DE102021122010A1 - Photovoltaic module and connection arrangement for a photovoltaic module - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Anschlussanordnung (10) für ein Photovoltaikmodul (1), das mindestens eine Zellanordnung aufweist, die extern an mindestens zwei Kontakten kontaktierbar ist, aufweisend mindestens zwei Anschlussdosen (11), wobei innerhalb der Anschlussdosen (11) Anschlusskabel (12) mit den Kontakten des Photovoltaikmoduls (1) verbindbar sind. Die Anschlussanordnung (10) zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen jeweils zwei der Anschlussdosen (11) ein Verbindungskabel (13) verläuft, in das eine Bypass-Diode (15) eingeschleift ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Photovoltaikmodul (1) mit einer derartigen Anschlussanordnung (10).The invention relates to a connection arrangement (10) for a photovoltaic module (1), which has at least one cell arrangement which can be contacted externally at at least two contacts, having at least two connection sockets (11), with connection cables (12) inside the connection sockets (11). the contacts of the photovoltaic module (1) can be connected. The connection arrangement (10) is characterized in that a connecting cable (13), in which a bypass diode (15) is looped, runs between each two of the connection boxes (11). The invention also relates to a photovoltaic module (1) with such a connection arrangement (10).
Description
Die Erfindung betrifft eine Anschlussanordnung für ein Photovoltaikmodul (PV-Modul), das mindestens eine Zellanordnung aufweist, die extern an mindestens zwei Kontakten kontaktierbar ist. Die Anschlussanordnung umfasst mindestens zwei Anschlussdosen, innerhalb der Anschlusskabel mit den Kontakten des PV-Moduls verbindbar sind.The invention relates to a connection arrangement for a photovoltaic module (PV module) which has at least one cell arrangement which can be contacted externally at at least two contacts. The connection arrangement comprises at least two connection sockets, within which connection cables can be connected to the contacts of the PV module.
PV-Module, z. B. zur Montage auf einem Hausdach oder in Freilandanlagen, weisen in der Regel eine Mehrzahl von Photovoltaikzellen (PV-Zellen) auf, die seriell und/oder parallel verschaltet mindestens eine Zellanordnung bilden, die von extern über Anschlusskabel kontaktierbar ist. Häufig weisen PV-Module mehrere solcher Zellanordnungen auf, die innerhalb des PV-Moduls serienverschaltet sind. In dem Fall ist üblicherweise jede der Zellanordnungen mit ihren Endanschlüssen aus dem Modul herausgeführt, um parallel zu jeder Zellanordnung jeweils eine sog. „Bypass-Diode“ zu schalten. Die Bypass-Dioden leiten Strom an verschatteten oder defekten Zellanordnungen vorbei. Ohne die Bypass-Dioden würde eine Verschattung oder ein Defekt einer der Zellanordnungen des Moduls den Stromfluss durch das gesamte Modul verringern, auch wenn die anderen Zellanordnungen des Moduls oder auch andere, mit dem Modul in Reihe geschaltete weitere Module, nicht verschattet oder defekt sind.PV modules, e.g. B. for mounting on a house roof or in outdoor systems, usually have a plurality of photovoltaic cells (PV cells), which are connected in series and / or parallel form at least one cell array that can be contacted externally via connecting cables. PV modules often have a number of such cell arrangements which are connected in series within the PV module. In this case, each of the cell configurations is usually led out of the module with its end connections in order to connect a so-called “bypass diode” in parallel with each cell configuration. The bypass diodes direct current past shaded or defective cell arrays. Without the bypass diodes, shading or a defect in one of the cell arrays of the module would reduce the current flow through the entire module, even if the other cell arrays in the module or other modules connected in series with the module are not shaded or defective.
