DE102013013829A1

DE102013013829A1 - Anschlussadapter für Photovoltaik-Halbzeuge zur Herstellung von Solarprodukten

Info

Publication number: DE102013013829A1
Application number: DE102013013829.9A
Authority: DE
Inventors: Volker Brod
Original assignee: Muehlbauer GmbH and Co KG
Current assignee: Muehlbauer GmbH and Co KG
Priority date: 2013-08-21
Filing date: 2013-08-21
Publication date: 2015-02-26
Also published as: WO2015024927A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Anschlussadapter für ein flexibles Photovoltaik(PV)-Halbzeug, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen derartiger Anschlussadapter sowie ein Verfahren zum Vorbereiten von PV-Halbzeugen für das Aufbringen derartiger Anschlussadapter. Ein Anschlussadapter (10) gemäß einer Ausführungsform umfasst: mindestens eine Schicht (16); und eine auf der mindestens einen Schicht (16) angeordnete Leiterstruktur. Eine Eingangsseite der Leiterstruktur ist derart angeordnet und ausgebildet, dass ein erster Kontakt der Eingangsseite mit einer Kontaktierungsstelle eines Pluspols des PV-Halbzeugs verbindbar ist und ein zweiter Kontakt der Eingangsseite mit einer Kontaktierungsstelle eines Minuspols des PV-Halbzeugs verbindbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Anschlüsse auf dem Gebiet der Photovoltaik. Im Speziellen betrifft die vorliegende Erfindung einen Anschlussadapter für ein flexibles Photovoltaik(PV)-Halbzeug, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen derartiger Anschlussadapter sowie ein Verfahren zum Vorbereiten von PV-Halbzeugen für das Aufbringen derartiger Anschlussadapter.
Ein Solarmodul oder Photovoltaikmodul wandelt das Licht der Sonne direkt in elektrische Energie um. Ein wesentlicher Basisbestandteil in der Photovoltaik ist die Solarzelle als Halbleiterzelle, die zur Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie dient. Die Solarzellen können auf Basis verschiedener Solartechnologien hergestellt werden, welche in drei Generationen eingeteilt werden können: 1. Generation: Siliziumbasierte Solartechnologien; 2. Generation: Dünnschichtsolartechnologie; 3. Generation: Organische Solartechnologie.
Silizium basierte kristalline Solarzellen (1. Generation) werden mit Wafern hergestellt, wie sie in der Halbleiterindustrie verwendet werden. Die Herstellung solcher Silizium-Solarzellen geschieht hierbei in mehreren Bearbeitungsschritten. Siliziumbasierte Solarmodule bestehen aus mehreren miteinander elektrisch seriell und parallel verschalteten starren, kristallinen Silizium-Solarzellen. Kristalline Silizium-Solarzellen mit Abmessungen von ca. 10 × 10 cm bis 15 × 15 cm und mit ca. 0,3 mm Materialstärke sind relativ zerbrechlich und werden für die Solarmodule verschaltet. Allerdings ist diese Art von Solarmodulen aus kristallinen Solarzellen bei der Herstellung sehr bearbeitungsintensiv und erfordert eine äußerst sorgsame Handhabung bei der Montage. Ein Solarmodul weist üblicherweise neben den miteinander elektrisch verschalteten kristallinen Silizium-Solarzellen ein beidseitiges Verkapselungsmaterial (z. B. Ethylenvinylacetat (EVA)) und eine Rückseitenkonstruktion auf. Die Deckschicht aus Glas und die Rückseitenkonstruktion schützen die Solarzellen zusammen mit dem Einbettmaterial (Verkapselungsmaterial) u. a. vor Feuchtigkeit, Sauerstoff und weiteren Witterungseinflüssen. Die Rückseitenkonstruktion wirkt zudem als mechanischer Schutz beim Montieren der Solarmodule und als elektrische Isolierung und kann aus Glas oder einer Verbundfolie gebildet sein. Der elektrische Anschluss entsprechend hergestellter Glassolarmodule geschieht üblicherweise mit sogenannten Anschlussboxen, welche auf der Rückseite der Glassolarmodule montiert sind und welche die Verbindung der verschalteten Solarzellen nach außen zur weiteren Verschaltung mit Glassolarmodulen und/oder Spannungskonvertern herstellen.
Eine Alternative zu der kristallinen Solartechnologie ist die Dünnschichttechnologie der 2. Generation und die organischen Solartechnologie der 3. Generation. Bei diesen Technologien werden die Halbleiter auf anorganischer bzw. organischer Basis hergestellt. Hierbei werden für gewöhnlich die unterschiedlichen spezifischen Halbleiterschichten mit Sputter-, Druck- und Beschichtungsprozessen meist unter Vakuum in mehreren Schichten auf dünne Trägermaterialien aufgebracht. Als Trägermaterial, auch Substrat genannt, kann grundsätzlich Glas, Metallfolie oder Kunststofffolie mit großer Barrierewirkung gegenüber Umwelteinflüssen, wie beispielsweise Luftfeuchte, verwendet werden. Dünnschichtzellen unterscheiden sich von den oben genannten traditionellen kristallinen Solarzellen basierend auf Siliziumwafern vor allem in ihren Produktionsverfahren und durch die Schichtdicken der eingesetzten Materialien. Verglichen mit kristallinen Solarzellen aus Siliziumwafern sind die Absorberschichten der Dünnschichtzellen etwa 100-mal dünner und flexibel. Dünnschichttechnologien können sowohl auf organischen als auch auf anorganischen (z. B. CIGS) Absorbern basieren und erschließen die Möglichkeit, flexible Solarmodule und Solarfolien herzustellen.
Flexible Dünnschichtsolartechnologien lassen sich aufgrund ihres leichten, flexiblen und dünnen Aufbaues für viele neuartige Applikationen der Solarenergiegewinnung einsetzen, für welche die schweren kristallinen Glasmodule nicht einsetzbar sind. Die Dünnschicht-Technologie ermöglicht bei Nutzung der spezifischen Eigenschaften wie Flexibilität (und damit Einsatzmöglichkeit auf gekrümmten Trägerflächen), leichtes Eigengewicht, Teiltransparenz, farbliche Gestaltbarkeit der Solarfolie etc. eine breite Markterschließung für neue Anwendungsfelder, welche mit der glasbasierten Solartechnologie nicht möglich sind. Das heißt, die flexiblen Solartechnologien sind aufgrund ihrer Eigenschaften prädestiniert, Bestandteil einer „integrativen Lösung” von Solarprodukten zu werden. Anders ausgedrückt, es lassen sich Solarprodukte durch Integration flexibler Solarzellen in bestimmte Produkte bilden. Hierbei kann die flexible Solartechnologie in Bauelemente der Endapplikation (z. B. Gebäude, Fahrzeuge, Outdoor-Produkte etc.) integriert werden. Ein spezifisches Anwendungsgebiet für Dünnschicht-Solarzellen ist die sogenannte Gebäudeintegrierte PV (GiPV; häufig auch abgekürzt als BiPV von englisch „Building-Integrated Photovoltaic”). Beispielsweise können flexible, relativ leichte Solarmaterialien auf Industriedächer, in Gebäudefassaden, in Baumaterialien wie Dachziegel, Geländer oder Fenster integriert werden.
Die mit flexiblen Solarzellen ausgestatteten Materialien erhalten damit eine Solarfunktion und können als sogenannte Solarprodukte (z. B. mit flexiblen Solarzellen versehener) Dachziegel, Treppengeländer, Fassadenverkleidung, Sonnenschutz etc.) bezeichnet werden. Die Solarprodukte können von den Installateuren und Bauarbeitern während der Gebäudeerstellung integriert werden und unter anderem zu vereinfachten Installations- und Montageaufwänden führen. Hierbei ist auch das über die Fläche verteilte gleichmäßige Erscheinungsbild (homogenes Aussehen) gegenüber den waferbasierten Zellen ein zusätzlicher Vorteil. Solarprodukte mit flexiblen Solartechnologien können auch für Fahrzeugteile wie Dachfenster oder Verdeckplanen und im Freizeitbereich bei Outdoor-Produkten wie Zelten, Rucksäcken, Sonnensegeln, Handy-Ladestationen usw. eingesetzt werden.
