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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
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Die Probleme nehmen stark zu, je dünner die Solarzellen werden.
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Die
US 4 491 681 A offenbart ein Verfahren zur Assemblierung und Verlötung von Solarzellen, wobei zur Verbindung der Solarzellen Kontaktmittel verwendet werden, mit den Verfahrensschritten a) Assemblierung der Solarzellen, Kontaktmittel und Lötmittel auf einer Grundplatte zu einer Zellreihe (String), wobei auf jeder Solarzelle eine Halteplatte positioniert wird und b) ganzflächige Erwärmung der Zellmatrix bis zum Schmelzpunkt des Lötmittels. Die US 4 491 681 A schlägt hierbei keine Verfahrensschritte oder Mittel vor, wie der Transport und die Positionierung der Kontaktmittel, Lötmittel und Halteplatten erfolgen können. Ein manueller Transport und eine manuelle Anordnung der Komponenten sind ungenau und kosten- und zeitaufwendig und ermöglichen keine effektive Massenproduktion. Ferner sieht das Verfahren lediglich die Herstellung von Zellreihen (Strings) vor, nicht jedoch einer kompletten Zellmatrix, bestehend aus allen Solarzellen eines Moduls.
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Die
DE 34 23 172 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer Solarbatterie, bei welchem mehrere Solarbatteriezellen in Reihe zwischen Weichelementen, die eine Mehrzahl elektrischer Leiter entlang der Anordnungsrichtung der Solarbatteriezellen aufweisen, sandwichartig angeordnet und ein- oder beidseitig bestrahlt werden. Auch die DE 34 23 172 A1 offenbart keine Verfahrensschritte oder Mittel zum Transport und zur Positionierung der Komponenten.
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Die
DE 10 2006 022 818 A1 offenbart eine Verbindungseinrichtung und ein Verfahren zur Verschaltung von Solarzellen, bei welchem Leitungsverbinder aus einer Bevorratungseinrichtung mittels ein oder mehrerer Halteinrichtungen entnommen und in einem Zuführ- und Fügekopf gehalten und darin vorgeheizt werden und sodann positioniert, angepresst und in Verschaltungsposition gefügt und schließlich angepresst und gekühlt werden. Die von der DE 10 2006 022 818 A1 offenbarte Einrichtung und das Verfahren ermöglichen keine effektive zeitgleiche Herstellung einer kompletten Zellmatrix, bestehend aus allen Solarzellen eines Moduls, da für jeden einzelnen Leitungsverbinder innerhalb der Matrix ein eigener Zuführ- und Fügekopf mit einer Heizeinrichtung vorgesehen sein müsste.
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Die
DE 36 12 269 A1 offenbart ein Verfahren zum Anbringen von Verbindungsleitern an Anschlusskontakten einer Solarzelle durch Weichlöten, bei welchem Verbindungsleiter auf die Solarzellenkontakte aufgelegt und durch Bestrahlung mit diesen verbunden werden. Die DE 36 12 269 A1 offenbart keine Verfahrensschritte oder Mittel zum Transport und zur Positionierung der Komponenten.
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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 Halteplattedie 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 à 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 Rückseite) 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 Greiferarmen 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 Querverschaltungsbänder-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:
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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 Greiferarms 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 Greiferarm 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 Greiferarm 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 Greiferarms 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
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12 ist eine schematische Darstellung der Rückseiten von drei assemblierten Rückkontaktzellen mit Verbinderplättchen in Aufsicht
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13 ist eine schematische Darstellung der Rückseiten von drei assemblierten Rückkontaktzellen mit Verbinderplättchen und Halteplatten in Aufsicht
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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.