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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Clip zur Befestigung an einem Solarmodul sowie ein mit einem solchen Clip versehenes Solarmodul.
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Es sind aus der
WO 2010/136189 A1 Solarmodule zur Erzeugung elektrischer Energie aus Sonnenlicht bekannt, die eine oder mehrere Solarzellen aufweisen. Die Solarzellen sind durch geeignete physische Anordnung und parallele und/oder serielle Schaltung in Solarzellengruppen zusammengefasst, die ihrerseits zu dem Solarmodul zusammengefasst sind.
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Die elektrische Verbindung einzelner Solarmodule erfolgt gemäß diesem Stand der Technik mittels Anschlussleitungen. Diese können, entsprechend der
DE 20 2010 011 497 U1 , in einer mit einer geeigneten Elektronik versehenen Anschlussdose enden. Wie aus der
WO 2010/136189 A1 bekannt ist, kann alternativ eine Anschlussdose auch ohne Elektronik ausgebildet sein. In diesem Fall ist das Anschlusskabel mit dem in der Anschlussdose einlaminierten Querverbinder verbunden.
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Im Produktionsprozess, aber auch bei deren Versand und Endmontage, sind Solarmodule einer Reihe von Belastungen ausgesetzt. So werden diese in der Produktion und beim Transport bewegt, was zu einer schlagenden Bewegung der noch nicht befestigten Anschlussleitungen und etwaiger hieran befestigter Stecker führen kann, durch die die in dem Solarmodul angeordneten Solarzellen beschädigt zu werden drohen oder tatsächlich beschädigt werden. So können an derjenigen Stelle, an welcher der Stecker gegen die Solarzelle schlägt, Microcracks in der Solarzelle entstehen. Bei montierten Modulen kann es insbesondere durch Wind zur Bewegung der Anschlussleitungen und Stecker kommen, wodurch diese am Modulrahmen, dem Montagegestell oder der Dachhaut scheuern können und elektrische Fehler verursachen oder sich die Steckverbindungen lösen.
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Die bekannten Solarmodule sind von beträchtlicher Größe, beispielsweise mit einer Kantenlänge von 1,65 m, und mit oder ohne Rahmen ausgebildet. Dies führt, insbesondere bei solchen Solarmodulen, die ohne Rahmen ausgebildet sind, bei dynamischer Belastung oder sobald sie nicht vertikal gelagert werden, zu einer unerwünschten Durchbiegung. Um Beschädigungen der Module beim Transport zu vermeiden, werden an ihren Ecken sogenannte Stapelecken als Abstandshalter zwischen jeweils zwei Modulen eingesetzt. Je nach dem Grad der Durchbiegung kann es besonders beim Transport oder während der Produktion zu einer Beschädigung der Solarmodule kommen. Aus diesem Grund werden gelegentlich auch Abstandshalter an den Seitenkanten der Solarmodule vorgesehen, die zusätzlich zu den Stapelecken der Solarmodule anzuordnen sind.
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Die genannten Anschlussleitungen müssen nach der Montage der Solarmodule befestigt werden, um ein Scheuern der Anschlussleitungen am Modulrahmen, dem Montagegestell oder dem Dach zu vermeiden und damit deren Degradation und elektrische Fehler (wie z. B. Kurzschluss) zu verhindern. Gemäß dem, druckschriftlich nicht belegten, Stand der Technik erfolgt die Fixierung der Anschlussleitungen beim Transport durch Klebebänder und Kabelbinder, bei der Montage nochmals durch Klebebänder, Kabelbinder oder Verlegen der Kabel in dafür vorgesehenen Kabelschächten des Montagegestells. All diese Fixierungen sind jedoch aufwendig und teuer. Weiter ist aus der
JP 3140226 U ist ein Anschlussleitungsbefestigungsclip bekannt, der an der Rückseite eines Solarmoduls angeordnet ist. Die
US 2011/0220180 A1 beschreibt einen Kabelhalter, mittels dem ein Kabel über Kopplungsschenkel clipartig an einem Rahmen des Solarmoduls befestigt ist.
