DE202010000052U1

DE202010000052U1 - Photovoltaikmodul mit einer Anschlussdose

Info

Publication number: DE202010000052U1
Application number: DE202010000052U
Authority: DE
Original assignee: Kumatec Sondermaschb & Kunstst; Kumatec Sondermaschinenbau & Kunststoffverarbeitung GmbH
Current assignee: Kumatec Sondermaschb & Kunstst; Kumatec Sondermaschinenbau & Kunststoffverarbeitung GmbH
Priority date: 2010-01-18
Filing date: 2010-01-18
Publication date: 2010-04-15
Anticipated expiration: 2020-01-19

Abstract

Photovoltaikmodul, mindestens aufweisend eine Rückwand (1) aus Kunststoff oder Glas, eine Schicht (2) mit Photovoltaikelementen und streifenförmigen Stromleitern (3), eine frontseitige Schutzplatte (4) aus Glas oder transluzentem Kunststoff und eine rückseitig an der Rückwand (1) angebrachte, einen in diese eingebrachten Durchbruch (5) abdeckende Anschlussdose (6) mit mindestens einem Kontakt (7) zum Verbinden eines Leiters (8) eines Anschlusskabels (9) mit dem streifenförmigen Stromleiter (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussdose (6) aus einer aus der Rückwand (4) ausgeformten oder mit der Rückwand (1) verschweißten, rückseitig vorstehenden Mantelwand (10) aus dem gleichen Material der Rückwand (1) besteht, die an der Innenseite und/oder der Außenseite mindestens eine Aus- (11) oder Anformung zur Rast- und/oder Drehsicherung eines über- und/oder einsteckbaren hohlen, den Zugang zu der Kontaktierungsstelle des mindestens einen Kontaktes (7) an dem streifenförmigen Stromleiter (3) ermöglichenden Gehäuses (12) aus Kunststoff aufweist, das nach der Kontaktierung von einem in den Hohlraum (13) einführbaren Stopfen...

Description

Die Erfindung betrifft ein Photovoltaikmodul, mindestens aufweisend eine Rückwand aus Kunststoff oder Glas, eine Schicht mit Photovoltaikelementen und streifenförmigen Stromleitern, eine frontseitige Schutzplatte aus Glas oder transluzentem Kunststoff und eine rückseitig an der Rückwand angebrachte, einen in diese eingebrachten Durchbruch abdeckende Anschlussdose mit mindestens einem Kontakt zum Verbinden eines Leiters eines Anschlusskabels mit dem streifenförmigen Stromleiter.
Photovoltaikmodule, auch Solarmodule genannt, wandeln das Licht der Sonne direkt in elektrische Energie um. Als wichtigste Bestandteile enthält ein Photovoltaikmodul mehrere Solarzellen, die flächenmäßig auf einem Substratträger aufgebracht sind. Die einzelnen Solarzellen sind elektrisch untereinander durch band- bzw. streifenförmige Stromleiter einerseits und gruppenmäßig andererseits verbunden, so dass von den Stromleitern die generierte Energie abgenommen werden kann. Mehrere Photovoltaikmodule können dabei zu Photovoltaikanlagen verschaltet werden. Ein Photovoltaikmodul wird durch seine elektrischen Anschlusswerte, wie Leerlaufspannung und maximale Leistung charakterisiert. Diese hängen von den Eigenschaften der einzelnen Photovoltaikzellen und der Verschaltung der Photovoltaikzellen innerhalb des Moduls ab.
Ein Photovoltaikmodul weist eine transparente strahlungs- und witterungsbeständige Abdeckung, beispielsweise eine Glasscheibe oder eine Kunststoffscheibe, auf. Diese schützt die spröden Solarzellen, die in der Regel auf der Rückseite der Frontscheibe aufgedampft sind, vor mechanischen Einflüssen. Hinter der Schicht mit den Photovoltaikzellen und den verbindenden streifenförmigen Stromleitern kann eine Isolierschicht angebracht sein oder aber auch eine Rückwand, beispielsweise eine Glasscheibe. Die streifenförmigen Stromleiter sind durch die Rückwand oder durch die Vorderwand mit Kontakten innerhalb einer Anschlussdose verbunden, die ihrerseits mit den Leitern eines Kabels gekoppelt sind, um die erzeugte Energie in ein Netz einzuspeisen oder an einen Energiespeicher abzugeben. Die Photovoltaikzellen können durch Bedampfung auch direkt auf die Rückseite der Frontglasscheibe aufgebracht sein.
Die Anschlussdose mit der Freilaufdiode bzw. der Bypassdiode befindet sich auf der Vorder- oder Rückseite. Am häufigsten werden dabei Anschlussdosen verwendet, die aus Kunststoff bestehen und über einen Durchbruch in der Rückwand übergreifend vorgesehen und an der Rückwand angeklebt sind. Photovoltaikmodule der gattungsgemäßen Art sollen normalerweise über 20 Jahre benutzt werden können, gleich, ob sie nun auf Trägerkonstruktionen auf einer Freifläche aufgebracht oder auf einem Dach montiert sind.
Die Photovoltaikmodule sind stets unterschiedlichen Witterungsverhältnissen ausgesetzt. Es hat sich dabei gezeigt, dass die Klebeverbindungen der Anschlussdosen oftmals nicht den witterungsbedingten Wechselbelastungen standhalten und die Anschlussdosen abfallen, wodurch die Kontakte sowie die Bedampfungs- und/oder Bedruckungsschichten im Modul den Witterungsverhältnissen direkt ausgesetzt sind. Des Weiteren hat sich gezeigt, dass eine hohe Effizienz und lange Lebensdauer dann nur erreichbar sind, wenn eine wasserdampfdiffusionsdichte elektrische Verbindung mit den streifenförmigen Leitern nachhaltig sichergestellt werden kann.
