DE102012214647A9

DE102012214647A9 - Solarzellen-Trägeranordnung, Aufnahmevorrichtung, Verfahren zum Bestücken einer Solarzellen-Trägeranordnung, Verfahren zur strominduzierten Regeneration von Solarzellen

Info

Publication number: DE102012214647A9
Application number: DE102012214647.4A
Authority: DE
Inventors: Gunnar Schubert; Dr. Boueke Arnd; Christian Hilker
Original assignee: SUNWAYS AG PHOTOVOLTAIC Tech
Current assignee: SUNWAYS AG PHOTOVOLTAIC Tech
Priority date: 2012-08-17
Filing date: 2012-08-17
Publication date: 2015-06-18
Also published as: DE102012214647A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Solarzellen-Trägeranordnung zur Aufnahme von Solarzellen, insbesondere für die strominduzierte Regeneration von Solarzellen, mit einer Vielzahl von Plattenpaaren bestehend jeweils aus einer ersten und zweiten Platte zur Aufnahme jeweils einer Solarzelle, die abwechselnd gestapelt angeordnet sind, mit einer Vielzahl von Beabstandungsvorrichtungen, die jeweils zwischen benachbarten ersten Platten und zweiten Platten vorgesehen sind und die eine Dicke von mindestens 1 mm aufweisen, mit Fixiermitteln, welche jeweils die ersten Platten und jeweils die zweiten Platten eines Plattenpaares voneinander beabstandet fixieren, wobei die ersten Platten relativ zu den zweiten Platten in Stapelrichtung einzeln und/oder gemeinsam verschiebbar vorgesehen sind. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner Verfahren zur deren Bestückung, eine Aufnahmevorrichtung für deren Aufnahme in einem Ofen sowie ein Verfahren zur strominduzierte Regeneration von Solarzellen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Solarzellen-Trägeranordnung, insbesondere für die strominduzierte Regeneration von Solarzellen, eine Aufnahmevorrichtung zu Aufnahme einer Solarzellen-Trägeranordnung in einem Standardofen, ein Verfahren zum Bestücken einer Solarzellen-Trägeranordnung zur strominduzierten Regeneration von Solarzellen sowie ein Verfahren zur strominduzierten Regeneration von Solarzellen.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Für die Solarzellenindustrie besteht ein allgemeines Bestreben darin, Solarzellen effizienter zu gestalten, d.h. deren Wirkungsgrad zu erhöhen und gleichzeitig die Produktionskosten zu senken. Ein Effekt, der den Wirkungsgrad von Solarzellen negativ beeinflusst, ist die sogenannte lichtinduzierte Degradation (LID). Darunter wird die Bildung von Störstellen in der Solarzelle (sogenannte Rekombinationszentren) verstanden, die durch von Lichteinwirkung hervorgerufene Wechselwirkungen von Sauerstoff mit dem üblicherweise bordotierte Basismaterial entstehen. Dies ist besonders ungünstig, da Solarzellen bestimmungsgemäß dem Sonnenlicht ausgesetzt werden. Der Degradationseffekt ist bereits seit den 1970er Jahren bekannt, und kann innerhalb einer kurzen Zeitspanne nach der Produktion zur Abnahme des Wirkungsgrades einer Solarzelle um bis zu 10%rel führen. Ein Verfahren zum dauerhaften Rückgängigmachen des Degradationseffekts, beispielsweise bei lichtinduzierter Degradation (LID) an monokristallinen Solarzellen, stellt die strominduzierte Regeneration dar. Der Effekt der strominduzierten Regeneration besteht darin, die den Wirkungsgrad mindernden Wechselwirkungen zwischen Bor und Sauerstoff im Material der Solarzelle zu unterbinden. Der Bor-Sauerstoff-Komplex wird dazu in einen inaktiven Zustand überführt, der auch im Betrieb der Solarzelle zu keinen Verlusten an energetisch angeregten elektrischen Ladungsträgern führt. Die Regeneration ist ein thermisch gesteuerter Vorgang, und kann daher günstigerweise z.B in einem Ofen durchgeführt werden. Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2009 059 300 A1 beschreibt den Degradationseffekt und die allgemeinen Mechanismen eines Verfahrens zur strominduzierten Regeneration. Des Weiteren wird darin ein Behälter beschrieben, welcher für den strominduzierten Regenerationsprozess verwendet werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte, Solarzellen-Trägeranordnung, eine verbesserte Aufnahmevorrichtung in einem Ofen, ein verbessertes Verfahren zum Bestücken einer Solarzellen-Trägeranordnung sowie ein verbessertes Verfahren zur strominduzierten Regeneration anzugeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Solarzellen-Trägeranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und/oder durch eine Aufnahmevorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 21 und/oder durch ein Verfahren zum Bestücken eines Solarzellenträgers mit den Merkmalen der Patentansprüche 22 oder 23 und/oder ein Verfahren zur strominduzierten Regeneration mit den Merkmalen des Patentanspruchs 24 gelöst.
Demgemäß ist vorgesehen:

– Eine Solarzellen-Trägeranordnung zur Aufnahme von Solarzellen, insbesondere für die strominduzierte Regeneration von Solarzellen, mit einer Vielzahl von Plattenpaaren bestehend jeweils aus einer ersten und zweiten Platte zur Aufnahme jeweils einer Solarzelle, die abwechselnd gestapelt angeordnet sind, mit einer Vielzahl von Beabstandungsvorrichtungen, die jeweils zwischen benachbarten ersten Platten und zweiten Platten vorgesehen sind und die eine Dicke von mindestens 1 mm aufweisen, mit Fixiermitteln, welche jeweils die ersten Platten und jeweils die zweiten Platten eines Plattenpaares voneinander beabstandet fixieren, wobei die ersten Platten relativ zu den zweiten Platten in Stapelrichtung einzeln und/oder gemeinsam verschiebbar vorgesehen sind.
– Eine Aufnahmevorrichtung zum Aufnehmen und Kontaktieren einer Solarzellen-Trägeranordnung in einem Standardofen, mit einem Ofenrostgitter, mit zumindest zwei quaderförmigen Leiterstücken, mit zumindest zwei auf dem Ofenrostgitter quer zur Gitterrichtung angeordneten Flachstücken, die mit isolierten Befestigungsmitteln jeweils an einem Leiterstück angebracht sind und gemeinsam mit den Befestigungsmitteln in das Ofenrostgitter eingelegt sind, wobei die quaderförmigen Leiterstücke eine ebene Kontakt- und Auflagefläche für den Solarzellenträger aufweisen und elektrisch verschaltbar vorgesehen sind.
– Ein Verfahren zum Bestücken einer Solarzellen-Trägeranordnung zur strominduzierten Regeneration von Solarzellen, mit den Schritten: Aufspannen des Solarzellenträgers durch Verschieben zweiter Platten entgegen der Kraftrichtung eines Spannmittels relativ zu ersten Platten; Horizontales Einlegen von Solarzellen zwischen die ersten und zweiten Platten; Verspannen des Solarzellenträgers mittels des Spannmittels; Kippen des Solarzellenträgers in eine Lage, in welcher die Solarzellen vertikal angeordnet sind; Einschieben des Solarzellenträgers in einen Ofen.
– Ein Verfahren zum Bestücken einer Solarzellen-Trägeranordnung zur strominduzierten Regeneration von Solarzellen, mit den Schritten: Aufspannen der Solarzellen-Trägeranordnung durch Verschieben zweiter Platten entgegen der Kraftrichtung eines Spannmittels relativ zu ersten Platten; Vertikales Einlegen von Solarzellen zwischen die ersten und zweiten Platten; Verspannen des Solarzellenträgers mit Hilfe des Spannmittels; Einschieben des Solarzellenträgers in einen Ofen.
