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Die Erfindung betrifft eine Anschlußdose für ein Solarmodul, ein Solarpaneel, ein Verfahren zum Herstellen einer Anschlußdose und eine Verwendung.
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Herkömmliche Solarmodule zur Erzeugung elektrischer Energie aus Sonnenlicht umfassen eine oder mehrere einzelne Solarzellen. Je nach gewünschter vom Solarmodul zur Verfügung zu stellenden Spannung und/oder Stromstärke werden einzelne Solarzellen innerhalb des Moduls parallel und/oder in Reihe geschaltet und damit zu Solarzellengruppen zusammengefaßt. Die Solarzellengruppen werden zu einem flachen Solarmodul zusammengefaßt.
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Die elektrischen Anschlüsse der Solarzellengruppen des Solarmoduls werden nach außen geführt. Bei partieller Verringerung der Bestrahlungsintensität durch Sonnenlicht auf einzelne Solarzellen bzw. Solarzellengruppen, beispielsweise durch Verschmutzung oder Schattenwurf, können unter anderem folgende Effekte auftreten:
- (1) Eine (gleichmäßige) Verringerung der Bestrahlungsintensität innerhalb der zusammen geschalteten Solarzellengruppen führt zu einer Leistungsverminderung der jeweiligen Solarzellengruppe.
- (2) Durch eine partielle Abschattung einer Solarzelle innerhalb einer Solarzellengruppe wirkt diese abgeschattete Solarzelle als Sperrdiode bzw. Widerstand innerhalb des Stromkreises der Solarzellengruppe, was zum einen dazu führen kann, daß die gesamte Solarzellengruppe keine elektrische Energie mehr liefern kann und zum anderen zu einer Beschädigung der abgeschatteten Solarzelle und damit zum dauerhaften Ausfall der Solarzellengruppe führen kann.
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In jedem Fall können zwischen den herausgeführten Anschlüssen der Solarzellengruppen eines Solarmoduls, je nach Bestrahlungsintensität auf die einzelnen Solarzellen, unterschiedliche Spannungen anliegen. Eine Reihenschaltung der Solarzellengruppen durch entsprechende Schaltung der nach außen geführten Anschlüsse führt analog zu den oben genannten Problemen.
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Um die mit der unterschiedlichen Bestrahlungsintensität der Solarzellen verbundenen Probleme zu vermeiden, werden herkömmlich sogenannte Bypass-Dioden verwendet, die elektrisch antiparallel zu den Solarzellengruppen geschaltet werden. Diese Bypass-Dioden haben die Wirkung, daß der Stromfluß durch das Solarmodul an Solarzellengruppen, welche eine nur geringe Leistung liefern, vorbei geleitet wird, d. h. die Anschlüsse dieser Solarzellengruppe eines Solarmoduls werden durch die Bypass-Diode kurz geschlossen und die entsprechende Solarzellengruppe dadurch überbrückt. Somit liefert eine solche Solarzellengruppe zwar keinen Anteil mehr zur Gesamtleistung des Solarmoduls, der Gesamtstromfluß durch das Solarpaneel ist jedoch im wesentlichen ungehindert und eine Beschädigung einzelner Solarzellen wird verhindert.
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Solarpaneele umfassen daher neben dem Solarmodul in der Regel eine elektrische Anschlußdose mit einer Vielzahl von Kontaktvorrichtungen und einer entsprechend angepaßten Anzahl von Bypass-Dioden. Ferner sind die Solarzellen in einem Solarmodul in der Regel durch flache dünne Leiterbänder miteinander verbunden. Diese Leiterbänder werden aus dem Solarmodul heraus geführt und mit den in der Anschlußdose angeordneten Kontaktvorrichtungen kontaktiert, so daß einerseits der erzeugte Strom aus dem Solarmodul heraus geführt werden kann und andererseits die Solarzellen, falls nötig, überbrückt werden können. Das mit der Anschlußdose versehene Solarmodul wird als Solarpaneel bezeichnet.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Anschlußdose, ein Solarpaneel und Verfahren bereitzustellen, welche eine einfache, materialsparende Montage der Anschlußdose ermöglichen. Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Anschlußdose gemäß einem Aspekt
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Anschlußdose für ein Solarmodul umfassend:
- – ein erstes elektrisches Anschlußkabel mit einem ersten elektrischen Leiter, welcher einen ersten solarmodulseitigen Endbereich aufweist, der mit einem zugeordneten elektrischen Leiter des Solarmoduls kontaktierbar ist,
- – ein zweites elektrisches Anschlußkabel mit einem zweiten elektrischen Leiter, welcher einen zweiten solarmodulseitigen Endbereich aufweist, der mit einem zugeordneten elektrischen Leiter des Solarmoduls kontaktierbar ist, und
- – zumindest eine Diode,
wobei der erste solarmodulseitige Endbereich einen zugeordneten ersten Anschluß der zumindest einen Diode unmittelbar kontaktiert und
wobei der zweite solarmodulseitige Endbereich einen zugeordneten zweiten Anschluß der zumindest einen Diode unmittelbar kontaktiert.
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Vorteilhafterweise ist die Anschlußdose mit einer Diode als Bypass-Diode zum Schutz des Solarmoduls versehen, ohne daß eine Leiterplatte oder andere elektrisch leitfähigen Bauelemente zum Kontaktieren der elektrischen Leiter des Solarmoduls mit den elektrischen Leitern der Anschlußkabel bzw. zum Kontaktieren der Diode mit den elektrischen Leitern der Anschlußkabel verwendet wird. Insbesondere kann die Anschlußdose leiterplattenfrei ausgeführt sein. Dadurch werden vorteilhafterweise zum einen Bauelemente eingespart, welche zum mittelbaren elektrischen Kontakt notwendig wären, und zum anderen wird der elektrische Widerstand durch das Reduzieren der elektrischen Kontakte und der damit verbundenen Übergangswiderstände minimiert. Die Kühlung der zumindest einen Diode kann vorteilhafterweise im wesentlichen über die Anschlüsse der Diode und die elektrischen Leiter der Anschlußkabel und zum geringen Teil über das die Diode umgebende elektrisch isolierende Material der Anschlußdose erfolgen, so daß vorteilhafterweise keine Kühlkörper in der Anschlußdose notwendig sind.
