DE102013204343A1

DE102013204343A1 - Solarmodul und Verfahren zur Herstellung eines solchen

Info

Publication number: DE102013204343A1
Application number: DE201310204343
Authority: DE
Inventors: Michael Guyenot; Erik Peter; Patrick Zerrer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Meyer Burger Germany GmbH
Priority date: 2012-03-13
Filing date: 2013-03-13
Publication date: 2013-09-19
Also published as: DE102013204357A1; DE102013204326A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Solarmodul (1) mit einer Vielzahl von auf einem flächigen isolierenden Träger (7) angeordneten und über Leitbahnen (7b) verschalteten oder mit einem externen Anschluss verbundenen Solarzellen, welche Anschlusskontakte zur Verschaltung ausschließlich auf einer ihrer beiden Oberflächen haben, die in Gebrauchslage die Rückseite darstellt, und an ihren rückseitigen Anschlusskontakten an Verbindungspunkten mit den Leitbahnen verbunden sind, wobei der isolierende Träger einen Mehrschichtaufbau hat, der eine mit den Leitbahnen beschichtete und ungelochte oder gemäß der Konfiguration der Verbindungspunkte gelochte Verdrahtungsfolie (7) sowie eine an den Verbindungspunkten mindestens partiell von auf den Anschlusskontakten oder den Leitbahnen angebrachten Bumps (3a) durchdrungene Isolierfolie oder -schicht (5) zwischen der Verdrahtungsfolie (7) und der Solarzellen-Rückseite umfasst. Sie betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Solarmoduls (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Solarmodul mit einer Vielzahl von auf einem flächigen isolierenden Träger angeordneten und über Leitbahnen gestalteten bzw. mit einem externen Anschluss verbundenen Solarzellen, welche Anschlusskontakte zur Verschaltung ausschließlich auf einer ihrer beiden Oberflächen haben, die in Gebrauchslage die Rückseite darstellt, und an ihren rückseitigen Anschlusskontakten an Verbindungspunkten mit den Leitbahnen verbunden sind. Sie betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Solarmoduls.
Stand der Technik
Bei der verstärkten Nutzung regenerativer Energiequellen, im Rahmen internationaler Bemühungen zur Verringerung des bei der Energieerzeugung aus fossilen Energiequellen auftretenden Kohlendioxidausstoßes und der Abwendung von der risikoreichen Nutzung der Kernenergie, spielt die Nutzung der Sonnenenergie in einer Reihe von Ländern eine stark zunehmende Rolle. Ungeachtet des grundsätzlich beachtlichen Potentials solarthermischer Großanlagen ist nach wie vor die direkte Umwandlung von Sonnenenergie in elektrischen Strom (Fotovoltaik) Träger dieser Entwicklung, und hier wiederum dominieren wegen ihrer relativ hohen Energieausbeute Solarzellen auf Basis von (ein)kristallinem Silizium.
In der Fotovoltaik werden zur Solarmodulherstellung Solarzellen in Reihe geschaltet. Dafür werden meistens Solarzellverbinder (Zelltabs, Ribbon, Soldersleeve etc.) auf die Busbars der Solarzellen aufgelötet. Es kann eine Kontaktierung mittels Tabber-Stringer erfolgen. Der Solarzellverbinder wird dabei von der lichtaktiven Zellseite auf die Rückseite der benachbarten Zelle geführt. Aufgrund der Prozesseigenschaften sind die Verbinderdimensionen in der Dicke beschränkt, obwohl aus physikalischen Gründen dickere Verbinder anzustreben sind. Diese Zellverschaltung führt zu Einbußen in der Lichtausbeute der Solarzellen aufgrund von Abschattung durch den Solarzellverbinder.
Um die Lichtausbeute von kristallinen Solarzellen zu erhöhen, werden die Zellkontakte bei neuartigen Zelltypen (MWT, EWT, IBC o. ä.) von der lichtaktiven Seite auf die Zellenrückseite verlegt. Dies hat zur Folge, dass Kontakte auf der kompletten Rückseite verteilt sind und mit unterschiedlichen Potenzialen kontaktiert werden müssen. Der Kontaktierprozess unterliegt dadurch erheblich kritischeren Anforderungen. Zudem müssen großserientaugliche Prozesse dem zunehmenden Preisdruck in der Photovoltaikindustrie gerecht werden. Für die neuartigen Rückkontaktzellen lässt sich eine Verschaltung auf der Rückseite mittels einer Folie umsetzen. Ein wichtiger Vorteil dieser Verbindungstechnik liegt in der besseren elektrischen Leitfähigkeit aufgrund eines höheren Verbinderquerschnitts.
Herkömmlicherweise wird als Isolierschicht zwischen den einzelnen Solarzellen und dem Träger insbesondere eine strukturierte EVA-Folie (EVA = Ethylenvinylacetat) verwendet. Eine Modulherstellung umfasst üblicherweise zum Beispiel auch Schritte wie Drucken von Lotpaste, Drucken von Leitkleber Laminieren, Laserlöten, etc.
Die Nutzung von Folien als Verschaltungsträger für Solarmodule ist grundsätzlich bekannt, etwa aus der US 2009/0065043 A1 . Aus der DE 10 2005 039 052 A1 ist ein Solarmodul bekannt, welches unter Nutzung von in einen platten- oder folienartigen Träger eingebetteten Zellverbindern gebildet ist. Die Zellverbinder sind mit Leiterbahnen elektrisch miteinander verschaltet, die auf einem geeigneten Trägermaterial aufgebracht sind. Die DE 10 2008 020 383 A1 lehrt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anbringen von Solarzellen an einer Leitfolie durch Wellenlöten, wobei durch spezielle Ausgestaltungen der jeweils einer Lötstelle zugeordneten Öffnungen eine definierte Benetzung mit Flussmittel und Lot gewährleistet wird.
1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau eines Solarmoduls in Rückseitenkontakt-Technik mit einem Träger, auf dem die Zellverbinder als Leitbahnen aufgebracht sind. Die Darstellung ist rein schematisch und in keiner Weise maßstabgerecht. Ein Solarmodul 1 ist aus Solarzellen 3 gebildet, die mittels einer auf einer Verdrahtungsfolie bzw. einem Träger 7 liegenden Leitbahnstruktur 7b miteinander verschaltet sind. Das Solarmodul umfasst im dargestellten Beispiel ein Solarzellenarray aus 16 Solarzellen, die auf den rückseitigen Träger 7 aus isolierendem Material aufgesetzt sind. Eine vorderseitige Laminierungsfolie 9 wird bei diesem Aufbau direkt mit dem rückseitigen Träger 7 laminiert, wobei in der Praxis üblicherweise eine weitere Folie zwischen den Solarzellen 3 und dem Träger 7 liegt, und der Aufbau wird durch ein Frontglas 11 komplettiert.
Wie bei der Verwendung von herkömmlichen Zellverbindern ist auch beim Einsatz von Kontaktierungsfolien der Herstellung einer möglichst niederohmigen elektrischen Verbindung zwischen den Leitbahnen auf der Folie und den Rückseitenkontakten der Solarzellen größtes Augenmerk zu schenken. Es ist grundsätzlich bekannt, bei Halbleitereinrichtungen und speziell auch bei Solarzellen sogenannte Bumps auf Kontakten zum externen Anschluss vorzusehen; vgl. dazu etwa US 2009/0025789 A1 , US 2010/0164097 A1 oder US 2010/0229917 A1 . Letztere Druckschrift beschreibt auch speziell das Vorsehen von Lotkugeln bzw. Solderballs auf den Rückseitenkontakten von Solarzellen des oben erwähnten neuartigen Typs, die ein Leitbahnmuster auf einer rückseitigen Schutz- und Verdrahtungsfolie kontaktieren.
Offenbarung der Erfindung
Mit der Erfindung wird ein Solarmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bereitgestellt. Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Solarmoduls mit den Merkmalen des Anspruchs 12 bereitgestellt. Zweckmäßige Fortbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung schließt die Überlegung ein, zur elektrischen Verbindung von Rückseitenkontakt-Solarzellen mit einem Verdrahtungsträger in einem rückseitigen Folien-Aufbau geeignete vorgefertigte Bumps bzw. Solderbumps oder auch Studbumps oder andere für den konkreten Aufbau geeignete Ausführungen zu nutzen. Sie schließt weiter die Überlegung ein, deren Typ und geometrische Konfiguration sowie das Verfahren zur Verbindung mit den Leitbahnen des Verdrahtungsträgers in Abstimmung auf den konkreten Aufbau des Solarmoduls und der technologischen Anforderungen, speziell im Hinblick auf die konkrete Materialzusammensetzung und geometrische Konfiguration des rückseitigen Folien-Aufbaus auszuwählen. Das Trägersubstrat kann hierbei mit oder ohne Vias bzw. Durchgangsöffnungen ausgeführt sein. Auch kann eine Isolierfolie strukturiert oder unstrukturiert ausgeführt sein.
Vorteile der Erfindung ergeben sich speziell aus dem sinnvollen Zusammenspiel zwischen vorgefertigten Bumps auf den Rückseitenkontakten der Solarzellen oder auf den Leitbahnen des Substrats einerseits und einem unstrukturierten bzw. ungelochten Trägersubstrat oder vorgefertigten Vias in der Verdrahtungsfolie andererseits. Insbesondere ergeben sich hieraus Verbesserungsmöglichkeiten bei der Positionierung der Solarzellen bezüglich der Leitbahnen bzw. bei der Ausrichtung der Zellen beim Laminieren, eine geringere Verschmutzungsneigung der Vias bei der Prozessfolge und die Möglichkeit des Einsparens oder Reduzierens von Reinigungsschritten und eine erhöhte Prozesssicherheit beim Kontaktieren der Zellen, insbesondere nach einem Laminieren. Weitere Vorteile, die für den Fachmann leicht herleitbar sind, ergeben sich jeweils aus den nachfolgend erwähnten Ausgestaltungen.
