WO2023186511A1 - Photovoltaic module and junction box for a photovoltaic module - Google Patents

Photovoltaic module and junction box for a photovoltaic module Download PDF

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WO2023186511A1
WO2023186511A1 PCT/EP2023/056366 EP2023056366W WO2023186511A1 WO 2023186511 A1 WO2023186511 A1 WO 2023186511A1 EP 2023056366 W EP2023056366 W EP 2023056366W WO 2023186511 A1 WO2023186511 A1 WO 2023186511A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
module
connection
photovoltaic module
contacts
housing
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/056366
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Torsten Wünsche
Christopher Smith
Torsten Diekmann
Matthias Bönsch
Original Assignee
Weidmüller Interface GmbH & Co. KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Weidmüller Interface GmbH & Co. KG filed Critical Weidmüller Interface GmbH & Co. KG
Publication of WO2023186511A1 publication Critical patent/WO2023186511A1/en

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/30—Electrical components
    • H02S40/34—Electrical components comprising specially adapted electrical connection means to be structurally associated with the PV module, e.g. junction boxes

Definitions

  • the invention relates to a photovoltaic module with at least two cell arrangements, which can be contacted externally at connection contacts, which are arranged in groups of two connection contacts assigned to the cell arrangements along a line on the back of the photovoltaic module.
  • the invention further relates to a junction box for such a photovoltaic module, wherein the junction box has a housing which has at least one opening for the connection contact to pass through, and at least four contacts for contacting the connection contacts are arranged in the housing.
  • PV modules photovoltaic modules
  • PV modules usually have a plurality of photovoltaic cells (PV cells) which, connected in series and/or parallel, form at least one cell arrangement which is supplied from externally can be contacted via connection cable.
  • PV modules often have several such cell arrangements that are connected in series within the PV module. In this case, each of the cell arrangements is usually led out of the module with its end connections in order to connect a so-called “bypass diode” in parallel to each cell arrangement.
  • the bypass diodes conduct current past shaded or defective cell arrangements. Without the bypass diodes, shading or a defect in one of the cell arrangements of the module would reduce the current flow through the entire module, even if the other cell arrangements of the module or other modules connected in series with the module are not damaged or defective.
  • connection contacts 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.
  • each of the connection areas is covered with a box that accommodates a bypass diode.
  • At least two of the boxes function as connection boxes as described above, in that a connecting cable for the external connection of the PV module leads to each of these boxes and is connected to one of the cell arrangements within the box.
  • connection contacts are positioned adjacent to one another and a common connection box is used, the use of several separate boxes for each cell arrangement leads to increased effort when installing and, if necessary, sealing the boxes or connection boxes.
  • PV systems can provide certain functions, e.g. a safety shutdown or a conversion from direct current to alternating current at the module level.
  • additional functional units can be arranged on the back of the PV module.
  • a photovoltaic module according to the invention is characterized in that a connection box is arranged on a back of the photovoltaic module, which has a housing which has at least one opening towards the back for the connection contacts to pass through, the housing having at least two contact areas in which the connection contacts of the photovoltaic module are covered in groups, and at least one intermediate area extending between two adjacent contact areas, in which an additional module is accommodated.
  • the invention is based on the finding that with an appropriate design of the housing of the junction box, it is possible and advantageous even in a PV module in which the connection contacts of the cell arrangements are not positioned in a common connection area on the back of the PV module Connecting contacts are to be covered by a, preferably a single, junction box and to be contacted within the junction box. Accordingly, only this one connection box needs to be mounted on the back of the PV module, which simplifies and speeds up the contacting and thus the production of the PV module.
  • connection box reinforces and stabilizes the PV module due to its longitudinal extent.
  • the PV module can, for example, carry a higher snow or wind load due to the stabilization provided by the connection box.
  • larger PV modules are advantageous.
  • the reinforcing and stabilizing effect achieved by the present invention may become even more important in the future as the dimensions of PV modules become larger.
  • the stabilization provided by the junction box that extends over all connection contacts supports the ability to produce larger PV modules.
  • a higher rigidity of the PV module is also advantageous for production, transport and handling during assembly.
  • Another advantage of the PV module or the junction box according to the invention is that an additional module is arranged in the intermediate area between the contact areas, which provides an additional module for the operation of the PV Module or in connection with its maintenance and/or commissioning provides helpful additional functionality.
  • the structurally existing distance between the contact areas of the junction box due to the type of cell arrangements is thereby used sensibly to provide the additional functionality.
  • the additional module can, for example, have at least one sensor that detects, for example, temperature, humidity, acceleration, position, voltage and/or current.
  • the captured sensor data can be used to log and/or monitor storage, transport, assembly, commissioning and/or operation of the PV module.
  • the additional module has at least one energy storage device, for example to enable logging even if the PV module does not provide any or insufficient electrical power.
  • the additional module has at least one communication unit, e.g. in order to be able to pass on warning or alarm messages and/or the measured values recorded by the sensors. If necessary, control signals can also be received, e.g. to switch the PV module off from voltage or current.
  • the additional module can have a semiconductor switch.
  • the at least one communication unit can be suitable for wireless communication and/or for communication via DC connection lines of the PV module.
  • the at least one communication unit can be an RFID (Radio Frequency Identification) tag.
  • Information such as a serial number can be stored, which can then be easily read by a corresponding reader during production, storage, transport, assembly and/or commissioning as well as for service purposes, so that the life cycle of the PV module can be easily logged.
  • the PV module has a rectangular base, with the line along which the connection contacts are arranged running parallel to one of the side edges of the photovoltaic module and with the housing of the junction box having a length that is greater than 50% and preferably greater than 66% of the length of the side edge.
  • the connection contacts of PV modules can be made with two or three independent cell arrangements are covered.
  • the connection boxes therefore have a length that is a significant part of the expansion of the PV module, which results in a high amplification effect.
  • the line along which the connection contacts are located preferably runs approximately in the middle of the back of the PV module. In this position, supporting the layer stack of the PV module is particularly effective.
  • the PV module has an outer frame made of metal profiles, with the housing of the junction box extending to the frame with at least one, preferably both, end section(s).
  • the junction box is extended beyond the length necessary to cover the connection contacts of the PV module to the frame and thus the edge of the PV module.
  • the housing of the junction box has an underside which serves as an adhesive surface with which the junction box is glued to the back.
  • the longitudinal extent of the housing enables the use of a relatively large adhesive surface, which leads to a high load-bearing capacity of the connection between the junction box and the back of the PV module. For example, this can prevent tensile forces on a connection cable that is connected to the connection box from unintentionally detaching the connection box from the back.
  • a connection box according to the invention for a photovoltaic module of the type mentioned is characterized in that the housing has an elongated basic shape with at least two contact areas and at least one intermediate area extending between two adjacent contact areas, with all connection contacts in groups in a line along a longitudinal direction of the housing are arranged within the contact areas and wherein an additional module is accommodated in the at least one intermediate area.
  • This design of the housing allows all connection contacts of PV modules of this type to be contacted within a junction box. This results in the advantages explained in connection with the PV module.
  • the contacts in the housing are arranged in contact areas.
  • the housing can also have an opening at the top in the contact areas, which is provided with a de- disgust can be locked.
  • a housing cavity can be hermetically sealed by the cover in such a way that, for example, it is not necessary to pot this cavity.
  • the contact areas then advantageously remain accessible by opening the lid and would also be easier to separate in the event of recycling.
  • connection box has at least one contact carrier, which carries at least two contacts for contacting the connection contacts of the PV module.
  • the contact carrier can advantageously be formed by a stamped grid. It is also conceivable that the at least one contact carrier carries all contacts for contacting the connection contacts, i.e. extends through the housing over all contact areas. For example, contact tulips can be used as contacts.
  • at least one bypass diode can be arranged on the at least one contact carrier, which is connected in parallel to two contacts. By accessing the contact carrier through the cover(s), the bypass diodes can easily be replaced with the contact carrier if a defect has occurred in one of the bypass diodes.
  • Figure 1a is an isometric representation of a PV module with a view of its back
  • Figure 1 b is a detailed view of the PV module of Figure 1a in the area of a junction box;
  • Figure 2a is an isometric representation of a PV module with a view of its back in a second exemplary embodiment
  • Figure 2b is a detailed view of the PV module of Figure 2a in the area of a junction box;
  • Figure 2c shows the connection box according to Figures 2a, b separately in an isometric view with a view of its underside;
  • Figure 3a is an isometric representation of parts of a junction box of a PV module before contacting
  • Figure 3b is an isometric representation of a contact element according to Figure 3a with a view of its underside;
  • Figure 3c shows the arrangement according to Figure 3a in the contacted state.
  • a PV module 1 is shown in an isometric view.
  • the PV module 1 has a frame 2 as well as the actual module structure, which is also referred to as a layer structure or layer stack in the context of this application. Only a back side 3 of this module structure can be seen in the illustration in FIG. 1a.
  • the module structure comprises one or more cell arrangements - here specifically three - which each have a plurality of PV cells, which cannot be individually recognized here, which are each arranged in the form of two strings.
  • the back 3 of the PV module 1 is covered with an insulating layer, this insulating layer being interrupted at selected points in order to enable the exit of connection contacts of the cell arrangements.
  • connection contacts are arranged in groups of two contacts per cell arrangement along a center line of the PV module 1.
  • the center line of the PV module 1 runs parallel to its (shorter) transverse sides and centrally with respect to the (longer) long sides of the PV module 1, the base of which is rectangular.
  • connection arrangement 10 is present along the center line mentioned, which is shown enlarged in FIG. 1b.
  • the connection arrangement 10 includes a connection box 11 and two connection cables 14.
  • connection box 11 extends over approximately the entire extent of the PV module 1 in its transverse direction, so that all connection contacts of the PV module 1 are covered by a single connection box 11 and are accordingly contacted within this one connection box 11.
  • the connection box 11 accordingly has a continuous and elongated housing 111.
  • This housing 111 is widened and raised in three contact areas 112, in which the connection contacts of the PV module 1 (not visible here) are located, and is covered at the top by a cover 12 in each case.
  • An intermediate section 115 extends in each case, with an additional module (not visible here) being arranged in at least one of the intermediate sections 115, which provides additional functionality for the PV module 1. Details about the additional module are explained below in connection with Figure 2c.
  • connection box 11 is brought up to the frame 2 of the PV module 1 via the two outer contact areas 112 through extended end sections 113.
  • the elongated connection box 11 with the correspondingly shaped housing 111 enables all connection contacts of the PV module 1 to be contacted by a single connection box 11. Accordingly, only this one connection box 11 needs to be mounted on the back 3 of the PV module 1. This speeds up the contacting and thus the production of the PV module 1.
  • connection box 11 represents a reinforcement and stabilization of the PV module 1 due to its extension over approximately ( Figures 1a, 1b) or the entire width ( Figures 2a, 2b) of the PV module 1.
  • the PV module 1 can Due to the stabilization by the connection box 11, for example, a higher snow or wind load can be carried.
