DE102012106241A1

DE102012106241A1 - Kantenverbinder für photovoltaische Solarmodule

Info

Publication number: DE102012106241A1
Application number: DE102012106241.2A
Authority: DE
Inventors: Andreas Beck; Mehmet Sagdic
Original assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Current assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date: 2012-07-11
Filing date: 2012-07-11
Publication date: 2014-05-22
Also published as: CN104428906A; US20150162870A1; CN104428906B; WO2014009491A1; EP2873100A1; JP2015528274A

Abstract

Kantenverbinder für ein photovoltaisches Solarmodul mit einem dielektrischen Kantenverbindergehäuse mit einer seitlichen Montagelasche zur Befestigung an einer stirnseitigen Kante des Solarmoduls, mit einem an dem Kantenverbindergehäuse seitlich angeordneten ersten Kabelverbinder zum lösbaren Anschließen einer ersten Anschlussleitung an den Kantenverbinder, um eine elektrische Verbindung der Anschlussleitung mit dem Solarmodul herzustellen, mit einem an dem Kantenverbindergehäuse gegenüberliegend zu dem ersten Kabelverbinder angeordneten und mit dem ersten Kabelverbinder elektrisch verbundenen zweiten Kabelverbinder zur Anbringung einer auf das Solarmodul beschränkten Kantenverbinderleitung und mit einem zwischen den Kabelverbindern des Kantenverbinders angeordneten und mit den Kabelverbindern elektrisch verbundenen Leiterbandanschlusselement zur elektrischen Verbindung mit einem Leiterband.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen kompakten und einfach herzustellenden Kantenverbinder für ein photovoltaisches Solarmodul.
Hintergrund der Erfindung
Photovoltaische Solarmodule sind zwischenzeitlich in den verschiedensten Ausgestaltungen am Markt erhältlich. Neben den am Häufigsten verwendeten gerahmten Glas-Folien-Modulen zur Aufdach- oder Freiflächenmontage sind dabei diejenigen von besonderem Interesse, die in Kachelform aufgebaut sind und insbesondere zur Gebäudeintegration als Fassaden- oder Dachelemente eingesetzt werden können.
Ein solches kachel- oder plattenförmiges Solarmodul umfasst typischerweise einen sandwichartigen, mehrschichtigen Aufbau mit einer in Richtung zur Lichtquelle (Sonne) vorderseitigen lichtdurchlässigen Deckschicht, einer rückseitigen Abdeckplatte, in einem Zwischenraum angeordnete Solarzellen zur Erzeugung elektrischer Energie aus Sonnenlicht sowie einen Außenrahmen an einer stirnseitigen Kante des Solarmoduls, der die Deckschicht und die Abdeckplatte umlaufend dicht miteinander verbindet.
Zur elektrischen Kontaktierung der Solarzellen mit Anschlussleitungen und/oder weiteren Solarmodulen werden auf das Modul beschränkte Leiterbänder typischerweise seitlich aus dem Zwischenraum herausgeführt bzw. an den Bereich der stirnseitigen Kante geführt, so dass diese jeweils mit einem Kantenverbinder verbunden werden können.
Zur Vermeidung von durch Rückströme ausgelöste Beschädigungen der Solarmodule, sog. hot spots, die insbesondere bei Abschattungen und Teilverschattungen einzelner Solarmodule eines Photovoltaikgenerators auftreten können, ist es vor Allem bei den gerahmten Glas-Folien-Modulen als auch bei Glas-Folien-Modulen bekannt, Bypass und/oder Strangdioden, also ganz allgemein Rückstromdioden, einzusetzen, die für den Stromfluss eine Durchlass- und eine Sperrrichtung aufweisen. Die Bypassdioden sind dort typischerweise in der rückseitig angebrachten Anschluss- und Verbindungsdose beherbergt. Aufgrund der möglichst geringen Beabstandung der mehreren Solarmodule voneinander ist die Anordnung einer solchen Schaltung in einem Kantenverbinder aber nicht ohne weiteres möglich.
Allgemeine Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen Kantenverbinder bereit zu stellen, welcher kompakt in den Abmessungen und einfach installierbar ist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein photovoltaisches Solarmodul mit zwei Kantenverbindern bereit zu stellen, wobei die Kantenverbinder miteinander über eine Kantenverbinderleitung verbindbar sind.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
Erfindungsgemäß umfasst ein Kantenverbinder ein dielektrisches Kantenverbindergehäuse mit einer seitlichen Montagelasche. Mittels der Montagelasche kann der Kantenverbinder an einer stirnseitigen Kante des Solarmoduls befestigt werden. Bevorzugt wird der Kantenverbinder seitlich des Solarmoduls im Bereich des Außenrahmens befestigt, indem die seitliche Montagelasche unmittelbar während des Laminationsprozesses in das Laminat des Solarmoduls eingeklebt wird, oder indem die seitliche Montagelasche in einen Spalt, einen Schlitz oder eine Öffnung des Außenrahmens insbesondere zwischen die vorderseitige Deckschicht und die rückseitige Abdeckplatte eingeführt und dort verklebt wird. Aber auch bei einem solchen Solarmodul ohne Außenrahmen, wie insbesondere einem rahmenlosen Glas-Glas-Modul, kann der Kantenverbinder an der stirnseitigen Kante des Solarmoduls befestigt werden, indem die seitliche Montagelasche des Kantenverbinders unmittelbar während des Laminationsprozesses in das Laminat des Solarmoduls eingeklebt wird, oder indem die seitliche Montagelasche in den Schlitz in der stirnseitigen Kante zwischen die vorderseitige Deckschicht und die rückseitige Abdeckplatte des Solarmoduls eingeführt wird. Die Anbringung an ein rahmenloses Glas-Glas-Modul ist dabei für die Montage des Kantenverbinders bevorzugt, da hierbei kein Außenrahmen vorhanden ist, der erst für den Einbau des Kantenverbinders vorzubereiten ist.