Solarprodukte mit flexiblen Solartechnologien müssen folglich nicht, wie kristalline Glassolarmodule, aufwendig mit Rahmen/Gestellen auf entsprechend stabile/tragkräftige Gebäude montiert werden, sondern können, je nach Ausführung, beispielsweise als transparent gestaltetes Solarprodukt ein Bestandteil einer integralen Gebäudearchitektur sein und somit auch die Kostenanteile der Photovoltaik für das Gebäude deutlich reduzieren.
Für flexible Solartechnologien ist die Rolle-zu-Rolle Herstellprozesskette bei den Herstellern bereits weit entwickelt und endet normalerweise bei der halbautomatischen oder manuellen Montage der relativ großen Anschlussboxen (oftmals auch als Anschlussdosen bezeichnet), wie sie bei der kristallinen Modulmontage üblich sind.
Die DE 10 2010 034 634 B3 beschreibt eine Anschlussdose für Solarmodule mit einer zur modulseitigen Montagefläche parallelen Basis und mit einem von einem Deckel verschlossenen und von einem Gehäuse gebildeten Innenraum, innerhalb dessen mindestens ein solarmodulseitiger Leiter mit einer Anschlussleitung zum Abführen erzeugter Elektrizität verbunden ist. Die den Innenraum verlassende Anschlussleitung ist an deren Ende mit einem Steckverbinder versehen, der ein einen Anschlusskontakt tragendes Steckorgan und ein die Steckverbindung aufrecht haltendes Sicherungsorgan aufweist. Der Steckverbinder ist in einer anschlussdosenseitigen Halteeinrichtung angeordnet. Die Halteeinrichtung weist eine zum Steckorgan komplementäre Steckmimik auf, an welcher der Steckverbinder mittels seines Steckorgans angeordnet ist.
Herkömmliche Anschlussboxen decken, aufgrund Ihres Aufbaus und der Anforderungsvielfalt unterschiedlicher Applikationen, allerdings nur relativ wenige Anwendungsfälle für Solarprodukte mit flexiblen Solarzellen ab, was die Vermarktungschancen deutlich einschränkt. Die Hersteller von flexiblen Solartechnologien streben eine hochvolumige Rolle-zu-Rolle Herstellung an, um wettbewerbsfähig herstellen zu können. Andererseits besteht die Forderung nach einer nahezu unbegrenzten Vielzahl von verschiedenartigen Möglichkeiten für den anwendungsspezifischen elektrischen Anschluss („universeller elektrischer Anschluss”).
Zudem verlangt die Montage/Integration bei unterschiedlichen Anwendungen eine teilweise neue, bisher nicht verfügbare Vorbereitung der Montageflächen der Solarproduktmaterialien, damit diese anwendergerecht und einfach befestigt, montiert, installiert oder auch in diverse Produkte integriert werden können.
Allgemein gesagt: Auf dem Gebiet der Photovoltaik existiert Bedarf nach einem flexibel einsetzbaren Anschlussadapter.
Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Anschlussadapter für ein flexibles Photovoltaik-Halbzeug (PV-Halbzeug) vorgeschlagen. Der Anschlussadapter umfasst mindestens eine Schicht, beispielsweise aus einem flexiblen Material, und eine auf der mindestens einen Schicht angeordnete Leiterstruktur. Eine Eingangsseite der Leiterstruktur ist derart angeordnet und ausgebildet, dass ein erster Kontakt der Eingangsseite mit einer Kontaktierungsstelle eines Pluspols des PV-Halbzeugs verbindbar ist und ein zweiter Kontakt der Eingangsseite mit einer Kontaktierungsstelle eines Minuspols des PV-Halbzeugs verbindbar ist.
„Halbzeug” ist normalerweise der Oberbegriff für vorgefertigte Rohmaterialformen. Somit kann unter einem Halbzeug generell ein „halbfertiges Material” oder ein „halbfertiges Produkt” verstanden werden. Halbzeug kann somit als eine Art Synonym für Halbfabrikat angesehen werden (englisch: „semi-finished product”). Der Begriff Halbzeug kann somit als jedes noch nicht komplett fertiggestellte Erzeugnis betrachtet werden.
In diesem Sinne kann unter einem PV-Halbzeug jedes nicht vollständig fertiggestellte Solarprodukt (z. B. flexibles Solarmodul, flexible organischer Solarfolie, flexible Solarzellen etc.) verstanden werden. So umfasst der Begriff PV-Halbzeug jede Vorstufe oder Zwischenstufe bei der Herstellung eines vollständig einsetzbaren Solarproduktes. Beispielsweise kann unter dem PV-Halbzeug ein bis auf den elektrischen Anschluss, wie eine Anschlussdose (Anschlussbox; auf Englisch: junction box), z. B. „endlos” hergestelltes Solarmaterial angesehen werden. Unter einem flexiblen PV-Halbzeug kann demnach beispielsweise ein flexibles (Dünnschicht-)Solarmaterial (z. B. CIGS) ohne Anschlussdose oder eine organische Solarfolie ohne Anschlussdose verstanden werden. Das flexible PV-Halbzeug kann in Rolle-zu-Rolle Prozessen „endlos” als Solarmaterial hergestellt werden. Das PV-Halbzeug kann auf Basis der anorganischen Dünnschichtsolartechnologie oder auf Basis der organischen Solartechnologie, z. B. in technologisch komplexen Prozessen im sogenannten Frontend, hergestellt werden. Die anorganische Dünnschichtsolartechnologie kann auf CdTe, CIGSSe, CIS, CZTS, μc-Si oder a-Si basieren. Die organische Solartechnologie kann auf Oligomeren oder Polymeren basieren oder kann sogenannte Grätzel-Zellen (auch Farbstoffsolarzellen genannt; Englisch dye-sensitized solar cell, kurz DSSC oder DSC) umfassen.
Der Anschlussadapter gemäß dem ersten Aspekt kann mit einem flexiblen PV-Halbzeug verbunden werden, um ein vollständiges Solarprodukt (z. B. flexibles Solarmodul mit elektrischem Anschluss, oder ein bestimmtes mit flexiblen Solarzellen oder einem flexiblen Solarmodul versehenes Produkt, wie ein Dachziegel mit Solarmodul und elektrischem Anschluss etc.) zu bilden.
Auch wenn hier durchgehend nur von einer Kontaktierungsstelle des Pluspols und einer Kontaktierungsstelle des Minuspols gesprochen wird, so ist die Anzahl der Kontaktierungsstelle des Pluspols und die Kontaktierungsstelle des Minuspols nicht auf die Zahl „eins” beschränkt. Beispielsweise kann mehr als eine Kontaktierungsstelle zur Kontaktierung des Pluspols vorhanden sein (zwei oder mehr Kontaktierungsstellen zur Kontaktierung des Pluspols) und/oder es kann mehr als eine Kontaktierungsstelle zur Kontaktierung des Minuspols vorhanden sein (zwei oder mehr Kontaktierungsstellen zur Kontaktierung des Minuspols). Demgemäß kann die Eingangsseite der Leiterstruktur derart angeordnet und ausgebildet sein, dass der erste Kontakt der Eingangsseite mit mindestens einer Kontaktierungsstelle des Pluspols des PV-Halbzeugs verbindbar ist und der zweite Kontakt der Eingangsseite mit mindestens einer Kontaktierungsstelle des Minuspols des PV-Halbzeugs verbindbar ist.
Beispielsweise kann der Anschlussadapter derart mit dem PV-Halbzeug verbindbar sein, dass die Position des ersten Kontakts der Eingangsseite mit der Position der Kontaktierungsstelle des Pluspols zumindest nahezu übereinstimmt und die Position des zweiten Kontakts der Eingangsseite mit der Position der Kontaktierungsstelle des Minuspols zumindest nahezu übereinstimmt. Die zumindest nahezu übereinstimmende Position kann sich dabei auf die Position in Längsrichtung des Anschlussadapters und/oder des PV-Halbzeugs und auf die Position in Richtung quer zu der Längsachse des PV-Halbzeugs beziehen. Stimmen diese Positionen zumindest nahezu überein, so können sich die Kontakte und die Kontaktierungsstellen berühren und eine direkte Verbindung miteinander eingehen. Anders ausgedrückt, der erste Kontakt der Eingangsseite kann mit der Kontaktierungsstelle des Pluspols des PV-Halbzeugs direkt verbindbar sein und der zweite Kontakt der Eingangsseite kann mit der Kontaktierungsstelle des Minuspols des PV-Halbzeugs direkt verbindbar sein.
