CN108470790B - 将多个太阳能电池装配于载体上的设备及其装配线与方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种用于将多个太阳能电池装配于载体上的设备、及其装配线与方法。在太阳能电池板的装配中，太阳能电池都放置于载体上。所述设备包括：保持装置，用于保持待装配的太阳能电池的堆叠；提升单元，包括用于从所述堆叠的顶部拾取太阳能电池的拾取装置，所述拾取装置构造成用于与所述太阳能电池的上部第一侧面接触，该提升单元进一步包括用于移动所述拾取装置的移动装置；分配单元，用于将接触材料的液滴分配于所述太阳能电池的第二侧面之上的接触垫；用于所述载体的支撑单元；以及控制器，用于至少控制所述提升单元和所述分配单元，使得所有接触垫均提供有接触材料。本文中，所述接触材料从底侧面施加。

Description

将多个太阳能电池装配于载体上的设备及其装配线与方法
技术领域
本发明涉及一种将多个太阳能电池装配于载体上的设备。
本发明进一步涉及将多个太阳能电池装配于载体上的方法，所述太阳能电池具有第一侧面和相对的第二侧面，在所述第二侧面上存在多个接触垫。
本发明还涉及一种用于装配包含载体的太阳能电池板的装配线，多个太阳能电池在其第二侧面上具有：接触垫，通过该接触垫所述太阳能电池电连接于所述载体上的预定接触垫；和至少一个密封剂层，所述装配线包括：多个平台，用于实施所述太阳能电池板的装配中的一个或多个预定步骤；以及移动装置，用于将承载具有任何其它装配元件或层的至少一个可移动台从第一工作站移动至另一工作站。
本发明还涉及用于装配太阳能电池板的所述装配线的使用方法。
背景技术
太阳能电池板包含多个太阳能电池、载体、和用于保护所述太阳能电池的封装材料。导电装置，如一定体积的导电胶或焊料存在于所述太阳能电池的接触垫和所述载体上相应接触垫之间。所述封装材料通常包括弹性材料和基本上刚性的板，例如，作为盖的玻璃板。所述弹性材料填充所述板和所述太阳能电池之间以及所述太阳能电池周围的任何空间，并进一步与所述载体接触。
太阳能电池板的装配适合采用装配线进行，所述装配线包括实施所述装配中的一个或多个步骤的多个工作站。从本申请人的名义的EP2510554B1中能够知晓装配线的一个实例。所述已知的装配线专门设计用于所谓的背接触式太阳能电池。在这种电池中，所有接触垫都存在于所述太阳能电池的第二侧面上，所述第二侧面与预定用于暴露于和接收太阳光即任何太阳辐射的主第一侧面相对。本文中，仍需要在所述太阳能电池和所述载体上的所述接触垫之间建立接触。所述导电材料相对于所述太阳能电池板的尺寸具有小的尺寸，使得需要相互小心定位所述载体和随后施加的层和组件。事实上，如果太阳能电池与所述载体之间的一个连接失败，所述整个太阳能电池板就不符合规格并需要修理或必须丢弃。根据所述专利，这种精确定位通过包括真空装置的可移动台来实现。使用这种可移动的台确保所述层和组件不会在从一个工作站到下一工作站的传输期间不会相对于彼此移动。
在已知的装配方法中，导电粘合剂的焊点或粘结点施加于存在于所述载体上的密封材料构成的绝缘层中。在随后的工作站中，提供太阳能电池。所述太阳能电池经过定位而使所述太阳能电池的所述接触垫与所述粘合剂粘结点接触。随后，提供另一层密封材料和玻璃板。在连接这些层的第一加热步骤之后，随后将所述堆叠加热而液化所述密封材料，并确保所述太阳能电池得到充分保护。
最近，减小太阳能电池的厚度成为一种趋势。因此，太阳能电池变得更加易碎，而太阳能电池在装配期间可能会开裂或破裂的风险增加。在已知的方法中，不能100％确保是孔道中所述载体上的粘合剂在装配所述太阳能电池时与所述太阳能电池的所述接触垫接触。如果所述粘合剂粘结点
的高度恰好位于所述绝缘层下方，则所述太阳能电池将首先放置于所述绝缘层上。仅仅加热时，随后就建立接触。虽然这本身充分且是非常好地发挥作用，但是，具体是太阳能电池厚度减小的情况下，由于玻璃板的压力和所述电池板加热之下时，其中不同的组件将不同地膨胀，而存在开裂风险。由于所述绝缘层是弹性的，则所述太阳能电池会在这个阶段浮动，并可能稍微移动、弯曲、旋转。
因此，需要一种也适用于厚度减小的太阳能电池的改进装配方法。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供将太阳能电池装配至载体的方法，以及用于实施将太阳能电池装配至载体的设备。
其他目的涉及提供用于制作太阳能电池板的装配线和方法。
