DE102016012644A1 - Benefits of solar cell units and manufacturing processes - Google Patents

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Ivica ZRINSCAK
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Abstract

Nutzen von Solarzelleneinheiten, aufweisend einen elektrisch isolierenden, Keramik umfassenden Gesamtträger bestehend aus einer Vielzahl von stoffschlüssig verbundenen Trägerteilen, wobei jedes der Vielzahl der Trägerteile eine von mindestens vier Kanten umschlossene, plane Oberseite mit mindestens zwei Leiterbahnen mindestens zwei zueinander beabstandeten Kontaktflächen entlang einer ersten Kante und mindestens einem als Solarzelle ausgebildeten Halbleiterkörper angeordnet zwischen den mindestens zwei Kontaktflächen und einer der ersten Kante gegenüberliegenden zweiten Kante aufweist. Auf dem mindestens einen Halbleiterkörper jedes der Vielzahl der Trägerteiles ist ein sekundäres optische Element angeordnet, wobei eine plane Unterseite des sekundären optischen Elements zumindest mit einer Empfängerfläche des Halbleiterkörpers mittels einer eine Silikonverbindung umfassenden Polymerkleberschicht kraftschlüssig verbunden ist, um Licht auf die Empfängerfläche des Halbleiterkörpers zu führen. Die erste Kante jedes der Vielzahl der Trägerteiles grenzt an eine erste Kante eines anderen Trägerteils an und der Gesamtträger weist zwischen den Trägerteilen Sollbruchlinien auf, um die Trägerteile zu vereinzeln.Use of solar cell units, comprising an electrically insulating, ceramic comprehensive carrier consisting of a plurality of cohesively connected support members, wherein each of the plurality of support members enclosed by at least four edges, planar top with at least two tracks at least two spaced contact surfaces along a first edge and at least one semiconductor body designed as a solar cell arranged between the at least two contact surfaces and one of the first edge opposite the second edge. A secondary optical element is arranged on the at least one semiconductor body of each of the plurality of carrier parts, wherein a flat underside of the secondary optical element is non-positively connected at least to a receiver surface of the semiconductor body by means of a polymer adhesive layer comprising a silicone compound in order to guide light onto the receiver surface of the semiconductor body , The first edge of each of the plurality of support members abuts a first edge of another support member, and the overall support has predetermined breaking lines between the support members to separate the support members.

Description

Die Erfindung betrifft ein Nutzen von Solarzelleneinheiten und ein Herstellungsverfahren für einen Solarzelleneinheiten-Nutzen.The invention relates to a benefit of solar cell units and a method of manufacturing solar cell unit benefits.

Solarzellenempfänger, wie sie beispielsweise aus der WO 2014/019652 A1 oder der EP 2 073 279 A1 bekannt sind, weisen typischerweise einen auf einem Träger angeordneten Halbleiterkörper auf. Oberhalb des Halbleiterkörpers sind ein primäres und ein sekundäres optisches Element angeordnet, um Sonnenlicht auf die Oberfläche des Halbleiterköpers zu leiten. Zur elektrischen Kontaktierung weist der Halbleiterkörper einen ersten und einen zweiten Anschlusskontakt auf, wobei jeder Anschlusskontakt mit einer auf dem Träger angeordneten Kontaktfläche, z. B. einem Leiterbahnbereich, elektrisch verbunden ist.Solar cell receiver, as for example from the WO 2014/019652 A1 or the EP 2 073 279 A1 are known, typically have a semiconductor body arranged on a carrier. Above the semiconductor body, a primary and a secondary optical element are arranged to direct sunlight onto the surface of the semiconductor body. For electrical contacting, the semiconductor body has a first and a second terminal contact, wherein each terminal contact with a contact surface arranged on the carrier, for. B. a conductor track area, is electrically connected.

In dem Artikel „Ultra-Efficient Solar“, Ucilia Wang, MIT Technology Review, 2012 , sind Solarzellenmodule der Firma Semprius Inc. beschrieben, die matrixartige Anordnung einer Vielzahl von mit einer Mikro-Drucktechnik gefertigter Miko-Solarzellen umfasst, wobei auf jeder Solarzelle eine im Wesentlichen runde Glaslinse angeordnet ist.In the article "Ultra-Efficient Solar," Ucilia Wang, MIT Technology Review, 2012 , Solar cell modules of the company Semprius Inc. are described which comprises a matrix-like arrangement of a multiplicity of micro-solar cells fabricated using a micro-printing technique, wherein a substantially round glass lens is arranged on each solar cell.