Ein Beispiel für den beschriebenen Aufbau eines Photovoltaikelementes ist der DE 10 2008 025 955 B3 zu entnehmen. Diese Schrift gibt eine mit einem elektrischen Steckverbinder versehene wasserdampfdiffusionsdichte, durchkontaktierte nichtleitende Platte mit einer ersten und einer zweiten Seite an. Der elektrische Steckverbinder umfasst ein Andrückelement, z. B. eine Mutter, und ein darauf senkrecht angeordnetes Durchsteckelement, das von der ersten Seite her teilweise durch eine Bohrung in der nichtleitenden Platte durchgesteckt und in das Andrückelement eingeschraubt wird. Zwischen dem Andrückelement und der ersten Seite der nichtleitenden Platte ist ein Dichtungselement angeordnet, das ein wasserdampfdiffusionsstabiles Material enthält oder daraus besteht, das beim Festschrauben des Durchsteckelementes verpresst wird. Der Pressweg wird durch ein Stopfelement in Form eines Kunststoffringes, der den Durchbruch durch die Glasplatte umschließt, begrenzt. Der Steckverbinder und auch das Befestigungselement, das eine Mutter ist, bestehen aus Metall, so dass durch Bonden eine Verbindung mit den Photovoltaikzellen bzw. mit einem Photovoltaikmodul hergestellt werden kann.
Zur Erleichterung der Herstellung eines Solarmoduls wird in der DE 102 25 140 A1 vorgeschlagen, in einer Durchgangsöffnung des Substrats, auf dessen Vorderseite die Solarschicht angeordnet ist, einen Anschlusseinsatz einzusetzen, insbesondere einzupressen. Ein flacher Leiter wird von den Anschlüssen des Solarmoduls kommend mit der Vorderseite des Anschlusseinsatzes verlötet. Die Rückseite des Anschlusseinsatzes kann als Flachsteckzunge ausgebildet sein.
Aus der DE 10 2007 020 846 A1 ist eine Paneeldose zum elektrischen Anschluss eines Photovoltaikmoduls für eine Solaranlage mit einer Anschlusseinrichtung zum elektri schen Anschließen eines Anschlusskabels und mit einer Verbindungseinrichtung zum elektrischen Kontaktieren einer Anschlussleitung des Photovoltaikmoduls mit der Anschlusseinrichtung bekannt. Dabei sind die Anschlusseinrichtung als Kontaktbalken und die Verbindungseinrichtung als Federklammer ausgebildet, in die der Kontaktbalken einführbar und darin verklemmbar ist. Durch diese Maßnahme soll eine Paneeldose bereitgestellt werden, die auf ein Photovoltaikmodul einfach und verlässlich installierbar ist.
Aus der DE 10 2005 044 939 84 ist eine elektrische Anschlussdose zum elektrischen Anschluss von Solarzellen eines Solarzellenmoduls bekannt, das ein Gehäuse aufweist, in dem wenigstens eine Schutzeinrichtung enthalten ist, die im Falle einer abgeschatteten Solarzelle als Strombypass für die abgeschattete Solarzelle wirkt. Zur Befestigung des Gehäuses ist hier nichts näheres ausgeführt.
Aus der DE 201 14 145 U1 ist eine elektrische Anschlussdose für den Einsatz bei Voltaikanlagen bekannt, die in der Draufsicht im Wesentlichen eine quadratische Form aufweist und von einem Deckel verschließbar ist. Die Dose weist seitliche Kabeleingänge zum Einführen von Elektrokabeln auf. Ein im Wesentlichen eine Diagonale des Gehäuses bildender Aufnahmesteg ist zur Befestigung einer der elektrischen Verbindung dienenden Lüsterklemme vorgesehen. Das Gehäuse wird auf die Rückseite des Photovoltaikmoduls wasserdicht angeklebt. Die elektrische Anschlussdose entspricht der Schutzart IP 65, Schutzklasse II, bis 800 (1000) V DC, Prüfspannung 3,5 KV DC, was einer allgemeinen Forderung an solche Anschlussdosen entspricht.
Weiterhin ist aus der DE 699 34 471 T2 eine Anschlussdose bzw. eine Anschlussdosenvorrichtung für ein Photovoltaikpaneel bekannt, das ein Gehäuse aufweist, das auf der Rückseite des Paneels angebracht ist. In dem Gehäuse sind auch Freilauf- bzw. Bypassdioden angeordnet, die an jeder der Anschlussklemmen jedes Moduls vorgesehen sein müssen und die im normalen Betriebszustand (Modul liefert Strom) in Sperrrichtung gepolt sind.
Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Photovoltaikmodul mit einer Anschlussdose derart zu verbessern, dass zum einen eine leichte Montage gegeben ist und ein sicherer Kontakt mit den Stromleitern auch bei extremen Witterungsverhältnissen gewährleistet ist, dass eine Wasserdampfdiffusionsdichte über die gesamte Lebensdauer des Paneels gewährleistet ist und dieses eine besonders hohe Lebensdauer aufweist.
Gelöst wird die Aufgabe durch Ausgestaltung des Photovoltaikmoduls gemäß den technischen Lehren, die in den nebengeordneten Ansprüchen 1 und 2 angegeben sind.