So ist in einer ersten Variante vorgesehen, dass die Anschlusskontakte auf der Solarzellen-Rückseite und die Leitbahnen auf der Verdrahtungsfolie mittels der Bumps direkt verbunden und elektrisch kontaktiert sind. In hiervon abweichenden Ausführungen ist zwischen den Bumps und den Anschlusskontakten auf der Solarzellen-Rückseite oder zwischen den Bumps und den Leitbahnen der Verdrahtungsfolie ein Lötmittel oder leitfähiger Klebstoff vorgesehen, sodass ein elektrischer Kontakt zwischen den Anschlusskontakten und den Leitbahnen herstellbar ist. Das Lötmittel kann insbesondere eine geeignete Lötpaste sein.
In einer weiteren Ausführung ist die Leitbahn-Seite der Verdrahtungsfolie von den Solarzellen abgewandt und vollflächig mit einer Rückseiten-Abdeckfolie oder -schicht bedeckt. Wenn, in einer alternativen Konfiguration, die Leitbahn-Seite der Verdrahtungsfolie den Solarzellenrückseiten zugewandt ist, ist die zusätzliche Abdeckfolie oder -schicht grundsätzlich entbehrlich.
In einer weiteren Ausführung ist die Vorderseite der Solarzellen vollflächig mit einer Vorderseiten-Schutzfolie oder -schicht bedeckt, welche insbesondere mit der Rückseiten-Abdeckfolie oder -schicht zu einem Laminat verbunden ist.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist die Isolierfolie, insbesondere eine EVA- oder Silikonfolie, zwischen der Solarzellen-Rückseite und der Verdrahtungsfolie gemäß der Konfiguration der Verbindungspunkte vorgelocht oder die Isolierschicht zwischen der Solarzellen-Rückseite und der Verdrahtungsfolie gemäß der Konfiguration der Verbindungspunkte vorstrukturiert. Wie weiter unten aus der Beschreibung von Verfahrens-Varianten deutlich wird, kann grundsätzlich aber auch eine nachträgliche Strukturierung einer vollflächig aufgebrachten Isolierfolie oder -schicht erfolgen.
Grundsätzlich ist beim oben erwähnten Grundaufbau eine Kombination der Funktionen der Verdrahtungsfolie und der Isolierfolie dahingehend möglich, dass die Leitbahnstruktur unmittelbar auf der Isolierfolie angeordnet ist. Eine separate Verdrahtungsfolie gibt es in dieser Konfiguration nicht.
In einer weiteren Ausführung weist die erwähnte Isolierschicht isolierenden Klebstoff auf. Die Klebwirkung kann technologische Vorteile erbringen; grundsätzlich kann die Isolierschicht aber auch aus einer nicht-klebenden flüssigen oder pastösen Beschichtungsmasse bzw. Vergussmasse gebildet sein. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Isolierschicht zwischen der Verdrahtungsfolie und der Solarzellen-Rückseite eine strukturierte Schicht aus Lötstopplack aufweist.
In einer weiteren Ausführung ist vorgesehen, dass die Leitbahn-Seite der Verdrahtungsfolie den Rückseiten der Solarzellen zugewandt ist.
Gemäß einer noch weiteren Ausführung weist die Verdrahtungsfolie eine mehrschichtige Leitbahnstruktur auf, und die Bumps auf den Anschlusskontakten der Solarzellen weisen unterschiedliche Höhen auf, um unterschiedliche Ebenen der Leitbahnstruktur der Verdrahtungsfolie zu kontaktieren.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung sind die Bumps mindestens teilweise aus einem hochschmelzenden Material, insbesondere aus einem Material mit einem höheren Schmelzpunkt als dem eines optionalen Lötmittels, gebildet.
Gemäß einem Verfahrensaspekt der Erfindung wird bei der Herstellung einer Ausführungsform des vorstehend genannten Solarmoduls von einer insbesondere als Rollenmaterial bereitgestellten vorgelochten Verdrahtungsfolie mit einer vorkonfigurierten Leitbahnstruktur ausgegangen, auf die eine ebenfalls vorgelochte oder gemäß der vorgesehenen Verschaltungskonfiguration strukturierte Isolierschicht aufgebracht wird. Alternativ kann auch eine unstrukturierte Isolierfolie oder Isolierschicht vollflächig aufgebracht werden, und es können die erforderlichen Durchdringungen gemäß der Verschaltungskonfiguration nachträglich erzeugt werden. Sodann werden die mit den Rückseitenkontakten versehenen Solarzellen bereitgestellt. Dabei sind Bumps auf den rückseitigen Anschlusskontakten der Solarzellen oder auf der Leitbahnstruktur der Verdrahtungsfolie angeordnet. Auf den vorab geschaffenen Folienverbund werden, insbesondere mittels Pick-and-Place-Robotertechnik die Solarzellen positionsgenau über der Leitbahnstruktur aufgesetzt. Danach folgt das Ausführen eines Bearbeitungsschrittes zur Herstellung der stoffschlüssigen Verbindung an den Verbindungspunkten.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Material zur stoffschlüssigen elektrischen Verbindung in die vorgefertigten oder unmittelbar vorher erzeugten Löcher von der freien Rückseite der Verdrahtungsfolie her derart eingebracht wird, dass es bis zu den Bumps der Solarzellen oder der Verdrahtungsfolie vordringen kann. Der Bearbeitungsschritt ist dann so auszuführen, dass die erwähnte stoffschlüssige Verbindung mittels des zusätzlich eingebrachten Materials hergestellt wird. In einer Ausgestaltung dieses Verfahrens wird eine selektive Beschichtung der Leitbahnstruktur mit Lötstopplack ausgeführt, bevor das Material, z. B. Lötpaste o. ä., eingebracht wird.
Für den Bearbeitungsschritt zur Herstellung der stoffschlüssigen Verbindung gibt es, in Abhängigkeit von der Art und Konfiguration der Bumps und dem optionalen Einsatz eines zusätzlichen Verbindungsmaterials, eine Vielzahl von Ausgestaltungen, wobei der Wärmeeintrag etwa durch IR-Strahlung, intensives sichtbares Licht, Laserstrahlung, induktives Beheizen oder Dampf erfolgen oder eine Vernetzung durch auf den chemischen Aufbau des eingesetzten leitfähigen Klebers abgestimmte Strahlung bewirkt wird.
Wie weiter oben bereits erwähnt, ist in einer Ausführung des Solarmoduls bzw. Verfahrens die isolierende Schicht eine Klebstoffschicht, und diese kann beispielsweise mittels einer Maskentechnik von vornherein strukturiert aufgebracht werden. In einer anderen Ausführung des Verfahrens erfolgt eine nachträgliche Strukturierung bzw. Lochung einer vollflächig aufgebrachten Isolierfolie oder -schicht durch ein Hindurchdrücken der Bumps, etwa in einem Laminierschritt. Analoge Alternativen gibt es für die Handhabung der Verdrahtungsfolie; auch diese kann vorstrukturiert bzw. vorgelocht in das Verfahren eingebracht oder vor dem Schritt der Herstellung der stoffschlüssigen Verbindung an den vorgesehenen Verbindungspunkten strukturiert werden, etwa durch einen Laserprozess. Analoge Alternativen gibt es für die Leitbahnen; auch diese können vorstrukturiert in das Verfahren eingebracht oder als vollflächige Folie bzw. Schicht auf gebracht und im Laufe des Prozesses, beispielsweise nach dem Laminieren mithilfe eines Lasers strukturiert werden, wobei das Einbringen der Leiterbahnstrukturen und die Trennung von Plus und Minus erfolgt.
Das Einbringen des Materials zur stoffschlüssigen und elektrisch leitenden Verbindung ist insbesondere als Dispens- oder Siebdruckschritt ausgestaltet, grundsätzlich kommen aber auch andere Verfahren in Betracht, die zum punktuellen Materialauftrag bzw. -eintrag in vorgefertigte Strukturen geeignet sind, darunter Inkjet-Verfahren mit leitfähiger „Tinte”, die sog. Miniwelle, Hub-Tauch-Löten oder Wellenlöten.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird nach dem Aufsetzen der Solarzelle und/oder nach oder in Verbindung mit dem Aufbringen der Rückseiten-Abdeckfolie oder -schicht ein Laminieren oder eine Flüssigverkapselung des geometrisch und elektrisch vorkonfigurierten Solarmoduls ausgeführt. Ein Laminierschritt kann insbesondere zugleich den Bearbeitungsschritt zur Herstellung der stoffschlüssigen Verbindung realisieren, wozu etwa ein niedrig schmelzendes Lötmaterial oder ein warm härtender Leitkleber in Abstimmung auf die Laminiertemperaturen ausgewählt werden kann.
Es kann ein Lackieren der Rückseite zum Schutz vor Feuchte, UV-Licht und zur elektrischen Isolation vorgenommen werden. Alternativ kann mittels einer zusätzlichen Isolierfolie, z. B. EVA-Folie, und einer Rückseitenfolie, z. B. einer Tedlar-Folie, in einem weiteren Laminationsschritt ein Feuchte-, UV- und Isolationsschutz der Solarmodul-Rückseite gebildet werden.
