laboriously connected to the solar element groups to be protected with additional or extended conductive strips via the cross-connectors. Research into the state of the art results in a large number of different connection boxes (e.g DE 10 2009 039 370 A1 ) but also individual efforts to attach SMD diodes directly to the cross-connectors as bypass diodes and to laminate them into the module (e.g U.S. 2007/0 221 919 A1 , U.S. 2011/0 088 744 A1 , U.S. 2004/0 261 836 A1 ) in order to save production costs and improve the efficiency of solar modules.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den stetig wachsenden Ansprüchen an Automatisierbarkeit der Fertigung, dem steigendem Modulbedarf, dem zunehmenden Kostendruck gerecht zu werden, gleichzeitig den hohen Anforderungen an Qualität, Modulleistung und Zuverlässigkeit der Komponenten standzuhalten und sowohl für Solarmodule aktueller Bauart als auch für leistungsgesteigerte und größere Module ein effektiveres Zusammenschalten von Solarelementgruppen, einschließlich deren thermischen Schutz, mit einem einlaminierbaren Querverbinder mit integrierten Bypassdioden zu ermöglichen.The object of the invention is to meet the ever-growing demands for automation of production, the increasing need for modules, and the increasing cost pressure, while at the same time meeting the high demands on quality, module performance and reliability of the components, both for solar modules of current design and for those with increased performance and larger modules to enable more effective interconnection of solar element groups, including their thermal protection, with a laminated cross connector with integrated bypass diodes.

Das Herstellungsverfahren für diesen Querverbinder soll gut automatisierungsfähig und kostengünstig sein. Dabei ist zu gewährleisteten, dass speziell die Kontaktierung Bypassdiode/Trägerstreifen alle Fertigungs- und Prüfverfahren sicher besteht. Gleiches gilt für die Modulherstellung und die damit einhergehenden Transport-, Montage- und Laminierungsprozesse.The manufacturing process for this cross-connector should be easy to automate and cost-effective. In doing so, it must be ensured that the bypass diode/carrier strip contacts in particular reliably pass all production and test procedures. The same applies to module production and the associated transport, assembly and lamination processes.

Gelöst wird die Aufgabenstellung, indem als Basismaterial ein verzinntes Kupferband mit guten elektrischen und wärmetechnischen Eigenschaften zur Anwendung kommt, der Verbindung Diode/Trägerstreifen höchste Priorität beigemessen wird und darauf alle Verfahrensschritte in Technologie und Reihenfolge ausgerichtet sind. Alle Fertigungsschritte im Bereich der Bypassdiode werden am noch ungetrennten, an den Rändern durchgehenden und damit stabilen Trägerstreifen ausgeführt. Die Platzierung der Diode erfolgt präzise zwischen vorgestanzte und gebogene Quer- und Längsfixierlaschen. Nach der thermischen Kontaktierung wird zur Erhöhung der Haft- und Scherfestigkeit der Verbindung Bypassdiode/Trägerstreifen zusätzlich ein geeigneter aushärtbarer Klebstoff aufgebracht. Erst nach dessen Aushärtung und nach erfolgter Faltenprägung, zur Vergrößerung der in unmittelbarer Nähe der Bypassdiode thermisch wirksamen Oberfläche des Trägerstreifens, wird die Bypassdiode freigestanzt.The task is solved by using a tinned copper strip with good electrical and thermal properties as the base material, by giving top priority to the diode/carrier strip connection and by aligning all process steps in terms of technology and sequence. All manufacturing steps in the area of the bypass diode are carried out on the still unseparated carrier strip, which is continuous at the edges and is therefore stable. The diode is placed precisely between the pre-cut and bent transverse and longitudinal fixing straps. After the thermal contact has been made, a suitable curable adhesive is additionally applied to increase the adhesive strength and shear strength of the bypass diode/carrier strip connection. The bypass diode is only punched free after it has hardened and the folds have been embossed in order to enlarge the thermally active surface of the carrier strip in the immediate vicinity of the bypass diode.

In den nachfolgenden Zeichnungen mit den 1 bis 8 werden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels für einen Querverbinder (4) mit sechs integrierten Bypassdioden (5) die gegenständlichen Merkmale der Erfindung und die Schritte des Herstellungsverfahrens detailliert erläutert.In the following drawings with the 1 until 8th the features of the invention and the steps of the manufacturing process are explained in detail using a preferred exemplary embodiment for a cross-connector (4) with six integrated bypass diodes (5).

