DE102016115440B4 - Dioden-Kontaktierung für ein Solarmodul und ein Verfahren zur Kontaktierung einer Diode für ein Solarmodul - Google Patents

Dioden-Kontaktierung für ein Solarmodul und ein Verfahren zur Kontaktierung einer Diode für ein Solarmodul Download PDF

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Abstract

Dioden-Kontaktierung für ein Solarmodul mit zumindest einer Solarzelle, die mit zumindest zwei Querverbindern (110, 120) kontaktiert ist, mit folgenden Merkmalen:
einen ersten Querverbinder (110), der erste Haltemittel (111, 140) an einem Endbereich (112) aufweist;
einen zweiten Querverbinder (120), der zweite Haltemittel (121, 140) an einem Endbereich (122) aufweist;
wobei die ersten Haltemittel (111, 140) und die zweiten Haltemittel (121, 140) die Diode (130) mit einem ersten Kontakt (131) und einem zweiten Kontakt (132) ohne einen Fixierungsprozess, insbesondere ohne Schweißen oder Löten, halten,
wobei der erste und der zweite Querverbinder (110, 120) als Kontaktflächen gebildet sind, und
die ersten Haltemittel (111, 140) einen aufgespreizten Abschnitt (111) des ersten Querverbinders (110), in dem der erste Kontakt (131) eingesetzt ist, umfassen, und/oder
die zweiten Haltemittel (121, 140) einen aufgespreizten Abschnitt (121) des zweiten Querverbinders (120), in dem der zweite Kontakt (132) eingesetzt ist, umfassen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Dioden-Kontaktierung für ein Solarmodul und ein Verfahren zur Kontaktierung einer Diode für das Solarmodul und insbesondere auf einen Diodenhalter mittels Querverbinder für ein Solarmodul.
  • Hintergrund
  • In Anschlussdosen von Solarmodulen ist zumindest eine Diode ausgebildet, um eine Überbrückung zumindest eines Teils des Solarmoduls zu bewirken, falls die Gefahr einer Überlastung von einige Solarzellen in dem Solarmodul besteht. Diese Diode kann mit Enden von sogenannten Querverbindern, die die Solarzellen verbinden, beispielsweise fest verbunden werden (z.B. durch Schweißen oder Löten). Dazu sind die Dioden zu fixieren.
  • In konventionellen Anschlussdosen für Solarmodule sind beispielsweise sogenannte Rails (Kontaktschienen) vorhanden, mit deren Hilfe die Diode fixiert werden kann. Es gibt jedoch auch Anschlussdosen, die keine Rails aufweisen. In solchen Anschlussdosen wird die erforderliche Diode vor einem Schweißprozess an eine richtige Position gehalten. Dies kann beispielsweise durch eine separate Halterung in der Anschlussdose geschehen. Ein Nachteil dieser Vorgehensweise ist, dass dadurch höhere Kosten erforderlich sind, um beispielsweise ein entsprechend angepasstes Spritzgusswerkzeug zu erzeugen. Außerdem ist hiermit ein erhöhter Kunststoffverbrauch verbunden. Eine andere Lösung besteht in einer automatisierten Halterung (z.B. durch einen 6-Arm Roboter), die die Diode vor dem Schweißprozess an der richtigen Position hält.
  • 9A, 9B veranschaulichen schematisch eine konventionelle Halterung/Kontaktierung einer Diode 830 an einem ersten Querverbinder 810 und einem zweiten Querverbinder 820, beispielsweise durch einen Roboter (nicht gezeigt). Die Diode 830 wird an einer vorbestimmten Position relativ zu dem ersten und zweiten Querverbinder 810, 820 gehalten. Die 9A zeigt dabei eine seitliche Ansicht der Diode 830 relativ zu den Querverbindern 810, 820 und die 9B zeigt eine Draufsicht.