Das Solarmodul kann auch als eine Fotovoltaikvorrichtung bezeichnet werden, die eine Mehrzahl von Solarzellen bzw. Fotovoltaikzellen aufweist. Bei dem Träger kann es sich um ein Trägersubstrat handeln. Die Leitbahnen bzw. Leiterbahnen oder andere geeignete elektrische Leitungen können, insbesondere auch in anderer Gestalt als in Verbindung mit einer Verdrahtungsfolie, an bzw. in dem Trägersubstrat vorgefertigt sein. Die Lotbumps können entweder an den Anschlusskontakten einer Fotovoltaikzelle oder an Kontaktstellen des Trägersubstrats vorgesehen sein, wobei die Kontaktstellen den Verbindungspunkten im Bereich der Leiterbahnen entsprechen können. Die Isolierschicht kann gesondert von dem Trägersubstrat bereitgestellt bzw. angeordnet werden.
Anders ausgedrückt weist ein Verfahren zum Herstellen einer Fotovoltaikvorrichtung folgende Schritte auf:
Bereitstellen zumindest einer Fotovoltaikzelle und eines Trägersubstrats, wobei an Rückseiten-Anschlusskontakten der zumindest einen Fotovoltaikzelle und/oder an Kontaktstellen des Trägersubstrats vorgefertigte Verbindungsmittel zum Erzeugen einer stoffschlüssigen elektrisch leitenden Verbindung angeordnet sind; und
Anordnen der zumindest einen Fotovoltaikzelle an dem Trägersubstrat, sodass unter Verwendung der Verbindungsmittel eine stoffschlüssige elektrisch leitende Verbindung zwischen der zumindest einen Fotovoltaikzelle und dem Trägersubstrat erzeugt wird, wobei zwischen der zumindest einen Fotovoltaikzelle und dem Trägersubstrat eine Isolierschicht angeordnet ist oder wird.
Hierbei können die Verbindungsmittel Lotbumps, aufschmelzende und/oder nicht-aufschmelzende Lotbumps, Flussmittel, insbesondere örtlich begrenzt aufgebrachtes Flussmittel, Lotdepots bzw. Lotdepotabschnitte, Lotpaste, insbesondere örtlich begrenzt aufgebrachte Lotpaste oder eine geeignete Kombination derselben aufweisen. Somit können erste Verbindungsmittel an den Anschlusskontakten der zumindest einen Fotovoltaikzelle angeordnet sein und können zweite Verbindungsmittel an den Kontaktstellen des Trägersubstrats angeordnet sein, wobei sich die ersten Verbindungsmittel von den zweiten Verbindungsmitteln unterscheiden können.
Die Isolierschicht kann eine Schicht oder Folie aus Ethylenvinylacetat (EVA) aufweisen. Statt einer EVA-Folie können auch andere Folientypen zum Einsatz kommen, wie beispielsweise eine Folie aus Silikon oder dergleichen. Die Folie kann unstrukturiert sein und kann im Herstellungsverfahren durch die Bumps durchdrungen werden. Alternativ kann auch eine strukturierte Folie mit Öffnungen für die Bumps verwendet werden, damit die Durchdringung leichter gelingt, wobei ein Öffnungsdurchmesser der Öffnungen in der Folie von einem Bumpdurchmesser abweichen kann, also größer oder kleiner sein kann. Statt einer Folie kann auch ein flüssiges Medium, wie beispielsweise Silikon, Harz, Vergussmasse oder dergleichen verwendet werden, welches sich bei einem Schritt des Laminierens vernetzt. Hierbei können die Bumps das Medium beim Fügen einfacher durchdringen.
Somit kann gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung insbesondere eine Montage von Rückseitenkontakt-Silizium-Photovoltaik-Modulen mit gebumpten Solarzellen bzw. Substraten bereitgestellt werden. Vorteilhafterweise kann eine Montage von Fotovoltaikmodulen auf Siliziumbasis vereinfacht werden. Beispielsweise können die Fotovoltaikzellen, das Trägersubstrat oder beide Verbindungspartner die Verbindungsmittel bzw. ein Verbindungsmaterial in bereits vorgefertigter bzw. vorab angeordneter Form aufweisen. Es sind verschiedene Typen von Lotbumps denkbar, beispielsweise Lotbumps bzw. Lot-Bumps mit unterschiedlichen Legierungen und Schmelzpunkten für aufschmelzende oder nicht-aufschmelzende Eigenschaften, Kupfer- bzw. Cu-Pillars mit/ohne Lotdepot, Stud-Bumps beispielsweise aus Gold oder Kupfer, Nickel- bzw. Ni-Bumps oder dergleichen. Die Isolierschicht, insbesondere die EVA-Folie, kann unstrukturiert verwendet und bei der Montage von den Lotbumps durchdrungen werden. Somit kann vorteilhafterweise eine aufwendig genaue Positionierung der Isolierschicht vermieden werden. Bei der Positionierung der unstrukturierten EVA-Folie kann somit eine bei fehlender Positioniergenauigkeit drohende Kollision mit bereits aufgebrachtem Verbindungsmaterial, z. B. Lotpaste, Klebstoff etc., verhindert werden. Eine Positioniergenauigkeit insbesondere hinsichtlich Pads einer Cu-Folie, einem Lotpasten-/Klebstoff-Depot und herkömmlichen Öffnungen in einer strukturierten EVA-Folie ist somit vorteilhafterweise nicht einzuhalten. Auch kommt es gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu deutlich weniger Flussmittelresten als bei einem insbesondere großflächigen Einsatz von Lotpaste. Ferner zeigen sich deutlich weniger Poren in der Lötstelle als bei einem Einsatz von Lotpaste. Somit kann auf einen Einsatz von Lotpaste oder Klebstoff verzichtet werden. Auch ein Einsatz von speziellen Preforms, beispielsweise mit Kupfer- oder Kunststoff-Kern, aus PbSn5 etc., ist somit möglich.
Bei der Ausgestaltung des Solarmoduls können auch die verschiedenen beschriebenen Merkmale kombiniert werden bzw. sind nicht zwingend alle Merkmale an allen Positionen im Solarmodul in gleicher Weise ausgeführt. Beispielsweise können die Durchgangsöffnungen oder Vias im Substrat nur bei einem Teil der Kontakte oder bei einem Teil der Solarzellen des Solarmoduls vorgesehen sein oder es können zusätzliche Vias ohne zugehörige Kontakte eingebracht sein. Des Weiteren können die Bumps nur bei einem Teil der Kontakte vorgesehen sein oder es können Bumps vorgesehen sein, die auf der Gegenseite keine Kontaktierung aufweisen und beispielsweise als Abstandshalter dienen. Außerdem können sich die Bumps zum Teil auf der Solarzelle und zum Teil auf dem Substrat befinden oder die Bumps können sich bei einem Teil der Kontakte oder auch bei allen Kontakten sowohl auf dem Substrat als auch auf der Solarzelle befinden.
Zeichnungen
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnungen veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnungen nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen:
1 eine schematische perspektivische Darstellung eines Solarmoduls aus Rückseitenkontakt-Solarzellen,
2A und 2B eine schematische Explosionsdarstellung und Querschnittsdarstellung im montierten Zustand eines Ausschnitts eines Solarmoduls gemäß einer ersten Ausführung der Erfindung,
3A und 3B Querschnittsdarstellungen eines Ausschnitts eines Solarmoduls gemäß einer zweiten Ausführung der Erfindung in zwei Phasen seiner Herstellung,
4A und 4B Querschnittsdarstellungen eines Ausschnitts eines Solarmoduls gemäß einer zweiten Ausführung der Erfindung in zwei Phasen seiner Herstellung,
5A und 5B schematische Explosionsdarstellungen eines Ausschnitts eines Solarmoduls gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung, in zwei Stapelkonfigurationen,
6A bis 6C eine schematische Explosionsdarstellung und zwei Querschnittsdarstellungen eines Ausschnitts eines Solarmoduls gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung in verschiedenen Herstellungsphasen,
7A bis 7C eine schematische Explosionsdarstellung und zwei Querschnittsdarstellungen eines Ausschnitts eines Solarmoduls gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung in verschiedenen Herstellungsphasen,
8A bis 8C eine schematische Explosionsdarstellung und zwei Querschnittsdarstellungen eines Ausschnitts eines Solarmoduls gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung in verschiedenen Herstellungsphasen,
9A und 9B Querschnittsdarstellungen eines Ausschnitts eines Solarmoduls gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung in zwei Phasen seiner Herstellung,
10A bis 10E Querschnittsdarstellungen von im Zusammenhang mit der Erfindung einsetzbaren Verdrahtungsfolien,
11A bis 11H schematische Querschnittsdarstellungen verschiedener Stapelfolgen und sonstiger Abwandlungen bei weiteren Ausführungen der Erfindung,
12A bis 12E Detailansichten zu weiteren Ausgestaltungen der Erfindung,
13A bis 20C schematische Querschnittsdarstellungen von Ausschnitten von Solarmodulen gemäß weiteren Ausführungen der Erfindung in verschiedenen Herstellungsphasen,
21 ein Zustandsgrößendiagramm für Herstellungsphasen von Solarmodulen gemäß Ausführungen der Erfindung und
22A bis 22W Querschnittsdarstellungen von weiteren, im Zusammenhang mit der Erfindung einsetzbaren Verdrahtungsfolien bzw. Substraten.
Ausführungsformen der Erfindung
In allen Figuren werden für im Wesentlichen gleiche bzw. funktionsgleiche Teile dieselben Bezugsziffern benutzt, auch wenn diese Teile bei verschiedenen Ausführungen sich im Detail unterscheiden, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Teile verzichtet wird. Die Darstellungen sind rein schematisch und insbesondere nicht maßstäblich und sollen lediglich Aspekte der Erfindung wiedergeben, nicht aber vollständige technologische Abläufe.