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Solarmoduls mit sechs Solarzellengruppen und einem einlaminierten Querverbinder mit sechs integrierten SMD-Bypassdioden,
  • 2 eine Prinzipdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Querverbinders (4) für sechs Solarzellengruppen mit sechs integrierten SMD-Bypassdioden,
  • 3a in Aufsicht und 3b in Seitenansicht die Sachmerkmale Trägerstreifen mit Querfxierlaschen, Längsfixierlaschen, Anoden-/Katoden-Trennstreifen und Zinnlot, SMD-Bypassdiode, aushärtbarem Klebstoff,
  • 4a in Aufsicht und 4b in Seitenansicht die Verfahrensschritte a), q) Trägerstreifen von Rolle abziehen, richten, positionieren; b) Anoden-/Katoden-Trennstreifen ausstanzen mit Erhaltung eines beidseitigen Fertigungs-und Stabilisierungsrandstreifens; c) Quer-und Längsfixierlaschen stanzen und biegen,
  • 5a in Aufsicht und 5b in Seitenansicht die Verfahrensschritte d) Lotpaste dispensen/SMD-Diode platzieren; e), r) Reflow-Löten,
  • 6a in Aufsicht und 6b in Seitenansicht die Verfahrensschritte f), s) Klebstoff dispensen/aushärten,
  • 7a in Aufsicht und 7b in Seitenansicht die Verfahrensschritte g) Falten prägen; h) Fertigungs- und Stabilisierungs-Randstreifen ausstanzen, i), s) Ablängen des Streifens nach der letzten Bypassdiode und
  • 8 die Verfahrensschritte j), t) Messschaltung für die Endprüfung eines Querverbinders mit sechs integrierten Bypassdioden.
Show it:
  • 1 a schematic representation of a solar module with six solar cell groups and a laminated cross connector with six integrated SMD bypass diodes,
  • 2 a schematic representation of an embodiment of a cross connector (4) for six solar cell groups with six integrated SMD bypass diodes,
  • 3a in supervision and 3b side view of the characteristics carrier strips with transverse fixing tabs, longitudinal fixing tabs, anode/cathode separator strips and tin solder, SMD bypass diode, hardenable adhesive,
  • 4a in supervision and 4b in a side view, the process steps a), q) remove carrier strips from the roll, straighten, position; b) punching out anode/cathode separating strips while maintaining a manufacturing and stabilizing edge strip on both sides; c) punching and bending transverse and longitudinal fixing tabs,
  • 5a in supervision and 5b side view of the process steps d) dispensing solder paste/placing the SMD diode; e), r) reflow soldering,
  • 6a in supervision and 6b in side view the process steps f), s) dispense/cure adhesive,
  • 7a in supervision and 7b in a side view, process steps g) embossing folds; h) punching out production and stabilization edge strips, i), s) cutting the strip to length after the last bypass diode and
  • 8th the process steps j), t) measuring circuit for the final test of a cross-connector with six integrated bypass diodes.

In 1 ist der Einsatz des in Folge beschriebenen erfindungsgemäßen Querverbinders (4) in einem Solarmodul (1) mit bevorzugt sechs Solarzellengruppen (2) und damit sechs Bypassdioden (5) dargestellt. Es ist offensichtlich, dass der Querverbinder (4) auch für andere praktisch sinnvolle Modulvarianten, hinsichtlich Anzahl und Anordnung der Solarelementgruppen und Anzahl der Bypassdioden (5), angepasst werden kann. Durch Integration der im Ausführungsbeispiel sechs Bypassdioden (5) in den Querverbinder (4) können Verbindungsstreifen (3) zwischen den Solarelementgruppen (2) und dem Querverbinder (4) zugunsten geringerer Verlustleistung entsprechend kurz ausgeführt und automationsgünstig verlegt werden. Verbindungen zu Bypassdioden in einer Anschlussbox entfallen ganz. Lediglich zwei Verbindungen (6) zum Anschluss benachbarter Solarmodule bzw. zur Steuerung sind noch erforderlich, müssen jedoch nicht zwingend in einer gemeinsamen Anschlussdose zusammengeführt werden.In 1 shows the use of the cross-connector (4) according to the invention described below in a solar module (1) with preferably six solar cell groups (2) and thus six bypass diodes (5). It is obvious that the cross-connector (4) can also be adapted for other practically useful module variants with regard to the number and arrangement of the solar element groups and the number of bypass diodes (5). By integrating the six bypass diodes (5) in the exemplary embodiment in the cross-connector (4), connecting strips (3) between the solar element groups (2) and the cross-connector (4) can be made correspondingly short and laid in an automation-friendly manner in favor of lower power loss. There are no connections to bypass diodes in a junction box. Only two connections (6) for connecting adjacent solar modules or for the control are still required, but they do not necessarily have to be brought together in a common junction box.