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Im Rahmen einer Qualitätskontrolle werden Solarmodule einer Reihe von Prüfungen unterzogen, die auch ihre elektrischen bzw. elektronischen Eigenschaften zum Gegenstand haben. Da es sich bei Solarmodulen um Massenartikel handelt, werden hierzu automatisierte Verfahren und Vorrichtungen eingesetzt, die oft eine automatische Kontaktierung voraussetzen. Zur automatisierten Kontaktierung kann ein spezifisches Anschlussdosendesign vorgesehen sein, wie es aus der
DE 20 2010 011 496 U1 oder der
DE 20 2010 011 498 U1 bekannt ist. Naturgemäß sind die Solarzellenmodule beim Betrieb UV-Strahlen ausgesetzt, die jedoch in nachteiliger Weise zu einer Degradation der Anschlussleitungen führen kann, insbesondere dort wo Sonnenlicht zwischen benachbarten Modulen hindurch direkt auf das Anschlusskabel fällt. Dieses Problem ist gerade bei einer starken Sonneneinstrahlung, bei einem hohen UV-Anteil des Lichts, bei hohen Temperaturen, einem hohen Anteil von Ammoniak-Gasen und/oder Salznebel virulent.
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Wie sich also aus dem zuvor Gesagten ergibt, sind Solarmodule einer Vielzahl von Gefahren bei Herstellung, Transport, Montage und Gebrauch ausgesetzt, denen man mit einer Vielzahl von Einzellösungen Herr zu werden versucht. Es gibt jedoch keine technische Lösung, mit der die zuvor genannten Nachteile auf einfache Art und Weise beseitigt werden können. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die zuvor genannten Probleme durch ein einziges technisches Mittel zu lösen.
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Gemäß einem Erfindungsaspekt wird diese Aufgabe durch einen Clip gelöst, der aufweist:
- – mindestens ein Clip-Befestigungsmittel, mit dem der Clip an einem Solarmodul derart befestigbar ist, dass das Clip-Befestigungsmittel mit dem Solarmodul eine formschlüssige Verbindung eingeht, und
- – mindestens ein Anschlussleitungsbefestigungsmittel, mit dem mindestens eine Anschlussleitung des Solarmoduls, insbesondere deren Anschlusskabel und/oder deren Verbindungselement (7) dessen einen Stecker aufweisender Abschnitt, an dem Clip befestigbar ist, wobei mindestens ein Abdeckungsmittel zum Abschatten der Anschlussleitung vorgesehen ist und das Abdeckungsmittel ein Anschlussleitungsbefestigungsmittel besitzt.
Durch die Befestigung des erfindungsgemäßen Clips mittels Clip-Befestigungsmittel an dem Solarmodul bei gleichzeitiger Befestigung der an ihm vorhandenen Anschlussleitung(en) ist es möglich, alle relevanten beweglichen Bauteile zu fixieren. Dabei ist der Begriff Anschlussleitung so zu verstehen, dass er ein Kabel und/oder ein Verbindungselement, insbesondere einen Stecker und/oder eine Steckerbuchse, umfassen kann. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise eine Bewegung dieser Bauteile und in Folge dessen eine Verminderung der Qualität derselben beim Transport und später nach der Montage, beispielsweise durch Scheuern der Anschlussleitungsaußenhaut, ebenso wie ein Schlagen derselben oder des Steckers gegen die übrigen Bauteile des Solarmoduls oder anderer Teile vermieden. Dabei erfolgt die Befestigung am Rand oder an der Ecke des Solarmoduls direkt oder, soweit vorhanden, an dessen Rahmen. Zur Vermeidung einer vorzeitigen Alterung der Anschlussleitung, insbesondere aufgrund des Einflusses des UV-Anteils im Sonnenlicht, ist der erfindungsgemäße Clip mit einem Abdeckungsmittel versehen. Dieses deckt die Anschlussleitung gegen Licht und Witterungseinflüsse in ausreichendem Maße ab. Um zu gewährleisten, dass sich das Anschlusskabel sicher im Schattenbereich des Abdeckmittels befindet, kann das Abdeckmittel eine Kabelführung aufweisen.
