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Die Erfindung betrifft eine Anschlussdosenanordnung für Solarmodule, bei denen die Solarzellen und die Kontaktbahnen zwischen zwei Glasplatten angeordnet sind und die Kontaktbahnenden durch einen Durchgang in einer der Glasplatten nach außen ragen, wobei die Anschlussdosenanordnung aus dem Solarmodul und einer Anschlussdose besteht, die wenigstens ein dichtes Gehäuse mit darin angeordneten Anschlusskontakten aufweist, die mit Solaranschlusskabeln verbunden sind und die Anschlusskontakte die Verbindung zu den Leiterbahnenden herstellen, wenn die Anschlussdose auf der Glasplatte im Bereich des Durchganges unlösbar befestigt ist.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung einer Anschlussdosenanordnung für Solarmodule.
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Solarmodule sind in verschiedensten Ausführungsformen bereits bekannt. Im Wesentlichen erfüllen sie zwei Funktionen. Entweder sie werden zur Erwärmung von Wasser oder Luft (Solarthermie) oder aber zur Stromerzeugung (Photovoltaik) eingesetzt. Beide Einsatzgebiete erfordern unterschiedliche Technologien und unterschiedliche Komponenten.
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Die erfindungsgemäße Lösung dient der Verbindung der Solarzellen mit dem Leitersystem für die Ableitung der erzeugten Elektroenergie.
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Die Solarmodule in Dünnschichtausführung sind wie oben bereits beschrieben aufgebaut. Die Solarzellen werden dabei meist auf eine der Glasplatten aufgedampft, die Kontaktbahnen, die aus verzinkten Kupferbändern bestehen, weisen an ihrer Unterseite eine Klebeschicht auf, mit der sie auf die Glasplatte aufgeklebt werden. Die Enden der Kontaktbahnen ragen aus einem Durchgang, der in der Glasplatte angeordnet ist, die die Rückseite des Solarmoduls bildet, heraus, um die Kontaktierung mit den Anschlusskontakten der Anschlussdose zu ermöglichen.
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Eine bekannte Anschlussdose besteht aus einem Gehäusegrundkörper, der Durchgänge für das Einführen von mit Klemmkontakten versehenen Solaranschlusskabeln aufweist und der nach Montage der Kontaktbahnenden mit einem lösbaren Deckel dicht verschlossen wird. Zur Verhinderung eines Stromrücklaufes in den Solarmodul bei Abschattung des Moduls, was zu dessen Funktionsausfall führen würde, können die Klemmkontakte mit den Anschlüssen einer Schutzdiode verbunden werden.
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Zur Gewährleistung der erforderlichen Dichtheit der Anschlussdose ist es notwendig, einen elastischen Dichtkörper einzusetzen, der die Durchgänge zum Einführen der mit den Klemmkontakten versehenen Solaranschlusskabel dicht verschließt. Nach der bekannten Lösung muss vor der Verbindung der Kabel mit den Klemmkontakten, die durch Crimpen befestigt werden, der Dichtkörper über beide Solaranschlusskabel geschoben werden, dann erfolgt die Montage der Klemmkontakte, anschließend werden die Klemmkontakte durch die Durchgänge in das Gehäuseinnere geschoben und mit Hilfe der Dichtkörper werden die Durchgänge dicht verschlossen.
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Nachteilig ist, dass die Kabel durch den Dichtkörper aneinander gekoppelt sind, was die Montage behindert und erschwert.
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Die Klemmkontakte zur Kontaktierung mit den Leitungsbahnenden bestehen im Wesentlichen aus einem Grundteil, auf dem ein Klemmelement federnd befestigt ist. Zwischen beiden Teilen wird das Leiterbahnende dadurch verklemmt, dass mit einem Hilfsmittel – in der Regel ein Schraubendreher – die Schließkraft der Feder des Klemmelementes überwunden wird und sich das Klemmelement einseitig vom Grundteil abhebt. In dem sich bildenden Spalt wird das Kontaktbahnende eingelegt und nach Aufheben des Gegendruckes durch Schließen des Klemmelementes der Kontakt zwischen Klemmkontakt und Kontaktbahn hergestellt.
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Nachteilig ist, dass die Kontaktierung nur über einen schmalen Bereich des Klemmelementes möglich ist. Außerdem ist die Herstellung der Verbindung zwischen Klemmkontakt und Kontaktbahn schwierig und umständlich zu handhaben. Nachteilig ist des Weiteren, dass die Montagesicherheit bei der Herstellung der Kontaktverbindung gering ist, so dass es zu Beschädigungen beziehungsweise zum Zerreißen der Kontaktbahnenden kommen kann, was den Ausfall des gesamten Solarmoduls zur Folge hat.
