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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen mehradrigen Anschlussverbinder zum Ableiten eines Stroms von einer oder mehreren Solarzellen innerhalb eines Photovoltaikmoduls und ein Verfahren zum elektrischen Kontaktieren von Solarzellen und insbesondere auf mehradrigen Anschlussverbinder als Zugentlastungselemente für Bypass-Elemente wie Dioden.
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HINTERGRUND
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Photovoltaikmodule sind während des Einsatzes häufig extremen Temperaturschwankungen ausgesetzt. Diese führen dazu, dass thermische Spannungen von beträchtlichem Ausmaß elektrische Verbindungen innerhalb des Photovoltaikmoduls mit der Zeit beschädigen können oder gar ganz unterbrechen. Im schlimmsten Fall kann dies dazu führen, dass das gesamte Photovoltaikmodul aufgrund von unterbrochenen elektrischen Verbindungen nur noch unzureichend einsetzbar ist.
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Daher besteht ein Bedarf nach Anschlussverbinder innerhalb eines Photovoltaikmoduls, die größeren thermischen Spannungen zuverlässig widerstehen können.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die oben genannte Aufgabe wird durch einen Anschlussverbinder nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Kontaktierung von Solarzellen nach Anspruch 10 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf vorteilhafte Weiterbildungen der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen mehradrigen Anschlussverbinder zum Ableiten eines elektrischen Stromes von einer oder mehrerer Solarzellen, die sich innerhalb eines Photovoltaikmoduls befinden. Der Anschlussverbinder umfasst ein Bündel von Drähten, wobei die Drähte ein geflochtenes Bündel oder ein verdrilltes Bündel oder ein unverdrilltes Bündel bilden. Das Bündel ist ausgebildet, um zumindest eine der folgenden elektrischen Verbindungen bereitzustellen:
- - einen Zellverbinder, der einen direkter Kontakt zu zumindest eine Solarzelle aufweist,
- - einen Querverbinder der einen direkten Kontakt zu einem Zellverbinder aufweist,
- - einen Komponentenverbinder, der einen Kontakt zu einer elektrischen Komponente des Photovoltaikmoduls aufweist.
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Es versteht sich, dass der Anschlussverbinder so zu dimensionieren ist, dass ausreichend Strom abgeleitet werden kann und der Anschlussverbinder in einem Photovoltaikmodul untergebracht werden kann. Vorteilhafterweise ist der Anschlussverbinder daher nicht zu dick, aber biegbar, um die elektrische Verbindung flexibel verlegen zu können.
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Die elektrische Komponente ist beispielsweise in einer Anschlussdose untergebracht, von wo zum Beispiel der gesamte Strom des Photovoltaikmoduls abgeleitet wird. Die elektrische Komponente kann beispielsweise ein automatisches oder gezieltes Abschalten oder Überbrücken von einzelnen Solarzellen oder des gesamten Photovoltaikmoduls bewirken. Es versteht sich, dass der Anschlussverbinder innerhalb des Photovoltaikmoduls genutzt werden soll und nicht als externes Kabel dient, welches das gesamte Photovoltaikmodul anschließt.
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Optional ist ein Zusammenhalt der Drähte im Bündel durch ein Verflechten oder Verweben oder Verkleben oder Verschweißen oder durch Haltemittel sichergestellt. So kann zwischen den Drähten eine kraftschlüssige oder eine formschlüssige Verbindung bestehen. Die Haltemittel können beispielsweise Klemmen oder ringförmige Elemente umfassen, die die Drähte zusammenhalten (z.B. mechanische Klemmen, Hülsen, Verbindungen durch Crimpen etc.).
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Optional bildet das Bündel von Drähten in einem Querschnitt senkrecht zu einer Richtung des Stromes ein geflochtenes flaches Band. Das geflochtene Band kann dabei möglichst flach ausgebildet sein, um eine Dicke des Photovoltaikmoduls nicht zu vergrößern. Außerdem kann es möglichst breit ausgebildet sein, um so einen ausreichenden Stromfluss zu ermöglichen.