  • Weitere konventionelle Kontaktierungen sind in den folgenden Dokumenten offenbart. DE 10 2008 023 108 A1 offenbart einen Kantenverbinder für ein Solarmodul mit wenigstens einer Diode. DE 10 2012 207 168 A1 offenbart ein Photovoltaikmodul, aufweisend mehrere Strings aus in Reihe geschalteten Solarzellen. DE 10 2014 105 598 A1 offenbart eine Bypassanordnung in einem Glas-Glas-Solarmodul-Laminat mit Solarzellen. EP 2 475 014 A2 offenbart ein Photovoltaikmodul mit einer laminierten Bypassdiode. AT 012 235 U1 offenbart eine Anschlussdose für eine Photovoltaikmodulelement. DE 10 2015 212 789 A1 offenbart ein Solarmodul und ein Verfahren zu dessen Reparatur bzw. Nachrüstung. DE 10 2015 111 696 A1 offenbart ein Solarmodul mit direkter Kontaktierung einer Bypass-Diode mit einem Querverbinder. US2015/0171788A1 offenbart eine Anschlussdose für ein Solarmodul mit einer Bypassdiode. DE 20 2005 018 884 U1 offenbart eine Anschlussdose für ein Solarpaneel sowie Solarpaneel mit einer solchen Anschlussdose.
  • Auch diese Vorgehensweiseen ist aufwendig und nicht in jedem Fall praktikabel, da ein aufwendiger Roboter erforderlich ist.
  • Daher besteht ein Bedarf danach, die Diode während der Kontaktierung auf andere Weise an der richtigen Position zu halten.
  • Zusammenfassung
  • Die oben genannten Probleme werden durch eine Dioden-Kontaktierung für ein Solarmodul nach Anspruch 1, ein Solarmodul nach Anspruch 4 oder ein Verfahren zur Kontaktierung einer Diode für ein Solarmodul nach Anspruch 5 überwunden. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf vorteilhafte Weiterbildungen der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Dioden-Kontaktierung für ein Solarmodul mit zumindest einer Solarzelle, die mit zumindest zwei Querverbindern kontaktierbar ist. Die Dioden-Kontaktierung umfasst einen ersten Querverbinder, der erste Haltemittel an einem Endbereich aufweist, und einen zweiten Querverbinder, der zweite Haltemittel an einem Endbereich aufweist. Die ersten Haltemittel und die zweiten Haltemittel sind ausgebildet, um die Diode mit einem ersten Kontakt mit den ersten Haltemitteln und einem zweiten Kontakt mit den zweiten Haltemitteln zu halten.
  • Der erste und der zweite Querverbinder sind als Kontaktflächen gebildet und die ersten Haltemittel umfassen einen aufgespreizten Abschnitt des ersten Querverbinders, in dem der erste Kontakt einsetzbar ist. Außerdem können die zweiten Haltemittel einen aufgespreizten Abschnitt des zweiten Querverbinders, in dem der zweite Kontakt einsetzbar ist, umfassen.
  • Bei weiteren Ausführungsbeispielen sind die aufgespreizten Abschnitte senkrecht oder parallel zur Kontaktfläche aufgespreizt.
  • Die ersten Haltemittel und/oder die zweiten Haltemittel werden durch zumindest einen Einklemmabschnitt des ersten Querverbinders und/oder des zweiten Querverbinders gebildet (z.B. durch entsprechende Verbiegungen). Die Einklemmabschnitte halten die Diode an der gewünschten Position.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Solarmodul mit: zumindest einer Solarzelle; zumindest zwei Querverbinder, die die zumindest eine Solarzelle elektrisch kontaktieren und von einem Ende von dem Solarmodul abstehen; und einer zuvor beschriebenen Dioden-Kontaktierung, wobei die abstehenden Enden zur Kontaktierung der zumindest einen Diode dienen.
  • Optional umfasst das Solarmodul eine Diode, die durch die ersten und zweiten Haltemittel gehalten wird.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Kontaktierung einer Diode für ein Solarmodul, wobei das Solarmodul einen ersten Querverbinder und einen zweiten Querverbinder aufweist, die zur Kontaktierung zumindest einer Solarzelle des Solarmoduls vorgesehen sind. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Ausbilden von ersten Haltemittel an einem Ende des ersten Querverbinders; Ausbilden von zweiten Haltemittel an einem Ende des zweiten Querverbinders; und Anordnen der Diode zwischen den ersten Haltemitteln und den zweiten Haltemitteln. Die ersten Haltemittel und die zweiten Haltemittel werden derart gebildet, dass die Diode frei für eine anschließende Befestigung an einer vorbestimmten Position gehalten wird (z.B. durch ein Schweißen oder Löten).