2A und 2B zeigen einen Ausschnitt aus einem Solarmodul 1, in einer Explosionsdarstellung bzw. im montierten Zustand, der durch Laminieren unter geeignetem Druck bei geeigneter Temperatur und ggf. unter Einwirkung von Vakuum bzw. Unterdruck erzeugt wird. Eine Solarzelle 3 mit Lotbumps 3a wird unter Zwischenschaltung einer ersten Isolierfolie 5, beispielsweise einer EVA- oder Silikon-Folie, mit entsprechend der Lage der Lotbumps 3a auf der Solarzelle vorstrukturierter Öffnungen 5a so unter einer strukturierten Verdrahtungsfolie 7 mit strukturierter Cu-Kaschierung bzw. Leitbahnen 7b platziert, dass in der Verdrahtungsfolie vorgesehene Durchgangsöffnungen bzw. Vias 7a positionsgenau über die Lotbumps 3a zu liegen kommen. Die Leiterbahnen 7b auf der Verdrahtungsfolie 7 sind dabei auf der von der Solarzelle 3 abgewandten Seite bzw. Außenseite. Unterhalb der Solarzelle 3, also in Gebrauchslage auf deren Vorderseite, sind eine weitere Isolierfolie 9 sowie schließlich ein Glasträger 11 vorgesehen.
Wie in 2B zu erkennen ist, dringen beim Laminieren die Lotbumps 3a sowohl in die Öffnung 5a der ersten Isolierfolie 5 als auch in Vias 7a der Verdrahtungsfolie 7 ein und haben im montierten Zustand gegebenenfalls bereits elektrischen Kontakt mit den Leitbahnen 7b.
3A und 3B zeigen in einer Ausgestaltung, wie, ausgehend von der in 2B gezeigten montierten Konfiguration, eine zuverlässige elektrische Kontaktierung der Solarzelle mit den Leitbahnen erzeugt werden kann. Hierzu wird, beispielsweise mittels eines Dispensers, einer Siebdrucktechnik oder durch ein Inkjet-Verfahren, Lotpaste 13 selektiv in die Vias 7a mit den darin aufgenommenen Lotbumps 3a eingebracht, wie es in 3A gezeigt ist, und dann wird durch Wärmeeintrag, beispielsweise durch Infrarot- oder Laserstrahlung oder einen Heißluftstrom, aus einer hier schematisch gezeigten Wärmequelle 15 ein Aufschmelzen der Lotpaste 13 bewirkt, wodurch diese in Lötverbindungen 13' zwischen den Lotbumps 3a und der entsprechenden Leitbahn 7b der Verdrahtungsfolie 7 umgewandelt werden. Das Lot liegt hierbei von außen flächig, beispielsweise in Art eines Niet-Kopfes auf der Leitbahnstruktur auf. Alternativ könnte statt einer Lotpaste auch ein Leitkleber in die Vias eingebracht und ausgehärtet werden, der eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen den Lotbumps 3a und der entsprechenden Leitbahn 7b herstellt.
4A und 4B zeigen, wiederum ausgehend vom in 2B gezeigten Montagezustand, eine Abwandlung des letztgenannten Vorgehens. In 4A ist schematisch dargestellt, wie optional die Vias 7a mit den darin aufgenommenen Lotbumps 3a mittels einer Flussmitteldüse 17 „gefluxt”, d. h. Oxidschichten von der Oberfläche der Lotbumps 3a und der Leitbahnstrukturen 7b entfernt werden. 4B stellt dar, wie mittels einer Lotauftragsvorrichtung 19, z. B. mittels des an sich bekannten Miniwelle-Verfahrens, flüssiges Lot in die gefluxten Vias 7a' eingetragen wird. Alternativ wäre auch ein Wellenlöten oder Hub-Tauch-Löten möglich. Nach Erstarren des Lots ist auch bei diesem Verfahren eine leitfähige stoffschlüssige Verbindung zwischen den Lotbumps 3a und somit einer Leiterstruktur auf der Solarzelle mit den Leitbahnen 7b der Verdrahtungsfolie hergestellt.
In 5A und 5B sind Abwandlungen der in den 1A und 1B gezeigten und weiter oben beschriebenen Vorgehensweise dargstellt. Gemäß 5A besteht die Abwandlung darin, dass die Stapelreihenfolge gedreht ist, wobei das Frontglas unten dargestellt ist, und dass auf den außen liegenden Leitbahnen 7b eine Schicht 21 zur elektrischen Isolation aufgetragen ist. Diese Schicht kann insbesondere aus Lötstopplack gebildet sein und erfüllt dann bei einem nachfolgenden Lötprozess zugleich eine Lötstoppfunktion. Speziell ist bei dieser Ausführung die erste Isolierfolie 5 nicht vorab strukturiert, sondern wird bei der Montage bzw. beim nachfolgenden Laminierschritt von den Lotbumps 3a auf der Solarzelle 3 durchdrungen.
Bei der Variante nach 5B weist die Isolierschicht 5 hingegen die gleiche Strukturierung wie bei den vorgenannten Ausführungen auf. Hier ist die Stapel-Reihenfolge umgedreht, wobei das Frontglas oben dargestellt ist, und die Leitbahnseite 7b der Verdrahtungsfolie 7 ist der Solarzellenrückseite mit den Lotbumps 3a zugewandt. Sie hat dadurch bereits beim Zusammensetzen direkten Kontakt mit den Lotbumps. Auch hier ist auf die Leitbahnseite eine isolierende Schicht 21, z. B. ein Lötstopplack, aufgetragen.
6A bis 6C zeigen, ausgehend von dem in 5B als Explosionsdarstellung gezeigten Aufbau, allerdings mit wieder umgedrehter Stapelreihenfolge, wobei das Frontglas unten dargestellt ist, eine Methode der Herstellung einer zuverlässigen elektrischen Verbindung ohne zusätzliches Lotmaterial. Den Ausgangszustand in Explosionsdarstellung zeigt 6A, und den durch Laminieren gebildeten Verbund zeigt 6B. Hier ist mit A auf einen bereits vorhandenen direkten Kontakt zwischen den Lotbumps 3a und jeweils einem Lötauge der zugehörigen Leitbahn hingewiesen. Dieser lässt sich insbesondere dann gut realisieren, wenn die Öffnungen in den Cu-Leitbahnen 7b kleiner sind als die Öffnungen in der Trägerfolie 7 und der Lackschicht 21. Dies lässt sich etwa mittels eines geeigneten Laserprozesses erreichen, bei dem die Öffnungen in den Leitbahnen mit einem anderen Laser erzeugt werden als diejenigen in der Trägerfolie.
6C zeigt schematisch, wie bei diesem vorgefertigten Verbund durch ein optionales Fluxen B der Vias 7a und anschließenden Wärmeeintrag C eine stoffschlüssige und elektrisch leitfähige Verbindung hergestellt wird.
Die 7A bis 7C stellen eine Abwandlung dieses Vorgehens dar, wobei die Stapel-Reihenfolge hier wieder umgedreht ist, wobei das Frontglas oben dargestellt ist. Auf die Lötaugen und in die Vias 7a wird hier vor der Montage durch Laminieren eine Lotpaste 13 aufgetragen, wie es in 7A gezeigt ist. In dem 7B gezeigten monierten Zustand sitzt, worauf mit dem Pfeil D hingewiesen ist, jeder Bump 3a, in den Vias 7a in Lotpaste. In 7C ist dargestellt, wie durch Wärmeeintrag C aus einer Wärmequelle 13 wieder die stoffschlüssige und elektrisch leitfähige Verbindung hergestellt wird. Alternativ kann statt der Lotpaste 13 auch ein Leitkleber in die Vias eingebracht und ausgehärtet werden, wodurch die elektrisch leitfähige Verbindung hergestellt wird.
8A bis 8C zeigen als Abwandlung dieser Vorgehensweise, wiederum in einer Explosionsdarstellung der Einzelteile in 8A bzw. in Querschnittsdarstellungen des montierten Zustands des Solarmoduls 1 in den 8B und 8C, eine Abwandlung des zuletzt beschriebenen Verfahrens. Diese besteht im Einsatz von speziellen Lotbumps 3a aus SnBi oder auch SnBiAg, InSn, InAg oder anderen Legierungen, welche niedrigschmelzend sind und beim Laminierprozess aufschmelzen. Wie 8A gezeigt, ist hier optional Flussmittel 23 auf die Lötaugen und bzw. in den Bereich der Vias 7a eingetragen. Zusätzlich oder alternativ kann auch Lotpaste mit SnBi aufgebracht sein. Mit dem Pfeil E in 8B ist darauf hingewiesen, dass die Lotbumps 3a im Flussmittel 23 sitzen, welches zugleich die Wandlung der Vias 7a benetzt. Nach Wärmeeintrag wird der in 8C gezeigte Zustand erreicht, bei dem die aufgeschmolzenen Lotbumps 3a' stoffschlüssig und elektrisch leitend mit den Lötaugen der Leitbahnen 7b verbunden sind.
9a und 9B zeigen eine Abwandlung, bei der, ausgehend etwa von dem in einigen anderen Figuren gezeigten Zustand der verlöteten Verbindungen, die freie Oberfläche der Verdrahtungsfolie 7 mit den Lötstellen 3a' durch Auftragen eines Schutzlacks 25, beispielweise durch Aufgießen, Aufrakeln oder andere bekannte Techniken, ein Feuchte- und Isolationsschutz der Solarmodul-Rückseite gebildet wird. Die aufgegossene Schicht 25 wird, etwa durch UV-Vernetzung oder ein anderes geeignetes Vernetzungsverfahren, zu einem flexiblen Backsheet 25'.
