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1. Technisches Gebiet:
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Assemblierung und
Verlötung
von Solarzellen bei der Herstellung von Solarmodulen.
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2. Stand der Technik:
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Solarmodule
aus kristallinen Solarzellen bestehen aus einer Vielzahl einzelner
Solarzellen, die elektrisch miteinander verbunden sind. Auf der
zur Sonne gewandten Seite besitzt das Modul in der Regel eine lichtdurchlässige, transparente
Glasscheibe („Frontglas”) als Witterungsschutz.
Die Herstellung der Module erfolgt schrittweise, indem zunächst mehrere
Zellen auf einer Lötmaschine
(„Stringer”) zu Reihen
(„Strings”) über Kontaktmittel
miteinander verbunden werden. Hierfür besitzen herkömmliche Solarzellen
auf ihrer optisch aktiven Vorder- und auf ihrer Rückseite
jeweils ein oder mehrere parallele Kontaktstreifen, auf welche die
Kontaktmittel, in der Regel Flachdrähte mit einem Kupferkern („Kontaktbänder”) und einer äußeren Zinnbeschichtung,
aufgelötet
werden. Dabei wird jede Zelle einzeln gelötet. Die Kontaktbänder weisen üblicherweise
etwa die doppelte Länge
einer Solarzelle auf und verbinden jeweils zwei Zellen miteinander.
Da die technische Stromrichtung der Zellen entsprechend ihres p-n-Übergangs
jeweils gleich gerichtet ist, verbinden die Kontaktbänder jeweils
die Vorderseite einer Zelle mit der Rückseite der nächsten Zelle.
Auf diese Weise werden z. B. Strings mit zehn Zellen hergestellt. Diese
fertigen Strings werden, z. B. mit einem Vakuumgreifer, angehoben,
und nebeneinander auf das vorbereitete Frontglas aufgelegt. Es liegen
dann z. B. sechs Strings zu je zehn Zellen nebeneinander, insgesamt
befinden sich in dem fertigen Modul dann sechzig Zellen. Die nebeneinander
liegenden Strings werden schließlich
an ihren Enden untereinander querverschaltet.
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Der
Lötprozess
in einem Stringer läuft
normalerweise wie folgt ab:
- a. Die (evtl. mit
Flussmittel benetzten) Kontaktbänder
werden auf den Löttisch
aufgelegt;
- b. die (evtl. mit Flussmittel benetzte) Zelle wird bündig mit
den dafür
vorgesehen Kontaktflächen ihrer
Rückseite
auf die Kontaktbänder
aufgelegt;
- c. die (evtl. mit Flussmittel benetzten) Kontaktbänder für die Zellvorderseite
werden auf die entsprechenden Kontaktflächen der Vorderseite der Zelle gelegt;
- d. die Kontaktbänder
werden mittels Niederhaltern auf die Vorder- und Rückseite
der Zelle gedrückt;
- e. durch Hitzeeintrag in die Bänder und/oder Zelle werden
die Bänder
auf beiden Zellseiten mit der Zelle verlötet (als Lötverfahren kommen z. B. Stempellöten, Heißluftlöten, Infrarotlöten, Induktionslöten, Flammlöten, Laserlöten, zum
Einsatz);
- f. nach dem Erstarren der Lötverbindung
werden die Niederhalter entfernt und die verlötete Zelle eine Position weiterbewegt;
- g. eine neue Zelle wird auf die überstehenden Enden der mit
der Vorderseite der vorangegangenen Zelle verlöteten Kontaktbänder aufgelegt,
darauf erneut Lötbänder gelegt,
beidseitig verlötet,
weiterbewegt, etc..
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Auf
diese Weise entsteht ein String aus Zellen. Der fertige String wird
danach von der Maschine abgenommen und auf das Modul aufgelegt.
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Das
beschriebene Verfahren besitzt mehrere Nachteile. Da jede Zelle
einzeln verlötet
wird, und für den
Stringer ein hoher Durchsatz gefordert wird, steht für den Lötprozess
in der Massenfertigung nur ein kurzer Zeitraum (ca. drei bis fünf Sekunden)
zur Verfügung.
