DE102015105975A1

DE102015105975A1 - Kontaktierungsvorrichtung sowie Verfahren zum Messen einer Kenngröße einer Solarzelle

Info

Publication number: DE102015105975A1
Application number: DE102015105975.4A
Authority: DE
Inventors: Thomas Horn
Original assignee: H A L M Elektronik GmbH; HALM Elektronik GmbH
Current assignee: H A L M Elektronik GmbH; HALM Elektronik GmbH
Priority date: 2015-04-20
Filing date: 2015-04-20
Publication date: 2016-10-20
Anticipated expiration: 2035-04-21
Also published as: DE102015105975B4

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie auf ein Kontaktierungsvorrichtung (18) zum Kontaktieren einer Solarzelle (10) während einer Messung einer charakteristischen Größe, umfassend einen Träger mit von diesem ausgehenden nebeneinander verlaufenden elastisch biegsamen Kontaktelementen (24), die jeweils einen Kontaktbereich (32) zum Kontaktieren der Solarzelle sowie einen ersten gebogenen Abschnitt aufweisen, wobei eine Mehrzahl der Kontaktelemente (24) von einem gemeinsamen Rückenelement ausgeht, das von dem Träger (40) aufgenommen ist, und dass das jeweilige Kontaktelement zumindest einen ersten gebogenen Abschnitt mit dem Kontaktbereich (32) aufweist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kontaktierungsvorrichtung zum Kontaktieren einer Solarzelle während einer Messung, wie Messung einer Strom-Spannungs-Kennlinie, umfassend einen Träger mit von diesem ausgehenden nebeneinander verlaufenden elastisch biegsamen Kontaktelementen, die jeweils einen Kontaktbereich zum Kontaktieren der Solarzellen sowie einen ersten gebogenen Abschnitt aufweisen. Ferner nimmt die Erfindung Bezug auf ein Verfahren zum Messen von zumindest einer charakteristischen Größe einer Solarzelle, wobei Kontakte von zumindest einer Seite der Solarzelle temporär elektrisch leitend von Kontaktelementen durch Verstellen dieser in Richtung der Solarzelle bei gleichzeitigem Stauchen der Kontaktelemente kontaktiert werden.
Eine entsprechende Kontaktierungsvorrichtung bzw. ein Verfahren zum temporären elektrischen Kontaktieren einer Solarzelle sind der DE 10 2008 038 184 A1 zu entnehmen. Zur Prüfung einer Solarzelle wird diese temporär mit Kontaktelementen kontaktiert. Gleichzeitig wird die Solarzelle einem Lichtblitz ausgesetzt. Ein hierdurch erzeugter Strom und eine Spannung werden als Messsignale über die Kontaktelemente abgegriffen und einer Auswertung zugeführt. Hierzu ist es auch erforderlich, dass die Rückseite kontaktiert wird. Die Kontaktelemente können kammartig an einer Schiene nebeneinander angeordnet sein und aus geformten elastisch biegsamen elektrischen Leitern bestehen. Dabei weisen die Kontaktelemente eine Ausstülpung auf, so dass beim Kontaktieren ein Stauchen erfolgt. Unabhängig hiervon berühren die Kontaktelemente mit ihren Spitzen die zu kontaktierenden Bereiche der Solarzelle, und zwar deren Busbars. Durch die punktuelle Krafteinwirkung besteht die Gefahr einer Beschädigung nicht nur der Busbars, sondern auch der Solarzelle selbst. Durch die Ausstülpung soll eine kratzende Bewegung des Kontaktelements auf den zu kontaktierenden Bereich der Solarzelle erreicht werden.
Um elektrische Eigenschaften einer busbarlosen Solarzelle zu ermitteln, wird nach der DE 10 2012 017 564 A1 eine Kontaktierungsvorrichtung vorgeschlagen, die eine Mehrzahl von elektrischen Leitungen aufweist, die in einem transparenten Träger verlaufen und gegenüber diesem über ein elastisches Material abgestützt sind, um beim Kontaktieren der Kontaktfinger der Solarzelle Unebenheiten auszugleichen.
Zum Kontaktieren von Solarzellen werden nach der WO 2012/127411 A1 integral aus einem Träger bewegbare elastische Kontaktfinger ausgebildet, die in ihren Endbereichen Verdickungen aufweisen können, um einen sicheren Kontakt zu ermöglichen.