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Optional sind die Drähte innerhalb des Bündels zumindest teilweise elektrisch voneinander isoliert oder stehen elektrisch miteinander in Verbindung. Es versteht sich, dass die Drähte entlang ihrer Längserstreckung an mehreren Punkten mit benachbarten Drähten in Kontakt sein können, wobei dieser Kontakt entweder elektrisch leitfähig oder elektrisch isoliert ist (z. B. wenn die einzelnen Drähte selbst isoliert sind). Außerdem ist es möglich, dass das gesamte Bündel elektrisch isoliert wird, indem beispielsweise eine entsprechende Beschichtung oder Ummantelung vorgesehen ist, die den Strompfad zuverlässig isoliert.
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Optional weist zumindest ein Teil der Drähte des Bündels eine Beschichtung aus einem Weichlot und/oder einem leitfähigen Kunststoff auf. Die Beschichtung mittels eines Weichlots kann sinnvoll sein, um eine automatische Kontaktierung verschiedener Anschlussverbinder mittels lokaler Erwärmung auf die Schmelztemperatur des Lots zu ermöglichen. Dadurch ist es beispielsweise möglich, dass die Anschlussverbinder aufeinandergelegt werden und durch einen gezielten Wärmeeintrag eine zuverlässige elektrische Verbindung hergestellt wird. Der gleiche Effekt kann durch den leitfähigen Kunststoff erreicht werden, der bei einem thermischen Schmelzen ebenfalls ein Verkleben und so einen elektrischen Anschluss zwischen verschiedenen Anschlussverbindern herstellen kann.
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Optional sind die Drähte aus Kupfer oder weisen einen Kupferkern auf. Weitere mögliche Materialien sind Aluminium, Kohlenstoffnanoröhren etc. Die Verwendung von Kupfer bietet den Vorteil, dass Kupfer eine hohe Leitfähigkeit aufweist und außerdem Kupferdrähte leicht geflochten werden können und so zu flachen Anschlussverbinder verflochten oder verdrillt werden können, ohne dass die Dicke senkrecht zur Moduloberfläche übermäßig anwächst.
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Ausführungsbeispiele beziehen sich auch auf ein Photovoltaikmodul mit mehreren Solarzellen und zumindest einem mehradrigen Anschlussverbinder, wie er zuvor definiert wurde. Das Photovoltaikmodul kann beispielsweise verschiedene mehradrige Anschlussverbinder aufweisen, die beispielsweise benachbarte Solarzellen seriell zu einer Solarzellenkette verbinden (dies sind die Zellverbinder). Außerdem können Querverbinder als mehradrige Anschlussverbinder ausgebildet sein, um den Strom von mehreren Solarzellenketten zu sammeln. Die verschiedenen mehradrigen Anschlussverbinder können von derselben Art sein (z.B. als geflochtene Bänder) oder verschiedenartig sein. So können mehradrige Anschlussverbinder mit anderen Anschlussverbindern in Verbindung steht, die anders gebildet sind (die z. B. verdrillte oder unverdrillte Bündel von Drähten bilden). Ebenso können die Anschlussverbinder mit konventionellen Stromschienen oder konventionellen Drähten (oder leitfähigen Pasten) verbunden werden.
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Optional weist das Photovoltaikmodul zumindest ein Bypass-Element zum Abbauen einer elektrischen Überspannung als elektrische Komponente auf. Das zumindest eine Bypass-Element kann durch den Komponentenverbinder mit dem Bündel von Drähten elektrisch kontaktiert sein. Das Bypass-Element kann beispielsweise eine Diode umfassen oder ein anderes elektrisches Bauteil, welches beispielsweise ab einem gewissen Spannungswert eine elektrische Verbindung herstellt (z.B. bei einer Durchbruchspannung), um so das Modul zu schützen. Dies kann beispielsweise vorteilhaft sein, wenn das Modul teilweise abgeschattet ist. In den Solarzellen, auf die kein Sonnenlicht trifft, wird der elektrische Widerstand aufgrund der geringen Ladungsträgerdichte ansteigen und dadurch ein hoher Spannungsabfall erzeugt. Um Schäden zu vermeiden, ist es jedoch wichtig, dass die Bypass-Elemente derartige Überspannungen effizient abbauen können.