Die Zelle wird also schnell erhitzt und kühlt auch schnell wieder ab.
Aufgrund der schnellen Temperaturwechsel, den auftretenden lokalen
Temperaturgradienten, sowie den unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten
des Kontaktbandes und der Silizium-Solarzelle treten in der Zelle
mechanische Spannungen auf, was die folgenden Probleme mit sich
führt:
- a. Zellbruch
- b. Ausbrüche
im Silizium der Solarzelle unterhalb der Kontaktbänder („Crystal
Cleaving”)
- c. die Zelle verformt sich („Warping”). Dies kann ebenfalls zu
einem Bruch oder Schädigung
führen,
entweder direkt bei der Lötung,
oder im darauf folgenden Prozessschritt, d. h. dem Einlaminieren
der Zellen Die Probleme nehmen stark zu, je dünner die Solarzellen werden.
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3. Darstellung der Erfindung:
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beschriebenen Probleme
zu vermeiden. Insbesondere soll ein Herstellungsverfahren für Solarmodule
aus kristallinen Zellen bereitgestellt werden, das ein langsameres
und schonendes Verlöten
der Zellen unter den Bedingungen konkurrenzfähiger Massenfertigung ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe durch das in Anspruch 1 beschriebene Verfahren ermöglicht.
Vorteilhafte Ausführungen
sind in den Unteransprüchen
beschrieben.
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Die
Erfindung beruht auf dem Gedanken, dass zuerst die komplette Zellmatrix,
bestehend aus allen Solarzellen eines Moduls zusammen mit allen Kontaktmitteln
und allen Lötmitteln
assembliert, d. h. in der gewünschten
Anordnung auf einer Grundplatte aufgelegt wird, ohne die Zellen
dabei zu verlöten.
Dabei wird auf jede einzelne Zelle eine Halteplatte positioniert,
die durch ihr Eigengewicht jeweils die Kontaktmittel und die Lötmittel
auf den Zellen fixiert, und die Zelle gleichzeitig flachdrückt. Das
Lötmittel
wird bei der Assemblierung zwischen den Kontaktmitteln und den Kontaktflächen der
Solarzellen eingebracht. Die komplett assemblierte Zellmatrix wird
dann langsam und vollflächig
bis zum Schmelzpunkt des Lötmittels
erwärmt,
und danach wieder langsam abgekühlt
(über einen
Zeitraum von mehreren Minuten). Das Kernstück des vorgeschlagenen Prozesses
ist die Halteplatte. Diese Halteplatte entspricht in Länge und
Breite etwa den zu verlötenden
Zellen. Sie besteht aus einem hitzefesten Material, das die zum
Löten erforderliche
Erwärmung
ohne Beschädigungen übersteht.
Hierzu eignen sich etwa entsprechende Glas-, Metall- oder Mineralarten.