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Das erste und zweite Anschlußkabel weisen jedes zumindest einen elektrischen Leiter auf. Es versteht sich, daß die Anschlußkabel auch jeweils zwei, drei oder mehrerer elektrische Leiter ausweisen können. Die elektrischen Leiter können als Draht oder als Litze ausgebildet sein. Um den oder die elektrischen Leiter ist ein Mantel aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet, beispielsweise aus einem Kunststoff. Jedes Anschlußkabel bzw. jeder elektrische Leiter des Anschlußkabels weist einen solarmodulseitigen Endbereich und einen verbraucherseitigen Endbereich auf. An dem verbraucherseitigen Endbereich eines jeden Anschlußkabels kann ein Verbinder angeordnet sein, um einen externen Verbraucher elektrisch zu kontaktieren. Der solarmodulseitige Endbereich der elektrischen Leiter jedes Anschlußkabels wird mit einem zugeordneten elektrischen Leiter des Solarmoduls elektrisch verbunden. Der elektrische Kontakt zwischen einem der zugeordneten elektrischen Leiter des Solarmoduls und dem solarmodulseitige Endbereich eines der elektrischen Leiter eines der Anschlußkabel erfolgt in einem zugeordneten Solarmodulleiterkontaktbereich, welcher zumindest teilweise durch den elektrischen Leiter eines der Anschlußkabel und/oder durch einen zugeordneten Anschluß der Diode ausgebildet sein kann.
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Vorzugsweise ist der erste Anschluß der Diode an dem ersten solarmodulseitigen Endbereich und der zweite Anschluß der Diode an dem zweiten solarmodulseitigen Endbereich befestigt, insbesondere unlösbar befestigt. Durch das Befestigen kann gleichzeitig ein unmittelbarer elektrischer Kontakt zwischen dem elektrischen Leiter eines des Anschlußkabel mit dem zugeordneten Anschluß der Diode ausgebildet sein. Insbesondere kann der solarmodulseitige Endbereich des elektrischen Leiters mit dem zugeordneten Anschluß der Diode verlötet bzw. verschweißt sein. Dazu können der solarmodulseitige Endbereich des elektrischen Leiters des Anschlußkabel und der zugeordnete Anschluß der Diode zumindest bereichsweise parallel zueinander geführt sein, insbesondere im Bereich der Lötstelle bzw. Lötzone. Es versteht sich, daß der elektrischen Leiter des Anschlußkabel oder der Anschluß der Diode vorragen kann, so daß der Solarmodulleiterkontaktbereich durch den elektrischen Leiter des Anschlußkabels und/oder den Anschluß der Diode und/oder dem Lötmittel ausgebildet sein kann. Für den Fall, daß der elektrische Leiter des Anschlußkabels als Litze ausgebildet ist, kann der zugeordnete Anschluß der Diode auch zumindest bereichsweise in der Litze im solarmodulseitigen Endbereich aufgenommen bzw. damit verdrillt sein, um beispielsweise gemeinsam verlötet bzw. verschweißt zu werden. Beispielsweise können der elektrischen Leiter des Anschlußkabel und der Anschluß der Diode von dem Lötmittel im Bereich des Solarmodulleiterkontaktbereich vollständig oder teilweise umgeben sein. Insbesondere kann durch das Lötmittel ein im wesentlichen ebener Solarmodulleiterkontaktbereich ausgebildet sein, an welchem ein bandförmiger elektrischer Leiter des Solarmoduls anordenbar und damit verlötbar ist. Insbesondere kann der Solarmodulleiterkontaktbereich dann als Lötmitteldepot zum Verlöten des elektrischer Leiters des Solarmoduls mit dem Solarmodulleiterkontaktbereich dienen, wobei der elektrische Leiter des Solarmoduls und der Solarmodulleiterkontaktbereich zum verlöten bzw. verschweißen lediglich erwärmt werden muß. Dadurch können die elektrischen Leiter des Solarmoduls unmittelbar mit den zugeordneten Solarmodulleiterkontaktbereichen der Anschlußdose und die Anschlüsse der Diode unmittelbar mit dem elektrischen Leiter des zugeordneten Anschlußkabels bzw. dem zugeordneten Solarmodulleiterkontaktbereich elektrisch kontaktiert und insbesondere befestigt werden.
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Werden der elektrische Leiter eines der Anschlußkabel und einer der Anschlüsse der Diode miteinander verschweißt, so kann das Lötmittel vorteilhafterweise entfallen. Stattdessen können der elektrische Leiter und der Anschluß durch Widerstandsschweißen (also mittels eines elektrischen Stromes) partiell aufgeschmolzen und miteinander verbunden bzw. verschweißt werden. Eine Schweißdauer von etwa einer Sekunde oder weniger ist vorteilhafterweise kurz genug, um die Diode nicht durch thermische Einflüsse zu beschädigen.