Eine Testvorrichtung für Solarzellen nach der WO 2014/013350 A1 sieht eine gewölbte Abstützung vor, auf der eine Solarzelle gebogen wird, um zu gewährleisten, dass Kontaktdrähte Kontakte der Solarzelle hinreichend kontaktieren können. Durch diese Maßnahmen besteht das Risiko, dass die Solarzelle beim Abstützen auf den Träger bricht.
Zur Überprüfung einer busbarlosen Solarzelle gehen nach der DE 10 2011 081 004 A1 von einem Träger Kontaktbahnen aus, die gegenüber dem Träger über eine flexible Zwischenschicht abgestützt sind, um Höhenunterschiede der Kontaktfinger der Solarzelle auszugleichen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Kontaktierungsvorrichtung sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass eine sichere Kontaktierung ermöglicht wird, ohne dass die Gefahr einer Beschädigung der solarzellenseitig vorhandenen Kontakte bzw. der Solarzelle selbst besteht. Nach einem weiteren Aspekt soll eine konstruktiv einfache Lösung zur Verfügung gestellt werden.
Zur Lösung eines oder mehrerer Aspekte schlägt die Erfindung im Wesentlichen eine Kontaktierungsvorrichtung vor, bei der die Kontaktelemente von einem gemeinsamen Rückenelement ausgehen, das von dem Träger aufgenommen ist, und der erste gebogene Abschnitt des Kontaktelementes den Kontaktbereich aufweist.
Abweichend von vorbekannten Lösungen werden die Kontaktelemente einstückig zusammen mit dem Rückenelement ausgebildet, zeigen folglich eine kammartige Geometrie, wobei aus einem Blechmaterial gewünschter Stärke, das die erforderliche Federsteifigkeit für die Trägerelemente sicherstellt, die Einheit Rückenelement – Kontaktelement herausgestanzt, mit Laser herausgeschnitten oder auf sonstige Weise hergestellt werden können. Dieses kammartige Gebilde wird sodann von dem Träger aufgenommen, der die erforderliche Steifigkeit aufweist, um die Kontaktelemente reproduzierbar mit den Kontakten der Solarzelle zu kontaktieren.
Insbesondere ist vorgesehen, dass der den Kontaktbereich aufweisende erste gebogene Abschnitt distaler Abschnitt des Kontaktelementes ist, der vorzugsweise über einen ersten geradlinigen mittleren Abschnitt des Kontaktelementes in einen zweiten gebogenen Abschnitt entgegengesetzter Krümmung übergeht. Die gebogenen Abschnitte können jedoch ohne Ausprägung des mittleren Abschnitts ineinander übergehen. Der weitere gebogene Abschnitt kann in einen zweiten geradlinigen Abschnitt, der in Verlängerung des Rückenelements verläuft, oder unmittelbar in das Rückenelement übergehen.
Es ergibt sich eine einfache Konstruktion für die Kontaktelemente, wobei eine integrale Verbindung mit dem Rückenelement erfolgt, das seinerseits mit dem Träger verbunden wie in diesem eingespannt ist.
Um beim Stauchen des Kontaktelementes ein teilweises Abrollen dieses auf dem Kontakt der Solarzelle, bei der es sich insbesondere um einen Finger einer busbarlosen Solarzelle handelt, zu ermöglichen, sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass von dem Rückenelement aufgespannte Ebene den ersten gebogenen Abschnitt schneidet, wobei insbesondere die Ausrichtung des gebogenen Abschnitts zu dem Rückenelement derart erfolgt, dass während einer Messung die Ebene den ersten gebogenen Abschnitt innerhalb des Kontaktbereichs schneidet.
Unabhängig hiervon sollte das Kontaktelement in seinem Kontaktbereich eine Breite aufweisen, die größer als Breite des zu kontaktierenden Bereichs der Solarzelle, insbesondere eines Fingers der Solarzelle, ist, so dass Toleranzen ausgeglichen werden können.
In hervorzuhebender eigenerfinderischer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Kontaktelement zumindest in seinem Kontaktbereich aufgeraut ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass Übergangswiderstände zwischen dem Kontaktbereich des Kontaktelements und dem Kontaktbereich der Solarzelle, also insbesondere dem Finger, minimiert werden, da während des Abrollens durch die in dem Kontaktbereich vorhandene Aufrauung z. B. etwaige Oxidationen aufgebrochen werden.