Die Dicke der Halteplatten wird entsprechend gewählt, so dass sich aus dem Eigengewicht
der Halteplatte- die
gewünschte Niederhaltekraft
ergibt. Die Halteplatte erfüllt
somit mehrere Funktionen während
des Herstellungsprozesses: Sie sorgt für das Andrücken der Kontaktmittel und
der Lötmittel
während
des Lötvorgangs,
das Flachdrücken
der Solarzellen während
des Abkühlvorgangs
(zur Verhinderung des Zellwarpings) und bewirkt aufgrund der ihr
eigenen Wärmespeicherung eine
lokal gleichmäßigere Verteilung
der Wärme
und eine Verlangsamung des Abkühlungsprozesses
in den Zellen. Material und Form der Kontaktmittel und Lötmittel
werden abhängig
vom Material und Form der Kontaktflächen auf den zu verlötenden Solarzellen
so gewählt,
dass durch den Lötvorgang
eine elektrische Verbindung zwischen den Solarzellen hergestellt
wird. In der Regel werden als Kontaktmittel Kupferelemente und als
Lötmittel
Zinn in fester Form („Lötplättchen”) oder
als Paste („Lötpaste”) verwandt. Bei
der Assemblierung und Verlötung
herkömmlicher Solarzellen
(d. h. Zellen mit Kontaktflächen
auf der Vorder- und Rückseite)
können
die Solarzellen bei der Assemblierung sowohl mit der optisch aktiven Vorderseite
nach oben als auch nach unten auf der Grundplatte ausgerichtet werden,
da die Kontaktstreifen auf der Vorder- und Rückseite an denselben Stellen
verlaufen. Bei der Anordnung mit der optisch aktiven Vorderseite
nach unten werden die Halteplatten dabei auf der Rückseite
der Solarzellen positioniert.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
besitzt den Vorteil, dass im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren ein wesentlich
längerer
Zeitraum für
die Verlötung
zur Verfügung
steht. Hierdurch werden deutlich langsamere Erhitzungs- und Abkühlungsvorgänge ermöglicht,
durch welche die beschriebenen Probleme der herkömmlichen Herstellungsverfahren
vermieden werden. Durch die langsame Erwärmung und Abkühlung bildet
sich eine gleichmäßige Wärmeverteilung
(d. h. lokale Temperaturgradienten und die daraus entstehenden mechanischen
Spannungen werden verhindert). Schnelle Temperaturwechsel („Temperaturschocks”) für die Zelle
werden ebenfalls verhindert. Die durch die unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten
entstehenden mechanischen Spannungen zwischen Silizium (Solarzelle)
und Kupfer (Kontaktmittel) bauen sich nur langsam auf, und können größtenteils
durch Fließvorgänge abgebaut
werden. Das Verbiegen der Zellen („Warping”) wird dadurch verhindert,
dass die Zellen während
des gesamten Erwärmungs-
und Abkühlvorgangs
von den Halteplatten flachgedrückt
werden. Durch die langsameren Prozesse ergibt sich insgesamt ein
deutlich größeres Prozessfenster
für den
Lötvorgang,
d. h. Zellen unterschiedlicher Hersteller sind problemlos auf derselben
Maschine verarbeitbar, ohne dass die Temperatur- und Zeit-Parameter
derart verändert werden
müssten,
dass der Durchsatz darunter leidet. Das langsamere Erwärmen und
Abkühlen
des Lötzinns
führt zu
einer höheren
Qualität
der Lötverbindung,
die höheren
Abzugskräften
standhält.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
hängt der
Durchsatz der Maschine nicht von der Länge der Strings ab. Beispielsweise
können
sechs Strings zehn Zellen genauso schnell wie zehn Strings sechs
Zellen aufgebracht werden. Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert einen
geringeren Platzbedarf und ermöglicht
eine kostengünstigere
Realisierung als die herkömmliche
Lösung,
bei der mehrere Einzelmaschinen für die Herstellung der Strings
(Stringer), die Assemblierung (Layup) und die Querverschaltung erforderlich
sind. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können in
derselben Maschine hingegen auch die Querverschaltungs-Bänder am Rand der Zellmatrix aufgebracht
und im selben Lötschritt
verlötet
werden. Nach dem Abkühlen
kann am selben Werkplatz die Verkapselungsfolie und das Frontglas
aufgebracht und auch die Rückseite
des Moduls angebracht werden, indem der Verbund sodann um einhundertachtzig
Grad gedreht wird. In diesem Fall müssen die Zellen nach dem Auflegen
auf die Grundplatte nicht mehr mit Greifern berührt werden. Mit dem erfindungemäßen Verfahren
können
mithin sämtliche
Schritte auf demselben Werkplatz erfolgen. Schließlich können mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren
auch einzelne Strings hergestellt werden, indem eine entsprechend
kleinere Grundplatte (etwa mit der Fläche eines Strings) gewählt wird
und lediglich eine einreihige Zellmatrix assembliert und gelötet wird.
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Eine
besonders einfache Einbringung des Lötmittels wird erreicht, indem
als Kontaktmittel zur Verbindung der Zellen Elemente mit einem Kupferkern
und einer äußeren festen
Zinnbeschichtung verwandt werden. In dieser Ausführungsform entfällt das Einbringen
eines separaten Lötmittels
als eigener Zwischenschritt bei der Assemblierung der Zellmatrix.
