DE102010024331B4 - Process for gluing a strip-shaped conductor to a solar cell, arrangement with the glue and use of a piezo jet dispenser for this - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Verklebung eines bandförmigen Leiters (1) mit einer Solarzelle (2), umfassend die Schritte:a. Auftragen eines Leitklebstoffs (3) und eines Strukturklebstoffs (4) auf den Leiter (1) und/oder auf die Solarzelle (2);b. Zusammenführen des Leiters (1) und der Solarzelle (2), so dass der Leitklebstoff (3) und der Strukturklebstoff (4) zwischen dem Leiter (1) und der Solarzelle (2) angeordnet sind und den Leiter (1) und die Solarzelle (2) miteinander verkleben; wobei der Leitklebstoff (3) und/oder der Strukturklebstoff (4) in diskontinuierlicher Form aufgetragen werden/wird.Method for gluing a strip-shaped conductor (1) to a solar cell (2), comprising the steps: a. Applying a conductive adhesive (3) and a structural adhesive (4) to the conductor (1) and/or to the solar cell (2); b. Bringing the conductor (1) and the solar cell (2) together so that the conductive adhesive (3) and the structural adhesive (4) are arranged between the conductor (1) and the solar cell (2) and the conductor (1) and the solar cell ( 2) glue together; wherein the conductive adhesive (3) and/or the structural adhesive (4) are/is applied in discontinuous form.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verklebung eines bandförmigen Leiters mit einer Solarzelle, umfassend die Schritte;
- - Auftragen eines Klebstoffs auf den Leiter und/oder auf die Solarzelle; und
- - Zusammenführen des Leiters und der Solarzelle, so dass der Klebstoff den Leiter und die Solarzelle miteinander verklebt.
- - Applying an adhesive to the conductor and/or to the solar cell; and
- - Bringing the conductor and the solar cell together so that the adhesive glues the conductor and the solar cell together.
Ein derartiges Verfahren ist aus der WO 2006/ 128 203 A1 bekannt. Nach der bekannten Lösung wird der Leiter mit einer zusammenhängenden Beschichtung z.B. aus Klebstoff überzogen, die als Korrosionsschutz und ggf. zur elektrischen Kontaktierung von Leiter und Solarzelle dient. Dabei werden erhebliche Mengen elektrischer Leitklebstoff eingesetzt.Such a method is known from WO 2006/128 203 A1. According to the known solution, the conductor is covered with a continuous coating, e.g. made of adhesive, which serves as protection against corrosion and, if necessary, for electrical contacting of the conductor and solar cell. Significant amounts of electrical conductive adhesive are used.
Weitere Verfahren zum Anbinden eines Leiters und einer Solarzelle sind aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren durch einen gezielten Klebstoffeinsatz effizienter zu gestalten.The invention is based on the object of making the method mentioned at the outset more efficient by means of a targeted use of adhesive.
Um die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe zu lösen, stellt die Erfindung ein Verfahren zur Verklebung eines bandförmigen Leiters mit einer Solarzelle bereit, umfassend die Schritte:
- - Auftragen eines Leitklebstoffs und eines Strukturklebstoffs auf den Leiter und/oder auf die Solarzelle;
- - Zusammenführen des Leiters und der Solarzelle, so dass der Leitklebstoff und der Strukturklebstoff zwischen dem Leiter und der Solarzelle angeordnet sind und den Leiter und die Solarzelle miteinander verkleben;
- - Applying a conductive adhesive and a structural adhesive to the conductor and/or the solar cell;
- - Bringing the conductor and the solar cell together so that the conductive adhesive and the structural adhesive are arranged between the conductor and the solar cell and bond the conductor and the solar cell to one another;
Der Begriff Leiter bezeichnet im Rahmen dieser Erfindung einen elektrischen Leiter, der frei bewegliche Ladungsträger besitzt und somit zum Transport geladener Teilchen geeignet ist. Der Leiter kann ein Metall, eine Metalllegierung oder eine Metallisierung auf der Oberfläche eines nicht elektrisch leitenden oder elektrisch leitenden Materials sein, und vorzugsweise Silber, Kupfer, Molybdän, Titan und/oder Aluminium enthalten. Der Leiter dient vorzugsweise zur Aufnahme und Weiterleitung der Ladungsträger von der Oberfläche der Solarzelle und zur Verbindung benachbarter Solarzellen, um die Solarzellen zu Modulen zu verschalten. Der Klebstoff wird erfindungsgemäß in diskontinuierlicher Form, d.h. mit zeitlichen und/oder räumlichen Unterbrechungen aufgetragen. Der Klebstoff kann beispielsweise gleichzeitig mit räumlichen Unterbrechungen über ein Sieb nach Art des Siebdruckverfahrens aufgetragen werden. Alternativ ist es auch möglich, dass der Klebstoff mit zeitlichen Unterbrechungen mehrmals auf dieselbe Stelle aufgetragen wird. Durch den gezielten Klebstoffeinsatz können der Leiter und die Solarzelle partiell verklebt werden, um bspw. eine elektrische Kontaktierung zu erzielen, während die mechanische Festigkeit der Klebeverbindung über andere Mittel erreicht wird.In the context of this invention, the term conductor refers to an electrical conductor that has freely movable charge carriers