  • a higher rigidity of the PV module 1 is also advantageous for production, transport and handling during assembly.
  • connection arrangement 10 ie the arrangement of connection box 11 and connection cables 14, is shown separately from the PV module 1 with a view of its underside.
  • This illustration shows that the housing 111 provides a large adhesive surface on its underside 114, with which the connection box 11 is glued to the back 3 of the PV module 1 and thus also sealed.
  • the large adhesive surface also leads to a high load capacity of the connection between the connection box 11 and the back 3 of the PV module 1, which, for example, prevents tensile forces from being exerted on the connection cable.
  • the housing 111 provides a continuous cavity which extends over the three contact areas 112 and the two intermediate areas 115 lying between them. If contact between the cell arrangements is not made within the PV module 1, the cavity that is present between two contact areas 112 in the housing 111 can be used to implement an electrical connection between the connection contacts of the different cell arrangements within the junction box 11.
  • the additional module 16a, b may include sensors for detecting operating or environmental information.
  • Operating information can be temperatures, voltages and/or currents.
  • Environmental information may include, for example, temperatures, humidity levels, accelerations and/or a geographical position.
  • an energy storage device in the additional module 16a, b, which allows at least limited functionality of the sensors mentioned even if the PV module 1 does not provide solar energy.
  • Sensors that monitor environmental information can be used to switch off the PV module 1 when operating conditions occur that are outside a possible and possibly previously set range.
  • semiconductor switches for example an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or a Mosfet (Metal Oxide Field Effect Transistor), can be arranged in the additional module 16a, b, via which the PV module 1 is switched off.
  • IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor
  • Mosfet Metal Oxide Field Effect Transistor
  • a semiconductor switch for interrupting the current or for disconnecting the voltage from the PV module 1 can also be used to additionally react to other events if necessary.
  • a receiving module can be arranged in the additional module 16a, b, which disconnects or releases the PV module 1 accordingly when a corresponding signal is received.
  • the reception of a controlling switch-off or release signal can take place wirelessly or, alternatively or additionally, it can be provided to receive a high-frequency signal transmitted via the connecting cable 14 and modulated onto the DC voltage of the PV module 1, which is correspondingly transmitted in a unit of the additional module 16a, b is decoded and provides the switching signal for switching off or enabling the PV module 1 for the semiconductor switch.
  • Sensors arranged in the additional module 16a, b can also be used to record environmental parameters before commissioning the PV module 1, which are preferably stored in a non-volatile memory, for example a solid state memory.
  • a power supply from an energy storage device of the additional module 16a, b is particularly advantageous since, depending on the storage and packaging conditions of the PV module 1, a supply from the PV module 1 itself is not guaranteed before it is put into operation.
  • Environmental parameters of interest in this context can be a temperature, a humidity value and/or an acceleration experienced, which enable conclusions to be drawn about appropriate or incorrect storage and transport.
  • discrepancies between an expected performance and a performance actually delivered during operation of the PV module 1 can be attributed to possibly improper handling during storage or transport or even assembly.
  • Sensors of the additional module 16a, b can also be used to measure the current and/or voltage of the PV module 1 or its subunits, the cell arrangements. In this way, a power measurement can be carried out during operation, which enables conclusions to be drawn about correct assembly, a defect in the PV module 1, existing shading and/or contamination.
  • bypass diodes 134 or the contact elements 13 can also function correctly.
  • the additional module 16a, b can be equipped with a transmitting device that enables warning or alarm messages and/or the measured values recorded by the sensors to be passed on.
  • a wireless connection is just as suitable as a data transmission modulated onto the DC lines of the PV module 1 (powerline data transmission).
  • the additional module 16a, b can also be provided with an evaluation unit for the measured sensor data, which allows the sensor results to be evaluated locally in the PV module 1. In this way, impending defects or aging-related problems in components can be predicted and service can be requested before a defect actually occurs (predictive maintenance).
  • Learning evaluation techniques e.g. from the area of AI (artificial intelligence), can be used.
  • the additional module 16a, b can include means for near-field communication. These can be arranged, for example, in the form of an RFID tag in the additional module 16a, b. Information such as a serial number can be stored, which can then be easily read by a corresponding reader during production, storage, transport, assembly and/or commissioning as well as for service purposes, so that the life cycle of the PV module 1 can be easily logged.
  • Figures 3a-c each show the area of two connection contacts 4 on the back 3 of a PV module 1.
  • connection contacts 4 of a cell arrangement can be seen, which protrude from the back 3 of the PV module 1 in the form of connection tabs.
  • a contact carrier 15 is inserted over the connection contacts 4 and its underside 151 is glued to the back 3 of the PV module 1.
  • the contact carrier 15 has contact guide grooves 152 in the area of the connection contacts 4, which guide the connection contacts 4 and prevent the connection contacts 4 from bending to the side.
  • a contact carrier 15 is provided for two connection contacts 4 each.
  • three contact carriers 15 would be used corresponding to the number of three cell arrangements.
  • a single elongated contact carrier can also be used, which extends over the connection areas of all cell arrangements and accommodates all connection contacts 4 of the PV module 1, for example through a corresponding number of contact guide grooves 152.
  • the housing 111 of the connection box 11 is then placed on the contact carrier 15, the housing 111 completely surrounding the contact carrier 15.
  • the underside 114 of the housing 111 lies, as described in connection with FIG. 2c, on the back 3 of the PV module 1 and is glued to it.
  • a contact element 13 is provided, which is already inserted into the housing 111 is used.
  • 3a shows such a contact element 13 before it is placed on the connection contacts 4 or the contact carrier 15.
  • the housing 111 of the connection box 11 is not shown so that the contact carrier 15 and the contact element 13 are visible.
  • a connecting cable can be connected to the opposite connection 132, which leads to the next contact area 112. If an internal contact is provided in the PV module 1 between the cell arrangements, the second connection 132 can also remain open.
  • connection contacts 4 There are also two contacts on the contact element 13 for contacting the connection contacts 4, which in the present case are designed as contact tulips 133.
  • a bypass diode 134 is mounted, which is electrically connected between the two contact tulips 133, so that it is connected in parallel to the connection contacts 4 and thus in parallel to the cell arrangement.
  • this connection is separated at separation points 135 as soon as the lead frame is brought into position in the housing.
  • the mounted contact elements 13 can be fastened in the connection box 11 by means of latching elements formed in the housing 111 of the connection box 11.
  • hot-stamped holding elements can be used Housing 111 can be used. It is conceivable that the opening of the separation points 135 takes place in one step with hot stamping.
  • the contact elements 13 are preferably already integrated into the connection box 11. Alternatively, it is also possible to first place the contact elements 13 on the contact carrier 15 without a connection box, as can be seen in FIG. 3c, and then to put the connection box 11 over them.
  • connection box 11 by gluing the connection box 11 with its underside 114 on the back 3 of the PV module 1 and closing the contact area 112 by the cover 12, the cavity formed in the housing 111 of the connection box 11 is hermetically sealed in such a way that, for example, potting this cavity is not necessary.
  • the contact element 13 can then advantageously be replaced by opening a cover 12, for example if a defect has occurred in the relevant bypass diode 134.
  • the cover 12 can also be formed integrally with the connection box 11, i.e. the connection box 11 can be completely closed with the exception of the opening on its underside 114.
  • PV module photovoltaic module

Abstract

The invention relates to a photovoltaic module (1) comprising at least two cell assemblies which are externally contactable at connecting contacts (4) that are arranged in groups which are associated with the cell assemblies and each comprise two connecting contacts (4) along a line on the rear face of the photovoltaic module (1). A junction box (11) is arranged on a rear face (3) of the photovoltaic module (1) and comprises at least one intermediate region (115) which extends between two adjacent contact regions (112) and in which an add-on module (16a, b) is accommodated.

Description

Photovoltaikmodul und Anschlussdose für ein Photovoltaikmodul Photovoltaic module and junction box for a photovoltaic module
Die Erfindung betrifft ein Photovoltaikmodul mit mindestens zwei Zellanordnungen, die extern an Anschlusskontakten kontaktierbar sind, die in den Zellanordnungen zugeordneten Gruppen von jeweils zwei Anschlusskontakten entlang einer Linie an der Rückseite des Photovoltaikmoduls angeordnet sind. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Anschlussdose für ein derartiges Photovoltaikmodul, wobei die Anschlussdose ein Gehäuse aufweist, das mindestens eine Öffnung zur Durchführung der Anschlusskontakt aufweist, und wobei im Gehäuse mindestens vier Kontakte zur Kontaktierung der Anschlusskontakte angeordnet sind. The invention relates to a photovoltaic module with at least two cell arrangements, which can be contacted externally at connection contacts, which are arranged in groups of two connection contacts assigned to the cell arrangements along a line on the back of the photovoltaic module. The invention further relates to a junction box for such a photovoltaic module, wherein the junction box has a housing which has at least one opening for the connection contact to pass through, and at least four contacts for contacting the connection contacts are arranged in the housing.
Photovoltaikmodule, nachfolgend auch als PV-Module abgekürzt, 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 sind. 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 sogenannte „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 verschaffet oder defekt sind. Photovoltaic modules, hereinafter also abbreviated as PV modules, e.g. for mounting on a house roof or in open-air systems, usually have a plurality of photovoltaic cells (PV cells) which, connected in series and/or parallel, form at least one cell arrangement which is supplied from externally can be contacted via connection cable. PV modules often have several such cell arrangements that are connected in series within the PV module. In this case, each of the cell arrangements is usually led out of the module with its end connections in order to connect a so-called “bypass diode” in parallel to each cell arrangement. The bypass diodes conduct current past shaded or defective cell arrangements. Without the bypass diodes, shading or a defect in one of the cell arrangements of the module would reduce the current flow through the entire module, even if the other cell arrangements of the module or other modules connected in series with the module are not damaged or defective.
Aus dem Stand der Technik sind PV-Module bekannt, bei denen Anschlusskontakte der vorhandenen Zellanordnungen (üblicherweise von drei Zellanordnungen) benachbart zueinander an einer Rückseite des PV-Moduls in einem gemeinsamen Anschlussbereich kontaktierbar sind. PV modules are known from the prior art, in which connection contacts 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.