Bei der Assemblierung und Verlötung
herkömmlicher
Solarzellen (d. h. Zellen mit Kontaktflächen auf der Vorder- und Rück seite)
sind diese Kontaktmittel vorzugsweise als Flachdrähte mit
einem Kupferkern („Kontaktbänder”) und einer äußeren festen
Zinnbeschichtung ausgeführt.
Um die Infrarotdurchlässigkeit
zu gewährleisten,
werden die Halteplatten vorzugsweise aus Quarzglas hergestellt.
Dies ermöglicht
die Verlötung
der Zellmatrix im Wege des Infrarotlötens durch Bestrahlung mit
einem großflächigen Infrarotstrahler.
In dieser Ausführungsform
besteht vorzugsweise auch die Grundplatte aus Glas, um einem gleichmäßigeren
Wärmeeintrag
durch gleichzeitige Bestrahlung der Vorder- und Rückseite
der Zellmatrix zu ermöglichen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
sind in die Halteplatte korrespondierend zu dem Verlauf der Kontaktflächen auf
der Zelle Reihen von Löchern oder
Langlöchern
eingearbeitet, d. h., genau an den Stellen, an denen die Kontaktmittel
auf die Zelle gelötet
werden sollen. Dies ermöglicht
den Transport und die Positionierung der Kontaktmittel mit einem Vakuumsauger.
Bei dieser Ausführungsform
wird die Halteplatte mit einem Vakuumsauger angesaugt, der an einem
Greiferarm befestigt ist. Der Vakuumsauger saugt einerseits die
Halteplatte selbst an, andererseits saugt er Luft durch die Lochreihen
bzw. Langlöcher.
Der Greifer positioniert nun die Platte über das bereitliegende Kontaktmittel.
Die Kontaktmittel werden durch die Lochreihen angesaugt und haften
somit unten an der Halteplatte. Der Greiferarm bewegt die Halteplatte
sodann mitsamt dem Kontaktmittel an die gewünschte Position auf eine Solarzelle
innerhalb der Zellmatrix. Das Vakuum wird abgeschaltet und der Greiferarm
wieder entfernt, d. h. sowohl die Kontaktmittel als auch die Halteplatte
bleiben auf der Zelle zurück:
Die Kontaktmittel liegen auf der richtigen Position und werden vom
Gewicht der Halteplatte fixiert und auf der Zelloberfläche angedrückt. Diese Ausführungsform
ermöglicht
die einfache automatische Assemblierung der Zellmatrix. Die Solarzellen und
die Halteplatten nebst Kontaktmittel können abwechselnd mit Greifarmen
mit Vakuumsaugern auf der Grundplatte positioniert werden. In dieser
Ausführungsform
kann das Transportieren und Andrücken
der Querverschaltungsbänder
ebenfalls durch entsprechend geeignete Halteplatten erfolgen, welche
zusammen mit den Querverschaltungsbändern auf der Grundplatte positioniert
werden, bevor sie in den Lötvorgang
eingebracht wird.
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In
einer weiteren besonderen Ausführungsform
ist der Greiferarm für
die Halteplatten und Kontaktmittel zweigeteilt und besitzt zwei
Vakuumsaugköpfe.
Der zweite Saugkopf verfügt über eine
eigene, fest montierte Halteplatte mit Lochreihen. Hierdurch wird
es ermöglicht,
Kontaktmittel mit doppelter Zelllänge während des Transports und der
Positionierung auf ihrer gesamten Länge (doppelte Zell-Länge) zu fixieren. Herkömmliche
Zellen besitzen durchgehende streifenförmige Kontaktflächen auf
der Zellvorder- und Zellrückseite.