Der Kantenverbinder weist ein dielektrisches Kantenverbindergehäuse auf, welches die elektrisch leitenden Bauteile des Kantenverbinders beherbergt und zugleich eine längsseitliche Montagelasche zur Befestigung des Kantenverbinders an dem Solarmodul aufweist. Das Kantenverbindergehäuse kann einstückig oder mehrstückig und/oder im Spritzgießverfahren hergestellt sein.
Seitlich an dem Kantenverbinder ist ein erster Kabelverbinder zum lösbaren Anschließen der Anschlussleitung an den Kantenverbinder angeordnet, mittels welchem eine elektrische Verbindung der Anschlussleitung mit dem Solarmodul hergestellt werden kann.
Gegenüberliegend zu dem ersten Kabelverbinder ist ein zweiter Kabelverbinder an dem Kantenverbinder angeordnet und mit dem ersten Kabelverbinder elektrisch verbunden. An den zweiten Kabelverbinder kann eine auf das Solarmodul beschränkte Kantenverbinderleitung oder eine zweite Anschlussleitung angeschlossen werden.
Die gegenüberliegende Anordnung des ersten und zweiten Kabelverbinders insbesondere an den gegenüberliegenden Stirnseiten des Kantenverbinders erlaubt einen möglichst kompakten und platzsparenden Aufbau des Kantenverbinders.
Zwischen dem ersten und dem zweiten Kabelverbinder ist ein Leiterbandanschlusselement angeordnet, welches mit dem ersten und zweiten Kabelverbinder elektrisch verbunden ist. Das Leiterbandanschlusselement stellt die elektrische Verbindung des Kantenverbinders mit den Solarzellen des Solarmoduls her.
Modulseitig kann das Solarmodul Kontaktbereiche aufweisen, an welche jeweils ein an dem Kantenverbinder angeschlossenes Leiterband angeschlossen werden kann. Mit anderen Worten kann also ein vorkonfektionierter Kantenverbinder, der bereits ein vor dem Einbau in das Solarmodul mit dem Leiterbandanschlusselement verbundenes Leiterband aufweist, direkt an das Solarmodul insbesondere während des Laminationsprozesses angebracht werden. Ein solcher vorkonfektionierter Kantenverbinder ist besonders bevorzugt im Falle eines umspritzten Kantenverbinders.
Alternativ hierzu kann der Kantenverbinder auch unmittelbar beim Einbau an ein aus dem Solarmodul heraustretendes Leiterband angeschlossen werden.
Der Kantenverbinder ist derart kompakt aufgebaut, dass nach der Montage an einem Solarmodul im Wesentlichen nur ein zylinder- oder stabförmiges Teilstück des Kantenverbinders, umfassend den ersten und zweiten Kabelverbinder und das Leiterbandanschlusselement, unmittelbar aus dem Solarmodul heraustritt. Das Verbindergehäuse umfasst demnach das an der Stirnseite des Solarmoduls axial fluchtend angeordnete längliche Teilstück sowie die längsseitig angeordnete Montagelasche, die im montierten Zustand in das Solarmodul hineinragt. Dadurch kann die für die elektrischen Installationen benötigte Baufläche auf ein Mindestmaß reduziert werden und somit eine größere Anzahl an Solarmodulen in einer festgelegten Fläche installiert werden.
Darüber hinaus verringert ein derart kompakter Kantenverbinder das Risiko, dass der Kantenverbinder bei unsachgemäßer Handhabung abgebrochen, also zerstört, wird. Nicht zuletzt verringert die kompakte Geometrie des Kantenverbinders auch die Produktionskosten, da das Kantenverbindergehäuse gegenüber dem Stand der Technik weiter verkleinert werden kann.
Ein weiterer vorteilhafter Einfluss auf die Produktionsprozesse liegt in der bevorzugt gewählten gerundeten, kantenlosen Geometrie des Kantenverbinders, die auch bei der Verwendung von im Verhältnis zu der Größe des Kantenverbinders dünneren Solarmodulen, die insbesondere durch die Verwendung dünnerer Gläser erzielt werden kann, die Laminatormembranen im Laminationsprozess schützt.
Das Leiterbandanschlusselement des Kantenverbinders umfasst bevorzugt eine elektrisch leitfähige Hülse. Die elektrisch leitfähige Hülse des Leiterbandanschlusselements verbindet dabei bevorzugt die gegenüberliegend angeordneten ersten und zweiten Kabelverbinder direkt elektrisch miteinander, so dass keine weiteren elektrischen Bauteile zwischen den Kabelverbindern und dem Leiterbandanschlusselement angeordnet werden müssen. Dies kann die Produktionskosten weiter verringern.
Bevorzugt ist das aus dem Solarmodul austretende oder vom Kantenverbinder in das Solarmodul hineinragende Leiterband mit der elektrisch leitfähigen Hülse elektrisch kontaktiert. Zur Kontaktierung des Leiterbands mit der elektrisch leitfähigen Hülse ist das Leiterband in einer Ausführungsform um die Hülse herumgelegt und bevorzugt an der Hülse angeschweißt.
Die ersten und zweiten Kabelverbinder sind bevorzugt voneinander unterscheidbar ausgestaltet, so dass ein fehlerhaftes Anschließen und/oder verpolen von Leitungen vermieden werden kann. Eine unterscheidbare Ausgestaltung kann zwei miteinander paarbare Ausführungen oder auch mehrere Ausführungen aufweisen, falls ein höherer Grad der Unterscheidbarkeit der Kabelverbinder gewünscht ist.
In einer Ausführungsform der Erfindung weisen die ersten und zweiten Kabelverbinder im Innern einer Berührsicherungshülse eine Kontaktstelle zum elektrischen Kontaktieren mit einer anzuschließenden Leitung, insbesondere der Anschlussleitung und/oder der Kantenverbinderleitung auf. Die Kontaktstelle kann daher berührsicher ausgeführt sein, da sie von der Berührsicherungshülse beherbergt wird.
Ferner kann die Berührsicherungshülse ein Dichtungselement aufweisen, so dass die Kontaktstelle im angeschlossenen Zustand des Kabelverbinders wasserdicht ausgeführt ist.