Aus dem Stand der Technik sind PV-Module bekannt, bei denen Anschlüsse der vorhandenen Zellanordnungen (üblicherweise von drei Zellanordnungen) benachbart zueinander an einer Rückseite des PV-Moduls in einem gemeinsamen Anschlussbereich kontaktierbar sind. Die Kontakte können beispielsweise nicht isolierte Kontaktstreifen auf der ansonsten von einer isolierenden Schicht abgedeckten Rückseite der PV-Module sein. Über den Kontaktbereich wird eine Anschlussdose gesetzt, beispielsweise aufgeklebt, innerhalb der die Bypass-Dioden angeordnet sind und die Kontaktflächen des PV-Moduls kontaktieren. Zudem führen zwei Anschlusskabel zu der genannten Anschlussdose, die mit den äußeren Kontakten der serienverschalteten Zellanordnungen verbunden sind und über die das PV-Modul extern angeschlossen wird.PV modules are known from the prior art in which connections of the existing cell arrangements (usually of three cell arrangements) can be contacted adjacent to one another on a rear side of the PV module in a common connection area. The contacts can, for example, be non-insulated contact strips on the rear side of the PV modules, which is otherwise covered by an insulating layer. A junction box is placed over the contact area, for example glued on, within which the bypass diodes are arranged and make contact with the contact surfaces of the PV module. In addition, two connection cables lead to the junction box mentioned, which are connected to the outer contacts of the series-connected cell arrangements and via which the PV module is connected externally.
Ein PV-Modul mit einer derartigen Anschlussanordnung ist beispielsweise in der Druckschrift
Eine Anordnung der Bypass-Dioden in einer oder mehreren der Anschlussdosen verkompliziert deren Aufbau und deren Montage. Die Anordnung der Bypass-Dioden im Lagenstapel des PV-Moduls ist im Hinblick auf die Ausgestaltung der Anschlussdosen vorteilhaft, verkompliziert allerdings den Aufbau der PV-Module.An arrangement of the bypass diodes in one or more of the junction boxes complicates their structure and their assembly. The arrangement of the bypass diodes in the stack of layers of the PV module is advantageous with regard to the design of the junction boxes, but complicates the construction of the PV modules.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anschlussanordnung für ein PV-Modul und ein PV-Modul mit einer Anschlussanordnung zu schaffen, bei der weder der Aufbau des PV-Moduls selbst, noch der Aufbau der Anschlussdosen durch die Bypass-Dioden verkompliziert wird.It is an object of the present invention to create a connection arrangement for a PV module and a PV module with a connection arrangement in which neither the structure of the PV module itself nor the structure of the junction boxes is complicated by the bypass diodes.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anschlussanordnung für ein PV-Modul bzw. ein PV-Modul mit einer derartigen Anschlussanordnung mit den jeweiligen Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a connection arrangement for a PV module or a PV module with such a connection arrangement with the respective features of the independent claims. Advantageous refinements and developments are the subject matter of the dependent claims.
Eine erfindungsgemäße Anschlussanordnung der eingangs genannten Art zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen jeweils zwei der Anschlussdosen ein Verbindungskabel verläuft, in das eine Bypass-Diode eingeschleift ist.A connection arrangement according to the invention of the type mentioned at the outset is characterized in that a connection cable, in which a bypass diode is looped, runs between each two of the connection boxes.