根据第一方面，本发明提供了一种用于多个太阳能电池装配至载体上的设备，所述太阳能电池具有第一侧面和相对的第二侧面，在所述第二侧面上存在多个接触垫，所述设备包括：(1)保持装置，用于保持待装配的太阳能电池的堆叠；(2)提升单元，包括用于从所述堆叠的顶部拾取太阳能电池的拾取装置，所述拾取装置构造成与所述太阳能电池上部的第一侧面接触，该提升单元进一步包括用于移动所述拾取装置的移动装置；(3)分配单元；用于将接触材料的液滴分配至所述太阳能电池的所述第二侧面上的接触垫上；(4)所述载体的支撑单元；和(5)控制器，用于至少控制所述提升单元和所述分配单元。所述控制器在本文中更具体而言构造成控制本发明所述方法的实施。
根据第二个方面，本发明提供了将多个太阳能电池装配于载体上的方法，所述太阳能电池具有第一侧面和相对的第二侧面，在所述第二侧面上存在多个接触垫，所述方法包括以下步骤：
-从待装配的太阳能电池的堆叠中拾取第一太阳能电池，而同时与所述太阳能电池的第一侧面产生接触；
-移动所述第一太阳能电池和/或分配单元，而使所述分配单元能够分配第一体积的接触材料于所述太阳能电池的第二侧面上的第一接触垫上，而不用使所述第一太阳能电池倒置；
-将所述第一体积的所述接触材料分配于所述第一接触垫上；
-重复实施所述第一太阳能电池相对于所述分配单元的位移，并将另一体积的接触材料分配于另一接触垫上，直到预定的一套接触垫都提供有接触材料；
-将所述第一太阳能电池移动于所述载体上的预定位置，以及
-将所述第一太阳能电池放置于预定位置处的所述载体上，其中所述拾取装置从所述太阳能电池上移除，
-对所述太阳能电池堆叠中的其他太阳能电池重复上述步骤，直到将预定数量的所述太阳能电池都安装于所述载体上的预定位置上。
根据第三个方面，本发明涉及一种用于装配包含载体的太阳能电池板的装配线，多个太阳能电池在其第二侧面上具有的接触垫使所述太阳能电池电连接于所述载体上的预定接触垫，和至少一个密封剂层，所述装配线包括用于实施所述太阳能电池板的装配中的一个或多个预定步骤的多个工作站，以及用于将承载具有任何进一步要装配的组件或层的所述载体的至少一个可移动台从第一工作站移动至另一工作站的移动装置，其中本发明的所述设备作为这些工作站之一而存在。
根据第四方面，本发明涉及一种制作太阳能电池板的方法，包括根据本发明的将多个太阳能电池装配于载体上的步骤，其中更具体而言，使用了本发明的所述装配线。
本发明始于这个洞察力，即，当在所述太阳能电池上而不是在所述载体上施加接触材料的粘结点或凸点时，这些粘结点或凸点将具有所述装配期间支撑所述太阳能电池的机械功能。所述粘结点或凸点具有足够的弹性以便吸收来自上方的压力。由于存在多个凸点或粘结点，则防止了太阳能电池在一侧面上弯曲和开裂风险的增加。然而，在所述太阳能电池上施加粘结点或凸点会带来进一步的工程设计问题。尽管可以在所述载体上通过丝网印刷或其它大面积沉积技术施加粘结材料，但是在所述太阳能电池上施加接触材料却不能使用这种类型的施加技术。这将会需要提供一个需要随后移除的掩模。并且提供各个粘结点或凸点可能比实现商业需求的生产量可接受的速度更慢。根据本发明，这个速度限制会因为所述凸点或粘结点从所述底侧施加、由此向上施加而被克服或至少减小。这就消除了转动所述太阳能电池的需要。这基本上意味着所述太阳能电池一旦被所述提升而拾起，则就会提供一体积的接触材料并随后立即处置于所述载体上。
在一个优选实施方式中，所述分配单元设置有构造成用于分配所述接触材料的液滴的至少一个喷嘴。这种分配单元也被称为喷射打印器，其能够作为连续喷射打印器和按需滴液(drop-on-demand)型喷射打印器而获得。在本发明的背景下，所述按需滴液型喷射打印器是优选的。
更优选的是，所述分配单元进一步提供有压力发生装置，而使之加速所述接触材料的液滴。例如，使用如本技术领域公知的压电致动器或电磁阀喷射件。现仍然有几种实施方式。在一个实施方式中，液滴从所述喷嘴喷出并向所述接触垫，特别是向上的方向上加速。在另一个实施方式中，在所述打印喷嘴上形成液滴。然后，所述太阳能电池可以向所述分配单元移动，而使之将所述液体传递至所述接触垫上。在打印喷嘴上首先形成液滴而随后和/或同时向所述分配单元移动所述太阳能电池的这种构造设计结构，从生产周期时间(throughput time)的角度而言，则认为是有益的。
在一个实施方式中，所述分配单元能够构造成在两种模式下运行，即，喷射液滴的模式，以及在喷嘴顶部形成液滴的模式。所述分配单元的所述控制器由此构造成测定施加于所述致动器、即压电致动器或喷射阀的阀线圈的电压水平。通常而言，喷射液滴所需的电压水平高于喷嘴顶部形成液滴的电压水平。此外，所述控制器构造成控制所述太阳能电池(和/或所述分配单元)的移动。
可选地，液滴保持装置，例如以针或曲面的形式的液滴保持装置可以存在于所述喷嘴上。这样的液滴保持装置是有利的，便于产生预定尺寸的液滴。