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Von Nachteil ist auch, dass das Gehäuse geteilt ausgeführt ist und prinzipiell jedermann Zugriff zum Gehäuseinneren haben kann, auch wenn die Solaranordnung in Einsatz ist. Die Montage wird auch dadurch erschwert, dass die Anschlussdose aus einer relativ großen Anzahl Einzelteile besteht.
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DE 100 55 617 A1 offenbart eine photovoltaische Isolierglasscheibe, die aus einer Vorderscheibe und einer von dieser beabstandeten Hinterscheibe besteht. Zwischen den Scheiben ist ein Abstandshalter derart angeordnet, dass ein abgeschlossener Scheibenzwischenraum entsteht, in dem die Solarzellen angeordnet sind. Außen- und Innenscheibe sind dabei mit einer dauerelastischen Dichtmasse mit dem Abstandshalter verklebt.
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Nachteilig an dieser Lösung ist der konstruktive und Kostenaufwand zur Herstellung der Isolierglasscheibe.
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Eine weitere bekannte Schrift,
EP 1 006 593 A1 , offenbart ebenfalls ein photovoltaisches Solarmodul in Plattenform, mit einer Außenplatte, einer Innenplatte und einer diese verbindenden Zwischenschicht aus Kunststoff, in der Solarzellen eingebettet sind.
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Eine weitere bekannte Druckschrift,
DE 100 52 538 A1 , beschreibt ein Solarmodul, das aus zwei Glasscheiben besteht, zwischen denen eine mit Solarzellen bestückte Folie angeordnet ist. Der Anschluss der Solarzellen geschieht durch aus dem Solarmodul herausgeführte Leitungen.
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Alle benannten Lösungen können jedoch die Aufgabenstellung der neuen Erfindung nicht lösen.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Anschlussdosenanordnung für Solarmodule zu schaffen, die einfach und mit wenig Aufwand montierbar ist, bei der das Innere der Anschlussdose nach Befestigung auf der Glasplatte nicht mehr zugänglich ist und die eine hohe Kontaktsicherheit mit den Kontaktbahnen des Solarmoduls gewährleistet.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass im Durchgang der Glasplatte des Solarmoduls ein Einsatzteil zur Führung, Zentrierung und Positionierung der Kontaktbahnenden und/oder der Anschlussdose angeordnet ist, dass die Anschlusskontakte die Kontaktbahnenden umfassen und mehrfach kontaktieren und dass als Dichtmittel in das einteilige Gehäuse der Anschlussdose eingespritztes Dichtungsmaterial dient.
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Diese erfindungsgemäße Anschlussdosenanordnung ist montagefreundlich ausgebildet, da sie nur aus verhältnismäßig wenigen Einzelteilen besteht und die einzelnen Montageschritte keine besondere Konzentration des Montierenden erforderlich machen. Beschädigungen der Kontaktbahnenden werden dadurch weitestgehend vermieden. Die Mehrfachkontaktierung erhöht die Kontaktsicherheit, insbesondere unter dem Aspekt der geforderten langen Lebensdauer der Anschlussdosenanordnung.
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Nach einer vorteilhaften Ausbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist das Einsatzteil ein an die Kontur des Durchgangs in der rückseitigen Glasplatte des Solarmoduls angepasstes Kunststoffteil, das aus einer Grundplatte besteht, die zwei äußere horizontal angeordnete Stege für die Kontaktbahnenden, einen mittleren, die äußeren Stege überragenden Trennsteg, der die Kontaktbahnenden voneinander trennt und gleichzeitig der Positionierung der Anschlussdosenanordnung dient, und umfangsseitig angeordnete federnde Elemente aufweist, die sich gegen die Innenwand des Durchganges abstützen.
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Diese einfache Ausführung des Einsatzteils ermöglicht ein unkompliziertes, leichtes Umlegen der Kontaktbahnenden um die äußeren Stege, so dass die Anschlusskontakte nur über die Stege positionsgenau gestülpt werden müssen. Dadurch, dass durch das Umlegen der Kontaktbahnenden eine doppelseitige Kontaktierung der Anschlusskontakte mit den Kontaktbahnenden ermöglicht wird, erhöht sich die Kontaktsicherheit und verlängert die Lebensdauer. Der Trennsteg gewährleistet, dass die Anschlussdose nur dann auf der Glasplatte befestigt werden kann, wenn sie genau positioniert ist. Die federnden Elemente dienen dem Toleranzausgleich des Durchganges in der Glasplatte. Die Grundplatte verhindert ein Durchtauchen der Kontaktbahnenden auf die aktive Fläche des Solarmoduls.