Ein wesentlicher Kostenpunkt der vorbeschriebenen Solarzellenempfänger ist die Größe des Trägers und das Bestücken des Trägers. Ein weiterer Kostenpunkt ist der logistische Aufwand, wenn die Produktionsstätte der Solarzelleneinheiten oder entsprechenden Halbzeugs und die Fertigung von Modulen aus einer Vielzahl von Solarzelleneinheiten örtlich auseinanderfallen.A significant cost of the above-described solar cell receiver is the size of the carrier and the loading of the carrier. Another cost point is the logistical effort, if the production site of the solar cell units or corresponding semi-finished products and the production of modules from a variety of solar cell units fall apart locally.

Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, die jeweils den Stand der Technik weiterbilden.Against this background, the object of the invention is to specify an apparatus and a method, which further develop the state of the art.

Die Aufgabe wird durch einen Nutzen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs Anspruch 21 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.The object is achieved by a benefit having the features of patent claim 1 and by a method having the features of claim 21. Advantageous embodiments of the invention are the subject of dependent claims.

Gemäß dem Gegenstand der Erfindung wird ein Nutzen aus Solarzelleneinheiten bereitgestellt, aufweisend einen Gesamtträger bestehend aus einer Vielzahl von stoffschlüssig verbundenen Trägerteilen.According to the subject matter of the invention, a benefit is provided by solar cell units, comprising an overall carrier consisting of a plurality of cohesively connected carrier parts.

Die Vielzahl der Trägerteile oder jedes der Vielzahl der Trägerteile weist eine von mindestens vier Kanten umschlossene, Oberseite mit mindestens zwei Leiterbahnen auf.The plurality of carrier parts or each of the plurality of carrier parts has an upper side, which is surrounded by at least four edges, with at least two conductor tracks.

Auf der Oberseite der Vielzahl der Trägerteile sind mindestens zwei zueinander beabstandete und jeweils mit einer Leiterbahn elektrisch leitfähig verbundene Kontaktflächen entlang einer ersten Kante angeordnet.On the upper side of the plurality of carrier parts, at least two contact surfaces which are spaced apart from one another and are each electrically conductively connected to a conductor path are arranged along a first edge.

Zwischen den mindestens zwei Kontaktflächen und einer der ersten Kante gegenüber liegenden zweiten Kante ist ein als Solarzelle ausgebildeter Halbleiterkörper auf der als Empfangsfläche ausgebildeten Oberseite der überwiegenden Anzahl von Trägerteilen oder auf allen Trägerteilen angeordnet, wobei eine Unterseite des Halbleiterkörpers mit der Oberseite des Trägerteils kraftschlüssig verbunden ist. Jeder Halbleiterkörper weist mindestens zwei jeweils mit einer Leiterbahn verbundenen elektrisch leitfähige Kontakte auf.Between the at least two contact surfaces and a second edge opposite the first edge, a semiconductor body designed as a solar cell is arranged on the upper side of the predominant number of carrier parts or on all carrier parts designed as a receiving surface, wherein a lower side of the semiconductor body is non-positively connected to the upper side of the carrier part , Each semiconductor body has at least two electrically conductive contacts each connected to a conductor track.

Auf der überwiegenden Anzahl der Vielzahl der Trägerteile ist ein sekundäres optisches Element angeordnet, wobei bei den Trägerteilen eine Unterseite des sekundären optischen Elements mit der Empfängerfläche des Halbleiterkörpers mittels einer Polymerkleberschicht kraftschlüssig verbunden ist, um Licht auf die Empfängerfläche des Halbleiterkörpers zu führen.On the predominant number of the plurality of carrier parts, a secondary optical element is arranged, wherein in the carrier parts, a bottom of the secondary optical element with the receiver surface of the semiconductor body is non-positively connected by means of a polymer adhesive layer to guide light onto the receiver surface of the semiconductor body.