在一个实施方式中，接触材料的所述液滴不仅施加于所述分配单元的表面上并随后转移，而所述液滴通常以预定的速度喷射到相关接触垫。这被认为令人惊讶的是，这些体积的接触材料与所述接触垫粘附是合适的。当施加以至少部分为液体形式的材料时，一方面存在所述液体刚好润湿所述表面并铺展开的可能性。所述体积将不再具有桥接所述太阳能电池和所述载体之间距离的形状；相反，存在短路的风险。另一方面，所述液体可能会从所述接触垫上脱落，特别是根据本发明鉴于此，所述粘结点或凸点将从所述太阳能电池的所述接触垫悬垂而下。本发明人通过实验观察而两种情形都不未发生。商购可获得的如基于环氧树脂、酰亚胺或硅树脂并填充有金属颗粒的导电粘合剂能够以合适的速度喷射而粘附于所述太阳能电池的所述接触垫。当所述液滴向上喷射时也是如此。所述导电粘合剂可以含有单独的载体液体，如丙烯酸酯或酮，例如，乙酸乙酯或甲基乙基酮。另外，树脂组分或其至少一些部分是以液体形式。所述载体液体随后处于反应性组分中。后者被认为是特别合适的，使得防止载体液体将会最终进入所述太阳能电池板内部。
在优选实施方式中，所述喷嘴构造成用于分配液滴直径为50～500μm，例如，100～300μm，如150～250μm的液滴。另外，为了在所述太阳能电池的所述接触垫上产生更大的液滴，可以分配多于一滴液滴。以这种方式，可以产生直径处于毫米范围内(例如，高达2毫米)的体积。
在还有的进一步的实施方式中，所述设备构造成用于根据预定形状，例如，线，包括曲线，环和/或更大的表面面积喷出这些体积。这可以通过在同时和/或间歇地相对于所述分配单元移动所述太阳能电池时，通过随后分配液滴完成。优选这种构造设计结构涉及用于形成一系列预定尺寸的液滴以及太阳能电池和所述分配单元相对移动的控制器的构造设计结构，而使得将所述液滴设置于所述太阳能电池上的预定位置上。
在一个实施方式中，在分配之前可以调节所述粘合剂材料而使之具有预定的温度，例如，20至100℃的范围内，例如，30至60℃的温度。这由于几个原因被认为是有益的。首先，所述温度升高将会降低所述粘度，但由于所述液滴随后暴露于周围环境，通常是室温，则这种降低只是暂时的。因此所述粘度能够进行控制而确保适当分配，从而降低堵塞的风险。同时，随后的粘度增加会为所述液滴提供附加阻力而防止从所述接触垫脱落。其次，所述较高的温度可能引发所述树脂内的进一步聚合反应，这导致更高的分子量并由此导致更高的粘度。据信，所述聚合反应在本文中不会完全完成，而至少有可能提高平均分子量。所述接触材料的粘度可以在相对宽的范围内，例如，0.1至40,000Pas，更优选100至10,000Pas，例如500至5000Pas的范围内进行选择。优选鉴于此，所述分配单元包括用于加热所述接触材料(例如，粘合剂材料)而获得预定粘度的加热器。
在进一步的实施方式中，所述喷嘴设以距接触垫0.2至5mm、更优选1至3mm的范围、如1.5至2.5mm的距离设置。据发现，这种距离适合于从所述喷嘴正确喷射到所述接触垫，但也适合于以合适的速度相对于所述分配单元排布所述太阳能电池。
合适的是，所述分配单元提供有移动装置。更优选的是，分配单元和所述第一太阳能电池的相对位移涉及所述分配单元和所述提升单元的移动装置的移动。这种构造设计结构允许所述分配单元和所述太阳能电池都能够相对于彼此移动。由于提供这些体积的接触材料所需的时间很大一部分取决于所述相对移动和精确定位所需的时间，则组合的移动会加速所述过程。具体而言，可预测的是，所述移动装置构造成用于在两个不同方向、例如垂直的两个方向上移动。
根据所述分配单元提供了移动装置的这个实施方式的进一步阐述，所述装置进一步包括：设置成用于记录所述太阳能电池的所述第二侧面的图像的数字相机，其中所述相机耦接于所述装置的框架；和用于测定所述太阳能电池的第二侧面上的接触垫相对于参考物的距离的处理单元。本文中所述控制器构造成控制所述提升单元和/或所述分配单元，以相对于要印刷一定体积的接触材料的接触垫而正确地定位所述分配单元的喷嘴。因此，根据这种进一步的阐述，所述移动过程通过添加所谓的视觉系统而得以增强，并且按照这种方式而使移动过程本身在过程期间能够进行微调。这被认为是有益的，以便适应接触垫相对于预期位置的变化。另外正是这种方式重新校准了分配单元和太阳能电池的相互位置和取向。由此能够减小接触材料的有效尺寸。
因此，根据本方法的一个优选实施方式，方法进一步包括在分配一定体积的接触材料之前感测太阳能电池上的接触垫的步骤。
在一个具体的实施方式中，装置提供了第二分配单元而使一定体积的接触材料能够单个分配周期内施加于第一和第二位接触垫上，该分配周期在第一太阳能电池和分配单元中至少之一相对于彼此发生位移的第一和第二位移周期之间。通过加倍分配单元的数量，则总处理时间相应减少。加倍分配尤其可行，因为太阳能电池的接触垫通常以规则图案提供。因此可行的是相对于第一和第二分配单元移动第一太阳能电池，而使单一移动之后两个分配单元经过适当定位而分配一定体积的接触材料，合适的是凸点或粘结点或多个粘结点。