Ein PV-Modul mit einer derartigen Anschlussanordnung ist beispielsweise in der Druckschrift US 2016/0141435 A1 in einem Ausführungsbeispiel beschrieben. In einem weiteren Ausführungsbeispiel beschreibt die Druckschrift ein PV- Modul, bei dem Kontaktflächen verschiedener Zellanordnungen nicht in einem gemeinsamen Anschlussbereich an der Rückseite des PV-Moduls positioniert sind, sondern an mehreren unterschiedlichen Positionen. Eine solche Ausle- gung eines PV-Moduls bietet sich insbesondere an, wenn das PV-Modul an jeweils zwei Anschlusskontakten zwei parallel geschaltete Reihenanordnungen (sogenannte Strings) von PV-Zellen aufweist. Zwei jeweils parallel geschaltete Strings lassen sich geometrisch gut in ein rechteckiges PV-Modul integrieren, indem die gemeinsamen Anschlusskontakte entlang einer Mittellinie positioniert sind, die mittig im Hinblick auf eine Längserstreckungsrichtung des PV-Moduls und damit parallel zu den kürzeren Querseiten des PV-Moduls verläuft. Wenn das PV-Modul beispielsweise drei unabhängig voneinander kontaktierbare Zellanordnungen aufweist, sind entlang dieser Mittellinie dreimal zwei zueinander benachbarte Kontakte angeordnet. Ein Kontaktsatz mit zwei Anschlusskontakten ist dabei in etwa mittig entlang der Mittellinie positioniert und die anderen beiden Kontaktsätze jeweils auf der einen bzw. anderen Seite näher zur Längsseite des PV-Moduls. In dem Fall ist gemäß der genannten Druckschrift jeder der Anschlussbereiche mit einer Dose abgedeckt, die eine Bypass-Diode aufnimmt. Zumindest zwei der Dosen fungieren wie zuvor beschrieben als Anschlussdosen, indem jeweils ein Anschlusskabel zum externen Anschluss des PV-Moduls zu jeder dieser Dosen führt und innerhalb der Dose mit einer der Zellanordnungen verbunden ist. A PV module with such a connection arrangement is described in an exemplary embodiment, for example, in US 2016/0141435 A1. In a further exemplary embodiment, the publication describes a PV module in which contact surfaces of different cell arrangements are not positioned in a common connection area on the back of the PV module, but in several different positions. Such an interpretation The use of a PV module is particularly useful if the PV module has two parallel-connected row arrangements (so-called strings) of PV cells on two connection contacts. Two strings, each connected in parallel, can be geometrically well integrated into a rectangular PV module by positioning the common connection contacts along a center line that runs centrally with respect to a longitudinal direction of the PV module and thus parallel to the shorter transverse sides of the PV module . For example, if the PV module has three cell arrangements that can be contacted independently of one another, two adjacent contacts are arranged three times along this center line. One set of contacts with two connection contacts is positioned approximately in the middle along the center line and the other two sets of contacts are positioned on one or the other side closer to the long side of the PV module. In this case, according to the publication mentioned, each of the connection areas is covered with a box that accommodates a bypass diode. At least two of the boxes function as connection boxes as described above, in that a connecting cable for the external connection of the PV module leads to each of these boxes and is connected to one of the cell arrangements within the box.
Gegenüber einem PV-Modul, bei dem alle Anschlusskontakte benachbart zueinander positioniert sind und eine gemeinsame Anschlussdose verwendet wird, führt der Einsatz von mehreren separaten Dosen für jede Zellanordnung zu einem erhöhten Aufwand beim Anmontieren und gegebenenfalls Abdichten der Dosen bzw. Anschlussdosen. Compared to a PV module in which all connection contacts are positioned adjacent to one another and a common connection box is used, the use of several separate boxes for each cell arrangement leads to increased effort when installing and, if necessary, sealing the boxes or connection boxes.
Zudem kann bei PV-Anlagen vorgesehen sein, bestimmte Funktionen, z.B. eine Sicherheitsabschaltung oder eine Umwandlung von Gleich- in Wechselstrom auf Modulebene vorzusehen. In dem Fall können zusätzliche Funktionseinheiten an der Rückseite des PV-Moduls angeordnet sein. In addition, PV systems can provide certain functions, e.g. a safety shutdown or a conversion from direct current to alternating current at the module level. In this case, additional functional units can be arranged on the back of the PV module.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anschlussdose für und ein Photovoltaikmodul mit einer solchen Anschlussdose zu beschreiben, bei denen ein geringer Montageaufwand auch bei Modulen gegeben ist, bei denen die Kontakte verschiedener Zellanordnungen nicht benachbart zueinander aus dem PV-Modul herausgeführt sind und bei denen zusätzliche Funktionalitäten platzsparend und mit wenig zusätzlichem Aufwand umgesetzt werden können. It is an object of the present invention to describe a junction box for and a photovoltaic module with such a junction box, in which there is little assembly effort even in modules in which the contacts of different cell arrangements are not led out of the PV module adjacent to one another and in where additional functionalities can be implemented in a space-saving manner and with little additional effort.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anschlussdose bzw. ein PV-Modul mit einer solchen Anschlussdose mit den Merkmalen des jeweiligen unabhängigen Anspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This task is solved by a junction box or a PV module with such a junction box with the characteristics of the respective independent claim. Advantageous refinements and further developments are the subject of the dependent claims.
Ein erfindungsgemäßes Photovoltaikmodul zeichnet sich dadurch aus, dass eine Anschlussdose auf einer Rückseite des Photovoltaikmodul angeordnet ist, die ein Gehäuse aufweist, das zu der Rückseite hin mindestens eine Öffnung zur Durchführung der Anschlusskontakte aufweist, wobei das Gehäuse mindestens zwei Kontaktbereiche aufweist, in denen die Anschlusskontakte des Pho- tovoltaikmoduls gruppenweise überdeckt sind, und mindestens einen sich zwischen zwei benachbarten der Kontaktbereiche erstreckenden Zwischenbereich, in dem ein Zusatzmodul aufgenommen ist. A photovoltaic module according to the invention is characterized in that a connection box is arranged on a back of the photovoltaic module, which has a housing which has at least one opening towards the back for the connection contacts to pass through, the housing having at least two contact areas in which the connection contacts of the photovoltaic module are covered in groups, and at least one intermediate area extending between two adjacent contact areas, in which an additional module is accommodated.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es bei entsprechender Gestaltung des Gehäuses der Anschlussdose auch bei einem PV-Modul, bei dem die Anschlusskontakte der Zellanordnungen nicht in einem gemeinsamen Anschlussbereich an der Rückseite des PV-Moduls positioniert sind, möglich und vorteilhaft ist, die Anschlusskontakte durch eine, bevorzugt eine einzige Anschlussdose abzudecken und innerhalb der Anschlussdose zu kontaktieren. Entsprechend braucht nur diese eine Anschlussdose auf die Rückseite des PV- Moduls aufmontiert werden, was die Kontaktierung und damit die Herstellung des PV-Moduls vereinfacht und beschleunigt. The invention is based on the finding that with an appropriate design of the housing of the junction box, it is possible and advantageous even in a PV module in which the connection contacts of the cell arrangements are not positioned in a common connection area on the back of the PV module Connecting contacts are to be covered by a, preferably a single, junction box and to be contacted within the junction box. Accordingly, only this one connection box needs to be mounted on the back of the PV module, which simplifies and speeds up the contacting and thus the production of the PV module.
Darüber hinaus stellt die Anschlussdose aufgrund ihrer Längserstreckung eine Verstärkung und Stabilisierung des PV-Moduls dar. Das PV-Modul kann durch die Stabilisierung durch die Anschlussdose beispielsweise eine höhere Schnee- oder Windlast tragen. Im Hinblick auf eine Energieeffizienz bei der Herstellung, beim Transport und beim Montieren der PV-Module sind größere PV-Module vorteilhaft. Der durch die vorliegende Erfindung erzielte verstärkende und stabilisierende Effekt wird möglicherweise in Zukunft umso wichtiger, je größer die Abmessungen von PV-Modulen werden. Die Stabilisierung durch die sich über alle Anschlusskontakte erstreckende Anschlussdose unterstützt so die Herstellbarkeit größerer PV-Module. Neben den positiven Eigenschaften der Stabilisierung und Verstärkung im Betrieb ist eine höhere Steifigkeit des PV-Moduls auch für Produktion, Transport und Handling bei der Montage vorteilhaft. In addition, the connection box reinforces and stabilizes the PV module due to its longitudinal extent. The PV module can, for example, carry a higher snow or wind load due to the stabilization provided by the connection box. With regard to energy efficiency in the production, transport and assembly of the PV modules, larger PV modules are advantageous. The reinforcing and stabilizing effect achieved by the present invention may become even more important in the future as the dimensions of PV modules become larger. The stabilization provided by the junction box that extends over all connection contacts supports the ability to produce larger PV modules. In addition to the positive properties of stabilization and reinforcement during operation, a higher rigidity of the PV module is also advantageous for production, transport and handling during assembly.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen PV-Moduls bzw. der Anschlussdose liegt darin, dass in dem Zwischenbereich zwischen den Kontaktbereichen ein Zusatzmodul angeordnet ist, das eine zusätzliche, für den Betrieb des PV- Moduls oder im Zusammenhang mit seiner Wartung und/oder Inbetriebnahme hilfreiche zusätzliche Funktionalität bereitstellt. Der durch die Art der Zellanordnungen konstruktiv sowieso vorhandene Abstand zwischen den Kontaktbereichen der Anschlussdose wird dadurch sinnvoll genutzt, um die zusätzliche Funktionalität bereitzustellen. Another advantage of the PV module or the junction box according to the invention is that an additional module is arranged in the intermediate area between the contact areas, which provides an additional module for the operation of the PV Module or in connection with its maintenance and/or commissioning provides helpful additional functionality. The structurally existing distance between the contact areas of the junction box due to the type of cell arrangements is thereby used sensibly to provide the additional functionality.
Das Zusatzmodul kann beispielsweise mindestens einen Sensor aufweisen, der z.B. Temperatur, Feuchtigkeit, Beschleunigung, Position, Spannung und/oder Strom erfasst. Die erfassten Sensordaten können dazu eingesetzt werden, Lagerung, Transport, Montage, Inbetriebnahme und/oder einen Betrieb des PV-Moduls zu protokollieren und/oder zu überwachen. Weiter kann vorgesehen sein, dass das Zusatzmodul mindestens einen Energiespeicher aufweist, um z.B. ein Protokollieren auch dann zu ermöglichen, wenn das PV-modul keine oder keine ausreichende elektrische Leistung bereitstellt. The additional module can, for example, have at least one sensor that detects, for example, temperature, humidity, acceleration, position, voltage and/or current. The captured sensor data can be used to log and/or monitor storage, transport, assembly, commissioning and/or operation of the PV module. Furthermore, it can be provided that the additional module has at least one energy storage device, for example to enable logging even if the PV module does not provide any or insufficient electrical power.
Weiter kann vorgesehen sein, dass das Zusatzmodul mindestens eine Kommunikationseinheit aufweist, z.B. um Warn- oder Alarmmeldungen und/oder der durch die Sensoren erfassten Messwerte weitergeben zu können. Auch können ggf. Steuerungssignale empfangen werden, z.B. um das PV-Modul spannungsöder stromfrei zu schalten. Dazu kann das Zusatzmodul einen Halbleiterschalter aufweisen. Furthermore, it can be provided that the additional module has at least one communication unit, e.g. in order to be able to pass on warning or alarm messages and/or the measured values recorded by the sensors. If necessary, control signals can also be received, e.g. to switch the PV module off from voltage or current. For this purpose, the additional module can have a semiconductor switch.
