DE102008020383A1

DE102008020383A1 - Verfahren zum Anbringen von Solarzellen an einer Leitfolie mittels Wellenlöten

Info

Publication number: DE102008020383A1
Application number: DE102008020383A
Authority: DE
Inventors: Markus Walter; Volker Liedke; Thomas Herz; Reiner Zoch
Original assignee: Seho Systemtechnik GmbH
Current assignee: Seho Systemtechnik GmbH
Priority date: 2008-04-23
Filing date: 2008-04-23
Publication date: 2009-10-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anbringen von Solarzellen an einer Leitfolie mittels Wellenlöten. Die Leitfolie weist im Bereich einer jeden Lötstelle eine oder mehrere Öffnungen auf, deren lichte Weite kleiner als die Flussmitteltropfen sind und/oder deren Rand nach unten gebogen ist. Hierdurch wird eine im Vergleich zum Stand der Technik wesentlich bessere und definiertere Benetzung mit Flussmittel und Lot erzielt, wodurch die Qualität der Lötaugen erheblich gesteigert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anbringen von Solarzellen an einer Leitfolie mittels Wellenlöten.
Solarzellenmodule umfassen mehrere Solarzellen. Die einzelnen Solarzellen eines Solarzellenmoduls müssen miteinander elektrisch verbunden werden. Herkömmlicherweise werden sowohl an der Vorderseite als auch an der Rückseite der einzelnen Solarzellen Anschlusskontakte ausgebildet, an welchen Verbindungsleiter mittels Weichlöten angebracht werden. Die Verbindungsleiter werden somit von der Vorderseite einer Solarzelle zur Rückseite der benachbarten Solarzelle geführt.
Solarzellen sind sehr empfindliche Halbleiterscheiben, die üblicherweise aus Silizium ausgebildet sind. In der DE 10 2006 035 626 A1 wird ein Lötverfahren mittels Ultraschall-Löten zum Verbinden von Solarzellen vorgeschlagen. Dieses Verfahren kann ohne Flussmittel ausgeführt werden, da Flussmittelrückstände Solarzellen beschädigen können und diese Gefahr der Beschädigung von Solarzellen mittels des Ultraschall-Lötverfahrens vermieden wird. Dieses Verfahren ist jedoch sehr aufwendig und für eine Massenproduktion für Solarzellen nicht effizient.
In der WO 2007/096752 A2 ist ein Verfahren zum elektrischen Verbinden von photovoltaischen Solarzellen beschrieben, bei welchem Solarzellen verwendet werden, die auf der Rückseite sowohl die Anschlusspunkte für positive Polung als auch für negative Polung aufweisen. Die Solarzellen werden auf einer Leitfolie angeordnet und mit dieser mittels Wellenlöten verlötet. Die Leitfolie weist Leiterbahnen auf, die aus einer Kupferschicht oder Kupferlegierung ausgebildet sind. Im Bereich der Lötstellen sind die Leiterbahnen sowohl an der Unter- als auch an der Oberseite der Leitfolie freigelegt. An den Lötstellen ist jeweils ein Durchgangsloch in der Leiterbahn ausgebildet, durch das das Lötmittel von der Unterseite der Leitfolie zum elektrischen und mechanischen Verbinden der Solarzellen mit der Leitfolie eingebracht wird. Die Vorteile dieses Verfahrens gegenüber herkömmlichen Verfahren zum elektrischen Verbinden von Solarzellen sind:

1. Das Verfahren ist sehr einfach automatisierbar, so dass kostengünstig eine Vielzahl Solarzellen elektrisch miteinander verbunden werden können.
2. Da die Vorderseite der Solarzellen frei von Leiterbahnen ist, wird die Effizienz der Solarzellen nicht beeinträchtigt.
3. Da die Verbindung zwischen den Solarzellen und der Leitfolie mittels Wellentöten erfolgt, ist die thermische Belastung der Solarzellen und der Leitfolie im Vergleich zu einem Reflow-Lötverfahren gering. Beim Reflow-Lötverfahren, das üblicherweise zum Verbinden von elektrischen Bauteilen an flexiblen Leiterplatten verwendet wird, müssen die zu verlötenden Elemente auf eine Temperatur im Bereich von 250°C bis 280°C erhitzt werden. Derart hohe Temperaturen würden die Solarzellen beschädigen.