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Wenn die Kontaktbahnenden die äußeren Stege über die Vertikale umfassen, ist eine optimale Kontaktsicherheit gewährleistet, Beschädigungen der Leiterbahnenden werden vermieden.
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Zur Fixierung der Kontaktbahnenden an den äußeren Stegen, kann die an der Unterseite der Kontaktbahnenden vorhandene Klebeschicht genutzt werden, mit der sie an den äußeren Stegen haften.
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Eine weitere vorzugsweise Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung sieht vor, dass die Anschlusskontakte als halbkreisartig gebogene Kontaktfedern ausgebildet sind, die an ihren Längsseiten mehrere federnde Kontaktzungen aufweisen.
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Diese konstruktiv einfache Ausbildung der Kontaktfedern dient auf Grund der ausgebildeten Kontaktzungen wiederum der Kontaktsicherheit.
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Konstruktiv einfach ist es, wenn die Anschlusskontakte Schneidklemmelemente aufweisen, die der Kontaktierung der Anschlussenden einer Schutzdiode dienen, die zwischen zwei Anschlusskontakten angeordnet ist.
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Von Vorteil ist des Weiteren, wenn im Gehäuseinneren wenigstens eine nutförmige Aussparung ausgebildet ist, die mit dem Trennsteg des Einsatzteils zur Positionierung der Anschlussdose auf dem Solarmodul in Wirkverbindung steht und wenn Rastelemente für die Positionierung und Fixierung der Anschlusskontakte angeordnet sind.
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Nach einer weiteren technologisch einfachen und vorteilhaften Lösung weist das Gehäuse einen Anspritzkanal auf, durch den das Dichtungsmaterial eingebracht wird.
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Damit erübrigen sich separate Dichteinsätze zum Abdichten der Solaranschlusskabel gegen die Gehäusedurchgänge. Das Einbetten der Verbindungsstellen von Solaranschlusskabel und Anschlusskontakt erhöht die Lebensdauer der Anschlussdosenanordnung.
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Nach einer technologisch und konstruktiv einfachen Fortbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, die Grundfläche der Anschlussdose mit einem doppelseitigen Klebepad auszustatten, mit dem die Anschlussdose auf dem Solarmodul befestigt wird.
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Hierfür sind spezielle Klebebänder für die Anwendung im Außenbereich, die witterungsbeständig sind und eine hohe Haftfestigkeit aufweisen, bekannt und im Handel erhältlich.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird verfahrensseitig des Weiteren dadurch gelöst, dass die Solaranschlusskabel mittels Schweißverbindung mit den Anschlusskontakten verbunden werden, dass danach die Anschlusskontakte durch die Gehäuseöffnungen in das Gehäuseinnere eingeschoben werden, dass nach dem Verrasten der Anschlusskontakte im Gehäuseinneren die Schutzdiode durch die Öffnung im Boden des Gehäuses zwischen den Anschlusskontakten kontaktierend befestigt wird und dass anschließend durch einen im Gehäuse ausgebildeten Anspritzkanal ein Dichtungsmaterial so in das Gehäuse eingespritzt wird, dass die Durchgänge, die der Anschlusskontakt- und Kabeleinführung dienen, abgedichtet werden und die Verbindungsstellen von Solaranschlusskabel und Anschlusskontakt von dem Kunststoffmaterial umhüllt werden.
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Dieser einfache und kostengünstige Verfahrensablauf zur Herstellung der Anschlussdosenanordnung erleichtert die Montage der Anschlussdose und stellt auf einfache Art und Weise eine sichere und dauerhafte Kontaktverbindung zum Solarmodul her. Durch das „Druckknopfprinzip” – die Anschlussdose wird nach genauer Positionierung einfach auf die Glasplatte aufgedrückt und ist sofort unlösbar mit dieser verbunden – ist es möglich, schnell und leicht die Verbindung herzustellen. Zusätzliche Hilfsmittel werden nicht benötigt, so dass Beschädigungen, die Hilfsmittel, wie im Stand der Technik beschrieben, verursachen können, vermieden werden.