2 zeigt die prinzipielle Anordnung der, wegen ihrer guten elektrischen und thermischen Belastbarkeit und flächigen Kontaktierung ausgewählten, SMD-Bypassdioden (5) auf dem leit- und lötfähigen Trägerstreifen (8) mit vollständig freigestanzten Anoden-/Katoden-Trennstreifen (14). Die Bypassdioden (5) sind vorzugsweise in gleichen Abständen (8b) zueinander angeordnet und die Länge der Außenstreifen (8a) dem Abstand zum Modulrand angepasst. Außen- (8a) und Innenstreifenlängen (8b) sind je nach Modulbauform offensichtlich variabel. Anodenseitig (5a) in das leitfähige Trägerband (8) geprägte Falten (9) vergrößern die für die Wärmeabgabe wirksame Oberfläche und kompensieren temperaturabhängige Längenänderungen des Querverbinders (4). 2 shows the basic arrangement of the SMD bypass diodes (5), selected for their good electrical and thermal resilience and surface contact, on the conductive and solderable carrier strip (8) with anode/cathode separating strips (14) completely punched free. The bypass diodes (5) are preferably arranged at equal distances (8b) from one another and the length of the outer strips (8a) is adapted to the distance from the edge of the module. Outer (8a) and inner strip lengths (8b) are obviously variable depending on the module design. Folds (9) embossed in the conductive carrier strip (8) on the anode side (5a) increase the surface area effective for dissipating heat and compensate for temperature-dependent changes in length of the cross-connector (4).

3a und 3b stellen die gegenständlichen Merkmale der Erfindung im vergrößerten Detail in Aufsicht und Seitenansicht einer erfindungsgemäß platzierten SMD-Bypassdiode (5) des Ausführungsbeispiels dar. Wesentliche Merkmale der Erfindung sind Quer- (10) und Längsfixierlaschen (11), welche erfindungsgemäß die Position der SMD-Diode (5) auf dem leit- und lötfähigen Trägerstreifen (8) präzise bestimmen. Bevorzugt ist das die Position der SMD-Diode (5) über dem schmalen Anoden-/Katoden-Trennstreifen (14). Ebenso haben die Quer-(10) und Längsfixierlaschen (11) erfindungsgemäß die Aufgabe, ein „Wegschwimmen“ der SMD-Diode (5) während des Reflow-Lötprozesses zu verhindern. Eine weitere wesentliche erfindungsgemäße Funktion haben die Längsfixierlaschen (11) im Verbund mit einem thermisch oder mittels UV-Licht aushärtbaren Klebstoff (12). Die Haftung des Klebstoffs (12) am Diodengehäuse (5) und am Trägerstreifen (8), sowie Haftung und Formschluss des Klebstoffs (12) mit den Längsfixierlaschen (11) erhöhen die Zug- und Scherfestigkeit der Verbindung SMD-Diode (5)/Trägerstreifen (8) entscheidend und schützen die Lötanschlüsse vor , mechanischer Beanspruchung. Die wegen der praktisch kleineren Anodenkontaktfläche der SMD-Bypassdiode (5) anodenseitig (5a) ausgeführte Faltung (9) ist den mechanischen und thermischen Belastungen angepasst und im Ausführungsbeispiel vorzugsweise dreifach ausgeführt. 3a and 3b represent the subject features of the invention in enlarged detail in top view and side view of an inventively placed SMD bypass diode (5) of the embodiment. Essential features of the invention are transverse (10) and longitudinal fixing tabs (11), which (5) on the conductive and solderable carrier strip (8). This is preferably the position of the SMD diode (5) above the narrow anode/cathode separating strip (14). According to the invention, the transverse (10) and longitudinal fixing tabs (11) also have the task of preventing the SMD diode (5) from “swimming away” during the reflow soldering process. The longitudinal fixing tabs (11) have another essential function according to the invention in combination with an adhesive (12) that can be cured thermally or by means of UV light. The adhesion of the adhesive (12) to the diode housing (5) and the carrier strip (8), as well as the adhesion and form fit of the adhesive (12) to the longitudinal fixing tabs (11) increase the tensile and shear strength of the SMD diode (5)/carrier strip connection (8) crucial and protect the solder terminals from , mechanical stress. Because of the practically smaller anode contact area of the SMD bypass diode (5), the fold (9) executed on the anode side (5a) is adapted to the mechanical and thermal loads and is preferably executed three times in the exemplary embodiment.