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Alternativ kann das Befestigen und unmittelbare Kontaktieren eines Anschlusses der Diode mit dem elektrischen Leiter des zugeordneten Anschlußkabels auch durch ein Crimpen, Verkleben, Verschrauben oder Quetschen in einer Aderendhülse erfolgen. In dem Fall, daß der elektrische Leiter des Anschlußkabels als Litze ausgebildet ist, kann einer der Anschlüsse der Diode zumindest bereichsweise in der zugeordneten Litze im solarmodulseitigen Endbereichen aufgenommen bzw. damit verdrillt sein, um gemeinsam in einer Aderendhülse gequetscht zu werden. Die Aderendhülse kann dann den Solarmodulleiterkontaktbereich ausbilden. In diesem Fall können die elektrischen Leiter des Solarmoduls unmittelbar mit den zugeordneten Solarmodulleiterkontaktbereichen der Anschlußdose und mittelbar über die entsprechende Aderendhülse mit dem zugeordneten elektrischen Leiter des Anschlußkabels bzw. dem zugeordneten Anschluß der Diode elektrisch kontaktiert sein. Die Anschlüsse der Diode sind hingegen unmittelbar mit dem elektrischen Leiter des zugeordneten Anschlußkabels bzw. dem zugeordneten Solarmodulleiterkontaktbereich elektrisch kontaktiert und insbesondere daran befestigt.
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Die elektrischen Leiter des Solarmoduls können an den Solarmodulleiterkontaktbereichen mittels Klammern festgeklemmt oder damit verlötet werden. Die Klammern können rückstellfähig bzw. elastisch verformbar ausgebildet sein, um einen Anpreßdruck an den elektrischen Leitern und den zugehörigen Solarmodulleiterkontaktbereichen anzulegen. Dabei können die Klammern aus einem Metall, wie beispielsweise Federstahl, oder aus einem elektrisch nicht leitenden Kunststoff bestehen.
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Vorzugsweise umfaßt die Anschlußdose ein Gehäusebodenelement mit zumindest zwei Anschlußkabelaufnahmen, wobei in jede der Anschlußkabelaufnahmen ein zugeordnetes Anschlußkabel entlang einer Anschlußkabeleinführrichtung A einführbar ist, um mit der Anschlußkabelaufnahme in Reibschluß und/oder Formschluß zu gelangen.
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Das Gehäusebodenelement kann eine Anordnungsseite umfassen, welche ausgelegt ist, an einer Anschlußseite des Solarmoduls angeordnet zu sein. Bevorzugt ist die Anordnungsseite daher zumindest bereichsweise eben ausgebildet. Insbesondere kann das Gehäusebodenelement mittels eines Klebemittels an dem Solarmodul befestigt sein. Insbesondere an der der Anordnungsseite gegenüberliegenden Seite des Gehäusebodenelements können die Anschlußkabelaufnahmen angeordnet, bevorzugt einstückig mit dem Gehäusebodenelement ausgebildet sein. Bevorzugt ist das Gehäusebodenelement aus einem Kunststoff ausgebildet, insbesondere als ein Spritzgußteil.
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In jede der Anschlußkabelaufnahmen kann ein zugeordnetes Anschlußkabel entlang einer Anschlußkabeleinführrichtung A einführbar sein. Die Anschlußkabelaufnahmen sind bevorzugt derart dimensioniert, daß sie in Reibschluß und/oder Formschluß mit den zugeordneten Anschlußkabeln gelangen. Insbesondere können die Anschlußkabelaufnahmen rückstellfähig, insbesondere elastisch, verformbar ausgebildet sein, so daß sich die Anschlußkabelaufnahmen beim Einführen der Anschlußkabel verformen und insbesondere anschließend wieder rückstellen bzw. in ihre ursprünglich Form zurückkehren, so daß die Anschlußkabel in der entsprechenden Anschlußkabelaufnahme verrastet bzw. festgeklemmt sind. Die Anschlußkabelaufnahmen können deshalb eine Verlagerung eines aufgenommenen Anschlußkabels in einer Richtung senkrecht zur Anschlußkabeleinführrichtung A und bevorzugt auch entgegen der Anschlußkabeleinführrichtung A hemmen bzw. verhindern.
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Das Gehäusebodenelement kann weiter bevorzugt eine Diodenaufnahme aufweisen, welche ausgelegt ist, das Gehäuse der Diode zumindest bereichsweise aufzunehmen. Die Diode ist bevorzugt ebenfalls entlang der Anschlußkabeleinführrichtung A in die Diodenaufnahme einführbar, insbesondere gleichzeitig mit dem Einführen der Anschlußkabel in die Anschlußkabelaufnahmen. Die Diode ist nach der Aufnahme in die Diodenaufnahme vorteilhafterweise gegenüber einer Verlagerung in einer Richtung senkrecht zur Anschlußkabeleinführrichtung A gehemmt. Weiter bevorzugt kann die Diode in Reibschluß oder Formschluß mit der Diodenaufnahme gelangen, so daß auch eine Verlagerung entgegen der Anschlußkabeleinführrichtung A gehemmt ist.
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Vorzugsweise umfaßt die Anschlußdose zumindest ein Verriegelungselement, welches mit dem Gehäusebodenelement verriegelbar ist, wobei die Anschlußkabel durch das Verriegelungselement in der zugeordneten Anschlußkabelaufnahme gehalten sind. Es versteht sich, daß bevorzugt genau ein Verriegelungselement vorgesehen ist. Es können aber auch zwei, drei oder mehr Verriegelungselemente vorgesehen sein. Insbesondere kann das zumindest eine Verriegelungselement unlösbar mit dem Gehäusebodenelement verrastbar sein. Beispielsweise ist das Verriegelungselement aus Kunststoff, insbesondere als Spritzgußteil, ausgebildet. Neben den Anschlußkabeln kann auch die Diode durch das zumindest eine Verriegelungselement in der Diodenaufnahme gehalten bzw. befestigt sein. Dadurch ist die Konfiguration aus Anschlußkabeln und Diode vorteilhafterweise in ihrer Lage gesichert. Dadurch werden die elektrischen bzw. mechanischen Kontaktstellen zwischen den Anschlußkabeln und der Diode vorteilhafterweise mechanisch entlastet, da die einzelnen Anschlußkabel und die Diode im wesentlichen nicht relativ zueinander beweglich sind, sondern durch das Gehäusebodenelement und das Verriegelungselement in ihrer Position gehalten werden.