Unter Leiterstruktur kann jede elektrisch leitfähige Struktur verstanden werden. Die Leiterstruktur des Anschlussadapters kann zumindest teilweise flexibel ausgebildet sein und/oder die mindestens eine Schicht kann zumindest teilweise flexibel ausgebildet sein. Zusätzlich oder alternativ hierzu kann die mindestens eine Schicht (eine Schicht und ggf. weitere mögliche Schichten) auf die angestrebte Anwendung (z. B. flexibles Solarmodul, oder Anbringen von Dünnschicht-Solarzellen auf einem bestimmten Produkt, wie auf Dachziegeln, einem Autodach, einem Zelt usw.) angepasst sein. Beispielsweise kann der Anschlussadapter ein flexibles Folienmaterial als die mindestens eine Schicht aufweisen. Bei der Folie kann es sich z. B. um eine Metallfolie oder eine Kunststofffolie handeln. Ferner kann beispielsweise zumindest ein Teil des Anschlussadapters flexibel ausgebildet sein. Der flexibel ausgebildete Teil könnte auch eine flexible Leiterbahn sein oder umfassen. Der Anschlussadapter kann alternativ zu ein oder mehreren flexiblen Schichten auch einen Folien- bzw. Materialverbund aufweisen, bei welchem bestimmte Schichten auch aus einem starren (unflexiblen) Material bestehen.
Rein beispielhaft kann die mindestens eine Schicht (die auch als mindestens eine Lage oder mindestens eine Ebene bezeichnet werden kann) zwei oder mehr als zwei Schichten umfassen, wie z. B. mindestens eine obere Schicht und mindestens eine untere Schicht, wobei die Leiterstruktur zwischen der mindestens einen unteren Schicht und der mindestens einen oberen Schicht angeordnet sein kann.
Die Leiterstruktur des Anschlussadapters kann eine Ausgangsseite umfassen, die auch als ausgangsseitige Leiterstruktur oder Ausgangsseite der Leiterstruktur bezeichnet werden kann. Die Ausgangsseite der Leiterstruktur kann auf der mindestens einen Schicht angeordnet sein. Die Ausgangsseite ist z. B. angeordnet und ausgebildet zum Abführen der erzeugten elektrischen Leistung. Über die ausgangsseitige Leiterstruktur kann z. B. mindestens ein elektrischer Verbraucher an den Anschlussadapter angeschlossen werden. Bei korrekter Verbindung des Anschlussadapters und des PV-Halbzeugs kann z. B. das durch die Verbindung gebildete Solarprodukt bei Sonneneinstrahlung elektrische Leistung in Form von Gleichstrom generieren, die dann über den Anschlussadapter als Schnittstelle abgeführt werden kann. Der erzeugte Gleichstrom kann z. B. über die Schnittstelle an einen Wechselrichter geleitet werden, der dann eine Umwandlung des Gleichstroms in Wechselstrom vornimmt. Der Wechselstrom kann dann in ein Wechselstromnetz, wie ein Wechselstrom-Heimnetz oder das öffentliche Wechselstromnetz, eingespeist werden. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann der Wechselstrom für den Betrieb eines bestimmten Solarprodukts oder Geräts verwendet werden, in welches das flexible Solarmodul direkt integriert ist (z. B. Ladegerät, Rucksack, Autodach etc.).
Gemäß einer ersten denkbaren Ausgestaltung des Anschlussadapters kann die Ausgangsseite der Leiterstruktur mit einer marktüblichen Anschlussdose (Anschlussbox) verbindbar sein oder eine derartige Anschlussdose umfassen. Die Anschlussdose kann an einer nach Außen weisenden Fläche (Außenfläche) des Anschlussadapters (z. B. der Außenfläche der Oberseite des Anschlussadapters) anbringbar oder angebracht sein. Alternativ kann der Anschlussadapter an einer nach Außen weisenden Fläche (Außenfläche) des Anschlussadapters (z. B. der Außenfläche der Unterseite des Anschlussadapters) anbringbar oder angebracht sein.
Gemäß einer zweiten denkbaren Ausgestaltung des Anschlussadapters kann die Ausgangsseite der Leiterstruktur Anschluss- oder Verbindungselemente, wie leitfähige Drähte, flexible Folien, flexible oder starre elektronische Leiterplatten und/oder Anschlussbänder, umfassen. Die Anschluss- oder Verbindungselemente, wie leitfähige Drähte, flexible Folien, flexible oder starre elektronische Leiterplatten und/oder Anschlussbänder, können z. B. seitlich über den Anschlussadapter vorstehen. Es kann auch ein Teil der Leiterstruktur selbst als Schnittstelle dienen. Zum Beispiel kann zumindest ein Teil der Leiterstruktur über den Anschlussadapter z. B. seitlich vorstehen und dort kontaktiert werden. Durch die vorstehende Leiterstruktur oder die vorstehenden Anschluss- oder Verbindungselemente, wie die vorstehenden leitfähigen Drähte und/oder die Anschlussbänder, kann der Anschlussadapter ausgangsseitig flexibel kontaktiert werden und damit den vielseitig möglichen Anwendungen angepasst werden (Solar-Dachziegel, Solarfenster, Solar-Zelt, Solar-Autodach usw.).
Der Anschlussadapter kann auf verschiedene Art und Weise auf dem PV-Halbzeug angebracht werden.
Beispielsweise kann eine nach Außen weisende Fläche (Außenfläche) der Unter- und/oder der Oberseite des Anschlussadapters zumindest teilweise klebende Eigenschaften aufweisen. Mit Hilfe der klebenden Eigenschaften kann der Anschlussadapter mit der nach Außen weisenden Fläche (Außenfläche) auf das PV-Halbzeug aufklebbar sein. Durch das Aufkleben des Anschlussadapters kann eine leitende Verbindung (Kontaktierung) zwischen dem ersten und zweiten Kontakt des Anschlussadapters und den Kontaktierungsstellen des PV-Halbzeugs erreicht werden, so dass keine weiteren Schritte zur Verwirklichung der leitenden Verbindung nötig sind.
Alternativ zu dem Aufkleben kann der Anschlussadapter mit dem PV-Halbzeug durch Crimpen, Schweißen und/oder Löten, Lasern usw. elektrisch verbindbar und/oder mechanisch fixierbar sein.
Verschiedene Formen und/oder Ausführungen sind für die Leiterstruktur denkbar. Zum Beispiel kann die Leiterstruktur ein, zwei oder mehr als zwei Leiter umfassen. Rein beispielhaft seien hier zwei L-förmige Leiter als eine mögliche Ausbildung der Leiterstruktur genannt. Ein erster der (z. B. L-förmigen) Leiter kann zur Kontaktierung der Kontaktierungsstelle des Pluspols und ein zweiter der (z. B. L-förmigen) Leiter kann zur Kontaktierung der Kontaktierungsstelle des Minuspols geformt und/oder angeordnet und/oder ausgebildet sein. Im beispielhaften Fall von zwei L-förmigen Leitern kann der kurze Schenkel des ersten L-förmigen Leiters den ersten Kontakt zur Kontaktierung der Kontaktierungsstelle des Pluspols und der kurze Schenkel des zweiten L-förmigen Leiters den zweiten Kontakt zur Kontaktierung der Kontaktierungsstelle des Minuspols umfassen. Dabei kann zumindest ein Teil oder Abschnitt des kurzen Schenkels des ersten L-förmigen Leiters den ersten Kontakt bilden und kann zumindest ein Teil oder Abschnitt des zweiten L-förmigen Leiters den zweiten Kontakt bilden. Die langen Schenkel der L-förmigen Leiter können zumindest nahezu parallel verlaufen. Die kurzen Schenkel der L-förmigen Leiter können voneinander weg weisen. Liegen z. B. der Pluspol und der Minuspol an den Rändern oder Kanten des PV-Halbzeugs, so können die kurzen Schenkel der L-förmigen Leiter nach Außen in Richtung der Ränder des PV-Halbzeugs verlaufen, wenn der Anschlussadapter mit dem PV-Halbzeug verbunden ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Verfahren zum Herstellen von Anschlussadaptern, wie sie hierin beschrieben werden/wurden, für flexible PV-Halbzeuge vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Bereitstellen einer zu einer Rolle aufgewickelten Schicht; Aufbringen ein oder mehrerer Leiterstrukturen auf die Schicht, wobei eine Eingangsseite jeder Leiterstruktur derart angeordnet und ausgebildet ist, dass ein erster Kontakt der Eingangsseite mit einer Kontaktierungsstelle eines Pluspols eines der PV-Halbzeuge verbindbar ist und ein zweiter Kontakt der Eingangsseite mit einer Kontaktierungsstelle eines Minuspols des PV-Halbzeugs verbindbar ist. Das Verfahren kann ferner zumindest einen der folgenden Schritte umfassen: Abdecken der Schicht und der ein oder mehreren Leiterstrukturen mit mindestens einer weiteren Schicht; und Aufwickeln des/der aus den ein oder mehreren Schichten und den ein oder mehreren Leiterstrukturen hergestellten Anschlussadapter(s) auf eine weitere Rolle. Dieses Verfahren kann als Rolle-zu-Rolle Herstellungsverfahren bezeichnet oder ausgestaltet werden.
