Caja de empalme y caja de conexión para un módulo solar.

Caja de empalme y conexión (1) para un módulo solar fotovoltaico (24) con al menos una banda conductora plana(28) flexible que sobresale por la superficie superior del módulo solar,

que comprende: una carcasa (3) dieléctricapara ser colocada sobre el módulo solar (24) y con una abertura de introducción (26) en la cara (50a) de la carcasa(3) que en el estado montado da al módulo solar (24) para la introducción de la banda conductora plana (28) en lacarcasa (3), un dispositivo de empalme (20) alojado en la carcasa (3) con un borne de contacto (22) para establecercontacto eléctrico con la banda conductora plana (28) flexible, de modo que la caja de empalme y conexión (1) define un estado de montaje y un estado de contacto, caracterizada porque el borne de contacto (22) está abierto en elestado de montaje para poder introducir la banda conductora plana (28) flexible en el borne de contacto (22) abierto,el borne de contacto (22) está cerrado en el estado de contacto para poder establecer contacto eléctrico con la bandaconductora plana (28) flexible, la carcasa (3) está realizada al menos de dos piezas y las dos piezas (2, 50) decarcasa pueden ser movidas relativamente entre sí y la caja de empalme y conexión (1) presenta un dispositivo deaccionamiento (18) para cerrar el borne de contacto (22), cerrando el dispositivo de accionamiento (8) automáticamenteel borne de contacto (22) en respuesta a un movimiento relativo entre las dos piezas (2, 50) de carcasa paraestablecer contacto con la banda conductora plana (28) flexible cuando la caja de empalme y conexión (1) está colocadasobre el módulo solar (24) y la banda conductora plana (28) flexible introducida en la carcasa (3).

Caja de empalme y caja de conexión para un módulo solar Ámbito de la invención La invención se refiere a una caja de empalme y conexión para un módulo solar fotovoltaico con bandas conductoras planas flexibles que sobresalen por la superficie superior del módulo solar y a un procedimiento para el empalme de una caja de empalme y conexión a un módulo solar.

Antecedentes de la invención La producción de módulos solares fotovoltaicos ha experimentado en los últimos años un verdadero auge, entre otras cosas debido al aumento de la demanda de producción de energía respetuosa con el medio ambiente. La transformación directa de la luz del sol en corriente eléctrica por medio de módulos solares fotovoltaicos está completamente libre de emisiones y no conlleva casi ningún riesgo para el hombre ni para el medio ambiente. Por tanto, recientemente, por ejemplo en las nuevas construcciones, techos enteros han sido cubiertos de módulos solares e incluso se han construido “centrales de energía solar”. Por el desarrollo técnico de la energía fotovoltaica, el empleo de módulos solares se ha hecho cada vez más eficiente, incluso en lugares con grados de latitud desfavorables, como por ejemplo Centroeuropa y Norteamérica, de manera que en particular en estas regiones existe una gran demanda. Un aumento constante de la eficacia de los módulos solares debido por un lado al desarrollo técnico, así como al aumento de los costes de producción de energía con otras fuentes energéticas, como por ejemplo los combustibles fósiles o la energía nuclear, hacen que la producción de energía fotovoltaica sea cada vez más competitiva.

Es evidente que el éxito de los módulos solares en competencia económica con otras fuentes de energía depende de los costes para la producción y el montaje de los módulos solares.

Los módulos solares se componen típicamente de una pluralidad de células solares basadas en semiconductores que son interconectadas formando paneles solares de gran superficie. Un módulo solar típico posee un panel de vidrio por la cara que da al sol y por la cara trasera una capa de plástico transparente, en la que son integradas las células solares. La cara trasera del módulo solar está cubierta típicamente con una lámina compuesta de plástico resistente a la intemperie, por ejemplo de fluoruro de polivinilo y poliéster. Las células solares mono o policristalinas están conectadas eléctricamente entre sí por medio de bandas de soldadura. Típicamente el módulo solar está empotrado además en un marco de perfil metálico para la fijación y reforzamiento del conjunto. Un módulo solar es, por tanto, esencialmente una formación plana semejante a un panel de cristal grueso.

Típicamente, los módulos solares poseen por la cara trasera más alejada del sol, bandas conductoras flexibles finas, la mayoría de las veces de cobre, que sobresalen transversalmente por la cara trasera del módulo solar. Estas bandas conductoras planas flexibles son muy delicadas y, por tanto, es difícil establecer contacto con ellas. A esto hay que añadir que debido a la forma de tipo panel del módulo solar es igualmente difícil un anclaje mecánico para la fijación de un conector eléctrico. Por tanto, se ha desarrollado un tipo especial de conector eléctrico para los módulos solares de este tipo que se denomina caja de empalme o caja de empalme y conexión. La caja de empalme y conexión es pegada típicamente sobre la superficie superior trasera del módulo solar y posee en el interior dispositivos de empalme eléctrico para establecer contacto con las bandas conductoras planas flexibles del módulo solar. Además, la caja de empalme y conexión posee eventualmente un dispositivo para el empalme de un cable de empalme eléctrico que es unido a la banda conductora plana flexible del módulo solar por medio de la caja de empalme y conexión para transportar la corriente eléctrica generada por el módulo solar.