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In besonders vorteilhafter Weise ist das Clip-Befestigungsmittel auf dem Solarmodul bewegbar, insbesondere verschiebbar, ausgebildet. Hierdurch ist es ermöglicht, den Clip während der Montage des Solarmoduls von einer ersten Position, in der der Clip als Kabelhalter und ggf. als Abstandshalter zum Stapeln und/oder ggf. als Messposition für die Aufnahme der elektrischen Kennwerte des Solarmoduls dient, in eine zweite Position, die Kabelführungsposition, in der die Anschlussleitung des Solarmoduls nach der Montage final fixiert ist, zu bewegen. Die oben genannten Positionen können beispielsweise durch Einbringen von Kerben oder Bohrungen derart in dem Rahmen eingebracht sein, dass sich der Clip dort mechanisch z. B. mit einer Einrast-Funktion ortsgenau positionieren lässt. Auch ist es möglich, die Position durch Aufbringen von Markierungen oder mechanischen Anschlägen auf das Modul, in bevorzugter Weise auf der Modulrückseite, zu definieren. Dies ist besonders für rahmenlose Module mit einer Modulrückseite aus Glas sinnvoll.
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In einer vorteilhaften Ausführung weist der Clip ein Abstandsmittel auf, dessen Höhe der Stapelhöhe einer an sich bekannten Stapelecke eines Solarmoduls im Wesentlichen entspricht. Somit ist sichergestellt, dass der erfindungsgemäße Gegenstand in einer existierenden Herstellungsumgebung integriert werden kann. So ist es in vorteilhafter Weise möglich, den erfindungsgemäßen Clip in bereits eingeschwungenen Produktionsumgebungen einzusetzen. Das Abstandsmittel kann ein separates Mittel, in vorteilhafter Weise ein an dem Clip angeordneter Winkel, sein. Alternativ und in ebenfalls vorteilhafter Weise kann das Abstandsmittel im Rahmen einer Funktionsintegration in dem Clip aufgegangen sein.
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Der Clip weist in einer besonderen Ausführungsform eine Haltevorrichtung für den Stecker auf, die ein automatisiertes Anfahren des elektrischen Steckerkontaktes gewährleistet. Dazu ist das Steckergesicht elektrisch zugänglich und der Stecker spielfrei am Clip befestigt, der sich wiederum an einer definierten Position (eingerastet) am Modulrand befindet. Ein automatisches Anfahren ist dadurch gewährleistet, dass sich Positionsmarken am Clip befinden oder am Modulrand bzw. Modulrahmen vorhanden sind, die sich in definiertem Abstand zu dem Stecker befinden. Alternativ kann der Stecker auch mit Hilfe einer Bilderkennung angefahren werden.
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In einer weiteren Ausführungsform ist nicht das Steckergesicht elektrisch zugänglich, sondern der Clip weist einen elektrischen Kontakt zum Messen bzw. dem sog. ,Flashen', insbesondere einen Metallkontakt, auf, auf welchen der Stecker aufgesteckt und elektrisch kontaktiert wird, so dass der elektrische Kontakt aus dem Stecker herausgeführt ist. Durch diese Ausführungsform ist das Steckergesicht des Steckers vor Verschmutzung geschützt. In dieser Ausführungsform wird der elektrische Kontakt des als Flash-Clip ausgeführten erfindungsgemäßen Clips zur Vermessung des Solarmoduls angefahren.
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Das Clip-Befestigungsmittel, das Anschlussleitungsbefestigungsmittel und/oder das Abstandsmittel können in vorteilhafter Weise entweder mit zusätzlichen elastischen Mittel, insbesondere Federn, und/oder selbst elastisch, insbesondere biegeweich, ausgebildet sein. Hierdurch ist eine einfache Anbringung der zu befestigenden Gegenstände erzielbar.