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Optional umfasst das Photovoltaikmodul eine (konventionelle) Stromschiene zum Ableiten des Stromes von den Solarzellen und der Komponentenverbinder ist zwischen dem Bypass-Element und der Stromschiene ausgebildet (z.B. kann der Strom abschnittsweise durch die Stromschiene geleitet werden). Hierdurch kann eine mechanische Entlastung für das Bypass-Element erreicht werden. Die mechanischen Spannungen können beispielsweise infolge des beträchtlichen Wärmeeintrages auftreten und die elektrische Verbindungen gefährden bzw. beschädigen. Bei konventionellen Photovoltaikmodulen kommt es immer wieder zu einem Kontaktverlust zum Bypass-Element, was letztlich zu Schäden führt. Ausführungsbeispiele vermeiden, wie gesagt, solche Schäden zuverlässig. Insbesondere können durch eine entsprechende Ausrichtung der Anschlussverbinder thermisch bedingte Spannungen bzw. mechanische Spannung in verschiedenen Richtungen abgebaut werden (z.B. Zugentlastung, Querentlastung).
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Optional kann ein mehradriger Querverbinder bereits direkt mit dem Bypass-Element (z.B. die Diode) verbunden werden. Ein Komponentenverbinder ist nicht zwingend erforderlich.
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Ein besondere Vorteil der Anschlussverbinder gemäß Ausführungsbeispielen besteht darin, dass während der Fertigung die Anschlussverbinder flexibel verlegt werden können, ohne der Gefahr ausgesetzt zu sein, dass die Leitungen brechen. Gleichzeitig kann eine hohe Stromdichte ermöglicht werden, indem die Anschlussverbinder beispielsweise als ein schmales breiteres Band ausgebildet werden.
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Ausführungsbeispiele beziehen sich auch auf ein Verfahren zum elektrische Kontaktieren von Solarzellen eines Photovoltaikmoduls. Das Verfahren umfasst:
- - Bereitstellen eines Bündels von Drähten, wobei die Drähte im Bündel geflochten oder verdrillt oder unverdrillt sind; und
- - Ausbilden von zumindest einer der folgenden elektrischen Verbindungen unter Nutzung des bereitgestellten Bündels von Drähten:
- (a) einen Zellverbinder durch einen direkten Kontakt zu zumindest eine Solarzelle,
- (b) einen Querverbinder durch einen direkten Kontakt zu einem Zellverbinder,
- (c) einen Komponentenverbinder durch einen Kontakt zu einer elektrischen Komponente des Photovoltaikmoduls.
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Das Bündel von Drähten kann eine beliebige Anzahl von Drähten umfassen. So kann das Bündel beispielsweise 2, 3 oder zumindest 5 oder zumindest 10 oder zumindest 20 Drähte aufweisen. Zumindest ein Teil der Drähte des Bündels kann eine Beschichtung aus einem Weichlot und/oder einem leitfähigen Kunststoff aufweisen und das Verfahren kann optional weiter Folgendes umfassen: Lokales Erwärmen des Bündels von Drähten, um die Drähte miteinander oder mit einer Stromsammeleinrichtung elektrisch zu verbinden.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden detaillierten Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen im Detail beschrieben, die jedoch nicht so verstanden werden sollten, dass sie die Offenbarung auf die spezifischen Ausführungsformen einschränken, sondern lediglich der Erklärung und dem Verständnis dienen.
- 1A zeigt Anschlussverbinder innerhalb von Photovoltaikmodulen gemäß Ausführungsbeispielen.
- 1B zeigt beispielhaft ein Photovoltaikmodul mit der Vielzahl von Solarzellen.
- 2-9 zeigen Ausführungsbeispiele, bei dem die Querverbinder und/oder Zellverbinder gemäß Ausführungsbeispielen oder konventionell ausgebildet sind.
- 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine mögliche Kontaktierung einer elektrischen Komponente innerhalb der Anschlussdose eines Photovoltaikmoduls.
- 11 zeigt schematisch ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum elektrischen Kontaktieren von Solarzellen eines Photovoltaikmoduls.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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1A zeigt beispielhaft verschiedene Möglichkeiten, Anschlussverbinder gemäß Ausführungsbeispielen innerhalb eines Photovoltaikmoduls 20 zu nutzen. Ein Photovoltaikmodul 20 ist beispielhaft in der 1B dargestellt. Das Photovoltaikmodul 20 umfasst eine Vielzahl von Solarzellen 10 und eine Anschlussbox 40, wobei eine Anschlussleitung 50 vorgesehen ist, um den Strom von der Anschlussdose 40 wegzuführen und beispielsweise in ein öffentliches Stromnetz einzuspeisen. Die mehradrigen Anschlussverbinder 100 sind in der 1B nicht zu sehen.