4 bis 8 unterstützen speziell die Erläuterung der Verfahrensschritte. 4 until 8th specifically support the explanation of the procedural steps.

4a und 4b zeigen für das Ausführungsbeispiel den Platzierungsbereich einer SMD-Bypassdiode (5) nach dem Stanzen und Biegen in vergrößerter Detailansicht in Aufsicht und Seitenansicht. Das leit- und lötfähige Trägerband (8) hat im Ausführungsbeispiel bevorzugt einen Kupferkern und eine Schicht aus Lötzinn. Es wird Vorteilhafterweise von einer für die automatisierte Fertigung ausreichend große Rolle abgezogen, gerichtet und variantenabhängig positioniert. Erfindungsgemäß werden zwei Quer- (10) und vier Längsfixierlaschen (11) entsprechend der Kontur der nachfolgend platzierten SMD-Dioden in einem Schneidstempelhub an drei Seiten geschnitten und mindestens 90° nach oben gebogen. Vorzugsweise sind dabei die Längsfixierlaschen (11) nach außen, neben die Anodenanschlüsse gelegt, um die effektiv wirksame Anoden-Kontaktfläche voll zu nutzen. Gleichzeitig erfolgt das Ausstanzen des Anoden-Katoden-Trennstreifens (14), wobei erfindungsgemäß beidseitig Fertigungs- und Stabilisierungs-Randstreifen (15) erhalten bleiben. Die Randstreifen ermöglichen eine effektive automatische Weiterbearbeitung des ungetrennten Streifens und stabilisieren dabei den Trägerstreifen (8) während der Fertigung bis dieser im Diodenbereich eine ausreichende Stabilität durch Löten und Kleben erhalten hat. 4a and 4b show for the embodiment the placement area of an SMD bypass diode (5) after punching and bending in an enlarged detail view in top view and side view. In the exemplary embodiment, the conductive and solderable carrier strip (8) preferably has a copper core and a layer of solder. It is advantageously drawn off from a roll that is large enough for automated production, straightened and positioned depending on the variant. According to the invention, two transverse (10) and four longitudinal fixing tabs (11) are cut according to the contour of the subsequently placed SMD diodes on three sides in a cutting die stroke and bent upwards at least 90°. The longitudinal fixing tabs (11) are preferably placed on the outside, next to the anode connections, in order to make full use of the effective anode contact surface. At the same time, the anode-cathode separating strip (14) is punched out, with the production and stabilization edge strips (15) being retained on both sides according to the invention. The edge strips enable effective automatic further processing of the unseparated strip and thereby stabilize the carrier strip (8) during production until it has obtained sufficient stability in the diode area by soldering and gluing.