Trotz dieser erheblichen Vorteile gegenüber herkömmlichen Verfahren zum verbinden von Solarzellen mit Leitern ist dieses Verfahren zum Anbringen von Solarzellen an einer Leitfolie mittels Wellenlöten in der Praxis schwer umzusetzen, da es noch folgenden Problemen unterliegt:

1. Der mit Flussmittel benetze Bereich ist schwer zu kontrollieren. Flussmittel ist sauer und uberschüssiges Flussmittel, das in Kontakt mit der Solarzelle gelangt, kann diese Angreifen und zerstören. Das Flussmittel wird üblicherweise mittels Düsen aufgespritzt. Da an den Lötstellen Öffnungen ausgebildet sind, kann es sein, dass der Tropfen Flussmittel durch die entsprechende Öffnung hindurchgespritzt wird und ein Stück entfernt von der Lötstelle auf die Folie herab fällt. Hierdurch ist die Lötstelle nicht mit Flussmittel benetzt und eine andere Stelle der Folie wird mit Flussmittel benetzt, an der das Flussmittel der Solarzelle lediglich Schaden zuführen kann. Diese Öffnungen weisen einen Durchmesser von zumindest 3 mm auf.
2. Die Leiterbahnen in der Leitfolie sind oberseitig oder unterseitig jeweils von einer nicht leitenden Kunststoffschicht bzw. Kunststofffolie abgedeckt und lediglich im Bereich der Lötstellen freigelegt. Diese Leitfolie soll in einem großen Stück verarbeitet und von einer Rolle abgezogen werden. Die Positionierung der freigelegten Lötstelle unterliegt Toleranzen, die über eine große Länge der Folie zu derart großen Abweichungen führen können, dass die Lötstellen nicht mehr an einer zum Löten geeigneten Position angeordnet sind. Dieses Problem könnte man vermeiden, indem man die Bereiche, in welchen die Leiterbahnen freigelegt sind, vergrößert. Jedoch führt das Vergrößern der freigelegten Bereiche zu anderen Nachteilen. Dies gilt insbesondere für die Unterseite der Leitfolie, an der eine erhebliche Mengen an Lot haften bleiben kann, was die Weiterverarbeitung erschwert. Die nicht elektrisch leitende Kunststoffbeschichtung bzw. Kunststofffolie ist lotabweisend, so dass hierdurch das beim Löten ausgebildete Lötauge begrenzt wird. Deshalb möchte man zumindest an der Unterseite der Lötfolie möglichst wenig Fläche der Leiterbahn freilegen.
3. Im Bereich der Lötstellen bilden sich Lötaugen aus, deren Stärke oftmals mehr als einen Millimeter beträgt. Die mit diesem Verfahren hergestellten Solarmodule sollen automatisch verarbeitet werden, das heißt, dass sie mittels Walzen und/oder Rollen befördert werden. Das Vorhandensein derart dicker Lötaugen würde beim Transport der Solarmodule zu erheblichen mechanischen Belastungen führen, die die Lötzellen mechanisch beschädigen können. Wird einer Lötzelle ein Haarriss zugefügt, so kann es sein, dass dieser in unmittelbar nach der Herstellung des Solarmoduls ausgeführten Funktionstests nicht feststellbar ist, jedoch im späteren Betrieb zu einem Ausfall der Solarzelle und damit des Solarmoduls führt. Die zur Zeit verwendeten Solarzellen weisen eine Dicke von 240 μm auf. Es werden bereits Prototypen von Solarzellen mit einer Dicke von lediglich 160 μm getestet. Derart dünne Solarzellen sind noch wesentlich empfindlicher gegenüber mechanischen Belastungen. Beim Lötvorgang dürfen daher keine zu dicken Lötaugen entstehen, da diese die Solarzellen mechanisch beschädigen können.