Además típicamente se ponen en funcionamiento varios módulos solares conectados en serie, siendo conectado en antiparalelo a cada módulo un llamado diodo de derivación o polarizado directamente. El diodo polarizado directamente está dentro de la caja de empalme y conexión conectado al dispositivo de empalme eléctrico. Sin diodo de derivación, cuando un módulo está a la sombra o por algún defecto no suministra corriente, éste módulo reduciría la potencia de los módulos solares conectados en serie o incluso tendría daños. Por el diodo de derivación se impide esto ya que la corriente fluye a través de los diodos y se mantiene.

Es evidente que debido a las particularidades mecánicas, en particular la forma del módulo solar y la sensibilidad de las bandas conductoras planas flexibles surge una serie de dificultades para la construcción de las cajas de unión y conexión.

Hasta ahora son conocidas cajas de empalme que son colocadas sobre las bandas conductoras planas y en las que la banda conductora plana flexible es doblada manualmente y se establece el contacto con ella por medio de un borne de empalme o una unión de soldadura. En otra etapa de trabajo es cerrada la caja de empalme. Los dispositivos de conexión de este tipo o cajas de empalme están descritos en los documentos DE 10 2005 025 632 A1, el DE 20 2005 018 884 U1, el DE 203 11 184 U1 y el US 2006/0049802 A1. En el dispositivo descrito en el documento EP 1 102 354 A1 son empleados los conductores planos del módulo solar además en un elemento de gel. Es evidente

que el montaje de los dispositivos de conexión o cajas de empalme de este tipo es complicado y sólo con dificultad son aptos para la producción automatizada a gran escala.

Por el documento DE 103 58 140 B4 y el EP 1 672 702 A1 es conocida una caja de empalme y conexión eléctrica para un módulo de células solares que presenta en su cara inferior un dispositivo de guía en el que la banda conductora fina es conducida con poca holgura en la dirección perpendicular para evitar un doblez o pliegue de las bandas conductoras durante la introducción en el dispositivo de sujeción. Es desfavorable en ello que la banda conductora debe ser enhebrada en el dispositivo de guía estrecho y a pesar de ello la fuerza de sujeción del dispositivo de sujeción debe ser relativamente pequeña para poder introducir la banda conductora fina en el dispositivo de sujeción.

Existe por todo ello la necesidad de mejorar este aspecto debido a la alta presión de innovación en la fabricación de módulos solares.

Descripción general de la invención Por tanto, es un objeto de la presente invención proporcionar una caja de empalme y conexión para un módulo solar fotovoltaico que pueda ser conectada al módulo solar de forma fácil, rápida y eficiente, en particular automatizada, por ejemplo con un robot.

Otro objeto de la invención es proporcionar una caja de empalme y conexión de este tipo que presente una alta seguridad de contacto y larga duración.

Otro objeto de la invención es proporcionar una caja de empalme y conexión de este tipo que evite o al menos aminore los inconvenientes del estado de la técnica y se pueda fabricar y montar de forma barata.

El objeto de la invención se lleva a cabo por el contenido de las reivindicaciones independientes. Perfeccionamientos ventajosos son objeto de las reivindicaciones dependientes.

Según la invención es proporcionada una caja de empalme y conexión para un módulo solar fotovoltaico para establecer contacto con una o varias bandas conductoras planas flexibles que sobresalen por la superficie superior del módulo solar.

La caja de empalme y conexión comprende una carcasa dieléctrica para ser colocada sobre el módulo solar y con una abertura de introducción en la cara inferior de la carcasa. Es evidente que el concepto “cara inferior” no hay que entenderlo en el sentido de una orientación absoluta en el espacio, sino que se denomina cara inferior aquella cara de la caja de empalme y conexión o de la carcasa que en estado montado da al módulo solar, esto es la cara que se va a apoyar en el módulo solar. Típicamente la caja de empalme y conexión es colocada en la cara trasera alejada del sol del módulo solar En la cara inferior de la carcasa está prevista una abertura de introducción en la que es introducida automáticamente la banda conductora plana cuando la carcasa con la abertura de introducción es colocada sobre la banda conductora plana. La abertura de introducción está realizada en particular esencialmente mayor que la dimensión de la banda conductora... [Seguir leyendo]