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1A zeigt weitere Details des Photovoltaikmoduls 20. So sind die Solarzellen 10 beispielsweise in Form von Solarzellenreihen 10a und 10b angeordnet. Die Solarzellen 10 innerhalb einer jeden Reihe 10a, 10b, ... sind seriell mit sogenannten Zellverbindern 100a, 15a verbunden, die sich beispielsweise von einer Oberseite einer ersten Solarzelle hin zu einer Unterseite einer folgenden Solarzelle erstrecken. Die Zellverbinder 100a, 15a sind mit Querverbindern 100b, 15b elektrisch verbunden, die den Strom von mehreren Solarzellenreihen 10a, 10b sammeln und hin zu einer Anschlussdose 40 transportieren. Innerhalb einer Anschlussdose 40 ist beispielsweise ein Bypass-Element 60 (oder andere elektrische Komponenten wie Schalter) untergebracht, das durch einen Komponentenverbinder 100c, 15c elektrisch kontaktiert sind.
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Das beispielhafte Bypass-Element 60 muss jedoch nicht in der Anschlussdose 40 sein, es kann ebenfalls an anderen Positionen im Photovoltaikmodul 20 ausgebildet sein. Das beispielhafte Bypass-Element 60 kann beispielsweise auch als ein einlaminiertes Bauteil sein. Es ist insbesondere dafür vorgesehen, bei Abschattungen oder Defekten an einzelnen Zellen oder Untergruppen von Solarzellen diese abzuschalten, um so Schäden am Modul zu vermeiden.
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Die Zellverbinder 15a, 100a, die Querverbinder 15b, 100b und die Komponentenverbinder 150, 100c können jeweils konventionell (tragen dann das Bezugszeichen 15) bzw. gemäß Ausführungsbeispielen ausgebildet sein (tragen dann das Bezugszeichen 100). Die verschiedenen Möglichkeiten werden in den folgenden Figuren konkret beschrieben.
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2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Querverbinder 110b als ein geflochtenes Bündel ausgebildet sind, die von konventionellen Zellverbindern 15a elektrisch kontaktiert werden. Die konventionellen Zellverbinder 15a sind beispielsweise als sogenannte Busbars oder durch Drähte ausgebildet. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind mehrere Zellverbinder 15a auf einer Oberfläche der Solarzelle ausgebildet, um so eine gleichmäßige Stromabführung von den Solarzellen 10 zu ermöglichen. Außerdem können noch weitere Kontaktfinger ausgebildet sein, die sich nur innerhalb einer Solarzelle 10 erstrecken und den Strom sammeln (in der Figur nicht dargestellt).
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In der vergrößerten Darstellung ist die Führung der Zellverbinder 15a zu sehen, wie sie zwischen zwei benachbarten Solarzellen 10 von einer Oberseite auf eine Unterseite geführt werden. Es versteht sich, dass die Anschlussverbinder 110b gemäß Ausführungsbeispielen aus Drahtbündel bestehen können, die derart geflochten sind, wie es schematisch in der 2 zu sehen ist.
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Die 2 zeigt rechts außerdem eine Querschnittsansicht, wobei die Schnittebene entlang eines der Zellverbinder 15a verläuft, sodass die Solarzellen 10 jeweils zwischen zwei Zellverbindern 15a angeordnet sind. Die Zellverbinder 15a verlaufen, wie gesagt, von einer Oberseite einer ersten Solarzellen 10 zu einer Unterseite der nachfolgenden Solarzelle 10, um so eine serielle Verschaltung der Solarzellen 10 zu erreichen. Entlang der seriellen Verschaltung kontaktiert der letzte (bzw. erste) Zellverbinder 15a den Querverbinder 110b, der seinerseits mehrere Solarzellenreihen 10a, 10b, ... kontaktiert (siehe 1A).