Erfindungsgemäß wird die Bypass-Diode also weder in der Anschlussdose selbst angeordnet, was deren Aufbau verkompliziert, noch im Lagenstapel des PV-Moduls integriert, was dessen Aufbau aufwendiger macht. Stattdessen wird extern vom Lagenstapel des PV-Moduls ein Verbindungskabel zwischen zwei Anschlussdosen geführt, in dem sich die Bypass-Diode befindet. Die Anschlussdose selbst kann so sehr kompakt und materialsparend ausgebildet sein, da sie lediglich die Verbindung zwischen Verbindungskabel und ggf. Anschlusskabel und dem Kontakt auf der Rückseite des PV-Moduls aufnehmen muss. Auch das Einschleifen der Bypass-Diode in das Verbindungskabel kann kompakt und platzsparend erfolgen, insbesondere da geeignete Dioden mit axial angeordneten Anschlüssen verfügbar sind, deren Durchmesser von vergleichbarer Größe wie der eines geeigneten Verbindungskabels ist. Die Diode stellt dann kaum mehr als eine Verdickung innerhalb des Verbindungskabels dar. Es wird keine gesonderte Befestigung für die Bypass-Diode benötigt, da sie vom Verbindungskabel getragen wird.According to the invention, the bypass diode is therefore not arranged in the junction box itself, which complicates its structure, nor is it integrated in the stack of layers of the PV module, which makes its structure more complex. Instead, a connection cable containing the bypass diode is routed externally from the stack of layers of the PV module between two junction boxes. The junction box itself can be designed to be very compact and material-saving, since it only has to accommodate the connection between the connecting cable and, if applicable, the connecting cable and the contact on the back of the PV module. The bypass diode can also be looped into the connecting cable in a compact and space-saving manner, in particular since suitable diodes with axially arranged connections are available, the diameter of which is comparable in size to that of a suitable connecting cable. The diode then provides little more than represents a thickening within the connecting cable. No separate attachment is required for the bypass diode as it is carried by the connecting cable.
Wenn das PV-Modul mehrere Zellanordnungen aufweist, umfasst auch die Anschlussanordnung eine Mehrzahl von Anschlussdosen, die über Verbindungskabel kettenartig miteinander verbunden sind, wobei die Anschlusskabel an zwei in der Kette äußeren Anschlussdosen angeschlossen sind.If the PV module has a plurality of cell arrangements, the connection arrangement also comprises a plurality of connection sockets which are connected to one another in a chain-like manner via connecting cables, the connection cables being connected to two connection sockets on the outside of the chain.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Anschlussanordnung weisen die Anschlussdosen jeweils ein Kontaktelement auf, das mit den Kontakten des PV-Moduls verbindbar ist. Die Kontakte des PV-Moduls können beispielsweise freigelegte Kontaktstreifen auf der Rückseite des PV-Moduls sein. In dem Fall wird das Kontaktelement z.B. auf den Kontaktstreifen gelötet oder geschweißt, z.B. durch eine Punktschweißung. Auch ein Federkontakt, insbesondere ein Doppelfederkontakt, kann eingesetzt werden. Die Kontakte des PV-Moduls können auch (hervorstehende) Anschlusskontakte sein, die bereits auf freigelegte Kontaktstreifen aufgebracht sind. In dem Fall kann das Kontaktelement der Anschlussdose z.B. ein Tulpenkontakt oder ein sonstiger Steckkontakt sein. Auch ein (hervorstehende) Anschlusskontakt kann über einen Federkontakt oder einen Schweiß- oder Lötkontakt kontaktiert werden.In an advantageous embodiment of the connection arrangement, the connection boxes each have a contact element that can be connected to the contacts of the PV module. The contacts of the PV module can be exposed contact strips on the back of the PV module, for example. In that case the contact element is, for example, soldered or welded, for example by spot welding, onto the contact strip. A spring contact, in particular a double spring contact, can also be used. The contacts of the PV module can also be (protruding) connection contacts that are already attached to exposed contact strips. In this case, the contact element of the junction box can be a tulip contact or another plug-in contact, for example. A (protruding) connection contact can also be contacted via a spring contact or a welded or soldered contact.