and is therefore suitable for transporting charged particles. The conductor may be a metal, metal alloy, or metallization on the surface of a non-electrically conductive or electrically conductive material, and preferably includes silver, copper, molybdenum, titanium, and/or aluminum. The conductor preferably serves to receive and forward the charge carriers from the surface of the solar cell and to connect adjacent solar cells in order to connect the solar cells to form modules. According to the invention, the adhesive is applied discontinuously, i.e. with temporal and/or spatial interruptions. The adhesive can, for example, be applied simultaneously with spatial interruptions via a screen in the manner of the screen printing process. Alternatively, it is also possible for the adhesive to be applied to the same spot several times with time interruptions. Through the targeted use of adhesive, the conductor and the solar cell can be partially bonded, for example to achieve electrical contact, while the mechanical strength of the bonded joint is achieved by other means.
Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstände der Unteransprüche.Preferred developments are the subject matter of the dependent claims.
Der Leiter kann eine kreisförmige Querschnittsform oder eine von der Kreisform abweichende Querschnittsform aufweisen. Insbesondere kann der Leiter als Flachleiter mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt ausgebildet sein, wobei die Seite des Querschnitts mit der größeren Ausdehnung vorzugsweise zur Oberfläche der Solarzelle angeordnet wird. Die Breite des Leiters bzw. die Breite der Seite des Querschnitts mit der größeren Ausdehnung liegt vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 10 mm, bevorzugt im Bereich von 1 bis 7 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 2 bis 5 mm. Ein Flachleiter oder Flachdraht kann die Solarzelle über die Seite des Querschnitts mit der größeren Ausdehnung großflächig kontaktieren und kann kippfest auf der Solarzelle angeordnet werden.The conductor can have a circular cross-sectional shape or a non-circular cross-sectional shape. In particular, the conductor can be in the form of a flat conductor with an essentially rectangular cross section, the side of the cross section with the greater extent preferably being arranged towards the surface of the solar cell. The width of the conductor or the width of the side of the cross section with the greater extent is preferably in the range from 0.5 to 10 mm, preferably in the range from 1 to 7 mm, particularly preferably in the range from 2 to 5 mm. A flat conductor or flat wire can contact the solar cell over a large area via the side of the cross section with the greater extent and can be arranged on the solar cell in a tilt-proof manner.
Die Solarzelle kann als kristalline Solarzelle oder als Dünnschichtsolarzelle ausgebildet sein. Eine Photovoltaik-Dünnschichtsolarzelle umfasst vorzugsweise ein Substrat und eine Beschichtung mit einer oder mehreren aufgedampften oder aufgesputterten Schichten. Das Substrat besteht vorzugsweise aus Glas, Metall, insbesondere Metallblech, Kunststoff oder dergleichen. Die Beschichtung umfasst beispielsweise amorphes oder mikrokristallines Silizium, Gallium-Arsenid (GaAs), Cadmiumtellurid (CdTe) oder dergleichen. Die Dicke der Beschichtung liegt vorzugsweise im Bereich von 5 bis 20 µm, bevorzugt bei ca. 10 µm. Der Klebstoff wird vorzugsweise auf die Beschichtung aufgetragen. Der Leiter wird in der Regel auf die beschichtete Seite der Dünnschichtsolarzelle aufgeklebt, da ein Auflöten oder Aufschweißen des Leiters aufgrund des Wärmeeintrags erhebliche Schäden an der Beschichtung verursachen kann. Das erfindungsgemäße Klebeverfahren eignet sich somit hervorragend für Dünnschichtsolarzellen. Die Dünnschichtsolarzelle ist zwar weniger effizient, aber wesentlich kostengünstiger als kristalline Solarzellen, so dass der verringerte Klebstoffeinsatz bezüglich der Herstellungskosten besonders deutlich zum Tragen kommt.The solar cell can be designed as a crystalline solar cell or as a thin-film solar cell. A photovoltaic thin-film solar cell preferably comprises a substrate and a coating with one or more vapor-deposited or sputtered-on layers. The substrate preferably consists of glass, metal, in particular sheet metal, plastic or the like. The coating comprises, for example, amorphous or microcrystalline silicon, gallium arsenide (GaAs), cadmium telluride (CdTe) or the like. The thickness of the coating is preferably in the range from 5 to 20 μm, preferably around 10 μm. The adhesive is preferably applied to the coating. The conductor is usually glued to the coated side of the thin-film solar cell, since soldering or welding the conductor on can cause significant damage to the coating due to the heat input. The bonding method according to the invention is therefore outstandingly suitable for thin-film solar cells. Although the thin-film solar cell is less efficient, it is significantly cheaper than crystalline solar cells, so that the reduced use of adhesives has a particularly significant impact on the production costs.