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Zur Vermeidung einer vorzeitigen Alterung der Anschlussleitung, insbesondere aufgrund des Einflusses des UV-Anteils im Sonnenlicht, ist der erfindungsgemäße Clip mit einem Abdeckungsmittel versehen. Dieses deckt die Anschlussleitung gegen Licht und Witterungseinflüsse in ausreichendem Maße ab. Um zu gewährleisten, dass sich das Anschlusskabel sicher im Schattenbereich des Abdeckmittels befindet, kann das Abdeckmittel eine Kabelführung aufweisen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen. Gemäß einem weiteren Aspekt wird diese Aufgabe durch ein Solarmodul gelöst, das einen wie zuvor dargestellten Clip aufweist.
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Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten, nicht einschränkenden symbolhaften und nicht maßstabsgerechten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Solarmodul mit einem erfindungsgemäßen Clip in Draufsicht;
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2 zwei Solarmodule mit zwei erfindungsgemäßen Clips in Draufsicht;
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3 zwei benachbarte Solarmodule in geschnittener Teilseitenansicht, wobei bei einem der Solarmodule ein nicht-erfindungsgemäßer Clip angebracht ist;
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4 drei überander angeordnete Solarmodule in geschnittener Teilansicht, die mittels nicht-erfindungsgemäßer Flash-Chips aufeinander abgestützt sind;
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5 zwei benachbarte, mit jeweils einem erfindungsgemäßen Clip versehene Solarmodule in geschnittener Teilseitenansicht, wobei ein Clip ein Abschattungselement aufweist;
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6 ein an einem erfindungsgemäßen Clip eingerastetes Verbindungselement; und
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7 ein an einer Anschlussdose befestigter erfindungsgemäßer Clip.
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Wie an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist, weist das in 1 schematisch dargestellte Solarmodul 1 mehrere Solarzellen 2 auf, die elektrisch miteinander zu Solarzellengruppen kontaktiert werden, welche ihrerseits elektrisch miteinander verbunden sind. Schließlich werden die einzelnen Solarmodule 1 miteinander elektrisch verbunden. Hierzu verwendet man ebenfalls an sich bekannte Anschlussdosen 3, in denen sich eine geeignete Elektronik befinden kann. In der Regel handelt es sich hierbei um eine Anzahl Bypass-Dioden (hier nicht gezeigt). Die Kontaktierung selbst erfolgt mittels einer an sich bekannten Anschlussleitung 4, die im Allgemeinen ein Anschlusskabel mit einem Steckerabschnitt (beides hier nicht gezeigt) aufweist.
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Zur Erhöhung der Stabilität des erfindungsgemäßen Solarmoduls 1 kann ein Modulrahmen 5 vorgesehen sein. Dies ist jedoch nicht zwingend; vielmehr kann das erfindungsgemäße Solarmodul 1 auch ohne Modulrahmen 5 ausgebildet sein.
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Wie 1 entnommen werden kann, ist der erfindungsgemäße Clip 6 am Rand des Solarmoduls 1 angeordnet. An dem Clip 6 selbst ist die Anschlussleitung 4 fixiert. Aufgrund der Fixierung ist es in vorteilhafter Weise unmöglich, dass die Anschlussleitung 4 oder der an ihr angebrachte Stecker, der Teil eines Verbindungselementes 7 ist, während des Transportes des Solarmoduls 1 heftig gegen insbesondere dessen Rückseite schlägt und damit Schäden herbeiführt.
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In 2 sind zwei erfindungsgemäße Solarmodule 1 insoweit in alternativer Ausführungsform dargestellt, als dass diese nunmehr nicht jeweils eine Anschlussdose 3, sondern jeweils drei Anschlussdosen 3A, 3E, 3U aufweisen. Tatsächlich handelt es sich hierbei um an sich bekannte Eingangsanschlussdosen 3E, Überbrückungsdosen 3U beziehungsweise Ausgangsanschlussdosen 3A.