Zu ihrer Verbindung werden als Kontaktmittel streifenförmige Flachdrähte („Kontaktbänder”) genutzt,
die etwa die doppelte Länge
einer Solarzelle besitzen. Sie verbinden jeweils zwei Zellen miteinander,
indem die Vorderseite einer Zelle mit der Rückseite der nächsten Zelle
verbunden wird. Die zweite Halteplatte hat in dieser Ausführungsform nur
die Funktion, den sicheren Transport der Kontaktbänder bis
zur Ablageposition zu gewährleisten.
Sie ist fest am Saugkopf montiert und wird nicht mit auf der Matrix
abgelegt.
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Zur
Assemblierung und Verlötung
von Rückkontaktzellen
(„Back
Contact Zellen”)
werden als Kontaktmittel vorzugsweise Verbinderplättchen eingesetzt.
Rückkontaktzellen
sind Zellen, bei denen sämtliche
Kontakte auf der Zell-Rückseite
angebracht sind. Die Zellen werden ausschließlich über diese rückseitigen Kontakte miteinander
verlötet,
d. h., die Kontaktmittel verbinden jeweils die Rückseite einer Zelle mit der
Rückseite
der nächsten
Zelle. Bei der Verarbeitung von Rückkontaktzellen können die Verbinderplättchen ebenfalls
mittels Halteplatten durch Vakuum-Saugköpfe transportiert werden. Hierzu
geeignete Halteplatten haben ungefähr die Länge und Breite der Zellen,
sowie geeignete Ansauglöcher für die Verbinderplättchen.
Die Verbinderplättchen werden
entsprechend den Kontaktbändern
transportiert und zusammen mit den Halteplatten auf den Kontakten
der Zellen abgelegt, so dass sie durch diese fixiert und angedrückt werden.
Sofern sich die Kontakte der Rückkontaktzellen
jeweils an gegenüberliegenden
Rändern
der Zellrückseite
befinden, werden Verbinderplättchen
und Halteplatten mit ihrer Mitte auf dem Zwischenraum zwischen zwei
Zellen positioniert, d. h., sie werden jeweils etwa zur Hälfte auf
zwei unterschiedlichen Zellen aufgelegt.
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In
einer weiteren Ausführungsform
werden die Querverschaltungs-Bänder
ebenfalls mittels eigenen Halteplatten transportiert. Hierzu geeignete Querverschal tungsbänder-Halteplatten
haben etwa die Länge
und mindestens die Breite der Querverschaltungsbänder. Sie sind ebenfalls mit
Lochreihen versehen, durch welche sie die Querverschaltungsbänder ansaugen.
Die Querverschaltungsbänder werden
wie die Kontaktbänder
mit einem Vakuum-Saugkopf transportiert und zusammen mit den Querverschaltungsbänder-Halteplatten
abgelegt, so dass sie durch diese fixiert und angedrückt werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
wird nachstehend zur Veranschaulichung anhand zweier Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben:
1 ist
eine schematische Darstellung von drei assemblierten Solarzellen
mit Kontaktbändern
in Aufsicht. 2 ist eine schematische Darstellung
von drei assemblierten Solarzellen mit Kontaktbändern in Seitenansicht. 3 zeigt
die Rückseite
einer kristallinen Solarzelle mit drei Kontaktflächen in Aufsicht. 4 zeigt
die optisch aktive Vorderseite einer kristallinen Solarzelle mit
drei Kontaktflächen
in Aufsicht. 5 ist eine schematische Ausschnittsdarstellung eines
zweigeteilten Greifarms mit zwei Vakuumsaugköpfen in Seitenansicht. 6 zeigt
eine Halteplatte aus Quarzglas mit drei Lochreihen in Aufsicht. 7 ist
eine schematische Darstellung von drei assemblierten Solarzellen
mit Kontaktbändern
und Halteplatten in Aufsicht. 8 ist eine
schematische Darstellung von drei assemblierten Solarzellen mit
Kontaktbändern
und Halteplatten in Seitenansicht. 9 ist eine
schematische Darstellung einer fertig belegten Zellmatrix mit 30
Solarzellen mit Kontaktbändern
und 30 Halteplatten in Aufsicht. 10 ist
eine schematische Darstellung einer fertig belegten Zellmatrix mit Querverschaltungsbändern in
Aufsicht. Eine Grundplatte aus Glas mit der Größe des herzustellenden Solarmoduls
wird auf den Assembliertisch bereitgestellt. Drei mit Flussmittel
benetzte Kontaktbänder 1, 1', 1'' für die Rückseite 2 der ersten
Solarzelle 3 werden an deren Platz auf die Grundplatte
aufgelegt. Alle Kontaktbänder
sind als Flachdrähte
mit einem Kupferkern und einer äußeren Zinnbeschichtung
ausgestaltet. Die mit Flussmittel benetzte erste Solarzelle 3 wird
automatisch mit einem Greifarm auf die Grundplatte aufgelegt. Sie
besitzt jeweils drei parallel über die
Zellfläche
verlaufende streifenförmige
Kontaktflächen 4, 4', 4'', 4''', 4'''', 4''''' auf Vorder- und Rückseite.