作为增加分配单元的数量的替代方式或除了增加分配单元的数量之外，单个分配单元可以包括多个构造成用于分配接触材料的液滴的喷嘴。优选本实施方式的分配单元包括每个都包括喷嘴和对应致动器(如压电致动器或机电致动装置，如喷射阀中的阀线圈)的多个打印头。这就简化了定位过程并由此提高了打印速度。各个喷嘴可以在分配单元内具有固定位置，或能够在单个方向上，例如，沿着轨道是可移动的。在其一个有利的实施方式中，分配单元包括一个杆，包含喷嘴的打印头以这种方式与杆耦接：使印刷头能够沿着杆独立地移动，以用于设定喷嘴之间的彼此距离。这个实施方式从构建和驱动的角度而言，被认为是有效的。
替代或除了使用第二分配单元之外，打印头可以进一步是可旋转的，而使单个分配单元可以将各体积的接触材料分配于不只一个接触垫上。打印头的旋转比平移移动耗时更少。因此，通过包括可旋转的打印头并排布控制器而使打印头进行旋转运动，则总吞吐量就能够提高。
在另一个实施方式中，分配单元提供了用于定向打印头的装置，而使喷嘴能够构造成以相对于太阳能电池的第二侧面的倾斜角度喷射一体积的接触材料。因此，与垂直于太阳能电池的第二侧面定位喷嘴的取向相比，该体积的接触材料和接触垫之间的入射角减小。较低的入射角具有的优点是接触时间和典型地还有该体积和接触垫之间的接触面积会增加，这有助于该体积粘附于接触垫。相对于太阳能电池的第二侧面，优选的入射角处于45°至小于90°的范围内。
在一个具体实施方式中，提升单元的移动装置构造成用于沿着平行于喷射体积的接触材料的方向延伸的第一位移线移动太阳能电池。这对于分配的组织和控制是有益的。另外，将传感器集成于分配单元是很容易的，而使之在分配体积之前验证接触垫的位置。尽管接触垫的位置通常是预先已知的，集成诸如照相机的光学传感器能防止错误的分配。这种错误的分配可能会发生，是因为堆叠中的一个太阳能电池差异性地放置，即相对于堆叠的其它太阳能电池被旋转。
在本发明的一个进一步的实施方式中，控制器构造成用于在第一太阳能电池沿着第一位移线移动的同时实施一定体积的接触材料的分配。因此，接触材料的液滴在平行于第一太阳能电池移动方向的方向上的喷射使之能够在第一太阳能电池完全停止之前可以被喷射出液滴。甚至可行的是，第一太阳能电池根本没有停止，但在太阳能电池移动的同时接触材料的液滴会撞击接触垫。由于该体积的接触材料移动方向(处于与太阳能电池的第二侧面平行的平面中)与第一太阳能电池移动的方向相同，则后者的连续移动仅仅表面接触材料的液滴的相对速度减小。
在再一个进一步的实施方式中，支撑单元包括构造成用于施加载体和框架并提供移动装置的可移动台，其中可移动台和框架都包括定位装置，而使之一旦可移动台在预定位置移动时，可移动台通过使可动台和框架中的定位装置进行匹配而定位。在该实施方式中，通过载体的有效交互改变而进一步提高设备的吞吐量。最合适的是，可移动台包括真空装置，而使得在从一个工作站传送到下一个工作站期间也维持载体上的不同组件和各个层的相对定位。这种真空装置是，例如，基于如EP 2182549中指定的文氏管装置，该专利通过引证包括于本文中。
优选的是，可移动台构造成用于在设备中的第一位置和第二位置之间移动。这允许太阳能电池可以显著地处置，而不需要提升单元在平行于可移动台的移动方向的方向上移动。正是可移动台逐步移动而使之允许太阳能电池逐排处置于载体上，并且其中每个处置都发生于基本上沿着可移动台的移动轴线的相同纵向位置上。为了实现可移动台的这种逐步移动，则可移动台适当地提供有与框架的定位装置匹配的多个定位装置。更具体而言，框架将具有单组或可选地双组定位装置，其被重复地用于设备中可移动台的不同位置处按序定位。
根据本发明方法的一个优选实施方式，方法包括将具有载体的可移动台移动到一个位置而使太阳能电池能够移动到载体上的预定位置、并且将可移动台的位置固定于框架的进一步的步骤。
在一个进一步的实施方式中，设备进一步构造成用于在载体上提供各体积的接触材料。据观察，非必要的是，载体上的接触材料的组成和体积要对应于施加到太阳能电池的接触垫上的组成和体积。此外，设备适当地包括具有打印头的另一分配单元。这可能的是一体积的接触材料简单地滴落于相关接触垫上。另外，它们可以根据预定的方向被喷射出。鉴于载体通常用具有暴露载体上的接触垫的孔洞的绝缘层进行保护的事实，第一选项可能是最合适的。在各体积的接触材料滴落的实施方式中，打印头和/或喷嘴不需要与用于将各体积(更具体而言粘结点或凸点)提供于太阳能电池的接触垫上的那些相同。此外，可能合适的是，施加到载体的接触垫的体积会形成层而不是凸点或液滴状体积。该实施方式的优点在于可以同时实施载体上和太阳能电池上各体积的接触材料体积的分配，而使之减少时间损失。此外，该实施方式允许使用太阳能电池的接触垫上的相对小的凸点或液滴状体积。考虑到接触垫的收缩尺寸并为了减少接触材料的消耗，这种小体积可能是合乎需要的。然而，随着凸点的尺寸收缩，凸点或液滴状体积的高度也减小，而载体和太阳能电池之间的有效距离也随之减小。这种减小的尺寸通常会导致寿命期间的应力增加，特别是考虑到通常基于硅基底的太阳能电池和通常基于环氧树脂或其他聚合物材料的载体的差异性膨胀。