Ein gattungsgemäßes Photovoltaikmodul nach Anspruch 1 zeichnet sich dadurch aus, dass die Anschlussdose aus einer aus der Rückwand ausgeformten oder mit der Rückwand verschweißten, rückseitig vorstehenden Mantelwand aus dem gleichen Material der Rückwand besteht, die an der Innenseite und/oder der Außenseite mindestens eine Aus- oder Anformung zur Rast- und/oder Drehsicherung eines über- und/oder einsteckbaren hohlen, den Zugang zu der Kontaktierungsstelle des mindestens einen Kontaktes an dem streifenförmigen Stromleiter ermöglichenden Gehäuses aus Kunststoff aufweist, das nach der Kontaktierung von einem in den Hohlraum einführbaren Stopfen verschließbar ist.
Bei dieser Ausführungsart wird beispielsweise auf der Rückwand, die eine Glasscheibe sein kann, eine Mantelwand in Form eines Ringes aus Glas angeschweißt, beispielsweise durch Laserschweißung. Die Mantelwand umgibt den Durchbruch in der Rückwand kragenförmig. Diese Mantelwand kann aber auch, falls die Rückwand z. B. aus Kunststoff besteht, ausgeformt sein. Sie kann auch in das Glas bei Erreichen des Schmelzpunktes desselben durch Wärmezufuhr eingebracht sein. Die kragenförmige Mantelwand dient der Aufnahme und Befestigung der übrigen Teile der Anschlussdose. An der Innenseite und/oder der Außenseite ist hierfür mindestens eine Aus- oder Anformung zur Rast- und/oder Drehsicherung eines über- und/oder einsteckbaren, einen Zugang zu der Kontaktierungsstelle des mindestens einen Kontaktes an dem streifenförmigen Stromleiter ermöglichenden hohlen Gehäuses aus Kunststoff angebracht. Nach der Kontaktierung wird das Gehäuse von einem in den Hohlraum einsteckbaren Stopfen verschlossen.
Anstelle eines solchen Aufbaus kann aber auch eine Ausbildung einer Anschlussdose gewählt werden, wie sie im Anspruch 2 angegeben ist, wonach zwischen der Schicht mit den Voltaikelementen und streifenförmigen Stromleitern und der Rückwand einer Folie zwischengefügt oder eine Verstärkungsschicht definierter Stärke aufgebracht ist. Unterhalb des Durchbruches in der Rückwand ist in die Folie oder in die Schicht ein Durchbruch größeren Durchmessers oder größerer Durchschnittsfläche als in der Rückwand eingebracht. Vor der Aufbringung der Rückwand wird eine Hülse mit einem Ringflansch in den Durchbruch in der Rückwand eingesetzt. Der Ringflansch füllt dabei den durch den Durchbruch in der Folie oder Schicht und dem kleineren Durchbruch in der Rückwand von der Innenseite her gebildeten Hohlraum mindestens teilweise aus. Die untergriffene Rückwandfläche bildet ein Widerlager. Der Hohlraum kann also im Durchmesser bzw. in seiner Fläche größer sein als die von dem Ringflansch belegte Fläche.
Die Hülse endet in der Rückwand oder steht aus der Rückwand rückseitig vor. Mit der Hülse ist form- und/oder kraftschlüssig oder stoffschlüssig in Verlängerung zur Hülse ein Gehäuse mit Durchgang verbindbar, das mindestens außenseitig aus Kunststoff besteht und durch Zwischenfügen von Dichtungsmitteln, wie O-Ringe, an der Rückseite der Rückwand abdichtend anliegt und eine Aufnahmekammer für das Anschlusskabel aufweist, dessen Leiter mit einem Kontakt verbunden ist, der auf den streifenförmigen Leiter aufgreift. Die Kontaktierungsstelle des mindestens einen Kontaktes an dem streifenförmigen Leiter ist durch den Hohlraum zugänglich. Das Gehäuse ist nach der Kontaktierung des Kontakts mit dem Stromleiter von einem in den Hohlraum einführbaren Stopfen verschließbar.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gemäß den nebengeordneten Ansprüchen 1 und 2 sind in den Unteransprüchen im Detail angegeben.
Durch die Erfindung ist der Vorteil gegeben, dass die Anschlussdose vollständig wasser- und wasserdampfgeschützt ist, dass durch die Einführung des Stopfens in den Hohlraum eine wasserdampfdiffusionsdichte Kontaktierung sichergestellt ist. Die vormontierte Anschlussdose lässt sich fest mit der Mantelwand oder mit der Hülse verbinden.
Normalerweise sind in der Rückwand runde Durchbrüche eingebracht bzw. im Falle, dass die Rückwand aus Kunststoff besteht, solche durch gleichzeitige Bildung der Mantelwand rund ausgeformt. Grundsätzlich kann aber auch die Querschnittsform eckig, beispielsweise quadratisch, oder oval oder in einer polygonalen Struktur vorgesehen sein. Bei der Einbringung des Durchbruches in eine Rückwand aus Kunststoff können diese Konturen gleichzeitig mit ausgeformt werden, wenn die Mantelwand ausgearbeitet wird. Es ist aber auch möglich, sowohl bei einem Durchbruch in einer Glasscheibe, der z. B. mit einem Laser ausgeschnitten ist, als auch bei einem gestanzten oder mittels eines Lasers in eine Kunststoffplatte eingebrachten Durchbruches die Mantelwand dadurch zu realisieren, dass ein entsprechender Ring, aus dem gleichen Material bestehend, angeschweißt wird. Dadurch ist eine stoffschlüssige Verbindung gegeben, die sicherstellt, dass kein Wasser und auch kein Wasserdampf über die Verbindung und den Durchbruch in das Modul gelangen können. Der aufzusetzende Ring weist dabei eine entsprechend angepasste Form auf, kann grundsätzlich aber auch eine andere Form aufweisen. Die Verbindung einer ovalen Durchbruchsform empfiehlt sich beispielsweise, wenn zwei Stromleiter den Durchbruch durchlaufen und z. B. Plus- und Minuspol an Kontakte angeschlossen werden müssen. Normalerweise ist nur ein Stromleiter vorgesehen, während der zweite Pol durch den Rahmen realisiert ist, so dass ein runder Durchbruch und eine runde Mantelwand verwendet werden können.
