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Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zum Prüfen eines Solarmoduls.
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Mit einem Solarmodul lässt sich Licht in elektrische Energie umwandeln. Solarmodule bestehen aus einer Vielzahl miteinander verschalteter Solarzellen. Der von den Solarzellen produzierte Strom wird mittels langer Metallbänder gesammelt und zu einer Anschlusszone mit einem positiven und einem negativen Pol gesammelt. Häufig werden Solarmodule mit sogenannten Anschlussboxen im Bereich der Anschlusszone bestückt, von welchen der erzeugte Strom einfach entnommen werden kann.
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Solarmodule müssen während oder nach der Produktion geprüft werden, um fehlerhafte oder beschädigte Solarzellen oder um ungenügende elektrische Verbindungen zwischen den Solarzellen erkennen zu können. Bekannt und gebräuchlich sind verschiedene Prüfverfahren. Beim sogenannten Elektrolumineszenz-Verfahren wird eine Spannung auf das Solarmodul angelegt. Das von den Solarzellen emittierte Licht wird von einer oder mehreren Kameras erfasst und danach analysiert. Das Elektrolumineszenz-Verfahren wurde beispielsweise in der
US 7,601,941 beschrieben, wobei hier lediglich einzelne Solarzellen geprüft werden. Bei einem anderen bekannten Verfahren wird das Solarmodul bestrahlt („Solarsimulation“), die elektrischen Kennwerte des so bestrahlten Solarmoduls werden erfasst, worauf eine Strom-Spannungs-Kennlinie erhältlich ist. Bei den erwähnten Verfahren muss das Solarmodul mit der jeweiligen Prüfvorrichtung elektrisch verbunden werden.
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Aus der
EP 2 330 631 A1 ist eine Prüfvorrichtung zum Prüfen eines Solarmoduls nach dem Elektrolumineszenz-Verfahren bekannt geworden. Die Prüfvorrichtung verfügt über eine Vielzahl von Kameras, die über einen Motor verschoben werden können. Das Solarmodul gelangt in die Prüfeinrichtung, wird in einer vorgegebenen Position im Bereich einer Öffnung einer mit den Kameras ausgerüsteten Dunkelkammer angehalten und dann mit einer Stromquelle für die Elektrolumineszenz-Prüfung verbunden. Diese Prüfvorrichtung weist einige Nachteile auf. So ist sie vergleichsweise kompliziert aufgebaut und störanfällig. Das Prüfverfahren ist zudem aufwändig und zeitintensiv.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Bekannten zu vermeiden und insbesondere eine Anordnung und ein Verfahren zum Prüfen eines Solarmoduls zu schaffen, die sich durch eine verbesserte Effizienz auszeichnen. Insbesondere soll die Dauer eines Prüfvorgangs verkürzt werden. Mit der Anordnung soll dabei insbesondere ein Elektrolumineszenz-Prüfverfahren oder eine Solarsimulation durchgeführt werden können. Weiterhin soll die Anordnung auch die Prüfung von Solarmodulen wahlweise mit verschiedenen Prüfverfahren (z. B. Elektrolumineszenz-Verfahren, Solarsimulation) ermöglichen. Die Anordnung soll schliesslich einfach handhabbar und bedienbar sein. Diese Aufgaben werden erfindungsgemäss mit einer Anordnung und einem Verfahren gelöst, die die Merkmale in Anspruch 1 bzw. Anspruch 18 aufweisen.
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In vorrichtungsmässiger Hinsicht zeichnet sich die Anordnung dadurch aus, dass sie eine Prüfvorrichtung mit einer Transfereinheit aufweist, mit der das Solarmodul durch die Prüfvorrichtung transportierbar ist. Mit der Transfereinheit ist das Solarmodul beispielsweise durch eine Bestrahlungseinheit zum Durchführen einer Solar-Simulation oder durch eine beispielsweise mit einer oder mehreren CCD-Kameras ausgerüsteten Aufnahmeeinheit für die Elektrolumineszenz-Prüfung transportierbar. Die Prüfvorrichtung enthält weiter eine Einrichtung zum Abgreifen von Kennwerten des Solarmoduls (nachfolgend abgekürzt auch „Abgreifeinrichtung“ genannt) beispielsweise für eine Solarsimulation. Alternativ oder gegebenenfalls zusätzlich kann die Prüfvorrichtung zum Durchführen beispielsweise eines Elektrolumineszenz-Verfahren eine Einrichtung zum Einspeisen eines Stroms auf das Solarmodul („Einspeiseeinrichtung“) aufweisen. Die Abgreif- und/oder Einspeiseeinrichtung ist zum Erstellen einer elektrischen Verbindung derart ausgestaltet, dass die Abgreif- oder Einspeiseeinrichtung beim Transportvorgang des Solarmoduls durch die Prüfvorrichtung das Solarmodul direkt oder indirekt kontaktiert. Beim Transportieren des Solarmoduls mit der Transfereinheit findet demgemäss eine automatische Kontaktierung zwischen dem sich in Förderrichtung bewegenden Solarmodul und der vorzugsweise wenigstens während dem Transportvorgang feststehenden Abgreif- oder Einspeiseeinrichtung statt. Mit einer derartigen Anordnung lässt sich die Dauer der Prüfung eines Solarmoduls erheblich reduzieren. Da die elektrische Verbindung lediglich durch eine Berührung zweier Bauteile und nicht beispielsweise durch eine Steckverbindung erstellt wird, kann der Aufbau und die verfahrensmässige Gestaltung der Prüfvorrichtung einfach ausgeführt werden.
