DE102010006879A1 - Contacting a photovoltaic module, comprises providing a layer arrangement from a light-sensitive layer for generating a charge during falling light on the light-sensitive layer and a conductive layer arranged on the light-sensitive layer - Google Patents

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Abstract

The method comprises providing a layer arrangement (100) from a light-sensitive layer (30) for generating a charge during falling light on the light-sensitive layer and a conductive layer (20) arranged on the light-sensitive layer for tapping a voltage, providing a conductor for contacting the conductive layer, providing a soldering material for soldering the conductor onto the conductive layer, and arranging the conductor and the soldering material on the layer arrangement, so that the soldering material is provided between the conductive layer and the conductor. The method comprises providing a layer arrangement (100) from a light-sensitive layer (30) for generating a charge during falling light on the light-sensitive layer and a conductive layer (20) arranged on the light-sensitive layer for tapping a voltage, providing a conductor for contacting the conductive layer, providing a soldering material for soldering the conductor onto the conductive layer, arranging the conductor and the soldering material on the layer arrangement, so that the soldering material is provided between the conductive layer and the conductor, arranging a temperature-regulating tool onto the conductor for heating the conductor, where the temperature-regulating tool is heated at a temperature that is 150-190[deg] C over the melting temperature of the soldering material, melting the soldering material, cooling and solidifying the soldering material, and connecting the conductor with the conductive layer. The soldering material has a melting temperature of 210-230[deg] C. The conductor is coated at a side with the soldering material. The temperature-regulating tool is pressed onto the conductor with a pressing force of 10-40 N for a time period of 500-700 ms, and is heated at a temperature of 390[deg] C. The conductive layer has a transparent conductive oxide. The method further comprises cleaning the temperature-regulating tool after a number of steps of the pressing of the temperature-regulating tool on the conductor, where the cleaning step takes place after each sixty to eighty steps of the pressing of the temperature-regulating tool on the conductor. The cleaning step takes place by mechanical or chemical effect on a surface of the temperature-regulating tool, which is pressed on the conductor during heating the conductor. An independent claim is included for a photovoltaic module.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontaktierung eines Fotovoltaikmoduls, bei dem eine metallische Schicht, an der bei einem Lichteinfall auf das Fotovoltaikmodul ein Spannungspotential abgegriffen werden kann, mit einem Leiter kontaktiert wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fotovoltaikmodul, an dem ein Leiter zum Abgreifen einer Spannung vorgesehen ist.The invention relates to a method for contacting a photovoltaic module, in which a metallic layer, at which a voltage potential can be tapped at a light incident on the photovoltaic module, is contacted with a conductor. Furthermore, the invention relates to a photovoltaic module, on which a conductor for tapping a voltage is provided.

Ein Fotovoltaikmodul umfasst eine lichtempfindliche Schicht, in der beim Einfall von Licht freie Ladungsträger erzeugt werden. Die lichtempfindliche Schicht ist zwischen leitfähigen Schichten angeordnet, zwischen denen eine Spannung entsteht. Die Schichtstruktur aus der lichtempfindlichen Schicht und den leitfähigen Schichten ist auf einem Trägersubstrat, das beispielsweise eine Glasscheibe sein kann, angeordnet. Eine der leitfähigen Schichten kann als untere Schicht der Schichtstruktur beziehungsweise als Vorderseitenkontakt unmittelbar auf dem Trägersubstrat angeordnet sein. Die andere obere leitfähige Schicht kann als Rückseitenkontakt auf der lichtempfindlichen Schicht angeordnet sein. Zur Kontaktierung der oberen leitfähigen Schicht wird ein elektrischer Leiter mit der oberen leitfähigen Schicht verbunden. Der Leiter kann beispielsweise bandförmig ausgebildet sein und beidseitig mit einem Lotmaterial beschichtet sein.A photovoltaic module comprises a photosensitive layer in which charge carriers are generated when light is incident. The photosensitive layer is disposed between conductive layers between which a voltage is generated. The layer structure of the photosensitive layer and the conductive layers is arranged on a carrier substrate, which may be a glass pane, for example. One of the conductive layers may be arranged as a lower layer of the layer structure or as a front-side contact directly on the carrier substrate. The other upper conductive layer may be disposed as a backside contact on the photosensitive layer. For contacting the upper conductive layer, an electrical conductor is connected to the upper conductive layer. The conductor may for example be band-shaped and coated on both sides with a solder material.

Zum Verlöten des Leiters mit der oberen leitfähigen Schicht wird der Leiter mit der mit dem Lotmaterial beschichteten Seite zunächst auf die obere leitfähige Schicht aufgelegt. Zum Erhitzen des Lotmaterials wird ein temperaturgeregeltes Werkzeug, beispielsweise eine Thermode, mit einer erhitzten Kontaktfläche auf die obere leitfähige Schicht angedrückt. Durch das Andrücken der erhitzten Thermode auf den bandförmigen Leiter schmilzt das an dem Leiter unterseitig angeordnete Lotmaterial. Das geschmolzene Lotmaterial wird nachfolgend abgekühlt und erstarrt. Nach der Kühlphase ist der Leiter mit der leitfähigen Schicht des Fotovoltaikmoduls verbunden.For soldering the conductor to the upper conductive layer, the conductor with the side coated with the solder material is first placed on top of the upper conductive layer. For heating the solder material, a temperature-controlled tool, for example a thermode, with a heated contact surface is pressed onto the upper conductive layer. By pressing the heated thermode onto the band-shaped conductor, the solder material arranged on the underside of the conductor melts. The molten solder material is subsequently cooled and solidified. After the cooling phase, the conductor is connected to the conductive layer of the photovoltaic module.

Bei Verwendung eines beidseitig mit Lotmaterial beschichteten Leiters steht die Thermodenfläche während des Schmelzvorgangs in einem direkten Kontakt mit dem Lotmaterial des beschichteten Leiters. Nach dem Aufschmelzen der Lotschicht sinkt die Thermode in die Lotschicht ein. Dies führt dazu, dass die Thermode mit Lotmaterial verunreinigt wird. Da die Thermode mit zunehmender Anzahl von Lötungen immer mehr verschmutzt wird, ändern sich die Prozessparameter für nachfolgende Lötungen, so dass der gesamte Lötprozess über einen längeren Zeitraum hinweg inhomogen wird, wodurch sich die Qualität der Verlötung mit zunehmender Anzahl an Lötungen verschlechtert.When using a conductor coated on both sides with solder material, the thermode surface is in direct contact with the solder material of the coated conductor during the melting process. After the melting of the solder layer, the thermode sinks into the solder layer. This causes the thermode to be contaminated with solder material. As the thermode becomes more and more contaminated as the number of solders increases, the process parameters for subsequent solders change, so that the entire brazing process becomes inhomogeneous over an extended period of time, thereby degrading the quality of soldering as the number of solders increases.

Beim Lötvorgang wird eine kleine Kontaktfläche der erhitzten Thermode an einer Stelle, an der die Verlötung zwischen dem bandförmigen Leiter und der leitfähigen Schicht hergestellt werden soll, auf den bandförmigen Leiter gedrückt. Sowohl der Leiter als auch das mit der Schichtstruktur beschichtete Trägersubstrat befinden sich beim Kontakt der Thermode mit dem Leiter auf Raumtemperatur. Aufgrund des hohen Temperaturunterschiedes während des Lötprozesses zwischen der Schichtanordnung aus der Schichtstruktur und dem Trägersubstrat einerseits und der erhitzten Lötkomponenten, beispielsweise der erhitzten Thermodenfläche, andererseits entsteht im Material der Schichtanordnung in einem Bereich, der sich unter der Thermodenfläche befindet, ein großer Temperaturstress.In the soldering operation, a small contact area of the heated thermode is pressed onto the band-shaped conductor at a position where the soldering between the band-shaped conductor and the conductive layer is to be produced. Both the conductor and the support structure coated with the layer structure are at room temperature when the thermode contacts the conductor. Due to the high temperature difference during the soldering process between the layer arrangement of the layer structure and the carrier substrate on the one hand and the heated soldering components, such as the heated thermode surface, on the other hand arises in the material of the layer assembly in a region which is located below the thermode surface, a large temperature stress.

Der Temperaturstress führt dazu, dass die zur Ladungsträgererzeugung beitragenden elektrisch aktiven Schichten der Schichtanordnung delaminieren beziehungsweise aufbrechen können. Des Weiteren können die leitfähigen Schichten teilweise aufschmelzen, so dass die beiden leitfähigen Schichten durch einen ohmschen Kontakt miteinander verbunden sind. Infolge der Delamination der Schichten oder infolge des sich zwischen den leitfähigen Schichten ausbildenden ohmschen Kontaktes, ist allerdings die aus dieser Schichtstruktur gebildete Fotozelle zerstört, sodass zwischen den leitfähigen Schichten trotz Lichteinfalls auf die lichtempfindliche Schicht keine Spannung mehr erzeugt wird. Diejenige Stelle eines Fotovoltaikmoduls, an der der Lötvorgang stattfindet, kann daher in den meisten Fällen elektrisch nicht mehr genutzt werden. Im Allgemeinen ist ein Bereich der Schichtanordung aus Trägersubstrat und der darauf angeordneten Schichtstruktur betroffen, der sich in Projektion unter der Kontaktfläche der Thermode befindet.The temperature stress leads to the fact that the electrically active layers of the layer arrangement which contribute to the generation of the charge carriers can delaminate or break up. Furthermore, the conductive layers may partially melt, so that the two conductive layers are connected to each other by an ohmic contact. Due to the delamination of the layers or as a result of the ohmic contact forming between the conductive layers, however, the photocell formed from this layer structure is destroyed, so that no voltage is generated between the conductive layers despite the incident light on the photosensitive layer. The location of a photovoltaic module, at which the soldering takes place, therefore can not be used electrically in most cases. In general, an area of the layer arrangement of the carrier substrate and the layer structure arranged thereon which is projected below the contact surface of the thermode is concerned.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Kontaktierung eines Fotovoltaikmoduls anzugeben, bei dem eine leitfähige Schicht des Moduls, an der aufgrund des fotovoltaischen Effekts in einer lichtempfindlichen Schicht des Moduls ein Spannungspotential erzeugt wird, mit einem Leiter kontaktiert wird, wobei eine Zerstörung einer Fotozelle, die aus der lichtempfindlichen Schicht und der leitfähigen Schicht gebildet wird, weitestgehend vermieden werden kann.The object of the present invention is to specify a method for contacting a photovoltaic module, in which a conductive layer of the module, on which a voltage potential is generated in a photosensitive layer of the module due to the photovoltaic effect, is contacted with a conductor, whereby destruction a photocell, which is formed from the photosensitive layer and the conductive layer, can be largely avoided.

Eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Kontaktierung eines Fotovoltaikmoduls umfasst das Bereitstellen einer Schichtanordnung aus einer lichtempfindlichen Schicht zum Erzeugen einer Ladung beim Einfall von Licht auf die lichtempfindliche Schicht und einer auf der lichtempfindlichen Schicht angeordneten leitfähigen Schicht zum Abgreifen einer Spannung. Des Weiteren werden ein Leiter zur Kontaktierung der leitfähigen Schicht und ein Lotmaterial zum Verlöten des Leiters auf der leitfähigen Schicht bereitgestellt. Der Leiter und das Lotmaterial werden auf der Schichtanordnung derart angeordnet, dass zwischen der leitfähigen Schicht und dem Leiter das Lotmaterial vorgesehen ist. Ein temperaturgeregeltes Werkzeug wird auf dem Leiter zum Erhitzen des Leiters angeordnet, wobei das temperaturgeregelte Werkzeug auf eine Temperatur, die zwischen 150°C und 190°C über der Schmelztemperatur des Lotmaterials liegt, erwärmt wird. Dadurch schmilzt das Lotmaterial. Das Lotmaterial wird abgekühlt und erstarrt, wodurch der Leiter mit der leitfähigen Schicht verbunden wird.An embodiment of a method for contacting a photovoltaic module comprises providing a layer arrangement of a photosensitive layer for generating a charge upon the incidence of light on the photosensitive layer and a conductive layer arranged on the photosensitive layer for picking up a voltage. Furthermore, a conductor for contacting the conductive layer and a solder material for soldering the conductor on the conductive Layer provided. The conductor and the solder material are arranged on the layer arrangement such that the solder material is provided between the conductive layer and the conductor. A temperature controlled tool is placed on the conductor to heat the conductor, the temperature controlled tool being heated to a temperature between 150 ° C and 190 ° C above the melting temperature of the solder material. This melts the solder material. The solder material is cooled and solidified, thereby connecting the conductor to the conductive layer.

Die Wärme zum Erhitzen der leitfähigen Schicht und des Leiters kann von einem temperaturgeregelten Werkzeug, beispielsweise einer Thermode, erzeugt werden, die mit ihrer erhitzen Kontaktfläche auf den Leiter angedrückt wird. Das temperaturgeregelte Werkzeug kann für eine Zeitdauer zwischen 500 ms und 700 ms auf den Leiter aufgedrückt werden. Die Andruckkraft kann zwischen 10 N und 40 N betragen. Insbesondere, wenn beispielsweise ein Lotmaterial verwendet wird, das Zinn oder Silber enthält und beispielsweise eine Schmelztemperatur von zirka 221°C aufweist, kann die Kontaktfläche des temperaturgeregelten Werkzeugs, die mit dem Leiter während des Andrückens in Kontakt steht auf eine Temperatur zwischen 370°C und 410°C, insbesondere auf eine Temperatur von 390°C erwärmt werden.The heat for heating the conductive layer and the conductor can be generated by a temperature controlled tool, such as a thermode, which is pressed with its heated contact surface on the conductor. The temperature-controlled tool can be pressed onto the conductor for a period between 500 ms and 700 ms. The pressure force can be between 10 N and 40 N. In particular, if, for example, a solder material is used which contains tin or silver and for example has a melting temperature of about 221 ° C, the contact surface of the temperature-controlled tool, which is in contact with the conductor during pressing to a temperature between 370 ° C and 410 ° C, in particular to a temperature of 390 ° C are heated.

Durch die kurze Zeit, während der die erhitzte Thermodenfläche auf dem Leiter aufliegt, breitet sich die Wärme ausgehend von der Thermodenfläche nahezu ausschließlich in dem Leiter, dem Lotmaterial und der darunter angeordneten leitfähigen Schicht aus. Insbesondere werden die unter der leitfähigen Schicht angeordnete lichtempfindliche Schicht und die darunter liegende leitfähige Schicht nur noch geringfügig oder sogar überhaupt nicht mehr erhitzt. Die Wärme verteilt sich lediglich in einem kleinen Bereich, der von der Kontaktfläche der Thermode, der Temperatur der Thermode, der Kontaktzeit, während der die Thermode mit dem Leiter in Kontakt gebracht wird, und der Andruckkraft, mit der die erhitzte Thermodenfläche auf den Leiter angedrückt wird, abhängig ist.Due to the short time during which the heated thermode surface rests on the conductor, the heat from the thermode surface spreads almost exclusively in the conductor, the solder material and the conductive layer disposed therebelow. In particular, the photosensitive layer disposed under the conductive layer and the underlying conductive layer are only slightly or even no longer heated. The heat is distributed only in a small area, which depends on the contact area of the thermode, the temperature of the thermode, the contact time during which the thermode is brought into contact with the conductor, and the pressing force with which the heated thermode surface is pressed onto the conductor will, is dependent.

Somit wird der Temperaturstress, dem der Leiter und die Schichtanordnung ausgesetzt sind, geringer, wodurch eine Delamination beziehungsweise ein Aufbrechen der Schichtanordnung während des Lötvorgangs weitestgehend vermieden werden kann. Dadurch können diejenigen Bereiche der lichtempfindlichen Schicht, die in Projektion unter der Kontaktfläche der Thermode und somit unter der Fläche des Leiters liegen, zur Spannungserzeugung verwendet werden. Insbesondere kann der Bereich der lichtempfindlichen Schicht zur Ladungsträgererzeugung bei Lichteinfall verwendet werden, der unter einer Fläche der leitfähigen Schicht liegt, an der der Leiter mit der leitfähigen Schicht verbunden ist.Thus, the temperature stress to which the conductor and the layer arrangement are exposed, lower, whereby a delamination or a breakage of the layer assembly during the soldering process can be largely avoided. Thereby, those areas of the photosensitive layer which are projected below the contact surface of the thermode and thus below the surface of the conductor can be used for voltage generation. In particular, the region of the photosensitive layer may be used to generate the charge when the light is incident, which lies under a surface of the conductive layer to which the conductor is connected to the conductive layer.

Bei einem Fotovoltaikmodul, bei dem mehrere Fotozellen in einer Reihenschaltung verschaltet sind und der Leiter auf einer Randzelle des Moduls, beispielsweise der Rückkontaktzelle des Fotovoltaikmoduls angeordnet ist, kann die Rückkontaktzelle zur Spannungserzeugung genutzt werden, da die lichtempfindliche Schicht der Rückkontaktzelle, die unter der Fläche des Leiters angeordnet ist, während des Lötvorgangs intakt bleibt.In a photovoltaic module in which a plurality of photocells are connected in a series connection and the conductor is arranged on an edge cell of the module, for example the back contact cell of the photovoltaic module, the back contact cell can be used for voltage generation, since the photosensitive layer of the back contact cell, which under the surface of the Conductor is arranged while the soldering remains intact.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann das Lotmaterial Zinn oder Silber enthalten und kann eine Schmelztemperatur zwischen 210°C und 230°C aufweisen. Der Leiter kann an mindestens einer Seite mit dem Lotmaterial beschichtet sein.According to a further embodiment of the method, the solder material may contain tin or silver and may have a melting temperature between 210 ° C and 230 ° C. The conductor may be coated on at least one side with the solder material.

Die Schichtstruktur aus den leitfähigen Schichten und der lichtempfindlichen Schicht bildet zusammen mit einem Trägersubstrat, auf dem die Schichtstruktur angeordnet ist, eine Schichtanordnung eines Fotovoltaikmoduls. Das Trägersubstrat kann beispielsweise als eine Glasscheibe ausgebildet sein. Der Leiter kann bandförmig, beispielsweise als ein kupferbeschichtetes Kontaktband, ausgeführt sein, das zumindest an einer Seite mit einem Lotmaterial beschichtet ist. Die leitfähige Schicht der Schichtanordnung kann ein transparentes leitfähiges Oxid aufweisen.The layer structure of the conductive layers and the photosensitive layer forms, together with a carrier substrate on which the layer structure is arranged, a layer arrangement of a photovoltaic module. The carrier substrate may be formed, for example, as a glass sheet. The conductor may be strip-shaped, for example as a copper-coated contact strip, which is coated on at least one side with a solder material. The conductive layer of the layer assembly may comprise a transparent conductive oxide.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird das temperaturgeregelte Werkzeug nach einer Anzahl von Schritten des Andrückens des temperaturgeregelten Werkzeugs auf den Leiter gereinigt. Das Reinigen des temperaturgeregelten Werkzeugs kann nach jedem sechzigsten bis achtzigsten Schritt des Andrückens des temperaturgeregelten Werkzeugs auf den Leiter erfolgen. Das Reinigen des temperaturgeregelten Werkzeugs kann durch mechanisches oder chemisches Einwirken auf eine Fläche des temperaturgeregelten Werkzeugs, die während des Erhitzens des Leiters auf den Leiter angepresst wird, erfolgen.According to another embodiment of the method, the temperature controlled tool is cleaned after a number of steps of pressing the temperature controlled tool on the conductor. Cleaning of the temperature controlled tool may occur after every sixtieth to eightieth step of pressing the temperature controlled tool onto the conductor. Cleaning of the temperature controlled tool may be accomplished by mechanical or chemical action on a surface of the temperature controlled tool which is pressed against the conductor during heating of the conductor.

Durch die kurzen Kontaktzeiten der Thermode zwischen 500 ms und 700 ms, kann die Zeit, die zur Herstellung des Kontaktes zwischen der leitfähigen Schicht eines Fotovoltaikmoduls und dem Leiter benötigt wird, gegenüber einem Verfahren, bei dem die Thermode deutlich länger in Kontakt mit dem Leiter steht, derart verkürzt werden, dass beispielsweise nach jedem siebzigsten Schritt des Andrückens der Thermodenfläche auf den Leiter eine Reinigung der verschmutzten Thermodenfläche erfolgen kann und dennoch in der gleichen Zeitdauer eine geliche oder sogar höhere Anzahl von kontaktierten Modulen gefertigt werden kann. Während eines Reinigungszyklus wird die vom Lotmaterial verunreinigte Thermodenfläche beispielsweise zweimal über eine raue Oberfläche geführt, so dass das an der Kontaktfläche der Thermode haftende Lotmaterial abgerieben wird. Dadurch können Qualitätsschwankungen, die durch verschmutzte Thermoden während mehrerer nachfolgender Lötungen bisher aufgetreten sind, stark reduziert werden, wodurch der Prozess des Verlötens des Leiters mit der leitfähigen Schicht weitgehend homogen erfolgen kann. Durch die regelmäßige Reinigung der Thermoden-Kontaktfläche kann außerdem der Verschleiß der Thermode sehr stark reduziert werden.Due to the short contact times of the thermode between 500 ms and 700 ms, the time required to make the contact between the conductive layer of a photovoltaic module and the conductor, compared to a method in which the thermode is much longer in contact with the conductor be shortened so that, for example, after every seventh step of pressing the Thermodenfläche on the head, a cleaning of the dirty Thermodenfläche can be done and still in the same period of time a geliche or even higher number of contacted modules can be made. During a cleaning cycle, for example, the thermode surface contaminated by the solder material is guided twice over a rough surface, so that the contact surface the thermode adhering solder material is rubbed off. As a result, quality fluctuations that have hitherto occurred due to soiled thermodes during a number of subsequent soldering operations can be greatly reduced, as a result of which the process of soldering the conductor to the conductive layer can be largely homogeneous. The regular cleaning of the thermode contact surface also allows the wear of the thermode to be greatly reduced.