Der Erfindung liegt deshalb liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, dass aus der WO 2007/096752 A2 bekannte Verfahren derart weiterzubilden, dass es praxistauglicher ist.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
Bei einem Verfahren nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung zum Anbringen von Solarzellen an eine Leitfolie mittels Wellenloten werden folgende Schritte aufeinanderfolgend ausgeführt:

– Auftragen von Flussmitteltropfen im Bereich von Lötstellen, wobei die Leitfolie im Bereich einer jeden Lötstelle mehrere Öffnungen aufweist,
– Anordnen der Solarzellen auf der Oberseite der Leitfolie, und
– Löten der Lötstellen mittels einer Lötwelle, wobei das geschmolzene Lot von unten durch die Öffnungen der Leitfolie hindurch tritt und die Leitfolie und die Solarzellen miteinander verbindet.

Da bei diesem Verfahren eine Leitfolie verwendet wird, die im Bereich einer jeden Lötstelle mehrere Öffnungen aufweist,. Hierdurch wird das Flussmittel zumindest zu einem erheblichen Teil an der Lötstelle platziert, gleichermaßen, ob es mittels einer Düse als einzelne Tropfen, einer Sprühdüse als viele kleine Nebeltropfen oder mit einem Stempel aufgetragen wird. Somit wird eine gezielte und kontrollierte Benetzung der Lötstellen erreicht, wodurch die Qualität des Lötvorgangs gegenüber dem bekannten Verfahren erheblich gesteigert wird.
Das Flussmittel wird vorzugsweise von unten auf die Leitfolie aufgetragen.
Vorzugsweise ist die lichte Weite der Öffnungen in der Leitfolie nicht größer als 2 mm bzw. 1,5 mm bzw. 1,0 mm bzw. 0,5 mm bzw 0,3 mm.
Wird das Flussmittel in Form einzelner Tropfen mittels einer Düse aufgetragen, dann ist es zweckmäßig, wenn die lichte Weite der Öffnungen kleiner als die Flussmittel tropfen sind, so dass beim Aufbringen des Flussmittels auf die Leitfolie kein Flussmitteltropfen durch die Öffnung hindurch gespritzt werden kann, sondern alle Tropfen im Bereich der Lötstelle von der Leitfolie aufgefangen werden und den Rand der entsprechenden Öffnungen benetzen.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden bei einem Verfahren zum Anbringen von Solarzellen in einer Leitfolie mittels Wellenloten folgende Schritte aufeinander folgend ausgeführt:

– Auftragen von Flussmitteltropfen im Bereich von Lötstellen, wobei die Leitfolie im Bereich einer jeden Lötstelle zumindest eine Öffnung aufweist, deren Rand nach unten gebogen ist,
– Anordnen der Solarzellen auf der Oberseite der Leitfolie, und
– Löten der Lötstellen mittels einer Lötwelle, wobei das geschmolzene Lot von unten durch die Öffnungen der Leitfolie hindurch tritt und die Leitfolie und die Solarzellen miteinander verbindet.