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Die Anschlussdose ist hermetisch dicht ausgeführt, was zum einen durch die einteilige Ausführung der Anschlussdose und zum anderen durch das Einspritzen des Dichtungsmaterials bewirkt wird. Durch Wegfall von Dichtungseinsätzen und kompliziert ausgebildeten Anschlusskontakten wird die Herstellung und Montage der Anschlussdose wesentlich vereinfacht.
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Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt dabei in
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1 eine Explosivdarstellung einer erfindungsgemäßen Anschlussdosenanordnung,
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2 die Anschlussdosenanordnung nach 1 im montierten Zustand,
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3 das Einsatzteil, eingefügt in den Durchgang der Glasplatte des Solarmoduls und
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4 die Anschlussdose mit Sicht auf die Unterseite.
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Nach 1 besteht die Anschlussdosenanordnung aus dem Dünnschicht-Solarmodul 1, dem Einsatzteil 2 und der Anschlussdose 3.
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Der Dünnschicht-Solarmodul 1 weist den üblichen Aufbau auf und besteht aus zwei Glasplatten 4, 5, zwischen denen die Solarzellen und die Kontaktbahnen angeordnet sind. Die Solarzellen sind auf der unteren Glasplatte 4 aufgedampft. die Kontaktbahnen sind an ihrer Unterseite mit einer Klebeschicht versehen und werden auf die Glasplatte 4 aufgeklebt. Die zweite Glasplatte 5, die im Wesentlichen der Abdeckung der Solarzellen dient, weist einen Durchgang 6 auf, durch den die Kontaktbahnenden 7 ragen.
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Das Einsatzteil 2 ist, wie auch in 3 dargestellt, in seiner Kontur der des Durchganges 6 angepasst und besitzt im Ausführungsbeispiel eine kreisförmige Form. Es ist aus einem Kunststoffmaterial hergestellt, weist eine kreisförmige Grundplatte 8 auf, auf der zwei äußere Stege 9 für die Positionierung und Fixierung der Kontaktbahnenden 7 und ein mittiger Trennsteg 10 angeordnet sind. Der Trennsteg 10 sichert, dass die Kontaktbahnenden 7 nicht miteinander in Berührung kommen. Die Grundplatte 8 verhindert auch, dass die Kontaktbahnenden 7 zum Solarmodul 1 Kontakt erhalten. Der Trennsteg 10 dient des Weiteren der genauen Positionierung der Anschlussdose 3 auf der Glasplatte 5 zur Sicherung der Kontaktverbindung zwischen Kontaktbahnenden 7 und Anschlussdose 3.
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Umfangsseitig sind am Einsatzteil 2 federnde Elemente 11 in Form von Federzungen angeordnet, die sich – wie in 3 gezeigt – an der Wandung des Durchganges 6 abstützen und dem Toleranzausgleich des Durchganges 6 dienen.
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Die 1 und 4 veranschaulichen den Aufbau der Anschlussdose 3. Sie besteht aus dem einteiligen Gehäuse 12, das aus einem wetterfesten und alterungsbeständigen Kunststoffmaterial hergestellt ist und im Wesentlichen eine rechteckige Form aufweist. Im Bodenteil 13 sind die Öffnung 14 zum Gehäuseinneren und der Anspritzkanal 15 ausgebildet. Zur Befestigung der Anschlussdose 3 auf der Glasplatte 5 ist ein doppelseitiges Klebepad 16 auf die Grundfläche des Bodenteils 13 aufgeklebt, mit dessen zweiter Klebeseite die Befestigung auf der Glasplatte 5 erfolgt.
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Das Gehäuse 12 weist des Weiteren zwei Durchgänge 17 für die Solaranschlusskabel 18 auf, die durch Widerstandsschweißen mit den Anschlusskontakten 20 verbunden sind. Im Gehäuseinneren sind Vorsprünge, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind, ausgebildet, die dem Einrasten und damit Fixieren der Anschlusskontakte 20 nach Montage im Gehäuse 12 dienen. Das Dichtungsmaterial 21 wird so eingespritzt, dass die Verbindungsstellen der Solaranschlusskabel 18 und Anschlusskontakte 20 umhüllt werden.
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Zur genauen Positionierung der Anschlussdose 3 auf der Glasplatte 5 und zur sicheren Kontaktierung mit den Kontaktbahnenden 7 ist – wie aus 4 ersichtlich – eine nutförmige Aussparung 19 angeordnet, die Einführungsschrägen aufweist, um ein leichtes und schnelles Aufsetzen der Anschlussdose 3 auf den Trennsteg 10 des Einsatzteils 2 zu ermöglichen.