Mit dem Verfahren lässt sich ein Fotovoltaikmodul herstellen, bei dem die Fotozellstruktur, die unter den Kontaktbereichen des bandförmigen Leiters angeordnet ist, intakt bleibt und somit zur Ladungsträgererzeugung bei Lichteinfall genutzt werden kann, da aufgrund der kurzen Kontaktzeit und der hohen Thermodentemperatur das Lotmaterial zwar schmilzt, die Wärme sich aber nur bis in die leitfähige Schicht, die über der lichtempfindlichen Schicht angeordnet ist, ausbreitet. Das Fotovoltaikmodul umfasst eine Fotozelle mit einer lichtempfindlichen Schicht zum Erzeugen einer Ladung beim Einfall von Licht auf die lichtempfindliche Schicht, eine über der lichtempfindlichen Schicht angeordnete leitfähige Schicht zum Abgreifen eines Potentials einer Spannung und eine unter der lichtempfindlichen Schicht angeordnete weitere leitfähige Schicht. Des Weiteren umfasst das Modul einen Leiter zur Kontaktierung der leitfähigen Schicht, wobei der Leiter auf einer Fläche der leitfähigen Schicht mit der leitfähigen Schicht verbunden ist. Ein Bereich der lichtempfindlichen Schicht, der in Projektion unter der Fläche der leitfähigen Schicht angeordnet ist, erzeugt beim Einfall von Licht auf die lichtempfindliche Schicht eine Ladung, wodurch zwischen der leitfähigen Schicht und der weiteren leitfähigen Schicht eine Spannung entsteht. Der Leiter kann beispielsweise auf die Fläche der leitfähigen Schicht aufgelötet sein. Die leitfähige Schicht und die weitere leitfähige Schicht sind durch die lichtempfindliche Schicht voneinander isoliert.The method makes it possible to produce a photovoltaic module in which the photocell structure, which is arranged under the contact regions of the band-shaped conductor, remains intact and can thus be used to generate charge carriers in the event of incidence of light, since the solder material melts due to the short contact time and the high temperature of the thermistor, however, the heat propagates only into the conductive layer disposed over the photosensitive layer. The photovoltaic module comprises a photocell having a photosensitive layer for generating a charge when light is incident on the photosensitive layer, a conductive layer disposed over the photosensitive layer for sensing a potential of a voltage, and a further conductive layer disposed below the photosensitive layer. Furthermore, the module comprises a conductor for contacting the conductive layer, wherein the conductor is connected to the conductive layer on a surface of the conductive layer. A portion of the photosensitive layer projected below the surface of the conductive layer generates a charge upon the incident of light on the photosensitive layer, thereby creating a voltage between the conductive layer and the further conductive layer. The conductor may, for example, be soldered to the surface of the conductive layer. The conductive layer and the further conductive layer are isolated from each other by the photosensitive layer.

Das Fotovoltaikmodul kann weitere Schichtanordnungen mit jeweils einer lichtempfindlichen Schicht zum Erzeugen einer Ladung beim Einfall von Licht auf die lichtempfindliche Schicht umfassen, wobei die Schichtanordnung und die weiteren Schichtanordnungen untereinander in einer Reihenschaltung geschaltet sind.The photovoltaic module may comprise further layer arrangements, each with a photosensitive layer for generating a charge upon the incidence of light on the photosensitive layer, wherein the layer arrangement and the further layer arrangements are connected to one another in a series connection.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren, die Ausführungsformen der Erfindung zeigen, näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to figures showing embodiments of the invention. Show it:

1A eine Ausführungsform eines Fotovoltaikmoduls mit verschiedenen Schichten einer Schichtanordnung, 1A an embodiment of a photovoltaic module with different layers of a layer arrangement,

1B eine Ausführungsform einer leitfähigen Schicht zur Kontaktierung eines Fotovoltaikmoduls, 1B an embodiment of a conductive layer for contacting a photovoltaic module,

2 eine Ausführungsform eines Fotovoltaikmoduls mit seriell geschalteten lichtempfindlichen Schichtanordnungen, 2 an embodiment of a photovoltaic module with serially connected photosensitive layer arrangements,

3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Kontaktierung eines Fotovoltaikmoduls, 3 a flow diagram of a method for contacting a photovoltaic module,

4 eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Kontaktierung eines Fotovoltaikmoduls, 4 an embodiment of a method for contacting a photovoltaic module,

5 eine Ausführungsform eines Fotovoltaikmoduls mit mehreren seriell geschalteten lichtempfindlichen Schichtanordnungen. 5 an embodiment of a photovoltaic module with a plurality of serially connected photosensitive layer assemblies.

1A zeigt eine Schichtanordnung 100 eines Fotovoltaikmoduls. Die Schichtanordnung weist eine Substratschicht 10 auf, die beispielsweise als eine Glasschicht ausgebildet sein kann. Auf der Substratschicht 10 ist eine leitfähige Schicht 20 angeordnet. Auf der leitfähigen Schicht 20 ist eine lichtempfindliche Schicht 30 angeordnet, die halbleitende, fotoaktive Materialien, aufweist. 1A shows a layer arrangement 100 a photovoltaic module. The layer arrangement has a substrate layer 10 on, which may be formed, for example, as a glass layer. On the substrate layer 10 is a conductive layer 20 arranged. On the conductive layer 20 is a photosensitive layer 30 arranged, the semiconducting, photoactive materials having.

In der Ausführungsform eines Tandem-Solarmoduls kann die lichtempfindliche Schicht 30 aus verschiedenen Teilschichten gebildet sein. Im Ausführungsbeispiel der 1 weist die lichtempfindliche Schicht 30 eine Teilschicht 31 und eine Teilschicht 32 auf. Die Teilschichten sind für Licht unterschiedlicher Wellenlänge empfindlich. Die Teilschicht 31 kann mikrokristallines Silizium enthalten und wird dadurch empfindlich für Lichtstrahlen des sichtbaren Lichtspektrums, die eine verhältnismäßig lange Wellenlänge aufweisen und für Teile des Lichtspektrums im infraroten Bereich. Die im Vergleich zur Teilschicht 31 dünnere Teilschicht 32 ist zur Wandlung von Lichtstrahlen kürzerer Wellenlänge des sichtbaren Spektrums in elektrische Energie ausgebildet und kann beispielsweise amorphes Silizium enthalten.In the embodiment of a tandem solar module, the photosensitive layer 30 be formed of different sub-layers. In the embodiment of 1 has the photosensitive layer 30 a partial layer 31 and a sub-layer 32 on. The sublayers are sensitive to light of different wavelengths. The sub-layer 31 may contain microcrystalline silicon and thereby becomes sensitive to light rays of the visible light spectrum having a relatively long wavelength and to portions of the light spectrum in the infrared region. The compared to the sub-layer 31 Thinner partial layer 32 is designed to convert light beams of shorter wavelength of the visible spectrum into electrical energy and may, for example, contain amorphous silicon.

Über der lichtempfindlichen Schicht 30 ist eine weitere leitfähige Schicht 40 vorgesehen. Zur Verkapselung der Schichtstruktur aus der leitfähigen Schicht 20, der lichtempfindlichen Schicht 30 und der leitfähige Schicht 40 ist über der leitfähige Schicht 40 eine Folienschicht 50 aus einem thermoplastischen Kunststoff und eine Glasscheibe 60 vorgesehen. Die Schichtstruktur aus der lichtempfindlichen Schicht 30 und den beiden leitfähigen Schichten 20 und 40 ist somit zwischen den beiden Glasschichten 10 und 60 in einer Verbundanordnung verkapselt.Over the photosensitive layer 30 is another conductive layer 40 intended. For encapsulating the layer structure of the conductive layer 20 , the photosensitive layer 30 and the conductive layer 40 is above the conductive layer 40 a film layer 50 from a thermoplastic and a glass pane 60 intended. The layer structure of the photosensitive layer 30 and the two conductive layers 20 and 40 is thus between the two glass layers 10 and 60 encapsulated in a composite arrangement.

Die leitfähige Schicht 20, die einen Frontkontakt des Fotovoltaikmoduls bildet, kann als lichttransparente Schicht ausgebildet sein. Die leitfähige Schicht 20 kann beispielsweise ein transparentes leitfähiges Oxid, beispielsweise Zinn- oder Zinkoxid, aufweisen. Die lichtempfindliche Schicht 30 ist als eine lichtabsorbierende Schicht ausgebildet, in der bei einem Lichteinfall freie Ladungsträger erzeugt werden.The conductive layer 20 , which forms a front contact of the photovoltaic module, may be formed as a light transparent layer. The conductive layer 20 can be a transparent example conductive oxide, for example tin or zinc oxide. The photosensitive layer 30 is formed as a light-absorbing layer in which free charge carriers are generated in the event of incidence of light.

Die leitfähige Schicht 40 bildet die Rückseiten-Metallisierung beziehungsweise den Rückkontakt des Moduls. 1B zeigt die leitfähige Schicht 40 in einer detaillierteren Darstellung. Die leitfähige Schicht 40 kann mehrere Schichtlagen umfassen. Die leitfähige Schicht 40 kann beispielsweise eine Schichtlage aus einem transparenten leitfähigen Oxid (TCO-Schicht) 41 sowie darüber angeordnete metallische Schichtlagen aufweisen. Als TCO(Transparent Conductive Oxid)-Schichtlage kann zum Beispiel auf der lichtempfindlichen Absorberschicht 30 ein Schichtlage aus Zinkoxid angeordnet sein, auf der eine Schichtlage 42, die ein reflektierendes Material umfasst, angeordnet ist. Die reflektierende Schichtlage kann zum Beispiel Silber oder eine Silberlegierung aufweisen. Auf der reflektierenden Schichtlage kann eine Schutzschichtlage 43 angeordnet sein. Die Schutzschichtlage kann ein Metall, beispielsweise Nickelvanadium, Aluminium, Molybdän, Titan oder Titanoxid enthalten. Des Weiteren kann zwischen der transparenten leitfähigen Schichtlage 41 und der reflektierenden Schichtlage 42 eine Schichtlage 44 vorgesehen sein, die einen Haftvermittler enthält.The conductive layer 40 forms the backside metallization or the back contact of the module. 1B shows the conductive layer 40 in a more detailed presentation. The conductive layer 40 may include multiple layers. The conductive layer 40 For example, a layer of a transparent conductive oxide (TCO layer) 41 and have arranged above it, metallic layer layers. As the TCO (Transparent Conductive Oxide) layer layer, for example, on the photosensitive absorber layer 30 a layer of zinc oxide may be arranged on which a layer layer 42 comprising a reflective material. The reflective layer layer may comprise, for example, silver or a silver alloy. On the reflective layer layer may be a protective layer layer 43 be arranged. The protective layer layer may contain a metal, for example nickel vanadium, aluminum, molybdenum, titanium or titanium oxide. Furthermore, between the transparent conductive layer layer 41 and the reflective layer layer 42 a layered layer 44 be provided, which contains a bonding agent.