10A bis 10E zeigen Varianten des Einsatzes bestimmter Verdrahtungsfolien bzw. Substrate. 10A zeigt eine Verdrahtungsfolie 7 mit als Cu-Kaschierung 7b ausgebildeter Leitbahnstruktur; 10B zeigt die Verdrahtungsfolie 7 mit strukturierter Lötstopplack-Schicht 21; 10C zeigt die gleiche Verdrahtungsfolie 7 mit einem Lötstopplack-Rahmen 21'; 10D zeigt eine Dreischicht-Verdrahtungsfolie 7' mit mittig angeordneter Leitbahnstruktur 7b; und 10E zeigt eine Mehrlagen-Verdrahtungsfolie 7'' mit zwei, jeweils als Cu-Kaschierung ausgeführten, Leitbahnebenen 7b1 und 7b2. Letztere ermöglicht die Realisierung verschiedener Verdrahtungs- bzw. Anschlussebenen. Die dargestellten Varianten sind in verschiedenen Abwandlungen miteinander kombinierbar. Die in 10A bis 10E gezeigten Varianten von Verdrahtungsfolien bzw. Substraten sind beispielsweise in Verbindung mit den Solarmodulen aus 2A bis 9B bzw. 13A bis 20C einsetzbar.
11A bis 11H zeigen schematisch Varianten von im Rahmen der Erfindung realisierbarer Stapelaufbauten, die sich weitgehend aus den in 10A bis 10E gezeigten und oben erwähnten Ausgestaltungen der Verdrahtungsfolie ergeben und zum größten Teil weiter oben bereits genauer beschrieben wurden. Insoweit wurde von der Bezeichnung der einzelnen Teile mit Bezugsziffern Abstand genommen und hier nicht nochmals eine Beschreibung gegeben.
Der Aufbau nach 11A entspricht dem in 9B gezeigten, beim Aufbau nach 11B ist zusätzlich eine Lötstopp-Lackschicht auf der nach „außen” liegenden Leitbahnebene vorgesehen; bei der Ausführung der 11C liegt die Leitbahnebene den Solarzellen zugewandt, und es ist ebenfalls eine Lötstopp-Lackschicht vorgesehen; bei der Ausführung nach 11D liegt die Cu-Kaschierung wieder von den Solarzellen abgewandt, und es ist ein Lötstopp-Lack-Rahmen ähnlich oder wie bei 10C vorgesehen; bei der Ausführung nach 11E ist eine Verdrahtungsfolie 7' gemäß 10D eingesetzt und bei der Ausführung nach 11F ist eine Mehrlagen-Verdrahtungsfolie 7'' gemäß 10E eingesetzt.
Die Ausführung nach 11G entspricht derjenigen nach 11C, es fehlt jedoch eine Lötstopp-Lackschicht, und deren Isolationsfunktion kann durch eine zwischen der Solarzellen-Rückseite und der Leitbahnstruktur liegende Isolierfolie, beispielsweise in Art der Isolierfolie 5 gemäß 2A und 2B, erfüllt werden. Von dieser Besonderheit abgesehen, kann hier auf die Darstellung in 6A und 6B sowie den zughörigen Beschreibungsteil verwiesen werden. Bei der Ausführung nach 11H ist auf eine Verdrahtungsfolie im eigentlichen Sinne verzichtet worden; die Leitbahnen sind stattdessen auf die Isolierfolie bzw. Laminier- oder Einbettfolie aufgebracht, die also gleichzeitig als Einbettungsmaterial, Verdrahtungsträger und Isolierung zwischen Solarzelle und Verdrahtung dient. Von diesem Unterschied abgesehen, kann hier auf 2A und 2B und die zugehörigen Teile der Beschreibung verwiesen werden.
Gemäß weiterer Ausführungen sind Stapelaufbauten vorgesehen, die sich aus den in 22A bis 22W gezeigten und nachstehend erwähnten Ausgestaltungen der Verdrahtungsfolie bzw. des Substrates ergeben.
12A bis 12E zeigen schematisch in Draufsichten und Schnittansichten Ausgestaltungen der Leitbahnstruktur bzw. der Kontaktpads oder Kontaktanschlussflächen an der Zellenrückseite oder dem Träger, die einer Vermeidung einer zu großen Spreitung des Lots außerhalb des Kontaktpads dienen. 12A zeigt, ähnlich wie 10B bzw. 10C, den Schutz der Oberfläche durch eine im Wesentlichen vollflächige Lötstopp-Lackschicht 21 links in der Figur bzw. durch Lötstopp-Lack-Rahmen 21' rechts in der Figur. 12B soll verdeutlichen, dass nur die Pads 3b bzw. 3b' auf einer Leiterfläche eine benetzbare Oberfläche haben, beispielsweise mittels Organic Surface Protection bzw. OSP; und 12C zeigt eine Cu-Strukturierung mit enger Leiterbahnzuführung. 12D zeigt eine Schnittansicht der vollflächigen Lötstopp-Lackschicht 21 aus 12A. 12E zeigt eine Schnittansicht der Cu-Strukturierung mit enger Leiterbahnzuführung aus 12C.
Die Padoberflächen sind vorteilhafterweise an die Verbindungstechnik, insbesondere das Löten, angepasst. Hierbei kann eine benetzbare Oberfläche eines Kontaktpads z. B. Sn, Ag, OSP, HAL, NiAu etc. aufweisen. Das Spreiten des Lotes wird vorteilhafterweise begrenzt, damit sich eine definierte Lötstelle ausbilden kann. Optional kann eine Begrenzung des Kontaktpads durch Lötstopplack oder Lötstopprahmen, gegebenenfalls auch eine zusätzliche Passivierung bzw. Abdeckung des Trägers erfolgen. Es kann auch lediglich das Kontaktpad beschichtet sein, wobei die restliche Oberfläche, beispielsweise aus Al-Oxid oder Cu-Oxid, nicht benetzt. Alternativ begrenzt eine Strukturierung in der Cu-Folie das Kontaktpad. Im Falle einer, insbesondere großflächigen, OSP-Beschichtung benetzt Lotpaste lediglich die bedruckten Bereiche, sodass ein Spreiten des Lotes vermieden werden kann.
In den folgenden 13A bis 20C sind Solarmodule gemäß Ausführungen der Erfindung ohne Durchgangsöffnungen bzw. Vias dargestellt.
Die 13A bis 13C zeigen schematische Querschnittsdarstellungen eines Ausschnitts eines Solarmoduls gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung in verschiedenen Herstellungsphasen. Gezeigt sind eine Fotovoltaikzelle bzw. Solarzelle 3 mit Lotbumps 3a, eine Isolierfolie oder Isolierschicht in Gestalt einer unstrukturierten Folie aus Ethylenvinylacetat bzw. einer unstrukturierten EVA-Folie 5, ein Trägersubstrat 7, eine Laminierfolie oder weitere Isolierfolie bzw. Isolierschicht in Gestalt einer weiteren Folie aus Ethylenvinylacetat bzw. einer weiteren EVA-Folie 9, ein Frontglas bzw. ein Glasträger 11, Flussmittel 23 sowie ein erster Druck p1, ein zweiter Druck p2, eine erste Temperatur T1, eine zweite Temperatur T2, ein erstes Vakuum V1 und ein zweites Vakuum V2.
In 13A entsprechen die Darstellung und der Ausschnitt des Solarmoduls jenen aus 5B mit den Ausnahmen, dass die EVA-Folie 5 sowie die Verdrahtungsfolie bzw. die Trägerfolie bzw. das Trägersubstrat 7 mit einer Cu-Kaschierung ohne Strukturierung bzw. ohne Vias ausgeführt ist, und dass die optionale isolierende Schicht in 13A nicht dargestellt ist. Des Weiteren ist bei 13A ähnlich wie in 8A ein Flussmittel 23 bzw. Flux an dem Trägersubstrat 7 vorgesehen. 13A zeigt den Ausschnitt des Solarmoduls in einer Montagephase bzw. Herstellungsphase, in der die einzelnen Elemente des Solarmoduls voneinander beabstandet und zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen und stoffschlüssigen Verbindung sowie zum Laminieren angeordnet und ausgerichtet sind. Die Abfolge von Elementen bzw. Lagen von oben nach unten in der Darstellung von 13A weist den Glasträger 11, die weitere EVA-Folie 9, die Solarzelle 3 mit den Lotbumps 3a, die unstrukturierte EVA-Folie 5, und das Trägersubstrat 7 mit dem Flussmittel 23 an Kontaktstellen des Trägersubstrats 7 auf.
Zusammenfassend gesagt weist gemäß dieser Ausführung der Erfindung die Solarzelle 3 die Lotbumps 3a auf und ist die EVA-Folie 5 unstrukturiert. Bei der Solarzelle 3 handelt es sich beispielsweise um einen Wafer mit angelöteten Lotbumps 3a auf Kontaktpads. Die Lotbumps 3a sind für eine Kontaktierung mit dem Trägersubstrat 7 mit Cu-Kaschierung vorgesehen. Dazu ist die Solarzelle 3 mit den Lotbumps 3a nach unten zu dem Trägersubstrat 7 hin positioniert. Optional sind Anschlussstellen bzw. Pads des Trägersubstrats 7 mit Flussmittel versehen oder es ist die mit den Lotbumps 3a versehene Solarzelle 3 gedippt.
13B zeigt den Ausschnitt des Solarmoduls aus 13A in einer weiteren Montagephase bzw. Herstellungsphase, in der unter dem Einfluss des ersten Druckes p1, der ersten Temperatur T1 von beispielsweise 60–120°C und des ersten Vakuums V1 der Glasträger 11, die weitere EVA-Folie 9, die Solarzelle 3 mit den Lotbumps 3a, die unstrukturierte EVA-Folie 5 und das Trägersubstrat 7 mit dem Flussmittel 23 an Kontaktstellen des Trägersubstrats 7 miteinander in Kontakt gebracht sind. Dabei fließt oder schmilzt die EVA-Folie 5 auf, sodass die Lotbumps 3a in die EVA-Folie 5 eindringen bzw. dieselbe durchdringen und die mit dem Flussmittel 23 versehenen Anschlussstellen bzw. Kontaktpads des Trägersubstrats 7 berühren.