– Ein Verfahren zur strominduzierten Regeneration von Solarzellen, bei welchem eine Vielzahl von Solarzellen in Reihe verschaltet werden und nebeneinander vertikal mit einem freien Abstand von mindestens 1 mm, insbesondere von 13 bis 17 mm, zwischen den Solarzellen in einem Ofen angeordnet werden.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Erkenntnis besteht darin, dass wenn unterschiedliche Bereiche der Solarzellen während des strominduzierten Regenerationsprozesses unterschiedliche Temperaturen aufweisen, dies zu unterschiedlichen Fortschritten des Regenerationsprozesses führt. Bei direkt aufeinander gestapelten Solarzellen können beim Regenerationsprozess, beispielsweise durch ohmsche Verlustwärme, Temperaturunterschiede zwischen den äußeren und inneren Zellen des Stapels von 10° Celsius und mehr vorherrschen. Der strominduzierte Regenerationsprozess wird daher erfindungsgemäß mit vertikal in einem Ofen angeordneten Solarzellen mit einem freien Abstand von mindestens 1 mm zwischen den Solarzellen durchgeführt, um eine natürliche Konvektion zur Zu- und Abfuhr von thermischer Energie zu begünstigen, und somit einen Temperaturausgleich zu schaffen. Damit wird gewährleistet, dass alle Solarzellen am Ende des Regenerationsprozesses den gleichen Regenerationsfortschritt aufweisen. Zudem wird dadurch ein lokales Überhitzen der Solarzellen vermieden, was bereits bei Temperaturen ab 200°Celsius das Ergebnis stark beeinträchtigen kann. Besonders vorteilhaft ist ein freier Abstand von 13 mm–17 mm zwischen den Solarzellen. Für eine solche Anordnung der Solarzellen wird erfindungsgemäß eine Solarzellen-Trägeranordnung bereitgestellt, mit welcher eine Vielzahl von Solarzellen in einem einzigen Arbeitsschritt auf dem gewünschten Abstand gehalten und elektrisch kontaktiert werden können. Insbesondere sind die Solarzellen erfindungsgemäß alleine durch das Einspannen in die Solarzellen-Trägeranordnung automatisch auch miteinander in Reihe verschaltet. Damit ist das Bestücken der Solarzellen-Trägeranordnung sowie das Handling der gesamten Solarzellen-Trägeranordnung schnell durchführbar und gut automatisierbar. Des Weiteren sind die Solarzellen-Trägeranordnung und/oder eine Aufnahmevorrichtung für einen Ofen mit einfachen Mitteln, insbesondere mit Standardteilen, kostengünstig realisierbar. Zusätzlich kann erfindungsgemäß ein handelsüblicher, kostengünstiger Standardofen, in welchem die Aufnahmevorrichtung vorgesehen werden kann und in welchen die Solarzellen-Trägeranordnung einführbar ist, für die strominduzierte Regeneration verwendet werden. Die Solarzellen-Trägeranordnung ist dabei als Träger für Solarzellen die mit einem erfindungsgemäßen Verfahren regeneriert werden, geeignet.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
In einer Ausführungsform der Erfindung stellen die Fixiermittel gleichzeitig die Beabstandungsvorrichtungen dar. Somit wird vorteilhaft die Anzahl der verwendeten Teile reduziert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zumindest ein Spannmittel zwischen den ersten und den zweiten Platten eines Plattenpaares oder zwischen zwei mit den ersten Platten bzw. zweiten Platten starr verbundenen Elementen vorgesehen. Das Spannmittel ist dabei derart angeordnet und vorgesehen, dass es an den einen Seiten der Platten eine die ersten und zweiten Platten gegeneinander drückende Vorspannkraft erzeugt und an den anderen Seiten der Platten einen freien Abstand zwischen den ersten und zweiten Platten erzeugt. Diese Anordnung ermöglicht, dass die Solarzellen in der Solarzellen-Trägeranordnung mit einem einzigen Arbeitsschritt auf dem richtigen Abstand eingestellt und miteinander kontaktiert werden können. Auf die Funktionsweise des Spannmittels bzw. der Solarzellen-Trägeranordnung wird später noch detailliert in Bezug auf den Bestückungsprozess eingegangen.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Spannmittel einen mechanischen Hub auf und ist derart ausgebildet, dass infolge des gemeinsamen Verschiebens der zweiten Platten relativ zu den ersten Platten in Stapelrichtung entgegen der Vorspannkraft des Spannmittels, Solarzellen zwischen den ersten und zweiten Platten einlegbar und/oder entnehmbar sind. Somit ist ein optimiertes Bestücken der Solarzellen-Trägeranordnung möglich, da zum Einlegen von Solarzellen lediglich eine einzige mechanische Manipulation an der Solarzellen-Trägeranordnung vorgenommen werden muss, um zwischen sämtlichen Plattenpaaren Solarzellen einlegen zu können. Darauf wird später noch detailliert in Bezug auf das Verfahren zum Bestücken einer Solarzellen-Trägeranordnung eingegangen. Als mechanischer Hub ist der Weg zu verstehen, um welchen die zweiten Platten gegenüber den ersten Platten entgegen der Vorspannkraft verschiebbar sind (vorgesehener Hubweg des Spannmittels insbesondere einer Feder).
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die ersten und zweiten Platten eine Aussparung auf, die derart vorgesehen ist, dass die Kontaktfläche zwischen den Platten eines Plattenpaares und der dazwischen liegenden Solarzelle reduziert ist. Alternativ kann auch nur an den ersten oder den zweiten Platten eine Aussparung vorgesehen sein. Vorteilhaft ist die Aussparung der ersten und/oder zweiten Platten derart ausgebildet, dass eine Solarzelle mittels eines Greifarms einer Maschine, insbesondere eines Roboters zwischen den ersten und zweiten Platten platzierbar oder entnehmbar ist. Somit wird eine gute Automatisierbarkeit des Bestückungsprozesses für die Solarzellen-Trägeranordnung gewährleistet.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind an den ersten oder zweiten Platten an zumindest einer Seite seitliche Anschläge vorgesehen. Alternativ können auch an den ersten und an den zweiten Platten seitliche Anschläge vorgesehen sein. Die Anschläge sind derart ausgebildet, dass sie ein Herausfallen von Solarzellen verhindern, wenn die Solarzellen-Trägeranordnung auf die zumindest eine Seite gekippt wird. Diese Anordnung ermöglicht ein horizontales Einlegen der Solarzellen zwischen den Platten mit einer anschließenden Verkippung der mit Solarzellen beladenen Solarzellen-Trägeranordnung auf die Seite der seitlichen Anschläge oder ein vertikales Einlegen der Solarzellen in eine auf die Seite der seitlichen Anschläge gekippte Solarzellen-Trägeranordnung. Somit wird die erfindungsgemäße vertikale Lagerung der Solarzellen während des Regenerationsprozesses ermöglicht. Selbstverständlich können auch an weiteren Seiten der Solarzellen-Trägeranordnung Anschläge vorgesehen sein, um das Handling der Solarzellen-Trägeranordnung weiter zu verbessern und/oder um die Anordnung an bestimmte Solarzellengeometrien anzupassen.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Beabstandungsmittel und optional oder zusätzlich die Fixiermittel, die Spannmittel, bzw. die Anschläge ein Material auf, welches elektrisch isolierend ist. Somit wird ermöglicht, dass die Platten untereinander elektrisch isoliert sind und so eine Reihenschaltung der Solarzellen möglich ist. Die Reihenschaltung der Solarzellen ist für den strominduzierten Regenerationsprozess vorteilhaft, da somit die gleiche Stromstärke an allen im Solarzellen-Träger befindlichen Solarzellen garantiert werden kann. Die Isolierung der Platten untereinander ist notwendig, weil der Strom für das Betreiben der strominduzierten Regeneration durch die Solarzelle fließen muss und somit ein Kurzschluss zwischen den Platten verhindert werden muss.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthalten zumindest die Beabstandungsmittel und optional oder zusätzlich die Fixiermittel, Spannmittel bzw. die Anschläge ein Material, welches bis mindestens 100°C temperaturbeständig ist. Dieses Material ist insbesondere eine Keramik. Insbesondere ist das Material ferner bis mindestens 150°C temperaturbeständig. Bevorzugt ist das Material bis mindestens 200°C temperaturbeständig. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Material bis mindestens 230°C temperaturbeständig. Somit können sämtliche Materialien der Beabstandungsmittel und/oder Fixiermittel und/oder Spannmittel und/oder Anschläge den hohen Temperaturen in einem Ofen, welche für den strominduzierten Regenerationsprozess notwendig sind, widerstehen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine elektrische Verbindungseinrichtung und sind optional oder zusätzlich Schaltmittel vorgesehen, über welche die einzelnen Solarzellen elektrisch in Reihe verschaltbar sind. Mit den in Reihe geschalteten Solarzellen ist dann der strominduzierte Regenerationsprozess durchführbar.