Wenn ein Photovoltaikmodul zwischen der Rückwand und der Schicht mit den Photovoltaikzellen und dem streifenförmigen Stromleiter eine Isolierschicht aufweist oder eine Zwischenfolie bestimmter Stärke, so kann anstelle der beschriebenen Bildung der Mantelwand eine Hülse mit dünnwandigem Ringflansch in den Durchbruch eingesetzt werden. Auch hierbei kann die Hülse eine äußere Form aufweisen, die der Durchbruchsform angepasst ist. In die Schicht bzw. in die Folie wird ein größerer Durchbruch eingebracht als in die Rückwand, so dass der Ringflansch genügend Raum hat, um sich an der Innenseite der Rückwand abstützen zu können. Die Folie weist beispielsweise eine Stärke von 0,76 mm auf. Für den sicheren Halt einer Hülse ist eine Dicke des Ringflansches von ca. 0,3 mm bis 0,6 mm ausreichend, gleich ob die Hülse aus Metall oder aus Kunststoff besteht, so dass genügend Freiraum gegeben ist, um die Hülse vor der Aufbringung der Rückwand auf die Folie oder Schicht in den Durchbruch einsetzen zu können. Das Durchgangsloch der Hülse braucht nicht die Außenkontur aufzuweisen, zweckmäßig ist es jedoch, eine runde Hülse zu verwenden und auch das mittige Durchgangsloch rund auszubilden.
Sowohl mit der Mantelwand als auch mit der Hülse lassen sich nun die Gehäuse der Anschlussdose verbinden. Die Hülse kann deshalb auch in einen Durchbruch der Rückwand mit einer Ausbildung nach Anspruch 1 eingesetzt werden. Die Verbindung kann eine Rastverbindung, eine Drehsicherungsverbindung oder eine Schweißverbindung sein. In entsprechender Weise können die Innenseite und/oder der Außenseite der Mantelwand mit mindestens einer Aus- oder Anformung zur Rast- und/oder Drehsicherung für das über- und/oder einsteckbare Gehäuse mit innerem Durchgang versehen sein, die mit korrespondierenden Anformungen oder Ausnehmungen an dem Gehäuse verbindbar sind. Wenn ein Glasring angeschweißt ist, so kann innenseitig beispielsweise ein Hinterschnitt für eine rastende Verbindung vorgesehen sein, der beispielsweise um 180° versetzt über einen Segmentabschnitt verlaufen kann. In entsprechender Weise weist eine einführbare Kunststoffhülse an dem Gehäuse außenseitig vorstehende Rastnasen auf, die den Hinterschnitt untergreifen, wenn das Gehäuse auf die Mantelwand gedrückt wird.
Um die Mantelwand zu übergreifen, weist das Gehäuse zusätzlich eine Abdeckung auf, die an dem in den Glasring eingeführten Teil befestigt bzw. aus diesem ausgeformt ist. Ist für die Verbindung eine Hülse, beispielsweise aus Metall, vorgesehen, so kann diese Hülse innerhalb des Durchbruches der Glasscheibe enden und sich daran eine Hülse aus Metall, die in einem Kunststoffgehäuse gelagert ist, anschließen. Die Hülse kann dann stirnseitig angeschweißt werden. Es können aber auch die gleichen Verbindungsarten (form- und kraftschlüssig) durch Einbringung von Nuten und Ausbildungen von Noppen realisiert werden, wie zuvor beschrieben. Die Verwendung einer solchen Hülse aus Metall hat den Vorteil, dass die Hülse mit ihrem Ringflansch selbst als Kontakt verwendet werden kann. Ein solcher Flächenkontakt kann aber auch gesondert oder zusätzlich vorgesehen sein, um diesen an den streifenförmigen Stromleiter anschweißen zu können.
Der Flächenkontakt kann grundsätzlich als Winkelteil ausgeführt sein, wobei der Schenkel bzw. die Kontaktierungsfahne in das Gehäuse hineinragt und mit dem Leiter des Kabels verbindbar ist. Dies kann über Klemmen oder durch Lötung erfolgen. Der Kontaktabschnitt, der sich in das Gehäuse erstreckt, kann dabei in eine gesonderte Kammer geführt oder aber auch in dem Hohlraum entlanggeführt sein und wird durch den eingefügten Stopfen aus Kunststoff gesichert gehalten.
Der durchgehend vorgesehene Hohlraum ist notwendig, um ein Anschweißen des Kontaktes an dem streifenförmigen Stromleiter zu ermöglichen. Dabei kann grundsätzlich der Flächenkontakt auch durch den aufgebauten Druck anliegen und braucht nicht angeschweißt zu werden. Es hat sich aber auch gezeigt, dass ein angeschweißter Kontakt, insbesondere im Hinblick auf die zu erwartende lange Lebensdauer eines Photovoltaikmoduls nach der Erfindung, keinen Korrosionseinflüssen unterliegt und deshalb die elektrische Leitfähigkeit stets gegeben und über die Lebensdauer sichergestellt ist.