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Die Anschlusskontakte 20 sind als einteilige, halbrundartig geformte Kontaktfedern ausgebildet, an deren Längsseiten Federzungen 22 ausgebildet sind, die über eine Vielzahl an Kontaktpunkten den Kontakt zu den Kontaktbahnenden 7 herstellen.
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Um den Stromfluss in den Solarmodul 1 dann zu verhindern, wenn dieser abgeschattet ist, ist eine Schutzdiode 23 vorgesehen, die zwischen den beiden Anschlusskontakten 20 angeordnet ist und deren Anschlussenden 24 in Schneidklemmelemente 25, die im vorderen Ende der Anschlusskontakte 20 ausgebildet sind, einrasten und so den Kontakt herstellen. 4 veranschaulicht die Anordnung der Anschlusskontakte 20 und der Schutzdiode 23 im Gehäuse 12.
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Die Herstellung der Anschlussdose 3 und die Kontaktierung mit den Kontaktbahnenden 7 geschieht wie folgt:
Die beiden Solaranschlusskabel 18 werden durch Widerstandsschweißen mit den Anschlusskontakten 20 verbunden. Danach erfolgt das Einführen der Anschlusskontakte 20 durch die Durchgänge 17 in das Gehäuseinnere. Ist die Endposition erreicht, verrasten die Anschlusskontakte 20 mit im Gehäuse 12 ausgebildeten Vorsprüngen. Durch die Öffnung 14 im Bodenteil 13 des Gehäuses 12 wird nun die Schutzdiode 23 durch Eindrücken der Anschlussenden 24 in die Schneidklemmelemente 25 der beiden Anschlusskontakte 20 kontaktiert.
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Danach erfolgt über den Anspritzkanal 15 das Einspritzen des Dichtungsmaterials, so dass sowohl die Durchgänge 17 dicht verschlossen als auch die Verbindungsstellen Solaranschlusskabel-Anschlusskontakt 18, 20 von der Kunststoffmasse eingebettet werden. Damit ist die Montage der Anschlussdose 3 abgeschlossen.
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Im Durchgang 6 der Glasplatte 5 des Solarmoduls 1 ist das Einsatzteil 2 eingelegt. Die Kontaktbahnenden 7 des Solarmoduls 1 ragen seitlich aus dem Durchgang 6 heraus und werden von außen nach innen vertikal um die äußeren Stege 9 gelegt. 3 zeigt die Anschlussdosenanordnung im einsatzfähigen Zustand.
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Die Schutzfolie, die die Klebefläche am Bodenteil 13 des Gehäuses 12 schützt, wird nun abgezogen und die nutförmige Aussparung 19 der Anschlussdose 3 wird über den Trennsteg 10 geführt und so positioniert, dass der Trennsteg 10 die nutförmige Aussparung 19 vollständig erfasst. Durch Druckausübung auf die Anschlussdose 3 werden die Kontaktbahnenden 7 mit den Anschlusskontakten 20 kontaktiert. Dies geschieht durch Überstülpen der Anschlusskontakte 20 über die äußeren Stege 9. An den Stegen 9 ausgebildete Rastvertiefungen 26 sorgen für einen festen Sitz der Anschlusskontakte 20, die mit ihren Kontaktzungen 22 einen hohen Kontaktdruck auf die Kontaktbahnenden 7 ausüben und durch die relativ große Anzahl Kontaktstellen eine dauerhafte Kontaktsicherheit gewährleisten.
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Mit dem Aufsetzen der Anschlussdose 3 auf die Glasplatte 5 ist die Anschlussdose 3 unlösbar mit dem Solarmodul 1 verbunden und die Anschlussdosenanordnung einsatzbereit.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Solarmodul
- 2
- Einsatzteil
- 3
- Anschlussdose
- 4
- Glassplatte
- 5
- Glasplatte
- 6
- Durchgang
- 7
- Kontaktbahnenden
- 8
- Grundplatte
- 9
- äußere Stege
- 10
- Trennsteg
- 11
- federnde Elemente
- 12
- Gehäuse
- 13
- Bodenteil
- 14
- Öffnung
- 15
- Anspritzkanal
- 16
- Klebepad
- 17
- Durchgänge
- 18
- Solaranschlusskabel
- 19
- nutförmige Aussparung
- 20
- Anschlusskontakte, Kontaktfedern
- 21
- Dichtungsmaterial
- 22
- Kontaktzungen
- 23
- Schutzdiode
- 24
- Anschlussenden
- 25
- Schneidklemmelemente
- 26
- Rastvertiefungen