In vorteilhaften Ausführungsformen enthalten die ersten oder zweiten Platten oder beide ein elektrisch leitfähiges Material. Bevorzugt enthalten sie Aluminium oder alternativ oder zusätzlich Edelstahl. Es sind aber auch alle möglichen anderen Leitermaterialien, insbesondere alle möglichen Metalle dafür einsetzbar. Aluminium ist besonders vorteilhaft, aufgrund seiner hohen Wärmeleitfähigkeit und elektrischen Leitfähigkeit bei gleichzeitig relativ günstigem Materialpreis. Edelstahl ist besonders vorteilhaft aufgrund der gegenüber Aluminium höheren Temperaturbeständigkeit geeignet für den Einsatz bei sehr hohen Temperaturen.
In weiteren Ausführungsformen ist der elektrische Kontakt zu der sich zwischen der ersten und zweiten Platte eines Plattenpaares befindlichen Solarzelle mit Hilfe von auf bzw. unter oder auf und unter den Platten angeordneten Federkontakten hergestellt. Insbesondere werden dazu vorteilhaft Blattfedern und/oder federnde Kontaktstifte eingesetzt. Somit ist eine sichere Kontaktierung der Solarzellen gewährleistet.
In weiteren Ausführungsformen ist die elektrische Verbindungseinrichtung derart ausgebildet, dass die elektrischen Kontakte zur Solarzelle durch die erste und die zweite Platte eines Plattenpaares hergestellt sind. Somit ist die elektrische Verbindungseinrichtung sozusagen integriert mit den Platten ausgebildet. Dadurch wird vorteilhaft die Teileanzahl reduziert. Somit wird auch die Komplexität der Solarzellen-Trägeranordnung und folglich der Herstellungsaufwand und reduziert, was letztlich zu niedrigeren Herstellungskosten führt.
In einer alternativen Ausführungsform ist die elektrische Verbindungseinrichtung über die erste oder die zweite Platte eines Plattenpaares realisiert. Somit können mit einer derart ausgestalteten Solarzellen-Trägeranordnung Solarzellen kontaktiert und regeneriert werden deren elektrische Kontakte sich auf ein und derselben Seite der Solarzelle befinden (beispielweise sogenannte Rückkontaktsolarzellen).
In einer bevorzugten Ausführungsform sind eine obere und eine untere Randplatte vorgesehen, welche den Stapel jeweils nach oben bzw. unten abschließen. Alternativ kann auch nur an einem Ende des Stapels eine Randplatte vorgesehen sein. An der Randplatte sind die Fixiermittel und optional oder zusätzlich die Spannmittel, die Anschläge bzw. die Beabstandungsmittel festgelegt. Des Weiteren sind optional oder zusätzlich Einrichtungen zum Einstellen der Vorspannkraft vorgesehen. Somit ist die Solarzellen-Trägeranordnung vorteilhaft leicht bedienbar, beispielsweise durch Zusammendrücken der Randplatten. Die Randplatten können dabei größer vorgesehen sein als die Platten innerhalb des Stapels und somit gemeinsam mit den Befestigungsmitteln eine Art Gerüst bilden. Dazu kann eine erste der Randplatten zusammen mit den ersten Platten beabstandet fixiert sein und eine zweite Randplatte gemeinsam mit den zweiten Platten beabstandet fixiert sein. In dem die Fixiermittel, Spannmittel, Anschläge und/oder Beabstandungsmittel an den Randplatten festgelegt sind, sind bei den Platten innerhalb des Stapels beispielsweise keine Führungseinrichtungen dafür notwendig. Somit wird wiederum die Komplexität des Aufbaus der Solarzellen-Trägeranordnung reduziert und auch die Bedienbarkeit vereinfacht.
In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der freie Abstand zwischen den ersten und zweiten Platten mindestens einen Millimeter, insbesondere zwischen 13 mm und 17 mm. Alternativ kann der freie Abstand beispielsweise auch zwischen 5 und 20 mm betragen. Der Abstand von 13–17 mm hat sich bei einer Ausführungsform als besonders vorteilhaft für eine optimale freie Konvektion zur Zu- und Abfuhr von thermischer Energie zwischen den Solarzellen bewährt. Mit dem durch die Konvektion realisierten Wärmeaustausch wird ein vorteilhafter Temperaturausgleich zwischen den Solarzellen realisiert.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Beabstandungsmittel zwischen den ersten Platten bzw. zwischen den zweiten Platten isolierend fixiert. Dies kann beispielsweise mittels Keramikhülsen oder anderen Isolatoren zwischen den Beabstandungsmitteln und den Platten erfolgen.
In bevorzugten Ausführungsformen weisen die Beabstandungsmittel und die Spannmittel bzw. die Beabstandungsmittel oder die Spannmittel eine Führung auf. Diese ist insbesondere als Stangenführung vorgesehen. Mittels der Führung werden die Platten relativ zueinander in allen translatorischen Freiheitsgraden quer zur Stapelrichtung und in allen rotatorischen Freiheitsgraden festgelegt.
In vorteilhaften Ausführungsformen sind an mindestens einer der ersten oder zweiten Platten oder an mindestens einem Plattenpaar bestehend aus einer ersten und einer zweiten Platte Messeinrichtungen zur Spannungsmessung oder zur Temperaturmessung oder zu beidem vorgesehen. Die Messeinrichtungen erlauben eine Echtzeitüberwachung des Regenerationsprozesses. Dazu sind die Messeinrichtungen derart vorgesehen, dass eine ständige Kontrolle der Messwerte während des Regenerationsprozesses möglich ist. Bevorzugt werden die Messeinrichtungen zur Spannungsmessung nach der Vierpunktmethode vorgesehen. Denkbar ist auch eine automatische Steuerung oder Regelung des Regenerationsprozesses mit den Messwerten als Steuer/Regelgröße.