  • Die obengenannte technische Aufgabe wird durch Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, dass die Querverbinder als Diodenhalter verwendet werden. Beispielsweise kann dafür ein Querverbinder in der Mitte aufgeschnitten und/oder gespreizt werden, oder anders deformiert oder gebogen werden, so dass er eine Diode auch ohne einen Fixierungsprozess (wie beispielsweise ein Schweißen oder Löten) klemmend gehalten wird. Vorteile von Ausführungsbeispielen bestehen darin, dass damit eine einfache und kostengünstige Fertigung von Anschlussdosen für Solarmodule bzw. für eine einfache Kontaktierung der Anschlussdose zu den Modulen möglich wird. Dadurch wird eine Kostenoptimierung auch für das Gesamtmodul erreicht. Außerdem lassen sich Fertigungsabläufe gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung vereinfachen und eine erhebliche Kosteneinsparung realisieren.
  • Figurenliste
  • Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden von der folgenden detaillierten Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele.
    • 1A,B zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
    • 2A-D zeigen eine mögliche Fertigung der Kontaktierung der Diode für die Kontaktierungsform, wie sie in den 1A und 1B gezeigt ist.
    • 3A,B zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei welchem die Querverbinder gebogen werden.
    • 4A-D zeigen einen Kontaktierungsprozess gemäß weiterer Ausführungsbeispielen.
    • 5A-C zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei welchem die Verbiegung der Querverbinder nicht zu einem S-förmigen Querschnitt führt.
    • 6A,B zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel zum Halten der Diode, bei welchem die Querverbinder aufgeschnitten werden.
    • 7A-F veranschaulichen den Fertigungsprozess für das Ausführungsbeispiel aus 6A,B.
    • 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, wobei der Querverbinder ähnlich zu der 5C mehrfach gebogen wird.
    • 9A,B zeigen eine konventionelle Dioden-Kontaktierung.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Die 1A und 1B zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Hierbei ist eine Diode 130 zwischen einem ersten Querverbinder 110 und einem zweiten Querverbinder 120 angeordnet, die an einem Endabschnitt jeweils einen Schlitz 111, 121 aufweisen, durch welchen die Diodenkontakte 131, 132 hindurchgeführt wurden. Die 1B zeigt eine entsprechende Draufsicht auf die Ausgestaltung, wie sie in der 1A zu sehen ist.
  • Die 2A bis 2D zeigen eine mögliche Fertigung der Kontaktierung der Diode 130 für die Kontaktierungsform, wie sie in den 1A und 1B gezeigt ist. Dazu wird in einem ersten Schritt (2A) zunächst die beiden Querverbinder 110, 120 an einem Endabschnitt 112, 122 aufgeschnitten, so dass die Diode 130 in die jeweiligen Schnitte einsetzbar ist (siehe 2B). Anschließend können die Endabschnitte 112, 122 der Querverbinder 110, 120 wieder zusammengedrückt werden, so dass die Diode mit ihren Kontakten innerhalb der Schnitte fixiert ist und nicht nach oben hinausbewegt werden kann (siehe 2C, 2D).
  • Die 3A, 3B zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei welchem die Querverbinder 110, 120 nicht aufgeschnitten werden, sondern gebogen werden. Die Biegung der Querverbinder ist in der 3B von der Seite zu sehen. Als Folge der Verbiegung der Querverbinder ist es möglich, die Diode 130 in der sich ergebenden Vertiefung 140 einzusetzen und somit zwischen den Querverbindern 110, 120 zu halten.
  • Die 4A bis 4D zeigen den zu den 3A, 3B zugehörigen Kontaktierungsprozess. Dazu ist zunächst wieder in der 4A die Verbiegung der Querverbinder 110, 120 gezeigt, die einen S-förmigen Querschnitt aufweisen, so dass die Diode 130 in eine sich daraus ergebende Vertiefung einsetzbar ist (siehe 4B). Daran anschließend können wieder die Endabschnitte der Querverbinder zusammengedrückt werden (siehe 4C und 4D), so dass die Diode 130 durch die Verbiegungsabschnitte der Querverbinder 110,120 fixiert ist.