Ein zweigeteilter Greiferarm mit zwei Vakuumsaugköpfen 5, 5' nimmt zunächst eine
Halteplatte 6 aus Quarzglas und dann drei Kontaktbänder 7, 7', 7'' auf und legt die Halteplatte 6 nebst
den Kontaktbändern
auf der Vorderseite 8 der Solarzelle auf der Grundplatte
ab. Hierzu weist die Halteplatte 6 drei Reihen von Löchern 9, 9', 9'' auf, die mit dem Verlauf der Kontaktflächen 4, 4', 4'' auf den Solarzellen korrespondieren.
Durch diese Löcher
hindurch werden die Kontaktbänder 7, 7', 7'' angesaugt. Die Halteplatte 6 besitzt
etwa dieselbe Länge
und Breite wie die Solarzelle 3. Die Kontaktbänder 7, 7', 7'' besitzen etwa die doppelte Länge einer
Solarzelle (und der Halteplatten). Der zweite Saugkopf 5' verfügt über eine
eigene fest montierte Halteplatte 10 mit Lochreihen, mit
der die Kontaktbänder 7, 7', 7' während des Transports
fixiert werden, soweit sie über
die aufgenommene Halteplatte 6 hinausragen. Die Halteplatte 6 bleibt
mit den Kontaktbändern 7, 7', 7' auf der Solarzelle 3 liegen
und fixiert durch ihr Gewicht die abgelegten Kontaktbänder 7, 7', 7' und die Solarzelle 3. Die
Hälfte
der Kontaktbänder 7, 7', 7' ragt über die Solarzelle 3 hinaus.
Auf sie wird mit einem Greifarm die nächste Solarzelle 11 aufgelegt.
Die Kontaktbänder 7, 7', 7' verlaufen so
jeweils zur Hälfte
zwischen Halteplatte und Vorderseite einer Solarzelle und Grundplatte
und Rückseite
der nächsten
Zelle und verbinden die Kontaktflächen der Vorderseite einer Zelle
jeweils mit den Kontaktflächen
der Rückseite der
nächsten
Zelle. Diese Schritte werden so lange wiederholt, bis die gesamte
Grundplatte mit allen Solarzellen und Kontaktbändern belegt und die Zellmatrix 12 vollständig ist,
wobei jede Zelle und die darauf/darunter liegenden Kontaktbänder mit
ihrer entsprechenden darauf liegenden Halteplatte belegt ist und
dadurch fixiert wird. Die auf diese Weise belegte Grundplatte wird
nun an die nächste
Position in der Maschine gebracht, wo die Querverschaltungsbänder 13, 13', 13'', 13''', 13'''' aufgebracht
werden: Ein Greiferarm mit einem Vakuumsaugkopf nimmt zunächst eine
Querverschaltungsbänder-Halteplatte 14 aus
Quarzglas und dann ein mit Flussmittel benetztes Querverschaltungsband 13 auf
und legt die Querverschaltungsbänder-Halteplatte 14 nebst
dem Querverschaltungsband auf die zu miteinander zu verbinden Kontaktbänder an
den Enden zweier Solarzellenreihen ab. Hierzu weist die Querverschaltungsbänder-Halteplatte 14 eine
Reihe von Löchern 15 auf,
die mit der Form des Querverschaltungsbandes 13 korrespondieren.