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In einer ersten Ausführungsform kann die Prüfvorrichtung eine Bestrahlungseinheit zum Bestrahlen des Solarmoduls enthalten. Die vorgenannte Einrichtung ist dabei als Abgreifeinrichtung zum Abgreifen von Kennwerten des mittels der Bestrahlungseinheit bestrahlten Solarmoduls ausgebildet. Dadurch, dass die Abgreifeinrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie beim Vorbeifahren des Solarmoduls an der Bestrahlungseinheit das Solarmodul direkt oder indirekt kontaktiert, lässt sich eine Solarsimulation auf einfache und optimale Art und Weise durchführen. Insbesondere lassen sich so einfach die Spannung und der Strom des bestrahlten Solarmoduls zum Ermitteln der Strom-Spannungs-Trennlinie abgreifen.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Prüfvorrichtung eine Aufnahmeeinheit zum optischen Erfassen des Solarmoduls in einer Beobachtungszone aufweisen. Für diesen Fall kann die Einrichtung als Einspeiseeinrichtung ausgebildet sein, mit der eine Spannung an das Solarmodul anlegbar ist. Mit dieser Anordnung lässt sich einfach und effizient eine Elektrolumineszenz-Prüfung durchführen. Die Einspeiseeinrichtung ist dabei derart ausgestaltet, dass beim Passieren des Solarmoduls der Beobachtungszone bzw. beim Transportieren durch oder vorbei an der Aufnahmeeinheit das Solarmodul die Einspeiseeinrichtung direkt oder indirekt kontaktiert.
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Die Abgreif- oder Einspeiseeinrichtung kann eine Kontaktschiene umfassen, an der eine dem Solarmodul zugeordnete Kontaktfläche während des Transportvorgangs gleitend oder schleifend entlang fahrbar ist. Für Solarmodule mit mehreren in Bezug auf die Förderrichtung nebeneinander angeordneten Anschlusszonen könnten auch entsprechend mehrere Kontaktschienen vorgesehen werden. Wenn mit der Transfereinheit das Solarmodul in einer Förderrichtung durch die Prüfvorrichtung transportierbar ist, erstreckt sich die Kontaktschiene bevorzugt in der Förderrichtung. Mit der Kontaktschiene lässt sich eine elektrische Verbindung zwischen Solarmodul und Prüfvorrichtung über einen vergleichsweise langen Zeitraum erstellen. Anstatt sich in Förderrichtung erstreckenden Kontaktschienen wären auch andere Bauteile als Abgreif- oder Einspeiseeinrichtungen denkbar, die nur kurz die dem Solarmodul zugeordnete Kontaktfläche berühren.
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Für eine sichere und störungsfreie Betriebsweise kann es vorteilhaft sein, wenn die Kontaktschiene einen durch eine Biegung geschaffenen Einführabschnitt aufweist. Die Kontaktschiene kann weiter einen an den Einführabschnitt anschliessenden und sich in Förderrichtung erstreckenden, geraden Kontaktierabschnitt aufweisen. Die Kontaktschiene kann weiter am (in Bezug auf die Förderrichtung) hinteren Ende ebenfalls aufgebogen sein.
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Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn die Kontaktschiene aus wenigstens einem bandförmigen Profilelement aus Stahl, Kupfer oder einem anderen elektrischen leitfähigen Material gebildet wird. Die Kontaktschiene kann zwei nebeneinander angeordnete Profilelemente umfassen. Mit dem Profilelement-Paar können der Plus-Pol und der Minus-Pol jeweils einzeln angedockt werden.
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Für eine breite Anwendung kann es weiter vorteilhaft sein, wenn die Abgreif- oder Einspeiseeinrichtung über einen Verstellmechanismus in der Prüfvorrichtung positionierbar ist. Somit können mit der gleichen Prüfvorrichtung verschiedenartige Solarmodule geprüft werden.
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Wenn mit der Bestrahlungseinheit das Solarmodul in einer Beleuchtungszone bestrahlbar ist, kann es vorteilhaft sein, wenn die Kontaktschiene in Bezug auf die Förderrichtung überlappend zur Beleuchtungszone angeordnet ist. Die Überlappung bezieht sich dabei auf eine Draufsicht auf die Prüfvorrichtung (vertikale Blickrichtung).