因此，根据方法的优选实施方式，方法进一步包括将接触材料施加到载体上的接触垫上的步骤。
在又一个进一步的实施方式中，装置能够进一步构造成用于将各体积的接触材料提供于辅助组件上。这种辅助组件的实例可以是用于驱动和控制太阳能电池板的电子电路，适用于存储电荷的电容器和电池，旁通和保护装置等。电子电路可以以一个或多个集成电路的形式提供，但是可替代地，可以是在电路板上限定并包含多个组件的电路。
因此，根据所述方法的优选实施方式，所述方法进一步包括将不同于太阳能电池的辅助组件装配于载体上的预定位置的步骤。
在另一个进一步的实施方式中，所述装置包括拾取装置，拾取装置用于通过在太阳能电池的上部第一侧面上产生负压而拾取太阳能电池。以这种方式，就能够将太阳能电池从一堆太阳能电池中拾取起来，而无损坏太阳能电池的显著风险。然后在拾取各个太阳能电池之后就会立即暴露存在于太阳能电池的第二侧面上的接触垫。适合与之组合的是，一个或多个分配单元设置成向上分配液滴，并且控制器构造成用于使太阳能电池和分配单元相对移动，以使太阳能电池布置成在液滴分配于第二侧面上的接触垫上之前—至少基本上—在分配单元上方。
在一个优选的实施方式中，拾取装置包括提供有孔道和/或通道的分布层和连接到负压发生器的管道，其中分布层设置成分布负压于太阳能电池的至少第一表面区域上。分布层使得能够分布负压。因此，太阳能电池断裂的风险就得以降低。这种风险尤其存在于太阳能电池的第一侧面通常提供有纹理化表面而因此较脆弱的情况下。例如，本文中第一表面积是太阳能电池单面表面积的至少50％。更优选拾取装置还提供有用于接触太阳能电池第一侧面的至少部分纹理化表面的柔性表面装置。这种柔性表面装置，例如，以具有高弹性材料，如橡胶或泡沫实现。当这种柔性表面装置设置于太阳能电池的第一侧面上时，其形状可能适应于纹理化表面的纹理。
在另一个进一步的实施方式中，设备用于保持太阳能电池堆叠的保持装置提供有与电动机耦接的支架。电动机在本文中构造成用于在竖直方向移动支架。控制器构造成用于控制电动机，以使支架上的堆叠的上部太阳能电池按照上部太阳能电池设置在能够通过提升单元的拾取装置拾取的高度处。实施方式获益之处在于，无论堆叠中太阳能电池的数量如何，上部太阳能电池能够或将总是处于该高度处。因此，拾取装置可以在相同位置处拾取后续的太阳能电池。
在一个实施方式中，保持装置提供有空气喷射器，该喷射器耦接于泵，而使之能够在堆叠中的上部第一太阳能电池和第二太阳能电池之间施加空气。在堆叠中的上部的太阳能电池和第二太阳能电池之间提供空气也有助于通过提升单元的拾取装置进行拾取。
据观察，根据本发明的保持装置和提升装置的组合因此是有利的，并也可以应用于无分配单元的设备，或具有替代分配单元的设备。
为清楚起见，据观察，本发明的方法适合采用本发明的装置进行实施。本文以上和/或本发明关于一个方面的任何实施方式也是适用的，并认为是参考本发明的另一方面进行了公开。
附图说明
本发明的这些和其他方面将相对于附图进一步阐明，在附图中：
图1至图4示意性显示了本发明的工艺过程中的四个阶段。
具体实施方式
附图未按比例绘制，并且不同附图中的相同参考标号指示相同或相应的部分。
图1至图4示意性地显示了根据本发明第一实施方式的工艺过程中的四个阶段。图1显示了太阳能电池10的堆叠110。堆叠110提供为使得太阳能电池10设置成其顶侧面1向上而其底侧面2向下(侧面1，2已经在图2中示出)。太阳能电池10的堆叠通常存在于载体上，这在本图中未显示出。此外，显示了提升单元50，在后文中也被称为机器人。提升单元50提供有用于附着和拾取太阳能电池10的拾取装置51。该图示是高度示意性的。通常而言，拾取装置51将基于负压进行操作。这种负压可以通过排布设计于提升单元50内或上的负压装置进行施加。尽管图1专门显示出了两个拾取装置51，但这是为了图示说明的目的。然而，可能有用的是提供几个分布于太阳能电池10之上的附着区域。另外，根据优选实施方式(未显示出)，拾取装置包括提供有通道和/或孔道的分布层，通过通道和/或孔道负压分布于第一表面区域上。第一表面区域，例如，占太阳能电池10的单侧面1，2的至少50％、优选至少70％的表面积。为了清楚起见，据观察，太阳能电池10的第一侧面通常提供有纹理化表面。纹理化在第一表面区域的以上提及的优选最小表面积中是不考虑的。另外，拾取装置51可以提供有用于与太阳能电池的第一表面接触的柔性接触层。接触层的柔性(更具体而言弹性)能够加以利用从而防止损坏太阳能电池的第一侧面。这种损伤，例如，以划痕的形式，将会降低太阳能电池的效率。