In vorteilhaften Ausführungsformen weist die Solarzellen-Trägeranordnung eine Schnittstelle auf, welche derart ausgebildet ist, dass ein maschinelles Be- und Entladen der Trägeranordnung möglich ist. Das Be- und Entladen der Solarzellen-Trägeranordnung ist insbesondere vorteilhaft durch einen Industrieroboter realisierbar. Somit wird ein hoher Automatisierungsgrad für den strominduzierten Regenerationsprozess ermöglicht.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
INHALTSANGABE DER ZEICHNUNG
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
1 Eine isometrische Ansicht einer erfindungsgemäßen Solarzellen-Trägeranordnung;
2 Eine isometrische Ansicht einer erfindungsgemäßen Solarzellen-Trägeranordnung;
3 Eine Prinzip-Skizze einer erfindungsgemäßen Solarzellen-Trägeranordnung;
4 Eine Darstellung von Fixiermitteln mit Beabstandungsmitteln und einer Führung;
5a, 5c Eine Draufsicht auf eine erste bzw. eine zweite Platte;
5b Deine Draufsicht auf eine zwischen der ersten und zweiten Platte einlegbaren Solarzelle;
6 Eine schematische Darstellung bzw. eine Umrisszeichnung einer Solarzellen-Trägeranordnung mit den Platten aus 5a und 5c;
7 Eine Darstellung einer Aufnahmevorrichtung;
8 Eine schematische Darstellung der Anordnung und Verschaltung von Solarzellen in einem Ofen zur strominduzierten Regeneration.
Die beiliegenden Figuren der Zeichnung sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten – sofern nichts Anderes ausgeführt ist – jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
In 1 ist eine isometrische Ansicht einer erfindungsgemäßen Solarzellen-Trägeranordnung 1 schematische dargestellt. Darin sind erste Platten 2 dargestellt, welche von ersten Beabstandungsmitteln 4 beabstandet werden. Des Weiteren sind zweite Platten 3 dargestellt, welche von zweiten Beabstandungsmitteln 5 beabstandet werden. Die Beabstandungsmittel 4, 5 haben eine Dicke D, um welche sie die jeweiligen Platten 2, 3 voneinander beabstanden. Die zweiten Platten 3 sind gegenüber den ersten Platten 2 verschiebbar. An dem oberen und an dem unteren Ende des Stapels aus ersten und zweiten Platten 2, 3 sind Randplatten 10, 11 vorgesehen. Die Randplatten 10, 11 sind mit Fixiermitteln 6 starr miteinander verbunden. Des Weiteren sind Spannmittel 7 vorgesehen, welche an einer Feder und einer Führungsstange gebildet sind, an welchen die ersten und zweiten Platten geführt sind und mit welchen die zweiten Platten gegen die ersten Platten mit einer Kraft F vorgespannt sind. Die Spannmittel 7 stützen sich an der oberen Randplatte 10 ab. Die Spannmittel 7 weisen einen mechanischen Hub (bzw. einen vorgesehenen Federweg) x auf, entlang welchem die ersten Platten 2 gegenüber den zweiten Platten 3 gegen die Federkraft F verschiebbar sind. Solange von außen keine Kraft entgegen der Federkraftrichtung in die Anordnung eingebracht wird, werden die ersten Platten 2 an ihrer Unterseite 14 gegen die zweiten Platten 3 gedrückt. An der Oberseite 15 der ersten Platten 2 ist ein freier Abstand A zu den zweiten Platten 3 vorhanden. Die ersten und zweiten Platten 2, 3 weisen jeweils eine Dicke t auf, welche mindestens 0,5 mm beträgt. Die Spannmittel 7 sind für die Funktion der Solarzellen-Trägeranordnung 1 vorteilhaft, weil damit zwischen den Platten 2, 3 eingelegte Solarzellen 8 mit einer vorbestimmten Kraft F zusammengedrückt werden und so die Solarzellen 8 zuverlässig mit den Platten 2, 3 kontaktiert werden.
Die Platten haben einerseits die Aufgabe, die Beabstandungsmittel 4, 5 und/oder die Fixiermittel 6 aufzunehmen. Ferner sollen sie jeweils zwischen die ersten und zweiten Platten 2, 3 eingelegten Solarzellen 8 kurzschlussfrei kontaktieren. Diese Aufgaben werden mit der in 1 schematisch dargestellten Anordnung erfüllt. Die Platten 2, 3 weisen dazu zur Aufnahme geeignete Ausbildungen auf, auf welche später noch detailliert eingegangen wird. Die Beabstandungsmittel 4, 5 sind zur Vermeidung von Kurzschlüssen mit Isolatormaterialien, wie Keramik oder Glasfasern, gebildet und/oder versehen.
In 2 ist illustriert, wie die ersten Platten 2 gegenüber den zweiten Platten 3 verschiebbar sind. An den Spannmitteln 7 sind Einrichtungen 16 zum Einstellen der Vorspannkraft F in Form von schematisch dargestellten Vorspannmuttern 16 vorgesehen. In der hier dargestellten Ausführungsform sind die Randplatten 10 und 11 mit den zweiten Platten 3 mit einem festen Abstand befestigt. Vorliegend ist dies mit einem zwischen zwei Querstangen verspannten Beabstandungsmittel 5 realisiert. Die Randplatten 10 und 11 sowie die zweiten Platten 3 sind dabei in der vorliegenden Ausführungsform starr mit den Stangen des Fixiermittels 6 verbunden. Die zweiten Platten 3 werden dabei durch die Beabstandungsmittel 5 in einem fixen Abstand zueinander gehalten. Die ersten Platten 2 sind fest mit der Führungsstange 7’ verbunden. Die ersten Platten 2 werden dabei durch die Beabstandungsmittel 4 in einem fixen Abstand zueinander gehalten.
Die Federn bzw. Spannmittel 7 drücken gegen die oberste erste Platte und die obere Randplatte 10 und stützen sich an dieser ab. Die untereinander starr verbundenen ersten Platten 2 werden somit durch das Spannmittel 7 gegen die untereinander ebenfalls starr verbundenen zweiten Platten 3 gedrückt. Wird nun die obere Randplatte 10 gegenüber den ersten Platten 2 in eine Richtung R entgegen der Federkraft F der Spannmittel 7 verschoben, so verschieben sich, wie mit den Pfeilen illustriert, die obere und die untere Randplatte 10, 11 sowie alle zweiten Platten 3 relativ zu den ersten Platten 2. In diesem aufgedrückten bzw. aufgespannten Zustand der Solarzellen-Trägeranordnung 1 sind Solarzellen 8 zwischen die ersten und zweiten Platten 2, 3 einlegbar bzw. entnehmbar. Gibt man die obere Randplatte 10 wieder frei, werden die oberste Randplatte 10, die untere Randplatte 11 und die zweiten Platten 3 entgegen der in 2 dargestellten Pfeilrichtung durch die Federkraft F der Spannmittel 7 wieder nach oben gedrückt und somit die ersten Platten 2 mit ihrer Unterseite 14 gegen die zweiten Platten 3 gedrückt. Daraus resultiert, dass an der Oberseite 15 der ersten Platten 2 wieder ein freier Abstand A vorhanden ist. Die gesamte, durch die Spannmittel 7 aufgebrachte Vorspannkraft F verteilt sich dabei auf alle zweiten Platten 3 da diese durch die Beabstandungsmittel 4 starr zueinander in einem fixen Abstand gehalten werden. Die Dicke D der Beabstandungsmittel 5 ist dabei in der dargestellten Ausführungsform gleich der Dicke der Beabstandungsmittel 4.