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Die Abgreif- oder Einspeiseeinrichtung kann die Anschlusszone bzw. deren Leiterbahnen beim Transportvorgang direkt kontaktieren. Die Anschlusszone kann dabei freiliegende Leiterbahnen aufweisen, zu der die die Solarzellen verbindenden Metallbänder zusammen geführt werden. Besonders vorteilhaft kann es jedoch sein, wenn die Anordnung eine an das Solarmodul im Bereich der Anschlusszone temporär anbringbare Kontaktiereinrichtung enthält, über die das Solarmodul mit der Abgreif- oder Einspeiseeinrichtung elektrisch verbindbar ist. Die Kontaktiereinrichtung kann auch verwendet werden, wenn das Solarmodul eine im Bereich der Anschlusszone bereits verdrahtete Anschlussbox aufweist. Mit der Kontaktiereinrichtung findet ersichtlicherweise somit eine indirekte Kontaktierung zwischen Solarmodul und der Abgreif- oder Einspeiseeinrichtung statt. Die Kontaktiereinrichtung lässt sich nach Durchführung der Prüfung einfach abnehmen. Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn die Kontaktiereinrichtung aufgrund ihres Eigengewichts lediglich durch Ablegen auf das Solarmodul angebracht wird oder auf dieses anbringbar ist.
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Die Kontaktiereinrichtung kann somit die Kontaktfläche vorgeben, die während des Transportvorgangs gleitend oder schleifend entlang der Kontaktschiene entlang fahrbar ist. Die Kontaktfläche kann dabei vorteilhaft im Bereich einer Oberseite der Kontaktiereinrichtung angeordnet sein. Die Kontaktiereinrichtung kann ein Kunststoffgehäuse aufweisen. Mit diesem Gehäuse ist die Kontaktiereinrichtung elektrisch nach aussen isoliert, so dass Bedienpersonal die Kontaktiereinrichtung einfach und gefahrlos ergreifen kann. Neben der einfachen Handhabung besteht ein weiterer Vorteil darin, dass allfällige mechanische Beschädigungen der aktiven Fläche des Solarmoduls durch die Abgreif- oder Einspeiseeinrichtung und insbesondere durch die Kontaktschiene praktisch ausgeschlossen sind.
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Die Kontaktiereinrichtung kann wenigstens einen Kontaktstift zum unmittelbaren Kontaktieren einer Leiterbahn der Anschlusszone des Solarmoduls oder einen elektrischen Eingang beispielsweise in Form von Steckerbuchsen zum Anschliessen eines mit einer Anschlussbox vorkonfektionierten Solarmoduls aufweisen. Da Solarmodule in der Regel zwei Leiterbahnen aufweisen, die jeweils einen Pol (Plus, Minus) betreffen, weist die Kontaktiereinrichtung bevorzugt zwei Kontaktstifte zum Kontaktieren der Leiterbahnen auf. Je Leiterbahn kann die Kontaktiereinrichtung demnach einen Kontaktstift aufweisen. Zum Erhöhen der Kontaktqualität zum Solarmodul kann die Kontaktiereinrichtung jeweils zwei, drei oder noch mehr Kontaktstifte aufweisen, die jeweils einer Leiterbahn des Solarmoduls zugeordnet sind bzw. diese in abgelegtem Zustand berühren.
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Die Kontaktiereinrichtung kann wenigstens ein sich federnd an die Kontaktschiene anstossendes oder anstossbares Kontaktelement zum Schaffen eines Schleifkontakts zur Führungsschiene aufweisen. Das Kontaktelement kann aus Stahl und vorzugsweise aus einem rostfreien Stahl, Kupfer oder einem anderen elektrisch leitfähigen Material bestehen. Das Kontaktelement bildet dabei eine vorteilhafte Kontaktfläche, die die Kontaktschiene beim Transportvorgang schleifend kontaktiert. Für die Federung können je Kontaktelement eine oder mehrere Druckfedern oder andere Federmittel verwendet werden. Das federnd gelagerte Kontaktelement kann verschiebbar in einem Gehäuse und insbesondere in einem Kunststoffgehäuse gelagert sein. Mit einer solchen Anordnung ist eine besonders gute elektrische Verbindung zwischen Solarmodul einerseits und der Prüfvorrichtung andererseits gewährleistet. Das jeweils einem Pol zugeordnete Kontaktelement und der zugehörige wenigstens eine Kontaktstift können beispielsweise über einen Elektrodraht miteinander verbunden sein.
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Die Kontaktiereinrichtung kann eine dem Solarmodul zugewandte Unterseite aufweisen. Die Kontaktiereinrichtung kann in oder auf der Unterseite angeordnete Mittel zum Schutz der Moduloberseite des Solarmoduls vor Kratzern und/oder zum lagemässigen Fixieren der auf das Solarmodul abgelegten Kontaktiereinrichtung aufweisen. Die Kratzschutzmittel können aus einem elastischen Material bestehen und vorzugsweise als schlauchförmige, deformierbare Profile ausgestaltet sein.