Das Aufbringen der Leiterstrukturen kann beispielsweise durch Aufdrucken erfolgen. Als Druckverfahren für die Leiterstrukturen kommen z. B. Siebdruckverfahren oder Dispensverfahren in Frage. Für die aufgedruckten Leiterstrukturen können beispielsweise Silberleitpasten verwendet werden.
Alternativ können die Leiterstrukturen beispielsweise aus selbstklebenden Leitbändern bestehen oder solche umfassen oder aus nichtselbstklebenden verzinnten flexiblen Cu-Bändern, welche z. B. thermisch fixiert werden können. Auch Cu-Drähte oder Leiterplatten (flexibel oder starr) können zur Erstellung der Leiterstrukturen eingesetzt werden. Die Leiterstrukturen sind nicht auf diese beispielhafte Aufzählung beschränkt.
Bei der Rolle-zu-Rolle Herstellung der Anschlussadapter können die Leiterstrukturen in verschiedenen Strukturen auf die entsprechende Schicht aufgebracht werden, damit sowohl die eingangsseitige Schnittstelle zum PV-Halbzeug als auch die ausgangsseitige Anpassung an die Anforderung der jeweiligen Anwendung berücksichtigt werden kann. Hierbei kann beispielsweise durch Auswahl der Form der Leiterstruktur eine vorgegebene Form und/oder Position der Kontaktierungsstellen an dem PV-Halbzeug berücksichtigt werden. Je nach PV-Halbzeug und anwendungsspezifischen Anforderungen am Ausgang des Anschlussadapters, können somit flexibel gleiche oder unterschiedliche Leiterstrukturen aufgebracht werden.
Gemäß einem dritten Aspekt wird eine Vorrichtung zum Herstellen von Anschlussadaptern, wie sie hierin beispielhaft beschrieben werden/wurden, für flexible PV-Halbzeuge vorgeschlagen. Die Vorrichtung umfasst: einen Aufbringabschnitt zum Aufbringen einer oder mehrerer Leiterstrukturen (z. B. in einem Rolle-zu-Rolle Prozess) auf eine von einer Rolle kommenden Schicht, wobei eine Eingangsseite jeder Leiterstruktur derart angeordnet und ausgebildet ist, dass ein erster Kontakt der Eingangsseite mit einer Kontaktierungsstelle eines Pluspols eines der PV-Halbzeuge verbindbar ist und ein zweiter Kontakt der Eingangsseite mit einer Kontaktierungsstelle eines Minuspols des PV-Halbzeugs verbindbar ist. Die Vorrichtung kann ferner umfassen: einen Abdeckabschnitt zum Abdecken der Schicht und der ein oder mehreren Leiterstrukturen mit mindestens einer weiteren Schicht; und/oder eine Aufwickelstation zum Aufwickeln des/der aus den ein oder mehreren Schichten und den ein oder mehreren Leiterstrukturen hergestellten Anschlussadapter(s) auf eine weitere Rolle.
Gemäß einem vierten Aspekt wird ein Verfahren zum Vorbereiten von PV-Halbzeugen für das Aufbringen von Anschlussadaptern, wie sie hierin beschrieben werden/wurden, vorgeschlagen, das auch als Rolle-zu-Rolle Herstellverfahren bezeichnet oder ausgestaltet werden kann. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Bereitstellen von zu einer Rolle aufgewickelten flexiblen PV-Halbzeugen, wobei jedes der flexiblen PV-Halbzeuge einen Pluspol und einen Minuspol aufweist; und Freistellen je einer eingebetteten Kontaktierungsstelle des Pluspols und des Minuspols, wobei die Kontaktierungsstellen derart freigestellt werden, dass ein erster Kontakt einer Eingangsseite der Anschlussadapter mit der Kontaktierungsstelle des Pluspols verbindbar ist und ein zweiter Kontakt der Eingangsseite der Anschlussadapter mit der Kontaktierungsstelle des Minuspols verbindbar ist. Es ist denkbar, dass die flexiblen PV-Halbzeuge zwischen einer ersten Folienbahn und einer zweiten Folienbahn eingebettet sind. Die Freistellung der Kontaktierungsstellen kann in diesem Fall z. B. durch Freistellen an entsprechenden Stellen der ersten und/oder zweiten Folienbahn erfolgen.
Auch wenn einige der voranstehend beschriebenen Aspekte in Bezug auf den Anschlussadapter beschrieben wurden, so können diese Aspekte auch als Verfahren zum Herstellen derartiger Anschlussadapter oder als Verfahren zum Vorbereiten von PV-Halbzeugen für das Aufbringen derartiger Anschlussadapter implementiert sein.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen anhand der beigefügten schematischen Figuren erläutert. Es zeigen:
1a bis 1d eine schematische Darstellung einer ersten, zweiten, dritten und vierten denkbaren Ausführungsform eines Anschlussadapters mit einer Schicht;
2a bis 2d eine schematische Darstellung einer fünften, sechsten, siebten und achten denkbaren Ausführungsform eines Anschlussadapters mit zwei Schichten;
3 eine schematische Darstellung einer Bahn mit flexiblen PV-Halbzeugen;
4a eine schematische Darstellung eines Solarmodules mit einem PV-Halbzeug und einem damit verbundenen Anschlussadapter mit einer Schicht;
4b eine schematische Darstellung eines Solarmodules mit einem PV-Halbzeug und einem damit verbundenen Anschlussadapter mit zwei Schichten;
5 eine schematische Darstellung eines Blockdiagramms einer Vorrichtung zur Herstellung von Anschlussadaptern
6 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Herstellung von Anschlussadaptern;
7 eine schematische Darstellung eines Blockdiagramms eines Systems zur Herstellung von Solarprodukten aus PV-Halbzeug und PV-Adapter (Anschlussadapter); und
8 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Vorbereiten eines PV-Halbzeugs für die Verbindung mit Anschlussadaptern.
Im Folgenden werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, spezifische Details dargelegt, um ein vollständiges Verständnis der vorliegenden Erfindung zu liefern. Es ist einem Fachmann jedoch klar, dass die vorliegende Erfindung in anderen Ausführungsformen verwendet werden kann, die von den nachfolgend dargelegten Details abweichen können.
In den 1a, 1b, 1c und 1d werden beispielhaft vier mögliche Ausführungsformen eines Anschlussadapters dargestellt. Die in den 1a und 1b dargestellten Anschlussadapter 10 sind ausgangsseitig mit einer herkömmlichen Anschlussdose 20 verbunden. Die in den 1c und 1d beispielhaft dargestellten Anschlussadapter 10 weisen eine andersartige Schnittstelle zur Abfuhr erzeugter elektrischer Leistung auf.