Die Schichtlage 41 aus dem transparenten leitfähigen Oxid kann beispielsweise eine Schichtdicke von zirka 100 nm aufweisen. Die darüber angeordnete reflektierende Schichtlage 42 kann eine Schichtdicke von etwa 100 nm haben und die Schutzschichtlage 43 kann eine Schichtdicke von ungefähr 50 nm aufweisen. Die Dicke der einzelnen Schichtlagen kann geringfügig variieren, so dass die gesamte leitfähige Schicht 40 eine Schichtdicke zwischen 100 nm und 500 nm aufweisen kann.The layer layer 41 For example, the transparent conductive oxide may have a layer thickness of approximately 100 nm. The above arranged reflective layer layer 42 may have a layer thickness of about 100 nm and the protective layer layer 43 may have a layer thickness of about 50 nm. The thickness of the individual layer layers may vary slightly, so that the entire conductive layer 40 may have a layer thickness between 100 nm and 500 nm.

Beim Einfall von Licht durch die untere Glasscheibe 10 und die transparente leitfähige Schicht 20 dringt das Licht in die lichtempfindliche Schicht 30 ein, in der freie Ladungsträger erzeugt werden. Auf den leitfähigen Schichten 20 und 40 entstehen somit beim Lichteinfall entgegengesetzte Spannungspotentiale.When light passes through the lower pane of glass 10 and the transparent conductive layer 20 the light penetrates into the photosensitive layer 30 in which free charge carriers are generated. On the conductive layers 20 and 40 Thus, opposite voltage potentials arise when the light is incident.

Zur Kontaktierung der leitfähigen Schicht 40 wird vor der Verkapselung der Schichtstruktur aus der lichtempfindlichen Schicht 30 und den leitfähige Schichten 20 und 40 ein elektrischer Leiter mit der leitfähigen Schicht 40 verbunden. Damit die Schichtstruktur zwischen den beiden Glasscheiben verkapselt werden kann, kann als Leiter ein Kontaktband verwendet werden, an dem sich bei Lichteinfall auf die lichtempfindliche Schicht ein Spannungspotential abgreifen lässt.For contacting the conductive layer 40 is before the encapsulation of the layer structure of the photosensitive layer 30 and the conductive layers 20 and 40 an electrical conductor with the conductive layer 40 connected. So that the layer structure can be encapsulated between the two glass panes, a contact strip can be used as the conductor, on which a voltage potential can be picked up when the light-sensitive layer strikes light.

2 zeigt eine Ausführungsform eines Fotovoltaikmoduls aus Fotozellen Z1, Z2, die untereinander in Serie geschaltet sind, und Randzellen 1, 2. Die Fotozellen und die Randzellen sind auf einem Trägersubstrat 10, beispielsweise einer Glasschicht, angeordnet. Die Randzellen können eine Breite D1 von beispielsweise 8 mm aufweisen. Die Fotozellen 1, 2 können eine Breite D2 von beispielsweise 10 mm haben. Zur Kontaktierung der Serienschaltung der Fotozellen sind die beiden Randzellen 1, 2 über einen Leiter 200 des Fotovoltaikmoduls mit Kontaktanschlüssen 210 des Moduls verbunden. Jede einzelne Fotozelle Z1, Z2 weist die lichtempfindliche Schicht 30 auf, die zwischen der unteren leitfähigen Schicht 20 und der oberen leitfähige Schicht 40 angeordnet ist. Beim Einfall von Licht entsteht zwischen den leitfähigen Schichten 20 und 40 eine Spannung. Durch die Reihenschaltung der Fotozellen wird eine Ladung, die an der leitfähigen Schicht 20 der Fotozelle Z1 erzeugt wird, auf die leitfähige Schicht 40 der benachbarten Fotozelle Z2 übertragen. Dazu verläuft die leitfähige Schicht 40 der Fotozelle Z2 an einer Randseite der Fotozelle Z2 in Richtung auf die leitfähige Schicht 20 der Fotozelle Z1. Die leitfähige Schicht 40 der Fotozelle Z2 ist somit mit der leitfähigen Schicht 20 der Fotozelle Z1 verbunden. 2 shows an embodiment of a photovoltaic module of photocells Z1, Z2, which are connected to each other in series, and edge cells 1 . 2 , The photocells and the marginal cells are on a carrier substrate 10 , For example, a glass layer arranged. The marginal cells may have a width D1 of, for example, 8 mm. The photocells 1 . 2 may have a width D2 of, for example, 10 mm. For contacting the series connection of the photocells, the two marginal cells 1 . 2 over a ladder 200 of the photovoltaic module with contact connections 210 connected to the module. Each individual photocell Z1, Z2 has the photosensitive layer 30 on that between the lower conductive layer 20 and the upper conductive layer 40 is arranged. The incidence of light arises between the conductive layers 20 and 40 a tension. By the series connection of the photocells becomes a charge, which at the conductive layer 20 the photocell Z1 is generated on the conductive layer 40 transmitted to the adjacent photocell Z2. For this purpose, the conductive layer passes 40 the photocell Z2 on one edge side of the photocell Z2 in the direction of the conductive layer 20 the photocell Z1. The conductive layer 40 the photocell Z2 is thus with the conductive layer 20 connected to the photocell Z1.

Nach dem Herstellen der in 2 gezeigten Schichtanordnung aus den in Serie geschalteten Zellen 1, Z1, Z2 und 2 werden die beiden Randzellen 1, 2 jeweils mit dem Leiter 200 verbunden. Die elektrischen Leiter 200 können als Kontaktbänder, beispielsweise als bandförmige Leiter aus Kupfer, ausgeführt sein. Gemäß einer möglichen Ausführungsform ist der Leiter 200 beidseitig mit einem Lotmaterial, beispielsweise mit einem Lotmaterial, das Zinn oder Silber enthält, beschichtet. Eine Kontaktseite des Leiters 200 kann beispielsweise eine Breite D3 von 4 mm aufweisen. Der Leiter kann eine Dicke zwischen 100 μm und 150 μm aufweisen und mit einem Lotmaterial beschichtet sein, wobei die Schichtdicke des Lotmaterials zwischen 10 μm und 20 μm betragen kann. Die beiden Leiter 200 sind zum Abgreifen entgegengesetzter Spannungspotentiale an die Kontaktanschlüsse 210 angeschlossen. Zum Verbinden der Leiter 200 mit den jeweiligen Randzellen 1, 2 kann ein Lötverfahren eingesetzt werden.After making the in 2 shown layer arrangement of the series-connected cells 1 , Z1, Z2 and 2 become the two marginal cells 1 . 2 each with the conductor 200 connected. The electrical conductors 200 can be designed as contact bands, for example as band-shaped conductor made of copper. According to a possible embodiment, the conductor 200 coated on both sides with a solder material, for example with a solder material containing tin or silver. A contact page of the leader 200 may for example have a width D3 of 4 mm. The conductor may have a thickness between 100 .mu.m and 150 .mu.m and be coated with a solder material, wherein the layer thickness of the solder material may be between 10 .mu.m and 20 .mu.m. The two leaders 200 are for tapping opposite voltage potentials to the contact terminals 210 connected. To connect the conductors 200 with the respective border cells 1 . 2 a soldering process can be used.

Vor dem Lötprozess befinden sich das Trägersubstrat sowie die Schichten 20, 30 und 40 der Foto- und Randzellen zunächst auf Raumtemperatur, üblicherweise in einem Temperaturbereich zwischen 18°C bis 25°C. Zum Erhitzen des Lotmaterials werden temperaturgeregelte Werkzeuge, beispielsweise Thermoden, auf die beiden Kontaktbänder 200 aufgedrückt. Die Thermoden können dabei eine Temperatur von zirka 330°C aufweisen. Zum Aufschmelzen des Lotmaterials werden die erhitzten Thermodenflächen beispielsweise für eine Zeitdauer von zirka 1750 ms auf den Leiter aufgedrückt.Before the soldering process are the carrier substrate and the layers 20 . 30 and 40 the photo and border cells initially at room temperature, usually in a temperature range between 18 ° C to 25 ° C. For heating the solder material are temperature-controlled tools, such as thermodes, on the two contact strips 200 pressed. The thermodes can have a temperature of about 330 ° C. To melt the solder material, the heated thermode surfaces are pressed onto the conductor, for example for a period of approximately 1750 ms.

Durch die relativ lange Kontaktzeit von 1750 ms zwischen der Thermode und der leitfähigen Schicht 40 breitet sich die Wärme nicht nur in der leitfähigen Schicht 40 sondern auch in der darunterliegenden lichtempfindlichen Schicht 30, der leitfähigen Schicht 20 und dem Glassubstrat 10 aus. Die Wärmeeinwirkung über den langen Zeitraum kann dazu führen, dass die leitfähigen Schichten 20 und 40 aufschmelzen. Zwischen den leitfähigen Schichten kann sich durch die lichtempfindliche Schicht 30 hindurch ein ohmscher Kontakt ausbilden. Durch den Lötvorgang können somit die leitfähigen Schichten untereinander kurzgeschlossen sein. Da innerhalb der Reihenschaltung aus den intakten Fotozellen Z1, Z2 und den Randzellen 1, 2 die Diodenstrukturen der Randzellen durch den Lötprozess in einen ohmschen Widerstand umgewandelt werden, wird die fotoaktive Fläche des Fotovoltaikmoduls reduziert. Due to the relatively long contact time of 1750 ms between the thermode and the conductive layer 40 The heat spreads not only in the conductive layer 40 but also in the underlying photosensitive layer 30 , the conductive layer 20 and the glass substrate 10 out. The heat over the long period of time can cause the conductive layers 20 and 40 melt. Between the conductive layers may pass through the photosensitive layer 30 form an ohmic contact through it. The soldering process thus makes it possible to short-circuit the conductive layers with one another. Because within the series circuit of the intact photocells Z1, Z2 and the edge cells 1 . 2 the diode structures of the peripheral cells are converted into an ohmic resistance by the soldering process, the photoactive surface of the photovoltaic module is reduced.

Des Weiteren entsteht aufgrund des großen Temperaturunterschiedes zwischen der erhitzten Thermodenflächen und dem Leiter 200 sowie der Schichtanordnung aus der Glasschicht 10, der leitfähigen Schicht 20, der lichtempfindlichen Schicht 30 und der leitfähige Schicht 40 im Bereich der Thermodenfläche ein großer Temperaturstress. Der Temperatureinfluss kann insbesondere in einem Bereich 33, der unter dem Kontaktbereich der Thermode beziehungsweise unter einer Fläche 201 des Leiters 200, an der der Leiter mit der leitfähigen Schicht 40 verbunden wird, angeordnet ist, zur Delamination der in diesem Bereich angeordneten elektrisch aktiven Schichten führen.Furthermore, due to the large difference in temperature between the heated thermode surfaces and the conductor 200 and the layer arrangement of the glass layer 10 , the conductive layer 20 , the photosensitive layer 30 and the conductive layer 40 in the area of the thermode surface a large temperature stress. The temperature influence can in particular in one area 33 under the contact area of the thermode or under a surface 201 of the leader 200 at which the conductor with the conductive layer 40 is connected, lead to the delamination of the arranged in this area electrically active layers.