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Die Kontaktiereinrichtung kann manuell auf das Solarmodul abgelegt werden. Denkbar ist aber auch, dass die Prüfvorrichtung eine Bearbeitungseinheit aufweist (z.B. Pick and Place-Einheit), mit der die Kontaktiereinrichtung automatisch auf das Solarmodul abgelegt und (nach Beendigung der Prüfung) wieder abgenommen wird.
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Die Transfereinheit kann Fördermittel zum vorzugsweise liegenden Zuführen des Solarmoduls zur Bestrahlungseinheit und/oder zur Aufnahmeeinheit und Fördermittel zum vorzugsweise liegenden Wegführen des Solarmoduls von der Bestrahlungseinheit und/oder von der Aufnahmeeinheit aufweisen.
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Die Fördermittel können als Förderbänder ausgestaltet sein, auf welchen die Solarmodule abgelegt und in Förderrichtung auf einfache und schonende Art und Weise durch die Prüfvorrichtung transportiert werden können. Die Förderbänder können jeweils Endlos-Riemen und zwei Umlenkwalzen aufweisen. Zwischen den Umlenkwalzen können weiterhin Rollen zum Stützen des Riemens des Förderbandes angeordnet sein. Selbstverständlich wären aber auch andere Fördermittel denkbar. Beispielsweise könnte die Prüfvorrichtung motorisch antreibbare Förderwalzen und frei drehbare Rollen aufweisen, auf welchem die Solarmodule ablegbar und transportierbar wären.
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Im Bereich einer Beobachtungszone können die Fördermittel unterbrochen sein. In der Beobachtungszone kann das Solarmodul mit der Aufnahmeeinheit optisch erfasst werden. Im Falle einer mit in Förderrichtung sich erstreckenden Kontaktschiene ausgerüsteten Prüfvorrichtung kann es vorteilhaft sein, wenn sich die Kontaktschiene über die gesamte Beobachtungszone erstreckt und diese überlappt. Die Transfereinheit kann zwei Förderband-Einheiten (Zuführ-Förderband-Einheit, Wegführ-Förderband-Einheit) aufweisen. Diese Förderband-Einheiten können jeweils wenigstens zwei parallel zueinander angeordnete Förderbänder aufweisen, auf die die Solarmodule randseitig ablegbar sind. Für grossflächige Solarmodule kann es vorteilhaft sein, wenn etwa mittig zwischen den beiden Förderbändern ein drittes Förderband angeordnet ist.
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In verfahrensmässiger Hinsicht werden erfindungsgemäss folgende Schritte vorgenommen: Das Solarmodul wird vorteilhaft unter Verwendung der Transfereinheit der vorgängig beschriebenen Prüfvorrichtung durch die Prüfvorrichtung transportiert. Das durch die Prüfvorrichtung transportierte Solarmodul wird mit künstlichem Licht bestrahlt und die Kennwerte des bestrahlten Moduls werden mittels einer Abgreifeinrichtung abgegriffen, die zum Erstellen einer elektrischen Verbindung das Solarmodul direkt oder indirekt kontaktiert. Auf diese Weise kann das Solarmodul einfach und schnell eine Solar-Simulation durchgeführt und das Solarmodul so geprüft werden. Alternativ zur Solar-Simulation kann auch ein Elektrolumineszenz-Verfahren durchgeführt werden. Hierzu wird das mittels einer Einspeiseeinrichtung mit einer Spannung beaufschlagte Solarmodul von einer Aufnahmeeinheit optisch erfasst. Zum Erstellen der erforderlichen elektrischen Verbindung kontaktiert die Einspeiseeinrichtung beim Transportvorgang des Solarmoduls durch die oder vorbei an der Aufnahmeeinheit das Solarmodul. Mit anderen Worten wird also lediglich durch den Transportvorgang die elektrische Verbindung hergestellt. Ein die Prüfdauer verzögerndes Anhalten des Solarmoduls in der Prüfvorrichtung zum Anlegen einer Spannung auf das Solarmodul fällt weg.
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Die direkte oder indirekte Kontaktierung kann durch Berührung und insbesondere durch einen schleifenden Kontakt zwischen einer feststehenden Einspeiseeinrichtung oder feststehenden Abgreifeinrichtung einerseits und dem bewegten Solarmodul erfolgen. Im Falle der indirekten Kontaktierung kann die vorgängig beschriebene Kontaktiereinrichtung eingesetzt werden.
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Weitere Einzelmerkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Zeichnungen. Es zeigen:
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1 ein Solarmodul in einer Draufsicht,
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2 eine Querschnittsdarstellung einer Prüfvorrichtung zum Prüfen von Solarmodulen,
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3 eine Anordnung mit einer auf ein Solarmodul abgelegte Kontaktiereinrichtung und mit einer Kontaktschiene der Prüfvorrichtung,
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4 eine perspektivische Darstellung der Prüfvorrichtung,
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5 eine Detailansicht einer eine Kontaktschiene kontaktierenden Kontaktiereinrichtung in einer perspektivischen Darstellung,
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6 die Kontaktiereinrichtung aus 5 aus einer anderen Perspektive,
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7 eine Variante einer Kontaktiereinrichtung
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8 die Anordnung aus 3 in einer Draufsicht,
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9 eine Alternative zur Anordnung gemäss 8, und
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10 eine weitere alternative Ausgestaltung einer Anordnung zum Prüfen eines Solarmoduls.