提升单元50通常提供有，例如，能够通过使用压力缸和采用旋转装置而延伸的臂。而且提升单元适于以可移动的方式连接至轨道或框架，而使之在至少一个方向(合适的是两个正交方向)上进行移动。此外，图1显示了分配单元80。
图2示范了提升单元50从太阳能电池的堆叠110拾取第一太阳能电池。正如本文中所示，拾取装置51用于与太阳能电池10的第一侧面接触。第二侧面未被接触。优选将空气施加于第一太阳能电池10和下层另一太阳能电池之间的空间中。这种空气或其他气体旨在产生一定的超压。因此，第一个太阳能电池将开始漂浮于空气层上。这就具有这样的效果，任何另一太阳能电池将不会通过提升单元50的拾取装置51施加的负压吸引。在一个进一步的实施方式中，未显示出的是，太阳能电池的堆叠的保持装置提供了支架。支架构造成承载太阳能电池的堆叠，并优选构造成使其竖直位置能够变化。具体而言，支架将被带至更高的位置，以使之布置成将堆叠的上部太阳能电池维持于预定高度处。
如图4所示，太阳能电池10的该第二侧面构造成装配于载体11上。由此接触垫就存在于太阳能电池10的第二侧面上。这特别适用于具有背侧面接触的太阳能电池10，例如，MWT型10(金属穿孔卷绕(metal wrap through))和IBC型(相互接触背面触点(interdigitated back contacts))的太阳能电池10。然而，所示方法原理上也适用于第一触点存在于第一侧面上而第二触点存在于第二侧面上。例如，对于这种太阳能电池10，该方法拓展之处在于第一侧面上的触点相互连接而形成串，并进一步连接至载体11上的合适触点。例如，使用了所谓的母线。
图3示范了太阳能电池10向分配单元80的移动。分配单元80通常包含一个或多个具有喷嘴的打印头。通常而言，分配单元是基于喷墨的。分配单元80进一步提供有导电材料的容器。正如本领域内已知的那些，喷墨的分配单元80还提供有致动器，这本身是已知的，例如，压电致动器，声致动器，热致动器，或任何基于电磁致动的致动器如阀喷中的致动器。分配单元80将运行而将导电材料印刷于太阳能电池的第二侧面的触点上，而同时通过提升单元50进行稳定。优选分配单元还提供有温度调节装置，其更具体而言作为加热器而实现。如此而为是因为材料的粘度强烈取决于温度，这对于聚合物材料就是非常强烈的情况。在向上印刷时，应该防止材料不会形成液滴，而保持作为柱型存在。因此，优选将导电材料加热到预定温度。该温度将取决于具体材料，并可以由用户通过用户界面指定。此外，据信分配单元包括，例如，位于容器中的温度传感器是有利的。
尽管以高度示意性的方式显示了分配单元80，但据观察，分配单元80可以包含不只一个的单喷嘴。例如，能够存在第一和第二喷嘴。单分配单元内的喷嘴数量也能够大于2，例如，3或4或5个。它可以实现成单打印头内的多个喷嘴，或多个打印头。将几个喷嘴集成于单个分配单元中被认为不仅有利于设备的总速度，而且还有助于最小化驱动的复杂性。一行内的喷嘴能够采用连接至分配单元的单移动装置进行移动。各喷嘴可以具有预定位置或能够以受限方式，例如，沿着可以实现为轨道或杆轴上的可移动触点的线进行移动。在一个实施方式中，分配单元包含用于所有喷嘴的单个导电材料容器。更确切地说，能够预期不同的实施方式。在第一实施方式中，存在第一和第二喷嘴，而使之有利于将多于一个单液滴分配至单个接触垫。在这个实施方式中，据认为最合适的是，第一和第二喷嘴是单打印头的部件。然而，第一和第二喷嘴也可以是不同打印头的部件。在第二实施方式中，第一和第二喷嘴的存在使之有利于有效地将接触材料液滴分配于不同的接触垫上，通常邻近接触垫。在这个实施方式中，据信合适的是，第一和第二喷嘴是不同打印头的部件。
导电材料，例如，导电胶，以足够的速度从分配单元施加。这种导电胶本身是已知的并包含，例如，基于环氧树脂，丙烯酸酯或硅树脂的粘合剂材料和，例如，银，铝-银，锡-银或具有银涂层的金属的导电颗粒。或者，可以使用焊膏，更优选的是具有相对低熔点的焊膏，而使之在最终面板的加热步骤期间制成导电连接。这个加热步骤通常经过排布设计而确保密封胶液化和固化。通常而言，分配单元逐滴喷射液滴。合适的是，分配单元提供有用于分配单元沿至少一个方向以及可能的两个方向移动的移动装置。据认为对于总速度而言合适的是，分配单元在一个方向上移动，而同时提升单元在第二方向上移动，而最小化各个打印时刻之间的时间。更确切地说，分配单元的移动将通过控制器进行控制，并且印刷位置将使用从数字相机获得的信息进行指定并通过处理器进行分析。事实上，由于至少两个原因，具体接触垫的位置对于堆叠中的任何太阳能电池而言都是不相同的。首先，由于在上部太阳能电池之下提供空气而使其漂浮，太阳能电池的横向位置可能会稍微变化。其次，太阳能电池上的接触垫的制作通常通过金属糊膏丝网印刷而完成。因此，可能会发生一些触点定位的个体间变化。必须调整分配单元的喷嘴，特别是包含喷嘴的打印头的定位。具体而言，当第一体积的导电材料未印刷于接触垫的内部而略微外部时，导电材料对太阳能电池的粘附作用可能会受到负面影响；金属接触垫将具有比相邻表面不同的疏水性，这会导致涉及接触角的差异。而且，印刷位置的偏差可能会导致与载体上的某些接触垫不匹配。