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Vorzugsweise weist das Gehäusebodenelement zumindest einen Gehäusebodenöffnungsbereich auf, durch welchen die elektrischen Leiter des Solarmoduls entlang einer Einführrichtung E zumindest bereichsweise einführbar sind, um mit den zugeordneten Solarmodulleiterkontaktbereichen kontaktiert zu werden. Das Einführen der elektrischen Leiter des Solarmoduls in bzw. durch den Gehäusebodenöffnungsbereich kann insbesondere kraftfrei erfolgen.
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Vorzugsweise umfaßt die Anschlußdose eine Gehäusevorrichtung mit einem Gehäuseöffnungsbereich, welcher durch einen Deckel verschließbar ist. Der Gehäuseöffnungsbereich kann einen Hohlraum in der Anschlußdose bzw. in der Gehäusevorrichtung ausbilden, in welchem zumindest bereichsweise die solarmodulseitigen Endbereiche der Anschlußkabel bzw. die Solarmodulleiterkontaktbereiche angeordnet sind. Weiter können die elektrischen Leiter des Solarmoduls in den Hohlraum eingeführt werden, vorzugsweise entlang einer Einführrichtung E durch einen Gehäusebodenöffnungsbereich des Gehäusebodenelements, um in dem Hohlraum mit den zugehörigen Solarmodulleiterkontaktbereichen kontaktiert zu werden. Nach dem Kontaktieren kann der Hohlraum mit einem Deckel feuchtigkeitsdicht verschlossen werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Hohlraum nach dem Kontaktieren mit einer Vergußmasse, beispielsweise einem Kunstharz, ausgegossen werden.
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Vorzugsweise ist die Gehäusevorrichtung durch zumindest bereichsweises Auftragen und Aushärten eines flüssigen Gehäusematerials auf die zumindest zwei elektrische Anschlußkabel, das Verriegelungselement und/oder das Gehäusebodenelement ausgebildet.
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Bevorzugt ist die Gehäusevorrichtung der Anschlußdose spritzgegossen, wobei die zumindest eine Diode und zumindest bereichsweise die Anschlußkabel in dem Gehäusematerial der Anschlußdose eingebettet sind und von dem Gehäusematerial der Anschlußdose umgeben sind. Vorzugsweise wird beim Spritzgießen der Gehäusevorrichtung ein flüssiges, insbesondere thermisch geschmolzenes Gehäusematerial verwendet, beispielsweise ein thermoplastisches Elastomer (TPE). Die Schmelztemperatur des Gehäusematerials beträgt hierbei zwischen etwa 250°C und etwa 400°C, bevorzugt zwischen etwa 300°C und etwa 380°C, insbesondere zwischen etwa 300°C und etwa 350°C. Das geschmolzene Gehäusematerial wird auf bzw. um die zumindest eine Bypass-Diode und einen Bereich der Anschlußkabel sowie, falls vorhanden, die Anschlußkabelaufnahmen, das zumindest eine Verriegelungselement und/oder das Gehäusebodenelement gespritzt. Die Anschlußkabel werden mittels des erstarrten Gehäusematerials dann untereinander und mit den weiteren Elementen mechanisch verbunden.
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Die zumindest eine Diode wird bevorzugt vollständig von dem geschmolzenen Gehäusematerial umgeben und in dieses eingebettet und somit insbesondere feuchtigkeitsdicht von der Umgebung abschlossen. Das optionale Verriegelungselement kann bevorzugt eine Aufnahme für die zumindest eine Diode aufweisen. Besonders bevorzugt kann die zumindest eine Diode zwischen dem Verriegelungselement und dem Gehäusebodenelement angeordnet, insbesondere im wesentlichen eingeschlossen, sein. Insbesondere kann die zumindest eine Diode derart eingeschlossen sein, daß das Gehäuse der Diode beim Ausbilden der Gehäusevorrichtung frei von dem geschmolzenen Gehäusematerial bleibt.
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Das geschmolzene Gehäusematerial kühlt anschließend aus und erstarrt, wobei die Gehäusevorrichtung gebildet wird. Die Anschlußdose kann zu einem späteren Zeitpunkt an einem Solarmodul angeordnet und angeschlossen werden.
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Somit kann die Anschlußdose in sehr einfacher und kosteneffizienter Weise hergestellt werden. Zu einen ist die Anschlußdose frei von Leiterplatten bzw. Stanzbauteilen, welche die einzelnen Bauelemente, wie beispielsweise die zumindest eine Diode oder Kontaktelemente, ausbilden bzw. mechanisch oder elektrisch verbinden. Die zumindest eine Diode ist unmittelbar mit den elektrischen Leitern der Anschlußkabel kontaktiert, welche auch unmittelbar mit den elektrischen Leitern des Solarmoduls kontaktiert werden können. Die aus Metall gefertigten elektrisch leitfähigen Bauelemente sind somit minimal, da keine dieser Bauelemente entfernt werden kann ohne die Funktion der Anschlußdose zu beeinträchtigen. Zu anderen muß die Gehäusevorrichtung nicht vorgefertigt werden und die zumindest eine Diode und die Anschlußkabel müssen nicht in einer vorgefertigten Gehäusevorrichtung angeordnet werden. Vielmehr können in einfacher Weise die zumindest eine Diode und die Anschlußkabel an dem Gehäusebodenelement angeordnet und mit geschmolzenem Gehäusematerial umgeben werden. Das Umgeben mit dem Gehäusematerial kann bei hohem Druck und hoher Temperatur erfolgen.
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Solarpaneel gemäß einem Aspekt
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Solarpaneel umfassend:
- – zumindest ein im wesentlichen plattenförmiges Solarmodul und
- – zumindest eine erfindungsgemäße Anschlußdose,
wobei das Solarmodul zumindest zwei elektrische Leiter umfaßt, welche mit einem zugeordneten Solarmodulleiterkontaktbereich der Anschlußdose verbunden sind.