Die mindestens eine Kommunikationseinheit kann zur drahtlosen Kommunikation und/oder zur Kommunikation über Gleichstrom-Anschlussleitungen des PV-Moduls geeignet sein. The at least one communication unit can be suitable for wireless communication and/or for communication via DC connection lines of the PV module.
Alternativ oder zusätzlich kann die mindestens eine Kommunikationseinheit ein RFID- (Radio Frequency Identification) Tag sein. Es können so Informationen wie z.B. eine Seriennummer hinterlegt werden, die dann bei Herstellung, Lagerung, Transport, Montage und/oder Inbetriebnahme sowie zu Servicezwecken durch ein entsprechendes Lesegerät einfach ausgelesen werden können, sodass der Lebenszyklus des PV-Moduls einfach protokolliert werden kann. Alternatively or additionally, the at least one communication unit can be an RFID (Radio Frequency Identification) tag. Information such as a serial number can be stored, which can then be easily read by a corresponding reader during production, storage, transport, assembly and/or commissioning as well as for service purposes, so that the life cycle of the PV module can be easily logged.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung hat das PV-Modul eine rechteckige Grundfläche, wobei die Linie, entlang derer die Anschlusskontakte angeordnet sind, parallel zu einer der Seitenkanten des Photovoltaikmodul verläuft und wobei das Gehäuse der Anschlussdose eine Länge aufweist, die größer als 50 % und bevorzugt größer als 66 % der Länge der Seitenkante ist. Mit den genannten Gehäusegrößen können die Anschlusskontakte von PV-Modulen mit zwei bzw. drei unabhängigen Zellanordnungen überdeckt werden. Die Anschlussdosen weisen damit eine Länge auf, die einen signifikanten Teil der Ausdehnung des PV-Moduls beträgt, wodurch ein hoher Verstärkungseffekt gegeben ist. Bevorzugt verläuft die Linie, entlang derer die Anschlusskontakte liegen, in etwa mittig auf der Rückseite des PV-Modul. In dieser Position ist eine Unterstützung des Schichtenstapels des PV-Moduls besonders effektiv. In an advantageous embodiment, the PV module has a rectangular base, with the line along which the connection contacts are arranged running parallel to one of the side edges of the photovoltaic module and with the housing of the junction box having a length that is greater than 50% and preferably greater than 66% of the length of the side edge. With the housing sizes mentioned, the connection contacts of PV modules can be made with two or three independent cell arrangements are covered. The connection boxes therefore have a length that is a significant part of the expansion of the PV module, which results in a high amplification effect. The line along which the connection contacts are located preferably runs approximately in the middle of the back of the PV module. In this position, supporting the layer stack of the PV module is particularly effective.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das PV-Modul einen äußeren Rahmen aus Metallprofilen auf, wobei das Gehäuse der Anschlussdose mit mindestens einem, bevorzugt beiden Endabschnitt(en) bis an den Rahmen reicht. In diesem Fall wird die Anschlussdose zur weiteren Erhöhung des Verstärkungseffekts über die zur Abdeckung der Anschlusskontakte des PV- Moduls notwendigen Länge bis zum Rahmen und damit dem Rand des PV- Moduls verlängert. In a further advantageous embodiment, the PV module has an outer frame made of metal profiles, with the housing of the junction box extending to the frame with at least one, preferably both, end section(s). In this case, to further increase the amplification effect, the junction box is extended beyond the length necessary to cover the connection contacts of the PV module to the frame and thus the edge of the PV module.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des PV-Moduls weist das Gehäuse der Anschlussdose eine Unterseite auf, die als Klebefläche dient, mit der die Anschlussdose auf die Rückseite aufgeklebt ist. Die Längserstreckung des Gehäuses ermöglicht die Nutzung einer relativ großen Klebefläche, was zu einer großen Belastbarkeit der Verbindung zwischen Anschlussdose und Rückseite des PV-Moduls führt. Beispielsweise kann so verhindert werden, dass Zugkräfte an einem Anschlusskabel, das an der Anschlussdose angeschlossen ist, ungewollt die Anschlussdose von der Rückseite lösen. In a further advantageous embodiment of the PV module, the housing of the junction box has an underside which serves as an adhesive surface with which the junction box is glued to the back. The longitudinal extent of the housing enables the use of a relatively large adhesive surface, which leads to a high load-bearing capacity of the connection between the junction box and the back of the PV module. For example, this can prevent tensile forces on a connection cable that is connected to the connection box from unintentionally detaching the connection box from the back.
Eine erfindungsgemäße Anschlussdose für ein Photovoltaikmodul der eingangs genannten Art zeichnet sich dadurch aus, dass das Gehäuse eine langgestreckte Grundform aufweist mit mindestens zwei Kontaktbereiche und mindestens einen sich zwischen zwei benachbarten der Kontaktbereiche erstreckenden Zwischenbereich, wobei alle Anschlusskontakte in einer Linie entlang einer Längsrichtung des Gehäuses gruppenweise innerhalb der Kontaktbereiche angeordnet sind und wobei in dem mindestens einen Zwischenbereich ein Zusatzmodul aufgenommen ist. Durch diese Ausgestaltung des Gehäuses können alle Anschlusskontakte von PV-Modulen dieser Bauart innerhalb einer Anschlussdose kontaktiert werden. Es ergeben sich die im Zusammenhang mit dem PV-Modul erläuterten Vorteile. A connection box according to the invention for a photovoltaic module of the type mentioned is characterized in that the housing has an elongated basic shape with at least two contact areas and at least one intermediate area extending between two adjacent contact areas, with all connection contacts in groups in a line along a longitudinal direction of the housing are arranged within the contact areas and wherein an additional module is accommodated in the at least one intermediate area. This design of the housing allows all connection contacts of PV modules of this type to be contacted within a junction box. This results in the advantages explained in connection with the PV module.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Anschlussdose sind die Kontakte im Gehäuse in Kontaktbereichen angeordnet. Das Gehäuse kann in den Kontaktbereichen jeweils auch nach oben eine Öffnung aufweisen, die mit einem De- ekel verschließbar ist. Bei entsprechender Abdichtung kann durch den Deckel ein Gehäusehohlraum hermetisch so abgedichtet werden, dass beispielsweise ein Vergießen dieses Hohlraums nicht erforderlich ist. Vorteilhaft bleiben dann die Kontaktbereiche durch Öffnen des Deckels zugänglich und wären auch im Falle eines Recyclings einfacher zu trennen. In an advantageous embodiment of the junction box, the contacts in the housing are arranged in contact areas. The housing can also have an opening at the top in the contact areas, which is provided with a de- disgust can be locked. With appropriate sealing, a housing cavity can be hermetically sealed by the cover in such a way that, for example, it is not necessary to pot this cavity. The contact areas then advantageously remain accessible by opening the lid and would also be easier to separate in the event of recycling.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Anschlussdose mindestens einen Kontaktträger auf, der mindestens zwei Kontakte zur Kontaktierung der Anschlusskontakte des PV-Moduls trägt. Der Kontaktträger kann vorteilhaft durch ein Stanzgitter gebildet sein. Dabei ist es auch denkbar, dass der mindestens ein Kontaktträger alle Kontakte zur Kontaktierung der Anschlusskontakte trägt, sich also über alle Kontaktbereiche durch das Gehäuse erstreckt. Als Kontakte können beispielsweise Kontakttulpen Verwendung finden. Weiter kann an dem mindestens einen Kontaktträger mindestens eine Bypass-Diode angeordnet sein, die parallel zu zwei Kontakten geschaltet ist. Durch den Zugang zum Kontaktträger durch den oder die Deckel können die Bypass-Dioden leicht mit dem Kontaktträger getauscht werden, falls ein Defekt an einer der Bypass-Dioden aufgetreten ist. In a further advantageous embodiment, the connection box has at least one contact carrier, which carries at least two contacts for contacting the connection contacts of the PV module. The contact carrier can advantageously be formed by a stamped grid. It is also conceivable that the at least one contact carrier carries all contacts for contacting the connection contacts, i.e. extends through the housing over all contact areas. For example, contact tulips can be used as contacts. Furthermore, at least one bypass diode can be arranged on the at least one contact carrier, which is connected in parallel to two contacts. By accessing the contact carrier through the cover(s), the bypass diodes can easily be replaced with the contact carrier if a defect has occurred in one of the bypass diodes.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mithilfe von Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen: The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments with the aid of figures. The figures show:
Figur 1a eine isometrische Darstellung eines PV-Moduls mit Blick auf seine Rückseite; Figure 1a is an isometric representation of a PV module with a view of its back;
Figur 1 b eine Detailansicht des PV-Moduls der Figur 1a im Bereich einer Anschlussdose; Figure 1 b is a detailed view of the PV module of Figure 1a in the area of a junction box;
Figur 2a eine isometrische Darstellung eines PV-Moduls mit Blick auf seine Rückseite in einem zweiten Ausführungsbeispiel; Figure 2a is an isometric representation of a PV module with a view of its back in a second exemplary embodiment;
Figur 2b eine Detailansicht des PV-Moduls der Figur 2a im Bereich einer Anschlussdose; Figure 2b is a detailed view of the PV module of Figure 2a in the area of a junction box;
Figur 2c die Anschlussdose gemäß den Figuren 2a, b separat in einer isometrischen Darstellung mit Blick auf ihre Unterseite; Figure 2c shows the connection box according to Figures 2a, b separately in an isometric view with a view of its underside;
Figur 3a eine isometrische Darstellung von Teilen einer Anschlussdose eines PV-Moduls vor einem Kontaktieren; Figur 3b eine isometrische Darstellung eines Kontaktelements gemäß Figur 3a mit Blick auf seine Unterseite; und Figure 3a is an isometric representation of parts of a junction box of a PV module before contacting; Figure 3b is an isometric representation of a contact element according to Figure 3a with a view of its underside; and
Figur 3c die Anordnung gemäß Figur 3a im kontaktierten Zustand. Figure 3c shows the arrangement according to Figure 3a in the contacted state.
In Figur 1 a ist ein PV-Modul 1 in einer isometrischen Darstellung wiedergegeben. Das PV-Modul 1 weist einen Rahmen 2 auf sowie die eigentliche Modulstruktur, die im Rahmen dieser Anmeldung auch als Schichtenaufbau oder Schichtenstapel bezeichnet wird. Von dieser Modulstruktur ist in der Darstellung der Figur 1 a nur eine Rückseite 3 zu erkennen. In Figure 1a, a PV module 1 is shown in an isometric view. The PV module 1 has a frame 2 as well as the actual module structure, which is also referred to as a layer structure or layer stack in the context of this application. Only a back side 3 of this module structure can be seen in the illustration in FIG. 1a.