Durch diese Löcher
hindurch wird das Querverschaltungsband 13 angesaugt. Die
Querverschaltungsbänder-Halteplatte 14 bleibt
auf dem Querverschaltungsband 13 liegen und fixiert dieses
durch ihr Gewicht. Die auf diese Weise belegte Grundplatte wird
an die nächste
Position in der Maschine gebracht, wo sie gleichzeitig von oben und
unten mit einem großflächigen Infrarotstrahler bestrahlt
wird, wodurch sich die Zellen, Kontaktbänder, Querverschaltungsbänder, Grundplatte
und Halteplatten erwärmen.
Nach Erreichen der Schmelztemperatur wird der Infrarotstrahler abgeschaltet.
Die Grundplatte wird an eine Warteposition gebracht und kühlt langsam
auf Umgebungstemperatur ab. Die Zeitdauer wird durch die thermischen
Massen der Grundplatte und der Glashalteplatten bestimmt. Sobald
alles abgekühlt
ist, werden die oben auf jeder Zelle liegenden Halteplatten entfernt
und das Modul mit den übrigen
Komponenten versehen (Frontglas, Verkapselungsfolien, Rückseitenfolie,
Rahmen). 11 ist eine schematische Darstellung
der Rückseiten
von drei nebeneinander liegenden Rückkontaktzellen in Aufsicht. 12 ist
eine schematische Darstellung der Rückseiten von drei assemblierten Rückkontaktzellen
mit Verbinderplättchen
in Aufsicht. 13 ist eine schematische Darstellung
der Rückseiten
von drei assemblierten Rückkontaktzellen
mit Verbinderplättchen
und Halteplatten in Aufsicht, wobei die Verbinderplättchen unter
den Halteplatten verborgen sind. 14 ist
eine schematische Darstellung von drei assemblierten Rückkontaktzellen mit
Verbinderplättchen
und Halteplatten in Seitenansicht. Eine Grundplatte aus Glas mit
der Größe des herzustellenden
Solarmoduls wird auf dem Assembliertisch bereitgestellt. Die erste
Rückkontaktzelle 16 wird
an ihren Platz auf der Grundplatte aufgelegt. Auf der Rückseite 17 der
Zelle sind am linken und rechten Rand Kontaktflächen 18, 18', 18'', 18'''. 18'''', 18''''' angebracht. Die linke Seite einer
Zelle muss mit der rechten Seite der nächsten Zelle verbunden werden.
Die zweite Rückkontaktzelle 19 wird
an ihren Platz auf der Grundplatte aufgelegt, so dass die Kontaktflächen der
ersten und zweiten Zelle nebeneinander positioniert sind. Ein Greiferarm
mit einem Vakuumsaugkopf nimmt zunächst eine Halteplatte aus Quarzglas
und dann ein Verbinderplättchen 20 auf, und
legt die Halteplatte 21 nebst dem Verbinderplättchen 20 auf
den Rückseiten 17, 22 der
beiden Zellen ab: eine Hälfte
der Halteplatte liegt auf der ersten Zelle 16, die andere
Hälfte
der Halteplatte liegt auf der zweiten Zelle 19, in der
Mitte liegt das Verbinderplättchen 20 auf
den Kontaktflächen 18, 18', 18'', 18'''. 18'''', 18''''' der beiden Zellen. Hierzu weist
die Halteplatte 21 geeignet in Reihe angeordnete Löcher 23 auf,
die mit der Form des Verbinderplättchens 20 korrespondieren.