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In anderen Worten kann das Solarpaneel zumindest eine erfindungsgemäße Anschlußdose sowie ein Solarmodul mit zumindest einer spannungserzeugenden Solarzelle bzw. Solarzellengruppe umfassen, wobei zumindest zwei elektrische Leiter, die mit der zumindest einen Solarzelle bzw. Solarzellengruppe verbunden sind, an einer Oberfläche des Solarmoduls aus diesem herausgeführt sind. Insbesondere können die elektrischen Leiter an einer Anschlußseite herausgeführt sein, die bei betriebsgemäßem Gebrauch des Solarpaneels eine sonnenabgewandte Seite des Solarmoduls ist. Es versteht sich, daß das Solarmodul auch 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, usw. Solarzellen bzw. Solarzellengruppen aufweisen kann und entsprechend 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 usw. elektrische Leiter umfaßt.
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Verwendung gemäß einem Aspekt
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung einer Anschlußdose mit den oben beschriebenen Merkmalen, zur Anordnung an einem Solarmodul als Anschlußdose. Dabei wird die Anschlußdose zweckmäßigerweise an der Anschlußseite des Solarmoduls angeordnet. Insbesondere kann danach die Anschlußdose mit dem Solarmodul elektrisch verbunden werden. Weiterhin kann die Anschlußdose verwendet werden, um das Solarmodul mit weiteren Solarmodulen oder elektrischen Verbrauchern zu verbinden.
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Verfahren gemäß einem Aspekt
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Anschlußdose mit den Schritten:
- – Kontaktieren eines ersten Anschlusses einer Diode unmittelbar mit einem ersten solarmodulseitigen Endbereich eines ersten elektrischen Leiters eines ersten elektrischen Anschlußkabels;
- – Kontaktieren eines zweiten Anschlusses der Diode unmittelbar mit einem zweiten solarmodulseitigen Endbereich eines zweiten elektrischen Leiters eines zweiten elektrischen Anschlußkabels;
- – Anordnen zumindest eines Bereichs des ersten elektrischen Anschlußkabels in einer Anschlußkabelaufnahme eines Gehäusebodenelements;
- – Anordnen zumindest eines Bereichs des zweiten elektrischen Anschlußkabels in einer Anschlußkabelaufnahme des Gehäusebodenelements;
- – Anordnen oder Ausbilden einer Gehäusevorrichtung an dem Gehäusebodenelement und/oder eines Bereiches des ersten und zweiten Anschlußkabels.
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Bevorzugt erfolgt mit dem Anordnen der Anschlußkabel in die zugehörigen Anschlußkabelaufnahmen des Gehäusebodenelements auch die Aufnahme der Diode in eine Diodenaufnahme des Gehäusebodenelements.
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Vorzugsweise umfaßt das Verfahren den zusätzlichen Schritt:
- – Verriegeln zumindest eines Verriegelungselements mit dem Gehäusebodenelement, wobei die Anschlußkabel in der zugeordneten Anschlußkabelaufnahme gehalten sind.
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Dieser Schritt wird bevorzugt vor dem Anordnen bzw. Ausbilden der Gehäusevorrichtung ausgeführt. Durch das Verriegelungselement kann auch die zumindest eine Diode in der Diodenaufnahme gehalten werden.
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Verwendung gemäß einem Aspekt
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung einer Anordnung umfassend:
- – ein erstes elektrisches Anschlußkabel mit einem ersten elektrischen Leiter, welcher einen ersten Endbereich aufweist,
- – ein zweites elektrisches Anschlußkabel mit einem zweiten elektrischen Leiter, welcher einen zweiten Endbereich aufweist, und
- – eine Diode, wobei der erste Endbereich einen zugeordneten ersten Anschluß der Diode unmittelbar kontaktiert und wobei der zweite solarmodulseitige Endbereich einen zugeordneten zweiten Anschluß der zumindest einen Diode unmittelbar kontaktiert,
zum Ausbilden einer Anschlußdose für ein Solarmodul, wobei die Anordnung derart in der Anschlußdose angeordnet wird, daß der erste Endbereich und der zweite Endbereich mit einem zugeordneten elektrischen Leiter des Solarmoduls kontaktierbar ist.
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Figurenbeschreibung
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Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft erläutert. Es zeigen:
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1: eine perspektivische Explosionsansicht einer Anschlußdose;
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2: eine perspektivische Detailansicht der in 1 gezeigten Anschlußdose; und
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3: eine Schnittansicht eines Details der in 1 gezeigten Anschlußdose.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Solarpaneels 1 mit einem plattenförmigen Solarmodul 3. Auf einer Bestrahlungsseite (nicht gezeigt) des Solarmoduls 3 ist zumindest eine spannungserzeugende Solarzelle angeordnet. Elektrische Leitungen 5a, 5b, welche mit der zumindest einen spannungserzeugenden Solarzelle elektrisch verbunden sind, werden auf einer Anschlußseite 4 aus dem Solarmodul 3 herausgeführt. Die Anschlußseite 4 ist bevorzugt der Bestrahlungsseite gegenüberliegend bzw. entgegengesetzt. Die elektrischen Leitungen 5a, 5b haben bevorzugt die Form von Leiterbändern 5a, 5b. Eine Anschlußdose 7 ist an bzw. auf der Anschlußseite 4 des Solarmoduls 3 an bzw. auf diesem angeordnet. Die Anschlußseite 4 des Solarmoduls 3 erstreckt sich im wesentlichen entlang einer Richtung X und einer Richtung Y. Eine dritte Richtung Z steht auf den Richtungen X und Y senkrecht, d. h. senkrecht auf der Anschlußseite 4 des Solarmoduls 3, so daß die drei Richtungen X, Y, und Z ein orthogonales Koordinatensystem bilden. Die Anschlußdose 7 weist eine Gehäusevorrichtung 9 auf, welche einen Öffnungsbereich 11 und einen Deckel 13 zum Verschließen des Öffnungsbereichs umfaßt, sowie ein Gehäusebodenelement 15 mit einem Gehäusebodenöffnungsbereich 17. Das Gehäusebodenelement 15 umfaßt eine Anordnungsseite 19, welche ausgelegt ist, an der Anschlußseite 4 des Solarmoduls 3 angeordnet zu sein. Bevorzugt ist die Anordnungsseite 19 zumindest bereichsweise eben. Insbesondere kann das Gehäusebodenelement 15 mittels eines Klebemittels an dem Solarmodul 3 befestigt sein.