Bevorzugt ist der erste und/oder zweite Kabelverbinder als Steckverbinder ausgeführt. Die daran anzuschließenden Leitungen, z.B. die Anschlussleitung bzw. die Kantenverbinderleitung, weisen in diesem Fall dazu paarbare Steckverbinder auf.
Die Montagelasche des Kantenverbinders kann zur Erhöhung der Klebkraft der bei der Montage des Kantenverbinders eingesetzten Laminations- oder Dichtmasse Durchbrüche bzw. Öffnungen aufweisen, so dass die Oberfläche der Montagelasche keine geschlossene Fläche bildet und die Zwischenräume in den Öffnungen der Montagelasche mit Laminations- oder Dichtmasse gefüllt werden können, wodurch die Klebung die vorderseitige Deckschicht mit der rückseitigen Abdeckplatte auch im Bereich der Montagelasche verbindet. Bevorzugt wird zur Klebung des Kantenverbinders das Laminations- oder Dichtmaterial verwendet, welches auch zum Verbinden der vorderseitigen mit der rückseitigen Deckschicht verwendet wird, insbesondere wird der Kantenverbinder im Rahmen des Laminationsprozesses des Solarmoduls mit dem Solarmodul klebend verbunden, so dass bei der Montage des Kantenverbinders ein zusätzlicher Arbeitsschritt eingespart werden kann.
Ein erfindungsgemäßes photovoltaisches Solarmodul zur Erzeugung elektrischer Leistung aus Sonnenlicht umfasst einen ersten und einen zweiten an dem Solarmodul angebrachten Kantenverbinder, um eine erste bzw. zweite elektrische Stranganschlussleitung mit dem Solarmodul zu verbinden.
Die Kantenverbinder des Solarmoduls weisen jeweils ein dielektrisches Kantenverbindergehäuse mit einer längsseitlichen Montagelasche auf, so dass die Kantenverbinder an einer stirnseitigen Kante des Solarmoduls befestigbar sind. Bevorzugt sind beide Kantenverbinder an der gleichen Seite des Solarmoduls angeordnet.
Jeder Kantenverbinder des Solarmoduls umfasst jeweils einen ersten Kabelverbinder zur Verbindung der ersten bzw. zweiten Stranganschlussleitung mit dem Solarmodul, welcher jeweils seitlich an dem Kantenverbinder angebracht ist. Ein zweiter Kabelverbinder ist jeweils an dem Kantenverbinder gegenüberliegend zu dem jeweiligen ersten Kabelverbinder angebracht und mit dem jeweils ersten Kabelverbinder elektrisch verbunden. Mittels des jeweils zweiten Kabelverbinders kann eine auf das Solarmodul beschränkte Kantenverbinderleitung angebracht werden. Zwischen dem ersten und zweiten Kabelverbinder des jeweiligen Kantenverbinders ist ein Leiterbandanschlusselement angeordnet zur elektrischen Verbindung mit einem jeweils aus dem Solarmodul austretenden oder bereits vorkonfektioniert an dem Leiterbandanschlusselement angebrachten Leiterband.
Die Kantenverbinderleitung des Solarmoduls weist in einem Ausführungsbeispiel eine Bypassdiode auf und ist an den jeweiligen zweiten Kabelverbindern der Kantenverbinder angeschlossen, so dass das Solarmodul über die Kantenverbinderleitung im Fehlerfall wie beispielsweise durch eine Abschattung hervorgerufen, bzw. allgemein bei Rückströmen, elektrisch umgehbar ist. Die Anordnung der Bypassdiode in der Kantenverbinderleitung erweist sich dabei als überaus vorteilhaft, da die Kantenverbinderleitung im Fehlerfall der Bypassdiode einfach austauschbar ist. Des Weiteren kann auf die Kantenverbinderleitung mit Bypassdiode verzichtet werden, wenn zu erwarten ist, dass das mit der Bypassdiode abgesicherte Solarmodul nicht von Störungen wie insbesondere Abschattungen betroffen sein wird.
Erfindungsgemäß ist darüber hinaus ein System aus einer Vielzahl an Solarmodulen zum Aufbau eines Photovoltaikgenerators, wobei die Solarmodule einen ersten und einen zweiten Kantenverbinder umfassen, um eine erste bzw. zweite elektrische Stranganschlussleitung mit dem jeweiligen Solarmodul zu verbinden. Erster und zweiter Kantenverbinder sind bevorzugt an dem umlaufenden Rahmen des jeweiligen Solarmoduls befestigt.
Die Kantenverbinder des jeweiligen Solarmoduls weisen ein dielektrisches Kantenverbindergehäuse mit einer seitlichen Montagelasche auf, so dass die Kantenverbinder an einer stirnseitigen Kante des Solarmoduls befestigbar sind. Bevorzugt sind beide Kantenverbinder an der gleichen stirnseitigen Kante des Solarmoduls angeordnet.
Jeder Kantenverbinder des Solarmoduls umfasst einen ersten Kabelverbinder zur Verbindung der ersten bzw. zweiten Stranganschlussleitung mit dem Solarmodul, welcher seitlich an dem Kantenverbinder angebracht ist. Ein zweiter Kabelverbinder ist an dem Kantenverbinder gegenüberliegend zu dem ersten Kabelverbinder angebracht und mit dem ersten Kabelverbinder elektrisch verbunden. Mittels des zweiten Kabelverbinders kann eine auf das Solarmodul beschränkte Kantenverbinderleitung angebracht werden. Zwischen dem ersten und zweiten Kabelverbinder des Kantenverbinders ist ein Leiterbandanschlusselement angeordnet zur elektrischen Verbindung mit dem Leiterband.