Die Delamination kann insbesondere an Grenzflächen der unter der Rückseitenmetallisierung 40 aufgebrachten Schichten zum Beispiel an der Grenzfläche zwischen der transparenten Frontkontaktschicht 20 und der lichtempfindlichen Schicht 30 beziehungsweise zwischen der lichtempfindlichen Schicht 30 und der leitfähigen Schicht 40 erfolgen. Innerhalb der leitfähigen Schicht 40 kann eine Delamination zwischen den einzelnen Schichtlagen der leitfähigen Schicht 40 auftreten. Eine Delamination kann an der Grenzfläche zwischen der transparenten leitfähigen Oxidschicht 41, beispielsweise der Zinkoxidschicht, und der darüber angeordneten reflektierenden Schicht 42, beispielsweise der metallischen Schicht aus Silber, auftreten.The delamination can be particularly at interfaces of under the backside metallization 40 applied layers, for example, at the interface between the transparent front contact layer 20 and the photosensitive layer 30 or between the photosensitive layer 30 and the conductive layer 40 respectively. Inside the conductive layer 40 may be a delamination between the individual layers of the conductive layer 40 occur. Delamination may occur at the interface between the transparent conductive oxide layer 41 , For example, the zinc oxide layer, and the reflective layer disposed above 42 , For example, the metallic layer of silver occur.

Insbesondere die den Rückkontakt des Fotovoltaikmoduls bildende Randzelle 1 wird durch Kurzschließen der unter der Thermodenfläche angeordneten Diodenstruktur zerstört. Dadurch tritt eine Vergrößerung der fotoelektrisch inaktiven Fläche des Solarmoduls und ein Verlust der durch das Modul erzeugten Spannung auf, was eine reduzierte Leistung des Fotovoltaikmoduls zur Folge hat.In particular, the peripheral cell forming the back contact of the photovoltaic module 1 is destroyed by shorting the diode structure arranged below the thermode surface. As a result, an increase in the photoelectrically inactive area of the solar module and a loss of the voltage generated by the module occurs, resulting in a reduced power of the photovoltaic module.

Um eine Delamination der Schichten während des Lötvorgangs zu verhindern, kann unter anderem der Einsatz von haftvermittelnden Schichten notwendig werden, um ein ausreichend großes Prozessfenster für den Lötprozess gewährleisten zu können. Beispielsweise kann zwischen der transparenten leitfähigen Oxidschicht der Schicht 40, beispielsweise der Zinkoxidschicht, und der reflektierenden Schicht der Schicht 40, beispielsweise der Silberschicht, eine haftvermittelnde Schicht 44 angeordnet sein, die Chrom enthält. Derartige haftvermittelnde Schichten können jedoch im Allgemeinen zu einer Reduzierung der optischen Eigenschaften des Rückkontakts führen, da durch den Haftvermittler die Reflektivität der reflektierenden Schicht herab gesetzt wird und an der reflektierenden Schicht eine erhöhte Absorption stattfindet. Infolgedessen wird weniger Strahlung in die lichtempfindliche Absorberschicht 30 zurück reflektiert, wodurch eine Reduzierung des Fotostroms auftritt.In order to prevent delamination of the layers during the soldering process, among other things, the use of adhesion-promoting layers may be necessary in order to be able to ensure a sufficiently large process window for the soldering process. For example, between the transparent conductive oxide layer of the layer 40 For example, the zinc oxide layer, and the reflective layer of the layer 40 For example, the silver layer, an adhesion-promoting layer 44 be arranged, which contains chromium. However, adhesion-promoting layers of this type can generally lead to a reduction in the optical properties of the back contact since the adhesion promoter reduces the reflectivity of the reflective layer and increased absorption takes place at the reflective layer. As a result, less radiation is absorbed into the photosensitive absorber layer 30 reflected back, whereby a reduction of the photocurrent occurs.

Wenn der Leiter 200 sowohl an seiner Oberseite als auch an seiner Unterseite mit Lotmaterial beschichtet ist, entsteht beim Andrücken einer erhitzten Thermodenfläche auf den beschichteten Leiter 200 an der Thermodenfläche eine Ablagerung des Lotmaterials. Mit zunehmender Anzahl von Lötvorgängen werden die Thermodenflächen durch das geschmolzene Lotmaterial mehr und mehr verunreinigt. Um eine ausreichende Qualität der Lötungen zu erreichen, müssen die Thermodenflächen in bestimmten zeitlichen Abständen gereinigt werden. Bei einem Lötprozess, bei dem die Thermodenflächen auf zirka 330°C erwärmt werden und für eine Zeitdauer von 1750 ms auf den Leiter aufgedrückt werden, kann eine Reinigung der verunreinigten Thermodenfläche beispielsweise nach 140 Lötvorgängen durchgeführt werden.If the leader 200 coated on both its upper side and on its underside with solder material, arises when pressing a heated thermode surface on the coated conductor 200 on the thermode surface a deposition of the solder material. As the number of soldering operations increases, the thermode areas become more and more contaminated by the molten solder material. In order to achieve a sufficient quality of the soldering, the Thermodenflächen must be cleaned at certain intervals. In a soldering process in which the thermode surfaces are heated to about 330 ° C and are pressed onto the conductor for a period of 1750 ms, cleaning of the contaminated thermode surface can be carried out, for example, after 140 soldering operations.

Obwohl die beiden Randzellen 1, 2 auch eine lichtempfindliche Schicht aufweisen, tragen diese beiden Zellen nicht zur Spannungserzeugung bei. Die Randzelle 1 ist durch den Lötvorgang weitestgehend zerstört. Bei der Randzelle 2 verläuft die leitfähige Schicht 40 an einer Seite der Randzelle streifenförmig in Richtung auf die leitfähige Schicht 20 der Fotozelle Z2. Die Randzelle 2 hat somit lediglich die Funktion die Ladung, die sich auf der leitfähigen Schicht 20 der Fotozelle Z2 angesammelt hat, auf die leitfähige Schicht 40 der Randzelle 2 zu transportieren.Although the two marginal cells 1 . 2 also have a photosensitive layer, these two cells do not contribute to the generation of voltage. The border cell 1 is largely destroyed by the soldering process. At the border cell 2 the conductive layer passes 40 strip-shaped on one side of the edge cell in the direction of the conductive layer 20 the photocell Z2. The border cell 2 Thus, only the function has the charge that is on the conductive layer 20 the photocell Z2 has accumulated on the conductive layer 40 the border cell 2 to transport.

Eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines Fotovoltaikmoduls und des mit diesem Verfahren hergestellten Fotovoltaikmoduls wird im Folgenden anhand der 3, 4 und 5 beschrieben.A further embodiment of a method for producing a photovoltaic module and the photovoltaic module produced by this method is described below with reference to FIG 3 . 4 and 5 described.

5 zeigt einen Querschnitt durch ein Fotovoltaikmodul 1000 mit den Randzellen 1 und 2 sowie den Fotozellen Z1, Z2. In Längsrichtung des Fotovoltaikmoduls sind die Zellen als schmale Streifen ausgebildet, die durch den Graben G voneinander getrennt sind. Jede der Zellen weist eine Schichtenfolge aus leitfähigen Schichten 20, 40 und einer lichtempfindlichen Schicht 30 auf. Die Zellen sind untereinander jeweils durch einen Graben G getrennt. Im Unterschied zur Ausführungsform der 2 sind die Randzelle 1 und die Fotozelle Z1 nicht als eine zusammenhängende Schichtanordnung ausgebildet, sondern sind voneinander durch den Graben G getrennt. Die Randzelle 1, die die Rückkontaktzelle des Fotovoltaikmoduls bildet, ist durch den Leiter 200 und eine Verbindungsleitung 220 mit dem Kontaktanschluss 210 verbunden. Die Randzelle 2 ist durch den weiteren Leiter 200 und den weiteren Verbindungsleiter 220 mit einem weiteren Kontaktanschluss 210 verbunden. Der Leiter 200 kann ein bandförmiger Leiter sein. Beispielsweise kann ein Kontaktband verwendet werden, das ein Material aus Kupfer enthält. 5 shows a cross section through a photovoltaic module 1000 with the marginal cells 1 and 2 and the photocells Z1, Z2. In the longitudinal direction of Photovoltaic module, the cells are formed as narrow strips, which are separated by the trench G. Each of the cells has a layer sequence of conductive layers 20 . 40 and a photosensitive layer 30 on. The cells are separated from each other by a trench G. In contrast to the embodiment of 2 are the marginal cell 1 and the photocell Z1 are not formed as a continuous layer arrangement, but are separated from each other by the trench G. The border cell 1 , which forms the back contact cell of the photovoltaic module, is through the conductor 200 and a connection line 220 with the contact connection 210 connected. The border cell 2 is by the other leader 200 and the other connection conductor 220 with another contact connection 210 connected. The leader 200 may be a band-shaped conductor. For example, a contact tape containing a material of copper may be used.

Zur Herstellung des Fotovoltaikmoduls 1000 wird zunächst die elektrisch leitfähige Schicht 20 als durchgehende Schicht auf einem Trägersubstrat 10, beispielsweise einem Glassubstrat, angeordnet. Das Glassubstrat kann beispielsweise eine Dicke von 3 mm aufweisen. Die leitfähige Schicht 20 kann durch einen Abscheideprozess mit einer Dicke von 2 μm auf der Glassubstratschicht 10 abgeschieden werden. Die leitfähige Schicht 20 kann als Frontkontakt des Fotovoltaikmoduls 1000 transparent ausgebildet sein und ein transparentes leitfähiges Oxid, beispielsweise ein Material aus Zinnoxid, enthalten.For the production of the photovoltaic module 1000 First, the electrically conductive layer 20 as a continuous layer on a carrier substrate 10 , For example, a glass substrate, arranged. The glass substrate may, for example, have a thickness of 3 mm. The conductive layer 20 can by a deposition process with a thickness of 2 microns on the glass substrate layer 10 be deposited. The conductive layer 20 can as a front contact of the photovoltaic module 1000 be transparent and contain a transparent conductive oxide, for example, a material of tin oxide.