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Die in 1 gezeigte bevorzugte Ausführungsform weist zwei Anschlußkabel 21a, 21b und eine Diode 23 auf, welche als Bypass-Diode 23 die zwei Anschlußkabel 21a, 21b elektrisch miteinander verbindet.
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Die 2 zeigt eine perspektivische Detailansicht des in 1 gezeigten Solarpaneels 1 und eines Teils der darauf montierten Anschlußdose 7 aus einer anderen Perspektive. Die 3 zeigt eine Schnittansicht durch die in den 1 und 2 gezeigten zwei Anschlußkabel 21a, 21b und Diode 23.
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Ein erstes der elektrischen Anschlußkabel 21a weist einen ersten elektrischen Leiter 25a auf, dessen erster solarmodulseitiger Endbereich 27a mit einem ersten Anschluß 23a der Diode 23 unmittelbar elektrisch kontaktiert ist. Entsprechend weist ein zweites der elektrischen Anschlußkabel 21b einen zweiten elektrischen Leiter 25b auf, dessen erster solarmodulseitiger Endbereich 27b mit einem zweiten Anschluß 23b der Diode 23 unmittelbar elektrisch kontaktiert ist. Bevorzugt können der erste solarmodulseitige Endbereich 27a des ersten elektrischen Leiters 25a und der erste Anschluß 23a der Diode 23 miteinander, insbesondere unlösbar, befestigt sein. Entsprechend können vorzugsweise der zweite solarmodulseitige Endbereich 27b des zweiten elektrischen Leiters 25b und der zweite Anschluß 23b der Diode 23 miteinander, insbesondere unlösbar, befestigt sein. Das Befestigen kann bevorzugt durch ein Verlöten bzw. Verschweißen der Anschlüsse 23a, 23b mit den solarmodulseitigen Endbereichen 27a, 27b erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann das Befestigen auch durch ein Crimpen, Verkleben, Verschrauben, Quetschen in einer Aderendhülse usw. erfolgen. Durch das Befestigen kann gleichzeitig die elektrische Kontaktierung der miteinander befestigten Elemente erfolgen. Vorteilhafterweise können die beiden Anschlußkabel 21a, 21b mittels der Diode 23 miteinander mechanisch derart verbunden werden, daß die den solarmodulseitigen Endbereichen 27a, 27b einen vorbestimmten Abstand d zueinander aufweisen. Der Abstand d kann etwa 10 mm bis etwa 100 mm, bevorzugt etwa 20 mm bis etwa 60 mm betragen. Der Abstand d entspricht dabei im wesentlichen dem Abstand zwischen den elektrischen Leitern 5a, 5b des Solarmoduls 3.
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Bevorzugt kann die Diode 23 als Axial-Diode 23 ausgebildet sein, deren Anschlüsse 23a, 23b einen im wesentlichen rechtwinkligen Knick- bzw. Biegebereich 29a, 29b aufweisen. Insbesondere können die solarmodulseitigen Endbereichen 27a, 27b in einem zugeordneten den solarmodulseitigen Endbereichen 27a, 27b an den entsprechenden Anschlüssen 23a, 23b befestigt sein. Bevorzugt verlängern die Anschlüsse 23a, 23b der Diode 23 dann die den solarmodulseitigen Endbereichen 27a, 27b in ihrer Erstreckung. Die Anschlüsse 23a, 23b der Diode 23 können dann in ihrem Endbereich mit einem zugeordneten elektrischen Leiter 5a, 5b des Solarmoduls 3 elektrisch kontaktieren und somit als Solarmodulleiterkontaktbereiche 31a, 31b fungieren.
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Alternativ können die solarmodulseitigen Endbereichen 27a, 27b parallel zu den entsprechenden Anschlüssen 23a, 23b angeordnet und damit, beispielsweise durch Löten, befestigt sein. Für den Fall, daß die elektrischen Leiter 25a, 25b als Litze ausgebildet sind, können die Anschlüsse 23a, 23b der Diode 23 auch zumindest bereichsweise in den zugeordneten Litzen im Bereich der solarmodulseitigen Endbereichen 27a, 27b aufgenommen bzw. damit verdrillt sein, um beispielsweise gemeinsam verlötet bzw. verschweißt zu werden oder mit einer Aderendhülse (nicht gezeigt) verquetscht zu werden. Insbesondere kann beim Verlöten der solarmodulseitigen Endbereichen 27a, 27b mit den zugeordneten die Anschlüssen 23a, 23b genügend Lötmittel aufgebracht und verlötet werden, daß die solarmodulseitigen Endbereichen 27a, 27b und die Anschlüsse 23a, 23b zumindest bereichsweise von dem Lötmittel umhüllt sind. In Abhängigkeit davon, wie die Anschlüsse 23a, 23b mit den der solarmodulseitigen Endbereichen 27a, 27b verbunden sind, können die Solarmodulleiterkontaktbereiche 31a, 31b durch die solarmodulseitigen Endbereiche 27a, 27b, die Anschlüsse 23a, 23b der Diode 23, die Aderendhülsen und/oder das Lötmittel ausgebildet sein.