  • Die 5A bis 5C zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei welchem die Verbiegung der Querverbinder 110, 120 nicht zu einem S-förmigen Querschnitt führt (wie es in den 4A bis 4D gezeigt ist), sondern lediglich ein V-förmiger Querschnitt sich ergibt (siehe 5C), in welchem die Diode 130 einführbar ist. Nach dem Einführen der Diode 130 in den V-förmigen Abschnitt des Querverbinders 110, 120 kann der Endabschnitt 112, 122 des Querverbinders 110, 120 wieder zusammengedrückt werden, so dass ein Entnehmen der Diode 130 danach nicht mehr möglich ist.
  • Die 6A und 6B zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel zum Halten der Diode 130, bei welchem die Querverbinder 110, 120 wiederum an einem Endabschnitt aufgeschnitten werden und die Diode in die sich daraus ergebende Schnitte eingesetzt wird.
  • Die entsprechende Fertigung ist in den 7A bis 7D veranschaulicht. Die 7A zeigt, wie die Schnitte 111, 121 in den Querverbindern 110, 120 ausgeführt werden. Bei den hier gezeigten Ausführungsbeispielen wird die Diode 130 mit den Kontakten 131, 132 nicht parallel zu den Querverbindern 110, 120 in die Schnitte 111, 121 eingesetzt, sondern senkrecht dazu. Dazu sind die Querverbinder 110, 120 so geschnitten, wie es in der 7B gezeigt ist, d.h. die Schnitte 111, 121 führen zu einer Spreizung der Querverbinder 110, 120, die senkrecht zu der Richtung erfolgt, in welcher sich die Diode 130 erstreckt. Die 7C zeigt wieder das Einsetzen der Diode in die Schnitte der Querverbinder 110, 120. Im Anschluss daran kann wiederum eine Verbiegung der Endabschnitte 112, 122 erfolgen, die ein Entnehmen der Diode 130 verhindern (siehe 7D).
  • Die 7E und 7F zeigen die nächsten Schritte von dem Ausführungsbeispiel der 7, wobei 7E eine Ansicht von vorne und 7F eine Ansicht von oben darstellt. Die Querverbinder 110, 120 kommen wiederum um 90° verdreht aus der Rückseite des Solarmoduls heraus, wobei die Querverbinder 110, 120 wiederum in der Mitte aufgeschnitten sind, um dort die Diode zu platzieren.
  • In dem Ausführungsbeispiel der 8 sind die Querverbinder 110, 120 ähnlich zu der 5C mehrfach gebogen. Eine erste Biegung erfolgt entlang der ersten Biegelinie 810, gefolgt von einer zweiten Biegung entlang einer zweiten Biegelinie 820, wobei die zweite Biegung mit einer Drehung um 45° kombiniert ist. Die Diodenkontakte 131, 132 werden dementsprechend ebenfalls gebogen, um die gebogenen Querverbinder 110, 120 zu kontaktieren. Diese Art von Kontaktierung wird insbesondere dann genutzt, wenn die Querverbinder 110, 120 die Rückseite des Solarmoduls in paralleler Form (| |) verlassen und nicht entlang einer Linie ausgerichtet sind ( - -). Die gestrichelt dargestellte Fläche stellt die Querverbinder 110, 120 dar, die über die Diodenkontakte 131,132 gebogen werden.