13C zeigt den Ausschnitt des Solarmoduls aus 13A bzw. 13B in einer weiteren Montagephase bzw. Herstellungsphase, in der unter dem Einfluss des zweiten Druckes p2, der größer als der erste Druck p1 ist, der zweiten Temperatur T2, die höher als die erste Temperatur T1 ist, und des zweiten Vakuums V2, das stärker als das erste Vakuum V1 ist, die Lotbumps 3a aufschmelzen und die Solarzelle 3 an Lötstellen mit der Verdrahtungsfolie bzw. Cu-Folie bzw. den Leitbahnen des Trägersubstrats 7 elektrisch leitend kontaktiert wird. Gegebenenfalls erfolgt der Lötprozess auch mit zusätzlicher Wärmeeinkopplung bzw. Energieeinkopplung, beispielsweise mittels Licht- bzw. Laserlöten, Stempel- bzw. Termodenlöten oder dergleichen. Das Solarmodul wird dann noch fertig laminiert.
Die 14A bis 14C zeigen schematische Querschnittsdarstellungen eines Ausschnitts eines Solarmoduls gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung in verschiedenen Herstellungsphasen. Die Darstellungen und der Ausschnitt des Solarmoduls in den 14A bis 14C entsprechen jenen aus den 13A bis 13C mit der Ausnahme, dass bei dem Solar Modul gemäß den 14A bis 14C die Lotbumps 3a an den Kontaktstellen bzw. Kontaktpads des Trägersubstrats 7 angeordnet sind und das Flussmittel 23 an den Kontaktpads der Solarzelle 3 vorgesehen ist.
Somit weist das Trägersubstrat 7 angelötete Lotbumps 3a auf seinen Kontaktpads auf. Zur Kontaktierung mit der Solarzelle 3 sind die Kontaktpads der Solarzelle 3 mit dem Flussmittel 23 versehen. Optional sind zusätzlich oder alternativ die Lotbumps 3a des Trägersubstrats 7 mit dem Flussmittel 23 versehen. Die unstrukturierte EVA-Folie 5 ist zwischen dem Trägersubstrat 7 und der Solarzelle 3 angeordnet. Die Rückseitenkontaktpads der Solarzelle 3 werden den Lotbumps 3a an dem Trägersubstrat 7 zugewandt positioniert. Unter dem Einfluss des ersten Druckes p1, der ersten Temperatur T1 von beispielsweise 60 bis 100°C und des ersten Vakuums V1 fließt oder schmilzt die EVA-Folie 5 auf, sodass die Lotbumps 3a in die EVA-Folie 5 eindringen bzw. dieselbe durchdringen und die mit dem Flussmittel 23 versehenen Kontaktpads der Solarzelle 3 berühren.
Die 15A bis 15C zeigen schematische Querschnittsdarstellungen eines Ausschnitts eines Solarmoduls gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung in verschiedenen Herstellungsphasen. Die Darstellungen und der Ausschnitt des Solarmoduls in den 15A bis 15C entsprechen jenen aus den 14A bis 14C mit der Ausnahme, dass die Bumps 3a an dem Trägersubstrat 7 optional als nicht-aufschmelzende Bumps ausgeführt sind und an den Kontaktpads der Solarzelle 3 Lotdepots 3c angeordnet sind. Ein nicht-aufschmelzender Bump ist beispielsweise aus hochschmelzendem Lot (z. B. PbSn5) oder aus Cu oder Kunststoff ausgeformt. Für die Leitfähigkeit ist zumindest im Falle eines Kunststoffbumps insbesondere eine entsprechende Beschichtung (z. B. Sn, Ag, Lot) vorgesehen, die auch die Lötbarkeit sicherstellt.
Analog zu den Ausführungen der Erfindung gemäß den 13A bis 13C und 14A bis 14C ist einer der zu verlötenden Verbindungspartner, hier das Trägersubstrat 7, mit den Bumps 3a versehen. Ferner weist der andere zu verlötende Verbindungspartner, hier die Solarzelle 3, Lotdepots 3c beispielhaft in Gestalt flacher Bumps auf. Die Bumps 3a können ein nicht-aufschmelzendes Material aufweisen, z. B. ein höher schmelzendes Lot wie beispielsweise PbSnS oder mit einem Kern aus Kupfer oder Kunststoff und gegebenenfalls mit einer leitfähigen Beschichtung, z. B. aus Zinn, Silber oder Lot. Gegebenenfalls kann auf ein Aufbringen von Flussmittel bzw. auf ein Fluxen verzichtet werden. Gemäß der in den 15A bis 15C gezeigten Ausführung der Erfindung bringen beide zu verlötende Kontaktpartner beispielhaft Lot mit, das aufschmilzt. Beide zu verlötende Kontaktpartner weisen ausreichend Flussmittel auf den Bumps 3a bzw. den Lotdepots 3c auf.
Die 16A bis 16C zeigen schematische Querschnittsdarstellungen eines Ausschnitts eines Solarmoduls gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung in verschiedenen Herstellungsphasen. Die Darstellungen und der Ausschnitt des Solarmoduls in den 16A bis 16C entsprechen jenen aus den 14A bis 14C mit der Ausnahme, dass die EVA-Folie 5 strukturiert ist. Hierbei weist die EVA-Folie 5 einer Verschaltung von Solarzelle 3 und Trägersubstrat 7 entsprechend angeordnete Öffnungen zum Aufnehmen der Lotbumps 3a auf. Somit brauchen die Lotbumps 3a die EVA-Folie 5 nicht zu durchdringen bzw. durchstoßen. Alternativ können gemäß einer anderen Ausführung der Erfindung hierbei die Lotbumps 3a an der Solarzelle 3 angeordnet sein, wie es in den 13A bis 13C gezeigt ist, sodass eine Ähnlichkeit zu dem Aufbau des in 8A dargestellten Solarmoduls besteht.
Die 17A bis 17C zeigen schematische Querschnittsdarstellungen eines Ausschnitts eines Solarmoduls gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung in verschiedenen Herstellungsphasen. Die Darstellungen und der Ausschnitt des Solarmoduls in den 17A bis 17C entsprechen jenen aus den 16A bis 16C mit der Ausnahme, dass anstelle von Flussmittel eine Lotpaste 13 an den Kontaktpads der Solarzelle 3 angeordnet ist. Analog zu den Ausführungen der Erfindung gemäß den 13A bis 16C ist einer der zu verlötenden Verbindungspartner, hier das Trägersubstrat 7, mit den Lotbumps 3a versehen. Beim zweiten zu verlötenden Verbindungspartner, hier der Solarzelle 3, ist Lotpaste 13 auf die Kontaktpads gedruckt. Es erfolgt somit ein Lotpastendruck anstelle eines Fluxdrucks bzw. Flussmitteldrucks.
Alternativ können gemäß einer anderen Ausführung der Erfindung hierbei die Lotbumps 3a an der Solarzelle 3 angeordnet sein, wie es in den 13A bis 13C gezeigt ist, sodass eine Ähnlichkeit zu dem Aufbau des in 7A dargestellten Solarmoduls besteht.
Die 18A bis 18C zeigen schematische Querschnittsdarstellungen eines Ausschnitts eines Solarmoduls gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung in verschiedenen Herstellungsphasen. Die Darstellungen und der Ausschnitt des Solarmoduls in den 18A bis 18C entsprechen jenen aus den 13A bis 13C mit der Ausnahme, dass der Herstellungsprozess bzw. Laminierprozess des Solarmoduls hierbei in zwei verglichen mit den 13A bis 13C abweichenden Schritten erfolgt, wobei die weitere EVA-Folie 9 und der Glasträger 11 erst in 18B gezeigt sind. Wie es in 18A gezeigt ist, erfolgt zuerst ein Laminieren des Trägersubstrats 7 mit der unstrukturierten EVA-Folie 5 und der Solarzelle 3, kombiniert mit dem Lötprozess zur elektrischen Kontaktierung. Wie es in 18B gezeigt ist, wird nachfolgend die weitere EVA-Folie 9 mit der Glasplatte 11 laminiert. Vorteilhaft hierbei ist, dass die Solarzelle 3 bis zum Lötschritt fixiert sind und danach beim zweiten Laminierschritt nicht mehr wegschwimmen. Gegebenenfalls können bei den einzelnen Schritten auch speziell angepasste Folien bzw. Medien verwendet werden. Das zweistufige Laminieren gemäß der in den 18A bis 18C gezeigten Ausführung der Erfindung kann auch bei einem Solarmodul gemäß einer anderen Ausführung der Erfindung angewandt werden.
Alternativ zu der in den 18A bis 18C gezeigten Ausführung der Erfindung kann der Herstellungsprozess bzw. Laminierprozess des Solarmoduls auch der Art ausgeführt werden, dass zuerst das Löten und nachfolgend das Laminieren erfolgt. In einem ersten Prozessschritt wird zunächst die Solarzelle auf das Substrat gelötet, wobei die EVA-Folie zwischen der Solarzelle und dem Trägersubstrat angeordnet ist. Dazu wird Wärme lokal eingebracht, damit das Lot aufschmilzt, ohne dass die EVA-Folie bereits laminiert wird. Nachfolgend wird das Solarmodul mit der Glasplatte und der weiteren EVA-Folie unter Druck, Temperatur und Vakuum laminiert.