Durch diese Löcher 23 hindurch
wird das Verbinderplättchen
angesaugt. Die Halteplatte 22 besitzt etwa dieselbe Länge und
Breite wie die Solarzelle. Die Verbinderplättchen sind als Kupferblech mit
einer äußeren Zinnbeschichtung
ausgestaltet. Die Halteplatte 21 bleibt mit dem Verbinderplättchen 20 auf
den Solarzellen 16, 19 liegen und fixiert durch ihr
Eigengewicht das abgelegte Verbinderplättchen 20 und die
Zellen 16, 19. Die nächste Rückkontaktzelle 24 wird
neben der zweiten Zelle 19 aufgelegt, so dass nun eine
weitere Halteplatte 25 mit angesaugtem Verbinderplättchen 26 aufgelegt
werden kann. Die eine Hälfte
der Halteplatte 25 liegt auf der zweiten Zelle 19,
die andere Hälfte
auf der dritten Zelle 24. Diese Schritte werden so lange
wiederholt, bis die gesamte Grundplatte mit allen Solarzellen und
Verbinderplättchen
belegt ist, wobei jede Halteplatte jeweils zur Hälfte auf einer Zelle und zur
Hälfte
auf der benachbarten Zelle aufgelegt wird, und die darunter liegenden
Verbinderplättchen
und Zellen durch ihr Gewicht fixiert. Die auf diese Weise belegte
Grundplatte wird nun an die nächste
Position in der Maschine gebracht, wo sie gleichzeitig von oben
und unten mit einem großflächigen Infrarotstrahler
bestrahlt wird, wodurch sich die Zellen, Verbinderplättchen, Grundplatte
und Halteplatten erwärmen.
Nach Erreichen der Schmelztemperatur wird der Infrarotstrahler abgeschaltet.
Die Grundplatte wird an eine Warteposition gebracht und kühlt langsam
auf Umgebungstemperatur ab. Die Zeitdauer wird durch die thermischen
Massen der Grundplatte und der Glashalteplatten bestimmt. Sobald
alles abgekühlt
ist, werden die oben auf jeder Zelle liegenden Halteplatten entfernt
und das Modul mit den übrigen
Komponenten versehen (Frontglas, Verkapselungsfolien, Rückseitenfolie,
Rahmen).
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4. Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
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1 ist
eine schematische Darstellung von drei assemblierten Solarzellen
mit Kontaktbändern
in Aufsicht
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2 ist
eine schematische Darstellung von drei assemblierten Solarzellen
mit Kontaktbändern
in Seitenansicht
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3 zeigt
die Rückseite
einer kristallinen Solarzelle mit drei Kontaktflächen in Aufsicht
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4 zeigt
die optisch aktive Vorderseite einer kristallinen Solarzelle mit
drei Kontaktflächen
in Aufsicht
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5 ist
eine schematische Ausschnittsdarstellung eines zweigeteilten Greifarms
mit zwei Vakuumsaugköpfen
in Seitenansicht
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6 zeigt
eine Halteplatte aus Quarzglas mit drei Lochreihen in Aufsicht
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7 ist
eine schematische Darstellung von drei assemblierten Solarzellen
mit Kontaktbändern und
Halteplatten in Aufsicht
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8 ist
eine schematische Darstellung von drei assemblierten Solarzellen
mit Kontaktbändern und
Halteplatten in Seitenansicht
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9 ist
eine schematische Darstellung einer fertig belegten Zellmatrix mit
30 Solarzellen mit Kontaktbändern
und 30 Halteplatten in Aufsicht
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10 ist
eine schematische Darstellung einer fertig belegten Zellmatrix mit
Querverschaltungsbändern
in Aufsicht
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11 ist
eine schematische Darstellung der Rückseiten von drei nebeneinanderliegenden Rückkontaktzellen
in Aufsicht
-
12 ist
eine schematische Darstellung der Rückseiten von drei assemblierten
Rückkontaktzellen
mit Verbinderplättchen
in Aufsicht
-
13 ist
eine schematische Darstellung der Rückseiten von drei assemblierten
Rückkontaktzellen
mit Verbinderplättchen
und Halteplatten in Aufsicht
-
14 ist
eine schematische Darstellung von drei assemblierten Rückkontaktzellen
mit Verbinderplättchen
und Halteplatten in Seitenansicht
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5. Gewerbliche Anwendbarkeit:
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
eignet sich zur Herstellung von Solarmodulen aus kristallinen Solarzellen.