  • Die in der Beschreibung, den Ansprüchen und den Figuren offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

Claims (5)

  1. Dioden-Kontaktierung für ein Solarmodul mit zumindest einer Solarzelle, die mit zumindest zwei Querverbindern (110, 120) kontaktiert ist, mit folgenden Merkmalen: einen ersten Querverbinder (110), der erste Haltemittel (111, 140) an einem Endbereich (112) aufweist; einen zweiten Querverbinder (120), der zweite Haltemittel (121, 140) an einem Endbereich (122) aufweist; wobei die ersten Haltemittel (111, 140) und die zweiten Haltemittel (121, 140) die Diode (130) mit einem ersten Kontakt (131) und einem zweiten Kontakt (132) ohne einen Fixierungsprozess, insbesondere ohne Schweißen oder Löten, halten, wobei der erste und der zweite Querverbinder (110, 120) als Kontaktflächen gebildet sind, und die ersten Haltemittel (111, 140) einen aufgespreizten Abschnitt (111) des ersten Querverbinders (110), in dem der erste Kontakt (131) eingesetzt ist, umfassen, und/oder die zweiten Haltemittel (121, 140) einen aufgespreizten Abschnitt (121) des zweiten Querverbinders (120), in dem der zweite Kontakt (132) eingesetzt ist, umfassen.
  2. Dioden-Kontaktierung nach Anspruch 1, wobei die aufgespreizten Abschnitte (111, 121) senkrecht oder parallel zur Kontaktfläche aufgespreizt sind.
  3. Dioden-Kontaktierung für ein Solarmodul mit zumindest einer Solarzelle, die mit zumindest zwei Querverbindern (110, 120) kontaktiert ist, mit folgenden Merkmalen: einen ersten Querverbinder (110), der erste Haltemittel (111, 140) an einem Endbereich (112) aufweist; einen zweiten Querverbinder (120), der zweite Haltemittel (121, 140) an einem Endbereich (122) aufweist; wobei die ersten Haltemittel (111, 140) und die zweiten Haltemittel (121, 140) die Diode (130) mit einem ersten Kontakt (131) und einem zweiten Kontakt (132) ohne einen Fixierungsprozess, insbesondere ohne Schweißen oder Löten, halten, wobei die ersten Haltemittel (111, 140) und/oder die zweiten Haltemittel (121, 140) durch zumindest einen Einklemmabschnitt (140) des ersten Querverbinders (110) und/oder des zweiten Querverbinders (120) gebildet sind.
  4. Solarmodul mit: zumindest einer Solarzelle; zumindest zwei Querverbindern (110, 120), die die zumindest eine Solarzelle elektrisch kontaktieren und einem Ende von dem Solarmodul abstehen; und einer Dioden-Kontaktierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die abstehenden Enden zur Kontaktierung zumindest einer Diode dienen.
  5. Verfahren zur Kontaktierung einer Diode für ein Solarmodul, wobei das Solarmodul einen ersten Querverbinder (110) und einen zweiten Querverbinder (120) aufweist, die zur Kontaktierung zumindest einer Solarzelle des Solarmoduls vorgesehen sind, mit folgenden Schritten: Ausbilden von ersten Haltemitteln (111, 140) an einem Ende (112) des ersten Querverbinders (110); Ausbilden von zweiten Haltemitteln (121, 140) an einem Ende (122) des zweiten Querverbinders (120); und Anordnen der Diode (130) mit einem ersten Kontakt (131) und einem zweiten Kontakt (132) zwischen den ersten Haltemitteln (111, 140) und den zweiten Haltemitteln (121, 140), wobei die ersten Haltemittel (111, 140) und die zweiten Haltemittel (121, 140) derart gebildet werden, dass die Diode (130) ohne einen Fixierungsprozess wie Schweißen oder Löten frei für eine anschließende Befestigung an einer vorbestimmten Position gehalten wird, wobei der erste und der zweite Querverbinder (110, 120) als Kontaktflächen gebildet sind, und die ersten Haltemittel (111, 140) einen aufgespreizten Abschnitt (111) des ersten Querverbinders (110), in dem der erste Kontakt (131) eingesetzt ist, umfassen, und/oder die zweiten Haltemittel (121, 140) einen aufgespreizten Abschnitt (121) des zweiten Querverbinders (120), in dem der zweite Kontakt (132) eingesetzt ist, umfassen, oder wobei die ersten Haltemittel (111, 140) und/oder die zweiten Haltemittel (121, 140) durch zumindest einen Einklemmabschnitt (140) des ersten Querverbinders (110) und/oder des zweiten Querverbinders (120) gebildet sind.
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