Zur Trennung beziehungsweise Isolierung der zunächst auf dem Trägersubstrat durchgehend, ununterbrochen angeordneten leitfähige Schicht 20 werden in einem nachfolgenden Prozessschritt Gräben, beispielsweise durch einen Laserprozess, in die leitfähige Schicht 20 eingebracht. Dadurch entstehen einzelne elektrisch voneinander isolierte leitfähige Schichten 20. In einem nächsten Prozessschritt wird die lichtempfindliche Schicht, beispielsweise eine Schicht, die Silizium enthält, über den unterbrochenen leitfähigen Schichten 20 angeordnet. In einem nachfolgenden Prozess wird die zunächst noch durchgehend angeordnete lichtempfindliche Schicht durch Gräben getrennt, sodass auf jeweils einer leitfähigen Schicht 20 einer Foto-/Randzelle eine isoliert angeordnete lichtempfindliche Schicht 30 vorhanden ist. In einem weiteren Prozessschritt wird über der lichtempfindlichen Schicht eine leitfähige Schicht 40, beispielsweise durch Aufsputtern, angeordnet.For separation or isolation of the first continuous on the carrier substrate, continuously arranged conductive layer 20 In a subsequent process step, trenches, for example by a laser process, are introduced into the conductive layer 20 brought in. This results in individual electrically isolated conductive layers 20 , In a next process step, the photosensitive layer, for example a layer containing silicon, is deposited over the discontinuous conductive layers 20 arranged. In a subsequent process, the initially still continuously arranged photosensitive layer is separated by trenches, so that on each of a conductive layer 20 a photo / border cell an isolated photosensitive layer 30 is available. In a further process step, a conductive layer is formed over the photosensitive layer 40 , For example, by sputtering, arranged.

Zunächst ist das Material der leitfähigen Schicht 40 auch in den Gräben zwischen den voneinander getrennt angeordneten lichtempfindlichen Schichten vorhanden. In einem nachfolgenden Prozessschritt werden die einzelnen Fotozellen voneinander getrennt, indem erneut Gräben G, in die Bereiche eingebracht werden, in denen die leitfähige Schicht 40 mit der leitfähigen Schicht 20 in Kontakt steht. Die Gräben können beispielsweise durch einen Laserprozess in die leitfähige Schicht 40 eingebracht werden. Die Gräben werden dabei derart zwischen den Zellen eingebracht, dass von der Randzelle 2 und den Fotozellen Z1, Z2 jeweils ein schmaler Materialstreifen der leitfähige Schicht 40 die leitfähige Schicht 40 mit der leitfähige Schicht 20 der benachbarten Zelle verbindet. Somit sind die einzelnen Zellen 1, Z1, Z2 und 2 in Reihe geschaltet.First, the material is the conductive layer 40 also present in the trenches between the photosensitive layers arranged separately from each other. In a subsequent process step, the individual photocells are separated from each other by again trenches G, are introduced into the areas in which the conductive layer 40 with the conductive layer 20 in contact. The trenches can, for example, by a laser process in the conductive layer 40 be introduced. The trenches are thereby introduced between the cells, that of the peripheral cell 2 and the photocells Z1, Z2 each have a narrow strip of material of the conductive layer 40 the conductive layer 40 with the conductive layer 20 the adjacent cell connects. Thus, the individual cells 1 , Z1, Z2 and 2 connected in series.

Zur Kontaktierung der in Reihe geschalteten Fotozellen des Fotovoltaikmoduls mit den Leitern 200 wird ein Lötprozess eingesetzt, bei dem die Randzellen 1 und 2 jeweils mit einem Leiter 200 verbunden werden. Der Leiter 200 kann als ein bandförmiger Leiter, beispielsweise ein Kontaktband, ausgebildet sein, das zumindest an einer Seite 201 mit einem Lotmaterial 300 beschichtet ist. Es kann auch ein Kontaktband verwendet werden, das beidseitig, an der Seite 201 und der gegenüberliegenden Seite 202 mit dem Lotmaterial beschichtet ist. Das Lotmaterial kann eine Mischung aus einem Material aus Zinn oder Silber enthalten.For contacting the series-connected photocells of the photovoltaic module with the conductors 200 a soldering process is used in which the marginal cells 1 and 2 each with a ladder 200 get connected. The leader 200 may be formed as a band-shaped conductor, for example, a contact band, the at least on one side 201 with a solder material 300 is coated. It can also be used a contact band, the two-sided, on the side 201 and the opposite side 202 coated with the solder material. The solder material may contain a mixture of a material of tin or silver.

Die einzelnen Prozessschritte F1, ..., F5 des Kontaktierungsvorgangs, bei dem jeweils ein Kontaktband 200 mit einer der Randzellen 1, 2 kontaktiert wird, sind in 3 dargestellt.The individual process steps F1,..., F5 of the contacting process, in each case one contact band 200 with one of the marginal cells 1 . 2 are contacted in 3 shown.

In einem Fertigungsschritt F1 wird die Schichtanordnung aus der leitfähigen Schicht 20, der lichtempfindlichen Schicht 30 und der darüber angeordneten leitfähigen Schicht 40 hergestellt. Somit entstehen die in Reihe geschalteten Zellstrukturen 1, Z1, Z2 und 2 der 5, die jeweils durch den Graben G voneinander getrennt sind.In a manufacturing step F1, the layer arrangement of the conductive layer 20 , the photosensitive layer 30 and the conductive layer disposed above 40 produced. This results in the cell structures connected in series 1 , Z1, Z2 and 2 of the 5 , which are separated from each other by the trench G.

In einem Fertigungsschritt F2 wird ein Leiter 200 auf eine der beiden Randzellen 1 und 2 angeordnet. Der Leiter kann bandförmig ausgebildet sein. Zwischen dem Leiter 200 und der leitfähigen Schicht 40 wird ein Lotmaterial angeordnet. Dies kann dadurch erfolgen, indem zumindest eine Seite des bandförmigen Leiters, beispielsweise die untere Seite 201 des Leiters 200 mit einem Lotmaterial beschichtet ist. Es kann auch ein Leiter 200 verwendet werden, bei dem beide Seiten 201, 202 mit einem Lotmaterial beschichtet sind.In a production step F2 becomes a conductor 200 on one of the two marginal cells 1 and 2 arranged. The conductor may be band-shaped. Between the conductor 200 and the conductive layer 40 a solder material is arranged. This can be done by at least one side of the band-shaped conductor, for example, the lower side 201 of the leader 200 coated with a solder material. It can also be a leader 200 be used, where both sides 201 . 202 coated with a solder material.

In einem nachfolgenden Fertigungsschritt F3 wird ein temperaturgeregeltes Werkzeug, beispielsweise eine Thermode, auf eine Temperatur erwärmt, die zwischen 150°C und 190°C über der Schmelztemperatur des Lotmaterials liegt. Wenn beispielsweise ein Lotmaterial verwendet wird, das eine Schmelztemperatur von zirka 221°C aufweist, kann die Thermode auf eine Temperatur zwischen 370°C und 410°C erwärmt werden. Vorzugsweise wird die Fläche, mit der die Thermode auf den Leiter aufgedrückt wird, auf eine Temperatur von 390°C erwärmt.In a subsequent production step F3, a temperature-controlled tool, for example a thermode, is heated to a temperature which lies between 150 ° C. and 190 ° C. above the melting temperature of the solder material. For example, if a solder material having a melting temperature of about 221 ° C is used, the thermode may be heated to a temperature between 370 ° C and 410 ° C. Preferably, the Surface, with which the thermode is pressed onto the conductor, heated to a temperature of 390 ° C.

Ein nachfolgender Fertigungsschritt F4 ist in 4 dargestellt. 4 zeigt einen Ausschnitt aus einer Seitenansicht des in 5 im Querschnitt dargestellt Fotovoltaikmodul. Die Zellen 1, Z1, Z2 und 2 sind in Längsrichtung des Moduls als schmale Streifen ausgeführt. In 4 ist ein Abschnitt der Randzelle 1 beziehungsweise der Randzelle 2 in Längsrichtung des Fotovoltaikmoduls dargestellt. Der Leiter 200 kann beispielsweise an den Bereichen 31 und 32 mit dem Leiter 200 verlötet werden. Dazu werden jeweilige Kontaktflächen 501 der Thermoden 500 an den Bereichen 31 und 32 auf den Leiter 200 gedrückt. Die Kontaktbereiche 31 und 32 können beispielsweise einen Abstand zwischen 30 μm und 35 μm aufweisen. Die Andruckkraft, mit der die Thermodenflächen 501 der Thermoden auf den Leiter angepresst werden, beträgt zwischen 10 N und 40 N. Die Kontaktflächen der Thermoden sind auf eine Temperatur erhitzt, die zwischen 150°C und 190°C über der Schmelztemperatur des Lotmaterials 300 liegt. Die Thermoden werden für eine Zeitdauer zwischen 500 ms und 700 ms auf den Leiter gedrückt.A subsequent production step F4 is in 4 shown. 4 shows a section of a side view of the in 5 shown in cross-section photovoltaic module. The cells 1 , Z1, Z2 and 2 are designed as narrow strips in the longitudinal direction of the module. In 4 is a section of the border cell 1 or the border cell 2 shown in the longitudinal direction of the photovoltaic module. The leader 200 For example, on the areas 31 and 32 with the conductor 200 be soldered. For this purpose, respective contact surfaces 501 the thermodes 500 at the areas 31 and 32 on the ladder 200 pressed. The contact areas 31 and 32 For example, they may have a spacing between 30 μm and 35 μm. The pressure force with which the thermode surfaces 501 the thermodes are pressed onto the conductor is between 10 N and 40 N. The contact surfaces of the thermodes are heated to a temperature between 150 ° C and 190 ° C above the melting temperature of the solder material 300 lies. The thermodes are pressed onto the conductor for a period between 500 ms and 700 ms.

Der Leiter 200 kann eine Dicke von 100 μm bis 150 μm aufweisen. Im Falle der Verwendung eines mit dem Lotmaterial beschichten Leiters kann das Lotmaterial eine Dicke zwischen 10 μm und 15 μm aufweisen. Insbesondere bei Verwendung eines derartigen Leiters und einer Schichtdicke der leitfähigen Schicht 40 von 100 nm bis 500 nm, insbesondere einer transparenten leitfähigen Oxidschicht von zirka 100 nm, einer reflektierenden Schicht von ungefähr 100 nm und einer Schutzschichtlage von ungefähr 50 nm, sowie einem Lotmaterial, das Zinn oder Silber aufweist und einen Schmelzpunkt zwischen 210°C und 230°C hat, hat sich eine Temperatur der Thermoden von zirka 390°C als ausreichend erwiesen, damit das Lotmaterial innerhalb der Zeitdauer von 500 ms bis 700 ms schmilzt.The leader 200 may have a thickness of 100 microns to 150 microns. In the case of using a conductor coated with the solder material, the solder material may have a thickness between 10 μm and 15 μm. In particular, when using such a conductor and a layer thickness of the conductive layer 40 of 100 nm to 500 nm, in particular a transparent conductive oxide layer of about 100 nm, a reflective layer of about 100 nm and a protective layer layer of about 50 nm, and a solder material, the Having tin or silver and has a melting point between 210 ° C and 230 ° C, a temperature of the thermodes of about 390 ° C has been found to be sufficient for the solder material melts within the period of 500 ms to 700 ms.