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1 zeigt beispielhaft ein Solarmodul 10, das mit der nachfolgend beschriebenen Prüfvorrichtung geprüft werden kann. Das vorliegende Solarmodul weist eine Vielzahl von Solarzellen 11 auf, die auf einer Glasplatte angeordnet sind. Die Solarzellen 11 sind über angelötetete Metallbänder 12 miteinander elektrisch verbunden. Die Metallbänder 12 werden auf einer Seite des Solarmoduls 10 zu einer Anschlusszone 13 geführt und dort zu zwei Leiterbahnen 14 zusammengefasst. Das Solarmodul 10 weist eine optisch aktive Seite und eine dieser gegenüberliegenden Rückseite auf. Die Anschlusszone 13 liegt wenigstens bei den meisten derzeit gebräuchlichen Solarmodulen auf der Rückseite.
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Selbstverständlich könnten mit der erfindungsgemässen Prüfvorrichtung auch andere Ausgestaltungen von Solarmodulen und Solarmodule in unterschiedlichen Fertigungsstadien geprüft werden. Zwischen der Glasplatte und den Solarzellen 10 kann eine Folie eingelegt sein, die beim Laminieren des Solarmoduls aufschmilzt. Vor dem Laminieren des Solarmoduls werden in der Regel auf der Rückseite der Solarzellen weitere Schichten angeordnet. Die Prüfungen können auch bei einem fertig laminierten Solarmodul erfolgen, allerdings mit dem Nachteil, dass keine Fehler mehr behoben werden könnten. Weiter sind sogenannte Dünnschichtmodule bekannt, bei denen das Halbleitermaterial der Solarzellen direkt auf die Glasplatte aufgebracht wird. Die nachstehend beschriebene Prüfvorrichtung eignet sich auch für derartige Modultypen.
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In 2 ist die insgesamt mit 1 bezeichnete Prüfvorrichtung zum Prüfen eines Solarmoduls 10 in einer seitlichen Schnittdarstellung gezeigt. Die hier gezeigte Prüfvorrichtung 1 umfasst eine Aufnahmeeinheit 5 zum optischen Erfassen des Solarmoduls und eine Bestrahlungseinheit 2 zum Bestrahlen des Solarmoduls. Weiter verfügt die Prüfvorrichtung 1 über eine Transfereinheit 3, mit der das Solarmodul 10 in e-Richtung durch die Prüfvorrichtung transportiert werden kann. Sodann ist in 2 ein Bildschirm einer Auswerteeinheit 7 erkennbar, mit dem die von der Kamera 17 aufgenommen Bilder analysiert werden können.
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Die Bestrahlungseinheit 2 besteht im Wesentlichen aus einer symbolhaft dargestellten Lichtquelle 15, die in einer Dunkelkammer 18 angeordnet ist und eine Beleuchtungszone vorgibt. Mit der Bestrahlungseinheit 2 kann das Solarmodul 10 künstlichem Licht ausgesetzt werden und die so gewonnen Strom- und Spannungswerte zum Ermitteln einer Strom-Spannungs-Kennlinie erfasst werden. Hierzu verfügt die Prüfvorrichtung 1 über eine sich in e-Richtung erstreckende Abgreifeinrichtung 4, die nachfolgend im Detail gezeigt und beschrieben wird. Mit derselben Einrichtung 4 kann jedoch auch eine Spannung an das Solarmodul für eine Elektrolumineszenz-Prüfung angelegt werden. Mit der mit der Kamera 17 ausgerüsteten Aufnahmeeinheit 5 werden dann die Elektrolumineszenz-Vorgänge aufgenommen. Mit der in 1 gezeigten Anordnung können mit derselben Apparatur also zwei verschiedene Prüfverfahren (d.h. Elektrolumineszenz-Prüfung und Solarsimulation) durchgeführt werden.
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Die mit 4 bezeichnete Einrichtung kann sowohl für die Stromeinspeisung als auch für das Abgreifen von elektrischen Kennwerten eingesetzt werden. Selbstverständlich wäre es auch vorstellbar, eine vereinfachte Prüfvorrichtung vorzusehen, die auf die Durchführung nur einer der vorerwähnten Prüfverfahrens-Art konfiguriert wäre. Die Prüfvorrichtung könnte folglich also entweder eine Aufnahmeeinheit zum optischen Erfassen des Solarmoduls oder eine Bestrahlungseinheit zum Bestrahlen des Solarmoduls umfassen. Mit der Einrichtung 4 würde dann für die Elektrolumineszenz-Prüfung Strom eingespeist oder elektrischen Kennwerten abgegriffen (Solarsimulation). Ein auf die Elektrolumineszenz-Prüfung ausgerichtetes Prüfgerät würde folglich keine Bestrahlungseinheit mit einer Lichtquelle auf derselben Seite wie die Aufnahmeeinheit 5 aufweisen.