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Wie in der 2 gezeigt, können die Solarmodulleiterkontaktbereiche 31a, 31b bevorzugt unmittelbar mit einem zugeordneten elektrischen Leiter 5a, 5b des Solarmoduls 3 kontaktiert sein. Dadurch werden vorteilhafterweise zum einen Bauelemente eingespart, welche zum mittelbaren elektrischen Kontakt notwendig wären, und zum anderen wird der elektrische Widerstand durch das Reduzieren der elektrischen Kontakte minimiert. Die elektrischen Leiter 5a, 5b des Solarmoduls können mit den Solarmodulleiterkontaktbereichen 31a, 31b verlötet bzw. verschweißt werden.
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Alternativ können die elektrischen Leiter 5a, 5b an den Solarmodulleiterkontaktbereichen 31a, 31b mittels Klammern 33a, 33b festgeklemmt werden. Die Klammern 33a, 33b sind vorzugsweise rückstellfähig verformbar ausgebildet, um einen Anpreßdruck an den elektrischen Leiter 5a, 5b und den Solarmodulleiterkontaktbereichen 31a, 31b anzulegen. Dabei können die Klammern 33a, 33b aus einem Metall, wie beispielsweise Federstahl, oder aus einem Kunststoff bestehen. Besonders bevorzugt können die Klammern 33a, 33b an dem Deckel 13 befestigt sein, so daß ein Schließen des Deckels 13 durch eine Verlagerung des Deckels 13 entgegen der Richtung Z ein Zusammenklammern der elektrischen Leiter 5a, 5b mit den Solarmodulleiterkontaktbereichen 31a, 31b bewirkt.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt, umfaßt die Anschlußdose 7 ein Gehäusebodenelement 15 mit einer Diodenaufnahme 35 und zwei Anschlußkabelaufnahmen 37a, 37b. Die Diodenaufnahme 35 ist ausgelegt, das Gehäuse der Diode 23 zumindest bereichsweise aufzunehmen, so daß die Diode 23 gegenüber einer Verlagerung in X-Richtung und/oder in Y-Richtung gehemmt ist. In jede der Anschlußkabelaufnahmen 37a, 37b kann ein zugeordnetes Anschlußkabel 21a, 21b entlang einer Anschlußkabeleinführrichtung A eingeführt werden. Die Anschlußkabeleinführrichtung A ist in der gezeigten Ausführungsform entgegen der Z-Richtung orientiert. Die Anschlußkabelaufnahmen 37a, 37b sind derart dimensioniert, daß sie in Reibschluß und/oder Formschluß mit den zugeordneten Anschlußkabeln 21a, 21b gelangen. Insbesondere können die Anschlußkabelaufnahmen 37a, 37b rückstellfähig, insbesondere elastisch, verformbar ausgebildet sein, so daß sich die Anschlußkabelaufnahmen 37a, 37b beim Einführen der Anschlußkabel 21a, 21b verformen und insbesondere anschließend wieder rückstellen, so daß die Anschlußkabel 21a, 21b in der entsprechenden Anschlußkabelaufnahme 37a, 37b verrastet bzw. festgeklemmt sind. Die Anschlußkabelaufnahmen 37a, 37b können deshalb eine Verlagerung der Anschlußkabeln 21a, 21b in X-Richtung, in Y-Richtung und/oder in Z-Richtung hemmen.
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Zusätzlich kann die Anschlußdose 7 zumindest ein Verriegelungselement 39 aufweisen, welches mit dem Gehäusebodenelement 15 verriegelbar ist. Durch das Verriegelungselement 39 können die Anschlußkabel 21a, 21 in der zugeordneten Anschlußkabelaufnahme 37a, 37b gehalten werden. Dadurch ist die Konfiguration aus Anschlußkabeln 21a, 21b und Diode 23 in ihrer Lage gesichert, so daß die einzelnen Bestandteile dieser Konfiguration im wesentlichen nicht relativ zueinander beweglich sind. Dadurch können die elektrischen bzw. mechanischen Kontaktstellen der einzelnen Bestandteile vor mechanischer Beanspruchung geschützt werden. Zum Ausbilden der Anschlußdose 7 kann daher diese Konfiguration vorgefertigt werden, um anschließend mit dem Gehäusebodenelement 15 verbunden zu werden, welches die Konfiguration während der weiteren Schritte zum Ausbilden der Anschlußdose 7 schützt.
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Das Gehäusebodenelement 15 weist einen oder mehrere Gehäusebodenöffnungsbereich(e) 17 auf, durch welchen die elektrischen Leiter 5a, 5b des Solarmoduls 3 entlang einer Einführrichtung E zumindest bereichsweise einführbar sind, um mit den zugeordneten Solarmodulleiterkontaktbereichen 31a, 31b kontaktiert zu werden. Das Einführen der elektrischen Leiter 5a, 5b kann insbesondere kraftfrei erfolgen.
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Die Gehäusevorrichtung 9 kann vorgefertigt sein und nach dem Anordnen des Verriegelungselements 39 an dem Gehäusebodenelement 15 angeordnet bzw. befestigt werden. Dabei können Gehäusebodenelement 15 und Gehäusevorrichtung 9 miteinander, insbesondere feuchtigkeitsdicht, verklebt werden.