Das Prinzip der Gegeneinanderbewegung der ersten und zweiten Platten 2, 3 beim Verschieben der zweiten Platten 3 ist zur besseren Verständlichkeit vereinfacht nochmals in 3 dargestellt. Jeweils zweite Platten 3 sind mit Fixiermitteln 6 miteinander fixiert. Jeweils erste Platten 2 sind mit Führungsstangen 7’ untereinander fixiert. Im Stapel wechselt sich jeweils eine erste Platte 2 mit einer zweiten Platte 3 ab, so dass die ersten und zweiten Platten 2, 3 jeweils als Paket aus ersten Platten 2 und als Paket aus zweiten Platten 3 im Bereich eines freien Abstandes A zwischen ersten und zweiten Platten 2, 3 in der Stapelrichtung R gegeneinander verschiebbar sind.
In 4 ist detailliert ein Aufbau von Fixiermitteln 6 mit Beabstandungsmitteln 5 und einer Führung 18 dargestellt. Zur besseren Übersichtlichkeit sind lediglich zweite Platten 3 dargestellt, welche mit Fixiermitteln 6 miteinander beabstandet fixiert sind. An den Fixiermitteln sind Beabstandungsmittel 5 jeweils zwischen den zweiten Platten 3 vorgesehen. Die Beabstandungsmittel 5 sind hülsenartig ausgebildet und enthalten ein Isolatormaterial. Beispielsweise können sie als Keramikhülsen vorgesehen sein. Innerhalb dieser Keramikhülsen verläuft eine eine ebenfalls Isoliermaterial enthaltende Führungsstange 18. Die Fixiermittel 6 sind mit aneinander befestigten Standardteilen, wie beispielsweise Rohren und Schellen und/oder Gewindestangen und/oder mit über Querstege verbundenen Stangen oder dergleichen ausgebildet, welche die Beabstandungsmittel 5 gegeneinander drücken.
Die ersten Platten 2 werden in der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform ebenfalls nach dem in 4 dargestellten Schema untereinander verbunden. Als Fixiermittel für die ersten Platten 2 dienen hierbei jedoch anstelle der Fixiermittel 6 die gegenüber den Randplatten 10, 11 und zweiten Platten 3 verschiebbaren Führungsstangen 7’. Die Führungsstangen 7’ dienen also sowohl der Führung der möglichen Bewegungsrichtung der ersten Platten 2 gegenüber den zweiten Platten 3 als auch als Fixiermittel der ersten Platten 2 untereinander.
Die 5A und 5C zeigen eine erste Platte 2 und eine zweite Platte 3. Die erste Platte 2 weist erste Fortsätze 30 auf, an welchen beispielsweise Fixiermittel 7’ oder Führungen oder Spannmittel oder Anschläge oder eine Kombination daraus befestigt sein können. Die zweite Platte 3 weist an der Stelle der Fortsätze 30 der ersten Platte 2 Ausnehmungen 32 auf. Die Ausnehmungen 32 verhindern, dass es mit einer zwischen die erste und zweite Platte 2, 3 eingelegten Solarzelle 8 zu einem elektrischen Kurzschluss zwischen den ersten und zweiten Platten 2, 3 kommen kann, da wie in 6 dargestellt, ein direkter elektrischer Kontakt zwischen den ersten und zweiten Platten bei eingelegter Solarzelle 8 nicht möglich ist. Des Weiteren weist die zweite Platte 3 zweite Fortsätze 31 auf, die analog zu den Fortsätzen 30 der ersten Platte 2 der Befestigung von Elementen dienen und ebenfalls zur Verhinderung eines elektrischen Kurzschlusses zwischen den ersten und zweiten Platten 2, 3 versetzt zu den Fortsätzen 30 der ersten Platte 2 angeordnet sind. Die Fortsätze 30, 31 sind beispielsweise als Laschen ausgebildet und mit einem Bohrloch versehen. Durch dieses Bohrloch kann eine Isoliermaterial enthaltende Führungsstange 18 und/oder ein Isoliermaterial enthaltendes Fixiermittel zwischen verschiedenen ersten oder zweiten Platten 2, 3 vorgesehen sein. Beispielsweise sind so zwischen den ersten Platten 2 bevorzugt acht Gewindestangen vorgesehen. An diesen Gewindestangen sind ferner bevorzugt acht Spiralfedern aus Stahl (eine an jeder Gewindestange) als Spannmittel 7 vorgesehen. Diese spannen alle ersten Platten 2 gegenüber den zweiten Platten 3 vor. Zwischen den ersten Platten 2 sind Keramikhülsen als Beabstandungsmittel 4 angeordnet, über welche die Federkraft F auf alle ersten Platten 2 übertragen und verteilt wird. Somit herrscht zwischen ersten Platten 2 und zweiten Platten 3 eine von den Federn 7 aufgebrachte, die ersten Platten 2 und zweiten Platten 3 zusammendrückende Vorspannkraft F. Bei einer Verschiebung der ersten Platten 2 entgegen der Vorspannkraft F wird die Federkraft höher. Die Federkraft F verteilt sich beim Einspannen von Solarzellen 8 auf alle zweiten Platten 3 und stützt sich im lediglich vorgespannten, nicht zusätzlich verschobenen Zustand der ersten Platten 2 an den zweiten Platten 3 ab.
Eine weitere denkbare Ausführungsform sieht vor, eine Isoliermaterial enthaltende Führungsstange 18 direkt durch ein ebenfalls Isoliermaterial enthaltendes Fixiermittel für die zweiten Platten 3 zu ersetzen, und/oder Führungs- und Fixiermittel für die ersten Platten 2 damit zu ersetzen. Werden die Führungsmittel bzw. Führungs- und Fixiermittel in dieser Ausführungsform aus einem ausreichend festen, isoliermaterial enthaltendem, Werkstoff gefertigt, ist eine Einsparung der beschriebenen Gewindestangen und somit eine vorteilhafte Vereinfachung der Solarzellen-Trägeranordnung denkbar.
5B zeigt beispielhaft eine mögliche Ausführung einer Standard Solarzelle 8, welche zwischen die erste Platte 2 und die zweite Platte 3 einlegbar bzw. einspannbar ist. Die Geometrie der ersten und zweiten Platten 2, 3 ist so gestaltet, dass die Solarzelle 8 zwischen die ersten Platten 2 und zweiten Platten 3 gelegt werden kann und dabei gleichzeitig einen Kurzschluss zwischen den Platten 2 und 3 verhindert.