Alle vier in den 1a bis 1d gezeigten Ausführungsformen des Anschlussadapters 10 weisen rein beispielhaft eine Folie (z. B. eine Kunststofffolie) auf, die auch als Schicht, Lage oder Ebene des Anschlussadapters 10 bezeichnet werden kann und im Folgenden weitestgehend als Schicht 16 bezeichnet wird. Ferner weist jeder der in den 1a bis 1d dargestellten Anschlussadapter 10 eine Leiterstruktur auf, die auf der Schicht 16 angeordnet ist. Rein beispielhaft wird im Folgenden angenommen, dass die Leiterstruktur flexibel ausgebildet ist. Die in den 1a bis 1d beispielhaft gezeigte Leiterstruktur weist zwei L-förmige Leiter 12, 14 auf. Es sind jedoch auch andere Formen für die Leiter 12, 14 denkbar. Ebenso ist die Anzahl der Leiter 12, 14 nicht auf zwei beschränkt, sondern es kann jede beliebige Anzahl an Leitern 12, 14 vorgesehen sein. In Bezug auf die 1a bis 1d wird beispielhaft angenommen, dass die Leiter 12, 14 isoliert sind (z. B. mit einer Isolierung (auch Isolation genannt), wie einer Isolierhülle oder Isolierummantelung umgeben sind) und im Bereich der eingangsseitigen und ausgangsseitigen Kontaktierung abisoliert sind, um eine Kontaktierung zu ermöglichen. Durch das Abisolieren ist ein Teil der Isolierung, wie der Isolierhülle der Leiter 12, 14 auf einer bestimmten, zum Anschluss erforderlichen Länge entfernt.
Die langen Schenkel der L-förmigen Leiter 12, 14 verlaufen in den gezeigten Beispielen parallel zueinander. Die kurzen Schenkel der L-förmigen Leiter 12, 14 weisen voneinander weg und verlaufen, von nahezu der Mitte kommend, zum Rand der Schicht 16 hin.
Bei dem Anschlussadapter 10 aus 1a ist eine Anschlussdose 20 auf der gleichen Außenfläche der Schicht 16 angeordnet wie die Leiter 12, 14. Die Ausgangsseite der Leiter 12, 14 kann somit direkt in die Anschlussdose 20 geführt werden, um eine leitende Kontaktierung zwischen den Leitern 12, 14 und der Anschlussdose 20 zu ermöglichen.
Bei dem Anschlussadapter 10 aus 1b ist eine Anschlussdose 20 auf der anderen Außenfläche der Schicht 16 angeordnet als die Leiter 12, 14. Die Schicht 16 ist dementsprechend an ein oder mehreren Stellen im Bereich der Leiter 12, 14 freigestellt, um eine leitende Kontaktierung zwischen den Leitern 12, 14 und der Anschlussdose 20 zu ermöglichen.
Die Anschlussdose 20 der 1a und 1b kann mit verschiedenen Anschlussmöglichkeiten ausgestattet sein, um eine Verbindung mit den Leitern 12, 14 zu ermöglichen. Rein beispielhaft seien hier Klemmen oder Steckverbinder zur Verbindung der Leiter 12, 14 mit der Anschlussdose 20 genannt.
Bei dem Anschlussadapter 10 der 1c und 1d ist keine Anschlussdose ausgangsseitig vorgesehen. Die Leiterstruktur des Anschlussadapters 10 der 1c und 1d entspricht der des Anschlussadapters 10 der 1a und 1b, d. h. es sind zwei L-förmige Leiter 12, 14 auf die Schicht 16 aufgebracht.
Bei dem Anschlussadapter 10 aus 1c wird eine ausgangsseitige Abfuhr von elektrischer Leistung dadurch erreicht, dass die L-förmigen Leiter 12, 14 über die Schicht 16 seitlich vorstehen. Durch das Vorstehen der Leiter 12, 14 ist eine Kontaktierung der vorstehenden Leiter 12, 14 einfach möglich. Das Vorstehen der Leiter 12, 14 kann beispielsweise dadurch erreicht werden, indem die lange Schenkel der L-förmigen Leiter länger sind als die der Leiter 12, 14 aus den 1a und 1b. Die in der 1c gezeigte Lösung sieht beispielhaft vor, dass die L-förmigen Leiter 12, 14 identisch sind zu den L-förmigen Leitern 12, 14 der 1a und 1b und die Breite der Schicht 16 kleiner ist als in den 1a und 1b.
Bei dem Anschlussadapter 10 aus 1d sind beispielhaft Anschlussbänder 22, 24 mit den L-förmigen Leitern 12, 14 ausgangsseitig verbunden und dienen als Anschluss- und/oder Verbindungselemente. Die Anschlussbänder 22, 24 stehen seitlich über die Schicht 16 vor und ermöglichen so auf einfache Weise eine ausgangsseitige Kontaktierung des Anschlussadapters 10.
In den 2a bis 2d werden beispielhaft vier weitere mögliche Ausführungsformen eines Anschlussadapters dargestellt. Die in den 2a und 2b dargestellten Anschlussadapter 10 sind ausgangsseitig mit einer herkömmlichen Anschlussdose 20 verbunden. Die in den 2c und 2d beispielhaft dargestellten Anschlussadapter 10 weisen eine andersartige Schnittstelle zur Abfuhr erzeugter elektrischer Leistung auf.
Alle vier in den 2a bis 2d gezeigten Ausführungsformen des Anschlussadapters 10 weisen rein beispielhaft eine Folie (z. B. einer Kunststofffolie) auf, die auch als Schicht, Lage oder Ebene des Anschlussadapters 10 bezeichnet werden kann, auf welcher eine Leiterstruktur angeordnet ist. Im Folgenden wird die Schicht, auf welcher die Leiterstruktur aufgebracht ist, als untere Schicht 16 bezeichnet. Ferner weist der Anschlussadapter 10 der 2a bis 2d rein beispielhaft eine weitere Schicht auf, welche die untere Schicht 16 und die darauf angeordnete Leiterstruktur bedeckt und im Folgenden demnach als obere Schicht 18 bezeichnet wird. Auch die obere Schicht 18 kann als Lage oder Ebene des Anschlussadapters 10 bezeichnet werden und eine Folie umfassen oder als solche ausgebildet sein. Rein beispielhaft wird im Folgenden angenommen, dass die Leiterstruktur flexibel ausgebildet ist. Die in den 2a bis 2d beispielhaft gezeigte Leiterstruktur weist zwei L-förmige Leiter 12, 14 auf. Es sind jedoch auch andere Formen für die Leiter 12, 14 denkbar. Ebenso ist die Anzahl der Leiter 12, 14 nicht auf zwei beschränkt, sondern es kann jede beliebige Anzahl an Leitern 12, 14 vorgesehen sein. In Bezug auf die 2a bis 2d wird beispielhaft angenommen, dass die Leiter 12, 14 nicht z. B. mit Hilfe einer Isolierummantelung isoliert sind. Eine Isolierung kann beispielsweise bereits durch die Einbettung der Leiter 12, 14 zwischen der unteren 16 und der oberen Schicht 18 gegeben sein. Die Leiter 12, 14 der in den 2a bis 2d gezeigten Ausführungsformen können jedoch auch z. B. mit Hilfe einer Isolierummantelung isoliert sind.
Die langen Schenkel der L-förmigen Leiter 12, 14 verlaufen in den gezeigten Beispielen parallel zueinander. Die kurzen Schenkel der L-förmigen Leiter 12, 14 weisen voneinander weg und verlaufen, von nahezu der Mitte kommend, zum Rand der Schicht 18 hin. Ferner befinden sich die L-förmigen Leiter 12, 14 bei dem Anschlussadapter der 2a bis 2d beispielhaft zwischen der unteren 16 und der oberen Schicht 18.
Bei dem Anschlussadapter 10 aus 2a ist eine Anschlussdose 20 auf der nach außen weisenden Fläche (Außenfläche) der oberen Schicht 18 angeordnet. Die obere Schicht 18 ist dementsprechend an ein oder mehreren Stellen im Bereich der Leiter 12, 14 freigestellt, um eine leitende Kontaktierung zwischen den Leitern 12, 14 und der Anschlussdose 20 zu ermöglichen.
Bei dem Anschlussadapter 10 aus 2b ist eine Anschlussdose 20 auf der nach außen weisenden Fläche (Außenfläche) der unteren Schicht 16 angeordnet. Die untere Schicht 16 ist dementsprechend an ein oder mehreren Stellen im Bereich der Leiter 12, 14 freigestellt, um eine leitende Kontaktierung zwischen den Leitern 12, 14 und der Anschlussdose 20 zu ermöglichen.
