DE102008015383A1

DE102008015383A1 - Verfahren zur elektrischen Verkettung von kristallinen Solarzellen durch stufenweise Aufschmelzlötung

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Publication number: DE102008015383A1
Application number: DE200810015383
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-03-20
Filing date: 2008-03-20
Publication date: 2009-09-24

Abstract

Technische Aufgabe und Zielsetzung Bei der Herstellung von Photovoltaik-Solarmodulen werden kristalline Solarzellen (1) zunächst zu so genannten Strings (2) verbunden. Dem neuen Verfahren liegt das Problem zugrunde, dass bei der nach dem Stand der Technik durch punktuelle oder linienförmige Heißlötvorgänge hergestellten elektrischen Verbindung von kristallinen Solarzellen ein erhöhtes Risiko der Verformung oder des Bruches der Solarzellen besteht. Ursache solcher Verformungen ist die nur auf einem kleinen Teil der Zellfläche zugeführte thermische Energie und der unterschiedliche Temperaturkoeffizient von Kupferbändchen und kristalliner Zelle. Das neue Verfahren soll das Risiko des Zellbruches und der Zellverformung vermindern. Lösung der technischen Aufgabe Bei dem neuen Verfahren erfolgt die mechanische und elektrische Verbindung der Zellen (1) mittels leitfähiger, verzinnter Kupferbändchen (3), die mit der Zelloberfläche mittels einer Aufschmelzlötung dauerhaft verbunden werden. Die Aufschmelzlötung erfolgt, indem die Zellen und die Kupferbändchen auf einem Transportband durch ein geschlossenes System (4) befördert werden, in dem mehrere Zonen mit einstellbaren Lufttemperaturen vorgehalten werden, wobei die jeweilige Temperatur gleichmäßig auf die gesamte Zellfläche an Unter- und Oberseite einwirkt. Das Schmelzen des Lotes erfolgt nach dem Durchlaufen mehrerer ansteigender Temperaturzonen (5) in einer Temperaturzone (6), die auf eine Temperatur eingestellt wird, ...

Description

Stand der Technik:
Für die Herstellung von photovoltaischen Solarmodulen zur Stromerzeugung werden kristalline Solarzellen zu sogenannten Strings (2) miteinander verbunden. Diese Verbindungen sind elektrisch leitend. Die Verbindungen selbst werden hergestellt durch das Auflöten von verzinnten Kupferbändchen, wobei das verwendete Lot bleihaltig oder bleifrei sein kann. Dieser Lötvorgang wird durch sogenannte Stringer, mithin Lötautomaten, durchgeführt. Dabei erhitzt die Lötspitze des Stringers die (zuvor gegebenenfalls mit einem Flussmittel benetzten) Kupferbändchen, die vor dem Lötvorgang auf einem Bereich der Zelle positioniert wurden, der zellseitig mit einer linienförmigen leitfähigen Legierung versehen ist. Durch den Lötvorgang wird die Zinnbeschichtung des Kupferbändchens dauerhaft, mechanisch stabil und elektrisch leitend mit der Zelloberfläche verschmolzen. Die Zuführung thermischer Energie mittels Lötspitze erfolgt dabei nur über die Oberseite der Zelle mit einer Temperatur, die das Lot auf der Unterseite der Zelle ebenfalls schmilzt. Die Kupferbändchen verbinden im Ergebnis die Zeltrückseite einer Zelle mit der Zelloberseite der nächstfolgenden Zelle.
Problemstellung:
Der im Patentanspruch zu 1) angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, dass bei der nach dem Stand der Technik durch punktuelle oder linienförmige Heisslötvorgänge hergestellten elektrischen Verbindung von kristallinen Solarzellen mittels verzinnter Kupferbändchen ein erhöhtes Risiko der Verformung oder des Bruches der Solarzellen besteht. Ursache solcher Verformungen ist die nur auf einem kleinen Teil der Zellfläche zugeführte thermische Energie und der unterschiedliche Temperaturkoeffizient von Kupferbändchen und kristalliner Zelle.
Lösung:
Diese Probleme werden durch die im Patentanspruch zu 1), 2), 3) und 4) angegebenen Merkmale gelöst.
Erreichte Vorteile:
Das Verfahren der stufenweisen Aufschmelzlötung bewirkt, dass die kristallinen Zellen und die Kupferbändchen gleichmäßig und vollflächig einer zuvor festgelegten Temperaturkurve ausgesetzt werden, ohne dass es zu Beschädigungen der Zellen durch mechanische Einflüsse oder durch den Stress hoher Temperaturunterschiede an der Zelloberfläche kommt. Das aus den unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten der verwendeten Werkstoffe resultierende Risiko der Verformung oder des Bruchs der Zellen wird durch die nachgelagerten stufenweisen Abkühlzonen gemindert.

Claims

Verfahren zur elektrischen Verkettung von kristallinen Solarzellen durch stufenweise Aufschmelzlötung dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische und elektrische Verbindung der Zellen (1) zu Zellstrings (2) mittels leitfähiger, verzinnter Kupferbändchen (3) erfolgt, die mit der Zelloberfläche mittels einer Aufschmelzlötung dauerhaft verbunden werden.
Verfahren nach Patentanspruch 1), dadurch gekennzeichnet, dass die Aufschmelzlötung dadurch erfolgt, dass die Zellen und die Kupferbändchen auf einem Transportband durch ein geschlossenes System (4) befördert werden, in dem mehrere Zonen mit einstellbaren Lufttemperaturen vorgehalten werden, wobei die jeweilige Temperatur gleichmäßig auf die gesamte Zellfläche an Unter- und Oberseite einwirkt.
Verfahren nach Patentanspruch 1), dadurch gekennzeichnet, dass die Aufschmelzlötung nach dem Durchlaufen mehrerer ansteigender Temperaturzonen (5) in einer Temperaturzone (6) erfolgt, bei der die Verzinnung der Kupferbändchen ihren spezifizierten Schmelzpunkt erreicht.
Verfahren nach Patentanspruch 1) dadurch gekennzeichnet, dass nach Verlassen der höchsten Temperaturzone die nunmehr verbundenen Zellen eine oder mehrere Abkühlzonen (7) bis zum Erreichen der atmosphärischen Normaltemperatur (8) durchlaufen.