6 zeigt den Zusammenbau bzw. die Umrisse der übereinander gelegten Platten 2, 3 und der Solarzelle 8, wobei auf einer unteren Randplatte 10 zunächst eine zweite Platte 3 angeordnet ist. Auf der dargestellten zweiten Platte 3 ist eine Solarzelle 8 angeordnet. Auf der Solarzelle 8 ist eine erste Platte 2 angeordnet. Die Solarzelle 8 hat einen leichten Überstand 9 gegenüber der ersten Platte 2 und ist etwas kleiner als die zweite Platte 3. In dieser Anordnung ist ein Kurzschluss zwischen den Platten 2, 3 nicht möglich. Die ersten und zweiten Platten 2, 3 weisen jeweils eine Ausnehmung 12 auf, welche derart ausgebildet ist, dass der Greifarm einer Maschine in die Ausnehmung 12 eingreifen kann und so die Solarzelle 8 greifen kann. An der anderen Seite 13 der Platten 2, 3 bzw. der gesamten Solarzellen-Trägeranordnung 1, in welcher die Platten angeordnet sind, sind Anschläge 17 vorgesehen. Diese Anschläge 17 dienen zum einen dem definierten Einlegen der Solarzelle 8 in die Solarzellen-Trägeranordnung 1, beispielsweise durch einen Greifarm einer Maschine, der in die Ausnehmung 12 eingreifen kann. Zum anderen dienen die Anschläge 17 dem Verhindern des Herausfallens der Solarzelle 8, wenn die Solarzellen-Trägeranordnung 1 gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Bestücken auf die Seite 13 gekippt wird oder bereits auf die Seite 13 gekippt ist. Die Solarzelle 8 ist dabei durch alle vorgesehenen Elemente, beispielsweise auch die Beabstandungsmittel 4, 5, bevorzugt in Grenzen von wenigen Millimetern gegen ein Verrutschen gesichert.
Mit der dargestellten Solarzellen-Trägeranordnung 1 ist somit ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar, mit welchem die Solarzellen-Trägeranordnung 1 bestückt werden kann und eine strominduzierte Regeneration von Solarzellen 8 durchgeführt werden kann. Dazu wird zunächst die Solarzellen-Trägeranordnung 1 durch Verschieben von ersten Platten 2 gegenüber zweiten Platten 3, wie in 2 dargestellt, aufgespannt. Das Aufspannen geschieht entgegen der Kraftrichtung F des Spannmittels 7, das heißt in Stapelrichtung R. Dazu reicht es erfindungsgemäß aus, die obere Randplatte 10 niederzudrücken. Die Federkraft F des Spannmittels 7 wirkt sowohl gegen die obere Randplatte 10 als auch gegen die oberste erste Platte 2 indem sie die beiden Platten auseinanderdrückt. Die Bewegung der obersten Platte 10 entgegen der Federkraft F bewirkt ein Zusammendrücken der Feder des Spannmittels 7. In dem in 2 dargestellten Zustand können nun Solarzellen 8 zwischen die ersten und zweiten Platten 2, 3 (horizontal) eingelegt werden, was den zweiten Schritt des Verfahrens darstellt. Optional kann dazu ein Niederhalter eingesetzt werden, der die Feder bzw. das Spannmittel 7 zusammengedrückt hält bzw. die ersten und zweiten Platten 2, 3 auseinandergedrückt hält. Beispielsweise kann dazu ein an eine Wand geschraubter Eisenwinkel als Niederhalten verwendet werden, unter dem die gesamte Solarzellen-Trägeranordnung 1 gegen den Boden eingespannt wird. Als dritten Schritt des Verfahrens wird der Solarzellenträger 1 mittels des Spannmittels 7 wieder verspannt, indem die oberste Randplatte 10 freigegeben und so die Federkraft F die oberste Randplatte 10 und die oberste erste Platte 2 wieder auseinander spreizt. Dadurch werden die ersten Platten 2 an ihrer Unterseite 14 gegen die zweiten Platten 3 gedrückt und die dazwischen positionierten Solarzellen 8 dazwischen eingeklemmt. Dazu kann der Solarzellenträger 1 z. B. von dem ihn zusammendrückenden Eisenwinkel horizontal entfernt werden. Die Solarzellen-Trägeranordnung 1 wird anschließend auf die Seite 13 gekippt, an welcher Anschläge 17 vorgesehen sind. Somit werden die Solarzellen 8 vertikal angeordnet. Optional kann die Solarzellen-Trägeranordnung 1 auch schon von Anfang an auf die Seite 13 gekippt sein. In diesem Fall wird die Solarzellen-Trägeranordnung 1 bereits im gekippten Zustand aufgespannt und die Solarzellen 8 vertikal eingelegt. In dem resultierenden Zustand kann die Solarzellen-Trägeranordnung 1 mit den vertikal angeordneten Solarzellen 8, welche voneinander mit dem Abstand A, der mindestens 1 mm beträgt, beabstandet sind, in einen Ofen 25 eingeschoben werden.
In 7 ist die Anordnung einer Aufnahmevorrichtung 20 zum Aufnehmen und Kontaktieren einer Solarzellen-Trägeranordnung 1 in einem Ofen 25 dargestellt. Es handelt sich dabei insbesondere um einen Standardofen 25 mit einem Rost, wobei der Rost ein Ofenrostgitter 21 aufweist, welches in einer Gitterrichtung G verläuft. Auf dem Ofenrostgitter 21 sind quer zur Gitterrichtung G Flachstücke 23 angeordnet. Parallel zu den Flachstücken 23 sind Leiterstücke 22 angeordnet, welche mit Befestigungsmitteln 24 isoliert mit den Flachstücken 23 und dem Ofenrostgitter 21 befestigt sind. Die Leiterstücke 22 sind beispielsweise Aluminium-Vierkantrohre und das Flachstück 23 beispielsweise ein Flacheisen. Die Befestigungsmittel 24 sind beispielsweise mit einer oberhalb und einer unterhalb des Flachstücks 23 angeordneten Keramikhülse und einer sich durch die Keramikhülsen hindurch erstreckenden Schraube mit einer Gegenmutter ausgebildet. Die Aufnahmevorrichtung 20 enthält somit vorteilhaft sehr einfache Einzelbauteile. Das Leiterstück 22 enthält eine ebene Kontakt- und Auflagefläche 26, auf welcher die Solarzellen-Trägeranordnung 1 aufgesetzt wird. An das Leiterstück 22 wird der für die strominduzierte Regeneration benötigte Strom mit Schaltmitteln 27 angelegt, wobei eine zweite, analoge Aufnahmevorrichtung an einer anderen Seite des Gitterrosts angeordnet ist und gegenpolig mit Strom beaufschlagt ist. Dabei wird beispielsweise die oberste erste Platten 2 elektrisch mit einer ersten Aufnahmevorrichtung 20 kontaktiert und die unterste zweite Platten 3 mit einer zweiten Aufnahmevorrichtung 20 kontaktiert. Bei einer entsprechenden Verschaltung der ersten Platten 2 mit den zweiten Platten 3 können auf diese Weise die Solarzellen 8, welche zwischen den ersten und zweiten Platten 2, 3 kontaktiert sind, in Reihe verschaltet werden. Zur Reihenverschaltung der ersten Platten mit den zweiten Platten können beispielweise glasseidenisolierte, temperaturbeständige Kabel verwendet, die mit Hilfe von Ringkabelschuhen und Schrauben auf den Randplatten 10, 11 befestigt sind. Ferner sind vorteilhaft auch sämtliche Befestigungsmittel 24 und/oder -schrauben, insbesondere auch die Schraube mit Gegenmutter des Befestigungsmittels 24, mit einem Glasseideschlauch ummantelt um Kurzschlüsse zu vermeiden. Vorteilhaft weist die auf der Aufnahmevorrichtung 20 aufgenommene Solarzellen-Trägeranordnung 1 ebenfalls Leiterstücke auf, die zu den Leiterstücken der Aufnahmevorrichtung 20 passend und zur Auflage auf der Aufnahmevorrichtung 20 vorgesehen sind. Beispielsweise sind sie an der gleichen Seite 13 wie die Anschläge 17 und in gleicher Ausrichtung wie die Leiterstücke 22 der Aufnahmevorrichtung 20 derart vorgesehen, dass sie mit der obersten und der untersten Platte verbunden sind. An der Solarzellen-Trägeranordnung 1 können dafür Mittel zur Befestigung der Leiterstücke, beispielsweise Winkeleisen vorgesehen sein, die mit den Randplatten 10, 11 befestigt, beispielsweise verschraubt sind. Die elektrisch isolierende Befestigung der Leiterstücke auf dem Winkeleisen kann beispielweise analog zur in 7 dargstellten elekrisch isolierenden Besfestigung der Leiterstücke 22 am Ofenrostgitter 21 erfolgen.