1. Caja de empalme y conexión (1) para un módulo solar fotovoltaico (24) con al menos una banda conductora plana

(28) flexible que sobresale por la superficie superior del módulo solar, que comprende: una carcasa (3) dieléctrica para ser colocada sobre el módulo solar (24) y con una abertura de introducción (26) en la cara (50a) de la carcasa

(3) que en el estado montado da al módulo solar (24) para la introducción de la banda conductora plana (28) en la carcasa (3) , un dispositivo de empalme (20) alojado en la carcasa (3) con un borne de contacto (22) para establecer contacto eléctrico con la banda conductora plana (28) flexible, de modo que la caja de empalme y conexión (1) define un estado de montaje y un estado de contacto, caracterizada porque el borne de contacto (22) está abierto en el estado de montaje para poder introducir la banda conductora plana (28) flexible en el borne de contacto (22) abierto, el borne de contacto (22) está cerrado en el estado de contacto para poder establecer contacto eléctrico con la banda conductora plana (28) flexible, la carcasa (3) está realizada al menos de dos piezas y las dos piezas (2, 50) de carcasa pueden ser movidas relativamente entre sí y la caja de empalme y conexión (1) presenta un dispositivo de accionamiento (18) para cerrar el borne de contacto (22) , cerrando el dispositivo de accionamiento (8) automáticamente el borne de contacto (22) en respuesta a un movimiento relativo entre las dos piezas (2, 50) de carcasa para establecer contacto con la banda conductora plana (28) flexible cuando la caja de empalme y conexión (1) está colocada sobre el módulo solar (24) y la banda conductora plana (28) flexible introducida en la carcasa (3) .

2. Caja de empalme y conexión (1) según la reivindicación 1, en la que la carcasa (3) presenta un dispositivo de desplazamiento (14, 15) , por medio del cual las dos piezas (2, 50) de carcasa son desplazables relativamente entre sí perpendicularmente a la superficie superior (24a) del módulo solar (24) y el dispositivo de accionamiento (18) cierra automáticamente el borne de contacto (22) en respuesta a un desplazamiento relativo entre las dos piezas (2, 50) de carcasa para establecer contacto con la banda conductora plana (28) flexible.

3. Caja de empalme y conexión (1) según la reivindicación 2, en la que el dispositivo de desplazamiento (14, 15) presenta una pluralidad de pasadores de guía (14) conducidos en manguitos de guía (15) y que están previstos en las dos piezas de carcasa (2, 50) .

4. Caja de empalme y conexión (1) según la reivindicación 2 ó 3, en la que el dispositivo de desplazamiento (14, 15) está realizado autobloqueante en el estado de montaje, de tal modo que mientras se agarra y manipula únicamente una de las dos piezas (2) de carcasa, la otra pieza (50) de carcasa no se cae.

5. Caja de empalme y conexión (1) según la reivindicación 2, 3 ó 4, en la que en el estado de montaje la primera (50) de las dos piezas de carcasa por la cara que da al módulo solar sobresale por encima de la segunda (2) de las dos piezas de carcasa, de tal modo que al colocar la caja de empalme y conexión (1) sobre el módulo solar (24) en primer lugar sólo la primera pieza (50) de carcasa se apoya en el módulo solar (24) y en la que por la aplicación de fuerza sobre la segunda pieza (2) de carcasa en la dirección del módulo solar (24) se produce el desplazamiento relativo de la segunda pieza (50) de carcasa respecto a la primera pieza (50) de carcasa para por medio del dispositivo de accionamiento (18) cerrar el borne de contacto (22) .

6. Caja de empalme y conexión (1) según una de las reivindicaciones anteriores, en la que la carcasa (3) está realizada al menos de dos piezas y la primera (50) de las dos piezas de carcasa está realizada como elemento de base para apoyarse en el módulo solar y la segunda (2) de las dos piezas de carcasa está realizada como pieza de tapa y al menos una de las dos piezas (2, 50) de carcasa presenta paredes laterales periféricas (2a-d) , de manera que la primera y las segunda (2, 50) piezas de carcasa juntas, excepto por las aberturas predefinidas, definen una caja para el dispositivo de empalme (1) cerrada y al menos estanca frente a salpicaduras de agua cuando la carcasa (3) en el estado de contacto está unida fijamente al módulo solar (24) .

7. Caja de empalme y conexión (1) según la reivindicación 6, en la que la pieza de tapa (2) presenta un borde periférico (8) con una ranura adhesiva (10) para pegar fijamente la pieza de tapa (2) a la superficie superior (24a) del módulo solar (24) .