Es sei angemerkt, dass mit einer Vielzahl von Trägerteilen 30 eine Anzahl von Trägerteilen größer als 10 oder größer als 50 oder eine Anzahl in einem Bereich zwischen 60 und 500 oder ein Bereich zwischen 400 und 10.000 umfasst ist. Mit dem Begriff der überwiegenden Anzahl wird eine Anzahl größer als 50% der Vielzahl verstanden.It should be noted that with a plurality of carrier parts 30, a number of carrier parts larger than 10 or larger than 50 or a number in a range between 60 and 500 or a range between 400 and 10,000 is included. By the term of the predominant number is meant a number greater than 50% of the plurality.

Vorzugsweise umfasst die Polymerkleberschicht eine Silikonverbindung. Vorzugsweise ist die Polymerklebeschicht im UV transparent ausgebildet.Preferably, the polymer adhesive layer comprises a silicone compound. The polymer adhesive layer is preferably transparent in the UV.

Der Gesamtträger weist zwischen zwei unmittelbar benachbarten Trägerteilen jeweils eine Sollbruchlinie auf, um die Trägerteile nach einem Fügeprozess zu vereinzeln. Es sei angemerkt, dass hierdurch entlang einer Sollbruchlinie eine Reihenanordnung von Trägerteilen ausbildet. Entlang der Sollbruchlinien ist der Gesamtträger wenigstens abschnittsweise dünner als der die Solbruchlinien umgebende Bereich ausgebildet.The total carrier has between each two immediately adjacent carrier parts in each case a predetermined breaking line in order to separate the carrier parts after a joining process. It should be noted that this forms a series arrangement of carrier parts along a predetermined breaking line. Along the predetermined breaking lines, the overall carrier is at least partially thinner than the area surrounding the brine lines.

In einer Weiterbildung grenzt die erste Kante bei der Mehrzahl von den Trägerteilen an eine erste Kante eines anderen Trägerteils an, so dass sich eine Reihe von gepaarten Trägerteilen ausbildet. In einer anderen Weiterbildung weisen die Trägerteile alle die gleiche Ausrichtung auf.In a further development, the first edge in the plurality of carrier parts adjoins a first edge of another carrier part, so that a series of paired carrier parts is formed. In another development, the carrier parts all have the same orientation.

Gemäß einem weiteren Gegenstand der Erfindung umfasst ein Herstellungsverfahren für einen Solarzelleneinheiten-Nutzen folgende Verfahrensschritte:According to a further subject matter of the invention, a production method for a solar cell unit benefit comprises the following method steps:

Ein Gesamtträger umfassend eine Vielzahl von stoffschlüssig verbundenen Trägerteilen, wobei jedes der Vielzahl der Trägerteile eine Oberseite aufweist, wobei auf der Oberseite die überwiegenden Anzahl oder bei allen Trägerteilen mindestens zwei Kontaktflächen, mindestens ein als Solarzelleneinheit ausgebildeter, mindestens ein zwei Kontakte aufweisender Halbleiterkörper und mindestens zwei Leiterbahnen angeordnet sind und der Halbleiterkörper mit der Oberseite eines Trägerteils kraftschlüssig verbunden ist, wobei jeweils eine der Kontaktflächen mit einem der Kontakte des Halbleiterkörpers durch eine der Leiterbahnen elektrisch leitend verbunden ist. An overall carrier comprising a plurality of cohesively connected carrier parts, wherein each of the plurality of carrier parts has an upper side, wherein on the upper side the predominant number or in all carrier parts at least two contact surfaces, at least one formed as a solar cell unit, at least one two-contact semiconductor body and at least two Conductor tracks are arranged and the semiconductor body is non-positively connected to the upper side of a carrier part, wherein in each case one of the contact surfaces with one of the contacts of the semiconductor body is electrically conductively connected by one of the conductor tracks.

Ein Halterahmen mit einer Vielzahl von sekundären optischen Elementen wird bereitgestellt, wobei die sekundären optischen Elemente in einer matrixartigen Anordnung und mit einer nach oben oder nach untern zeigenden vorzugsweise planen Unterseite in dem Halterahmen formschlüssig gehalten werden.A holding frame having a plurality of secondary optical elements is provided, wherein the secondary optical elements are held in a form-fitting manner in a matrix-like arrangement and with an upwardly or downwardly preferably planar underside in the holding frame.