5a und 5b stellen für das Ausführungsbeispiel den Platzierungsbereich einer SMD-Bypassdiode (5) in vergrößerter Detailansicht in Aufsicht und Seitenansicht nach dem Dispensen der Lotpaste (13), dem Platzieren der SMD-Diode (5) und dem Lötprozess dar. Nach dem Dispensen der Lotpaste (13) auf die Anoden- (5a) und Katoden- (5b) Lötbereiche des Trägerstreifens (8), erfolgt die präzise Platzierung der SMD-Diode (5) zwischen Quer- (10) und Längsfixierlaschen (11) und die thermische Kontaktierung mittels eines bevorzugt selektiven Reflow-Lötverfahrens. In der Praxis hat sich als Bypassdiode (5) eine für die Solarindustrie entwickelte SMD-Schottky-Gleichrichterdiode (IF = 15 A) bewährt. 5a and 5b represent the placement area of an SMD bypass diode (5) for the exemplary embodiment in an enlarged detailed view from above and from the side after dispensing the solder paste (13), placing the SMD diode (5) and the soldering process. After dispensing the solder paste (13 ) on the anode (5a) and cathode (5b) soldering areas of the carrier strip (8), the precise placement of the SMD diode (5) between the transverse (10) and longitudinal fixing tabs (11) and the thermal contacting is preferably carried out using a selective reflow soldering process. In practice, an SMD Schottky rectifier diode ( IF = 15 A) developed for the solar industry has proven itself as a bypass diode (5).

6a und 6b zeigen für das Ausführungsbeispiel den Platzierungsbereich einer SMD-Bypassdiode (5) nach dem Dispensen und dem Aushärten des Klebers in vergrößerter Detailansicht in Aufsicht und Seitenansicht. Die beiden Kehlen (12) zwischen den Stirnseiten des Diodengehäuses (5) einschließlich der Gehäuseecken und dem Trägerband (8) werden mit einem vorzugsweise hochviskosen, thermisch oder mittels UV-Licht aushärtbaren, Klebstoff bis zur Oberkante des Gehäuses (5) gefüllt. Die Längsfixierlaschen (11) werden dabei in Klebstoff eingebettet, so dass sich nach dessen Aushärtung erfindungsgemäß eine stabile und belastbare Verbindung zwischen Diodengehäuse (5) und Trägerstreifen (8) einstellt. 6a and 6b show for the embodiment the placement area of an SMD bypass diode (5) after dispensing and curing of the adhesive in an enlarged detail view in top view and side view. The two grooves (12) between the end faces of the diode housing (5) including the housing corners and the carrier strip (8) are filled with a preferably highly viscous adhesive that can be cured thermally or by means of UV light up to the upper edge of the housing (5). The longitudinal fixing tabs (11) are embedded in adhesive so that, after the adhesive has hardened, a stable and resilient connection between the diode housing (5) and the carrier strip (8) is established according to the invention.

7a und 7b zeigen für das Ausführungsbeispiel den Platzierungsbereich einer SMD-Bypassdiode (5) in vergrößerter Detailansicht in Aufsicht und Seitenansicht nach dem Prägen der Falten (9), dem Ausstanzen der Fertigungs- und Stabiliserungs-Randstreifen (15) und dem Ablängen (16). Im Ausführungsbeispiel bevorzugt, jedoch nicht zwingend in dieser Reihenfolge, schließt sich das anodenseitige (5a) Faltenprägen (9) des Trägerbandes (8) an. Vorzugsweise drei Falten (9) bilden zwecks guter Laminierbarkeit mit der Oberkante der SMD-Bypassdiode (5) eine Linie. Die mit dem Prägen der Falten (9) einhergehende konstante Bandverkürzung wird als Zugabe beim Positionieren des Bandes vor dem Stanzen berücksichtigt. 7a and 7b show for the exemplary embodiment the placement area of an SMD bypass diode (5) in an enlarged detail view in top view and side view after embossing the folds (9), punching out the production and stabilization edge strips (15) and cutting to length (16). In the exemplary embodiment, preferably, but not necessarily in this order, the anode-side (5a) fold stamping (9) of the carrier strip (8) follows. Preferably three folds (9) form a line with the upper edge of the SMD bypass diode (5) for the purpose of good lamination. The constant strip shortening associated with the embossing of the folds (9) is taken into account as an allowance when positioning the strip before punching.