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Die Prüfvorrichtung im Ausführungsbeispiel gemäss 2 weist sodann eine Dunkelkammer 16 mit einer auf die passive Modulrückseite gerichteten Lichtquelle 24 auf, wodurch sich eine Hintergrundbeleuchtung ergibt. Die Positionen der von der Lichtquelle 24 beleuchteten Solarzellen des Solarmodul 10 können mit Hilfe der Kamera 17 und einer Bildverarbeitungssoftware ausgemessen und gebrochene oder anderweitig beschädigte Solarzellen erkannt werden. Für einfachere Ausführungen der erfindungsgemässen Prüfvorrichtung wird die Durchlicht-Anordnung mit der Lichtquelle 24 weggelassen.
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Die Transfereinheit 3 der Prüfvorrichtung 1 weist eingangsseitig und ausgangsseitig angeordnete Förderbänder 8 und 9 auf. Die jeweiligen Förderbänder 8, 9 verfügen jeweils über zwei Umlenkwalzen 27 und 27‘. Jeweils eine oder allenfalls sogar beide Umlenkwalzen sind motorisch antreibbar. Zwischen den Umlenkwalzen 27, 27‘ sind Stützrollen 28 zum Abstützen der Riemen der Förderbänder angeordnet.
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Die Prüfung eines Solarmoduls 10 erfolgt mit der optisch aktiven Seite nach unten. Auf dem Solarmodul 10 befindet sich eine Kontaktiereinrichtung 6, die zusammen mit dem Solarmodul bewegt wird. Die Kontaktiereinrichtung 6 ist auf einer Seite elektrisch mit dem Solarmodul 10 verbunden. Auf der anderen Seite muss die Kontaktiereinrichtung 6 mit der Prüfvorrichtung 1 verbunden werden, damit das Solarmodul geprüft werden kann. Hierzu weist die Kontaktiereinrichtung 6 ein Kontaktelement 33 auf, das eine mit 4 bezeichnete feststehende Abgreif- oder Einspeiseeinrichtung berührt und in Richtung e entlang fährt. Je nachdem, ob das Kontaktelement 33 gegen die Einrichtung 4 drückt, ergibt sich ein gleitender oder schleifender Kontakt während des Transportvorgangs. Ersichtlicherweise wird das Solarmodul 10 damit nicht direkt von der Einrichtung 4 kontaktiert. Die Kontaktierung erfolgt auf indirekte Weise mit Hilfe der an das Solarmodul temporär anbringbaren Kontaktiereinrichtung 6. Die Kontaktiereinrichtung 6 wird nach Durchführung der Prüfung wieder vom Solarmodul 10 entfernt.
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In 3 ist die mit 4 bezeichnete Einrichtung erkennbar, mit der elektrische Kennwerte des bestrahlten Solarmoduls abgegriffen und Strom für das Elektrolumineszenz-Verfahren in das Solarmodul eingespeist werden kann. Die Abgreif- oder Einspeiseeinrichtung 4 weist eine sich in Förderrichtung e erstreckende Kontaktschiene 20 auf. Die Kontaktschiene 20 verfügt über zwei parallel verlaufende Profilelemente 21, 21‘, die beispielsweise aus Stahl und vorzugsweise aus einem rostfreien Stahl oder aus Kupfer bestehen können. Gewissermassen als Gegenstück zur Kontaktschiene 20 ist am Solarmodul 10 eine Kontaktiereinrichtung im Bereich der Anschlusszone 13 angebracht. Auf der der Kontaktschiene 20 zugewandten Oberseite der Kontaktiereinrichtung 6 sind zwei zu den Innenelementen 21 korrespondierende Kontaktelemente 33 angeordnet, die beim weiteren Transport in e-Richtung an die Kontaktschiene 20 bzw. deren Schienenelemente 21 anschlagen und diese berühren. Die Kontaktiereinrichtung 6 liegt auf der der optisch aktiven Seite gegenüberliegenden Rückseite des Solarmoduls im Bereich der Anschlusszone 13 auf
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Aus 3 geht weiter hervor, dass die vorderen und hinteren Enden der Schienenelemente 21 und 21‘ jeweils nach oben hin gebogen sind. Das vordere aufgebogene Ende der Kontaktschiene 20 bildet einen mit 22 bezeichneten Einführabschnitt. An den Einführabschnitt 22 schliesst ein gerader Abschnitt 23 an, der im Wesentlichen planparallel zur Moduloberseite des Solarmoduls 10 verläuft. Die Profilschiene 20 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel über drei aus einem isolierenden Material gefertigten Aufhängungspunkte 25 an der (hier nicht dargestellten) restlichen Prüfvorrichtung befestigt und über (auf hier nicht dargestellte Art und Weise) elektrisch (z.B. über Kabel oder Drähte) an der Prüfvorrichtung angeschlossen. Die Prüfvorrichtung kann weiter eine (nicht dargestellte) Verstelleinrichtung umfassen, mit der zum Anpassen an unterschiedliche Grössen und Typen von Solarmodulen die Profilschiene 20 hin und her verschiebbar ist. Die zur Förderrichtung e im Wesentlichen im rechten Winkel verlaufende Verschieberichtung ist mit einem Doppelpfeil f angedeutet. Der Verstellmechanismus ist in 8 andeutungsweise gezeigt. Ändert sich beispielsweise die Grösse des Solarmoduls 10 und damit deren Anschlusszonen bzw. die Position der darauf angeordneten Kontaktiereinrichtungen 6, so müssen die Kontaktschienen 20 verschoben werden (Verschieberichtung mit Pfeil f angedeutet). Kleinere Solarmodule und zum Anpassen an die veränderten Verhältnisse verschobene Kontaktschienen sind mit strichlierten Linien angedeutet.