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3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel bei dem sowohl die Zellverbinder 110a als auch die Querverbinder 110b als mehradrige Anschlussverbinder gemäß Ausführungsbeispielen ausgebildet sind. Konkret zeigt diese Figur wiederum zwei Solarzellen 10 innerhalb einer Solarzellenreihe, die mit geflochtenen Zellverbindern 110a seriell verschaltet werden. Die Zellverbinder 110a kontaktieren den Querverbinder 110b, wobei in diesem Ausführungsbeispiel beide Verbinder geflochten sind (siehe auch vergrößerte Darstellung im unteren Abschnitt). Wie auch bei anderen Ausführungsbeispielen kontaktieren die Zellverbinder 110a die Solarzellen 10 bzw. die Kontaktfinger auf den Solarzellen direkt, um den Strom abzuführen.
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Auf der rechten Seite der 3 ist wiederum eine Querschnittsansicht dargestellt, wobei der Querschnitt entlang einer vertikalen Richtung und entlang eines beispielhaften Zellverbinders 110a verläuft. Wie auch in der 2 sind die Solarzellen 10 seriell verschaltet, d.h. jede Solarzelle 10 ist zwischen zwei benachbarten Zellverbindern 110a angeordnet.
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4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem der Querverbinder 15b konventionell und die Zellverbinder 110a als ein geflochtenes Bündel gemäß Ausführungsbeispiele ausgebildet sind. Der Querverbinder 15b ist beispielsweise als eine Stromschiene gebildet (zum Beispiel monolithisch aus einem Metall). Rechts ist auch eine Querschnittsansicht dargestellt, wo ausgehend von dem konventionellen Querverbinder 15b die Solarzellen 10 seriell miteinander mittels der Zellverbinder 110a verbunden sind.
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Alle weiteren Merkmale bzw. Verschaltungen sind identisch zu denen in der 2 und 3 gezeigten, sodass eine wiederholte Beschreibung nicht erforderlich ist.
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5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel bei dem die Zellverbinder als ein verdrilltes Bündel 120 ausgebildet sind, während der Querverbinder als ein geflochtenes Band 110b ausgebildet sind. Außerdem zeigt 5 unten eine vergrößerte Darstellung eines beispielhaften verdrillten Bündels 120, der mehrere Drähte aufweist, die entlang einer Längserstreckung ineinander/miteinander verdreht sind. Wie bereits dargelegt, ist das Verdrehen oder Verdrillen aber nicht zwingend erforderlich.
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Auch in diesem Ausführungsbeispiel werden die Solarzellen 10 wiederum seriell miteinander verbunden, indem die Zellverbinder 120a von einer Oberseite einer ersten Solarzelle 10 zu einer Unterseite der zweiten Solarzelle 10 usw. geführt werden. Dies ist wiederum in der Querschnittsansicht rechts in der 5 zu sehen.
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Alle weiteren Merkmale bzw. Verschaltungen sind identisch zu den zuvor beschrieben Ausführungsformen, sodass eine wiederholte Beschreibung nicht erforderlich ist.
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6 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Anschlussverbinder innerhalb eines Photovoltaikmoduls 20, bei dem der Querverbinder 15b wieder konventionell ausgebildet ist, während die Zellverbinder 120a als verdrilltes Bündel ausgebildet sind.
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Alle weiteren Merkmale bzw. Verschaltungen sind wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen ausgebildet, sodass eine wiederholte Beschreibung nicht erforderlich ist.
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7 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Anschlussverbinder innerhalb eines Photovoltaikmoduls 20, bei dem die Zellverbinder 15a konventionell ausgebildet sind, während der Querverbinder 120b als ein verdrilltes Bündel 120 ausgebildet ist. Das verdrillte Bündel 120 des Querverbinders 120b umfasst eine Vielzahl von Drähten, die entlang seiner Längserstreckung umeinander herumverdreht sind (siehe z.B. Darstellung 5 unten).
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Alle weiteren Merkmale bzw. Verschaltungen sind gleich wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen ausgebildet, sodass eine wiederholte Beschreibung nicht erforderlich ist.
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8 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Anschlussverbinder innerhalb eines Photovoltaikmoduls 20, bei dem die Zellverbinder 110a als geflochtenes Bände ausgebildet sind, während der Querverbinder 120b als ein verdrilltes Bündel 120 ausgebildet ist.