Anstelle der beschriebenen Rastverbindungen und Schweißverbindungen zwischen den Hülsen können auch Drehsicherungen vorgesehen sein. Zu diesem Zweck kann beispielsweise über einem bestimmten Segmentwinkel, z. B. 70°, eine Steigungsfläche mit einem niedrigen Steigungswinkel vorgesehen sein, die von einem oder mehreren Ansätzen an der Innenhülse des Gehäuses untergriffen wird und durch Drehung des Gehäuses um die vertikale Achse gespannt wird. Beim Einsetzen ist darauf zu achten, dass die vor stehenden Ansätze entweder in Längsnuten geführt sind oder bei elastischer Ausbildung so eingeführt werden, dass sie die Steigungsfläche an der Position hintergreifen, in der diese den geringsten Abstand gegenüber der Oberseite des Gehäuses aufweist. Die schräge Fläche verläuft also ansteigend in Richtung der Rückwand. In kinematischer Umkehr können aber auch die Steigungsflächen in Form von Vorsprüngen an der Innenhülse des Gehäuses nach außen vorstehend vorgesehen sein, die die Steigungsflächen oder Ansätze an der Innenseite der Mantelwand untergreifen.
Das aus Kunststoff bestehende Gehäuse wird zweckmäßigerweise aus zwei Schalen hergestellt, nämlich einer Ober- oder Unterschale, wobei auch der Ansatz mit der Lagerkammer für das Kabelende mit ausgeformt werden kann. Nach dem Einlegen des Kabels in die Kabellagerkammer und nach der Verbindung des Leiters mit dem Kontakt können beide Teile miteinander verschweißt werden, beispielsweise durch Ultraschallschweißen. Es ist ferner möglich, zur besseren Abdichtung O-Ringe auf das Kabelende aufzuziehen, die in der Lagerkammer in Nuten gelagert sind und beim Verschweißen der Gehäuseschalen zusammengepresst werden. Auch ist es möglich, in die Kammern sägezahnförmige Ringe einzubringen, die sich als Rückzugssicherung in die Isolierung des Kabels eingraben oder hineindrücken.
Der Leiter des Kabels kann dann, wenn die Hülse aus Metall besteht und auch eine Hülsenverlängerung im Gehäuse vorgesehen ist, direkt an die metallische Hülse im Gehäuse angelötet oder angeschweißt werden. Ferner kann zwischen dem Kontakt und dem Leiter eine Freilaufdiode angeordnet sein. Ein entsprechender Platz steht zur Verfügung bzw. ist eine entsprechende verlängerte Lagerkammer oder eine andere hierfür vorgesehen.
Nachdem die Vormontage durch Aufrasten, Aufdrehen oder durch Verschweißen der Hülsen erfolgt ist, ist durch den von oben bis unten gegebenen Hohlraum in dem Gehäuse der Flächenkontakt zugänglich, so dass mittels einer Schweißelektrode eine punktuelle Anschweißung des Kontaktes an den streifenförmigen Stromleitern erfolgen kann. Dieser Hohlraum wird nach der Kontaktierung wasserdampfdiffusionsdicht mit einem Stopfen verschlossen. Dieser Stopfen kann ein Hohlstopfen oder auch ein massiver Stopfen sein und z. B. aus geschäumtem Kunststoff bestehen, der wasserundurchlässig ist und den Hohlraum ausfüllt. Soweit zur Abdichtung O-Ringe oder andere Abdichtungsmittel erforderlich sind, können auch diese zusätzlich vorgesehen sein.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele ergänzend erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
1 in schematischer Schnittzeichnung eine erste erfinderische Ausbildung der Anschlussdose,
2 die Anschlussdose gemäß 1 in einer perspektivischen Explosionszeichnung,
3 die Anschlussdose nach 1 in der Perspektive in der Draufsicht,
4 die Anschlussdose nach 1 in der Unteransicht in perspektivischer Darstellung und
5 ein weiteres Beispiel einer Anschlussdose mit einer Hülse in schematischer Schnittzeichnung.
Das in der 1 im Teilschnitt dargestellte Photovoltaikmodul weist eine Anschlussdose nach der Erfindung auf, die in den perspektivischen Darstellungen in den 2, 3 und 4 ergänzend dargestellt ist. Das Photovoltaikmodul besteht aus einer Rückwand 1 und einer Frontseitigen Schutzplatte 4, die beide beispielsweise aus Glas bestehen können. Die Schutzplatte 4 kann auch aus transluzentem Kunststoff bestehen und die Rückwand 1 aus lichtundurchlässigem Kunststoff. Auf der Rückseite der Schutzplatte 4 ist eine Schicht 2 mit Photovoltaikzellen aufgebracht. Ferner sind die die Photovoltaikzellen und Gruppen von Photovoltaikzellen verbindenden Stromleiter 3 in Streifen- bzw. Bandform aufgebracht. Dies kann beispielsweise durch Aufdampfen oder Bedrucken erfolgen. Um einen hier eingezeichneten einzigen Stromleiter 3 mit dem Anschlusskabel 9, nämlich mit dem Leiter 8 des Anschlusskabels 9, verbinden zu können, ist ein Kontakt 7 als Flächenkontakt vorgesehen, der eine abgewinkelte, nach oben in das Gehäuse 12 gerichtete Anschlussfahne 30 aufweist. Der Kontakt 7 liegt auf dem Stromleiter 3 auf und kann an diesen durch Schweißen dauerhaft befestigt werden. Um dies bewerkstelligen zu können ist, in die Rückwand 1 ein Durchbruch 5, ein rundes Durchgangsloch, eingearbeitet. Dieses Durchgangsloch wird rückseitig an der Rückwand 1 von einer ringförmigen Mantelwand 10 umgeben, die innenseitig unmittelbar oberhalb der Rückwand 1 durch entsprechende Ausformung 11 hinterschnitten ist. Die ringförmige Mantelwand 10 besteht ebenfalls aus Glas und ist beispielsweise durch Laserschweißen an der Rückseite der Rückwand 1 unlösbar befestigt. Die Anschlussdose 6 besteht aus einem Gehäuse 12 aus Kunststoff, das aus einer Oberschale 12a, die eine sich nach unten erstreckende Gehäusehülse 31 aufweist, und aus einer Unterschale 12b zusammengesetzt ist, die eine Aufnahmehülse 32 aufweist. Rechtwinklig hierzu sind Ansätze mit einer Aufnahmekammer 20 für ein Anschlusskabel 9 vorgesehen.