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Anschlussanordnung weisen die Anschlussdosen mindestens einen isolationsdurchdringenden Kontakt zur Verbindung mit dem Anschlusskabel und/oder dem Verbindungskabel auf. Eine Verbindung zu den Kabeln kann so einfach und platzsparend hergestellt werden. In alternativen Ausgestaltungen kann eine Verbindung auch durch einen Crimp-, Löt-, Schweiß- oder Verstemmvorgang mit einem dann jeweils abisolierten Kabelende hergestellt werden.In a further advantageous embodiment of the connection arrangement, the connection sockets have at least one insulation-penetrating contact for connection to the connection cable and/or the connection cable. A connection to the cables can be established easily and in a space-saving manner. In alternative configurations, a connection can also be produced by a crimping, soldering, welding or caulking process with a cable end that is then stripped in each case.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Anschlussanordnung sind das Anschlusskabel und ein Abschnitt des Verbindungskabels (oder auch zwei Abschnitte von zwei Verbindungskabeln) durch ein Kabel gebildet, das durch eine der Anschlussdosen verläuft. Diese Ausgestaltung ist insbesondere in Verbindung mit dem isolationsdurchdringenden Kontakt vorteilhaft.In a further advantageous embodiment of the connection arrangement, the connection cable and a section of the connection cable (or else two sections of two connection cables) are formed by a cable that runs through one of the connection boxes. This configuration is particularly advantageous in connection with the insulation-piercing contact.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Anschlussanordnung ist die mindestens eine Bypass-Diode und angrenzende Kabelenden von Abschnitten des Verbindungskabels mit einer Vergussmasse umspritzt. Die Bypass-Diode stellt so lediglich eine Verdickung im Verbindungskabel dar und ist geschützt und kompakt angeordnet. Bei gut wärmeleitender Vergussmasse ist zudem eine gute Kühlung der Bypass-Diode gewährleistet.In a further advantageous embodiment of the connection arrangement, the at least one bypass diode and adjacent cable ends of sections of the connecting cable are encapsulated with a casting compound. The bypass diode is only a thickening in the connection cable and is protected and arranged in a compact manner. Good cooling of the bypass diode is also ensured if the potting compound is a good heat conductor.
Bei einem erfindungsgemäßen PV-Modul sind die Kontakte der mindestens einen Zellanordnung über eine derartige Anschlussanordnung miteinander und mit Anschlusskabeln verbunden. Es ergeben sich die im Zusammenhang mit der Anschlussanordnung genannten Vorteile.In a PV module according to the invention, the contacts of the at least one cell arrangement are connected to one another and to connection cables via such a connection arrangement. The advantages mentioned in connection with the connection arrangement result.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mithilfe von Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen:
-
1a ,1b jeweils eine isometrische Darstellung eines PV-Moduls mit Kontaktflächen (1a) bzw. Anschlusskontakten (1b) an seiner Rückseite; -
2a ,2b eine Gesamtansicht bzw. eine Detailansicht des PV-Moduls gemäß1b und einer Anschlussanordnung vor dem Montieren der Anschlussanordnung; -
3a ,3b Darstellungen gemäß den2a und2b nach dem Montieren der Anschlussanordnung auf dem PV-Modul; und -
4a-c verschiedene weitere Ansichten des in3b dargestellten Bereichs des PV-Moduls.
-
1a ,1b an isometric representation of a PV module with contact surfaces (1a) or connection contacts (1b) at its back; -
2a ,2 B an overall view or a detailed view of the PV module according to FIG1b and a terminal assembly before assembling the terminal assembly; -
3a ,3b Representations according to2a and2 B after mounting the terminal assembly on the PV module; and -
4a-c various other views of the in3b shown area of the PV module.
In den
Das PV-Modul 1 weist eine Mehrzahl von hier nicht einzeln erkennbaren PV-Zellen auf, die an der Rückseite 3 an ihren Elektroden über z. B. Leiterbahnen miteinander verbunden sind. Die Rückseite 3 ist mit einer isolierenden Schicht abgedeckt, wobei diese isolierende Schicht an ausgewählten Stellen freigelegt ist, um eine Kontaktierung zu ermöglichen. Die
Beim Ausführungsbeispiel der
In
In den
Die Anschlussanordnung 10 umfasst vier Anschlussdosen 11, die jeweils auf einen der Anschlusskontakte 5 aufgesteckt werden. Von den äußeren beiden der Anschlussdosen 11 führt jeweils ein Anschlusskabel 12 nach außen weg. Dieses Anschlusskabel 12 ist in den Figuren verkürzt dargestellt. In einer Umsetzung ist dieses Anschlusskabel 12 länger ausgebildet und weist an seinem Ende jeweils einen Steckverbinder auf, mit dem eine Verbindung zu einem benachbarten Modul oder einer Modulanschlussbox o. Ä. hergestellt werden kann.The
Zwischen zwei Anschlussdosen 11 ist ein Verbindungskabel 13 angeordnet, in das ein Diodenelement 14 eingeschleift ist. Das Diodenelement 14 enthält eine hier nicht sichtbare Bypass-Diode (vgl.