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Alle weiteren Merkmale bzw. Verschaltungen sind wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen ausgebildet, sodass eine wiederholte Beschreibung nicht erforderlich ist.
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9 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Anschlussverbinder innerhalb eines Photovoltaikmoduls 20, bei dem die Zellverbinder 120a und der Querverbinder 120b jeweils als ein verdrilltes Bündel 120 ausgebildet sind.
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Alle weiteren Merkmale bzw. Verschaltungen sind wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen ausgebildet, sodass eine wiederholte Beschreibung nicht erforderlich ist.
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Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen erfolgt eine Kontaktierung nur von einer Seite (z.B. von der Rückseite) der Solarzellen. Das Bündel 100 von Drähten (z.B. die Zellverbinder) braucht dann nicht von einer Oberseite auf eine Unterseite oder umgekehrt geführt zu werden. Dies ist z.B. der Fall für rückseitenkontaktierte Solarzellen oder für sogenannte p-n-p Anordnungen, wo abwechselnd p-type und n-type Solarzellen angeordnet werden.
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10 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine mögliche Kontaktierung einer elektrischen Komponente 60, die beispielsweise innerhalb der Anschlussdose 40 oder anderswo im Photovoltaikmoduls 20 ausgebildet ist. Die elektrische Komponente ist beispielsweise ein Bypass-Element 60 (z.B. eine Diode). Der Strom kann beispielsweise mittels einer oder mehr konventionellen Stromschienen 15c zu dem beispielhaften Bypass-Element 60 geführt werden. Gemäß Ausführungsbeispielen kann zwischen der Stromschiene 15c und dem Bypass-Element 60 jeweils ein mehradriger Anschlussverbinder als Komponentenverbinder 110c ausgebildet sein.
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Der mehradrige Anschlussverbinder kann dabei insbesondere ein geflochtenes Bündel 110 oder ein verdrilltes Bündel 120 umfassen. Um thermische Spannungen besser aufnehmen zu können, kann die elektrische Komponente 60 seitlich versetzt sein, sodass die Stromfluss seine Richtung ändert (siehe zweite und vierte Darstellung von links). Die elektrische Komponente 60 kann auch mit den Stromschienen 15 auf einer Linie liegen, sodass die Stromfluss seine Richtung nicht ändern muss (siehe erste und dritte Darstellung von links). In der 10 zeigen die beiden rechten Darstellungen und die den beiden linken Darstellungen Ansichten von gegenüberliegenden Seiten, d.h. der Anschlussverbinder 110c kann oberhalb oder unterhalb der Stromschiene 15c angeordnet sein (z.B. von einer Lichteinfallseite aus gesehen).
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Der Überlapp zwischen den Anschlussverbindern 100 wird vorteilhafterweise ausreichend groß gewählt, sodass einerseits der Kontaktwiderstand minimiert und anderseits die Gefahr eines Ablösen minimiert wird (d.h. selbst wenn einige Drähte sich lösen sollten, ist die Zuverlässigkeit nicht gefährdet).
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11 zeigt schematisch ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum elektrischen Kontaktieren von Solarzellen 10 eines Photovoltaikmoduls 20. Das Verfahren umfasst:
- - Bereitstellen S110 eines Bündels 100 von Drähten, wobei die Drähte im Bündel geflochten oder verdrillt oder unverdrillt sind; und
- - Ausbilden S120 von zumindest einer der folgenden elektrischen Verbindungen unter Nutzung des bereitgestellten Bündels 100 von Drähten: einen Zellverbinder 100a durch einen direkten Kontakt zu zumindest eine Solarzelle 10, einen Querverbinder 100b durch einen direkten Kontakt zu einem Zellverbinder 100a, einen Komponentenverbinder 100c durch einen Kontakt zu einer elektrischen Komponente 60 des Photovoltaikmoduls 20.
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Es versteht sich, dass gemäß weiteren Ausführungsbeispielen zumindest ein Teil der Bündel 100 nicht oder nicht vollständig verdrillt oder geflochten zu sein braucht, sondern dass die einzelnen Drähte innerhalb des Bündels 100 auch anderweitig zusammengehalten werden. So können die Drähte zum Beispiel verklebt oder miteinander verlötet sein an verschiedenen Punkten oder auch durch Haltemittel formschlüssig oder kraftschlüssig miteinander verbunden sein. Ein Verflechten oder Verweben stellt aber eine besondere Möglichkeit dar, einen haltbaren und zuverlässigen Leiter zu bilden.