Insbesondere ist vorgesehen, dass das Kontaktelement zumindest in seinem Kontaktbereich durch eine aufgebrachte wie galvanisch abgeschiedene Schicht, wie Silberschicht, aufgeraut wird. Ein Ätzen oder ein mechanisches Bearbeiten des Kontaktelementes in zumindest seinem ersten gebogenen Bereich zur Erzielung der gewünschten Rauigkeit ist gleichfalls möglich.
Um gewünschte Federeigenschaften zu erzielen, sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass das Kontaktelement außerhalb des Kontaktbereichs, insbesondere außerhalb des ersten gebogenen Abschnitts, zumindest abschnittsweise durch z. B. Taillierung und/oder Schlitzung in seiner Geometrie von angrenzenden Abschnitten abweichend ausgebildet ist.
Die Erfindung schlägt des Weiteren vor, dass bei ungestauchtem Kontaktelement der Krümmungsradius R₁ des den Kontaktbereich aufweisenden ersten gebogenen Abschnitts sich zum Krümmungsradius R₂ des zweiten gebogenen Abschnitts verhält wie 6 R₁ ≤ R₂ ≤ 26 R₁, vorzugsweise 12 R₁ ≤ R₂ ≤ 16 R₁.
Alternativ oder ergänzend sieht die Erfindung vor, dass bei während einer Messung gestauchtem Kontaktelement der Krümmungsradius R₁g des den Kontaktbereich aufweisenden ersten gebogenen Abschnitts sich zum Krümmungsradius R₂g des zweiten gebogenen Abschnitts verhält wie 5 R₁g ≤ R₂g ≤ 20 R₁g, vorzugsweise 9 R₁g ≤ R₂g ≤ 14 R₁g, wobei das Verhältnis der Krümmungsradien bei ungestauchtem Kontaktelement größer als bei gestauchtem Kontaktelement ist.
Des Weiteren sieht die Erfindung vor, dass zum Messen die Kontaktelemente in ihrer wirksamen Länge um 0,1 % bis 5 %, insbesondere zwischen 0,5 % und 3 %, gestaucht sind.
Das Rückenelement mit den integral mit diesem ausgebildeten Kontaktelementen sollte aus einem elastischen hochleitfähigen Material, insbesondere aus Federbronze, einem plattierten Material wie bspw. Kupfer plattiert auf Federstahl oder aus Federstahl vorzugsweise einer Beryllium-Kupfer-Legierung bestehen. Der das Rückenelement aufnehmende Träger sollte aus einem stabilen hochleitfähigen Material, wie bspw. Messing, Aluminium, Stahl oder einer Beryllium-Kupfer-Legierung hergestellt sein.
Ein Verfahren der eingangs genannten Art zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass während des Stauchens in die Kontaktelemente eine Kraft derart eingeleitet wird, dass der jeweilige den Kontaktbereich aufweisende gebogene Abschnitt des Kontaktelementes rollend auf einem Kontakt der Solarzelle verstellt wird, wobei der Kontakt insbesondere ein Finger der Solarzelle ist. Dabei ist ergänzend vorgesehen, dass der den Kontaktbereich aufweisende erste gebogene Abschnitt in Längsrichtung der Finger auf diesen abrollend bewegt wird.
Eine Ausgestaltung der Erfindung schlägt vor, dass vor oder während der Messung die Kontaktelemente während des Kontaktierens der Finger quer zu deren Längsrichtung, einen Impuls erfahren respektive insbesondere pulsartig verstellt werden. Hierdurch werden z. B. etwaige Oxidationen zerstört. Unabhängig hiervon erfolgt ein Verstellen derart, dass der Kontaktbereich durch diesen Impuls nicht in seiner finalen Ausrichtung verändert wird.
Die Erfindung zeichnet sich auch aus durch ein Verfahren zum Messen von zumindest einer charakteristischen Größe einer Solarzelle, wobei Kontakte von zumindest einer Seite der Solarzelle temporär elektrisch leitend von Kontaktelementen einer Kontaktvorrichtung, durch Verstellen der Kontaktvorrichtung in Richtung der Solarzelle bei gleichzeitigem Stauchen der Kontaktelemente kontaktiert werden, wobei die Kontaktelemente unabhängig voneinander und in Abhängigkeit vom Höhenverlauf des jeweiligen zu kontaktierenden Kontaktes gestaucht werden.