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Konstruktive Details der Prüfvorrichtung können aus 4 entnommen werden. 4 zeigt eine Prüfvorrichtung 1, bei der zum besseren Verständnis des Aufbaus und der Wirkungsweise der Prüfvorrichtung die Dunkelkammer mit der Hintergrundbeleuchtung entfernt wurde. Die Transfereinheit 3 umfasst eine Zuführ-Förderband-Einheit mit drei Förderbändern 8, 8‘, 8‘‘ und eine Wegführ-Förderband-Einheit mit drei Förderbändern 9, 9‘, 9‘‘ auf. Auf die drei parallel zueinander angeordneten Förderbändern 8, 8‘, 8‘‘ bzw. 9, 9‘, 9‘‘ sind in liegender Position Solarmodule 10 ablegt.
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Zwischen den Förderbändern 8, 8‘, 8‘‘ und 9, 9‘, 9‘‘ liegt eine eine Beobachtungszone 19 bildende Lücke vor, über welche das Solarmodul noch sicher – ohne abzukippen – bewegt werden kann. Unter dieser Lücke befindet sich das Kameragehäuse 18, in welchem die für die Prüfungen notwenigen Kameras fest oder beweglich montiert sind. Diese Anordnung der Förderbänder erlaubt es, einem breiten Streifen des Solarmoduls 10 aufzunehmen, der durch keine Transportelemente verdeckt wird.
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Das Prüfverfahren ist etwa wie folgt: Das Solarmodul wird mit der Transfereinheit 3 durch die Prüfvorrichtung 1 transportiert. Für die Solarsimulation wird das durch die Prüfvorrichtung 1 transportierte Solarmodul 10 mit künstlichem Licht bestrahlt und die Kennwerte des bestrahlten Moduls werden mittels der Abgreifeinrichtung 3 beim Transportieren abgegriffen, die zum Erstellen einer elektrischen Verbindung das Solarmodul 10 kontaktiert. Es wird also lediglich durch den Transportvorgang die für die Prüfung erforderliche elektrische Verbindung hergestellt. Die hier indirekte Kontaktierung erfolgt durch blosse Berührung zwischen der feststehenden Einrichtung 4 einerseits und dem bewegten Solarmodul 10 andererseits. Für das Elektrolumineszenz-Prüfverfahren wird die elektrische Verbindung zwischen Solarmodul und Prüfvorrichtung in etwa analoger Weise erstellt.
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In 5 ist ein Zustand dargestellt, in dem das Solarmodul 10 mit der Prüfvorrichtung elektrisch verbunden ist. Die Kontaktiereinrichtung 6 weist je Leiterbahn 14 bzw. Pol beispielhaft drei stösselartige Kontaktstifte 31 auf, die die Leiterbahn kontaktieren bzw. berühren. Drei Kontaktstifte pro Pol haben den Vorteil, dass die erforderliche elektrische Verbindung auch bei nicht allzu präzisem Ablegen der Kontaktiereinrichtung 6 durch das Bedienpersonal sichergestellt ist. Grundsätzlich könnte aber ein Kontaktstift pro Pol genügen. Auf der anderen Seite weist die Kontaktiereinrichtung 6 zwei Kontaktelemente 33 auf, die die Schienenelemente 21, 21‘ der Profilschiene 20 berühren. Die Kontaktelemente 33 sind federnd in Richtung der Flächennormale der Moduloberseite des Solarmoduls 10 gelagert und werden zu Beginn des Transportvorgangs beim Einfahren in die Kontaktschiene 20 leicht nach unten gedrückt. Die niedergedrückten Kontaktelemente 33 schaffen so einen schleifenden elektrischen Kontakt zur Profilunterseite der Kontaktschiene 20, wenn das Solarmodul 10 in Förderrichtung e weiter bewegt wird. Die Kontaktstifte 31 können ebenfalls gefedert ausgeführt sein, um eine sichere Berührung aller Kontaktstifte sicherzustellen. Die Summe dieser Federkräfte ist aber so klein, dass die Kontaktiereinrichtung 6 nicht vom Modul abgehoben werden kann. Die Kontaktiereinrichtung 6 weist ein Kunststoffgehäuse 30 auf. Die Kontaktelemente 33 befinden sich im Bereich der Oberseite und die Kontaktstifte 31 auf der gegenüberliegenden Unterseite des Gehäuses der Kontaktiereinrichtung. Die jeweiligen Kontaktstifte 31 sind je abgegriffenem Pol innerhalb des Gehäuses 30 mit dem zugehörigen Kontaktelement 33 (beispielsweise über eine Verdrahtung) elektrisch verbunden.