Bei dem Verfahren nach dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Leitfolie verwendet, die im Bereich einer jeden Lötstelle zumindest eine Öffnung aufweist, deren Rand nach unten gebogen ist. Es hat sich gezeigt, dass beim in Verbindung bringen dieser nach unten gebogenen Ränder der Öffnungen mit einer Lötwelle das flüssige Lot mit der Oberseite der Folie in Kontakt kommt, obwohl die Lötwelle von unten an die Folie angesetzt wird. Hierdurch wird das Lot aufgrund von Kapilarkräften in den Spalt zwischen der Oberseite der Folie und der Solarzelle gesaugt. Somit wird eine definierte Lötverbindung zwischen der Solarzelle und der Leitfolie erzielt.
Bei diesem Verfahren ist vorteilhaft, dass die Unterseite der Leitfolie vollständig mit einer Lotabweisenden Kunststoffschicht bzw. Kunststofffolie bedeckt sein kann, wodurch das Anhaften von überschüssigem Lot an der Unterseite vermieden wird. Hierdurch wird die Dicke der entstehenden Lötaugen auf einen geringen Wert zuverlässig begrenzt.
Das Flussmittel wird vorzugsweise von unten bspw. mittels einer Düse als einzelne Tropfen, einer Sprühdüse als viele kleine Nebeltropfen oder mit einem Stempel aufgetragen. Der Stempel kann ein Tampon-Stempel, Schwamm-Stempel, Bürsten-Stempel oder Pinsel-Stempel sein.
Weiterhin sind die nach unten gebogenen Ränder der Öffnungen an den Lötstellen beim Benetzen mit Flussmittel von Vorteil, da das Flussmittel zuverlässig mit der an der Oberseite und Leitfolie freiliegenden Leiterbahn in Berührung kommt und diese am Rand der Öffnung benetzt.
Sowohl der erste als auch der zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung führen jeweils alleine zu einer erheblichen Steigerung der Qualität der Lötverbindung im Vergleich zum bekannten Verfahren. Vorzugsweise wird jedoch ein Verfahren zum Anbringen von Solarzellen an einer Leitfolie mittels Wellenlöten ausgeführt, das sowohl nach dem ersten Aspekt als auch nach dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
Die Öffnungen an den Lötstellen werden vorzugsweise gestochen und/oder gestanzt. Beim Stechen wird mit einer Nadel oder einem kleinen Messer die Öffnung gestochen, ohne das Material der Folie entfernt wird. Die Ränder der Öffnungen werden hier ausschließlich nach unten gebogen. Beim Stanzen wird ein Teil des Folienmaterials ausgestanzt und damit entfernt. Auch beim Stanzen können die Ränder der Öffnungen nach unten gebogen werden.
Vorzugsweise wird die Lötwelle mittels einer Mini-Wellenlötanlage erzeugt. Hierdurch wird die auf die Solarzellen ausgeübte thermische Belastung auf einen minimalen Bereich lokal begrenzt.
Nach einer Weiterbildung des Verfahren kann überschüssiges Lot an der Unterseite der Leitfolie mittels einer Glaseinrichtung weggeblasen werden. Hierbei wird vorzugsweise ein Strom vorgewärmtes inertes Gas, wie z. B. Stickstoffgas, auf die Lötstelle geblasen.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Die Zeichnungen zeigen schematisch stark vereinfacht in:
1 einen Ausschnitt einer Leitfolie in der Draufsicht, wobei die Ansicht nicht sichtbaren Leiterbahnen mittels Strichlinien dargestellt sind,
2 die Leitfolie aus 1 im Querschnitt im Bereich einer Lötstelle, und
3 den Aufbau einer Vorrichtung zum automatischen Anbringen von Solarzellen auf eine Leitfolie mittels Wellenlöten gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist eine Weiterbildung des Verfahrens gemäß der WO 2007/096752 A1 . Auf die WO 2007/096752 A2 wird vollinhaltlich bezug genommen und dieses Dokument wird in die vorliegende Beschreibung aufgenommen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Solarzellen 1 auf einer Leitfolie 2 mittels Wellenlöten angebracht. 1 zeigt schematisch einen Ausschnitt einer solchen Leitfolie 2 in der Draufsicht. Die Leitfolie 2 ist aus einer Kunststofffolie 3 (2) ausgebildet, auf welcher Leiterbahnen 4 aufgebracht sind. Die Leiterbahnen 4 sind üblicherweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung ausgebildet. Die Leiterbahnen 4 sind großteils von einer Lackschicht 5 bedeckt. Lediglich im Bereich von Kontaktstellen 6 sind die Leiterbahnen 4 freigelegt. Die Lackschicht 5 ist ein Lötstopplack, der abweisend zu Lot ist, so dass das Lot nicht im Bereich der Lackschicht 5 auf der Leitfolie 2 haften bleibt. In 2 sind die einzelnen Lagen der Folie nicht maßstabsgetreu dargestellt. In der Realität sind sie dünner.
In 1 sind die Ränder der Leiterbahnen 4 mittels Strichlinien eingezeichnet, auch wenn sie in der Realität in der Draufsicht nicht erkennbar sind. Der in 1 gezeigte Ausschnitt weist vier Sätze Kontaktstellen 6/1, 6/2, 6/3 und 6/4 auf. Ein jeder Satz von Kontaktstellen 6 umfasst 6 Kontaktstellen, die jeweils mit einer Kontaktstelle auf einer der Solarzellen zu kontaktieren sind.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Kontaktstellen 6 in der Draufsicht kreisförmig. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch möglich jede beliebige andere Form, insbesondere eine quadratische oder rechteckförmige Form zu wählen. An jeder Kontaktstelle 6 sind mehrere Durchgangslöcher 7 ausgebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Durchgangslöcher 7 einer Kontaktstelle 6 jeweils in einer 3×3 Matrix angeordnet. Sie können auch in einer beliebigen anderen Anordnung vorgesehen sein.
Die Löcher 7 sind derart ausgebildet, dass deren lichte Weite nicht größer als der Durchmesser von Flussmitteltropfen sind, mit welchen die Kontaktstellen 6 benetzt werden. Diese Flussmitteltropfen werden auf die Kontaktstellen 6 von der Unterseite der Leitfolie 2 mittels einer Düse einzeln aufgespritzt. Dadurch, dass die lichte Weite der Durchgangslöcher 7 nicht größer als der Durchmesser der Flussmitteltröpfchen ist, werden die Flussmitteltröpfchen zuverlässig im Bereich der Durchgangslöcher 7 von der Leitfolie 2 aufgefangen und benetzen die Randbereiche der Durchgangslöcher 7.