Jedes Solarmodul des Systems aus einer Vielzahl an Solarmodulen kann mit einer Kantenverbinderleitung mit einer Bypassdiode ausgerüstet sein. Demgemäß ist der jeweilige zweite Kabelverbinder der Kantenverbinder eines Solarmoduls hergerichtet, um die lösbare Kantenverbinderleitung daran anzuschließen, so dass das jeweilige Solarmodul über die Kantenverbinderleitung im Fehlerfall, bzw. allgemein bei Rückströmen, elektrisch umgehbar ist. Bevorzugt ist bei dem System aus einer Vielzahl an Solarmodulen zumindest ein Teil der Solarmodule mit der Kantenverbinderleitung ausgerüstet, insbesondere bei dem Teil, bei welchem Abschattungen zu erwarten sind. Somit können die zumeist teuren Bypassdioden bei den Modulen eingespart werden, bei denen sie voraussichtlich nicht benötigt werden. Falls diese dagegen zu einem späteren Zeitpunkt entgegen der Planung doch benötigt werden oder bei einem Fehlerfall ausgetauscht werden müssen, kann dies einfach und schnell geschehen. Dies wird erleichtert, indem die Kantenverbinderleitung mit Bypassdiode lösbar an den jeweiligen zweiten Kabelverbinder der Kantenverbinder eines Solarmoduls angeschlossen wird und somit zum Bestandteil des entsprechenden Solarmoduls wird.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert, wobei gleiche und ähnliche Elemente teilweise mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können.
Kurzbeschreibung der Figuren
Es zeigen:
1 Eine Aufsicht auf einen Kantenverbinder zum Anbringen an einem Solarmodul
2 Eine stirnseitige Ansicht auf einen Kantenverbinder gemäß 1
3 eine längsseitige Ansicht auf einen Kantenverbinder gemäß 1
4 eine weitere stirnseitige Ansicht auf einen Kantenverbinder gemäß 1
5 eine weitere längsseitige Ansicht auf einen Kantenverbinder gemäß 1
6 eine weitere Aufsicht auf einen Kantenverbinder gemäß 1
7 Eine Aufsicht auf einen an einem Solarmodul angebrachten Kantenverbinder
8 Eine Seitenansicht eines an einem Solarmodul angebrachten Kantenverbinders
9 Eine Aufsicht auf einen Kantenverbinder gemäß 1 ohne Kantenverbindergehäuse
10 eine stirnseitige Ansicht auf einen Kantenverbinder gemäß 9
11 Eine Aufsicht auf ein photovoltaisches Solarmodul mit zwei an dem Solarmodul angebrachten Kantenverbindern
12 Eine Ausführungsform einer Kantenverbinderleitung
13 Eine Aufsicht auf ein photovoltaisches Solarmodul gemäß 5, wobei zusätzlich eine Kantenverbinderleitung zwischen die Kantenverbinder eingesetzt ist
14 Eine Seitenansicht auf ein photovoltaisches Solarmodul gemäß 7
Detaillierte Beschreibung der Figuren
1 zeigt einen erfindungsgemäßen Kantenverbinder 2 zum Anbringen an einem photovoltaischen Solarmodul, welcher einen ersten Kabelverbinder 4, einen zweiten Kabelverbinder 6 und ein Kantenverbindergehäuse 8 mit einer Montagelasche 10 aufweist. Der Kantenverbinder 2 kann mittels der Montagelasche 10, die in eine stirnseitige Kante 14 (Siehe 8) eines Solarmoduls 16 einführbar ist, an dem Solarmodul 16 befestigt werden. Die Montagelasche 10 ist insbesondere einstückig ausgeführt und weist Ausbuchtungen an den Rändern auf, so dass diese sich weiter in das Laminat des Solarmoduls erstreckt ohne eine größere Eintrittsfläche in das Solarmodul aufzuweisen. Die Montagelasche 10 kann in das Solarmodul 16 geklebt werden, wobei zur Erhöhung der Klebhaftung Bohrungen 11 in der Montagelasche 10 vorhanden sind. Der aus dem Solarmodul 16 herausragende Teil des Kantenverbinders 2 ist in der gezeigten Ausführungsform länglich bzw. stabförmig und/oder gerundet bzw. kantenlos. Der aus dem Solarmodul 16 herausragende Teil des Kantenverbinders 2 weist zwei Stirnseiten auf, an denen in der Ausführungsform jeweils der erste Kabelverbinder 4 bzw. der zweite Kabelverbinder 6 angeordnet ist sowie zwei sich parallel zu der stirnseitigen Kante des Solarmoduls 16 erstreckende Längsseite, wobei die Montagelasche 10 an einer der Längsseiten angeordnet ist.
An dem ersten Kabelverbinder 4 kann beispielsweise eine erste Anschlussleitung 24a oder eine Generatorstrangleitung 24b angeschlossen werden. Der zweite Kabelverbinder 6 kann zum Anschließen einer Kantenverbinderleitung 12 (siehe 12) oder einer Generatorstrangleitung 24b herangezogen werden, wobei die Kantenverbinderleitung 12 eine Bypassdiode 32 umfassen kann. Der zweite Kabelverbinder 6 umfasst in der gezeigten Ausführungsform eine längliche, den Kabelkontakt umschließende Berührsicherungshülse 29, die den Kabelkontakt beherbergt, so dass dieser auch im nicht eingesteckten Zustand nicht oder nur sehr schwer berührt werden kann. Auf der Berührsicherungshülse 29 des zweiten Kabelverbinders 6 ist im gezeigten Beispiel außen mittig ein Dichtring 7 angeordnet, der den Kabelkontakt im eingesteckten Zustand wasserdicht verschließt und somit den Kabelverbinder vor eindringendem Staub, Schmutz und Wasser schützt. In der gezeigten Ausführungsform ist der erste Kontakt (26, siehe 4) des ersten Kabelverbinders 4 als männlicher Kabelverbinder, also als Stecker, und der zweite Kontakt (28, siehe 2) des zweiten Kabelverbinders 6 als weiblicher Kabelverbinder, also als Buchse, ausgeführt.