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In 6 ist das Kunststoffgehäuse 30 teilweise im Bereich des Deckelelements 33 ausgebrochen, wodurch der Blick auf eine Druckfeder 35 für die federnde Lagerung des Kontaktelements 33 frei wird. Das federnd gelagerte Kontaktelement 33 ist verschiebbar und federnd im Gehäuse 33 gelagert, wobei für die Federung je Kontaktelement 33 eine Druckfeder verwendet wird.
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Die Kontaktiereinrichtung 6 muss gemäss vorliegendem Ausführungsbeispiel lediglich auf das Solarmodul 10 abgelegt werden. Sie bleibt aufgrund ihres Eigengewichts in der abgelegten Lage fixiert. Zusätzliche Mittel zum Fixieren der Kontaktiereinrichtung sind nicht erforderlich. In der in 6 gezeigten Darstellung auf die Unterseite 37 der Kontaktiereinrichtung 6 sind deformierbare Elemente 34 erkennbar, die die Moduloberseite 10 vor einem Zerkratzen schützen. Die vorzugsweise aus einem Elastomer gefertigten Kratzschutzelemente 34 dienen darüber hinaus wegen der erhörten Reibung zur lagemässigen Fixierung der auf das Solarmodul abgelegten Kontaktiereinrichtung 6. Die Kratzschutzelemente 34 könnten auch als elastische, aus einem Elastomer bestehende Vollprofile ausgestaltet sein. Ein unerwünschtes Verrutschen der Kontaktiereinrichtung ist somit kaum mehr möglich. Nachdem Abschluss des Prüfverfahrens wird die Kontaktiereinrichtung 6 einfach wieder abgenommen und auf ein nachfolgendes, zu prüfendes Solarmodul abgelegt. Wie aus der nachfolgenden Figur ersichtlich ist, weist die Kontaktiereinrichtung 6 zwei Kontaktelemente auf, die jeweils einem Pol der Anschlusszone zugeordnet sind.
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7 zeigt eine Variante einer Kontaktiereinrichtung 6 die mit der vorgängig beschriebenen Prüfvorrichtung eingesetzt werden kann. Diese Kontaktiereinrichtung 6 eignet sich für Solarmodule, die mit Anschlussboxen vorkonfektioniert wurden. Diese Solarmodule sind zum Anschliessen in einer Solaranlage bereits mit Kabeln und Steckern ausgerüstet. Anstatt mit den im vorhergehenden Ausführungsbeispiel verwendeten Kontaktstiften wird für die Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen Solarmodul und Kontaktiereinrichtung ein elektrischer Anschluss in Form von Steckerbuchsen 32 eingesetzt. Weiterhin ist in 7 gut erkennbar, dass die Kontaktiereinrichtung 6 über zwei Kontaktelemente 33, 33‘ verfügt. Die schleifend an der Kontaktschiene entlang fahrbaren Kontaktflächen 36 der Kontaktelemente sind beispielhaft als plane Flächen ausgestaltet. Die Kontaktflächen der Kontaktelemente könnten allerdings auch anders geformt sein. beispielsweise könnten die Kontaktflächen konvex oder spitz zulaufend ausgeführt sein, wodurch sich – anstatt einer flächigen – eine etwa linienförmige oder punktförmige mechanischer Kontakt zwischen Kontaktelement und Kontaktschiene ergeben würde.
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Beim in 8 gezeigten Ausführungsbeispiel können mittels eines Verstellmechanismus die Kontaktschienen 20 seitlich verschoben werden. Anstatt eines solchen Verstellmechanismus wäre aber auch vorstellbar, neben einander angeordnete Kontaktschienen 20 vorzusehen. Im Ausführungsbeispiel gemäss 9 weist die Abgreif- oder Einspeiseeinrichtung 4 zwei nach innen versetzte Reihen von Kontaktschienen auf, die hier mit 20‘ und 20“ bezeichnet sind.
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Die Prüfvorrichtung könnte auch Kontaktschienen 20 aufweisen, die quer zur Förderrichtung ausgerichtet sind. Eine derartige Anordnung ist in 10 gezeigt. Hier weist die Abgreif- oder Einspeiseeinrichtung 4 drei nebeneinander angeordnete Kontaktschienen 20, 20‘ und 20“ auf.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 7601941 [0003]
- EP 2330631 A1 [0004]