8. Caja de empalme y conexión (1) según una de las reivindicaciones anteriores, en la que el borne de contacto (22) está realizado como borne elástico con un resorte de sujeción (32) y un elemento de sujeción antagonista (36) , en la que el borne elástico en estado de montaje está abierto por sí mismo y puede ser cerrado aplicando fuerza por medio del dispositivo de accionamiento (18) .

9. Caja de empalme y conexión (1) según la reivindicación 8, en la que el resorte de sujeción (32) y/o el elemento de sujeción antagonista (36) están montados pivotantes en el dispositivo de empalme (20) y el contacto eléctrico con la banda conductora plana (28) flexible es cerrado por medio de un movimiento de pivotamiento al menos del resorte de sujeción (32) o del elemento de sujeción antagonista (36) en respuesta al accionamiento por medio del dispositivo de accionamiento (18) .

10. Caja de empalme y conexión (1) según una de las reivindicaciones anteriores, en la que el borne de contacto (22) presenta un mecanismo de retención (54, 55) por medio del cual el resorte de sujeción (32) está enganchado en el estado de contacto.

11. Caja de empalme y conexión (1) según una de las reivindicaciones anteriores, en la que al colocar la caja de empalme y conexión, la banda conductora plana (28) flexible es insertada a través de la abertura de introducción

(26) esencialmente sin resistencia, bien directamente en la zona de captura (1) abierta del borne de contacto (22) abierto, o bien es introducida en una zona intermedia (30) abierta en la carcasa (3) y la caja de empalme y conexión

(1) presenta un dispositivo de desviación (21) para la banda conductora plana (28) flexible que desvía la banda conductora plana (28) flexible desde la zona intermedia (30) a la zona de captura (31) del borne de contacto.

12. Módulo solar fotovoltaico (24) con al menos una banda conductora plana (28) flexible que sobresale por la superficie superior (24a) y al menos una caja de empalme y conexión (1) según una de las reivindicaciones precedentes montada sobre el módulo solar (24) .

13. Procedimiento para el empalme de una caja de empalme y conexión (1) a un panel solar fotovoltaico que comprende las etapas de: preparación de un módulo solar (24) con al menos una banda conductora plana (28) flexible que sobresale por la superficie superior (24a) del módulo solar (24) ; preparación de una caja de empalme y conexión

(1) que comprende una carcasa (3) , así como un dispositivo de empalme (20) dispuesto en la carcasa (3) con un borne de contacto eléctrico (22) para producir un contacto de sujeción con la banda conductora plana (28) flexible y presenta una abertura de introducción (26) en la cara inferior de la caja de empalme y conexión (1) , así como un dispositivo de accionamiento (18) para el accionamiento del borne de contacto (22) ; colocación de la caja de empalme y conexión (1) sobre el módulo solar (24) , de modo que la caja de empalme y conexión (1) es colocada con la abertura de introducción (26) sobre la banda conductora plana (28) flexible; introducción de la banda conductora plana (28) flexible en la zona de captura (31) del borne de contacto (22) abierto, bien directamente durante o bien después de la colocación de la caja de empalme y conexión (1) sobre la banda conductora plana (28) flexible; y realización de un movimiento relativo entre las dos piezas (2, 50) de carcasa con lo que el borne de contacto (22) es cerrado por medio del dispositivo de accionamiento (18) y con ello se establece contacto con la banda conductora plana (28) flexible.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, en el que la carcasa (3) comprende un elemento de base (50) y un elemento de tapa (2) , en el que el dispositivo de empalme (20) está fijado en el elemento de base (50) y puede ser deslizado junto con el elemento de base (50) con respecto a la pieza de tapa (2) , en el que el dispositivo de deslizamiento (14, 15) está diseñado autobloqueable, siendo el autobloqueo liberable, de manera que al colocar la caja de empalme y conexión (1) sobre el módulo solar (24) el elemento de base (50) y el dispositivo de empalme (20) no se caen de la pieza de tapa (2) , en el que el elemento de base (50) en el estado de montaje sobresale por debajo de la pieza de tapa (2) , de manera que durante la colocación sobre el módulo solar (24) en primer lugar sólo el elemento de base (50) es llevado a apoyarse en la superficie superior (24a) del módulo solar (24) , en el que es aplicada una fuerza a la pieza de tapa (2) en la dirección del módulo solar (24) , de manera que la pieza de tapa (2) es desplazada con respecto al elemento de base (50) y el dispositivo de empalme (20) hasta que la pieza de tapa (2) se apoya igualmente en el módulo solar (24) , en el que el borne de contacto (22) es cerrado automáticamente en respuesta al desplazamiento relativo entre la pieza de tapa (2) y el elemento de base (50) .