Die Anschlussdose 20 der 2a und 2b kann mit verschiedenen Anschlussmöglichkeiten ausgestattet sein, um eine Verbindung mit den Leitern 12, 14 zu ermöglichen. Rein beispielhaft seien hier Klemmen oder Steckverbinder zur Verbindung der Leiter 12, 14 mit der Anschlussdose 20 genannt.
Bei dem Anschlussadapter 10 der 2c und 2d ist keine Anschlussdose ausgangsseitig vorgesehen. Die Leiterstruktur des Anschlussadapters 10 der 2c und 2d entspricht der des Anschlussadapters der 2a und 2b, d. h. es sind zwei L-förmige Leiter 12, 14 zwischen der unteren Schicht 16 und der oberen Schicht 18 angeordnet.
Bei dem Anschlussadapter 10 aus 2c wird eine ausgangsseitige Abfuhr von elektrischer Leistung dadurch erreicht, dass die L-förmigen Leiter 12, 14 über die untere Schicht 16 und die oberen Schicht 18 seitlich vorstehen. Durch das Vorstehen der Leiter 12, 14 ist eine Kontaktierung der vorstehenden Leiter 12, 14 einfach möglich. Das Vorstehen der Leiter kann beispielsweise dadurch erreicht werden, indem die lange Schenkel der L-förmigen Leiter länger sind als die der Leiter 12, 14 aus den 1a und 1b. Die in der 2c gezeigte Lösung sieht beispielhaft vor, dass die L-förmigen Leiter 12, 14 identisch sind zu den L-förmigen Leitern 12, 14 der 2a und 2b und die Breite der unteren Schicht 16 und der oberen Schicht 18 kleiner ist als in den 2a und 2b.
Bei dem Anschlussadapter 10 aus 2d sind beispielhaft Anschlussbänder 22, 24 mit den L-förmigen Leitern 12, 14 ausgangsseitig verbunden und dienen als Anschluss- und/oder Verbindungselemente. Die Anschlussbänder 22, 24 stehen seitlich über die untere Schicht 16 und die obere Schicht 18 vor und ermöglichen so auf einfache Weise eine ausgangsseitige Kontaktierung des Anschlussadapters 10.
Die 3 zeigt rein beispielhaft ein Vorprodukt bei der Herstellung von Solarprodukten, d. h. ein Band mit jeweils mehreren hintereinander folgenden aktiven Solar-Absorberflächen (anorganisch oder organisch) als flexible PV-Halbzeuge 30. Die PV-Halbzeuge sind beispielsweise jeweils beabstandet voneinander auf dem Band angeordnet, d. h. es kann zwischen aufeinanderfolgenden PV-Halbzeugen 30 ein Abstand/eine Lücke bestehen. Auf einer Seite der PV-Halbzeuge, rein beispielhaft wird im Folgenden angenommen, dass diese Seite der Oberseite der PV-Halbzeuge 30 entspricht, verlaufen an jeder Kante kontinuierlich ein Pluspol 32 und ein Minuspol 34. Sowohl die Oberseite als auch die Unterseite der PV-Halbzeuge 30 sind mit einer Folie verkapselt, d. h. der Pluspol 32 und der Minuspol 34 sind von außen nicht direkt zugänglich. Alternativ zu dem kontinuierlich verlaufenden Pluspol 32 und Minuspol 34 ist selbstverständlich auch denkbar, dass eine Vielzahl von Plus- und Minuspolen abschnittsweise am Rand der PV-Halbzeuge 30 verläuft.
In dem Bereich der Lücke zwischen den PV-Halbzeugen 30 oder, alternativ, falls keine Lücke besteht, im Bereich der PV-Halbzeug-Kontaktstreifen, sind Kontaktierungsstellen 36, 38 für den Pluspol 32 und den Minuspol 34 vorgesehen. Wie später in Bezug auf die 7 und 8 noch beschrieben, können die Kontaktierungsstellen 36, 38 freilegt werden und dadurch von außen zugänglich gemacht werden. An diesen Stellen von zwei aufeinanderfolgenden PV-Halbzeugen 30 kann eine Kontaktierungsstelle 36 zur Kontaktierung des Pluspols 32 und eine Kontaktierungsstelle 38 zur Kontaktierung des Minuspols 34 vorgesehen sein.
4a zeigt schematisch die Verbindung eines Anschlussadapters 10 mit einem PV-Halbzeug 30. In dem in 4a gezeigten Beispiel wird ein Anschlussadapter 10 mit einer Schicht 16 (wie er beispielhaft in den 1a bis 1d gezeigt ist) mit dem PV-Halbzeug 30 verbunden. Solch ein Anschlussadapter 10 kann auch als einschichtiger Anschlussadapter bezeichnet werden. Wie in 4a zu erkennen, wird der Anschlussadapter 10 derart auf das PV-Halbzeug 30 aufgebracht, dass ein Abschnitt des Leiters 12 mit der Kontaktierungsstelle 36 des Pluspols 32 und ein Abschnitt des Leiters 14 mit der Kontaktierungsstelle 38 des Pluspols 34 in Kontakt kommt. Diese Abschnitte können als Kontakte angesehen werden. Der Anschlussadapter 10 kann z. B. auf die Außenfläche der Oberseite des PV-Halbzeugs 30 aufgeklebt werden (oder aufgecrimpt, aufgelötet oder aufgeschweißt werden). Der Anschlussadapter kann z. B. direkt mit einer Außenfläche der Schicht 16 auf das PV-Halbzeug 30 aufgebracht werden. Wie in 4a beispielhaft zu erkennen, ist der Anschlussadapter 30 mit der Unterseite der Schicht 16, d. h. der den Leitern 12, 14 abgewandten Seite (der Seite, auf der die Leiter 12, 14 nicht aufgebracht sind) auf das PV-Halbzeug 30 aufgebracht. Um eine Kontaktierung der Kontaktierungsstellen 36, 38 durch die Leiter zu ermöglichen, wird die Schicht 16 im Bereich der kurzen Schenkel der Leiter 12, 14 (in
4a sind dies die eingangsseitigen Leiterenden) freigelegt. Die freigelegten Bereiche ermöglichen die Herstellung eines direkten Kontakts zwischen den Leitern 12, 14 und den Kontaktierungsstellen 36, 38.
Durch die Verbindung zwischen den Leitern 12, 14 und den Kontaktierungsstellen 36, 38 wird eingangsseitig eine leitende Verbindung zwischen dem PV-Halbzeug 30 und dem Anschlussadapter 10 hergestellt. Ausgangsseitig sind verschiedene Lösungen denkbar, wie sie z. B. in den 1a bis 1d beispielhaft dargestellt sind. So kann z. B. die Schicht 16 an einer Stelle durchtrennt werden, so dass die Leiter 12, 14 seitlich von der Schicht 16 vorstehen. Die vorstehenden Enden der Leiter 12, 14 ermöglichen eine ausgangsseitige Kontaktierung der Leiter 12, 14. Zum Beispiel können die Leiter 12, 14 ausgangsseitig mit einem Wechselrichter verbunden werden, so dass der durch das (aus dem PV-Halbzeug 30 und dem Anschlussadapter 10 gebildete) Solarmodul erzeugte Gleichstrom von dem Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt werden kann. Der Wechselstrom kann dann für den Betrieb des Produkts oder Geräts verwendet werden, in welches das Solarmodul integriert ist, oder kann einem Wechselstromnetz zugeführt werden.