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Die Drähte des Bündels 100 können auch eine Beschichtung aus einem Weichlot und/oder einem leitfähigen Kunststoff aufweisen. Das bietet den Vorteil, dass durch ein lokales Erwärmen des Bündels 100 die Drähte miteinander oder mit einem konventionellen Verbinder 15b, 15c elektrisch verbunden werden können.
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Ausführungsbeispiele überwinden die Probleme konventioneller Anschlussverbinder z.B. durch den Einsatz von geflochtenen Drähten in einem Solarmodul 20, wobei sie als Busbars, Querverbinder von Zellstrings oder Verbindungselemente zur beispielhaften Bypass Diode 60 (PPT) genutzt werden können. Geflochtene Drähte bieten den weiteren Vorteil, dass sie (Längenausdehnungs-) Spannungen besser aufnehmen und dadurch das Bruchrisiko an den Kanten der Solarzellen 10 verringern.
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Weitere vorteilhafte Aspekte betreffen die - im Vergleich zu konventionellen Verbindern - erhöhte Flexibilität und Elastizität. Die Anschlussverbinder gemäß Ausführungsbeispiele wirken mechanisch weniger belastend für die Kanten der Solarzellen 10 oder für Anschlüsse von Dioden oder anderen elektrischen Komponenten. Die bisher genutzten monolithischen Verbinder aus Metall weisen erhebliche thermische Ausdehnungen auf, die im Betrieb zu Spannungen führen. So wirken beispielsweise große Kräfte auf die Solarzellen 10, wenn sie von einer Seite zu gegenüberliegenden Seite geführt werden. Außerdem können diese Spannungen oder Kräfte zu Brüchen oder Rissen führen, die signifikante Schäden zur Folge haben können.
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Gemäß Ausführungsbeispielen umfassen die Anschlussverbinder eine Vielzahl von Drähten (z.B. mehr als 5 oder mehr als 10 oder auch 100 oder mehr), die unverdrillt, verdrillt oder geflochten sind und daher genügend Raum für thermische Ausdehnungen bieten. Selbst wenn eines oder ein paar dieser Drähte brechen sollte, können die verbleibenden Drähte immer noch den Strom transportieren. Hierfür kann es insbesondere von Vorteil sein, wenn sich die Drähte entlang des Stromflusses an mehreren Stellen elektrisch kontaktieren, sodass etwaige Bruchstellen überbrückt werden können.
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Die Drähte können aber auch zumindest abschnittsweise mit einer isolierenden Beschichtung versehen sein (z.B. zur Vermeidung von Kriechströmen). Die Beschichtung kann aber auch leitfähig sein. So kann das gesamte Bündel (bzw. die Struktur) oder einzelnen Teil-Drähte einen Kupferkern mit Weichlotbeschichtung aufweisen (z.B. bleihaltig oder bleifrei). Ebenso können Drähte oder Teile davon einen Kupferkern mit einer leitfähiger Kunststoffbeschichtung (Polymere, Epoxide, Acrylate, Silikone) aufweisen. Auf diese Weise kann die Löt- oder Klebverbindung zwischen verschiedenen Verbindern (Zellverbinder 100a, Querverbinder 100b, Komponentenverbinder 100c) einfach durch eine lokale Erwärmung oberhalb der Schmelztemperatur des Lots oder des Kunststoffes erreicht werden.
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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.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Solarzelle(n)
- 15
- konventioneller Anschlussverbinder
- 20
- Photovoltaikmodul
- 40
- Anschlussdose
- 50
- Anschlusskabel
- 60
- elektrische/elektronische Komponente (z.B. Bypass-Element)
- 100
- Bündel von Drähten
- 110
- geflochtenes Bündel
- 120
- verdrilltes Bündel
- 140
- unverdrilltes Bündel
- 110a, 120a, 140a
- Zellverbinder gemäß Ausführungsbeispielen
- 110b, 120b, 140b
- Querverbinder gemäß Ausführungsbeispielen
- 110c, 120c, 1400
- Komponentenverbinder gemäß Ausführungsbeispielen