Ein diesbezügliches Verfahren genießt für sich Schutz, kann jedoch selbstverständlich auch mit weiteren Merkmalen der vorliegenden Erfindung kombiniert werden.
Erfindungsgemäß kontaktieren die Kontaktelemente individuell die einzelnen Kontakte der Solarzelle, also insbesondere die Kontaktfinger, wobei durch eine individuelle Stauchung der einzelnen Kontaktelemente ein individuell an den Höhenverlauf der Kontaktfinger angepasster Anpressdruck erzeugt wird, der sicherstellt, dass die erforderlich elektrisch leitenden Kontakte zwischen Kontaktelement und Kontaktfinger hergestellt werden. Höhenverlauf bedeutet dabei der Verlauf des Kontaktes in Hubrichtung des Kontaktelementes.
Zur Bestimmung einer I(Strom)-V(Spannung)-Kennlinie ist vorgesehen, dass ein erster Spannungsanschluss vom Mittenbereich des Trägers – d.h. aus dem Bereich innerhalb dessen die Kontaktelemente von dem Rückenelement ausgehen – und ein zweiter Spannungsanschluss von der Rückseite der Solarzelle ausgehen. Dabei kann die Rückseite mit einer erfindungsgemäßen Kontaktierungsvorrichtung oder mit einer solchen kontaktiert werden, die dem Stand der Technik zu entnehmen ist. Die Rückseite kann dabei gleichfalls Kontaktfinger oder einen flächigen Rückkontakt aufweisen, um beispielhaft Solarzellentypen zu nennen. Ein erster Stromanschluss kann von einer Stirnseite des Trägers ausgehen. Der zweite Stromanschluss ist mit der Rückseite der Solarzelle verbunden.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen, – für sich und/oder in Kombination –, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
1 eine Prinzipdarstellung einer Messanordnung zur Messung zumindest einer charakteristischen Größe einer Solarzelle,
2 einen Träger mit Kontaktelementen,
3 einen Ausschnitt der 2 in Vorderansicht,
4 einen Längsschnitt durch die Darstellung der 3,
5 einen Ausschnitt der Kontaktelemente mit Rückenelement und
6 ein Kontaktelement im ungestauchten und im gestauchten Zustand.
Den Figuren, in denen gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, sind Prinzipdarstellungen einer Anordnung zur Messung elektrischer Eigenschaften einer Solarzelle 10 zu entnehmen, bei der es sich insbesondere um eine busbarlose Solarzelle handelt, also eine solche, die frontseitig ausschließlich Kontaktfinger 12, 14, 16 aufweist, die parallel zueinander verlaufen. Um die elektrischen Eigenschaften wie beispielsweise eine Strom(I)-Spannung(V)-Kennlinie zu ermitteln, wird die Vorderseite der Solarzelle mit einem Lichtblitz beaufschlagt. Ein durch Lichteinwirkung erzeugter Strom und eine Spannung werden als Messsignal über die Vorder- und Rückseite der Solarzelle 10 kontaktierende Kontakte abgegriffen und sodann ausgewertet, wie dies rein prinzipiell durch 1 verdeutlicht werden soll.
Die Kontakte bei busbarlosen Solarzellen, die sämtlichst parallel zueinander verlaufen, müssen ohne Ausnahme alle einzeln kontaktiert werden, da keine Querverbindung mehr besteht, wie dies bei den üblichen busbarbehafteten Solarzellen der Fall ist.
Um die Finger 12, 14, 16 zu kontaktieren, werden erfindungsgemäß Kontaktierungsvorrichtungen 18 verwendet, wobei vorzugsweise 3 bis 5 entsprechende Kontaktierungsvorrichtungen 18 mit den Fingern 12, 14, 16 kontaktiert werden, die entlang der Finger 12, 14, 16 beabstandet zueinander angeordnet sind. Insoweit wird auf übliche Prüfmethoden verwiesen.