Es kann sich als praktisch erweisen, wenn der Klebstoff in voneinander beabstandeten, einander berührenden oder einander wenigstens abschnittsweise überlappenden Abschnitten aufgetragen wird. So können Interaktionen des Klebstoffs, insbesondere von zwei oder mehr verschiedenen Klebstoffen oder verschiedener Klebstoff-Komponenten, gezielt herbeigeführt oder gezielt unterbunden werden.It can prove to be practical if the adhesive is applied in sections which are spaced apart from one another, touch one another or overlap one another at least in sections. In this way, interactions of the adhesive, in particular of two or more different adhesives or different adhesive components, can be brought about in a targeted manner or prevented in a targeted manner.
Es kann von Vorteil sein, wenn der Klebstoff in Punkten, in offenen/geschlossenen Linien und/oder in Feldern, vorzugsweise in Streifen, Ringen, Kreisen und/oder Polygonen, aufgetragen wird. Wenn der Klebstoff in Punkten aufgetragen wird, steht eine Klebstoffauftragsvorrichtung vorzugsweise über der mit Klebstoff zu beaufschlagenden Fläche. Wenn der Klebstoff in Punkten, in offenen/geschlossenen Linien oder Feldern aufgetragen wird, wird die Klebstoffauftragsvorrichtung während des Klebstoffauftrags vorzugsweise mit einem vorgegebenen Bewegungsablauf über die mit Klebstoff zu beaufschlagenden Fläche geführt. Durch die verschiedenen Formen von Klebstoffabschnitten lassen sich die Eigenschaften und Festigkeiten der Klebeverbindung gezielt einstellen.It can be advantageous if the adhesive is applied in dots, in open/closed lines and/or in fields, preferably in stripes, rings, circles and/or polygons. If the adhesive is applied in dots, an adhesive applicator preferably overhangs the surface to be adhesively coated. If the adhesive is applied in dots, in open/closed lines or fields, the adhesive application device is preferably guided with a predetermined movement over the surface to be applied with adhesive during the application of the adhesive. The properties and strengths of the adhesive connection can be adjusted in a targeted manner through the different shapes of adhesive sections.
Es kann sich als nützlich erweisen, wenn der Klebstoff in regelmäßig wiederkehrender Form, Anordnung und/oder Dosierung aufgetragen wird. Dadurch können auch über größere Klebeflächen gleichmäßige Klebeeigenschaften und -Festigkeiten erreicht werden.It can prove useful if the adhesive is applied in a regularly recurring form, arrangement and/or dosage. As a result, uniform adhesive properties and strengths can also be achieved over larger adhesive surfaces.
Es kann praktisch sein, wenn der Klebstoff in Punkten mit einem Durchmesser im Bereich von 10 bis 1000 µm, vorzugsweise im Bereich von 100 bis 700 µm, bevorzugt im Bereich von 320 bis 500 µm und/oder einer Dicke im Bereich von 10 bis 500 µm, vorzugsweise im Bereich von 20 bis 200 µm, bevorzugt im Bereich von 30 bis 100 µm aufgetragen wird, wobei der Abstand der Klebstoffpunkte vorzugsweise im Bereich von 10 % bis 5000 % bevorzugt im Bereich von 100 % bis 2000 % des Durchmessers der Punkte liegt. Derartige Klebstoffpunkte erzeugen wünschenswerte Klebeeigenschaften und -Festigkeiten und können mit Sieben oder elektronisch und/oder pneumatisch gesteuerten Klebstoffauftragsvorrichtungen bewerkstelligt werden. Bei diesen Verhältnissen von Fläche zu Abstand der Klebstoffpunkte lassen sich vorzugsweise über 80% Leitklebstoff gegenüber einer vollflächigen Verklebung einsparen, während immer noch wünschenswerte Klebeeigenschaften und -Festigkeiten erreicht werden können.It may be practical if the adhesive is applied in spots with a diameter in the range 10 to 1000 µm, preferably in the range 100 to 700 µm, preferably in the range 320 to 500 µm and/or a thickness in the range 10 to 500 µm , preferably in the range from 20 to 200 μm, preferably in the range from 30 to 100 μm, the distance between the adhesive dots preferably being in the range from 10% to 5000%, preferably in the range from 100% to 2000% of the diameter of the dots. Such dots of adhesive produce desirable adhesive properties and strength and can be accomplished with screens or electronically and/or pneumatically controlled adhesive applicators. With these ratios of area to distance of the adhesive points, preferably more than 80% of conductive adhesive can be saved compared to full-surface bonding, while desirable adhesive properties and strengths can still be achieved.