Die Durchgangslöcher 7 können mit spitzen Nadeln in die Leitfolie 2 gestochen werden. Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, mit kleinen Messern schlitzförmige Durchgangslöcher zu stechen oder zu schneiden oder mit geeigneten Stanzformen kleine Durchgangslöcher auszustechen.
Die Größe der Flussmitteltröpfchen beträgt üblicherweise 0,5 mm bis 2 mm. Dementsprechend groß ist die lichte Weite der Durchgangslöcher 7 einzustellen.
Die Durchgangslöcher 7 werden vorzugsweise mit einem Werkzeug von der Oberseite der Leitfolie 2 nach unten gestochen so dass die Ränder der Durchgangslöcher nach unten abgebogen sind (2). Hierdurch wird sichergestellt, dass beim Wellenloten das geschmolzene Lot unmittelbar mit der an der Oberseite freiliegenden Leiterbahn 4 in Berührung kommt und diese benetzt. Hierdurch ist es nicht notwendig, dass die Leiterbahn an der Unterseite der Leitfolie 2 freigelegt wird. Dies ist vorteilhaft, denn hierdurch wird vermieden, dass Lot an der Unterseite der Leitfolie 2 haftet, denn die sich an der Unterseite befindliche Kunststofffolie 3 ist entweder aus ei nem lotabweisenden Material ausgebildet oder mit einem lotabweisenden Material beschichtet.
Die Leiterbahnen 4 verbinden die Kontaktstellen 6 mehrerer Solarzellen 1 derart, dass einige der Solarzellen jeweils in Reihe geschaltet sind. Mit dem in 1 gezeigten Ausschnitt der Leitfolie 2 können 4 Solarzellen in Reihe geschaltet werden.
Nachfolgend werden die einzelnen Verfahrensschritte zum Anbringen von Solarzellen an einer Leitfolie anhand einer entsprechenden Vorrichtung, die schematisch in 3 dargestellt ist, näher erläutert:
Die Leitfolie 2 wird von einer Rolle 8 abgezogen und entlang eines Förderwegs 9 befördert, an dem die Leitfolie 2 von Rollenpaaren 10 gehalten wird.
Benachbart zur Rolle 8 ist eine Stech- bzw. Stanzstation 11 vorgesehen. Diese Stech- bzw. Stanzstation weist ein Stanzwerkzeug 12 auf, das mittels einer Kolben-/Zylindereinheit 13 auf die Leitfolie 2 absenkbar ausgebildet ist. An der Unterseite des Stanzwerkzeuges 12 sind Stechnadeln, Stechmesser oder Stanzelement angeordnet, die in die Leitfolie einschneiden. Unterhalb der Leitfolie 2 ist eine Gegenplatte 14 angeordnet, die beim Eindringen der Stech- bzw. Stanzelemente in die Leitfolie 2 dieser einen Gegendruck verleiht.
In Förderrichtung 15 folgt eine Flussmittelbeaufschlagungsstation 16, die Düsenköpfe 17 zum Besprühen der Leitfolie 2 mit Flussmittel aufweist. Die Düsenköpfe sind über eine Leitung 18 mit einem Flussmittelvorratsbehälter 19 verbunden. Die Düsenköpfe 17 weisen Düsen in der Anordnung der Durchgangslöcher 7 auf, so dass ein jedes Durchgangsloch 7 mit einem oder mehreren Tropfen aus einer Düse mit Flussmittel bespritzt wird.
Der Flussmittelbeaufschlagungsstation 16 folgt in Förderrichtung 15 eine Bestückungsstation 20 (pick and place station 20), die einen Roboterarm 21 aufweist, auf dem eine Platte 22 mit Saugnäpfen 23 angeordnet ist. Mittels der Saugnäpfe 23 werden Solarzellen 1 von einem entsprechende Vorratsbehälter (nicht dargestellt) auf genommen und mittels des Roboterarms 21 auf die Leitfolie 2 angeordnet und dort von den Saugnäpfen 23 gelöst. Die Solarzellen 1 werden derart auf der Leitfolie 2 platziert, dass Kontaktstellen der Solarzelle 1 jeweils auf entsprechenden Kontaktstellen 6 der Leitfolie 2 angeordnet sind.
Der Bestückungsstation 20 folgt in Förderrichtung 15 eine Lötstation 24. Die Lötstation 24 weist eine Miniwellenlötanlage mit einer oder mehreren Minilötwellen auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Miniwellenlötanlage verwendet, wie sie aus der DE 102 15 963 B4 bekannt ist. Diese Miniwellenlötanlage weist eine Lötanlage mit einem Lotbecken 25 auf, in dem eine Heizeinrichtung zum Schmelzen von Lot angeordnet ist. In dem Lotbecken 25 befinden sich mehrere vertikal stehende Lötdüsen 26 und eine Pumpeinrichtung, die kontinuierlich oder intermittierend flüssiges Lot durch die Lötdüsen 26 von unten nach oben pumpt, so dass an den oberen Enden der Lötdüsen 26 jeweils eine Lötwelle ausgebildet ist. Die Lötstellen 6 der Leitfolie 2 werden mit den Lötwellen in Berührung gebracht, so dass flüssiges Lot in Kontakt mit den mit Flussmitteln benetzten Rändern der Durchgangslöcher 7 tritt und durch Kapilarwirkung in den Spalt zwischen der jeweiligen Solarzelle 1 und der Leitfolie 2 eindringt. Hierdurch entsteht zwischen den Kontaktstellen der Leitfolie 2 und den Kontaktstellen der Solarzelle 1 eine Lötverbindung zur elektrischen und mechanischen Verbindung der Solarzellen 1 mit der Leitfolie 2.
Optional ist im Bereich der Lötstation 24 ein Gebläse 27 mit einer oder mehreren Düsen 28 angeordnet, um an der Unterseite der Leitfolie befindliches Lot wegzublasen. Es kann jeder Lötwelle bzw. jeder Lötdüse 26 eine separate Gebläsedüse 28 zugeordnet sein. Es ist jedoch auch möglich, mit einer Gebläsedüse 28 Lotmaterial mehrerer Lötdüsen 26 wegzublasen. Mit dem Gebläse 27 wird vorzugsweise erhitztes Inertgas, insbesondere Stickstoff auf die Lötstellen geblasen. Ein solches Gebläse 27 wird vor allem dann vorgesehen, wenn im Bereich der Durchgangslöcher 7 die Leiterbahnen 4 der Leitfolie 2 auch an deren Unterseite etwas freigelegt sind, da dann hier Lötmaterial haften kann, das hier in einer möglichst dünnen Schicht lediglich verbleiben soll.
Auf die Lötstation 24 folgt in Förderrichtung 15 eine Schneidstation 29, die ein automatisch betätigbares Schneidmesser 30 zum Abtrennen von Solarmodulen von der Leitfolienbahn aufweist. Die Schneidstation 29 weist ein Handhabungseinrichtung 31 zum Aufnehmen und Ablegen der Solarmodule auf. Die Handhabungseinrichtung 31 weist wiederum einen Roboterarm mit einer Platte mit Saugnäpfen auf, mit welcher jeweils ein Modul aufgenommen und sicher abgelegt werden kann.
Das oben erläuterte Verfahren weist folgende Vorteile auf:

– Da die Durchgangslöcher 7 eine lichte Weite aufweisen, die nicht größer als die von den Düsen der Düsenköpfe 17 abgegebenen Flussmitteltröpfchen wird kein Flussmittel durch die Löcher hindurch gespritzt sondern benetzt zuverlässig die Ränder der Durchgangslöcher 7.
– Da die Durchgangslöcher 7 mit nach unten gebogenen Rändern ausgebildet sind, wird die Oberseite der Leitfolie im Bereich der Ränder der Durchgangslöcher 7 zuverlässig mit Flussmittel benetzt und tritt im Bereich der Lötwelle unmittelbar mit dem geschmolzenen Lot in Kontakt, das aufgrund der Kapilarwirkung zwischen den Solarzellen und der Leitfolie definiert und kontrolliert angesaugt wird und sich an den Lötstellen verteilt.
– Die Unterseite der Leitfolie 2 ist vorzugsweise vollständig Lötmittel abweisend ausgebildet, so dass hier kein überschüssiges Lot haften bleibt. Weiterhin kann überschüssiges Lot weggeblasen werden. Hierdurch wird sichergestellt, dass keine zu dicken Lotaugen erzeugt werden, die die Handhabung der Solarmodule beeinträchtigen würde.
– Vorzugsweise wird das Stechen bzw. Stanzen der Durchgangslöcher 7 in einen kontinuierlichen Arbeitsablauf integriert. Dies hat den Vorteil, dass die Durchgangslöcher 7, die die Lötstellen festlegen, in exakt dem Muster auf der Leitfolie 2 eingebracht werden können, in dem die Kontaktstellen auf den Solarzellen angeordnet sind. Die Kontaktstellen 6 der Leitfolie 2, an welchen die Leiterbahnen freigelegt sind, können relativ groß dimensioniert sein, was erhebliche Toleranzen in der Posi tionierung der Durchgangslöcher 7 erlaubt. Hierdurch können fertigungsbedingte Abweichungen bei der Herstellung der Leitfolie 2 ausgeglichen werden, die sich bei langen Bahnen von Leitfolie zu erheblichen Toleranzen summieren.
– Das Verfahren ist voll automatisierbar durchführbar. Die Leitfolie kann in Förderrichtung 15 entweder kontinuierlich oder intermittierend befördert werden. Bei der intermittierenden Beförderung wird die Leitfolie zur Bearbeitung an den einzelnen Stationen jeweils angehalten, wobei die in unterschiedlichen Abständen an der Leitfolie angeordneten Arbeitsstationen gleichzeitig in Betrieb sind.

Beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird das Flussmittel in Form einzelner Tropfen mittels einer Düse aufgespritzt. Zum Auftragen von Flussmittel können jedoch auch beliebige andere Verfahren verwendet werden, wie z. B. das Aufsprühen mittels einer Sprühdüse oder das Auftragen mittels eines Stempels. Vorzugsweise wird das Flussmittel von unten auf die Folie aufgetragen. Es ist jedoch auch möglich, das Flussmittel von oben auf die Folie aufzubringen.
Die Erfindung ist vor allem zum Anbringen von Solarzellen an eine Leitfolie vorgesehen. Sie ist jedoch auch zum Anbringen anderer Gegenstände, wie z. B. elektronischer Bauteile, an eine Leitfolie geeignet. Die Erfindung ist besonders vorteilhaft zum Anbringen von Gegenständen an eine Leitfolie, die empfindlich gegenüber Flussmittel sind. Weiterhin ist das erfindungsgemäße Verfahren einfach automatisierbar.

1: Solarzelle
2: Leitfolie
3: Kunststofffolie
4: Leiterbahn
5: Lackschicht
6: Kontaktstelle
7: Durchgangsloch
8: Rolle
9: Förderweg
10: Rollenpaar
11: Stech- bzw. Stanzstation
12: Stanzwerkzeug
13: Kolben-/Zylindereinheit
14: Gegenplatte
15: Förderrichtung
16: Flussmittelbeaufschlagungsstation
17: Düsenkopf
18: Leitung
19: Flussmittelvorratsbehälter
20: Bestückungsstation
21: Roboterarm
22: Platte
23: Saugnapf
24: Lötstation
25: Lötbecken
26: Lötdüse
27: Gebläse
28: Gebläsedüse
29: Schneidstation
30: Schneidmesser
31: Handhabungseinrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102006035626 A1 [0003]
- WO 2007/096752 A2 [0004, 0006, 0026]
- WO 2007/096752 A1 [0026]
- DE 10215963 B4 [0039]