将液滴印刷于太阳能电池10的第二底侧面上，会在此导致导电材料将会悬垂于太阳能电池上。这种情况被认为是有益的，因为这最小化液滴的有效横向铺展，这可能发生于将导电材料施加于载体的顶面上之时。因此，这种方法将导致导电材料消耗的减少。这种减少的消耗据认为是有利的，因为填充银的导电胶占总装配成本的重要部分。在升高的温度，即高于室温的温度下进行印刷的另一个优点是，由于太阳能电池和空气的温度较低而导致其印刷后液滴可以冷却下来。因此，液滴的粘度将会增加，这会降低各个液滴从太阳能电池上脱落的风险。虽然未显示出，但可以存在检查装置，如通过光学检查，并验证第二侧面2上的接触垫上的导电材料的正确处置。代替如图所示的一个分配单元，可以存在多个分配单元80。
图4图示了将太阳能电池10装配于载体11上的装配。载体11通常会包括导电薄板。绝缘顶层12存在于其上。合适的是，绝缘顶层12以图案化的方式提供，而使之不出现于对应于下层接触垫的区域中。可选的是，导电性粘合剂或焊料层可以存在于载体11的接触垫上。提升单元50以这样的方式移动而使得将太阳能电池10置于正确的预定位置上。在一个优选实施方式中，载体11相对于提升单元50所连接的框架定位。定位的优选方式由EP2701207A1是已知的，该专利通过引证包括于本文中。本文中载体11施加于移动台上。此后，可能在提供有预定孔道的中间绝缘层的提供之后，将具有载体的移动台移动至将太阳能电池10将装配于载体上的平台。为了将移动台定位于平台的框架上，定位装置以匹配形式和位置的销和腔形式来应用。
除了将太阳能电池直接装配于载体上，可以使用内插件(interposer)基板。正如集成电路领域本身是已知的这种内插件基板允许逐步增加连接的尺寸。在这种情况下，在步骤3之后，一个或多个太阳能电池10施加于内插件基板上。然后将内插件基板施加到载体11上。另外的导电材料将施加于内插件的底部侧面上，或载体11的接触垫上，或两者之上。
在太阳能电池10将在第一侧面1上具有触点，以及与载体11的连接的情况下，装配中的其它步骤适当地实施于单装配线上的不同工作站内；提供另一层绝缘封装材料层，如在较低温度下液化的材料。太阳能电池中这种密封胶材料的众所周知的实施例是乙烯-乙酸乙烯酯，也称为EVA。另外，玻璃板可以施加于顶部，并且在预热阶段之后，装配可以上下翻转，并在炉中加热，而使液化的密封胶将会填充装配中的任何孔道，并此后发生交联并由此稳定化。
因此，总之，本发明提供了一种用于装配太阳能电池板的设备。在太阳能电池板的装配中，太阳能电池置于载体上。设备包括用于保持待装配的太阳能电池堆叠的保持装置；提升单元包括用于从堆叠的顶部拾取太阳能电池的拾取装置，该拾取装置构造成用于接触太阳能电池的上部第一侧面，并且提升单元进一步包括用于移动拾取装置的移动装置；用于将接触材料的液滴分配至太阳能电池的第二侧面上的接触垫上的分配单元；载体的支撑单元，以及用于至少控制提升单元和分配单元的控制器，使得所有接触垫均提供有接触材料。本文中，接触材料从底部侧面施加。设备可以集成到包括多个处理平台的装配线中。

Claims (12)

1.一种用于将多个太阳能电池装配至载体上的设备，所述太阳能电池具有用于暴露于和接收太阳光的第一侧面和相对的第二侧面，在所述第二侧面上存在多个接触垫，所述设备包括：
-保持装置，用于保持待装配的太阳能电池的堆叠，在该堆叠中所述太阳能电池的第一侧面面向上而其第二侧面面向下；
-提升单元，包括：用于从所述堆叠的顶部拾取太阳能电池的拾取装置，所述拾取装置构造成用于接触该太阳能电池的面向上的所述第一侧面，并且用于通过在所述太阳能电池的面向上的所述第一侧面处产生负压而拾取所述太阳能电池；并且还包括用于移动所述拾取装置的移动装置；
-分配单元，用于将作为接触材料的导电材料的液滴向上分配于所述太阳能电池的面向下的所述第二侧面上的接触垫上，同时所述太阳能电池通过所述提升单元进行稳定，其中，所述分配单元提供有移动装置；
-用于所述载体的支撑单元；
-控制器，用于至少控制所述提升单元和所述分配单元，以实施以下步骤：
-拾取第一太阳能电池；