In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird der Klebstoff, vorzugsweise berührungslos, mittels einer elektronisch gesteuerten Vorrichtung, bevorzugt mittels eines Piezo-Jet-Dispensers, aufgetragen. Die Vorrichtung weist vorzugsweise mehrere Klebstoffquellen bzw. - Düsen auf, so dass der Klebstoff in verschiedenen Abschnitten gleichzeitig aufgetragen werden kann. Durch eine elektronisch gesteuerte Vorrichtung lässt sich der Klebstoff bei optimiertem Klebstoffeinsatz auch über größere Klebeflächen besonders gleichmäßig auftragen.In an advantageous embodiment of the invention, the adhesive is applied, preferably without contact, by means of an electronically controlled device, preferably by means of a piezo jet dispenser. The device preferably has a plurality of adhesive sources or nozzles, so that the adhesive can be applied in different sections at the same time. With an electronically controlled device, the adhesive can be applied particularly evenly with optimized use of adhesive, even over larger bonding surfaces.
Es kann sich als vorteilhaft erweisen, wenn die Klebstoffe in regelmäßig wiederkehrender Form, Anordnung und/oder Dosierung aufgetragen werden. Erfindungsgemäß wird der Leitklebstoff und/oder der Strukturklebstoff in diskontinuierlicher Form aufgetragen. Gegebenenfalls wird wenigstens ein Klebstoff nach dem Zusammenführen des Leiters und der Solarzelle durch einen Kapillareffekt in einen Spalt zwischen dem Leiter und der Solarzelle eingebracht. Durch verschiedene Klebstoffe lassen sich Klebeeigenschaften erzielen, die mit einem einzelnen Klebstoff nicht erreicht werden können. Vorzugsweise wird ein Funktionsklebstoff, der eine wünschenswerte Funktion bereitstellt, besonders sparsam in diskontinuierlicher Form aufgetragen, während die mechanische Festigkeit der Klebeverbindung durch einen wesentlich kostengünstigeren Klebstoff erreicht wird, der zwischen die vorher aufgetragenen Klebstoffbereiche gezielt z. B mittels eines Piezo-Jet-Dispensers bzw. Luftdruckdispensers dosiert wird oder durch den Kapillareffekt nachträglich in den Spalt zwischen dem Leiter und der Solarzelle eingebracht wird. Durch einen nachträglich in den Spalt eingebrachten Klebstoff kann der Spalt gefüllt und/oder abgedichtet werden, um das Eindringen von Schmutz oder Feuchtigkeit zu verhindern. Durch den gezielten Einsatz des teuren Funktionsklebstoffs können die Herstellungskosten der Klebeverbindung deutlich verringert werden.It can prove to be advantageous if the adhesives are applied in a regularly recurring form, arrangement and/or dosage. According to the invention, the conductive adhesive and/or the structural adhesive is applied in discontinuous form. If necessary, at least one adhesive is introduced into a gap between the conductor and the solar cell by a capillary effect after the conductor and the solar cell have been brought together. Different adhesives can be used to achieve adhesive properties that cannot be achieved with a single adhesive. A functional adhesive that provides a desirable function is preferably applied particularly sparingly in discontinuous form, while the mechanical strength of the adhesive connection is achieved by a much cheaper adhesive that is placed between the previously applied adhesive areas in a targeted manner, e.g. B is dosed by means of a piezo jet dispenser or air pressure dispenser or is subsequently introduced into the gap between the conductor and the solar cell by the capillary effect. The gap can be filled and/or sealed by means of an adhesive subsequently introduced into the gap in order to prevent the ingress of dirt or moisture. Through the targeted use of the expensive functional adhesive, the production costs of the adhesive connection can be significantly reduced.