4b zeigt schematisch die Verbindung eines Anschlussadapters 10 mit einem PV-Halbzeug 30. In dem in 4b gezeigten Beispiel wird ein Anschlussadapter 10 mit zwei Schichten 16, 18 (wie er beispielhaft in den 2a bis 2d gezeigt ist) mit dem PV-Halbzeug 30 verbunden. Solch ein Anschlussadapter 10 kann auch als zweischichtiger Anschlussadapter bezeichnet werden. Wie in 4b zu erkennen, wird der Anschlussadapter 10 derart auf das PV-Halbzeug 30 aufgebracht, dass ein Abschnitt des Leiters 12 mit der Kontaktierungsstelle 36 des Pluspols 32 und ein Abschnitt des Leiters 14 mit der Kontaktierungsstelle 38 des Pluspols 34 in Kontakt kommt. Diese Abschnitte können als Kontakte angesehen werden. Zum Herstellen des Kontakts zwischen den Kontaktierungsstellen 36, 38 und den Leitern 12, 14 wird die Schicht, mit der der Anschlussadapter 10 auf das PV-Halbzeug 30 aufgebracht wird, im Bereich der Kontaktierungsstellen freigelegt. Als Beispiel für das Freilegen soll hier das Bereitstellen einer Öffnung in der entsprechenden Schicht genannt werden. Der Anschlussadapter 10 kann z. B. auf die Außenfläche der Oberseite des PV-Halbzeugs 30 aufgeklebt werden (oder aufgecrimpt, aufgelötet oder aufgeschweißt werden). Durch die Verbindung zwischen den Leitern 12, 14 und den Kontaktierungsstellen 36, 38 wird eingangsseitig eine leitende Verbindung zwischen dem PV-Halbzeug 30 und dem Anschlussadapter 10 hergestellt. Ausgangsseitig sind verschiedene Lösungen denkbar, wie sie z. B. in den 2a bis 2d beispielhaft dargestellt sind. So können z. B. die untere Schicht 16 und die obere Schicht 18 an einer Stelle durchtrennt werden, so dass die Leiter 12, 14 seitlich von der unteren Schicht 16 und der oberen Schicht 18 vorstehen. Die Abtrennung der unteren 16 und der oberen Schicht ist in 4b durch eine senkrecht verlaufende (und mit einem Pfeil gekennzeichnete) Linie angedeutet. Die vorstehenden Enden der Leiter 12, 14 ermöglichen eine ausgangsseitige Kontaktierung der Leiter 12, 14. Zum Beispiel können die Leiter 12, 14 ausgangsseitig mit einem Wechselrichter verbunden werden, so dass der durch das (aus dem PV-Halbzeug 30 und dem Anschlussadapter 10 gebildete) Solarmodul erzeugte Gleichstrom von dem Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt werden kann. Der Wechselstrom kann dann zum Betrieb des Produkts oder Geräts verwendet werden, in welches das Solarmodul integriert ist, oder kann einem Wechselstromnetz zugeführt werden.
Die 5 zeigt schematisch, dass die Anschlussadapter 10 in einer Herstellungsvorrichtung 50 Rolle-zu-Rolle (von einer ersten Rolle 52 zu einer zweiten Rolle 54) hergestellt werden können. Ein mögliches Verfahren zur Herstellung der Anschlussadapter 10 wird in Bezug auf 6 beschrieben.
In Schritt 602 wird eine zu einer ersten Rolle 52 aufgewickelte Schicht 16 der Anschlussadapter 10 bereitgestellt. In Schritt 604 werden ein oder mehrere Leiterstrukturen auf die Schicht 16 aufgebracht. Werden mehrere Leiterstrukturen auf die Schicht 16 aufgebracht, so können diese z. B. nacheinander und beabstandet voneinander in Längsrichtung der Schicht 16 aufgebracht werden. Die Leiterstrukturen können – in Abhängigkeit des PV-Halbzeugs – jeweils gleich ausgebildet oder andersartig ausgebildet sein. Eine Eingangsseite jeder Leiterstruktur ist derart angeordnet und ausgebildet, dass ein erster Kontakt (der erste Kontakt ist hier ein Teil oder Abschnitt des ersten Leiters 12) der Eingangsseite mit einer Kontaktierungsstelle 36 eines Pluspols 32 eines der PV-Halbzeuge 30 verbindbar ist und ein zweiter Kontakt (der zweite Kontakt ist hier ein Teil oder Abschnitt des zweiten Leiters 14) der Eingangsseite mit einer Kontaktierungsstelle 38 eines Minuspols 34 des PV-Halbzeugs 30 verbindbar ist. Es sind unterschiedliche Arten denkbar, um die Leiterstrukturen auf die Schicht 16 aufzubringen. Zum Beispiel können die Leiterstrukturen auf die Schicht 16 aufgedruckt werden. In einem optionalen Schritt 606, können die Schicht 16 und die darauf gebildeten ein oder mehreren Leiterstrukturen mit einer weiteren (z. B. oberen) Schicht 18 abgedeckt werden. Dies kann z. B. durch Auflaminieren geschehen. Schließlich können in einem optionalen Schritt 608 die aus der Schicht 16, gegebenenfalls der oberen Schicht 18 und den auf der Schicht geformten Leiterstrukturen gebildeten Anschlussadapter auf eine zweite Rolle 54 aufgewickelt werden.
Die 7 zeigt schematisch verschiedene Stationen eines kompletten Herstellungsprozesses für mit Anschlussadaptern 10, wie sie hierin beschrieben wurden, versehene flexible Solarmodule oder Solarprodukte. Jeder der Abschnitte des kompletten Herstellungsprozesses kann unabhängig voneinander als Teilschritt ausgeführt werden. Demgemäß können nur ein oder mehrere der in jedem Block gezeigten Prozessschritte an einem Standort durchgeführt werden, während ein oder mehrere weitere Prozessschritte an einem anderen Standort durchgeführt werden.
In der Vorrichtung 100 werden flexible PV-Halbzeuge 30 von Rolle-zu-Rolle hergestellt. Rein beispielhaft ist in 7 genannt, dass in der Vorrichtung 100 organische PV-Halbzeuge 30 als Halbfabrikat in der Herstellung von organischen Solarfolien erzeugt werden. Die Vorrichtung 100 ist jedoch nicht hierauf beschränkt und es können auch andersartige flexible PV-Halbzeuge 30, wie anorganische Dünnschicht-PV-Halbzeuge hergestellt werden. Die Rolle 104 mit mehreren flexiblen PV-Halbzeugen 30 kann dann in der gleichen Maschine in eine Vorrichtung 110 zur Vorbereitung der PV-Halbzeuge 30 für die Verbindung mit Anschlussadaptern 10 weitergereicht werden. Alternativ können die Vorrichtungen 100 und 110 getrennt voneinander, zum Beispiel an verschiedenen Standorten, vorhanden sein. In diesem Fall kann die Rolle 104 mit flexiblen PV-Halbzeugen 30 am Eingang der Vorrichtung 110 bereitgestellt werden (indem sie z. B. von einem Solarmodulhersteller angeliefert oder bezogen wird). Unabhängig davon, ob die Vorrichtungen 100 und 110 am gleichen Standort (z. B. als Teil einer Maschine) oder an unterschiedlichen Standorten angeordnet sind, können die PV-Halbzeuge 30 für die Verbindung mit den Anschlussadaptern 10 vorbereitet werden, wie dies in Bezug auf die 8 erläutert wird.
In Schritt 802, werden zu einer Rolle 104 aufgewickelte flexible PV-Halbzeuge 30 bereitgestellt. Jedes der flexiblen PV-Halbzeuge 30 weist mindestens eine erste Folienbahn, und mindestens eine zweite Folienbahn und zwischen der ersten und der zweiten Folienbahn liegende miteinander verschaltete Solarzellen oder organisch hergestellte Solarfilme auf. Jedes der flexiblen PV-Halbzeuge 30 weist einen Pluspol 32 und einen Minuspol 34 auf. In Schritt 804 wird je eine zwischen der ersten und der zweiten Folienbahn eingebettete (verkapselte) Kontaktierungsstelle 36, 38 des Pluspols 32 und des Minuspols 34 freigestellt (freigelegt). Die Kontaktierungsstellen 36, 38 werden derart freigestellt, dass ein erster (an dem Leiter 12 vorgesehener) Kontakt einer Eingangsseite der Anschlussadapter 10 mit der Kontaktierungsstelle 36 des Pluspols 32 verbindbar ist und ein zweiter (an dem Leiter 14 vorgesehener) Kontakt der Eingangsseite der Anschlussadapters 10 mit der Kontaktierungsstelle 38 des Minuspols 34 verbindbar ist. Durch die Freistellung der Kontaktierungsstellen 36, 38 ist eine leitende Verbindung der PV-Halbzeuge 30 und der Anschlussadapter 10 möglich. Die Kontaktierungsstellen 36, 38 können auf verschiedene Weise, z. B. durch Aufbohren, Lasern oder andersartiges Öffnen der unteren 16 und/oder oberen Schicht 18, freigelegt werden.