Eine Polymerkleberschicht wird nur auf die Oberseite der Solarzellen oder auf die Unterseite der sekundären optischen Elemente und die Oberseite der Solarzellen oder nur auf die Unterseite der sekundären optischen Elemente aufgetragen.A polymer adhesive layer is applied only to the top of the solar cells or to the bottom of the secondary optical elements and the top of the solar cells or only to the bottom of the secondary optical elements.

Fügen des Gesamtträgers mit dem Halterahmen, so dass zwischen der Vielzahl von Halbleiterkörpern und der sekundären optischen Elemente eine Polymerkleberschicht ausgebildet wird.Joining the entire carrier to the holding frame such that a polymer adhesive layer is formed between the plurality of semiconductor bodies and the secondary optical elements.

Halten in einem vorbestimmten Abstand und Erhitzen des Gesamtträgers, so dass nach dem Aushärten der Polymerkleberschicht die beiden Fügepartner mittels der Polymerkleberschicht kraftschlüssig verbunden sind.Keep at a predetermined distance and heating the total carrier, so that after curing of the polymer adhesive layer, the two joining partners are non-positively connected by means of the polymer adhesive layer.

Entfernen des Gesamtträgers mit Entfernen der mit den Trägerteilen gefügten sekundären optischen Elementen aus dem Halterahmen.Removing the overall carrier with removing the secondary optical elements joined to the carrier parts from the holding frame.

Der Gesamtträger wird mit der Oberseite nach unten oder mit der Oberseite nach oben mit dem sekundären optischen Elementen des Halterahmens zusammengebracht, so dass die Oberfläche jedes Halbleiterkörpers des Gesamtträgers mit der Unterseite eines der sekundären optischen Elemente gefügt ist.The overall carrier is brought upside down or upside down with the secondary optical element of the holding frame so that the surface of each semiconductor body of the overall carrier is joined to the bottom of one of the secondary optical elements.

Bei dem Fügeprozess wird der Gesamtträger gegen den Halterahmen mit den optischen Elementen angedrückt oder der Halterahmen wird gegen den Gesamtträger gedrückt oder der Gesamtträger und der Halterahmen werden gegeneinandergedrückt und jeweils in einem vorbestimmten Abstand gehalten und dabei erhitzt, sodass durch das Drücken die Polymerklebeschicht zwischen der Unterseite der optischen Elementen und der Oberfläche der Halbleiterkörper verteilt und mit der Wärme beschleunigt verfestigt oder vorzugsweise teilweise oder vollständig aushärtet wird und hierdurch eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den sekundären optischen Elementen und den Halbleiterkörpern ausgebildet wird.In the joining process, the entire carrier is pressed against the holding frame with the optical elements or the holding frame is pressed against the entire carrier or the total carrier and the holding frame are pressed against each other and each held at a predetermined distance and thereby heated, so that by pressing the polymer adhesive layer between the bottom the optical elements and the surface of the semiconductor body distributed and accelerated accelerated with the heat or preferably partially or completely cured and thereby a positive connection between the secondary optical elements and the semiconductor bodies is formed.

Nach dem Fügeprozess werden der Gesamtträger und der Halterahmen voneinander entfernt indem beispielsweise der Gesamtträger angehoben wird, wobei die sekundären optischen Elemente aus dem Halterahmen mit dem Gesamtträger angehoben werden, d.h. die sekundären optischen Elemente sind jeweils mit den Einzelträger kraftschlüssig ausschließlich mittels der Polymerverbindung verbunden.After the joining process, the entire support and the support frame are removed from each other by, for example, raising the overall support, lifting the secondary optical elements from the support frame to the overall support, i. the secondary optical elements are each frictionally connected to the individual carriers exclusively by means of the polymer compound.

Sofern nach dem Anheben nicht alle Einzelträger des Gesamtträgers mit den optischen Elementen bestückt sind, lässt sich der Gesamtträger mit weiteren sekundären optischen Elementen bestücken.If, after lifting, not all individual carriers of the total carrier are equipped with the optical elements, the overall carrier can be equipped with further secondary optical elements.