Erfindungsgemäß wird ein Leitklebstoff und/oder ein Strukturklebstoff aufgetragen, wobei der Leitklebstoff und der Strukturklebstoff vorzugsweise in voneinander beabstandeten Bereichen aufgetragen werden, wobei ein Bereich des Strukturklebstoffs wenigstens einen Bereich des Leitklebstoffs bevorzugt vollumfänglich umgibt. Der Begriff Leitklebstoff bezeichnet im Rahmen dieser Erfindung einen Klebstoff mit elektrisch leitenden Eigenschaften. Der Begriff Strukturklebstoff bezeichnet im Rahmen dieser Erfindung einen Klebstoff, der eine geringere elektrische Leitfähigkeit als der Leitklebstoff aufweist und der vorzugsweise als ein Isolator wirkt, der den Stromfluss zwischen elektrischen Leitern verhindert. Als Leitklebstoff kann bspw. ein mit Silberpartikeln versetzter Klebstoff eingesetzt werden, der eine hohe elektrische und ggf. thermische Leitfähigkeit aufweist. Dieser Leitklebstoff weist eine pastöse Konsistenz und eine gewisse Klebrigkeit auf. Als Strukturklebstoffe können Epoxidklebstoffe, PU-Klebstoffe, Methacrylatklebstoffe, etc. eingesetzt werden, die eine pastöse Konsistenz z.B. für die Piezo-Jet Dosierung oder eine dünnflüssige Konsistenz aufweisen können. Der dünnflüssige Klebstoff ist besonders dazu geeignet, um über einen Kapillareffekt in einen Spalt zwischen dem Leiter und der Solarzelle eingebracht zu werden. Der Leitklebstoff wird vorzugsweise vor dem Strukturklebstoff aufgetragen. Bevorzugt wird der Strukturklebstoff flächig zwischen Leitklebstoffpunkte aufgetragen, so dass der Strukturklebstoff die Leitklebstoffpunkte vollumfänglich umgibt. Dabei kann zwischen wenigstens einem Leitklebstoffpunkt und dem Strukturklebstoff ein Ringspalt ausgebildet sein, so dass der Strukturklebstoff den Leitklebstoffpunkt nicht berührt. Dadurch kann verhindert werden, dass sich die Klebstoffe vermischen.According to the invention, a conductive adhesive and/or a structural adhesive is applied, the conductive adhesive and the structural adhesive preferably being applied in areas spaced apart from one another, with an area of the structural adhesive preferably completely surrounding at least one area of the conductive adhesive. In the context of this invention, the term conductive adhesive refers to an adhesive with electrically conductive properties. In the context of this invention, the term structural adhesive designates an adhesive which has a lower electrical conductivity than the conductive adhesive and which preferably acts as an insulator which prevents the flow of current between electrical conductors. An adhesive mixed with silver particles, for example, can be used as the conductive adhesive, which has high electrical and possibly thermal conductivity. This conductive adhesive has a pasty consistency and a certain stickiness. Epoxy adhesives, PU adhesives, methacrylate adhesives, etc., which have a pasty consistency, can be used as structural adhesives eg for piezo-jet dosing or can have a thin consistency. The low-viscosity adhesive is particularly suitable for being introduced into a gap between the conductor and the solar cell via a capillary effect. The conductive adhesive is preferably applied before the structural adhesive. The structural adhesive is preferably applied areally between conductive adhesive points, so that the structural adhesive completely surrounds the conductive adhesive points. An annular gap can be formed between at least one conductive adhesive point and the structural adhesive, so that the structural adhesive does not touch the conductive adhesive point. This can prevent the adhesives from mixing.
In noch einer anderen vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird als Klebstoff ein Mehrkomponenten-Klebstoff aufgetragen, wobei die Klebstoff-Komponenten vorzugsweise in einander wenigstens abschnittsweise überlappenden Abschnitten aufgetragen werden oder beim Zusammenführen des Leiters und der Solarzelle in Verbindung gebracht werden. Dazu können die Klebstoff-Komponenten vorab auf die zusammenzuführenden Oberflächen des Leiters und der Solarzelle aufgebracht werden.In yet another advantageous embodiment of the invention, a multi-component adhesive is applied as the adhesive, with the adhesive components preferably being applied in sections that at least partially overlap or being connected when the conductor and the solar cell are brought together. For this purpose, the adhesive components can be applied in advance to the surfaces of the conductor and the solar cell that are to be brought together.
Die Aufgabe der Erfindung wird ebenfalls gelöst durch eine Anordnung, umfassend einen bandförmigen Leiter und eine Solarzelle, die über einen Leitklebstoff und einen Strukturklebstoff verklebt sind, wobei der Leitklebstoff und der Strukturklebstoff zwischen dem Leiter und der Solarzelle angeordnet sind und der Leiter die Solarzelle in räumlich beabstandeten Abschnitten aus Leitklebstoff elektrisch kontaktiert. Um die im Betrieb der Solarzelle entstehenden Ströme abzuführen, ist eine vollflächige Kontaktierung nicht erforderlich.The object of the invention is also achieved by an arrangement comprising a band-shaped conductor and a solar cell, which are bonded via a conductive adhesive and a structural adhesive, the conductive adhesive and the structural adhesive being arranged between the conductor and the solar cell and the conductor being the solar cell spatially electrically contacted spaced sections of conductive adhesive. In order to dissipate the currents generated during operation of the solar cell, full-surface contact is not required.