Beide Gehäuseschalen 12a, 12b werden beispielsweise durch Verschweißen miteinander verbunden. Die Aufnahmehülse 32 kann dabei auch einen Führungsansatz 33 außenseitig vorstehend aufweisen, der in eine Führungsausnehmung 34 in einer Abdeckung 23 beim Verbinden mit der Abdeckung 23 eingreift. Die Unterschale 12b und die Oberschale 12a weisen einen rechtwinklig abgehenden Gehäuseteil auf, in welchem die Aufnahmekammer 20 für das Kabel 9 eingearbeitet ist. Das Kabel 9 wird vor dem Zusammenschweißen der Oberschale 12a und der Unterschale 12b des Gehäuses 12 eingelegt. Zunächst wird dabei das Kabel 9 in die Aufnahmekammer 20 in der Unterschale 12b eingelegt und mittels der Klemme 27 die Anschlussfahne 30 des Kontaktes 7 befestigt. Die Anschlussfahne 30 ist in einen Führungskanal geführt, der von der Gehäusehülse 31 und der Aufnahmehülse 32 durch entsprechende Ausformung gebildet ist. Nach dem Aufsetzen der Oberschale 12a greifen die Gehäusehülse 31 und die Aufnahmehülse 32 ineinander und die beiden Gehäuseschalenhälften 12a, 12b werden miteinander verschweißt. Zuvor werden noch die aufgezogenen O-Ringe 25 zur sicheren Abdichtung des Kabels 9 in entsprechende Aufnahmenuten eingelegt. Hinter den O-Ringen 25 können ferner in der Aufnahmekammer 20 sägezahnförmige Ansätze vorgesehen sein, die sich in das Kabel 9 rückzugssichernd eindrücken. Das so gebildete Gehäuse 12, das an der Aufnahmehülse 32 außenseitig um 180° versetzt ist und über einen bestimmten Winkelbereich verlaufende Rastnasen 22 aufweist, wird nun in die runde Öffnung der Mantelwand 10 hineingedrückt. Die Rastnasen 22 hintergreifen dabei die Ausformungen 11, die als Hinterschnitte vorgesehen sind, so dass eine Rückzugssicherung gegeben ist und eine rastende Verbindung sichergestellt ist.
Zuvor wird die Abdeckung 23 jedoch noch unter das Gehäuse 12 gelegt, zu welchem Zeck eine Ausnehmung 35 in der Wand der Abdeckung 23 vorgesehen ist, um den Ansatz mit der Lagerkammer 20 aufnehmen zu können. Die Abdeckung 23 kann auch angeschweißt sein und übergreift die Mantelwand 10 schützend. Zum Abdichten des Gehäuses 12 gegenüber der Mantelwand 10 ist auch hier ein O-Ring vorgesehen. Es ist ersichtlich, dass durch die noch nicht verschlossene Öffnung und dem Hohlraum 13 innerhalb des Gehäuses 12 die Kontaktierungsflächen des Stromleiters 3 und der Kontakt 7 zugänglich sind, so dass mittels einer Elektrode dieser an den Stromleiter 3 angeschweißt werden kann. Selbstverständlich kann auch ein zweiter Kontakt mit einem zweiten Stromleiter 3 verbunden werden, wenn ein solcher vorhanden ist, und das Gehäuse entsprechend dem zweiadrigen Kabel groß angepasst ist. Schlussendlich wird der Hohlraum 13 in dem Gehäuse durch einen Stopfen 14 verschlossen. Die Abdeckung 23 kann am Gehäuse 12 angeklebt oder angeschweißt sein.
In 5 ist ein Photovoltaikmodul dargestellt, das ebenfalls eine Schutzplatte 4 aufweist, die aus transluzentem Kunststoff oder Glas besteht. Auf diese ist eine Schicht 2 mit Photovoltaikzellen aufgebracht, die über Stromleiter 3 miteinander verbunden sind. Abweichend von der Ausführung in 1 ist nun darüber liegend eine Folie 15 angeordnet, die als Trennfolie aufkaschiert ist und an der Innenseite der Rückwand 1 anliegt. Die schematische Schnittzeichnung zeigt, dass in die Rückwand ein Durchgangsloch 5 eingebracht ist. Ebenso ist in die Folie 15 ein größeres Loch konzentrisch eingebracht, so dass zwischen der Unterseite der Rückwand 1 und der Schicht 2 mit den Photovoltaikzellen und mit dem Stromleiter 3 ein Hohlraum 13 entsteht. In diesen Hohlraum ist der Ringflansch 18 an einer Hülse 17 eingesetzt, die sich in den Durchbruch 5 mit einem Hülsenhals erstreckt. Die Hülse 17 kann aus Metall oder Kunststoff bestehen. Die Hülse 17 endet noch innerhalb der Rückwand 1. Sie kann aber auch obenseitig hervorstehen. Mit dieser Hülse 17 ist ein Gehäuse 12 durch Schweißen der Stirnflächen 21 verbunden. Alternativ kann hier aber auch eine Klippverbindung vor gesehen sein. Das Gehäuse 12 weist einen überstehenden Randbereich auf, zwischen den und der Oberfläche der Rückwand 1 ein O-Ring 28 vor dem Verbinden der Hülse 17 mit dem Gehäuse eingebracht ist, so dass die Verbindung abgedichtet ist.