Um die Finger 12, 14, 16 im geeigneten Umfang zu kontaktieren, wobei sichergestellt werden soll, dass ein hinreichend elektrisch leitender Kontakt gegeben ist, gleichzeitig die Gefahr von unzulässigen Krafteinleitungen und damit die Gefahr eines Zerstörens der Finger 12, 14, 16 oder sogar der Solarzelle 10 unterbunden ist, weist die Kontaktierungsvorrichtung 18 bzw. Abschnitte dieser, die detailliert den 1 bis 6 zu entnehmen sind, Kontaktfinger auf, von denen einige beispielhaft mit den Bezugszeichen 20, 22, 24, 26 gekennzeichnet sind.
Die Kontaktfinger 20, 22, 24, 26 gehen von einem Rückenelement 28 aus und sind mit diesem integral z. B. durch Ausschneiden, Ausstanzen aus einem Blechelement hergestellt. Das Blechelement kann aus einer Beryllium-Kupfer-Legierung bestehen und eine Dicke D zwischen 0,1 mm und 0,35 mm, insbesondere zwischen 0,15 mm und 0,25 mm aufweisen.
Die elastisch biegsamen Kontaktelemente 20, 22, 24, 26, die auch als Finger bezeichnet werden können, sind derart geformt, dass diese jeweils in ihrem distalen Bereich gebogen sind, also ein gebogener Abschnitt 30 vorliegt, der z. B. einen Krümmungsradius R₁ im Bereich zwischen 1,0 mm und 3,5 mm aufweisen kann. Dieser gebogene Bereich 30 weist – wie nachstehend erläutert wird – einen Kontaktbereich 32 auf, der einen zugeordneten Kontaktfinger 12, 14, 16 elektrisch leitend während einer Messung kontaktiert. Dieser Bereich ist in 1 mit dem Bezugszeichen 32 gekennzeichnet, gleichwenn die der 1 zu entnehmenden Kontaktfinger 24 von der Geometrie her nicht denen der 2 bis 6 entsprechen und daher rein prinzipiell zu verstehen sind.
An den gebogenen Abschnitt 30 schließt sich ein mittlerer geradlinig verlaufender Abschnitt 34 des Kontaktelementes 20 an, der in einen weiteren oder zweiten gebogenen Abschnitt 36 übergeht, der zu dem ersten Abschnitt 30 entgegengesetzt gekrümmt ist, wie die 6 unmissverständlich verdeutlicht. Der zweite Abschnitt 36 weist einen Krümmungsradius R₂ auf, der im Bereich vorzugsweise zwischen 6 und 26 mal größer als der des Abschnitts 30 ist. Der zweite gebogene Abschnitt 36 geht im Ausführungsbeispiel in einen geradlinigen Abschnitt 38 auf, der in Verlängerung des Rückenelementes 28 verläuft, wie die 6 selbsterklärend verdeutlicht.
Wie sich aus den 2, 3 und 4 ergibt, ist das Rückenelement 28, das quasi als Brücke für die Kontaktelemente 20, 22, 24, 26 dient, in einem Träger 40 fixiert, der eine hohe Steifigkeit aufweist und z. B. aus Messing bestehen kann. Hierzu weist der Träger 40 einen im Schnitt L-förmigen Basisabschnitt 42 auf, entlang dessen Innenseite das Rückenelement 28 verläuft. Entlang der freien Außenseite des Rückenelementes 28 ist ein leistenförmiger Einsatz 42 vorgesehen, der seinerseits mit dem Basiselement 42 verbunden wie verschraubt ist. Hierdurch ist eine eindeutige und sichere Fixierung des Rückenelementes 28 und somit der Kontaktelemente 20, 22, 24, 26, 28 gewährleistet.
Der Träger 40 wird von einem nicht dargestellten Rahmen aufgenommen, in dem mehrere entsprechende Kontaktierungsvorrichtungen 18 befestigt sind, um gleichzeitig voneinander beabstandete Punkte der Finger 12, 14, 16 kontaktieren zu können, indem der Rahmen in Richtung der Kontaktfinger 12, 14, 16 abgesenkt wird. Dabei erfolgt ein Bewegen des Rahmens und damit des Trägers 40 in Richtung der Kontaktfinger 12, 14, 16 derart, dass ein Stauchen der Kontaktfinger 20, 22, 24, 26 erfolgt, wie in 6 erläuternd dargestellt.