Es kann von Vorteil sein, wenn die räumlich beabstandeten Abschnitte aus Leitklebstoff bestehen und/oder als Materialvorsprünge ausgebildet sind, die über eine verklebte Oberfläche des Leiters und/oder eine verklebte Oberfläche der Solarzelle hervorstehen. Vorzugsweise wird der Leitklebstoff, der die elektrische Kontaktierung bewerkstelligt, besonders sparsam aufgetragen, während die mechanische Festigkeit der Klebeverbindung durch andere Mittel, bspw. einen wesentlich kostengünstigeren Strukturklebstoff erreicht wird. Durch den gezielten Einsatz des teuren Leitklebstoffs können die Herstellungskosten der Anordnung deutlich verringert werden. Alternativ sind die räumlich beabstandeten Abschnitte als Materialvorsprünge ausgebildet, die über eine verklebte Oberfläche des Leiters und/oder eine verklebte Oberfläche der Solarzelle hervorstehen. Der Leitklebstoff kann direkt nach dem Klebstoffauftrag innerhalb weniger Sekunden (<10 Sek.) gehärtet werden z.B. durch Heißluft oder Strahlung, wodurch feste, elektrisch leitfähige Vorsprünge entstehen. Die räumlich beabstandeten Abschnitte können in einem regelmäßig wiederkehrenden Muster bezüglich Form und/oder Anordnung vorgesehen sein. Die Materialvorsprünge können bspw. kuppelförmig, zylindrisch, kegel- oder kegelstumpfförmig, polyederförmig, Pyramiden- oder pyramidenstumpfförmig ausgebildet sein und den Leiter und/oder die Solarzelle linienförmig, streifenförmig, ringförmig, kreisförmig, polygonförmig oder dergleichen kontaktieren. Beispielsweise sind die Materialvorsprünge fest oder einteilig mit dem Leiter und/oder der Solarzelle verbunden oder einteilig mit dem Leiter und/oder der Solarzelle hergestellt, so dass der Leiter und die Solarzelle durch die Materialvorsprünge unmittelbar kontaktiert werden. Bspw. durch Prägung des Leiters von einer Seite können derartige Materialvorsprünge auf der anderen Seite des Leiters erzeugt werden. Vorzugsweise ist der Spalt zwischen den gegenüber liegenden Oberflächen des Leiters und der Solarzelle durch einen Strukturklebstoff gefüllt, so dass der Strukturklebstoff die Materialvorsprünge vollumfänglich umschließt und den Leiter und die Solarzelle beim Zusammenführen des Leiters und der Solarzelle verklebt. Da der Strukturklebstoff beim Aushärten bzw. Vernetzen schrumpft, gelangen die Materialvorsprünge unter mechanischer Spannung mit den gegenüberliegenden Oberflächen des Leiters und/oder der Solarzelle in Druckkontakt und bewerkstelligen eine gute elektrische Kontaktierung. So kann unter vollständigem Verzicht auf den teuren Leitklebstoff eine effiziente elektrische Kontaktierung durch eine Klebeverbindung bewerkstelligt werden.It can be advantageous if the spatially spaced sections consist of conductive adhesive and/or are designed as material projections that protrude beyond a bonded surface of the conductor and/or a bonded surface of the solar cell. The conductive adhesive that brings about the electrical contact is preferably applied particularly sparingly, while the mechanical strength of the adhesive connection is achieved by other means, for example a significantly cheaper structural adhesive. The production costs of the arrangement can be significantly reduced through the targeted use of the expensive conductive adhesive. Alternatively, the spatially spaced sections are designed as material projections that protrude beyond a bonded surface of the conductor and/or a bonded surface of the solar cell. The conductive adhesive can be hardened within a few seconds (<10 seconds) directly after the adhesive application, e.g. with hot air or radiation, resulting in solid, electrically conductive projections. The spatially spaced sections can be provided in a regularly recurring pattern in terms of shape and/or arrangement. The material projections can, for example, be dome-shaped, cylindrical, conical or truncated, polyhedron-shaped, pyramid-shaped or truncated-pyramid-shaped and contact the conductor and/or the solar cell in a linear, strip-shaped, ring-shaped, circular, polygonal or similar manner. For example, the material projections are fixed or connected in one piece to the conductor and/or the solar cell or are manufactured in one piece with the conductor and/or the solar cell, so that the conductor and the solar cell are directly contacted by the material projections. For example, by embossing the conductor from one side, such material projections can be produced on the other side of the conductor. The gap between the opposite surfaces of the conductor and the solar cell is preferably filled with a structural adhesive so that the structural adhesive completely encloses the material projections and bonds the conductor and the solar cell when the conductor and the solar cell are brought together. Since the structural adhesive shrinks during curing or crosslinking, the material projections come into pressure contact with the opposite surfaces of the conductor and/or the solar cell under mechanical stress and bring about good electrical contact. In this way, efficient electrical contacting can be achieved by means of an adhesive connection, with the expensive conductive adhesive being completely dispensed with.