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Die beiden Solarmodule sind mittels der in der Mitte der 2 dargestellten Anschlussleitung 4 kontaktiert, das heißt die Anschlussleitung 4 ist mit der Ausgangsanschlussdose 3A des in der genannten Figur rechts abgebildeten Solarmoduls 1 und der Eingangsanschlussdose 3E des in der genannten Figur links abgebildeten Solarmoduls 1 elektrisch kontaktiert. Die Fixierung dieser Anschlussleitung 4 an dem Modulrahmen 5 erfolgt mittels Clips 6.
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Diese zuvor beschriebene grundsätzliche Anordnung findet sich prinzipiell auch bei dem in der 2 links dargestellten Solarmodul 1, wobei in diesem Fall der Clip 6 eher im unteren Bereich des Solarmoduls 1 angeordnet ist und die an ihm fixierte Anschlussleitung 4 nicht mit einem anderen Bauteil verbunden ist. Vielmehr ist das an dieser Anschlussleitung 4 angeordnete Verbindungselement 7, das insbesondere ein Stecker sein kann, an der in der 2 dargestellten rechten Seite des Clips 6 befestigt. Diese Befestigung kann lösbar ausgebildet sein.
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In 3 sind in Querschnittsdarstellung zwei Solarmodule 1 über ihre Eingangsanschlussdose 3E beziehungsweise 3A mittels Anschlussleitung 4 miteinander elektrisch kontaktiert. Die Anschlussleitung 4 selbst weist einen Abschnitt auf, der mittels einer Steckmimik (hier nicht gezeigt) in an sich bekannter Weise an einer einem Verbindungselement 7 angeschlossen ist. Mit anderen Worten stellt das mit Bezugsziffer 7 versehene Verbindungselement eine Kombination eines Steckers und einer Buchse dar.
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Der Clip 6 ist in dieser Ausführungsform mit einem das Anschlusskabel 4 fixierenden Anschlussleitungsbefestigungsmittel 8 ausgebildet, dass wenigsten in diesem Bereich als elastisches Bauteil ausgebildet ist, von dem ein Clip-Befestigungsmittel 9 im wesentlichen senkrecht derart abragt, dass das Clip-Befestigungsmittel 9 den unteren, als J-Profil ausgebildeten Abschnitt des Modulrahmens 5 umfasst und mit diesem eine formschlüssige Verbindung eingeht. Die formschlüssige Verbindung ist beispielsweise durch Einrasten einer Auswölbung des J-Profils in eine Prägung des Modulrahmens oder eine Prägung im Modullaminat gewährleistet.
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In 4 sind mehrere übereinander angeordnete Solarmodule 1 dargestellt, die an sich wie zuvor beschrieben ausgebildet sind. Jedoch ist eine alternative Ausführungsform des Clips 6 gezeigt: Dieser weist nunmehr ein Anschlussleitungsbefestigungsmittel 8 auf, von dem ein Clip-Befestigungsmittel 9 im wesentlichen lotrecht abragt, welches im Wesentlichen als Kastenprofil ausgebildet ist und mit einem Abstandsmittel 10 derart funktionsintegriert ist, dass der Clip 6 den unteren Abschnitt des Rahmens 5 sicher umfasst und fixiert, dabei aber gleichzeitig die Höhe einer an sich bekannten Stapelecke zur Lagerung und zum Transport mehrere Solarmodule erreicht. In der Praxis beträgt diese Höhe einige Millimeter. Damit ist in vorteilhafter Weise sichergestellt, dass mehrere Solarmodule 1 übereinander sicher gelagert und transportiert werden können, ohne dass sich der Rahmen verbiegt, wodurch Ausschuss vermieden wird.