Bei dem PV-Modul 1 umfasst die Modulstruktur eine oder mehrere Zellanordnungen - hier konkret drei - die jeweils eine Mehrzahl von hier nicht einzeln erkennbaren PV-Zellen aufweisen, die jeweils in Form von zwei Strings angeordnet sind. Die Rückseite 3 des PV-Moduls 1 ist mit einer isolierenden Schicht abgedeckt, wobei diese isolierende Schicht an ausgewählten Stellen unterbrochen ist, um den Austritt von Anschlusskontakten der Zellanordnungen zu ermöglichen. In the PV module 1, the module structure comprises one or more cell arrangements - here specifically three - which each have a plurality of PV cells, which cannot be individually recognized here, which are each arranged in the form of two strings. The back 3 of the PV module 1 is covered with an insulating layer, this insulating layer being interrupted at selected points in order to enable the exit of connection contacts of the cell arrangements.
Aufgrund der Modulstruktur sind bei dem PV-Modul 1 der Figur 1 a die Anschlusskontakte in Gruppen von jeweils zwei Kontakten pro Zellanordnung entlang einer Mittellinie des PV-Moduls 1 angeordnet. Die Mittellinie des PV- Moduls 1 verläuft parallel zu seinen (kürzeren) Querseiten und mittig im Hinblick auf die (längeren) Längsseiten des PV-Moduls 1 , dessen Grundfläche rechteckig ist. Due to the module structure, in the PV module 1 of FIG. 1 a, the connection contacts are arranged in groups of two contacts per cell arrangement along a center line of the PV module 1. The center line of the PV module 1 runs parallel to its (shorter) transverse sides and centrally with respect to the (longer) long sides of the PV module 1, the base of which is rectangular.
Entlang der genannten Mittellinie ist eine Anschlussanordnung 10 vorhanden, die in der Figur 1 b in einer Vergrößerung wiedergegeben ist. Die Anschlussanordnung 10 umfasst eine Anschlussdose 11 und zwei Anschlusskabel 14. A connection arrangement 10 is present along the center line mentioned, which is shown enlarged in FIG. 1b. The connection arrangement 10 includes a connection box 11 and two connection cables 14.
Anmeldungsgemäß erstreckt sich die Anschlussdose 11 über annähernd die gesamte Ausdehnung des PV-Moduls 1 in seiner Querrichtung, so dass von einer einzelnen Anschlussdose 11 alle Anschlusskontakte des PV-Moduls 1 abgedeckt werden und entsprechend innerhalb dieser einen Anschlussdose 11 kontaktiert werden. Die Anschlussdose 11 weist entsprechend ein durchgehendes und lang gestrecktes Gehäuse 111 auf. Dieses Gehäuse 111 ist in drei Kontaktbereichen 112, in denen die hier nicht sichtbaren Anschlusskontakte des PV-Moduls 1 liegen, verbreitert und erhöht sowie nach oben von jeweils einem Deckel 12 abgedeckt. Zwischen zwei benachbarten Kontaktbereichen 112 erstrecket sich jeweils ein Zwischenabschnitt 115, wobei anmeldungsgemäß in zumindest einem der Zwischenabschnitte 115 ein hier nicht sichtbares Zusatzmodul angeordnet ist, das ein zusätzlichen Funktionalität für das PV-Modul 1 bereitstellt. Details zu dem Zusatzmodul sind nachfolgend im Zusammenhang mit der Figur 2c erläutert. According to the application, the connection box 11 extends over approximately the entire extent of the PV module 1 in its transverse direction, so that all connection contacts of the PV module 1 are covered by a single connection box 11 and are accordingly contacted within this one connection box 11. The connection box 11 accordingly has a continuous and elongated housing 111. This housing 111 is widened and raised in three contact areas 112, in which the connection contacts of the PV module 1 (not visible here) are located, and is covered at the top by a cover 12 in each case. Between two adjacent contact areas 112 An intermediate section 115 extends in each case, with an additional module (not visible here) being arranged in at least one of the intermediate sections 115, which provides additional functionality for the PV module 1. Details about the additional module are explained below in connection with Figure 2c.
In den Figuren 2a und 2b ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines PV-Moduls 1 mit Anschlussanordnung 10 in gleicher Weise wie in den Figuren 1a und 1 b dargestellt. Der Aufbau des PV-Moduls 1 und der Anschlussanordnung 10 entspricht im Wesentlichen dem des ersten Ausführungsbeispiels. Im Unterschied ist, wie insbesondere aus Figur 2b ersichtlich, die Anschlussdose 11 über die beiden äußeren Kontaktbereiche 112 durch verlängerte Endabschnitte 113 bis an den Rahmen 2 des PV-Moduls 1 herangeführt. 2a and 2b show a further exemplary embodiment of a PV module 1 with a connection arrangement 10 in the same way as in FIGS. 1a and 1b. The structure of the PV module 1 and the connection arrangement 10 essentially corresponds to that of the first exemplary embodiment. In contrast, as can be seen in particular from Figure 2b, the connection box 11 is brought up to the frame 2 of the PV module 1 via the two outer contact areas 112 through extended end sections 113.
Bei beiden Ausführungsbeispielen ermöglicht es die lang gestreckte Anschlussdose 11 mit dem entsprechend geformten Gehäuse 111 eine Kontaktierung aller Anschlusskontakte des PV-Moduls 1 durch eine einzelne Anschlussdose 11 . Entsprechend muss auch nur diese eine Anschlussdose 11 auf die Rückseite 3 des PV-Moduls 1 aufmontiert werden. Das beschleunigt die Kontaktierung und damit die Herstellung des PV-Moduls 1. In both exemplary embodiments, the elongated connection box 11 with the correspondingly shaped housing 111 enables all connection contacts of the PV module 1 to be contacted by a single connection box 11. Accordingly, only this one connection box 11 needs to be mounted on the back 3 of the PV module 1. This speeds up the contacting and thus the production of the PV module 1.
Darüber hinaus stellt die Anschlussdose 11 aufgrund ihrer Erstreckung über annähernd (Figur 1a, 1b) bzw. die gesamte Breite (Figur 2a, 2b) des PV- Moduls 1 eine Verstärkung und Stabilisierung des PV-Moduls 1 dar. Das PV- Modul 1 kann durch die Stabilisierung durch die Anschlussdose 11 beispielsweise eine höhere Schnee- oder Windlast tragen. Neben den positiven Eigenschaften der Stabilisierung und Verstärkung im Betrieb ist eine höhere Steifigkeit des PV-Moduls 1 auch für Produktion, Transport und Handling bei der Montage vorteilhaft. In addition, the connection box 11 represents a reinforcement and stabilization of the PV module 1 due to its extension over approximately (Figures 1a, 1b) or the entire width (Figures 2a, 2b) of the PV module 1. The PV module 1 can Due to the stabilization by the connection box 11, for example, a higher snow or wind load can be carried. In addition to the positive properties of stabilization and reinforcement during operation, a higher rigidity of the PV module 1 is also advantageous for production, transport and handling during assembly.
In Figur 2c ist die Anschlussanordnung 10, d.h. die Anordnung aus Anschlussdose 11 und Anschlusskabeln 14, separat vom PV-Modul 1 mit Blick auf ihre Unterseite dargestellt. In dieser Darstellung zeigt sich, dass das Gehäuse 111 an seiner Unterseite 114 eine große Klebefläche bereitstellt, mit der die Anschlussdose 11 auf die Rückseite 3 des PV-Moduls 1 aufgeklebt und damit auch abgedichtet wird. Die große Klebefläche führt auch zu einer großen Belastbarkeit der Verbindung zwischen Anschlussdose 11 und Rückseite 3 des PV-Moduls 1 , was beispielsweise verhindert, dass Zugkräfte am Anschlusska- bei 14 die Anschlussdose 11 ungewollt von der Rückseite 3 des PV-Moduls 1 lösen. In Figure 2c, the connection arrangement 10, ie the arrangement of connection box 11 and connection cables 14, is shown separately from the PV module 1 with a view of its underside. This illustration shows that the housing 111 provides a large adhesive surface on its underside 114, with which the connection box 11 is glued to the back 3 of the PV module 1 and thus also sealed. The large adhesive surface also leads to a high load capacity of the connection between the connection box 11 and the back 3 of the PV module 1, which, for example, prevents tensile forces from being exerted on the connection cable. At 14, you unintentionally detach the connection box 11 from the back 3 of the PV module 1.
Weiter ist in Figur 2c erkennbar, dass das Gehäuse 111 einen durchgehenden Hohlraum bereitstellt, der sich über die drei Kontaktbereiche 112 und die beiden dazwischen liegenden Zwischenbereiche 115 erstreckt. Falls eine Kontaktierung der Zellanordnung untereinander nicht innerhalb des PV-Moduls 1 vorgenommen ist, kann der Hohlraum, der zwischen zwei Kontaktbereichen 112 im Gehäuse 111 vorhanden ist, genutzt werden, um eine elektrische Verbindung zwischen den Anschlusskontakten der verschiedenen Zellanordnungen innerhalb der Anschlussdose 11 umzusetzen. Furthermore, it can be seen in Figure 2c that the housing 111 provides a continuous cavity which extends over the three contact areas 112 and the two intermediate areas 115 lying between them. If contact between the cell arrangements is not made within the PV module 1, the cavity that is present between two contact areas 112 in the housing 111 can be used to implement an electrical connection between the connection contacts of the different cell arrangements within the junction box 11.
Weiter werden die Zwischenbereiche 115 zwischen den Kontaktbereichen 112 vorteilhaft zur Anordnung mindestens eines Zusatzmodul 16a, b genutzt, das eine zusätzliche, für den Betrieb des PV-Moduls 1 oder im Zusammenhang mit seiner Wartung und/oder Inbetriebnahme hilfreiche zusätzliche Funktionalität bereitstellt. Beim dargestellten Beispiel sind zwei Zusatzmodule 16a, b eingesetzt. Es ist auch denkbar, dass nur ein Zusatzmodul 16a, b in einem der Zwischenbereiche 115 vorhanden ist. Furthermore, the intermediate areas 115 between the contact areas 112 are advantageously used to arrange at least one additional module 16a, b, which provides additional functionality that is helpful for the operation of the PV module 1 or in connection with its maintenance and/or commissioning. In the example shown, two additional modules 16a, b are used. It is also conceivable that only one additional module 16a, b is present in one of the intermediate areas 115.
Beispielsweise kann das Zusatzmodul 16a, b Sensoren zur Erfassung von Betriebs- oder Umgebungsinformationen umfassen. Betriebsinformationen können Temperaturen, Spannungen und/oder Ströme sein. Umgebungsinformationen können beispielsweise Temperaturen, Feuchtigkeitswerte, Beschleunigungen oder/oder eine geographische Position umfassen. For example, the additional module 16a, b may include sensors for detecting operating or environmental information. Operating information can be temperatures, voltages and/or currents. Environmental information may include, for example, temperatures, humidity levels, accelerations and/or a geographical position.
Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, einen Energiespeicher in dem Zusatzmodul 16a, b anzuordnen, der eine zumindest eingeschränkte Funktionalität der genannten Sensoren auch dann erlaubt, wenn das PV-Modul 1 keine Solarenergie bereitstellt. Sensoren, die Umgebungsinformationen überwachen, wie beispielsweise ein Temperatursensor, können genutzt werden, um das PV- Modul 1 beim Auftreten von Betriebsbedingungen, die außerhalb eines möglichen und gegebenenfalls vorher eingestellten Bereichs liegen, abzuschalten. If necessary, it can be provided to arrange an energy storage device in the additional module 16a, b, which allows at least limited functionality of the sensors mentioned even if the PV module 1 does not provide solar energy. Sensors that monitor environmental information, such as a temperature sensor, can be used to switch off the PV module 1 when operating conditions occur that are outside a possible and possibly previously set range.
In diesem Zusammenhang können im Zusatzmodul 16a, b Halbleiterschalter, zum Beispiel ein IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) oder ein Mosfet (Metaloxide Field Effect Transistor) angeordnet sein, über die eine Abschaltung des PV-Moduls 1 erfolgt. Auf diese Weise können z.B. normgerechte Abschal- tungseinrichtungen, z.B. zur automatische Sicherheitsabschaltung bei Feuer, umgesetzt sein. In this context, semiconductor switches, for example an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or a Mosfet (Metal Oxide Field Effect Transistor), can be arranged in the additional module 16a, b, via which the PV module 1 is switched off. In this way, for example, standard-compliant switch-off devices, e.g. for automatic safety shutdown in the event of fire, must be implemented.
Ein Halbleiterschalter zum Unterbrechen des Stroms oder zum Spannungsfreischalten des PV-Moduls 1 kann auch genutzt werden, um ggf. zusätzlich auf andere Ereignisse zu reagieren. Dazu kann im Zusatzmodul 16a, b ein Empfangsmodul angeordnet sein, dass beim Empfang eines entsprechenden Signals das PV-Modul 1 entsprechend abtrennt oder freigibt. Der Empfang eines steuernden Abschalt- oder Freigabesignals kann drahtlos erfolgen oder es kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, ein über die Anschlusskabel 14 übertragenes und auf die Gleichspannung des PV-Moduls 1 aufmoduliertes Hochfrequenzsignal zu empfangen, das entsprechend in einer Einheit des Zusatzmoduls 16a, b dekodiert wird und das Schaltsignal zum Abschalten beziehungsweise Freigeben des PV-Moduls 1 für den Halbleiterschalter bereitstellt. A semiconductor switch for interrupting the current or for disconnecting the voltage from the PV module 1 can also be used to additionally react to other events if necessary. For this purpose, a receiving module can be arranged in the additional module 16a, b, which disconnects or releases the PV module 1 accordingly when a corresponding signal is received. The reception of a controlling switch-off or release signal can take place wirelessly or, alternatively or additionally, it can be provided to receive a high-frequency signal transmitted via the connecting cable 14 and modulated onto the DC voltage of the PV module 1, which is correspondingly transmitted in a unit of the additional module 16a, b is decoded and provides the switching signal for switching off or enabling the PV module 1 for the semiconductor switch.
In dem Zusatzmodul 16a, b angeordnete Sensoren können auch genutzt werden, um Umgebungsparameter vor einer Inbetriebnahme des PV Moduls 1 zu erfassen, die bevorzugt in einen nicht flüchtigen Speicher, zum Beispiel einem Solid State-Speicher abgelegt werden. In dem Fall ist eine Stromversorgung durch einen Energiespeicher des Zusatzmoduls 16a, b besonders vorteilhaft, da je nach Lager- und Verpackungsbedingungen des PV-Moduls 1 vor seiner Inbetriebnahme eine Versorgung durch das PV-Modul 1 selbst nicht sichergestellt ist. In diesem Zusammenhang interessierende Umgebungsparameter können eine Temperatur, ein Feuchtigkeitswert und/oder eine erfahrene Beschleunigung sein, die Rückschlüsse auf sachgerechte oder eben nicht sachgerechte Lagerung und Transport ermöglichen. Insbesondere können sowohl Diskrepanzen zwischen einer erwarteten und einer im Betrieb tatsächlich gelieferten Leistung des PV-Moduls 1 auf eventuell unsachgemäße Behandlung bei Lagerung oder Transport oder auch Montage zurückgeführt werden. Sensors arranged in the additional module 16a, b can also be used to record environmental parameters before commissioning the PV module 1, which are preferably stored in a non-volatile memory, for example a solid state memory. In this case, a power supply from an energy storage device of the additional module 16a, b is particularly advantageous since, depending on the storage and packaging conditions of the PV module 1, a supply from the PV module 1 itself is not guaranteed before it is put into operation. Environmental parameters of interest in this context can be a temperature, a humidity value and/or an acceleration experienced, which enable conclusions to be drawn about appropriate or incorrect storage and transport. In particular, discrepancies between an expected performance and a performance actually delivered during operation of the PV module 1 can be attributed to possibly improper handling during storage or transport or even assembly.
Sensoren des Zusatzmoduls 16a, b können auch der Messung von Strom und oder Spannung des PV-Moduls 1 bzw. seiner Untereinheiten, der Zellanordnungen, dienen. Auf diese Weise kann in Betrieb eine Leistungsmessung erfolgen, die Rückschlüsse über eine korrekte Montage, einen Defekt des PV- Moduls 1 , vorliegende Verschattungen und/oder Verschmutzungen ermöglicht. Sensors of the additional module 16a, b can also be used to measure the current and/or voltage of the PV module 1 or its subunits, the cell arrangements. In this way, a power measurement can be carried out during operation, which enables conclusions to be drawn about correct assembly, a defect in the PV module 1, existing shading and/or contamination.
Bei einer Sensorik, die auf Ebene der einzelnen Zellanordnungen arbeitet, kann zudem die korrekte Funktion der Bypass-Dioden 134 oder auch der Kontaktelemente 13 erfolgen. Das Zusatzmodul 16a, b kann mit einer Sendevorrichtung ausgestattet sein, die eine Weitergabe von Warn- oder Alarmmeldungen und/oder der durch die Sensoren erfassten Messwerte ermöglicht. Hier ist, ebenso wie zuvor für den Empfang der Abschalt- bzw. Freigabesignale beschrieben, eine drahtlose Verbindung ebenso geeignet wie eine auf die Gleichstromleitungen des PV-Moduls 1 aufmodulierte Datenübertragung (Powerline Data Transmission). With a sensor system that works at the level of the individual cell arrangements, the bypass diodes 134 or the contact elements 13 can also function correctly. The additional module 16a, b can be equipped with a transmitting device that enables warning or alarm messages and/or the measured values recorded by the sensors to be passed on. Here, as previously described for receiving the switch-off or release signals, a wireless connection is just as suitable as a data transmission modulated onto the DC lines of the PV module 1 (powerline data transmission).
Das Zusatzmodul 16a, b kann auch mit einer Auswerteeinheit für die gemessenen Sensordaten versehen sein, die vor Ort lokal im PV-Modul 1 eine Auswertung der Sensorergebnisse erlaubt. Auf diese Weise können sich andeutende Defekte oder alterungsbedingte Probleme von Komponenten vorhergesagt werden und ein Service bereits vor einem tatsächlich erfolgten Defekt angefordert werden (predictive maintenance). Dabei können lernfähige Auswertetechniken, z.B. aus dem Bereich der Kl (künstlichen Intelligenz) genutzt werden. The additional module 16a, b can also be provided with an evaluation unit for the measured sensor data, which allows the sensor results to be evaluated locally in the PV module 1. In this way, impending defects or aging-related problems in components can be predicted and service can be requested before a defect actually occurs (predictive maintenance). Learning evaluation techniques, e.g. from the area of AI (artificial intelligence), can be used.
In einer weiteren Ausgestaltung kann das Zusatzmodul 16a, b Mittel für eine Nahfeld-Kommunikation umfassen. Diese können beispielsweise in Form eines RFID-Tag in dem Zusatzmodul 16a, b angeordnet sein. Es können so Informationen wie z.B. eine Seriennummer hinterlegt werden, die dann bei Herstellung, Lagerung, Transport, Montage und/oder Inbetriebnahme sowie zu Servicezwecken durch ein entsprechendes Lesegerät einfach ausgelesen werden können, sodass der Lebenszyklus des PV-Moduls 1 einfach protokolliert werden kann. In a further embodiment, the additional module 16a, b can include means for near-field communication. These can be arranged, for example, in the form of an RFID tag in the additional module 16a, b. Information such as a serial number can be stored, which can then be easily read by a corresponding reader during production, storage, transport, assembly and/or commissioning as well as for service purposes, so that the life cycle of the PV module 1 can be easily logged.
Ein Zusatzmodul 16, das sowohl die internen eingespeicherte und auslesbare Seriennummer, als auch eine Abschaltmöglichkeiten in Form eines Halbleiterschalters für das PV Modul 1 aufweist, kann im Rahmen einer digital unterstützten Inbetriebnahme eingesetzt werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass Module nur dann durch eine externe Steuereinrichtung freigeschaltet werden, wenn sie in einem vorgesehenen Verbund montiert und betrieben werden. Auf diese Weise wird ein effektiver Diebstahlschutz für einzelne Module erzielt. Dabei kann vorgesehen sein, dass auch externe Elemente, zum Beispiel sogenannte PV-Sammelanschlussboxen, mit in das überwachte System integriert sind. In PV-Sammelanschlussboxen laufen die Anschlusskabel 14 einzelner oder serienverschalteter PV-Module 1 zusammen. Im Betrieb erfolgt eine Freischaltung der PV-Module 1 erfolgt dann und nur dann, wenn der Verbund in Kombination mit der vorgesehenen vorgeschalteten externen Komponente, zum Beispiel der genannten PV-Sammelanschlussbox oder einem vorgesehenen vorgeschalteten Wechselrichter, gekoppelt ist. Im Rahmen der „predictive maintenance“ können auch Betriebssituationen ermittelt werden, die die Notwendigkeit eines Serviceeinsatzes andeuten. Insbesondere wenn in dem System eine übergeordnete Messstelle für Spannung und/oder Strom einer Anordnung mehrerer PV-Module 1 vorhanden ist, kann eine Diskrepanz zwischen den Messungen an jedem einzelnen PV-Modul 1 und zum Beispiel einem daraus gebildeten String erfolgen. Ermittelte Abweichungen deuten zum Beispiel auf Spannungsverluste an Verbindungssteckern hin, die vor Ort zu überprüfen sind, um eine Brandgefahr zu mindern. Abweichungen der Module untereinander können auf die Notwendigkeit einer Reinigung der Oberfläche der Module hinweisen. An additional module 16, which has both the internally stored and readable serial number as well as a switch-off option in the form of a semiconductor switch for the PV module 1, can be used as part of a digitally supported commissioning. It can be provided that modules are only activated by an external control device if they are assembled and operated in a planned network. In this way, effective theft protection is achieved for individual modules. It can be provided that external elements, for example so-called PV common connection boxes, are also integrated into the monitored system. The connecting cables 14 of individual or series-connected PV modules 1 come together in PV common connection boxes. During operation, the PV modules 1 are activated if and only if the network is coupled in combination with the intended upstream external component, for example the mentioned PV common connection box or an intended upstream inverter. As part of “predictive maintenance”, operational situations can also be identified that indicate the need for service. In particular, if there is a higher-level measuring point for voltage and/or current of an arrangement of several PV modules 1 in the system, a discrepancy can occur between the measurements on each individual PV module 1 and, for example, a string formed from it. Detected deviations indicate, for example, voltage losses at connection plugs, which must be checked on site in order to reduce the risk of fire. Deviations between the modules may indicate the need to clean the surface of the modules.