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiter gelöst durch eine Verwendung eines Piezo-Jet-Dispensers zur Auftragung eines Leitklebstoffs und eines Strukturklebstoffs auf einen bandförmigen Leiter und/oder auf eine Solarzelle in diskontinuierlicher Form, um den Leiter und die Solarzelle über den Leitklebstoff elektrisch zu kontaktieren. Durch einen Piezo-Jet-Dispenser kann der Klebstoff in regelmäßig wiederkehrender Form, Anordnung und/oder Dosierung aufgetragen werden, so dass sich auch über größere Klebeflächen gleichmäßig gute Klebeeigenschaften und -Festigkeiten bewerkstelligen lassen. Entsprechend kann im selben oder in einem zweiten Arbeitschritt ein nicht elektrisch leitender Strukturklebstoff zur Erzielung der benötigten mechanischen Festigkeit in die freien Stellen zwischen dem elektrischen Leitklebstoff mit einem Piezo-Jet-Dispenser, Luftdruckdosierer, etc. dosiert werden. Der Klebstoff kann nach sämtlichen Merkmalen des oben beschriebenen Verfahrens aufgetragen werden.The object of the invention is further achieved by using a piezo jet dispenser to apply a conductive adhesive and a structural adhesive to a strip-shaped conductor and/or to a solar cell in a discontinuous manner in order to electrically contact the conductor and the solar cell via the conductive adhesive. The adhesive can be applied in a regularly recurring form, arrangement and/or dosage using a piezo jet dispenser, so that uniformly good adhesive properties and strengths can also be achieved over larger adhesive surfaces. Correspondingly, in the same or in a second work step, a non-electrically conductive structural adhesive can be dosed into the free spaces between the electrically conductive adhesive with a piezo jet dispenser, air pressure dispenser, etc. to achieve the required mechanical strength. The adhesive can be applied according to all the features of the method described above.
Weitere bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich durch Kombinationen der Merkmale der Ansprüche, der Zeichnungen und/oder der Beschreibung.Further preferred developments result from combinations of the features of the claims, the drawings and/or the description.
Figurenlistecharacter list
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1 zeigt eine vereinfachte schematische Ansicht einer Anordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung im unverbundenen Zustand, umfassend einen mit Klebstoff beaufschlagten Leiter und eine Dünnschichtsolarzelle.1 shows a simplified schematic view of an arrangement according to a first exemplary embodiment of the invention in the unconnected state, comprising a conductor applied with adhesive and a thin-film solar cell. -
2 zeigt eine vereinfachte schematische Ansicht der Anordnung aus1 im verbundenen Zustand.2 Figure 12 shows a simplified schematic view of the arrangement1 in the connected state. -
3 zeigt eine vereinfachte schematische Ansicht einer Anordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, umfassend einen bandförmigen Leiter und eine Solarzelle, die über einen Klebstoff verklebt sind.3 shows a simplified schematic view of an arrangement according to a second exemplary embodiment of the invention, comprising a strip-shaped conductor and a solar cell which are bonded via an adhesive.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten AusführungsbeispieleDetailed description of the preferred embodiments
Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben. Die Figuren sind schematischer Natur und geben nicht die tatsächlichen Größenverhältnisse wieder.The invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. The figures are of a schematic nature and do not reflect the actual proportions.
Erstes AusführungsbeispielFirst embodiment
Der Leiter 1 ist als Flachleiter ausgebildet und umfasst einen rechteckigen Querschnitt. Die Breite B des Leiters 1 liegt vorzugsweise im Bereich von 1 bis 10 mm, während die Höhe H des Leiters 1 vorzugsweise im Bereich von 0,03 bis 0,4 mm liegt. Eine der Seiten 11, 12 des Querschnitts mit der größeren Ausdehnung, die bestimmungsgemäß mit der Solarzelle 2 zu verkleben ist, ist mit Klebstoff 3, 4 beaufschlagt.The conductor 1 is designed as a flat conductor and has a rectangular cross section. The width B of the conductor 1 is preferably in the range of 1 to 10 mm, while the height H of the conductor 1 is preferably in the range of 0.03 to 0.4 mm.