So ist der in 6 rechts dargestellte Finger 20 ungestaucht. In gestauchter Stellung ist der Finger links dargestellt und mit dem Bezugszeichen 20‘ gekennzeichnet. Dabei erfolgt ein Stauchen derart, dass die wirksame Länge L um ∆ LG reduziert wird, so dass die Länge des Kontaktfingers 20‘ LG beträgt und sich um vorzugsweise 1 % bis 5 % von der Länge L des ungestauchten Kontaktelementes 20 unterscheidet. Durch das Stauchen bedingt ändert sich der Krümmungsradius des ersten gebogenen Abschnitts 30 in R₁g und der des zweiten gebogenen Abschnitts 36 in R₂g. Dabei unterscheiden sich die Krümmungsradien derart, dass diese zum einen stets kleiner als die entsprechenden im ungestauchten Zustand des Kontaktelementes 20 sind und ferner der Krümmungsradius des ersten gebogenen Abschnitts 30‘ sich zum Krümmungsradius 36‘ des zweiten gebogenen Abschnitts 36‘ verhält wie 5 R₁g ≤ R₂g ≤ 20 R₁g.
Während des Stauchens wird der erste gebogene Bereich 30 auf dem zugeordneten Kontaktfinger 12, 14, 16 über eine kurze Strecke abgerollt. Da bevorzugter Weise der gebogene Abschnitt 30 zumindest in dem Bereich, in dem ein Abrollen bzw. Kontaktieren mit dem zugeordneten Kontaktfinger 12, 14, 16 erfolgt, aufgeraut ist, können z. B. etwaige auf den Kontaktfingern 12, 14 vorhandene Oxidschichten zerstört werden, so dass der gewünschte elektrisch leitende Kontakt unter Vermeidung von Übergangswiderständen erzielbar ist. Zwar ist es nur erforderlich, dass die Außenseite des gebogenen Abschnitts 30 entsprechend aufgeraut ist. Es besteht jedoch ohne weiteres die Möglichkeit, dass die Kontaktelemente 20, 22, 24, 26 zusammen mit dem Rückenelement 28 aufgeraut sind, sofern hierdurch z. B. eine herstellungstechnische Vereinfachung erfolgt. Die Aufrauung in dem entsprechenden Bereich des gebogenen Abschnitts 30 ist in 6 mit dem Bezugszeichen 46 angedeutet. Die Aufrauung kann mechanisch oder durch Ätzen oder auch durch galvanisches Beschichten von z. B. Silber erfolgen, wobei bekannte technische Maßnahmen zur Anwendung gelangen.
Um Übergangswiderstände zu vermeiden kann ergänzend bzw. alternativ zur Aufrauung auch folgende Maßnahme getroffen werden. So können die Kontaktelemente 20, 22, 24, 26 senkrecht zur Längsrichtung der Finger 12, 14, 16 impulsartig verstellt werden, wenn die Kontaktbereiche 32 die Finger 12, 14, 16 kontaktieren. Damit weiterhin die Finger 12, 14, 16 über die gesamte Breite mit dem Kontaktereich 32 in Berührung bleiben, ist vorgesehen, dass die Breite B der Kontaktelemente 20, 22, 24, 26 in ihren den Kontaktbereich 32 aufweisenden ersten gebogenen Abschnitten 30 größer als die Breite der Kontaktfinger 12, 14, 16 ist, um Toleranzen auszugleichen.
Alternativ bzw. ergänzend hierzu kann durch Ausführung der Verstellung senkrecht zur Längsrichtung der Finger 12, 14, 16 in impulsartiger Form lediglich ein Kraftimpuls auf die Kontaktbereiche 32 ausgeübt werden, ohne dass eine Lageveränderung derselben erfolgt, wobei der Kraftimpuls bspw. durch Bewegung der mechanischen Halterung 40 der Kontaktkämme 28 bspw. in Form eines kurzen, rückgeführten Impulses erfolgen kann.
Ferner ergibt sich aus der 6, dass eine von dem Rückenelement 28 aufgespannte Ebene 29 den ersten gebogenen Abschnitt sowohl in ungestauchter Position (Bezugszeichen 30) als auch in gestauchter Position (Bezugszeichen 30‘) schneidet. Ferner ist der Geometrieverlauf des Kontaktelementes 20, 22, 24, 26 bevorzugt derart ausgebildet, dass in gestauchter Position die von dem Rückenelement 28 aufgespannte Ebene den Kontaktbereich 32 des gebogenen Abschnitts 30‘ schneidet.