Claims

Verfahren zum Anbringen von Solarzellen (1) an einer Leitfolie (2) mittels Wellentöten, wobei folgende Schritte aufeinander folgend ausgeführt werden: – Auftragen von Flussmitteltropfen im Bereich von Lötstellen (6), wobei die Leitfolie (2) im Bereich einer jeden Lötstelle (6) mehrere Öffnungen (7) aufweist, – Anordnen der Solarzellen (1) auf der Oberseite der Leitfolie (2), und – Löten der Lötstellen (6) mittels einer Lötwelle, wobei das geschmolzene Lot von unten durch die Öffnungen (7) der Leitfolie (2) hindurch tritt und die Leitfolie (2) und die Solarzellen (1) miteinander verbindet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die lichte Weite der Öffnungen (7) in der Leitfolie (2) nicht größer als 2 mm, vorzugsweise nicht größer als 1 mm bzw. 0,5 mm ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Auftragen des Flussmittels in Form von Tropfen die lichte Weite der Öffnungen nicht größer als der Durchmesser der Flussmitteltropfen ist.
Verfahren zum Anbringen von Solarzellen (1) an einer Leitfolie (2) mittels Wellenföten, wobei folgende Schritte aufeinander folgend ausgeführt werden: – Auftragen von Flussmittel im Bereich von Lötstellen (6), wobei die Leitfolie (2) im Bereich einer jeden Lötstelle (6) zumindest eine Öffnung (7) aufweist, deren Rand nach unten gebogen ist, – Anordnen der Solarzellen (1) auf der Oberseite der Leitfolie (2), und – Löten der Lötstellen (6) mittels einer Lötwelle, wobei das geschmolzene Lot von un ten durch die Öffnungen (7) der Leitfolie (2) hindurch tritt und die Leitfolie (2) und die Solarzellen (1) miteinander verbindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitfolie (2) im Bereich einer jeden Lötstelle (6) zumindest eine Öffnung (7) aufweist, deren Rand nach unten gebogen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Flussmittel auf die Leitfolie (2) gespritzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leitfolie (2) verwendet wird, die an der Unterseite mit einer passiven Schicht beschichtet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leitfolie (2) verwendet wird, in die die Öffnungen (7) an den Lötstellen (6) gestochen und/oder gestanzt sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lötwelle mittels einer Miniwellenlötanlage erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Lötvorgang überschüssiges Lot an der Unterseite der Leitfolie (2) mittels einer Glaseinrichtung (27, 28) weggeblasen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbringen von Solarzellen (1) an einer Leitfolie (2) mittels Wellenlöten in einer automatisch arbeitenden Vorrichtung erfolgt, in welcher die Folie (2) mittels Walzen oder Rollen (10) transportiert wird.
Solarzellenmodul bestehend aus einer Leitfolie (2) und mehreren Solarzellen (1), hergestellt nach einem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 11.
Vorrichtung zum Anbringen von Solarzellen (1) an einer Leitfolie (2) mittels Wellenlöten, umfassend – eine Transporteinrichtung (10) zum Befördern der Leitfolie (2), – eine Bestückungseinrichtung (20) zum Anordnen einzelner Solarzellen (1) auf der Leitfolie (2), – eine oder mehrere Lötdüsen (26) zum Erzeugen von Minilötwellen, – eine Steuereinrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11.