Der erste Kabelverbinder 4 ist gegenüberliegend zu dem zweiten Kabelverbinder 6 angeordnet, insbesondere wie in 1 gezeigt axial fluchtend gegenüberliegend. Im montierten Zustand sind der erste Kabelverbinder 4 und der zweite Kabelverbinder 6 daher benachbart parallel zu der stirnseitigen Kante des Solarmoduls 16 angeordnet, an der der Kantenverbinder 2 an dem Solarmodul angebracht ist. Erster Kabelverbinder 4 und zweiter Kabelverbinder 6 sind bevorzugt linear geradlinig ausgeführt, die sich entlang einer Achse parallel zu der stirnseitigen Kante des Solarmoduls erstrecken.
Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Kompaktheit des Aufbaus des Kantenverbinders 2 dadurch weiter gesteigert werden, dass die Bypassdiode 32 außerhalb des Kantenverbindergehäuses 8 angeordnet ist. Eine solche Anordnung der Bypassdiode 32 außerhalb des Kantenverbindergehäuses 8 ermöglicht neben der kleinen Bauform die Austauschbarkeit der Bypassdiode 32 in einem Wartungsfall.
2 zeigt eine stirnseitige Ansicht auf einen Kantenverbinder 2 gemäß 1, wobei der von dem zweiten Kabelverbinder 6 beherbergte zweite Kontakt 28 sichtbar wird. Der zweite Kontakt 28 ist von einer Berührsicherungshülse 29 beherbergt und als männlicher Kontakt ausgeführt. Das Kantenverbindergehäuse 8 weist an der einen Längsseite die Montagelasche 10 auf.
Die Ausführungsform des Kantenverbinders 2 gemäß der 2 zeigt ein Kantenverbindergehäuse 8, mittels welchem die elektrischen Teile des Kantenverbinders 2 umspritzt sind, wobei das Leiterband 22 bereits vorkonfektioniert an dem Leiterbandanschlusselement 30 (siehe 9) angeschlossen und von der Spritzmasse teilweise mit umschlossen ist. Mit anderen Worten entsteht das Kantenverbindergehäuse 8 durch Umspritzung der elektrisch leitenden Teile des Kantenverbinders 2.
Von dem Leiterband 22 ragt bei einem umspritzten Kantenverbindergehäuse 8 in vorteilhafter Weise nur noch ein zur Kontaktierung an dem Solarmodul 16 vorgesehenes Teilstück aus dem Kantenverbindergehäuse 8 heraus, und zwar in diesem Beispiel aus der Montagelasche 10. Durch das Umspritzverfahren kann das Kantenverbindergehäuse 8 besonders effizient hergestellt und wasserdicht ausgeführt werden.
3 zeigt eine weitere längsseitige Ansicht auf einen Kantenverbinder 2, wobei der Kantenverbinder ein gespritztes Kantenverbindergehäuse 8 aufweist und demgemäß das Leiterband 22 Teil des vorkonfektionierten Kantenverbinders 2 ist.
4 zeigt eine stirnseitige Ansicht auf einen Kantenverbinder 2 gemäß 1, wobei der von dem ersten Kabelverbinder 4 beherbergte erste Kontakt 26 sichtbar wird. Der erste Kontakt 26 ist als weiblicher Kontakt ausgeführt. Das Kantenverbindergehäuse 8 weist an der einen Längsseite die Montagelasche 10 auf. Die in 4 gezeigte Ausführungsform zeigt analog der 2 ein gespritztes Kantenverbindergehäuse 8, wobei das Leiterband 22 vorkonfektioniert an das Leiterbandanschlusselement 30 angeschlossen und Teil des Kantenverbinders 2 ist.
5 zeigt eine weitere längsseitige Ansicht auf einen Kantenverbinder 2 gemäß 1, wobei die Montagelasche 10 und die Seite des Kantenverbindergehäuses 8 verdeutlicht wird, die in das Solarmodul 16 eingeführt wird.
6 zeigt eine Aufsicht auf einen Kantenverbinder 2 gemäß 1 mit dem ersten Kabelverbinder 4, dem zweiten Kabelverbinder 6, dem Dichtring 7 und dem Kantenverbindergehäuse 8.
7 zeigt einen Kantenverbinder 2 entsprechend der 1, der an einer stirnseitigen Kante 14 eines photovoltaischen Solarmoduls 16 angebracht ist. Die Montagelasche 10 des Kantenverbinders 2 ist zwischen die vorderseitige Deckschicht 18 (siehe 8) und die rückseitige Abdeckplatte 20 (siehe 8) des Solarmoduls 16 eingeschoben, so dass diese in einer Aufsicht nicht oder ggf. durch eine Glasfläche hindurch zu sehen ist.
Ein Leiterband 22 des Solarmoduls 16 ist seitlich aus dem Solarmodul 16 herausgeführt und an dem Kantenverbinder 2 angebracht. Im Falle eines vorkonfektionierten Kantenverbinders 2 ist das Leiterband 22 bereits Teil des Kantenverbinders 2 und wird zusammen mit dem Kantenverbinder 2 an dem Solarmodul befestigt, insbesondere an Kontaktbereiche des Solarmoduls kontaktiert. Hierzu wird das Leiterband 22 des vorkonfektionierten Kantenverbinders 2 im Laminationsprozess des Solarmoduls 16 mit einer Leiterbahn oder dem flexiblen Flachleiterband des Solarmoduls 16 kontaktiert, z.B. verschweißt oder verlötet.
Zur Verbesserung der Haftkraft des Kantenverbinders sind in der Montagelasche 10 Bohrungen eingesetzt, die einen direkten Kontakt der an der vorderseitigen Deckschicht 18 befindlichen Laminations- oder Dichtmasse mit derjenigen ermöglicht, die sich an der rückseitigen Abdeckplatte 20 befindet.