Ein Vorteil ist, dass mit der Ausbildung eines Nutzens sich eine Vielzahl von Einzelträger auf einfache Weise mit den optischen Elementen zu Solarzelleneinheiten fügen lassen. Hierdurch werden gerade in dem sehr preissensitiven terrestrischen Solarmarkt die Kosten reduzieren.One advantage is that with the formation of a benefit, a plurality of individual carriers can be easily integrated with the optical elements to form solar cell units. This will reduce costs, especially in the very price-sensitive terrestrial solar market.

In einer Ausbildungsform umfasst oder besteht die Polymerkleberschicht aus einer Silikonverbindung.In one embodiment, the polymeric adhesive layer comprises or consists of a silicone compound.

Als Nutzen wird vorliegend der Gesamtträger bezeichnet, der die Vielzahl der miteinander verbundenen Einzelträger umfasst, anders ausgedrückt die Einzelträger sind noch nicht vereinzelt. In einer Weiterbildung weist der Gesamtträger wenigstens 30 Trägerteile vorzugsweise mehr als 60 und höchst vorzugsweise weniger als 1 000 Trägerteile auf.In the present case, the total carrier, which comprises the plurality of interconnected individual carriers, is referred to as the benefit, in other words the individual carriers have not yet been singulated. In a further development, the total carrier has at least 30 carrier parts, preferably more than 60 and most preferably less than 1 000 carrier parts.

Der Gesamtträger ist bevorzugt hochtemperaturfest, d.h. besonders hitzebeständig, beispielsweise durch Verwendung einer Keramikplatte. In einer anderen Ausführungsform umfasst oder besteht der Gesamtträger eine Verbundplatte aus unterschiedlichen Materialien, wobei die oberste Schicht elektrisch wenigstens bereichsweise auf den Einzelträger isolierend ausgebildet ist. Vorzugsweise lässt sich eine Metallplatte mit einer isolierenden Beschichtung verwenden.The overall support is preferably high temperature resistant, i. particularly heat-resistant, for example by using a ceramic plate. In another embodiment, the total carrier comprises or consists of a composite plate made of different materials, wherein the uppermost layer is electrically insulating at least partially on the individual carrier. Preferably, a metal plate with an insulating coating can be used.

Die Sollbruchlinien lassen sich auf einer Oberseite und/oder einer Unterseite des Gesamtträgers anordnen und sind beispielsweise als durchgehende Gräben, z.B. eingeritzt oder eingelasert, oder als eine Art Perforationen ausgebildet. Die Perforation besteht oder umfasst einzelne kreisartige in einer Linie aneinander angeordnete Vertiefungen, wobei die einzelnen Vertiefungen nicht durch den Träger durchgehen, d.h. die Vertiefungen bilden keine Löcher aus.The predetermined breaking lines can be arranged on an upper side and / or a lower side of the overall carrier and are designed, for example, as continuous trenches, for example incised or lasered, or as a type of perforations. The perforation is or comprises individual circular depressions arranged in a line, wherein the individual recesses do not pass through the support, ie the recesses do not form holes.

Es sei angemerkt, dass die Kontaktflächen, die auch als Pads bezeichnet werden, auf den einzelnen Trägerteilen ausschließlich entlang der ersten Kante angeordnet sind. Des Weiteren sei angemerkt, dass es sich bei den Halbleiterkörpern um eine Solarzelle, vorzugsweise um eine III-V Halbleitersolarzelle auf GaAs oder Ge- Basis handelt und die Solarzelle höchst vorzugsweise als stapelförmig angeordnete Mehrfachsolarzelle ausgebildet ist und unter anderem mittels Nutzung von Lichtanteilen von infrarot bis hin zu UV- Wirkungsgrade oberhalb 30% aufweist.It should be noted that the contact surfaces, which are also referred to as pads, are arranged on the individual carrier parts exclusively along the first edge. It should also be noted that the semiconductor bodies are a solar cell, preferably a III-V semiconductor solar cell based on GaAs or Ge, and the solar cell is preferably designed as a stacked multiple solar cell and, inter alia, by using light fractions from infrared to towards UV efficiencies above 30%.