Die 19A bis 19C zeigen schematische Querschnittsdarstellungen eines Ausschnitts eines Solarmoduls gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung in verschiedenen Herstellungsphasen. Die Darstellungen und der Ausschnitt des Solarmoduls in den 19A bis 19C entsprechen jenen aus den 18A bis 18C mit der Ausnahme, dass der Herstellungsprozess bzw. Laminierprozess des Solarmoduls hierbei in zwei verglichen mit den 18A bis 18C abweichenden Schritten erfolgt, wobei zunächst das Löten und nachfolgend ein Unterfüllen durchgeführt wird. Wie es in 19A gezeigt ist, werden in einem ersten Prozessschritt zunächst ohne EVA-Folie unter dem Einfluss von Druck p und Temperatur T die Solarzelle 3 mit den Lotbumps 3a und das Trägersubstrat 7 mit dem Flussmittel 23 miteinander verlötet, z. B. in einem Reflow-Ofen. Wie es in 19B dargestellt ist, erfolgt im Anschluss unter dem Einfluss von Temperatur und Vakuum ein Unterfüllen der Solarzelle 3 bzw. ein Füllen eines Zwischenraums zwischen der Solarzelle 3 und dem Trägersubstrat 7 mit einem Underfiller, beispielsweise Silicon, Harz, Epoxid oder dergleichen, um die Isolierschicht 5 zu erzeugen. Wie es in 19C gezeigt ist, wird schließlich unter dem Einfluss von Druck, Temperatur und Vakuum noch die Glasplatte 11 mit der weiteren EVA-Folie 9 auflaminiert.
Die 20A bis 20C zeigen schematische Querschnittsdarstellungen eines Ausschnitts eines Solarmoduls gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung in verschiedenen Herstellungsphasen. Die Darstellungen und der Ausschnitt des Solarmoduls in den 20A bis 20C entsprechen jenen aus den 19A bis 19C mit der Ausnahme, dass in 20C eine Vergussmasse 25'' aufgebracht wird, um die Solarzelle 3 zu vergießen. Somit wird nach dem Unterfüllen in 20B die Solarzelle 3 in 20C beispielhaft komplett vergossen bzw. eingegossen. Nachfolgend wird beispielsweise eine in den 20A bis 20C nicht dargestellte Glasplatte beispielhaft mittels einer ebenfalls nicht dargestellten weiteren EVA-Folie montiert bzw. auflaminiert, vergleichbar mit vorhergehend dargestellten und erläuterten Ausführungen der Erfindung.
Alternativ kann das Unterfüllen nach 20B und das Vergießen nach 20C in einem gemeinsamen Prozessschritt erfolgen, wobei das Unterfüllmaterial 5 und die Vergussmasse 25'' aus demselben Verkapselungsmaterial bestehen können. In weiteren Varianten ist es möglich, dass beim Unterfüllen oder beim Vergießen nach 20B bzw. 20C bereits eine nicht dargestellte Glasplatte oberhalb der Zellen positioniert wird, sodass beim Einbringen des Verkapselungsmaterials 5 bzw. 25'' die Anbindung an die Glasplatte erfolgen kann.
Gemäß der in den 19A bis 19C sowie 20A bis 20C dargestellten Ausführung der Erfindung ist beim Unterfüllen in 19B und 20B sowie beim Vergießen in 20C eine Ausführung unter Vakuum fakultativ.
Der Herstellungsprozess gemäß den in den 19A bis 19C bzw. 20A bis 20C gezeigten Ausführungen der Erfindung kann auch bei einem Solarmodul gemäß einer anderen Ausführung der Erfindung angewandt werden. Statt der Glasplatte 11 kann auch eine Kunststoffplatte oder Kunststofffolie verwendet werden.
Bei Verwendung eines entsprechend geeigneten Vergussmaterials 25'' kann auch auf den Einsatz einer zusätzlichen Glasplatte 11 verzichtet werden. Die Vergussmasse erfüllt dann die Funktion der Glasplatte. Gegebenenfalls kann auf die Oberseite der Vergussmasse noch ein in 20C nicht dargestellte Beschichtung aufgebracht werden, um die optischen Eigenschaften zu verbessern, um einen Schutz vor Kratzern oder anderen Beschädigungen zu erzielen oder um das Anhaften von Schmutz und Verunreinigungen zu vermeiden bzw. Schmutz und Verunreinigungen leichter entfernen zu können.
21 zeigt ein Zustandsgrößendiagramm für Herstellungsphasen von Solarmodulen gemäß Ausführungen der Erfindung. An der Abszissenachse ist die Zeit t aufgetragen. An der Ordinatenachse sind Temperatur T, Vakuum V und Druck p aufgetragen. Das Diagramm in 21 zeigt somit einen Temperaturverlauf T(t), einen Vakuumverlauf V(t) und einen Druckverlauf p(t) bei zweistufiger Prozessführung, insbesondere für die in den 13A bis 13C, 14A bis 14C sowie 15A bis 15C dargestellten Herstellungsphasen der jeweiligen Solarmodule. Ferner sind Werte für einen ersten Druck p1, eine erste Temperatur T1 und ein erstes Vakuum V1, die den 13B, 14B und 15B zugeordnet sind, sowie einen zweiten Druck p2, eine zweite Temperatur T2 und ein zweites Vakuum V2, die den 13C, 14C und 15C zugeordnet sind, in 21 eingezeichnet.
Bei der ersten Temperatur T1 wird die EVA-Folie weich und schmilzt unter Umständen lokal auf. Bei dem ersten Druck p1 dringen die Lotbumps in die EVA-Folie ein, wobei ein Kontakt mit Anschlussflächen des jeweiligen Verbindungspartners hergestellt wird. Bei dem ersten Vakuum V1 wird die EVA-Folie an dem jeweiligen Verbindungspartner ohne Lotbumps angesaugt. Bei der zweiten Temperatur T2 erfolgt ein Aufheizen über eine Schmelztemperatur des Lotes und somit eine Benetzung mit jeweiligen Kontaktpads. Bei dem zweiten Druck p2 kommt es zu einer Verdichtung des Laminats. Bei dem zweiten Vakuum V2 schließlich wird eine Entfernung von Luftblasen ermöglicht. In einer alternativen Prozessführung kann es vorgesehen sein, dass beispielsweise wie bei der Ausführung nach 18A bis 18C beschrieben im ersten Schritt die Temperatur nur lokal bei den Lotbumps eingebracht wird und das Löten erfolgt, und in einem zweiten Schritt erst das Laminieren der EVA-Folie stattfindet.
Die 22A bis 22W zeigen Querschnittsdarstellungen von weiteren, im Zusammenhang mit der Erfindung einsetzbaren Verdrahtungsfolien bzw. Substraten für ein Solarmodul. Hierbei zeigen 22A bis 22G Substratvarianten ohne Bumps sowie ohne Vias. Ferner zeigen 22H bis 22O Substratvarianten mit Bumps, aber ohne Vias. Schließlich zeigen 22P bis 22W Substratvarianten mit Bumps sowie mit Vias. Die in 22A bis 22W dargestellten Varianten sind in verschiedenen Abwandlungen miteinander kombinierbar. Die in 22A bis 22W gezeigten Varianten von Verdrahtungsfolien bzw. Substraten sind beispielsweise in Verbindung mit den Solarmodulen aus 2A bis 9B bzw. 13A bis 20C einsetzbar.
22A zeigt eine Verdrahtungsfolie 7 mit einem Träger und als Kupfer- bzw. Cu-Kaschierung bzw. Cu-Folie ausgebildeter Leitbahnstruktur 7b. Die Leitbahnstruktur 7b ist hierbei an einer Solarzellenseite der Verdrahtungsfolie 7 hinsichtlich eines laminierten Zustands des Solarmoduls angeordnet. Die Darstellung in 22A ist jener aus 10A ähnlich, wobei in 22A keine Vias bzw. Durchgangsöffnungen vorgesehen sind. 22B zeigt eine Verdrahtungsfolie 7 mit als Kupfer- bzw. Cu-Kaschierung ausgebildeter Leitbahnstruktur 7b. Die Darstellung in 22B entspricht jener aus 22A, wobei in 22B der Träger an der Solarzellenseite angeordnet ist und Aussparungen aufweist, in denen die Leitbahnstruktur 7b freiliegt. 22C zeigt die Verdrahtungsfolie 7 aus 22A zusätzlich mit Lötstopplack-Rahmen 21' an der Leitbahnstruktur 7b. Die Darstellung in 22C ist jener aus 10C ähnlich. 22D zeigt die Verdrahtungsfolie 7 aus 22A zusätzlich mit strukturierter Lötstopplack-Schicht 21 an der Leitbahnstruktur 7b. Die Darstellung in 22D ist jener aus 10B ähnlich. 22E zeigt eine Dreischicht-Verdrahtungsfolie 7' mit mittig zwischen zwei Trägern bzw. Trägerschichten angeordneter Leitbahnstruktur 7b bzw. Cu-Folie. Die Dreischicht-Verdrahtungsfolie 7' ergibt sich aus einer Kombination der Stapelfolge der Verdrahtungsfolien aus 22A und 22B. Die Darstellung in 22E ist jener aus 10D ähnlich. 22F zeigt eine Dreischicht-Verdrahtungsfolie 7' ähnlich dieser gemäß 22E mit Pads bzw. Kontaktpads 3b, die mit der mittig zwischen den zwei Trägern bzw. Trägerschichten angeordneten Leitbahnstruktur 7b verbunden sind. 22G zeigt eine Mehrlagen-Verdrahtungsfolie 7'' mit zwei, jeweils als Cu-Kaschierung ausgeführten, Leitbahnebenen 7b1 und 7b2 in abwechselnder Stapelfolge mit Trägern. Dies ermöglicht die Realisierung verschiedener Verdrahtungs- bzw. Anschlussebenen. Die Darstellung in 22G ist jener aus 10E ähnlich.