8 stellt schematisch die Anordnung von Solarzellen 8 in einem Ofen dar, welche mittels des elektrischen Schaltmittels 27 miteinander in Reihe geschaltet sind, um eine strominduzierten Regeneration der Solarzellen 8 durchzuführen. Zur besseren Übersichtlichkeit sind die Solarzellen-Trägeranordnung 1 und die Aufnahmevorrichtung 20 hier nicht dargestellt. Die Solarzellen 8 sind vertikal, parallel zueinander in dem Ofen 25 angeordnet und weisen jeweils zueinander einen freien Abstand A (in horizontaler Richtung) auf. An mindestens einer der ersten Platten 2 oder an mindestens einer der zweiten Platten 3 oder an beiden sind Messeinrichtungen 28, 28‘ vorgesehen, welche zur Echtzeitüberwachung des Regenerationsprozesses ausgebildet und vorgesehen sind. Mit als Spannungsmessmittel ausgebildeten Messeinrichtungen 28, 28‘ kann beispielsweise eine Spannung an einer oder mehreren Solarzellen 8 abgenommen werden. Mit Temperaturmessmitteln kann beispielsweise die Temperatur von äußeren und/oder inneren Solarzellen 8 des Solarzellenstapels gemessen werden. Die zur Spannungsmessung ausgebildeten Messeinrichtungen 28, 28‘ werden beispielsweise mit der dem Fachmann bekannten Vierpunktmethode vorgesehen, so dass sowohl an der Solarzellen-Trägeranordnung als auch an der Aufnahmevorrichtung vier Kontaktpunkte vorgesehen sind. Beim Ofen 25 handelt es sich beispielsweise um einen handelsüblichen Standardofen. Ein solcher Standardofen weist in der Regel ein Ofenrostgitter 21 auf, an welchem Aufnahmevorrichtungen 20, wie in 7 abgebildet, befestigbar sind. Auf diesen Aufnahmevorrichtungen 20 ist dann die Solarzellen-Trägeranordnung 1, welche in den 1–6 dargestellt ist, in den Ofen 25 einschiebbar und derart kontaktierbar, dass die Solarzellen 8 miteinander in Reihe verschaltet werden. Um die strominduzierten Regeneration durchzuführen wird im Ofen die vorgesehene Temperatur von beispielsweise 200°C eingestellt und eine Gleichspannung angelegt. Die über die Messeinrichtung abgenommenen Spannungen, Ströme und/oder Temperaturen können dabei als Regel- oder Steuergröße des Regenerationsprozesses dienen. Der Regenerationsprozess dauert ca. 30 Minuten. Danach können die regenerierten Solarzellen entnommen und weiterverarbeitet werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
So kann jede Art von Solarzelle, an welcher ein Degradationseffekt auftritt, verwendet werden, beispielsweise eine monokristalline oder eine multikristalline Solarzelle.
Als Ofen kann jede Art von Umgebung verwendet werden, in welcher eine ausreichend hohe Temperatur einstellbar ist. Es kann z. B. auch ein Durchlaufofen oder ein anders gearteter Industrieofen eingesetzt werden. Es könnte auch ein Solarofen dazu eingesetzt werden.
Fixiermittel und/oder Spanmittel und/oder Anschläge und/oder Führungen können vielfältig gestaltet sein. Beispielsweise können diese komplett aus Isolator-Materialien gebildet sein. Beispielsweise können Führungen als Keramikstab ausgeführt sein. Alternativ können auch Leitermaterialien verwendet werden, welche mit Isolator-Materialien überzogen sind. Beispielsweise können dazu Metallstäbe mit einem Glasgewebeschlauch überzogen sein.
Befestigungen zwischen einzelnen Elementen werden stets auf fachmännische Weise angepasst an die jeweilige Ausführung und Einbausituation angepasst vorgesehen. Beispielsweise sind Stangen als Gewindestangen vorgesehen und mit einer oder mehreren Muttern mit einer Platte befestigbar.
Bezugszeichenliste

1: Solarzellen-Trägeranordnung
2: erste Platte
3: zweite Platte
4: Beabstandungsmittel
5: Beabstandungsmittel
6: Fixiermittel
7: Spannmittel
7‘: Führungsstange, gleichzeitig Fixiermittel
8: Solarzelle
9: Überstand
10: Randplatte
11: Randplatte
12: Ausnehmung
13: Seite des Solarzellenträgers
14: Unterseite
15: Oberseite
16: Mutter
17: Anschlag
18: Führungsstange
20: Aufnahmevorrichtung
21: Ofenrostgitter
22: Leiterstück
23: Flachstück
24: isolierte Befestigungsmittel
25: Ofen
26: Kontakt- und Auflagefläche
27: Elektrische Schaltmittel
28, 28‘: Messeinrichtungen
A: Abstand
D: Dicke
F: Federkraft/Vorspannkraft
G: Gitterrichtung
R: Stapelrichtung
t: Dicke
x: mechanischer Hub/Federweg

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009059300 A1 [0002]

Claims

Solarzellen-Trägeranordnung (1) zur Aufnahme von Solarzellen (8), insbesondere für die strominduzierte Regeneration von Solarzellen (8), mit einer Vielzahl von Plattenpaaren (2; 3) bestehend jeweils aus einer ersten und zweiten Platte (2; 3) zur Aufnahme jeweils einer Solarzelle (8), die abwechselnd gestapelt angeordnet sind, mit einer Vielzahl von Beabstandungsvorrichtungen (4; 5), die jeweils zwischen benachbarten ersten Platten (2) und zweiten Platten (3) vorgesehen sind und die eine Dicke (D) von mindestens 1 mm aufweisen, mit Fixiermitteln (6), welche jeweils die ersten Platten (2) und jeweils die zweiten Platten (3) eines Plattenpaares (2; 3) voneinander beabstandet fixieren, wobei die ersten Platten (2) relativ zu den zweiten Platten (3) in Stapelrichtung (R) einzeln und/oder gemeinsam verschiebbar vorgesehen sind.
Solarzellen-Trägeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixiermittel (6) gleichzeitig auch die Beabstandungsvorrichtungen (4; 5) darstellen.
Solarzellen-Trägeranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Spannmittel (7) zwischen den ersten und den zweiten Platten (2; 3) eines Plattenpaares (2; 3) oder zwischen zwei mit den ersten Platten beziehungsweise zweiten Platten starr verbundenen Elementen vorgesehen ist, wobei das Spannmittel derart angeordnet und vorgesehen ist, dass es an den einen Seiten (14) der Platten (2; 3) eine die ersten und zweiten Platten (2; 3) gegeneinander drückende Vorspannkraft (F) erzeugt und an den anderen Seiten (15) der Platten (2; 3) einen freien Abstand (A) zwischen den ersten und zweiten Platten (2; 3) erzeugt.