Die Figuren 3a-c zeigen jeweils den Bereich zweier Anschlusskontakte 4 auf der Rückseite 3 eines PV-Moduls 1 . Figures 3a-c each show the area of two connection contacts 4 on the back 3 of a PV module 1.
In der Figur 3a sind die beiden Anschlusskontakte 4 einer Zellanordnung zu erkennen, die in Form von Anschlusslaschen von der Rückseite 3 des PV-Moduls 1 hochstehen. Über die Anschlusskontakte 4 wird ein Kontaktträger 15 gesteckt, der mit seiner Unterseite 151 auf die Rückseite 3 des PV-Moduls 1 aufgeklebt wird. Der Kontaktträger 15 weist im Bereich der Anschlusskontakte 4 Kontaktführungsnuten 152 auf, die die Anschlusskontakte 4 führen und ein Abbiegen der Anschlusskontakte 4 zur Seite hin verhindern. In Figure 3a, the two connection contacts 4 of a cell arrangement can be seen, which protrude from the back 3 of the PV module 1 in the form of connection tabs. A contact carrier 15 is inserted over the connection contacts 4 and its underside 151 is glued to the back 3 of the PV module 1. The contact carrier 15 has contact guide grooves 152 in the area of the connection contacts 4, which guide the connection contacts 4 and prevent the connection contacts 4 from bending to the side.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Kontaktträger 15 für jeweils zwei Anschlusskontakte 4 vorgesehen. Bei den in den Figuren 1a bis 2c gezeigten PV-Modulen 1 würden entsprechend der Anzahl von drei Zellanordnungen drei Kontaktträger 15 eingesetzt. In alternativen Ausführungen kann auch ein einzelner länglicher Kontaktträger eingesetzt werden, der sich über die Anschlussbereiche aller Zellanordnungen erstreckt und alle Anschlusskontakte 4 des PV-Moduls 1 aufnimmt, z.B. durch eine entsprechende Anzahl von Kontaktführungsnuten 152. In the exemplary embodiment shown, a contact carrier 15 is provided for two connection contacts 4 each. In the case of the PV modules 1 shown in FIGS. 1a to 2c, three contact carriers 15 would be used corresponding to the number of three cell arrangements. In alternative embodiments, a single elongated contact carrier can also be used, which extends over the connection areas of all cell arrangements and accommodates all connection contacts 4 of the PV module 1, for example through a corresponding number of contact guide grooves 152.
Auf die oder den Kontaktträger 15 wird dann das Gehäuse 111 der Anschlussdose 11 aufgesetzt, wobei das Gehäuse 111 die Kontaktträger 15 vollständig umgibt. Die Unterseite 114 des Gehäuses 111 liegt, wie im Zusammenhang mit der Figur 2c beschrieben ist, auf der Rückseite 3 des PV-Moduls 1 auf und ist mit diesem verklebt. The housing 111 of the connection box 11 is then placed on the contact carrier 15, the housing 111 completely surrounding the contact carrier 15. The underside 114 of the housing 111 lies, as described in connection with FIG. 2c, on the back 3 of the PV module 1 and is glued to it.
Zur Kontaktierung von jeweils zwei Anschlusskontakten 4 einer Zellanordnung ist jeweils ein Kontaktelement 13 vorgesehen, das bereits in das Gehäuse 111 eingesetzt ist. In der Figur 3a ist ein solches Kontaktelement 13 vor dem Aufsetzen auf die Anschlusskontakte 4 bzw. den Kontaktträger 15 wiedergegeben. Dabei ist das Gehäuse 111 der Anschlussdose 11 nicht gezeigt, damit der Kontaktträger 15 und das Kontaktelement 13 sichtbar sind. To contact two connection contacts 4 of a cell arrangement, a contact element 13 is provided, which is already inserted into the housing 111 is used. 3a shows such a contact element 13 before it is placed on the connection contacts 4 or the contact carrier 15. The housing 111 of the connection box 11 is not shown so that the contact carrier 15 and the contact element 13 are visible.
Das Kontaktelement 13 ist beispielsweise auf Basis eines Stanzgitters 131 ausgebildet. Am Stanzgitter 131 sind seitlich Anschlüsse 132 ausgeformt, wobei an einem der Anschlüsse 132 eines der Anschlusskabel 14 befestigt ist, beispielsweise in einem Punktschweißvorgang. Alternativ kann auch eine lösbare Kontaktierung des Anschlusskabels 14 vorgesehen sein, beispielsweise durch einen sogenannten „Snap-In“ Kontakt, also einen Kontakt mit einem vorgespannten Klemmmechanismus, der durch ein Einführen des Anschlusskabels 14 ausgelöst wird. Der „Snap-In“ Kontakt ist am Kontaktelement 13 bzw. innerhalb des Gehäuses 111 im Kontaktbereich 112 ausgebildet. The contact element 13 is, for example, based on a lead frame 131. Connections 132 are formed on the side of the lead frame 131, with one of the connection cables 14 being attached to one of the connections 132, for example in a spot welding process. Alternatively, a detachable contacting of the connecting cable 14 can also be provided, for example by a so-called “snap-in” contact, i.e. a contact with a pre-stressed clamping mechanism, which is triggered by inserting the connecting cable 14. The “snap-in” contact is formed on the contact element 13 or within the housing 111 in the contact area 112.
An dem gegenüberliegenden Anschluss 132 kann ein Verbindungskabel angeschlossen sein, das zum nächsten Kontaktbereich 112 führt. Falls eine interne Kontaktierung im PV-Modul 1 zwischen den Zellanordnungen vorgesehen ist, kann der zweite Anschluss 132 auch offenbleiben. A connecting cable can be connected to the opposite connection 132, which leads to the next contact area 112. If an internal contact is provided in the PV module 1 between the cell arrangements, the second connection 132 can also remain open.
Weiter sind am Kontaktelement 13 zwei Kontakte zur Kontaktierung der Anschlusskontakte 4 vorhanden, die vorliegend als Kontakttulpen 133 ausgeführt sind. Zudem ist eine Bypass-Diode 134 montiert, die elektrisch zwischen den beiden Kontakttulpen 133 verschaltet ist, so dass sie parallel zu den Anschlusskontakten 4 und damit parallel zur Zellanordnung geschaltet ist. There are also two contacts on the contact element 13 for contacting the connection contacts 4, which in the present case are designed as contact tulips 133. In addition, a bypass diode 134 is mounted, which is electrically connected between the two contact tulips 133, so that it is connected in parallel to the connection contacts 4 and thus in parallel to the cell arrangement.
In Figur 3b ist das Kontaktelement 13 mit Blick auf seiner Unterseite nochmals separat wiedergegeben. Um die Kontakttulpen 133 und die Bypass-Diode 134 auf dem Stanzgitter 131 montieren, insbesondere verschweißen bzw. verlöten zu können, liegt das Stanzgitter 131 zunächst noch einteilig vor. Die seitlich Anschlüsse 132 sind daher zunächst noch elektrisch miteinander verbunden.In Figure 3b, the contact element 13 is shown again separately with a view of its underside. In order to be able to mount, in particular weld or solder, the contact tulips 133 and the bypass diode 134 on the lead frame 131, the lead frame 131 is initially still in one piece. The side connections 132 are therefore initially still electrically connected to one another.
Nach der Montage der Kontakttulpen 133 und der Bypass-Diode 134 wird diese Verbindung an Trennstellen 135 aufgetrennt, sobald das Stanzgitter in Position im Gehäuse gebracht ist. After the contact tulips 133 and the bypass diode 134 have been installed, this connection is separated at separation points 135 as soon as the lead frame is brought into position in the housing.
Eine Befestigung der montierten Kontaktelemente 13 in der Anschlussdose 11 kann durch im Gehäuse 111 der Anschlussdose 11 ausgebildete Rastelemente erfolgen. Alternativ oder zusätzlich können heißverprägte Halteelemente des Gehäuses 111 eingesetzt werden. Dabei ist es denkbar, dass die Öffnung der Trennstellen 135 in einem Arbeitsschritt mit dem Heißverprägen erfolgt. The mounted contact elements 13 can be fastened in the connection box 11 by means of latching elements formed in the housing 111 of the connection box 11. Alternatively or additionally, hot-stamped holding elements can be used Housing 111 can be used. It is conceivable that the opening of the separation points 135 takes place in one step with hot stamping.
In Figur 3c ist die Anordnung aus der Figur 3a nochmals in einem Montagezustand wiedergegeben, in dem das Kontaktelement 13 auf die Anschlusskontakte 4 aufgedrückt ist, so dass die Kontakttulpen 133 die Anschlusskontakte 4 kontaktieren. In Figure 3c, the arrangement from Figure 3a is shown again in an assembled state in which the contact element 13 is pressed onto the connection contacts 4, so that the contact tulips 133 contact the connection contacts 4.
Bevorzugt sind, wie zuvor beschrieben, die Kontaktelemente 13 bereits in die Anschlussdose 11 integriert. Es ist alternativ auch möglich, die Kontaktelemente 13 wie in der Figur 3c sichtbar zunächst ohne Anschlussdose auf die Kontaktträger 15 aufzusetzen und dann die Anschlussdose 11 überzustülpen. As previously described, the contact elements 13 are preferably already integrated into the connection box 11. Alternatively, it is also possible to first place the contact elements 13 on the contact carrier 15 without a connection box, as can be seen in FIG. 3c, and then to put the connection box 11 over them.
In jedem Fall ist durch die Verklebung der Anschlussdose 11 mit ihrer Unterseite 114 auf der Rückseite 3 des PV-Moduls 1 und das Verschließen des Kontaktbereichs 112 durch den Deckel 12 der im Gehäuse 111 der Anschlussdose 11 ausgebildete Hohlraum hermetisch so abgedichtet, dass beispielsweise ein Vergießen dieses Hohlraums nicht erforderlich ist. Vorteilhaft kann durch Öffnen eines Deckels 12 dann das Kontaktelement 13 ausgetauscht werden, beispielsweise wenn an der betreffenden Bypass-Diode 134 ein Defekt aufgetreten ist. Falls ein Austausch von Elementen nicht vorgesehen ist, kann der Deckel 12 auch integral mit der Anschlussdose 11 ausgebildet sein, die Anschlussdose 11 also mit Ausnahme der Öffnung an ihrer Unterseite 114 vollständig geschlossen sein. In any case, by gluing the connection box 11 with its underside 114 on the back 3 of the PV module 1 and closing the contact area 112 by the cover 12, the cavity formed in the housing 111 of the connection box 11 is hermetically sealed in such a way that, for example, potting this cavity is not necessary. The contact element 13 can then advantageously be replaced by opening a cover 12, for example if a defect has occurred in the relevant bypass diode 134. If an exchange of elements is not planned, the cover 12 can also be formed integrally with the connection box 11, i.e. the connection box 11 can be completely closed with the exception of the opening on its underside 114.