Derartige Solarzelleneinheiten werden, unter anderem wegen den im Vergleich zu Siliziumsolarzellen höheren Herstellkosten, bevorzugt in sogenannten CPV-Systemen eingesetzt. In den CPV-Systemen wird das Sonnenlicht um Faktoren oberhalb von 100 gebündelt. Hierbei wird das mittels eines primären optischen Konzentrators bzw. Elements gebündelte Licht auf das sekundäre optische Element der Solarzelleneinheit geleitet und durch das sekundäre optische Element weiter gebündelt auf die Solarzelle geleitet.Such solar cell units are used, inter alia because of the higher compared to silicon solar cells manufacturing costs, in so-called CPV systems. In the CPV systems, sunlight is bundled by factors above 100. In this case, the light bundled by means of a primary optical concentrator or element is conducted to the secondary optical element of the solar cell unit and guided in a focused manner onto the solar cell by the secondary optical element.

Das primäre optische Element, beispielsweise eine Fresnel-Linse, ist oberhalb des sekundären optischen Elements angeordnet. Von dem sekundären optischen Element wird das Licht entlang der optischen Achse zu der Polymerkleberschicht geleitet, um die Polymerkleberschicht zu durchdringen und auf die Vorderseite des Halbleiterkörpers, der Solarzelle, zu fallen.The primary optical element, for example a Fresnel lens, is disposed above the secondary optical element. From the secondary optical element, the light is guided along the optical axis to the polymer adhesive layer to penetrate the polymer adhesive layer and to fall on the front side of the semiconductor body, the solar cell.

Ein elektrischer Kontakt mit der Solarzelleneinheit wird über die auf jedem Trägerteil angeordneten Kontaktflächen hergestellt.An electrical contact with the solar cell unit is established via the contact surfaces arranged on each carrier part.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es, dass eine Vielzahl von Solarzellen kostengünstig und zuverlässig im Nutzen gefertigt, getestet, gelagert und/oder transportiert werden kann. Durch die Ausrichtung der Trägerteile jeweils zueinander mit der ersten Kante in dem Gesamtträger werden die Kontaktflächen zweier Träger immer von den zwei sekundären optischen Elementen der Träger eingerahmt.An advantage of the device according to the invention is that a large number of solar cells can be inexpensively and reliably manufactured, tested, stored and / or transported in use. As a result of the orientation of the carrier parts relative to one another with the first edge in the overall carrier, the contact surfaces of two carriers are always framed by the two secondary optical elements of the carriers.

Die vorliegende Anordnung d.h. die Ausrichtung der Trägerteile zueinander schützt die Kontaktflächen bei einem nachfolgenden Vereinzelungsprozess und ermöglicht eine einfache, sichere Handhabung, wie Lagern, Verpacken oder Transport, und ein einfaches und sicheres Vereinzeln des Nutzens. Die Größe der einzelnen Trägerteile ist durch die einseitige Anordnung der Kontakte im Vergleich zu einer Anordnung an gegenüberliegenden Kanten des Trägerteils deutlich reduziert. Ein Vorteil ist, dass sich die Trägerteile auch manuell separieren d.h. aus dem Nutzen brechen lassen, ohne dass die Kontaktflächen berührt werden.The present arrangement, i. The orientation of the carrier parts to each other protects the contact surfaces in a subsequent separation process and allows easy, safe handling, such as storage, packaging or transport, and a simple and secure separation of benefits. The size of the individual carrier parts is significantly reduced by the one-sided arrangement of the contacts compared to an arrangement on opposite edges of the carrier part. An advantage is that the carrier parts also separate manually, i. break out of use without touching the contact surfaces.

Gemäß einer ersten Ausführungsform ist der Gesamtträger plattenförmig mit einer Oberseite, einer Unterseite und vier Seitenflächen ausgebildet und weist mindestens zwei einander gegenüberliegende Seitenflächen jeweils eine Kerbe zur Justage und/oder Befestigung auf einer Halterung auf.According to a first embodiment, the overall carrier is plate-shaped with an upper side, a lower side and four side surfaces and has at least two mutually opposite side surfaces in each case a notch for adjusting and / or attachment to a holder.