8 zeigt eine Seitenansicht des an dem Solarmodul 16 zwischen der vorderseitigen Deckschicht 18 und der rückseitigen Abdeckplatte 20 angebrachten Kantenverbinders 2, wobei das zwischen den Schichten 18, 20 aus dem Solarmodul 16 heraustretende Leiterband 22 um eine elektrisch leitfähige Hülse 24 des Kantenverbinders 2 verwickelt bzw. gelegt und/oder verschweißt ist. Die Solarzellen des Solarmoduls 16 sind ebenfalls zwischen den Schichten 18, 20 angeordnet, so dass diese vor Umwelteinflüssen geschützt sind. Der Kantenverbinder 2 ist vorteilhafterweise gerade so breit, dass er im Wesentlichen an die Dicke des Solarmoduls 16 angepasst ist und diese nur gering überschreitet oder sogar unterschreitet. Hierdurch kann eine zusätzliche Bauhöhe nur für die elektrische Installation der Solarmodule 16 vermieden werden.
9 zeigt eine Aufsicht einer Ausführungsform eines Kantenverbinders 2, wobei zur besseren Übersicht das dielektrische Kantenverbindergehäuse 8 weggelassen ist. Ein erster Kontakt 26, angeordnet im ersten Kabelverbinder 4, stellt den elektrischen Kontakt des Kantenverbinders 2 mit einer ersten Anschlussleitung 24a bzw. einer Generatorstrangleitung 24b her. Ein zweiter Kontakt 28, angeordnet im zweiten Kabelverbinder 6, stellt ggf. den Kontakt zu einer Kantenverbinderleitung 12 her. Das zwischen dem ersten Kontakt 26 und dem zweiten Kontakt 28 angeordnete Leiterbandanschlusselement 30 stellt den elektrischen Kontakt des Kantenverbinders 2 mit dem Leiterband 22 her, und somit auch den elektrischen Kontakt der ersten Anschlussleitung 24a bzw. der Generatorstrangleitung 24b mit dem Solarmodul 16.
Der erste Kontakt 26 ist somit bevorzugt axial gegenüberliegend zu dem zweiten Kontakt 28 des Kabelverbinders 2 angeordnet, wobei zwischen dem ersten Kontakt 26 und dem zweiten Kontakt 28 das Leiterbandanschlusselement 30 angeordnet ist. Das Leiterband 22 tritt dabei senkrecht zur stirnseitigen Kante des Solarmoduls 16, und wie in 9 gezeigt bevorzugt auch senkrecht zu der Achse, die von dem ersten Kontakt 26 und dem zweiten Kontakt 28 gebildet wird, aus dem Solarmodul 16 heraus und an dem Leiterbandanschlusselement 30 befestigt, d.h. insbesondere verwickelt, gelegt und/oder verschweißt.
Mit anderen Worten ist der in den Ausführungsformen gezeigte Kantenverbinder 2 ein einpoliger Kantenverbinder 2, der einen elektrischen Pol des Solarmoduls kontaktiert. Die elektrisch leitenden Teile 26, 28, 30 des Kantenverbinders 2 können daher einstückig gestanzt und/oder geformt sein. In dem Fall, dass ein gespritztes Kantenverbindergehäuse 8 (bspw. 2 und 4) eingesetzt werden soll, zeigt der Kantenverbinder 2 gemäß 9 insbesondere den kompletten von der Spritzmasse zu umschließenden Teil des Kantenverbinders.
10 zeigt eine stirnseitige Ansicht auf einen Kantenverbinder 2 gemäß 9 und verdeutlicht die Kompaktheit des Kantenverbinders 2 insbesondere in der Richtung, die der Dicke des Solarmoduls entspricht.
11 zeigt eine Aufsicht einer Ausführungsform eines photovoltaischen Solarmoduls 16 mit einem ersten Kantenverbinder 2a und einem zweiten Kantenverbinder 2b, welche an einer stirnseitigen Kante 14 des Solarmoduls 16 angeordnet sind. Die Befestigung der Kantenverbinder 2a, 2b an dem Solarmodul 16 vollzieht sich mittels einer Klebung der Montagelasche 10 des Kantenverbindergehäuses 8 zwischen die vorderseitige Deckschicht 18 und die rückseitige Abdeckplatte 20. Zur Verbesserung der Haftkraft des Kantenverbinders 2 an dem Solarmodul 16 sind, wie auch in den 1, 2 dargestellt, in der Montagelasche 10 Bohrungen 11 vorhanden, die einen direkten Kontakt der an der vorderseitigen Deckschicht 18 befindlichen Laminations- oder Dichtmasse mit demjenigen Teil ermöglicht, der sich an der rückseitigen Abdeckplatte 20 befindet. An den ersten Kabelverbinder 4 des ersten Kantenverbinders 2a ist die erste Strangleitung 24a angeschlossen und kontaktiert an den ersten Kontakt 26 des ersten Kantenverbinders 2a. An den ersten Kabelverbinder 4 des zweiten Kantenverbinders 2b ist eine zweite Strangleitung 24c angeschlossen.
Das Solarmodul 16 weist zwei Leiterbänder 22 auf, wobei jeweils ein Kantenverbinder 2a, 2b ein Leiterband 22 kontaktiert. Hierdurch wird sichergestellt, dass die erste Anschlussleitung 24a bzw. die zweite Anschlussleitung 24c jeweils nur mit einem Leiterband 22 des Solarmoduls 16 kontaktiert, so dass das Solarmodul 16 stets vom Stromfluss durchflossen wird. Eine Rückstromdiode ist in der Ausführungsform der 6 dargestellt.
12 zeigt eine Kantenverbinderleitung 12 zum Verbinden des zweiten Kabelverbinders 6 des ersten Kantenverbinders 2a mit dem zweiten Kabelverbinder 6 des zweiten Kantenverbinders 2b, welche eine Rückstromdiode 32 umfasst, so dass das Solarmodul 16 im Fehler- bzw. Rückstromfall durch die Rückstromdiode 32 der Kantenverbinderleitung 12 elektrisch umgangen werden kann. Die Kantenverbinderleitung 12 wird mittels der Leitungsverbinder 6a, 6b an die jeweils zweiten Kabelverbinder 6 der Kantenverbinder 2a, 2b angeschlossen. Die Einbindung der Bypassdiode 32 in den Stromkreis des Solarmoduls 16 kann Beschädigungen an diesem Solarmodul 16 dann verhindern, wenn Rückströme auftreten. Kann allerdings bei der Planung der Installation des Solarmoduls, bzw. der Planung eines Photovoltaikgenerators, ausgeschlossen werden, dass Rückströme bei dem Solarmodul, bei einigen Solarmodulen oder bei allen Solarmodulen auftreten können, so kann die Kantenverbinderleitung 12 eingespart werden. Die Kantenverbinderleitung 12 kann ebenfalls einen kostengünstigen Austausch einer defekten Rückstromdiode ermöglichen.