Bezugszeichen Reference symbols
1 Photovoltaik-Modul (PV-Modul) 1 photovoltaic module (PV module)
2 Rahmen 2 frames
3 Rückseite 3 back
4 Anschlusskontakt 4 connection contact
10 Anschlussanordnung 10 connection arrangement
11 Anschlussdose 11 junction box
111 Gehäuse 111 housing
112 Kontaktbereich 112 contact area
113 Endabschnitt 113 end section
114 Unterseite 114 bottom
115 Zwischenabschnitt 115 Intermediate section
12 Deckel 12 lids
13 Kontaktelement 13 contact element
131 Stanzgitter 131 lead frames
132 Anschluss 132 connection
133 Kontakttulpe 133 contact tulip
134 Bypass-Diode 134 bypass diode
14 Anschlusskabel 14 connection cables
15 Kontaktträger 15 contact carriers
151 Unterseite 151 bottom
152 Kontaktführungsnut 152 contact guide groove
16a, b Zusatzmodul 16a, b additional module

Claims

Ansprüche Expectations
1 . Photovoltaikmodul (1 ) mit mindestens zwei Zellanordnungen, die extern an Anschlusskontakten (4) kontaktierbar sind, die in den Zellanordnungen zugeordneten Gruppen von jeweils zwei Anschlusskontakten (4) entlang einer Linie an der Rückseite des Photovoltaikmoduls (1 ) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anschlussdose (11 ) auf einer Rückseite (3) des Photovoltaikmodul (1 ) angeordnet ist, die ein Gehäuse (111 ) aufweist, das zu der Rückseite (3) hin mindestens eine Öffnung zur Durchführung der Anschlusskontakt (4) aufweist, wobei das Gehäuse (111 ) mindestens zwei Kontaktbereiche (112) aufweist, in denen die Anschlusskontakte (4) des Photovoltaikmoduls (1 ) gruppenweise überdeckt sind, und mindestens einen sich zwischen zwei benachbarten der Kontaktbereiche (112) erstreckenden Zwischenbereich (115), in dem ein Zusatzmodul (16a, b) aufgenommen ist. 1 . Photovoltaic module (1) with at least two cell arrangements which can be contacted externally at connection contacts (4), the groups of two connection contacts (4) assigned to the cell arrangements are arranged along a line on the back of the photovoltaic module (1), characterized in that a connection box (11) is arranged on a back (3) of the photovoltaic module (1), which has a housing (111) which has at least one opening towards the back (3) for the passage of the connection contact (4), the housing (111) has at least two contact areas (112) in which the connection contacts (4) of the photovoltaic module (1) are covered in groups, and at least one intermediate area (115) extending between two adjacent contact areas (112) in which an additional module (111) is covered. 16a, b) is included.
2. Photovoltaikmodul (1 ) nach Anspruch 1 , aufweisend genau eine Anschlussdose (11 ). 2. Photovoltaic module (1) according to claim 1, having exactly one connection box (11).
3. Photovoltaikmodul (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Zusatzmodul (16a, b) mindestens einen Sensor aufweist. 3. Photovoltaic module (1) according to claim 1 or 2, in which the additional module (16a, b) has at least one sensor.
4. Photovoltaikmodul (1 ) nach Anspruch 3, bei dem der mindestens eine Sensor zu Erfassung von Temperatur, Feuchtigkeit, Beschleunigung, Position, Spannung und/oder Strom ausgelegt ist. 4. Photovoltaic module (1) according to claim 3, in which the at least one sensor is designed to detect temperature, humidity, acceleration, position, voltage and / or current.
5. Photovoltaikmodul (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Zusatzmodul (16a, b) mindestens einen Energiespeicher aufweist. 5. Photovoltaic module (1) according to one of claims 1 to 4, in which the additional module (16a, b) has at least one energy storage device.
6. Photovoltaikmodul (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Zusatzmodul (16a, b) mindestens eine Kommunikationseinheit aufweist. 6. Photovoltaic module (1) according to one of claims 1 to 5, in which the additional module (16a, b) has at least one communication unit.
7. Photovoltaikmodul (1 ) nach Anspruch 6, bei dem die mindestens eine Kommunikationseinheit zur drahtlosen Kommunikation und/oder zur Kommunikation über Gleichstrom-Anschlussleitungen (14) des Photovoltaikmoduls (1 ) geeignet ist. 7. Photovoltaic module (1) according to claim 6, in which the at least one communication unit is suitable for wireless communication and / or for communication via DC connecting lines (14) of the photovoltaic module (1).
8. Photovoltaikmodul (1 ) nach Anspruch 6 oder 7, bei dem die mindestens eine Kommunikationseinheit ein RFID-Tag ist. Photovoltaikmodul (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, aufweisend eine rechteckige Grundfläche, wobei die Linie, entlang derer die Anschlusskontakte (4) angeordnet sind, parallel zu einer der Seitenkanten des Photovoltaikmodul (1 ) verläuft und wobei das Gehäuse (111 ) der Anschlussdose8. Photovoltaic module (1) according to claim 6 or 7, in which the at least one communication unit is an RFID tag. Photovoltaic module (1) according to one of claims 1 to 8, having a rectangular base, wherein the line along which the connection contacts (4) are arranged runs parallel to one of the side edges of the photovoltaic module (1) and wherein the housing (111) of Junction box
(11 ) eine Länge aufweist, die größer als 66 % und bevorzugt größer als 80 % der Länge der Seitenkante ist. Photovoltaikmodul (1 ) nach Anspruch 9, aufweisend einen äußeren Rahmen (2) aus Metallprofilen, wobei das Gehäuse (111 ) der Anschlussdose (11 ) mit mindestens einem Endabschnitt (113) bis an den Rahmen (2) reicht. Photovoltaikmodul (1 ) nach Anspruch 10, wobei das Gehäuse (111 ) der Anschlussdose (11 ) auf beiden Seiten mit Endabschnitten (113) bis an den Rahmen (2) reicht. Photovoltaikmodul (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , wobei das Gehäuse (111 ) eine Unterseite (114) aufweist, die als Klebefläche dient, mit der die Anschlussdose (11 ) auf die Rückseite (3) aufgeklebt ist. Anschlussdose (11 ) für ein Photovoltaikmodul (1 ), das mindestens zwei Zellanordnungen aufweist, die extern an mindestens jeweils zwei Anschlusskontakten (4) kontaktierbar sind, wobei die Anschlussdose (11 ) ein Gehäuse (111 ) aufweist, das mindestens eine Öffnung zur Durchführung der Anschlusskontakte (4) aufweist, und wobei im Gehäuse (111 ) mindestens vier Kontakte zur Kontaktierung der Anschlusskontakte (4) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (111 ) eine langgestreckte Grundform aufweist mit mindestens zwei Kontaktbereiche (112) und mindestens einen sich zwischen zwei benachbarten der Kontaktbereiche (112) erstreckenden Zwischenbereich (115), wobei alle Anschlusskontakte (4) in einer Linie entlang einer Längsrichtung des Gehäuses (111 ) gruppenweise innerhalb der Kontaktbereiche (112) angeordnet sind und wobei in dem mindestens einen Zwischenbereich (115) ein Zusatzmodul (16a, b) aufgenommen ist. Anschlussdose (11 ) nach Anspruch 13, bei der das Gehäuse (111 ) in den Kontaktbereichen (112) auch nach oben jeweils eine Öffnung aufweist, die mit einem Deckel (12) verschließbar ist. Anschlussdose (11 ) nach Anspruch 13 oder 14, aufweisend mindestens einen Kontaktträger (13), der mindestens zwei Kontakte trägt. Anschlussdose (11 ) nach Anspruch 15, bei der der mindestens eine Kontaktträger (13) durch ein Stanzgitter (131 ) gebildet ist. Anschlussdose (11 ) nach Anspruch 15 oder 16, bei der der mindestens ein Kontaktträger (13) alle Kontakte zur Kontaktierung der Anschlusskontakte (4) trägt. Anschlussdose (11 ) nach einem der Ansprüche 13 bis 17, bei der die Kontakte Kontakttulpen (133) sind. Anschlussdose (11 ) nach einem der Ansprüche 13 bis 18, bei der an dem mindestens einen Kontaktträger (13) mindestens eine Bypass-Diode (134) angeordnet ist, die parallel zu zwei Kontakten geschaltet ist. Anschlussdose (11 ) nach einem der Ansprüche 13 bis 19, bei der das Zusatzmodul (16a, b) mindestens einen Sensor, mindestens einen Energiespeicher und/oder mindestens eine Kommunikationseinheit aufweist. (11) has a length that is greater than 66% and preferably greater than 80% of the length of the side edge. Photovoltaic module (1) according to claim 9, having an outer frame (2) made of metal profiles, wherein the housing (111) of the connection box (11) extends to the frame (2) with at least one end section (113). Photovoltaic module (1) according to claim 10, wherein the housing (111) of the junction box (11) extends to the frame (2) with end sections (113) on both sides. Photovoltaic module (1) according to one of claims 1 to 11, wherein the housing (111) has a bottom (114) which serves as an adhesive surface with which the connection box (11) is glued to the back (3). Connection box (11) for a photovoltaic module (1), which has at least two cell arrangements which can be contacted externally on at least two connection contacts (4), wherein the connection box (11) has a housing (111) which has at least one opening for carrying out the Has connection contacts (4), and wherein at least four contacts for contacting the connection contacts (4) are arranged in the housing (111), characterized in that the housing (111) has an elongated basic shape with at least two contact areas (112) and at least one between two adjacent intermediate regions (112) of the contact regions (112), wherein all connection contacts (4) are arranged in groups in a line along a longitudinal direction of the housing (111) within the contact regions (112) and wherein in the at least one intermediate region (115) an additional module (16a, b) is included. Connection box (11) according to claim 13, in which the housing (111) also has an opening at the top in the contact areas (112), which can be closed with a cover (12). Junction box (11) according to claim 13 or 14, having at least one contact carrier (13) which carries at least two contacts. Connection box (11) according to claim 15, in which the at least one contact carrier (13) is formed by a lead frame (131). Connection box (11) according to claim 15 or 16, in which the at least one contact carrier (13) carries all contacts for contacting the connection contacts (4). Connection box (11) according to one of claims 13 to 17, in which the contacts are contact tulips (133). Junction box (11) according to one of claims 13 to 18, in which at least one bypass diode (134) is arranged on the at least one contact carrier (13), which is connected in parallel to two contacts. Junction box (11) according to one of claims 13 to 19, in which the additional module (16a, b) has at least one sensor, at least one energy storage and / or at least one communication unit.
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