Die Vorrichtung 120 ist eine optionale Weiterverarbeitungsstation, die im Gesamtprozess auch entfallen kann. In der Vorrichtung 120 können, wenn vorhanden, die PV-Halbzeuge 30 auf die Montage an ihrem spezifischen Einsatzort vorbereitet werden. Die durchzuführende Vorbereitung kann von dem spezifischen Einsatzort und Einsatzzweck abweichen, z. B. ob eine Montage an einem Gebäude oder eine Integration in ein bestimmtes Produkt vorgesehen ist.
In der Vorrichtung 50 kann, wie in Bezug auf die 5 und 6 beschrieben, eine Rolle mit mehreren Anschlussadaptern 10 hergestellt werden. Die Anschlussadapter 10 können nun in dem Gesamtherstellungsvorgang verwendet werden, indem sie mit den vorbereiteten PV-Halbzeugen 30 verbunden werden. Die Anschlussadapter können jedoch auch unabhängig von dem in 7 dargestellten Gesamtherstellungsvorgang hergestellt werden. In diesem Fall ist es denkbar, dass die Anschlussadapter 10 am Ort der Herstellung der Anschlussadapter auf die PV-Halbzeuge aufgebracht werden (Vorrichtung oder Station 130) oder losgelöst von den PV-Halbzeugen 30 an den Montageort gebracht werden und dann vor Ort mit den PV-Halbzeugen verbunden werden (Vorrichtung oder Station 140). An dem Montageort können die Anschlussadapter 10, wie oben beispielhaft dargelegt, mit den PV-Halbzeugen verbunden werden, um auf diese Weise einsatzbereite und montierbare flexible Solarmodule zu erhalten. Die flexiblen Solarmodule können vor Ort in beliebige Produkte integriert oder an beliebigen Produkten angebracht werden.
Die vorstehend erläuterten Vorrichtungs- und Verfahrensdetails sind im Zusammenhang dargestellt. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass sie auch unabhängig voneinander sind und auch frei miteinander kombinierbar sind. Die in den Figuren gezeigten Verhältnisse der einzelnen Teile und Abschnitte hiervon zueinander und deren Abmessungen und Proportionen sind nicht einschränkend zu verstehen. Vielmehr können einzelne Abmessungen und Proportionen auch von den gezeigten abweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102010034634 B3 [0009]

Claims

Anschlussadapter (10) für ein flexibles Photovoltaik, PV, -Halbzeug (30), wobei der Anschlussadapter (10) umfasst: mindestens eine Schicht (16), beispielsweise aus einem flexiblen Material; und eine auf der mindestens einen Schicht (16) angeordnete Leiterstruktur, wobei eine Eingangsseite der Leiterstruktur derart angeordnet und ausgebildet ist, dass ein erster Kontakt der Eingangsseite mit einer Kontaktierungsstelle (36) eines Pluspols (32) des PV-Halbzeugs (30) verbindbar ist und ein zweiter Kontakt der Eingangsseite mit einer Kontaktierungsstelle (38) eines Minuspols (34) des PV-Halbzeugs (30) verbindbar ist.
Anschlussadapter (10) nach Anspruch 1, wobei der Anschlussadapter (10) derart mit dem PV-Halbzeug (30) verbindbar ist, dass die Position des ersten Kontakts der Eingangsseite mit der Position der Kontaktierungsstelle (36) des Pluspols (32) zumindest nahezu übereinstimmt und die Position des zweiten Kontakts der Eingangsseite mit der Position der Kontaktierungsstelle (38) des Minuspols (34) zumindest nahezu übereinstimmt.
Anschlussadapter (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Leiterstruktur zumindest teilweise flexibel ausgebildet ist, und/oder wobei der Anschlussadapter (10) zumindest teilweise flexibel ausgebildet ist, und/oder wobei die mindestens eine Schicht (16) zumindest teilweise flexibel, beispielsweise folienartig und/oder oder als Folie, ausgebildet ist.
Anschlussadapter (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Ausgangsseite der Leiterstruktur zum Abführen erzeugter elektrischer Leistung ausgebildet ist.
Anschlussadapter (10) nach Anspruch 4, wobei die Ausgangsseite der Leiterstruktur mit einer Anschlussdose (20) verbindbar ist oder eine Anschlussdose (20) umfasst, und/oder wobei die Ausgangsseite der Leiterstruktur mit Anschluss- oder Verbindungselementen verbindbar ist oder Anschluss- oder Verbindungselemente umfasst.
Anschlussadapter (10) nach Anspruch 5, wobei die Anschlussdose (20) an einer nach Außen weisenden Fläche der mindestens einen Schicht (16) des Anschlussadapters (10) anbringbar oder angebracht ist.
Anschlussadapter (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Ausgangsseite der Leiterstruktur, beispielsweise die Anschluss- oder Verbindungselemente, zumindest teilweise über die mindestens eine Schicht (16) des Anschlussadapters (10) vorsteht.
Anschlussadapter (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine nach Außen weisende Fläche der mindestens einen Schicht (16) des Anschlussadapters (10) zumindest teilweise derartig klebende Eigenschaften aufweist, dass der Anschlussadapter (10) mit der nach Außen weisenden Fläche auf das PV-Halbzeug (30) aufklebbar ist; und/oder wobei der Anschlussadapter (10) mit dem PV-Halbzeug (30) durch Crimpen, Schweißen und/oder Löten verbindbar ist.
Anschlussadapter (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Leiterstruktur zwei Leiter (12, 14), beispielsweise zwei L-förmige Leiter, umfasst.
Verfahren zum Herstellen von Anschlussadaptern (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 für flexible Photovoltaik, PV, -Halbzeuge (30), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen (602) einer zu einer Rolle (52) aufgewickelten Schicht (16) der Anschlussadapter (10); und Aufbringen (604) ein oder mehrerer Leiterstrukturen auf die Schicht (16), wobei eine Eingangsseite jeder Leiterstruktur derart angeordnet und ausgebildet ist, dass ein erster Kontakt der Eingangsseite mit einer Kontaktierungsstelle (36) eines Pluspols (32) eines der PV-Halbzeuge (30) verbindbar ist und ein zweiter Kontakt der Eingangsseite mit einer Kontaktierungsstelle (38) eines Minuspols (34) des PV-Halbzeugs (30) verbindbar ist.
Vorrichtung (50) zum Herstellen von Anschlussadaptern (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 für flexible Photovoltaik, PV, -Halbzeuge (30), wobei die Vorrichtung (50) umfasst: einen Aufbringabschnitt zum Aufbringen ein oder mehrerer Leiterstrukturen auf eine von einer Rolle (52) kommenden Schicht (16), wobei eine Eingangsseite jeder Leiterstruktur derart angeordnet und ausgebildet ist, dass ein erster Kontakt der Eingangsseite mit einer Kontaktierungsstelle (36) eines Pluspols (32) eines der PV-Halbzeuge (30) verbindbar ist und ein zweiter Kontakt der Eingangsseite mit einer Kontaktierungsstelle (38) eines Minuspols (34) des PV-Halbzeugs (30) verbindbar ist.
Verfahren zum Vorbereiten von PV-Halbzeugen (30) für das Aufbringen von Anschlussadaptern (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen (802) von zu einer Rolle (104) aufgewickelten flexiblen PV-Halbzeugen (30), wobei jedes der flexiblen PV-Halbzeuge (30) einen Pluspol (32) und einen Minuspol (34) aufweist; und Freistellen je einer eingebetteten Kontaktierungsstelle (36, 38) des Pluspols (32) und des Minuspols (34), wobei die Kontaktierungsstellen (36, 38) derart freigestellt werden, dass ein erster Kontakt einer Eingangsseite der Anschlussadapter (10) mit der Kontaktierungsstelle (36) des Pluspols (32) verbindbar ist und ein zweiter Kontakt der Eingangsseite der Anschlussadapters (10) mit der Kontaktierungsstelle (34) des Minuspols (38) verbindbar ist.