22H zeigt die Verdrahtungsfolie 7 aus 22A mit Bumps bzw. Lotbumps 3a an der Leitbahnstruktur 7b. 22I zeigt die Verdrahtungsfolie 7 aus 22B in umgekehrter Stapelfolge und mit Bumps bzw. Lotbumps 3a an der Leitbahnstruktur 7b. 22J zeigt die Verdrahtungsfolie 7 aus 22B mit Bumps bzw. Lotbumps 3a an der durch die Aussparungen des Trägers hindurch freiliegenden Leitbahnstruktur 7b. 22K zeigt die Verdrahtungsfolie 7 aus 22C mit Bumps bzw. Lotbumps 3a an der Leitbahnstruktur 7b. Die Lotbumps 3a sind hierbei jeweils von einem Lötstopplack-Rahmen 21' umgeben. 22L zeigt die Verdrahtungsfolie 7 aus 22D mit Bumps bzw. Lotbumps 3a an der Leitbahnstruktur 7b. Die strukturierte Lötstopplack-Schicht 21 erstreckt sich zwischen den Lotbumps 3a. 22M zeigt die Verdrahtungsfolie 7' aus 22E mit Bumps bzw. Lotbumps 3a an der Leitbahnstruktur 7b. 22N zeigt die Verdrahtungsfolie 7' aus 22F mit Bumps bzw. Lotbumps 3a an den Pads 3b. 22O zeigt die Verdrahtungsfolie 7'' aus 22G mit Bumps bzw. Lotbumps 3a an einer Leitbahnebene 7b1.
Die 22P bis 22W entsprechen den 22H bis 22O und die in den 22P bis 22W gezeigten Verdrahtungsfolien bzw. Substrate entsprechen jenen aus den 22H bis 22O mit der Ausnahme, dass in den 22P bis 22W im Bereich der Bumps 3a jeweils Vias 7a bzw. Durchgangsöffnungen der Träger bzw. der Verdrahtungsfolien angeordnet sind. Optional können die Vias bzw. Durchgangsöffnungen an den Positionen der Bumps teilweise oder vollständig mit Lot gefüllt sein.
Im Rahmen fachmännischen Handelns ergeben sich weitere Ausgestaltungen und Ausführungsformen des hier nur beispielhaft beschriebenen Verfahrens.
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.
Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder”-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2009/0065043 A1 [0006]
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DE 102008020383 A1 [0006]
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US 2010/0164097 A1 [0008]
US 2010/0229917 A1 [0008]

Claims

Solarmodul (1) mit einer Vielzahl von auf einem flächigen isolierenden Träger (7) angeordneten und über Leitbahnen (7b) verschalteten oder mit einem externen Anschluss verbundenen Solarzellen (3), welche Anschlusskontakte zur Verschaltung ausschließlich auf einer ihrer beiden Oberflächen haben, die in Gebrauchslage die Rückseite darstellt, und an ihren rückseitigen Anschlusskontakten an Verbindungspunkten mit den Leitbahnen verbunden sind, wobei der isolierende Träger einen Mehrschichtaufbau hat, der eine mit den Leitbahnen beschichtete und ungelochte oder gemäß der Konfiguration der Verbindungspunkte gelochte Verdrahtungsfolie (7) sowie eine an den Verbindungspunkten mindestens partiell von auf den Anschlusskontakten oder den Leitbahnen angebrachten Bumps (3a) durchdrungene Isolierfolie oder -schicht (5) zwischen der Verdrahtungsfolie und der Solarzellen-Rückseite umfasst.
Solarmodul nach Anspruch 1, wobei die Anschlusskontakte auf der Solarzellen-Rückseite und die Leitbahnen (7b) auf der Verdrahtungsfolie (7) mittels der Bumps (3a) direkt verbunden und elektrisch kontaktiert sind.
Solarmodul nach Anspruch 1, wobei zwischen den Bumps (3a) und den Anschlusskontakten auf der Solarzellen-Rückseite oder zwischen den Bumps und den Leitbahnen (7b) der Verdrahtungsfolie (7) ein Lötmittel (13) oder leitfähiger Klebstoff derart vorgesehen ist, dass ein elektrischer Kontakt zwischen den Anschlusskontakten und den Leitbahnen herstellbar ist.
Solarmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Isolierfolie (5), insbesondere eine EVA- oder Silikon-Folie, zwischen der Solarzellen-Rückseite und der Verdrahtungsfolie (7) gemäß der Konfiguration der Verbindungspunkte vorgelocht (5a) oder die Isolierschicht zwischen der Solarzellen-Rückseite und der Verdrahtungsfolie gemäß der Konfiguration der Verbindungspunkte vorstrukturiert ist.
Solarmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Isolierfolie (5), insbesondere eine EVA- oder Silikon-Folie, oder die Isolierschicht zwischen der Solarzellen-Rückseite und der Verdrahtungsfolie nicht vorstrukturiert, sondern von den Bumps (3a) auf der Solarzellen-Rückseite oder der Verdrahtungsfolie unmittelbar durchdrungen ist.
Solarmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Rückseite der Verdrahtungsfolie vollflächig mit einer Rückseiten-Abdeckfolie oder -schicht (25') bedeckt ist.
Solarmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Vorderseite der Solarzellen vollflächig mit einer Vorderseiten-Schutzfolie oder -schicht (9) bedeckt ist, welche mit einer Rückseiten-Abdeckfolie oder -schicht (25') zu einem Laminat verbunden ist.
Solarmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Isolierfolie (5) mit den Leitbahnen (7b) beschichtet ist oder die Leitbahn auf die Isolierfolie aufgelegt wird und somit zugleich als Verdrahtungsfolie fungiert.
Solarmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Verdrahtungsfolie (7'') eine mehrschichtige Leitbahnstruktur aufweist und die Bumps auf den Anschlusskontakten der Solarzellen unterschiedliche Höhen aufweisen, um unterschiedliche Ebenen der Leitbahnstruktur der Verdrahtungsfolie zu kontaktieren.
Solarmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Bumps (3a) mindestens teilweise aus einem hochschmelzenden Material, insbesondere aus einem Material mit einem höheren Schmelzpunkt als dem eines optionalen Lötmittels (13), gebildet sind.
Solarmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Leitbahnen (7b) eine isolierende Schicht (21; 21') aufweisen, beispielsweise einen Lötstopplack, welcher die Leitbahnen flächig abdeckt oder auch strukturiert ist.
Verfahren zur Herstellung eines Solarmoduls (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit den Schritten: a) Bereitstellen der Verdrahtungsfolie (7) mit einer vorkonfigurierten Leitbahnstruktur (7b), die eine Verschaltungskonfiguration des Solarmoduls festlegt, insbesondere als Rollenmaterial, b) Aufbringen der gemäß der Verschaltungskonfiguration vorgelochten Isolierfolie (5) oder der gemäß der Verschaltungskonfiguration strukturierten Isolierschicht auf die den Leitbahnen abgewandte Seite der Verdrahtungsfolie oder b') Aufbringen einer unstrukturierten Isolierfolie oder Isolierschicht und späteres Erzeugen von Durchdringungen gemäß der Verschaltungskonfiguration, c) Bereitstellen der Solarzellen (3), welche rückseitige Anschlusskontakte aufweisen, wobei Bumps (3a) auf den rückseitigen Anschlusskontakten der Solarzellen oder auf der Leitbahnstruktur der Verdrahtungsfolie angeordnet sind, d) positionsgenaues Aufsetzen der Solarzellen auf die Isolierfolie oder -schicht derart, dass mittels der Bumps die Solarzellen gemäß der Verschaltungskonfiguration mit der Verdrahtungsfolie an Verbindungspunkten elektrisch leitfähig verbindbar sind, und e) Ausführen eines Bearbeitungsschrittes zur Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung an den Verbindungspunkten.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei nach dem Schritt d) ein Einbringen des Lötmittels (13) oder leitfähigen Klebstoffs in die Löcher (7a) der Verdrahtungsfolie (7) von deren freier Rückseite derart erfolgt, dass es/er bis zu den Bumps (3a) der Solarzellen (3) oder der Verdrahtungsfolie eindringt und wobei Schritt e) zur Herstellung der stoffschlüssigen Verbindung mittels des in die Löcher eingebrachten Lötmittels oder Klebstoffs ausgestaltet ist.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei Schritt b') eine Laserstrukturierung der aufgebrachten Isolierfolie (5) und/oder deren Durchdringen durch die Bumps (3a) auf den Solarzellen (3) oder der Verdrahtungsfolie (7) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Einbringen des Lötmittels (13) oder leitfähigen Klebstoffs als Dispensen oder Siebdruck oder mittels eines Inkjet-Verfahrens ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei nach Schritt c) und/oder nach oder in Verbindung mit Schritt e) ein Laminieren oder eine Flüssigverkapselung ausgeführt wird, wobei ein Laminieren auch Schritt e) realisiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei nach Schritt a) eine, insbesondere selektive, Beschichtung der Leitbahnstruktur mit Lötstopplack (21; 21'') ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei Schritt e) mittels selektiven Aufschmelzens oder Einbringen des Lötmittels (13) in den Löchern (7a) bzw. in die Löcher, insbesondere mittels Laser, Hub-Tauch-Löten oder Miniwelle, ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, wobei Schritt a) das Bereitstellen einer vorgelochten und mit Leitbahnen (7b) strukturierten Verdrahtungsfolie (7) umfasst oder vor oder nach Schritt e) eine nicht vorgelochte Verdrahtungsfolie an den Verbindungspunkten mit Löchern versehen wird oder eine nicht mit strukturierten Leitbahnen versehene Verdrahtungsfolie mit Leitbahnen strukturiert wird.