Mit dem Ausstanzen des Fertigungs- und Stabilisierungs-Randstreifens (15) erfolgt, erfindungsgemäß erst nach dem Aushärten des Klebstoffes als letzter Fertigungsschritt vor dem Ablängen, das Freischneiden der Bypassdiode (5). Durch den nun durchgängigen Anoden-/Katoden-Trennstreifen (14) wird die elektrische Diodenfunktion hergestellt. Das Ablängen des Querverbinders (4) erfolgt bei der Verwendung eines Klebstoffs, der mittels UV-Licht innerhalb eines Fertigungstaktes aushärtet, nach dem Freischneiden der zu einem Querverbinder gehörenden letzten Bypassdiode (5). Bei Verwendung eines thermisch aushärtenden Klebstoffs mit dementsprechend längerer Aushärtezeit, erfolgt das Ablängen des Querverbinders (4) bereits nach dem Klebstoffdispensen der zu einem Querverbinder gehörenden letzten Bypassdiode (5), vor dem Einlauf des Streifens in einen Wärmeprozessofen, beispielsweise einem Elevatorofen. With the punching out of the production and stabilization edge strip (15), according to the invention, the bypass diode (5) is cut free only after the adhesive has hardened as the last production step before cutting to length. The electric diode function is produced by the now continuous anode/cathode separating strip (14). When using an adhesive that hardens by means of UV light within one production cycle, the cross-connector (4) is cut to length after the last bypass diode (5) belonging to a cross-connector has been cut free. When using a thermally curing adhesive with a correspondingly longer curing time, the cross-connector (4) is cut to length after the adhesive has been dispensed from the last bypass diode (5) belonging to a cross-connector, before the strip enters a heat-processing oven, for example an elevator oven.

Erst nachdem der Querverbinder nach dem Aushärten des Klebstoffes den Ofen verlassen hat, folgt das Ausstanzen des Fertigungs- und Stabilisierungs-Randstreifens (15) an den Bypassdioden (5) und eine abschließender Funktionsprüfung.Only after the cross-connector has left the oven after the adhesive has hardened is the punching out of the production and stabilization edge strip (15) on the bypass diodes (5) and a final functional test.

8 zeigt für das Ausführungsbeispiel eine prinzipielle Messschaltung für einen fertigen Querverbinder (4) mit sechs integrierten SMD-Bypassdioden (5). Der Messanordnung entsprechend, fliest durch die in Reihe geschalteten Bypassdioden maximal der Nennstrom der Dioden, vorzugsweise begrenzt auf 10 A. Die dabei über alle sechs Dioden gemessene Spannung soll den Wert der sechsfachen Durchlassspannung VF aus der zugehörigen Diodenkennlinie nicht übersteigen. Höhere Werte deuten auf eine Auffälligkeit hin und der Querverbinder wird aus dem Prozess ausgeschleust, manuell geprüft, systematisiert und sofern sinnvoll, instandgesetzt. Gutteile werden entsprechend den nachfolgenden Versand- und Weiterverarbeitungs-Technologien vorzugsweise in speziellen Mehrwegboxen verpackt und versandt. 8th shows a basic measuring circuit for a finished cross-connector (4) with six integrated SMD bypass diodes (5) for the exemplary embodiment. According to the measuring arrangement, the maximum rated current of the diodes flows through the bypass diodes connected in series, preferably limited to 10 A. The voltage measured across all six diodes should not exceed the value of six times the forward voltage V F from the associated diode characteristic. Higher values indicate an anomaly and the cross-connector is removed from the process, checked manually, systematized and, if it makes sense, repaired. Good parts are preferably packed and shipped in special reusable boxes according to the following shipping and processing technologies.

In der automatischen Fertigung sind offensichtlich sowohl die Anzahl der Bypassdioden (5) als auch alle Streifenlängen (8a) und (8b) variabel und können auf jede praktisch sinnvolle Querverbindervariante eingestellt werden.In automatic production, both the number of bypass diodes (5) and all the strip lengths (8a) and (8b) are obviously variable and can be set to any practical cross-connector variant.