Solarzellen-Trägeranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannmittel (7) einen mechanischen Hub (x) aufweist und derart ausgebildet ist, dass in Folge gemeinsamen Verschiebens der zweiten Platten (3) relativ zu den ersten Platten (2) in Stapelrichtung (R), entgegen der Vorspannkraft (F) des Spannmittels (7), Solarzellen (8) zwischen den ersten und zweiten Platten (2; 3) einlegbar und/oder entnehmbar sind.
Solarzellen-Trägeranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und/oder zweiten Platten (2; 3) eine Aussparung (12) aufweisen, die derart vorgesehen ist, dass die Kontaktfläche zwischen den Platten (2; 3) eines Plattenpaares (2; 3) und der dazwischen liegenden Solarzelle (8) reduziert ist.
Solarzellen-Trägeranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (12) der ersten und/oder zweiten Platten (2; 3) derart ausgebildet ist, dass eine Solarzelle (8) mittels eines Greifarms einer Maschine, insbesondere eines Roboters, zwischen den ersten und zweiten Platte (2; 3) platzierbar oder entnehmbar ist.
Solarzellen-Trägeranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den ersten und/oder zweiten Platten (2; 3) an zumindest einer Seite (13) seitliche Anschläge (17) vorgesehen sind, die derart ausgebildet sind, dass sie ein Herausfallen von Solarzellen (8) verhindern, wenn die Solarzellen-Trägeranordnung (1) auf die zumindest eine Seite (13) gekippt wird.
Solarzellen-Trägeranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beabstandungsmittel (4; 5) und/oder Fixiermittel (6) und/oder Spannmittel (7) und/oder Anschläge (17) ein Material aufweisen, welches elektrisch isolierend ist.
Solarzellen-Trägeranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beabstandungsmittel (4; 5) und/oder Fixiermittel (6) und/oder Spannmittel (7) und/oder Anschläge (17) ein Material, insbesondere eine Keramik, enthalten, welches bis mindestens 100°C, insbesondere bis mindestens 150°C, bevorzugt bis mindestens 200°C, besonders bevorzugt bis mindestens 230°C temperaturbeständig ist.
Solarzellen-Trägeranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Verbindungseinrichtung und/oder Schaltmittel (27) vorgesehen sind, über welche die einzelnen Solarzellen (8) elektrisch in Reihe verschaltbar sind.
Solarzellen-Trägeranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und/oder zweiten Platten (2; 3) ein elektrisch leitfähiges Material, insbesondere Aluminium oder Edelstahl, enthalten.
Solarzellen-Trägeranordnung nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Kontakt zu der sich zwischen der ersten und der zweiten Platte (2; 3) eines Plattenpaares (2; 3) befindlichen Solarzelle mit Hilfe von auf und/oder unter den Platten angeordneten Federkontakten, insbesondere Blattfedern und/oder federnden Kontaktstiften, hergestellt ist.
Solarzellen-Trägeranordnung nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass die elektrischen Kontakte zur Solarzelle durch die erste und die zweite Platte (2; 3) eines Plattenpaares (2; 3) hergestellt sind.
Solarzellen-Trägeranordnung nach einem der Ansprüche 11 oder 12 dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindungseinrichtung über die erste oder die zweite Platte (2; 3) eines Plattenpaares (2; 3) realisiert ist.
Solarzellen-Trägeranordnung einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine obere und/oder eine untere Randplatte (10; 11) vorgesehen ist, welche den Stapel jeweils nach oben bzw. nach unten abschließen, wobei an der oberen bzw. der unteren Randplatte (10; 11) die Fixiermittel (6) und/oder Spannmittel (7) und/oder Anschläge (17) und/oder Beabstandungsmittel (4; 5) festgelegt sind und/oder Einrichtungen (16) zum Einstellen der Vorspannkraft (F) vorgesehen sind.
Solarzellen-Trägeranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der freie Abstand (A) mindestens 1 mm, insbesondere zwischen 13 mm und 17 mm, beträgt.
Solarzellen-Trägeranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beabstandungsmittel (4; 5) zwischen den ersten Platten (2) bzw. zwischen den zweiten Platten (3) isolierend fixiert sind.
Solarzellen-Trägeranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beabstandungsmittel (4; 5) und/oder die Spannmittel (7) eine Führung (7‘; 18), insbesondere eine Stangenführung, aufweisen, welche die Platten (2; 3) relativ zueinander in allen translatorischen Freiheitsgraden quer zur Stapelrichtung (R) und in allen rotatorischen Freiheitgraden festlegt.
Solarzellen-Trägeranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den ersten und/oder zweiten Platten (2; 3) Messeinrichtungen (28; 28‘) zur Spannungsmessung und/oder zur Temperaturmessung vorgesehen sind, die eine Echtzeitüberwachung des Regenerationsprozesses erlauben.
Solarzellen-Trägeranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schnittstelle vorgesehen ist, welche derart ausgebildet ist, dass ein maschinelles Be- und Entladen der Solarzellen-Trägeranordnung (1), insbesondere durch einen Roboter, möglich ist.
Aufnahmevorrichtung (20) zum Aufnehmen und Kontaktieren einer Solarzellen-Trägeranordnung (1) in einem Standardofen (25), insbesondere einer Solarzellen-Trägeranordnung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einem Ofenrostgitter (21), mit zumindest zwei quaderförmigen Leiterstücken (22), mit zumindest zwei auf dem Ofenrostgitter (21) quer zur Gitterrichtung (G) angeordneten Flachstücken (23), die mit isolierten Befestigungsmitteln (24) jeweils an einem Leiterstück (22) angebracht sind und gemeinsam mit den Befestigungsmitteln (24) in das Ofenrostgitter (21) eingelegt sind, wobei die quaderförmigen Leiterstücke (22) eine ebene Kontakt- und Auflagefläche (26) für den Solarzellenträger (1) aufweisen und elektrisch verschaltbar vorgesehen sind.
Verfahren zum Bestücken einer Solarzellen-Trägeranordnung (1) zur strominduzierten Regeneration von Solarzellen (8), insbesondere einer Solarzellen-Trägeranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1–20, mit den Schritten: Aufspannen des Solarzellenträgers (1) durch Verschieben zweiter Platten (3) entgegen der Kraftrichtung eines Spannmittels (7) relativ zu ersten Platten (2); Horizontales Einlegen von Solarzellen (8) zwischen die ersten und zweiten Platten (2; 3); Verspannen des Solarzellenträgers (1) mittels des Spannmittels (7); Kippen des Solarzellenträgers (1) in eine Lage, in welcher die Solarzellen (8) vertikal angeordnet sind; Einschieben des Solarzellenträgers (1) in einen Ofen (25).
Verfahren zum Bestücken einer Solarzellen-Trägeranordnung (1) zur strominduzierten Regeneration von Solarzellen (8), insbesondere einer Solarzellen-Trägeranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1–20, mit den Schritten: Aufspannen der Solarzellen-Trägeranordnung (1) durch Verschieben zweiter Platten (3) entgegen der Kraftrichtung eines Spannmittels relativ zu ersten Platten (2); Vertikales Einlegen von Solarzellen (8) zwischen die ersten und zweiten Platten (2; 3); Verspannen des Solarzellenträgers (1) mit Hilfe des Spannmittels (7); Einschieben des Solarzellenträgers (1) in einen Ofen (25).
Verfahren zur strominduzierten Regeneration von Solarzellen (8), bei welchem eine Vielzahl von Solarzellen (8) in Reihe verschaltet werden und nebeneinander vertikal mit einem freien Abstand (A) von mindestens 1 mm, insbesondere von 13 bis 17 mm, zwischen den Solarzellen (8) in einem Ofen (25) angeordnet werden.