Die Anschlussanordnung 10 kann bevorzugt vorkonfektioniert und vormontiert sein, so dass sie bei der Endmontage des PV-Moduls 1 nur auf die Anschlusskontakte 5 aufgesetzt werden braucht. Bevorzugt wird dabei ein adhäsives Dichtungsmittel verwendet, mit dem die Anschlussdosen 11 auf die Rückseite 3 des PV-Moduls 1 abdichtend aufgeklebt werden.The
Die Anschlussdosen 11 weisen ein Oberteil 111 auf, durch das das Anschlusskabel bzw. das Verbindungskabel 13 führt. Weiter ist ein Fuß 112 vorhanden, mit dem die Anschlussdose 11 auf der Rückseite 3 des PV-Moduls 1 aufliegt. Ein äußerer Rand dieses Fußes 112 eignet sich als Klebe- und Abdichtfläche für die Anschlussdose 11.The
Innerhalb der Anschlussdose 11 ist ein Kontaktelement 113 angeordnet, das z. B. in Form eines Tulpenkontakts den Anschlusskontakt 5 des PV-Moduls 1 kontaktiert. Elektrisch mit dem Kontaktelement 113 verbunden und ggf. einstückig mit diesem ausgebildet, ist ein isolationsdurchdringender Kontakt 114, der mit einer Spitze nach oben weist und in das Anschlusskabel 12 bzw. das Verbindungskabel 13 kontaktbildend eindringt.Within the
Durch die Verwendung des isolationsdurchdringenden Kontakts 114 kann eine elektrische Verbindung zum Anschlusskabel 12 bzw. zum Verbindungskabel 13 auf einfache Art und Weise und platzsparend innerhalb der Anschlussdose 11 hergestellt werden. Zudem kann das Anschlusskabel 12 einstückig mit dem entsprechenden Abschnitt des Verbindungskabels 13 ausgebildet sein. Es handelt sich also beim Anschlusskabel 12 und diesem Abschnitt des Verbindungskabels 13 um ein durchgehendes Kabelstück. Gleiches gilt für die beiden Abschnitte der Verbindungskabel 13 in der links in
Bei der gezeigten Ausgestaltung der Anschlussdose 11 kann diese einstückig ausgebildet sein, wobei das durchgehende Anschlusskabel 12 bzw. Verbindungskabel 13 durch das Oberteil 111 gesteckt wird und dann das kombinierte Kontaktelement 113 mit dem isolationsdurchdringenden Kontakt 114 von unten in das Anschlusskabel 12 bzw. das Verbindungskabel 13 eingedrückt wird. Die so vormontierte Anschlussdose 11 kann dann als Ganzes auf den Anschlusskontakt 5 aufgesetzt werden.In the embodiment shown, the
Anmeldungsgemäß ist in das Verbindungskabel 13 das Diodenelement 14 eingeschleift. Im Querschnitt der
Die
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Photovoltaik-Modul (PV-Modul)Photovoltaic module (PV module)
- 22
- RahmenFrame
- 33
- Rückseiteback
- 44
- Kontaktflächecontact surface
- 55
- Anschlusskontakt connection contact
- 1010
- Anschlussanordnungconnection arrangement
- 1111
- Anschlussdosejunction box
- 111111
- Oberteiltop
- 112112
- FußFoot
- 113113
- Kontaktelementcontact element
- 114114
- isolationsdurchdringender Kontaktinsulation piercing contact
- 1212
- Anschlusskabelconnection cable
- 1313
- Verbindungskabelconnection cable
- 1414
- Diodenelementdiode element
- 1515
- Bypass-Diodebypass diode
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- US 20160141435 A1 [0004]US20160141435A1 [0004]
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