Um die Federeigenschaften der Kontaktelemente 20, 22, 24, 26 gezielt zu verändern, besteht die Möglichkeit, dass diese mit Schlitzen 48 versehen werden. Auch eine Taillierung 50 ist möglich, wie dies anhand des Kontaktelementes 26 rein prinzipiell verdeutlicht werden soll.
Die Rückseite der Solarzelle 10 kann mit einer entsprechenden Kontaktierungsvorrichtung kontaktiert werden, ohne dass hierdurch die Erfindung eingeschränkt werden soll.
Unabhängig hiervon ergibt sich aus der Prinzipdarstellung der 1, dass ein Spannungsabgriff zur Ermittlung der Spannung vom Mittenbereich des Trägers 40 ausgehen kann. Die Mitte befindet sich dabei zwischen den jeweils äußersten Kontaktfingern und ist in 2 mit M angedeutet. Ein Stromanschluss kann von der Stirnseite des Trägers 40 ausgehen, wie gleichfalls der 1 zu entnehmen ist.
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung kann auch der Widerstand entlang der Kontaktfinger 12, 14, 16 gemessen werden, in dem die Spannung zwischen den diesen zugeordneten Kontaktelementen ermittelt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008038184 A1 [0002]
DE 102012017564 A1 [0003]
WO 2012/127411 A1 [0004]
WO 2014/013350 A1 [0005]
DE 102011081004 A1 [0006]

Claims

Kontaktierungsvorrichtung (18) zum Kontaktieren einer Solarzelle (10) während einer Messung, wie Messung einer Strom-Spannungs-Kennlinie, umfassend einen Träger (40, 42, 44) mit von diesem ausgehenden nebeneinander verlaufenden elastisch biegsamen Kontaktelementen (20, 22, 24, 26), die jeweils einen Kontaktbereich (32) zum Kontaktieren der Solarzelle sowie einen ersten gebogenen Abschnitt (30) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl der Kontaktelemente (20, 22, 24, 26) von einem gemeinsamen Rückenelement (28) ausgeht, das von dem Träger (40) aufgenommen ist, und dass das jeweilige Kontaktelement zumindest einen ersten gebogenen Abschnitt (30) mit dem Kontaktbereich (32) aufweist.
Kontaktierungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückenelement (28) mit den integral mit diesem ausgebildeten Kontaktelementen (20, 22, 24, 26) eine Kammgeometrie bildet.
Kontaktierungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der den Kontaktbereich aufweisende gebogene Abschnitt (30) distaler Abschnitt des Kontaktelementes (20, 22, 24, 26) ist und vorzugsweise über einen ersten geradlinig gebogenen Abschnitt (34) in einen zweiten gebogenen Abschnitt (36) entgegen gerichteter Krümmung übergeht.
Kontaktierungsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite gebogene Abschnitt (36) in einen zweiten geradlinigen Abschnitt (38), der in Verlängerung des Rückenelements (28) verläuft, oder unmittelbar in das Rückenelement übergeht.
Kontaktierungsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Rückenelement (28) aufgespannte Ebene den ersten gebogenen Abschnitt (30) schneidet.
Kontaktierungsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei die Solarzelle (10) messender Positionierung der Kontaktelemente (20, 22, 24, 26) die von dem Rückenelement aufgespannte Ebene den ersten gebogenen Abschnitt (30) innerhalb des Kontaktbereichs (32) schneidet.
Kontaktierungsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (20, 22, 24, 26) eine Breite B aufweist, die größer als Breite eines von dem Kontaktelement kontaktierten Kontaktfingers (12, 14, 16) der Solarzelle (10) ist.
Kontaktierungsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (20, 22, 24, 26) zumindest in seinem Kontaktbereich (32) aufgeraut ist.
Kontaktierungsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (20, 22, 24, 26) durch mechanische Bearbeitung, Ätzen, oder durch eine Schicht, wie galvanisch abgeschiedene Schicht, wie Silberschicht, aufgeraut ist.
Kontaktierungsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (22, 26) außerhalb des den Kontaktbereich (32) aufweisenden ersten gebogenen Abschnitts (30) zumindest abschnittsweise durch z. B. Taillierung und/oder Schlitzung in seiner Geometrie von angrenzenden Bereichen abweicht.
Kontaktierungsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei ungestauchtem Kontaktelement (20) der Krümmungsradius R₁ des den Kontaktbereich (46) aufweisenden ersten gebogenen Abschnitts (30) sich zum Krümmungsradius R₂ des zweiten gebogenen Abschnitts (36) verhält wie 6 R₁ ≤ R₂ ≤ 26 R₁, vorzugsweise 12 R₁ ≤ R₂ ≤ 16 R₁.
Kontaktierungsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei gestauchtem Kontaktelement (20) der Krümmungsradius R₁g des den Kontaktbereich aufweisenden ersten gebogenen Abschnitts (30‘) sich zum Krümmungsradius R₂g des zweiten gebogenen Abschnitts (36‘) verhält wie 5 R₁g ≤ R₂g ≤ 20 R₂g, vorzugsweise 9 R₁g ≤ R₂g ≤ 14 R₂g, wobei R₂:R₁ bei ungestauchtem Kontaktelement (20, 22, 24, 26) größer als R₂g:R₁g bei gestauchtem Kontaktelement ist.
Kontaktierungsvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (20, 22, 24, 26) mit dem integral mit diesem ausgebildeten Rückenelement (18) aus einem elastischen hochleitfähigen Material, insbesondere aus Federbronze, einem plattierten Material wie bspw. Kupfer plattiert auf Federstahl oder aus Federstahl, vorzugsweise einer Beryllium-Kupfer-Legierung und/oder der Träger (40) aus einem stabilen hochleitfähigen Material, wie bspw. Messing, Aluminiuim, Stahl oder einer Beryllium-Kuper-Legierung besteht.
Verfahren zum Messen von zumindest einer charakteristischen Größe einer Solarzelle (10), wobei Kontakte (12, 14, 16) von zumindest einer Seite der Solarzelle temporär elektrisch leitend von Kontaktelementen (20, 22, 24, 26) einer Kontaktvorrichtung (18), nach vorzugsweise zumindest Anspruch 1, durch Verstellen der Kontaktvorrichtung in Richtung der Solarzelle bei gleichzeitigem Stauchen der Kontaktelemente kontaktiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass während des Stauchens in die Kontaktelemente (20, 22, 24, 26) eine Kraft derart eingeleitet wird, dass das Kontaktelement auf dem Kontakt (12, 14, 16) der Solarzelle (10) abrollend verstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (20, 22, 24, 26) in Längsrichtung von Fingern (12, 14, 16) der Solarzelle und auf diesen abrollend bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass vor oder während der Messung die Kontaktelemente (20, 22, 24, 26) während des Kontaktierens der Finger (12, 14, 16) der Solarzelle (10) quer zu deren Längsrichtung, insbesondere pulsartig, verstellt werden.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung einer Strom-Spannungs-Kennlinie ein erster Spannungsanschluss vom Mittenbereich des Trägers, bezogen auf den Bereich, von dem die Kontaktelemente (20, 22, 24, 26) ausgehen, und ein zweiter Spannungsanschluss von gegenüberliegender Seite der Solarzelle (10) ausgehen.
Verfahren nach zumindest einem der der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass beim Messen die Kontaktelemente (20, 22, 24, 26) in ihrer wirksamen Länge L um 0,1 % bis 5 %, insbesondere um 0,5 % bis 3%, gestaucht werden.
Verfahren zum Messen von zumindest einer charakteristischen Größe einer Solarzelle (10), wobei Kontakte (12, 14, 16) von zumindest einer Seite der Solarzelle temporär elektrisch leitend von Kontaktelementen (20, 22, 24, 26) einer Kontaktvorrichtung (18), nach vorzugsweise zumindest Anspruch 1, durch Verstellen der Kontaktvorrichtung in Richtung der Solarzelle bei gleichzeitigem Stauchen der Kontaktelemente kontaktiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (20, 22, 24, 26) unabhängig voneinander und in Abhängigkeit vom Höhenverlauf des jeweiligen zu kontaktierenden Kontaktes (12, 14, 16) gestaucht werden.