Die dem Querverbinder und dem zugehörigen Herstellungsverfahren zugrunde liegende Erfindung macht es möglich, einen einlaminierbaren Querverbinder mit integrierten Bypassdioden herzustellen, der für Solarmodule aktueller Bauart und auch für weiterentwickelte leistungsgesteigerte und größere Module geeignet ist. Dabei können die Solarelementgruppen • offensichtlich sowohl vertikal übereinander als auch horizontal nebeneinander angeordnet sein. Die Fertigung ist durchgängig automatisierungsfähig und wird hohen Anforderungen an Qualität und kostengünstige Fertigung gerecht. Mit dem beschriebenen Querverbinder wird dem Hersteller von Solarmodulen eine wichtige Komponente zur Verfügung gestellt, die es ihm ermöglicht, bei steigenden Ansprüchen an Qualität und Leistung der Module sowie der Forderung nach Automatisierung der Fertigung, den Aufwand für die Verschaltung der Module wesentlich zu verringern und die Verlustleistung im Modul zu reduzieren.The invention on which the cross-connector and the associated manufacturing process is based makes it possible to produce a cross-connector that can be laminated in and has integrated bypass diodes, which is suitable for solar modules of current design and also for larger modules that have been improved in terms of performance. The solar element groups can obviously be arranged both vertically one above the other and horizontally next to one another. The production can be fully automated and meets high demands on quality and cost-effective production. With the cross-connector described, the manufacturer of solar modules is provided with an important component that enables him, with increasing demands on the quality and performance of the modules and the demand for automation of production, to significantly reduce the cost of connecting the modules and reduce power loss in the module.

BezugszeichenlisteReference List

(1)(1)
Solarmodulsolar panel
(2)(2)
Solarzellengruppesolar cell group
(3)(3)
Verbinderstreifenconnector strips
(4)(4)
Querverbindercross connector
(5)(5)
SMD-BypassdiodeSMD bypass diode
(5a)(5a)
Anodenseiteanode side
(5b)(5b)
Katodenseitecathode side
(6)(6)
Modulanschlussmodule connection
(8)(8th)
Trägerstreifencarrier strips
(8a)(8a)
variable Aussenstreifenlängevariable outer strip length
(8b)(8b)
variable Innenstreifenlängevariable inner strip length
(9)(9)
Faltungfolding
(10)(10)
Querfixierlaschencross fixation tabs
(11)(11)
LängsfixierlaschenLongitudinal fixing tabs
(12)(12)
Klebstoff(transparent dargestellt)Adhesive(shown transparent)
(13)(13)
Lotpaste/ZinnlotSolder paste/tin solder
(14)(14)
Anoden-/Katoden-TrennstreifenAnode/cathode separator strips
(15)(15)
Fertigungs- und Stabilisierungs-RandstreifenManufacturing and stabilization edge strips
(16)(16)
abgelängtes Querverbinderendecut cross connector end

Claims (4)