Durch die kurze Kontaktzeit zwischen 500 ms und 700 ms, die Thermodentemperatur zwischen 150°C und 190°C über dem Schmelzpunkt des Lotmaterials und eine Andruckkraft der Thermoden zwischen 10 N und 40 N wird erreicht, dass sich die Wärme der Thermoden im Wesentlichen nur an den Kontaktbereichen B1 und B2 im Leiter 200, im Lotmaterial 300 und in der leitfähigen Schicht 40 ausbreitet. Die zugeführte Wärme ist ausreichend, damit das Lotmaterial an einer Fläche 41 der leitfähigen Schicht 40 schmilzt. Insbesondere kann jedoch das Aufschmelzen der leitfähigen Schichten 30 und 40 verhindert werden, wodurch zum Beispiel die Ausbildung leitfähiger Silizide, beispielsweise von Silbersiliziden verhindert werden kann, die den Frontkontakt 20 und den Rückkontakt 40 durch die Diodenstruktur hindurch durch einen ohmschen Kontakt verbinden. Die gewählten Prozessparameter für den Lötprozess gewährleisten, dass sich die Wärme nicht bis in die lichtempfindliche Schicht 30 ausbreitet. Dadurch kann der Temperaturstress während des Lötvorgangs verringert werden, wodurch eine Zerstörung der bei Lichteinfall elektrisch aktiven Schichten verhindert werden kann.Due to the short contact time between 500 ms and 700 ms, the thermal temperature between 150 ° C and 190 ° C above the melting point of the solder material and a pressure force of the thermodes between 10 N and 40 N is achieved that the heat of the thermodes substantially only the contact areas B1 and B2 in the conductor 200 , in the soldering material 300 and in the conductive layer 40 spreads. The supplied heat is sufficient to allow the solder material to a surface 41 the conductive layer 40 melts. In particular, however, the melting of the conductive layers 30 and 40 be prevented, whereby, for example, the formation of conductive silicides, such as silver silicides can be prevented, the front contact 20 and the back contact 40 connect through the diode structure through an ohmic contact. The selected process parameters for the soldering process ensure that the heat does not reach the photosensitive layer 30 spreads. As a result, the temperature stress during the soldering process can be reduced, whereby destruction of the electrically active layers upon incident light can be prevented.

Die hohe Temperatur der Thermoden ermöglicht einerseits, dass das Lotmaterial, das zwischen dem Leiter 200 und der oberen leitfähigen Schicht 40 angeordnet ist, schmilzt. Die kurze Kontaktzeit gewährleistet andererseits, dass Schädigungen der Schichten 20, 30 und 40 der auf der Substratschicht angeordneten Schichtstruktur, insbesondere eine Delamination dieser Schichten vermieden wird. Dadurch kann die lichtempfindliche Schicht, die in einem Bereich unter dem Kontaktbereich B1, B2 angeordnet ist, zur Ladungsträgererzeugung bei Lichteinfall genutzt werden.The high temperature of the thermodes allows on the one hand, that the solder material between the conductor 200 and the upper conductive layer 40 is arranged, melts. On the other hand, the short contact time ensures damage to the layers 20 . 30 and 40 the layer structure arranged on the substrate layer, in particular a delamination of these layers, is avoided. Thereby, the photosensitive layer disposed in an area under the contact area B1, B2 can be used to generate carriers in the incident light.

Als vorteilhaft hat sich bei Verwendung der kurzen Prozesszeiten erwiesen, dass Temperaturgradienten zwischen dem Kontaktband 200 und der Substratschicht 10 innerhalb der Zeitdauer von 500 ms bis 700 ms nicht zu einer Abkühlung führen, die durch einen zusätzlichen Energieeintrag kompensiert werden müsste. Die Gesamtenergie, die in den Lötprozess eingebracht wird, ist mindestens um den Faktor 2 geringer als bei einem Verfahren, bei dem die Thermoden auf eine Temperatur von zirka 330°C erwärmt werden und für eine Zeitdauer von zirka 1750 ms auf den Leiter 200 aufgedrückt werden.When using the short process times has proven advantageous that temperature gradients between the contact strip 200 and the substrate layer 10 within the period of 500 ms to 700 ms do not lead to a cooling, which would have to be compensated by an additional energy input. The total energy that is introduced into the soldering process is at least a factor of 2 less than in a method in which the thermodes are heated to a temperature of about 330 ° C and for a period of about 1750 ms on the conductor 200 be pressed on.

Nach dem Schmelzen des Lotmaterials werden die erhitzten Bereiche B1 und B2 in einem Fertigungsschritt F5 abgekühlt, wodurch das Lotmaterial erstarrt. Dazu kann beispielsweise Luft mit Raumtemperatur auf die Lötstelle geblasen werden, bis das Lotmaterial erstarrt ist. Nach dem Erstarren des Lotmaterials ist der Leiter 200 an den Flächen 41 der leitfähigen Schicht 40 mit der leitfähigen Schicht 40 verbunden.After melting the solder material, the heated areas B1 and B2 are cooled in a production step F5, whereby the solder material solidifies. For this example, air at room temperature can be blown onto the solder joint until the solder material is solidified. After solidification of the soldering material is the conductor 200 on the surfaces 41 the conductive layer 40 with the conductive layer 40 connected.

Durch die Reduzierung der Kontaktzeit der Thermodenfläche von 1750 ms auf 500 ms bis 700 ms wird es ermöglicht, dass die von dem geschmolzenen Lotmaterial verunreinigten Thermodenflächen häufiger gereinigt werden können und dennoch die Anzahl der gefertigten Module pro Zeiteinheit, der sogenannte Durchsatz, bei der Herstellung der Fotovoltaikmodule im Vergleich zu einem Prozess, bei dem die Kontaktzeiten der Thermoden mehr als 1500 ms betragen, erhöht werden kann. Die Reinigung der Thermodenflächen kann chemisch oder physikalisch erfolgen. Bei der mechanischen Reinigung werden die Thermodenflächen beispielsweise über eine raue Oberfläche bewegt, wodurch das an der Thermodenfläche haftende Lotmaterial abgerieben wird. Die Verkürzung der Kontaktzeiten auf eine Zeit zwischen 500 ms und 700 ms ermöglicht es, nach zirka sechzig bis achtzig Lötvorgängen einen Reinigungszyklus durchzuführen. Bei einem solchen Reinigungsschritt werden die Kontaktflächen der Thermoden beispielswiese zweimal über eine raue Oberfläche bewegt, um das Lotmaterial von der Kontaktfläche zu entfernen.Reducing the contact time of the thermode area from 1750 ms to 500 ms to 700 ms allows the thermode areas contaminated by the molten solder material to be cleaned more frequently while still reducing the number of modules produced per unit of time, the so-called throughput Photovoltaic modules compared to a process in which the contact times of the thermodes are more than 1500 ms, can be increased. The cleaning of the thermode surfaces can be done chemically or physically. For example, during mechanical cleaning, the thermode surfaces are moved over a rough surface, thereby abrading the solder material adhering to the thermode surface. Shortening the contact times to a time between 500 ms and 700 ms makes it possible to perform a cleaning cycle after approximately sixty to eighty soldering operations. In such a cleaning step, for example, the contact surfaces of the thermodes are moved over a rough surface twice to remove the solder material from the contact surface.

Da ein Reinigungsvorgang zum Reinigen der Thermode beispielsweise bereits nach jeweils 70 Lötvorgängen durchgeführt wird, wird der Lötprozess deutlich stabiler, als wenn nur nach jeweils 140 Lötprozessen die Thermoden gereinigt werden. Dadurch erhöht sich auch die Standzeit beziehungsweise die Lebensdauer der Thermoden.Since a cleaning process for cleaning the thermode, for example, already carried out after every 70 soldering operations, the soldering process is much more stable than if the thermodes are cleaned only after every 140 soldering processes. This also increases the service life or the life of the thermodes.

Wie in den Ausführungsformen der Fotovoltaikmodule der 2 und 5 gezeigt ist, weist die Randzelle 1 in Projektion unter einer Fläche 41 der leitfähigen Schicht 40 einen Bereich 33 aus der lichtempfindliche Schicht 30 und den leitfähigen Schichten 20 und 40 auf. Im Unterschied zu dem Verfahren zur Herstellung des Fotovoltaikmoduls der 2, bei dem ein Bereich 33 der Schichtanordnung unter der Lötstelle zerstört wird, werden bei dem Verfahren zur Herstellung des Fotovoltaikmoduls der 5, die unter der Lötstelle angeordneten Bereiche 33 der leitfähige Schichten 20 und 40 sowie der lichtempfindliche Schicht 30 aufgrund des geringeren Temperaturstresses nicht zerstört. Insbesondere kann eine Delamination zwischen den Schichten 20, 30, 40 und zwischen den Schichtlagen der Schicht 40 verhindert werden.As in the embodiments of the photovoltaic modules of 2 and 5 is shown, the edge cell 1 in projection under a surface 41 the conductive layer 40 an area 33 from the photosensitive layer 30 and the conductive layers 20 and 40 on. In contrast to the method for producing the photovoltaic module of 2 in which an area 33 the layer arrangement is destroyed under the solder joint, be in the process for producing the photovoltaic module of the 5 , the areas arranged under the solder joint 33 the conductive layers 20 and 40 and the photosensitive layer 30 not destroyed due to the lower temperature stress. In particular, a delamination between the layers 20 . 30 . 40 and between the layers of the layer 40 be prevented.

Somit kann der Bereich 33 der lichtempfindlichen Schicht 30, der unter der Kontaktfläche 41 der leitfähigen Schicht 40 liegt, zur Spannungserzeugung genutzt werden. Dies hat zur Folge, dass die komplette Randzelle 1, die der Rückkontaktzelle des Fotovoltaikmoduls entspricht, als Fotozelle zur Spannungserzeugung genutzt werden kann. Die Randzelle wird daher derart ausgebildet, dass die leitfähige Schicht 40 der Rückkontaktzelle 1 durch die lichtempfindliche Schicht 30 von der leitfähige Schicht 20 isoliert ist. Da die leitfähigen Schichten 30 und 40 nicht durch einen ohmschen Kontakt miteinander verbunden sind, trägt die gesamte lichtempfindliche Schicht 30 der Randzelle 1 zur Ladungsträgererzeugung bei.Thus, the area 33 the photosensitive layer 30 that under the contact surface 41 the conductive layer 40 is to be used for voltage generation. This has the consequence that the complete marginal cell 1 , which corresponds to the back contact cell of the photovoltaic module, can be used as a photocell for generating voltage. The peripheral cell is therefore formed such that the conductive layer 40 the back contact cell 1 through the photosensitive layer 30 from the conductive layer 20 is isolated. Because the conductive layers 30 and 40 not connected by ohmic contact, carries the entire photosensitive layer 30 the border cell 1 for the generation of charge carriers.

Da eine Delamination der Schichtlagen der leitfähigen Schicht 40 durch den reduzierten thermischen Stress verhindert wird, ist auch der Einsatz von haftvermittelnden Schichten, die bisher eine Reduzierung des Fotostroms bedingt haben, nicht mehr erforderlich. Insbesondere kann die haftvermittelnde Schichtlage 44 zwischen der leitfähigen transparenten Oxidschichtlage 41 und der reflektierenden Schichtlage 42 der Schicht 40 entfallen. Die reflektierende Schichtlage 42 kann somit unmittelbar über der leitfähigen transparenten Oxidschichtlage 41 angeordnet werden. Dadurch wird eine Absorption von Lichtstrahlung an der reflektierenden Schicht vermieden und der Wirkungsgrad der Fotozelle erhöht.As a delamination of the layers of the conductive layer 40 is prevented by the reduced thermal stress, the use of adhesion-promoting layers, which have previously caused a reduction of the photocurrent, no longer required. In particular, the adhesion-promoting layer layer 44 between the conductive transparent oxide layer layer 41 and the reflective layer layer 42 the layer 40 omitted. The reflective layer layer 42 can thus directly above the conductive transparent oxide layer 41 to be ordered. As a result, absorption of light radiation at the reflective layer is avoided and the efficiency of the photocell is increased.