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In 5 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Clips 6 dargestellt. Der in der 5 rechts abgebildete Clip 6 weist ein Abdeckungsmittel 11 auf. Dieses deckt, entweder allein oder in Verbindung mit einem benachbarten Clip 6 (hier insbesondere in Verbindung mit dem Clip-Befestigungsmittel 9 des am linken Solarmoduls 1 angebrachten Clips 6) die Anschlussleitung 4 gegen Außen, insbesondere gegen Umwelteinflüsse wie beispielsweise UV-Strahlung, ab. Das Abdeckungsmittel 11 kann elastisch (biegbar) oder drehbar an dem Anschlussleitungsbefestigungsmittel 8 angeordnet sein. An dem Abdeckmittel 11 kann sich ein weiteres Anschlussleitungsbefestigungsmittel 8 befinden, eines an dem Abdeckmittel 11 und eines am Befestigungsmittel 9 (hier nicht gezeigt).
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Zur automatisierten mechanischen Ausrichtung des erfindungsgemäßen Clips 6 an dem Solarmodul 1 können Ausrichtmittel vorgesehen sein. Ein solches Ausrichtmittel kann beispielsweise aus einer Kombination von einem kreisrunden Loch 13 und einem Langloch 14 bestehen, die jeweils insbesondere an dem Clip-Befestigungsmittel 9 und/oder dem Anschlussleitungsbefestigungsmittel 8 angeordnet sind, wie es beispielhaft in 6 gezeigt ist.
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In 7 ist eine an sich bekannte Anschlussdose 3 gezeigt, welche an einem Solarmodul 1 angebracht ist und zwei Verbindungselemente 7 (in der Figur oben bzw. unten) aufweist. An der Anschlussdose 3 ist ein erfindungsgemäßer Clip 6 aufgesteckt. Zur sicheren Befestigung des Clips 6 sind Halteabschnitte 17 vorgesehen, deren hier nicht gezeigten Zungen in an der Anschlussdose 3 angeordnete Rastausnehmungen eingreifen, diese hintergreifen und/oder hinterschneiden.
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Bei der Produktion des Solarmoduls 1 müssen die beiden Steckverbinder 15, die Teil von Verbindungselementen 7 sind, mit entsprechenden Halteeinrichtungen 16 in Kontakt gebracht werden. In dem hier vorliegenden Beispiel sind die Halteeinrichtungen 16 Teil des Clips 6. Zur automatisierten Kontaktierung mittels Roboter (hier nicht gezeigt) sind jeweils ein Loch 13 und ein Langloch 14 vorgesehen. Diese werden vom Roboter in an sich bekannter Weise angefahren; anschließend führt der Roboter entsprechende Pins (nicht gezeigt) in Loch 13 bzw. Langloch 14, so dass seine Lage gegenüber dem Clip 6 definiert ist. Das Langloch 14 kann dem Maßtoleranzausgleich im Produktionsprozess dienen. Die automatisierte Justage kann jedoch auch mit anderen Markierungen erfolgen, wie sie an sich aus dem Stand der Technik bekannt sind.
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Der erfindungsgemäße Clip 6 kann derart ausgebildet sein, dass er einzelne Ecken des Solarmoduls 1 umfasst. Dies kann eine Stapelecke substituieren und/oder führt zu einem Eckenschutz, so dass in besonders vorteilhafter Weise eine Beschädigung der Ecken insbesondere eines Glas-Glas-Solarmodul 1 vermieden ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Solarmodul
- 2
- Solarzellen
- 3
- Anschlussdosen
- 3A
- Ausgangsanschlussdose
- 3E
- Eingangsanschlussdose
- 3U
- Überbrückungsdose
- 4
- Anschlussleitung
- 5
- Modulrahmen
- 6
- Clip
- 7
- Verbindungselement
- 8
- Anschlussleitungsbefestigungsmittel
- 9
- Flash-Clip-Befestigungsmittel
- 10
- Abstandsmittel
- 11
- Abdeckungsmittel
- 12
- Umwelteinflüsse
- 13
- Loch
- 14
- Langloch
- 15
- Steckverbinder
- 16
- Halteeinrichtung
- 17
- Halteabschnitt