Verfahren zum Herstellen eines Querverbinders (4), der besteht aus: - einem vorgestanzten Trägerstreifen (8) mit Querfixierlaschen (10), Längsfixierlaschen (11) und Anoden-/Katoden-Trennstreifen (14), - einem Zinnlot (13), - mindestens einer oder mehreren SMD-Bypassdioden (5) und - einem aushärtbaren Klebstoff (12), wobei man a) einen leit- und lötfähigen Trägerstreifen (8) von einer Rolle abziehend in maßgenaue Bearbeitungsposition bringt, b) dann an der vorgesehenen SMD-Diodenposition zwischen Anoden- (5a) und Katodenanschluss (5b) einen Trennstreifen (14) ausstanzt, wobei streifenlängsseits beidseitig Fertigungs- und Stabilisierungs-Randstreifen (15) erhalten bleiben, c) an den vorgesehenen SMD-Diodenaußenkonturen (5) Quer- (10) und Längs-Fixierlaschen (11) stanzt und biegt, d) dann die SMD-Diode (5) innerhalb der Quer- (10) und Längs-Fixierlaschen (11) lagerichtig auf mittels Dispenser aufgetragenen Lotpaste (13) platziert, e) mit einem Reflow-Lötverfahren die SMD-Diode (5) auf den Trägerstreifen (8) lötet, f) dann mit einem aushärtbaren Klebstoff (12) die SMD-Diode (5), unter Einbeziehung der Längsfixierlaschen (11), auf dem Trägerstreifen (8) fixiert, g) nach dem Aushärten anodenseitig (5a) Falten (9) in den Trägerstreifen (8) prägt, h) die Fertigungs- und Stabilisierungs-Randstreifen (15) beidseitig des Anoden-/Katoden-Trennstreifens (14) ausstanzt und i) den Trägerstreifen (8) nach der letzten zum Querverbinder (4) gehörenden Bypassdiode (5) ablängtMethod of manufacturing a transverse connector (4) consisting of: - a pre-punched carrier strip (8) with transverse fixing tabs (10), longitudinal fixing tabs (11) and anode/cathode separating strips (14), - a tin solder (13), - At least one or more SMD bypass diodes (5) and - A curable adhesive (12), wherein one a) pulls a conductive and solderable carrier strip (8) from a roll into a dimensionally accurate processing position, b) then punches out a separating strip (14) at the intended SMD diode position between anode (5a) and cathode connection (5b), whereby production and stabilization edge strips (15) remain on both sides along the strip, c) punches and bends transverse (10) and longitudinal fixing tabs (11) on the provided outer contours (5) of the SMD diodes, d) then place the SMD diode (5) in the correct position within the transverse (10) and longitudinal fixing tabs (11) on solder paste (13) applied using a dispenser, e) solder the SMD diode (5) onto the carrier strip (8) using a reflow soldering process, f) the SMD diode (5) is then fixed to the carrier strip (8) with a hardenable adhesive (12), including the longitudinal fixing tabs (11), g) embossing folds (9) in the carrier strip (8) on the anode side (5a) after curing, h) punching out the production and stabilization edge strips (15) on both sides of the anode/cathode separating strip (14) and i) the carrier strip (8) is cut to length after the last bypass diode (5) belonging to the transverse connector (4). Verfahren zum Herstellen eines Querverbinders nach Anspruch 1, wobei man j) den fertigen Querverbinder (4) mit der mindestens einen Bypassdiode oder den mehreren in Reihe geschalteten Bypassdioden (5) einer speziellen elektrischen Funktionsprüfung maximal mit Diodennennstrom unterzieht.Method of making a cross-connector claim 1 , j) subjecting the finished cross-connector (4) with the at least one bypass diode or the plurality of bypass diodes (5) connected in series to a special electrical functional test with a maximum diode rated current. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, wobei man q) im Verfahrensschritt a) den Trägerstreifen (8) beim Abziehen richtet und modulspezifische Positionen vorgibt, r) im Verfahrensschritt e) als Reflow-Lötverfahren ein selektives Wasserstoff-Mikroflamm- oder Laser-Lötverfahren oder ein Konvektions-Lötverfahren im Durchlaufofen anwendet, s) im Verfahrensschritt f) einen mit UV-Licht aushärtbaren Klebstoff (12) verwendet und diesen innerhalb eines Fertigungstaktes mit UV-Licht aushärtet, oder im Verfahrensschritt f) einen thermisch aushärtbaren Klebstoff (12) verwendet und den Trägerstreifen nach der letzten zum Querverbinder (4) gehörenden Bypassdiode (5) ablängt, den Klebstoff (12) auf dem vollständigen Querverbinder (4) in einem Durchlaufofen aushärtet und die Fertigung mit den Schritten g), h) und j) fortsetzt.procedure after claim 1 and 2 , where q) in step a) the carrier strip (8) is straightened when it is pulled off and module-specific positions are specified, r) in step e) a selective hydrogen microflame or laser soldering method or a convection soldering method in a continuous furnace is used as the reflow soldering method , s) in method step f) an adhesive (12) that can be cured with UV light is used and this is cured with UV light within one production cycle, or in method step f) a thermally curable adhesive (12) is used and the carrier strip after the last one becomes the cross connector (4) shortens the bypass diode (5) belonging to it, hardens the adhesive (12) on the complete cross-connector (4) in a continuous oven and continues production with steps g), h) and j). Verfahren nach Anspruch 3, wobei man t) im Verfahrensschritt j) die Spannung über alle Bypassdioden (5) des Querverbinders (4) bei bevorzugt auf 10 A begrenztem Strom misst, die gemessene Spannung mit der Summe der Durchlassspannungen VF bei 10 A aus der Diodenkennlinie der eingesetzten Dioden vergleicht und bei zu hohen gemessenen Werten den auffälligen Querverbinder ausschleust.procedure after claim 3 , wherein t) in method step j) the voltage across all bypass diodes (5) of the cross connector (4) is measured with a current preferably limited to 10 A, the measured voltage with the sum of the forward voltages V F at 10 A from the diode characteristic of the diodes used compares and, if the measured values are too high, rejects the conspicuous cross-connector.
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