Die Solarzelle 2 ist als Photovoltaik-Dünnschichtsolarzelle ausgebildet, welche ein ebenes, scheibenförmiges Substrat 21 und eine Beschichtung 22 aufweist. Der Oberflächenbereich der Solarzelle 2, in welchem der Leiter 1 angeordnet wird, ist durch gestrichelte Linien umrandet.The
Der Klebstoff 3, 4 wird erfindungsgemäß in diskontinuierlicher Form, d.h. mit zeitlichen und/oder räumlichen Unterbrechungen aufgetragen. Im vorliegenden Fall wird ein Leitklebstoff 3 mittels eines elektronisch gesteuerten Piezo-Jet-Dispensers in regelmäßig wiederkehrender Form, Anordnung und Dosierung in voneinander beabstandeten Punkten aufgetragen. Der Leitklebstoff 3 wird punktförmig mit einem Durchmesser D im Bereich von 320 bis 500 µm und einer Dicke von ca. 30 bis 100 µm in Längsrichtung entlang einer gedachten Linie auf die Seite 12 des Leiters 1 dosiert. Der Strukturklebstoff 4 wird, wie in der Zeichnung dargestellt, mittels eines elektronisch gesteuerten Piezo-Jet-Dispensers flächig zwischen die Punkte des Leitklebstoffs 3 auf die Seite 12 des Leiters 1 aufgetragen, so dass der Strukturklebstoff 4 die Punkte des Leitklebstoffs 3 vollumfänglich umgibt. Die mit Strukturklebstoff 4 beaufschlagte Fläche ist in
Nach dem Auftragen des Klebstoffs 3, 4 auf den Leiter 1 und/oder die Solarzelle 2 werden der Leiter 1 und die Solarzelle 2 bestimmungsgemäß zusammengeführt, so dass der Klebstoff 3, 4 den Leiter 1 und die Solarzelle 2 miteinander verklebt. Dabei wird die mit Klebstoff 3, 4 beaufschlagte Seite 12 des Leiters 1 auf der Beschichtung 22 der Solarzelle 2 abgelegt und gegebenenfalls an die Solarzelle 2 leicht angedrückt. Anschließend wird der Klebstoff 3, 4 gegebenenfalls durch Beaufschlagung mit Heißluft Infrarotstrahlung, einem Heizrad, im Ofen, etc. erwärmt und dadurch gehärtet. Die Wärme kann über den Leiter 1 eingespeist und auf den Klebstoff 3, 4 übertragen werden.After the adhesive 3, 4 has been applied to the conductor 1 and/or the
Der verklebte Zustand des Leiters 1 und der Solarzelle 2 ist in
Zweites AusführungsbeispielSecond embodiment
Das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung, das nachstehend mit Bezug auf
Die räumlich beabstandeten Abschnitte sind als Materialvorsprünge 6 des Leiters 1 ausgebildet, die in einem regelmäßig wiederkehrenden Muster bezüglich Form und Anordnung im Wesentlichen zylindrisch über eine verklebte Oberfläche 12 des Leiters 1 hervorstehen und die verklebte Oberfläche 22 der Solarzelle 2 elektrisch kontaktieren. Die Materialvorsprünge 6 sind beispielsweise durch Prägung des Leiters 1 von der Seite 11 erzeugt. Durch die Materialvorsprünge 6 wird die verklebte Oberfläche 12 des Leiters 1 von der verklebten Oberfläche 22 der Solarzelle 2 auf Abstand gehalten. Der Spalt 5 zwischen den Oberflächen 12, 22 ist durch Strukturklebstoff 4 vollständig gefüllt, so dass der Strukturklebstoff 4 die Materialvorsprünge 6 vollumfänglich umgibt und Schmutz, Staub oder Feuchtigkeit nicht in den Spalt 5 eindringen können. Der Strukturklebstoff 4 wird gegebenenfalls durch Beaufschlagung mit Heißluft, Infrarotstrahlung, einem Heizrad, im Ofen, etc. erwärmt und gehärtet, wobei die Wärme vorzugsweise über den Leiter 1 eingespeist und auf den Strukturklebstoff 4 übertragen wird. Durch das Aushärten und Vernetzen schrumpft das Volumen des Strukturklebstoffs 4. Dadurch werden die Materialvorsprünge 6 unter Spannung gegen die verklebte Oberfläche 22 der Solarzelle 2 gedrückt, wobei eine elektrische Kontaktierung bewerkstelligt wird. Bei dieser Ausführung kann vollständig auf einen teuren Leitklebstoff 3 verzichtet werden.The spatially spaced sections are formed as
Claims (13)
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