-移动所述第一太阳能电池和/或所述分配单元，使得所述分配单元能够将第一体积的所述接触材料分配于第一接触垫上而不用倒置所述第一太阳能电池；
-将第一体积的所述接触材料分配于所述第一接触垫上，该第一体积以一滴或多滴的液滴形式分配；
-重复实施所述第一太阳能电池相对于所述分配单元的位移，并且将另一体积的接触材料分配于另一接触垫上，直到预定组的接触垫都已提供有接触材料；
-将所述第一太阳能电池移动到所述载体上的预定位置处，以及
-将所述第一太阳能电池在所述预定位置处设置在所述载体上，其中所述拾取装置从所述第一太阳能电池上移除。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述分配单元提供有喷嘴，该喷嘴构造成用于分配所述接触材料的液滴。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述分配单元包括构造成用于分配接触材料的液滴的多个喷嘴。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述分配单元包括杆，包含所述喷嘴的打印头以如下方式耦接至该杆：使所述打印头能够沿着所述杆独立地移动，从而设定所述喷嘴之间的相互距离。
5.根据权利要求3所述的设备，其中，所述分配单元包括用于接触材料的单个容器。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制器构造成用于移动所述分配单元的移动装置和所述提升单元的移动装置，使得相对于待提供各体积的接触材料的一个或多个接触垫的预定位置而布置所述分配单元。
7.根据权利要求1中所述的设备，其中，所述设备提供有第二分配单元，使得一体积的接触材料能够在单个分配周期内施加于第一接触垫和第二接触垫上，该分配周期处于所述太阳能电池和所述分配单元中至少一个相对于彼此位移的第一位移周期和第二位移周期之间。
8.根据权利要求2中所述的设备，其中，所述设备提供有第二分配单元，使得一体积的接触材料能够在单个分配周期内施加于第一接触垫和第二接触垫上，该分配周期处于所述太阳能电池和所述分配单元中至少一个相对于彼此位移的第一位移周期和第二位移周期之间。
9.一种使用根据权利要求1所述的设备将多个太阳能电池装配至载体的方法，所述太阳能电池具有第一侧面和相对的第二侧面，在所述第二侧面上存在多个接触垫，所述方法包括以下步骤：
-提供待装配的太阳能电池的堆叠，在该堆叠中所述太阳能电池的第一侧面面向上而其第二侧面面向下；
-从待装配的太阳能电池的堆叠中拾取第一太阳能电池，其中与所述第一太阳能电池的第一侧面接触，并且通过在所述第一太阳能电池的面向上的所述第一侧面处产生负压而拾取该第一太阳能电池；
-移动所述第一太阳能电池和/或分配单元，使得所述分配单元能够将第一体积的接触材料向上分配于所述第一太阳能电池的面向下的第二侧面上，同时所述第一太阳能电池通过所述负压被稳定，而不用将所述第一太阳能电池倒置；
-将所述第一体积的所述接触材料分配于第一接触垫上，所述第一体积以一滴或多滴液滴从所述分配单元以向上的方向分配于所述第一太阳能电池的第二侧面；
-重复实施所述第一太阳能电池相对于所述分配单元的位移，并将另一体积的接触材料分配于另一接触垫上，直到预定组的接触垫都已提供有接触材料；
-将所述第一太阳能电池移动到所述载体上的预定位置，
-将所述第一太阳能电池在所述预定位置处设置于所述载体上，其中拾取装置从所述第一太阳能电池上移除，以及
-对所述太阳能电池的堆叠的另一太阳能电池重复上述步骤，直到将预定数量的所述太阳能电池都设置于在所述载体上的预定位置上。
10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括以下步骤：在拾取所述太阳能电池之后检测至少一个接触垫在所述第二侧面上的定位，其中，定位检测步骤用于将所述太阳能电池和所述分配单元相对于彼此定位，使得分配的液滴到达预定的接触垫。
11.一种用于装配太阳能电池板的装配线，所述太阳能电池板包括：载体；多个太阳能电池，具有在该太阳能电池的第二侧面上的接触垫，通过该接触垫所述太阳能电池电连接于所述载体上的预定接触垫上；以及至少一个密封剂层，所述装配线包括：多个工作站，用于在装配所述太阳能电池板过程中实施一个或多个预定步骤；以及移动装置，用于将至少一个可移动台从第一工作站移动至另一工作站，该至少一个可移动台承载具有任何其它已装配的元件或层的所述载体，其中，在权利要求1至8中任一项所述的设备作为这些工作站中的一个。
12.一种制作太阳能电池板的方法，包括根据权利要求9中所述的将多个太阳能电池装配至载体上的步骤。
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