13 zeigt die in die Konfiguration gemäß 11 eingesetzte Kantenverbinderleitung gemäß 12. An dem Solarmodul 16 sind daher an einer stirnseitigen Kante 14 ein erster Kantenverbinder 2a und ein zweiter Kantenverbinder 2b mittels einer seitlichen Montagelasche 10 befestigt, welche zwischen der vorderseitigen Deckschicht 18 (siehe 8) und der rückseitigen Abdeckplatte 20 (siehe 8) des Solarmoduls 16 an der Stelle verklebt ist, an der das jeweilige Leiterband 22 aus dem Solarmodul heraustritt bzw. an der das Leiterband 22 im Falle eines vorkonfektionierten Kantenverbinders anzuschließen ist. Mit anderen Worten ist das Kantenverbindergehäuse 8 des ersten bzw. zweiten Kantenverbinders 2a, 2b seitlich mit der Montagelasche 10 in das Solarmodul 16 eingeschoben oder an seitlich an dem Solarmodul 16 angeordnet. Das Leiterband 22 ist um das Leiterbandanschlusselement 30 des jeweiligen Kantenverbinders 2a, 2b herumgewickelt und verschweißt, so dass die Kantenverbinder 2a, 2b jeweils mit einem elektrischen Pol des Solarmoduls 16 elektrisch kontaktieren. Die erste Anschlussleitung 24a ist an den ersten Kabelverbinder 4 des ersten Kantenverbinders 2a angeschlossen, die zweite Anschlussleitung 24c ist an den ersten Kabelverbinder 4 des zweiten Kantenverbinders 2b angeschlossen. Die Kantenverbinderleitung 12 ist einerseits an den zweiten Kabelverbinder 6 des ersten Kantenverbinders 2a, andererseits an den zweiten Kabelverbinder 6 des zweiten Kantenverbinders 2b angeschlossen. Die gezeigte elektrische Verbindung bestehend aus Anschlussleitungen 24a, 24b, erstem und zweiten Kantenverbinder 2a, 2b und Kantenverbinderleitung 12 erstreckt sich in der gezeigten Ausführungsform nicht über die Dicke des Solarmoduls 16 hinaus, so dass die Bauhöhe nicht über das Maß des Solarmoduls 16 hinaus erhöht zu werden braucht. Auch erfordert die Installation keine unnötig große Verbreiterung des Installationsraumes eines Solarmoduls 16, da durch den kompakten Aufbau des ersten und zweiten Kantenverbinders 2a, 2b insbesondere nur der Raum zusätzlich eingeplant werden muss, der der Breite der Kabelverbinder entspricht, gegebenenfalls zzgl. einer für die leichte Handhabung der Kabelverbinder erforderlichen weiteren Breite, die auf ein Mindestmaß reduzierbar ist.
14 zeigt schließlich eine weitere, bezüglich der 13 um 90° gedrehte Schnittansicht zweier an einer stirnseitigen Kante des Solarmoduls 16 angebrachten Kantenverbinder 2a, 2b. Die gesamte elektrische Installation kann durch die erfindungsgemäßen Komponenten, insbesondere der Kantenverbinder 2a, 2b sowie der daran montierten Kabelenden der Anschlussleitungen 24a, 24c und der Kantenverbinderleitung 12, auf ein Maß kleiner oder gleich der Dicke des Solarmoduls reduziert werden, was die benötigte Gesamtbauhöhe weiter reduzieren kann.
Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft zu verstehen sind, und die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist, sondern in vielfältiger Weise variiert werden kann, ohne die Erfindung zu verlassen. Ferner ist ersichtlich, dass die Merkmale unabhängig davon, ob sie in der Beschreibung, den Ansprüchen, den Figuren oder anderweitig offenbart sind auch einzeln wesentliche Bestandteile der Erfindung definieren, selbst wenn sie zusammen mit anderen Merkmalen gemeinsam beschrieben sind.
Bezugszeichenliste

2: Kantenverbinder
2a: erster Kantenverbinder
2b: zweiter Kantenverbinder
4: Erster Kabelverbinder
6: Zweiter Kabelverbinder
6a, 6b: Leitungsverbinder der Kantenverbinderleitung
7: Dichtring
8: Kantenverbindergehäuse
10: Montagelasche
11: Bohrung
12: Kantenverbinderleitung
14: Stirnseitige Kante eines photovoltaischen Solarmoduls
16: Photovoltaisches Solarmodul
18: Vorderseitige Deckschicht
20: Rückseitige Abdeckplatte
22: Leiterband
24a: erste Anschlussleitung
24b: Generatorstrangleitung
24c: zweite Anschlussleitung
26: erster Kontakt des ersten Kabelverbinders
28: zweiter Kontakt des zweiten Kabelverbinders
29: Berührsicherungshülse
30: Leiterbandanschlusselement
32: Rückstrom- bzw. Bypassdiode

Claims

Kantenverbinder für ein photovoltaisches Solarmodul (16), umfassend: ein dielektrisches Kantenverbindergehäuse (8) mit einer seitlichen Montagelasche (10) zur Befestigung an einer stirnseitigen Kante (14) des Solarmoduls, einen an dem Kantenverbindergehäuse seitlich angeordneten ersten Kabelverbinder (4) zum lösbaren Anschließen einer ersten Anschlussleitung (24a) an den Kantenverbinder (2, 2a, 2b), um eine elektrische Verbindung der Anschlussleitung mit dem Solarmodul herzustellen, einen an dem Kantenverbindergehäuse gegenüberliegend zu dem ersten Kabelverbinder angeordneten und mit dem ersten Kabelverbinder elektrisch verbundenen zweiten Kabelverbinder (6) zur Anbringung einer Kantenverbinderleitung (12), einen zwischen dem ersten und zweiten Kabelverbinder des Kantenverbinders angeordneten und mit dem ersten und zweiten Kabelverbinder elektrisch verbundenes Leiterbandanschlusselement (30) zur elektrischen Verbindung mit einem Leiterband (22).