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Bevorzugt wird die Gehäusevorrichtung 9 jedoch durch ein zumindest bereichsweises Auftragen und Aushärten eines flüssigen Gehäusematerials auf das Gehäusebodenelement 15 und das Verriegelungselement 39 ausgebildet. Dabei können auch die Anschlußkabel 21a, 21 und die solarmodulseitigen Endbereiche 27a, 27b zumindest bereichsweise von dem Gehäusematerial benetzt bzw. bedeckt bzw. umhüllt werden. Besonders bevorzugt kann die Gehäusevorrichtung 9 der Anschlußdose 7 durch Spritzgießen hergestellt werden. Vorteilhafterweise können die zumindest eine Diode 23 und bereichsweise die Anschlußkabel 21a, 21b in der Gehäusevorrichtung feuchtigkeitsdicht eingebettet sein, wobei insbesondere eine Feuchtigkeitsdichtheit gemäß der Norm IP67 erreicht wird. Weiter werden die Elemente der Anschlußdose 7 mit Ausnahme des Deckels 13 und der Klammern 33a, 33b miteinander unlösbar verbunden. Insbesondere sind die Anschlußkabel 21a, 21, die Diode 23 und das Gehäusebodenelement 15 miteinander unlösbar verbunden. Der Begriff „unlösbar” bedeutet dabei, daß ein Lösen bzw. Trennen der Elemente voneinander die nicht reparable Zerstörung der Anschlußdose 7 bedingt.
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Mit dem Ausbilden der Gehäusevorrichtung 9 ist die Anschlußdose bereit, um an dem Solarmodul 3 angeordnet bzw. befestigt und damit elektrisch verbunden zu werden. Nach oder zeitgleich mit dem elektrischen Anschluß der elektrischen Leiter 5a, 5b des Solarmoduls 3 mit den zugeordneten Solarmodulleiterkontaktbereichen 31a, 31b kann der Öffnungsbereich 11 der Gehäusevorrichtung 9 mittels des Deckels 13 feuchtigkeitsdicht verschlossen werden. Bevorzugt kann das Innere der Anschlußdose 7 bzw. des Öffnungsbereichs 11 mit einer elektrisch isolierenden Vergußmasse, beispielsweise einem Kunstharz, ausgegossen werden.
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Bei betriebsgemäßem Gebrauch des Solarpaneels 1 zur Gewinnung elektrischer Energie aus Sonnenlicht fließt ein elektrischer Strom beispielsweise durch den elektrischen Leiter 25a des ersten Anschlußkabels 21a über den zugeordneten Solarmodulleiterkontaktbereichen 31a und den elektrischen Leiter 5a des Solarmoduls 3 durch die zumindest eine Solarzelle des Solarmoduls 3 und anschließend zurück über den elektrischen Leiter 5b und den damit verbundenen Solarmodulleiterkontaktbereich 31b durch den zweiten elektrischen Leiter 25b des zweiten Anschlußkabels 21b. Weitere Bauelemente werden innerhalb des Solarpaneels 1 nicht durchflossen. Mittels der Anschlußkabel 21a, 21b kann die durch das Solarpaneel erzeugte elektrische Energie einem externen Verbraucher zur Verfügung gestellt werden.
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Für den Fall, daß das Solarpaneel abgeschattet wird, kann der Strom von dem elektrischen Leiter 25a des ersten Anschlußkabels 21a über den ersten solarmodulseitigen Endbereich 27a, den ersten Anschluß 23a, die Diode 23, den zweiten Anschluß 23b, den zweiten solarmodulseitigen Endbereich 27b zum zweiten elektrischen Leiter 25b des zweiten Anschlußkabels 21b fließen. Auch in diesem Fall werden keine weiteren Bauelemente innerhalb des Solarpaneels 1 vom Strom durchflossen. Das Solarpaneel wird in diesem Fall überbrückt und stellt keine elektrische Energie zur Verfügung.
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Die Sperrichtung der Diode 23 ist antiparallel zu der betriebsgemäßen Stromrichtung des Stroms geschaltet, der über das Solarmodul 3 über die elektrischen Leiter 5a, 5b fließt. Sollte wie im obigen Beispiel aufgrund einer Abschattung oder aus einem anderen Grund die elektrische Verbindung, welche über das Solarmodul 3 verläuft, einen Widerstand aufweisen, so daß der Spannungsabfall zwischen den elektrischen Leitern 5a, 5b einen vorbestimmbaren Schwellwert überschreitet, so verliert die entsprechende (Bypass-)Diode 23 ihre Sperrwirkung und stellt einen Kurzschluß zwischen den elektrischen Leitern 25a, 25b der Anschlußkabel her.
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Vorzugsweise fließt der Gesamtstrom des Solarpaneels dadurch nicht durch das überbrückte Solarmodul 3, wodurch dort weder elektrische Leistungsverluste durch den erhöhten Widerstand des Solarmoduls 3 noch eine Beschädigung des Solarmoduls 3, beispielsweise durch Erwärmung aufgrund der elektrischen Verlustleistung, auftreten. Vielmehr fließt der elektrische Strom durch die Diode 23 bzw. Bypass-Diode 23.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Solarpaneel
- 3
- Solarmodul
- 4
- Anschlußseite des Solarmoduls 3
- 5a, 5b
- elektrischer Leiter des Solarmodul 3
- 7
- Anschlußdose
- 9
- Gehäuse
- 11
- Öffnungsbereich
- 13
- Deckel
- 15
- Gehäusebodenelement
- 17
- Gehäusebodenöffnungsbereich
- 19
- Anordnungsseite
- 21a, 21b
- Anschlußkabel
- 23
- Diode, Bypass-Diode
- 25a, 25b
- elektrische Leiter der Anschlußkabel 21a, 21b
- 27a, 27b
- solarmodulseitige Endbereich der Anschlußkabel 21a, 21b
- 29a, 29b
- Knick- bzw. Biegebereich
- 31a, 31b
- Solarmodulleiterkontaktbereiche
- 33a, 33b
- Klammern
- 35
- Diodenaufnahme
- 37a, 37b
- Anschlußkabelaufnahme
- 39
- Verriegelungselement
- A
- Anschlußkabeleinführrichtung
- E
- Einführrichtung
- X, Y, Z
- Richtung