Auch in diesem Beispiel hier ist ein Kontakt 7 als Flächenkontakt in dem Hohlraum 13 des Gehäuses 12 und der Hülse 17 vorgesehen, der auf dem Stromleiter 3 aufliegt. Die Anschlussfahne 30 ist mit dem Leiter 8 des Kabels 9 verbunden, das in der Aufnahmekammer 20 mittels O-Ring 25 abgedichtet gelagert ist. Das Gehäuse 12 selbst kann so aufgebaut sein, wie das in 1 dargestellte Gehäuse, es kann nämlich aus zwei Hälften bestehen. Im Falle, dass die Hülse 17 mit ihrem Ringflansch 18 aus Metall besteht, kann in das Gehäuse 12 auch eine Gehäusehülse 31 aus Metall eingesetzt sein, die dann den Kontakt 7 mit der Anschlussfahne 30 überflüssig macht, da die Hülse 17 und die Gehäusehülse 31 als Leiter fungieren und letztere mit dem Leiter 8 des Kabels 9 verbunden werden kann. Schlussendlich wird zur Vermeidung von Wasserdampfdiffusionen in den Hohlraum 13 des Gehäuses 12 der Anschlussdose 6 ein Stopfen 14, versehen mit O-Ringen 24, eingedrückt, so dass auch hierüber keine Feuchtigkeit und kein Wasserdampf an die Kontaktflächen gelangen können.

1: Rückwand
2: Schicht
3: Stromleiter
4: Schutzplatte
5: Durchbruch
6: Anschlussdose
7: Kontakt
8: Leiter
9: Anschlusskabel
10: Mantelwand
11: Ausformung/Hinterschnitt
12: Gehäuse
12a: Gehäuseschale
12b: Gehäuseschale
13: Hohlraum
14: Stopfen
15: Folie
16: Durchbruch
17: Hülse
18: Ringflansch
19
20: Aufnahmekammer
21: Stirnflächen
22: Rastnasen
23: Abdeckung
24: O-Ring (Stopfen)
25: O-Ring (Kabel)
26: O-Ring (Gehäuse)
27: Klemme
28: O-Ring
29: Kanal
30: Anschlussfahne
31: Gehäusehülse
32: Aufnahmehülse
33: Führungsansatz
34: Führungsausnehmung
35: Ausnehmung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102008025955 B3 [0006]
- DE 10225140 A1 [0007]
- DE 102007020846 A1 [0008]
- DE 10200504493984 [0009]
- DE 20114145 U1 [0010]
- DE 69934471 T2 [0011]

Claims

Photovoltaikmodul, mindestens aufweisend eine Rückwand (1) aus Kunststoff oder Glas, eine Schicht (2) mit Photovoltaikelementen und streifenförmigen Stromleitern (3), eine frontseitige Schutzplatte (4) aus Glas oder transluzentem Kunststoff und eine rückseitig an der Rückwand (1) angebrachte, einen in diese eingebrachten Durchbruch (5) abdeckende Anschlussdose (6) mit mindestens einem Kontakt (7) zum Verbinden eines Leiters (8) eines Anschlusskabels (9) mit dem streifenförmigen Stromleiter (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussdose (6) aus einer aus der Rückwand (4) ausgeformten oder mit der Rückwand (1) verschweißten, rückseitig vorstehenden Mantelwand (10) aus dem gleichen Material der Rückwand (1) besteht, die an der Innenseite und/oder der Außenseite mindestens eine Aus- (11) oder Anformung zur Rast- und/oder Drehsicherung eines über- und/oder einsteckbaren hohlen, den Zugang zu der Kontaktierungsstelle des mindestens einen Kontaktes (7) an dem streifenförmigen Stromleiter (3) ermöglichenden Gehäuses (12) aus Kunststoff aufweist, das nach der Kontaktierung von einem in den Hohlraum (13) einführbaren Stopfen (14) verschließbar ist.
Photovoltaikmodul, mindestens aufweisend eine Rückwand (1) aus Kunststoff oder Glas, eine Schicht (2) mit Photovoltaikelementen und streifenförmigen Stromleitern (3), eine frontseitige Schutzplatte (4) aus Glas oder transluzentem Kunststoff und eine rückseitig an der Rückwand (1) angebrachte, einen in diese eingebrachten Durchbruch (5) abdeckende Anschlussdose (6) mit mindestens einem Kontakt (7) zum Verbinden eines Leiters (8) eines Anschlusskabels (9) mit dem streifenförmigen Stromleiter (3), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Schicht (2) mit den Voltaikelementen und streifenförmigen Stromleitern (3) und der Rückwand (1) eine Folie (15) zwischengefügt oder eine Verstärkungsschicht aufgebracht ist, dass unterhalb des Durchbruches (5) in der Rückwand (1) in die Folie (15) oder Schicht ein Durchbruch (16) größeren Durchmessers oder Querschnittsfläche eingebracht ist, dass vor dem Aufbringen der Rückwand (1) eine Hülse (17) mit einem Ringflansch (18) in den Durchbruch (16) in der Rückwand (1) eingesetzt ist, welcher Ringflansch (18) den durch den Durchbruch (16) in der Folie (15) oder der Schicht und dem kleineren Durchbruch (5) in der Rückwand (1) gebildeten Hohlraum mindestens teilweise ausfüllt, dass die Hülse (17) in der Rückwand (1) endet oder aus der Rückwand (1) rückseitig vorsteht, dass mit der Hülse (17) formschlüssig und/oder kraftschlüssig oder stoffschlüssig ein in Verlängerung zur Hülse (17) hohles Gehäuse (12) verbindbar ist, das mindestens außenseitig aus Kunststoff besteht und durch Zwischenfügen von Dichtungsmitteln an der Rückseite der Rückwand (1) abdichtend anliegt und eine Aufnahmekammer (20) für das Anschlusskabel (9) aufweist, dessen Leiter (8) mit einem Kontakt (7) verbunden ist, der auf den streifenförmigen Stromleiter (3) aufgreift, wobei die Kontaktierungsstelle des mindestens einen Kontaktes (7) an dem streifenförmigen Stromleiter (3) durch den Hohlraum (13) zugänglich ist, und dass das Gehäuse (12) nach der Kontaktierung des Kontaktes (7) mit dem Leiter (8) von einem in den Hohlraum (13) einführbaren Stopfen (14) verschließbar ist.
Photovoltaikmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelwand (10) oder die Hülsenwand eine der Kontur des Durchbruchs (5) in der Rückwand (1) angepasste Querschnittsform aufweist, die vorzugsweise rund oder oval ist oder eine polygonale Struktur aufweist, wobei der Hohlraum (13) in der Durchgangsöffnung in dem Gehäuse (12), in der Hülse (17) und dem Gehäuse (12) eine entsprechend angepasste oder abweichende Querschnittstruktur aufweist.
Photovoltaikmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stopfen (14) ein Hohlstopfen oder ein Stopfen (14) aus Vollmaterial aus Kunststoff ist, insbesondere aus kompressierbarem Kunststoff bestehend, und abdichtend in den Hohlraum (13) einsteckbar ist oder zwischen der Außenfläche des Stopfens (14) und der Innenfläche des Hohlraumes (13) Dichtungsmittel, insbesondere mindestens ein O-Ring, zwischengefügt sind.
Photovoltaikmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (8) des Anschlusskabels (9) mit einem L-förmig abgewinkelten Kontakt (7) verbunden ist, der an dem streifenförmigen Stromleiter (3) durch den Hohlraum des Gehäuses und der Hülse hindurch anschweißbar ist.
Photovoltaikmodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (17) aus der Rückwand (1) hervorsteht und an der Innenseite und/oder Außenseite mindestens eine Aus- oder Anformung zur Rast- und/oder Drehsicherung eines über- und/oder einsteckbaren hohlen, den Zugang zu der Kontaktierungsstelle des mindestens einen Kontaktes (7) an dem streifenförmigen Stromleiter (3) ermöglichenden Gehäuses (12) aus Kunststoff aufweist.
Photovoltaikmodul nach Anspruch 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (17) aus Metall besteht und der Ringflansch (18) mit dem streifenförmigen Stromleiter (3) durch Löten oder Schweißen verbunden ist oder dass ein zungenförmiger Kontakt (7) innerhalb der Hülse (17) im Bodenbereich verlaufend mit der Hülse (17) kontaktiert angeordnet ist oder bei Verwendung einer Hülse aus Kunststoff mit einem Anschluss mit dem Leiter (8) des Anschlusskabels (9) verbunden ist.
Photovoltaikmodul nach Anspruch 2 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (12) eine den Hohlraum (13) bildende Verbindungshülse aus Metall eingebracht ist, die mit der Hülse (17) aus Metall form-, kraft- oder stoffschlüssig durch Schweißen verbunden ist.
Photovoltaikmodul nach Anspruch 2 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (17) in einer Aufnahme des Gehäuses (12) eingeführt ist, das aus Kunststoff besteht, oder dass das Gehäuse (12) eine Steckhülse aufweist, die in die Hülse (17) mindestens mit einem Abschnitt eintaucht oder über diese stülpbar ist, und/oder dass das Gehäuse (12) und die Hülse (17) durch Stoff-, Form- oder Kräfteschluss an den aneinander liegenden Stirnflächen (21) miteinander verbunden sind.
Photovoltaikmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelwand (10) oder die Wand der Hülse (17) oberhalb der Rückwand (1) als Ausformung (11) einen ringförmigen Hinterschnitt (11) oder ein Ringnut aufweisen, in den oder in die an dem ankoppelbaren Gehäuse (12) angebrachte Rastfedern oder eine federnden Außenwand mit nach außen vorstehenden Rastnasen (22) oder Rastring beim Aufdrücken des Gehäuses (12) einrasten bzw. einrastet, oder dass Steigungsflächen von Rastabschnitten oder Rastnasen beim Eindrücken aufgegriffen werden, die durch Drehung des Gehäuses (12) die Steigungsflächen klemmend untergreifen.
Photovoltaikmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei runder Querschnittsform der Mantelwand (10) oder der Hülse (17) an diesen um 180° versetzte, segmentförmige Steigungsflächen innen- oder außenseitig vorgesehen sind, die von Vorsprüngen an der Gehäusewand beim Drehen des Gehäuses klemmend hintergreifbar sind.
Photovoltaikmodul nach Anspruch 1 oder 2, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse (12) eine Abdeckung (23) angeformt oder angeklippt oder angeklebt ist, die über die Mantelwand (10) und die Hülse (17) greift.
Photovoltaikmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kabel im Wesentlichen rechtwinklig zum Hohlraum (13) verlaufend abgedichtet und gegen Rückzug gesichert in einer Aufnahmekammer (20) gehalten ist.
Photovoltaikmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse zwischen dem Kontakt (7) und dem Leiter (8) des Anschlusskabels (9) eine Freilaufdiode angeordnet ist.
Photovoltaikmodul nach Anspruch 1 kombiniert mit einer Ausbildung nach Anspruch 2.