Kantenverbinder nach vorstehendem Anspruch, wobei das Leiterbandanschlusselement (30) eine elektrisch leitfähige Hülse umfasst, welche die gegenüberliegend angeordneten ersten (4) und zweiten Kabelverbinder (6) direkt elektrisch miteinander verbindet.
Kantenverbinder nach vorstehendem Anspruch, wobei das Leiterband (22) um die elektrisch leitfähige Hülse des Leiterbandanschlusselements (30) herumgewickelt und/oder verschweißt ist.
Kantenverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste (4) und der zweite Kabelverbinder (6) mittels einer unterscheidbaren Ausgestaltung verpolsicher ausgeführt sind.
Kantenverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste (4) und der zweite Kabelverbinder (6) jeweils eine Berührsicherungshülse (29) umfassen sowie das dielektrische Kantenverbindergehäuse (8) berührsicher ausgeführt ist.
Kantenverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Kabelverbinder (4, 6) ein Dichtungselement (7) umfassen und das dielektrische Kantenverbindergehäuse (8) wasserdicht ausgeführt ist.
Kantenverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Kabelverbinder (4, 6) als Steckverbinder ausgeführt sind.
Kantenverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Montagelasche (10) des Kantenverbinders (2) in einen Schlitz in der stirnseitigen Kante (14) des Solarmoduls (16) einführbar und einklebbar ist oder wobei die Montagelasche (10) des Kantenverbinders (2) im Rahmen des Laminationsprozesses in das Laminat des Solarmoduls einklebbar ist.
Kantenverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Montagelasche (10) Durchbrüche (11) zur Verbesserung der Klebhaftung an dem Solarmodul (16) aufweist.
Kantenverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die elektrisch leitenden Teile des Kantenverbinders von dem Kantenverbindergehäuse umspritzt sind und wobei das Leiterband von dem Kantenverbindergehäuse teilweise mit umspritzt ist.
Photovoltaisches Solarmodul zur Erzeugung elektrischer Leistung aus Sonnenlicht, umfassend: einen ersten und zweiten an dem Solarmodul angebrachten Kantenverbinder (2a, 2b) insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche zur Verbindung einer ersten bzw. zweiten elektrischen Stranganschlussleitung (24a, 24c), wobei die Kantenverbinder ein dielektrisches Kantenverbindergehäuse (8) mit einer seitlichen Montagelasche (10) zur Befestigung an einer stirnseitigen Kante (14) des Solarmoduls (16), einen an dem Kantenverbindergehäuse seitlich angeordneten ersten Kabelverbinder (4) zum lösbaren Anschließen der ersten bzw. zweiten Anschlussleitung an den ersten bzw. zweiten Kantenverbinder, einen an dem Kantenverbindergehäuse gegenüberliegend zu dem ersten Kabelverbinder angebrachten und mit dem ersten Kabelverbinder elektrisch verbundenen zweiten Kabelverbinder (6) zur Anbringung einer Kantenverbinderleitung (12) sowie ein zwischen den Kabelverbindern des Kantenverbinders angebrachtes Leiterbandanschlusselement (30) zur elektrischen Verbindung mit einem Leiterband (22) umfassen und eine an den zweiten Kabelverbinder des ersten Kantenverbinders und den zweiten Kabelverbinder des zweiten Kantenverbinders lösbar verbindbare Kantenverbinderleitung, um die Kantenverbinder miteinander unter elektrischer Umgehung des Solarmoduls elektrisch zu verbinden.
Solarmodul nach dem vorstehenden Anspruch, wobei die austauschbare Kantenverbinderleitung (12) eine Rückstromdiode (32) umfasst, so dass diese im Fehlerfall leicht ausgetauscht und/oder bei nicht zu erwartender Abschattung des Solarmoduls (16) eingespart werden kann.
Photovoltaikgenerator aus einer Vielzahl von photovoltaischen Solarmodulen (16), umfassend: zumindest ein photovoltaisches Solarmodul zur Erzeugung elektrischer Leistung aus Sonnenlicht, zumindest zwei an dem Solarmodul angebrachte Kantenverbinder (2a, 2b) insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche zur Verbindung einer ersten bzw. zweiten elektrischen Stranganschlussleitung (24a, 24c) des Photovoltaikgenerators mit dem Solarmodul, wobei die Kantenverbinder ein dielektrisches Kantenverbindergehäuse (8) mit einer Montagelasche (10) zur seitlichen Befestigung an dem Solarmodul, einen an dem Kantenverbindergehäuse seitlich angebrachten ersten Kabelverbinder (4) zur Verbindung der ersten bzw. zweiten Stranganschlussleitung mit dem Solarmodul, einen an dem Kantenverbindergehäuse gegenüberliegend zu dem ersten Kabelverbinder angebrachten und mit dem ersten Kabelverbinder elektrisch verbundenen zweiten Kabelverbinder (6) zur Anbringung einer Kantenverbinderleitung (12) sowie einen unmittelbar zwischen dem ersten und zweiten Kabelverbinder des Kantenverbinders angebrachtes Leiterbandanschlusselement (30) zur elektrischen Verbindung mit einem Leiterband (22) umfassen, wobei bei einem Teil der photovoltaischen Solarmodule der erste und zweite Kantenverbinder miteinander über eine Kantenverbinderleitung unter elektrischer Umgehung des Solarmoduls verbunden ist.
Photovoltaikgenerator nach vorstehendem Anspruch, wobei die Kantenverbinderleitung (12) eine Rückstromdiode (32) aufweist.