Bei der Ausführungsform des Fotovoltaikmoduls gemäß 5 kann die zur Landungsträgererzeugung nutzbare, nicht zerstörte Randzelle 1 eine Breite D2, beispielsweise 10 mm, aufweisen die der Breite D2 der übrigen Fotozellen entspricht. Wenn die Randzelle 1 die gleiche Breite wie die übrigen Fotozellen aufweist, kann eine Stromlimitierung in der Serienschaltung der Fotozellen vermieden werden. Die Randzelle 2, die lediglich als Kontakt dient, kann im Vergleich zu den übrigen Zellen Z1, Z2 und 1 mit einer reduzierten Breite D4, beispielsweise einer Breite von 6 mm, hergestellt werden.In the embodiment of the photovoltaic module according to 5 can be used for land vehicle generation, undamaged border cell 1 a width D2, for example, 10 mm, which corresponds to the width D2 of the remaining photocells. If the marginal cell 1 has the same width as the other photocells, a current limitation in the series connection of the photocells can be avoided. The border cell 2 , which serves only as a contact, compared to the other cells Z1, Z2 and 1 be made with a reduced width D4, for example, a width of 6 mm.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Trägersubstratcarrier substrate
2020
leitfähige Schichtconductive layer
3030
lichtempfindliche Schichtphotosensitive layer
4040
leitfähige Schichtconductive layer
4141
Kontaktflächecontact area
5050
Folienmaterialfilm material
6060
Trägersubstratcarrier substrate
100100
Schichtanordnunglayer arrangement
200200
elektrischer Leiterelectrical conductor
210210
KontaktanschlussContact Termination
220220
Verbindungsleiterconnecting conductors
300300
Lotmaterialsolder
500500
Thermodethermode
10001000
Fotovoltaikmodulphotovoltaic module

Claims (14)

Verfahren zur Kontaktierung eines Fotovoltaikmoduls, umfassend: – Bereitstellen einer Schichtanordnung (100) aus einer lichtempfindlichen Schicht (30) zum Erzeugen einer Ladung beim Einfall von Licht auf die lichtempfindliche Schicht und einer auf der lichtempfindlichen Schicht (30) angeordneten leitfähigen Schicht (40) zum Abgreifen einer Spannung, – Bereitstellen eines Leiters (200) zur Kontaktierung der leitfähigen Schicht (40), – Bereitstellen eines Lotmaterials (300) zum Verlöten des Leiters (200) auf der leitfähigen Schicht (40), – Anordnen des Leiters (200) und des Lotmaterials (300) auf der Schichtanordnung (100) derart, dass zwischen der leitfähigen Schicht (40) und dem Leiter (200) das Lotmaterial (300) vorgesehen ist, – Anordnen eines temperaturgeregelten Werkzeugs auf dem Leiter (200) zum Erhitzen des Leiters (200), wobei das temperaturgeregelte Werkzeug auf eine Temperatur, die zwischen 150°C und 190°C über der Schmelztemperatur des Lotmaterials liegt, erwärmt wird, – Schmelzen des Lotmaterials (300), – Abkühlen und Erstarren des Lotmaterials (300), – Verbinden des Leiters (200) mit der leitfähige Schicht (40).Method for contacting a photovoltaic module, comprising: providing a layer arrangement ( 100 ) from a photosensitive layer ( 30 ) for generating a charge upon the incident of light on the photosensitive layer and on the photosensitive layer (US Pat. 30 ) arranged conductive layer ( 40 ) for picking up a voltage, - providing a conductor ( 200 ) for contacting the conductive layer ( 40 ), - providing a soldering material ( 300 ) for soldering the conductor ( 200 ) on the conductive layer ( 40 ), - arranging the conductor ( 200 ) and the soldering material ( 300 ) on the layer arrangement ( 100 ) such that between the conductive layer ( 40 ) and the leader ( 200 ) the solder material ( 300 ), - arranging a temperature-controlled tool on the conductor ( 200 ) for heating the conductor ( 200 ), wherein the temperature-controlled tool is heated to a temperature which is between 150 ° C and 190 ° C above the melting temperature of the solder material, - melting the solder material ( 300 ), - cooling and solidification of the solder material ( 300 ) - connecting the conductor ( 200 ) with the conductive layer ( 40 ). Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Lotmaterial (300) Zinn oder Silber enthält und eine Schmelztemperatur zwischen 210°C und 230°C aufweist.Method according to claim 1, wherein the solder material ( 300 ) Contains tin or silver and has a melting temperature between 210 ° C and 230 ° C. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Leiter (200) an mindestens einer Seite (201) mit dem Lotmaterial (300) beschichtet ist.Method according to claim 1 or 2, wherein the conductor ( 200 ) on at least one side ( 201 ) with the solder material ( 300 ) is coated. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das temperaturgeregelte Werkzeug für eine Zeitdauer zwischen 500 ms und 700 ms auf den Leiter (200) aufgedrückt wird.Method according to one of claims 1 to 3, wherein the temperature-controlled tool for a period of time between 500 ms and 700 ms on the conductor ( 200 ) is pressed. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das temperaturgeregelte Werkzeug (500) mit einer Andruckkraft zwischen 10 N bis 40 N auf den Leiter (200) gedrückt wird.Method according to claim 4, wherein the temperature-controlled tool ( 500 ) with a pressure force between 10 N to 40 N on the conductor ( 200 ) is pressed. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei das temperaturgeregelte Werkzeug (500) auf eine Temperatur zwischen 370°C und 410°C, insbesondere auf eine Temperatur von 390°C, erwärmt wird.Method according to one of claims 4 or 5, wherein the temperature-controlled tool ( 500 ) to a temperature between 370 ° C and 410 ° C, in particular to a temperature of 390 ° C, is heated. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die leitende Schicht (40) der Schichtanordnung ein transparentes leitfähiges Oxid aufweist.Method according to one of claims 1 to 6, wherein the conductive layer ( 40 ) of the layer arrangement comprises a transparent conductive oxide. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend: Reinigen des temperaturgeregelten Werkzeugs (500) nach einer Anzahl von Schritten des Ansdrückens des temperaturgeregelten Werkzeugs auf den Leiter (200).Method according to one of claims 1 to 7, comprising: cleaning the temperature-controlled tool ( 500 ) after a number of steps of applying the temperature controlled tool to the conductor ( 200 ). Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Reinigen des temperaturgeregelten Werkzeugs (500) nach jedem sechzigsten bis achtzigsten Schritt des Andrückens des temperaturgeregelten Werkzeugs auf den Leiter (200) erfolgt.Method according to claim 8, wherein the cleaning of the temperature-controlled tool ( 500 ) after every sixtieth to eightieth step of pressing the temperature controlled tool onto the conductor ( 200 ) he follows. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, umfassend: Reinigen des temperaturgeregelten Werkzeugs (500) durch mechanisches oder chemisches Einwirken auf eine Fläche (501) des temperaturgeregelten Werkzeugs (500), die während des Erhitzens des Leiters (200) auf den Leiter (200) angepresst wird.Method according to one of claims 8 or 9, comprising: cleaning the temperature-controlled tool ( 500 ) by mechanical or chemical action on a surface ( 501 ) of the temperature-controlled tool ( 500 ), which during the heating of the conductor ( 200 ) on the ladder ( 200 ) is pressed. Fotovoltaikmodul, umfassend: – eine Fotozelle (1) mit einer lichtempfindlichen Schicht (30) zum Erzeugen einer Ladung beim Einfall von Licht auf die lichtempfindliche Schicht, einer über der lichtempfindlichen Schicht (30) angeordneten leitfähige Schicht (40) zum Abgreifen eines Potentials einer Spannung und einer unter der lichtempfindlichen Schicht (30) angeordneten weiteren leitfähigen Schicht (20), – einen Leiter (200) zur Kontaktierung der leitfähige Schicht (40), – wobei der Leiter (200) auf einer Fläche (41) der leitfähigen Schicht (40) mit der leitfähigen Schicht (40) verbunden ist, – wobei ein Bereich (33) der lichtempfindlichen Schicht (30), der in Projektion unter der Fläche (41) der leitfähigen Schicht angeordnet ist, beim Einfall von Licht auf die lichtempfindliche Schicht (30) eine Ladung erzeugt, wodurch zwischen der leitfähigen Schicht (40) und der weiteren leitfähigen Schicht (20) eine Spannung entsteht.Photovoltaic module, comprising: - a photocell ( 1 ) with a photosensitive layer ( 30 ) for generating a charge upon the incident of light on the photosensitive layer, one above the photosensitive layer ( 30 ) arranged conductive layer ( 40 ) for sensing a potential of a voltage and a voltage below the photosensitive layer ( 30 ) arranged further conductive layer ( 20 ), - a ladder ( 200 ) for contacting the conductive layer ( 40 ), - the leader ( 200 ) on an area ( 41 ) of the conductive layer ( 40 ) with the conductive layer ( 40 ) - where one area ( 33 ) of the photosensitive layer ( 30 ) projected below the surface ( 41 ) of the conductive layer is arranged upon the incidence of light on the photosensitive layer ( 30 ) generates a charge, whereby between the conductive layer ( 40 ) and the further conductive layer ( 20 ) creates a tension. Fotovoltaikmodul nach Anspruch 11, wobei zwischen der leitfähigen Schicht (20) und der weiteren leitfähigen Schicht (40) kein ohmscher Kontakt ausgebildet ist.A photovoltaic module according to claim 11, wherein between the conductive layer ( 20 ) and the further conductive layer ( 40 ) no ohmic contact is formed. Fotovoltaikmodul nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei der Leiter auf die Fläche (41) der leitfähigen Schicht (40) aufgelötet ist.Photovoltaic module according to one of claims 11 or 12, wherein the conductor is applied to the surface ( 41 ) of the conductive layer ( 40 ) is soldered. Fotovoltaikmodul nach einem der Ansprüche 11 bis 13, umfassend: – weitere Fotozellen (Z1, Z2) mit jeweils einer lichtempfindlichen Schicht (10) zum Erzeugen einer Ladung beim Einfall von Licht auf die lichtempfindliche Schicht, – wobei die Fotozelle (1) und die weiteren Fotozellen (Z1, Z2) untereinander in einer Reihenschaltung geschaltet sind.Photovoltaic module according to one of claims 11 to 13, comprising: - further photocells (Z1, Z2) each having a photosensitive layer ( 10 ) for generating a charge upon the incidence of light on the photosensitive layer, - wherein the photocell ( 1 ) and the further photocells (Z1, Z2) are connected to each other in a series circuit.
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