Kostengünstige Gehäuse für Fotovoltaik-Anschlussdosen

Photovoltaic Junction Box

Anschlussdosen werden von Fotovoltaikherstellern direkt auf der Rückseite jedes Solarmoduls montiert und dienen als Schnittstelle zwischen den Leiterbahnen des Moduls und den DC-Eingangskabeln und -Ausgangskabeln.

Sie enthalten Bypassdioden, die das Solarmodul bei Dunkelheit oder wenn sich das Modul im Schatten befindet oder beispielsweise von Laub bedeckt ist, vor einem Rückstrom schützen.

Im Rahmen der kontinuierlichen Bemühungen zur Senkung der Kosten für die Solarmodulproduktion hat die Solar Business Unit von TE Connectivity im chinesischen Shanghai vor Kurzem mit einem Projekt zur Neugestaltung der Anschlussdosen begonnen. "Wir haben erkannt, dass die Neugestaltung der Anschlussdose zu wesentlichen Vorteilen führen würde, da die Kosten für diese Komponente, die für die Zuverlässigkeit von entscheidender Bedeutung ist, erheblich sind, während ihre Lebensdauer und Leistungsfähigkeit wichtig für die Kundenzufriedenheit sind," erklärt Peter Ying, Leiter der Produktentwicklung von CIS Solar.

Da TE Connectivity festgestellt hatte, dass das Anschlussdosengehäuse in der Regel aus mehreren Teilen  zur Ummantelung, zum Schutz und zur Befestigung der Diode bestand, entwickelte man ein kompakteres und kostengünstigeres Design, bei dem die Anschlussdrähte mithilfe der  Umspritzungstechnologie direkt mit einem Polymerkunststoff ummantelt werden. Dieses Design trägt dazu bei, Montagekosten zu sparen, und gewährleistet die dauerhafte Ummantelung der Diode.

Erste Untersuchungen der Entwicklungsingenieure von TE Connectivity ergaben, dass die maximale langfristige Betriebstemperatur von Polyphenylenoxid (PPO), einem häufig für herkömmliche Anschlussdosengehäuse verwendeten Material, für das direkte Umspritzen der elektrischen Bauteile nicht ausreichte. In der Regel erhitzt sich eine  Bypassdiode bei einem Rückwärtsstrom auf Temperaturen nahe  100 °C, die ungefähr dem relativen Temperaturindex (RTI)  von PPO entsprechen.

TE Connectivity fragte daher die Materialspezialisten von DuPont in Shanghai nach der richtigen Lösung für die gestellte Aufgabe. Diese empfahlen DuPont™ Zytel® FR50 BK505, einen zu 25 % glasfaserverstärkten, flammhemmenden Polyamid 66-Kunststoff mit einem wesentlich höheren RTI (von 130 °C), der Brennbarkeitsklasse 5VA0 nach UL-94 und einer Kriechstromfestigkeit (Comparative Tracking Index, CTI) von bis zu 250 Volt – Eigenschaften, die den Anforderungen von TE Connectivity an das Gehäuse entsprachen. Die hohe mechanische Festigkeit des Materials und seine leichte Verarbeitbarkeit für das Umspritzen stellten weitere Kriterien für seine Auswahl dar.

Spritzgussversuche und die anschließende Prüfung der Prototypen nach UL- (Underwriters Laboratories) und TÜV-Normen, die Anfang 2011 durchgeführt wurde, bestätigten die Eignung des Materials für die Anwendung und die allgemeine Funktionsfähigkeit des Designs. Die Anschlussdosen haben die Zulassung nach ANSI/UL 1703 und DIN V VDE 0126-5 erhalten.

"Die UL- und die TÜV-Zulassung sind ein wichtiger Meilenstein bei der Entwicklung unserer neu gestalteten Anschlussdosen", bestätigt Peter. "Die Rolle, die Zytel® und der DuPont Spezialist in China bei der Erreichung dieser Zulassung gespielt haben, kann nicht genug betont werden."

Die Anschlussdosen sind jetzt für Fotovoltaikhersteller weltweit auf dem Markt erhältlich. Die Solar Business Unit von TE Connectivity hofft, die bei dem Neugestaltungsprojekt gewonnenen Erkenntnisse und insbesondere die hohe Leistungsfähigkeit von Zytel® Polyamiden bei der Ummantelung elektronischer Bauteile auf andere Anschlussdosenmodelle in ihrem Produktprogramm anwenden zu können.