Die Kerben weisen gemäß einer Weiterbildung jeweils ein im Wesentlichen halbkreisförmiges Profil auf und / oder weisen jeweils einen Abstand zu den Sollbruchlinien auf. Reichen die Trägerteile bis an den Rand des Gesamtträgers, so befinden sich die Kerben jeweils am Rand eines Trägerteils.According to a development, the notches each have a substantially semicircular profile and / or each have a spacing from the predetermined breaking lines. If the carrier parts reach to the edge of the overall carrier, then the notches are located respectively at the edge of a carrier part.

Der Gesamtträger weist in einer Weiterbildung auch einen die Vielzahl von Trägerteilen einfassenden Rahmen auf, z.B. einen mit den äußeren Trägerteilen stoffschlüssig verbundenen Rahmen aus demselben Material wie die Trägerteile. Ist ein Rahmen vorhanden, so sind die Kerben gemäß einer weiteren Ausführungsform jeweils an einem äußeren Rand des Rahmens angeordnet.The overall carrier in a further development also has a frame enclosing the plurality of carrier parts, e.g. a cohesively connected to the outer support members frame of the same material as the support members. If a frame is present, the notches are arranged in each case according to a further embodiment on an outer edge of the frame.

Gemäß einer entsprechenden Ausführungsform des Herstellungsverfahrens wird der Gesamtträger mittels zweier, jeweils an gegenüberliegenden Seiten angeordneter Kerben zu dem Halterahmen ausgerichtet. Insbesondere weist der Halterahmen in einer Weiterbildung mindestens zwei Justierhilfen auf, wobei die Justierhilfen bei einem Auflegen des Gesamtträgers auf den Halterahmen mit den Kerben des Gesamtträgers eine formschlüssige Verbindung ausbilden oder die Kerben auf die Passstifte aufgefädelt sind.According to a corresponding embodiment of the manufacturing method, the total carrier is aligned by means of two, respectively arranged on opposite sides notches to the holding frame. In particular, the holding frame in a further development, at least two adjusting aids, wherein the Justierhilfen form a positive connection when placing the total carrier on the holding frame with the notches of the total carrier or the notches are threaded onto the dowel pins.

In einer weiteren Ausführungsform des Herstellungsverfahrens wird der Gesamtträger so auf die in dem Halterahmen gehaltenen sekundären optischen Elemente aufgelegt, dass in einer senkrechten Projektion auf die Oberfläche des Halbleiterkörpers der Flächenschwerpunkt des Halbleiterkörpers des Trägerteils mit der optischen Achse des sekundären optischen Elemente exakt oder im Wesentlichen übereinander liegt.In a further embodiment of the production method, the overall carrier is placed on the secondary optical elements held in the holding frame such that in a perpendicular projection onto the surface of the semiconductor body, the centroid of the semiconductor body of the carrier part with the optical axis of the secondary optical elements exactly or substantially one above the other lies.

Gemäß einer anderen Ausführungsform sind die mindestens zwei Kontaktflächen überwiegend viereckig oder exakt viereckig oder quadratisch ausgebildet.According to another embodiment, the at least two contact surfaces are predominantly quadrangular or exactly quadrangular or square.

In einer Weiterbildung ist auf jeder Kontaktfläche ein Lotdepot angeordnet, wobei das Lotdepot mindestens 30% einer parallel zu der ersten Kante verlaufenden Breite der Kontaktfläche überdeckt.In a further development, a solder depot is arranged on each contact surface, the solder depot covering at least 30% of a width of the contact surface running parallel to the first edge.

In einer anderen Weiterbildung umfassen die Sollbruchlinien entlang einer Linie aufgereihte Vertiefungen, wobei die Vertiefungen einen Durchmesser von 10 µm bis 500 µm und eine Tiefe gegenüber der Oberfläche des Gesamtträgers von 10 µm und 200 µm aufweisen. In another development, the predetermined breaking lines comprise recesses lined up along a line, wherein the recesses have a diameter of 10 μm to 500 μm and a depth of 10 μm and 200 μm relative to the surface of the total carrier.

In einer anderen Ausführungsform sind auf der Oberseite des Trägers mindestens drei zueinander beabstandete und jeweils mit einer Leiterbahn elektrisch leitfähig verbundene Kontaktflächen entlang der ersten Kante angeordnet.In another embodiment, at least three contact surfaces spaced apart from each other and each electrically conductively connected to a conductor track are arranged along the first edge on the upper side of the carrier.

Eine andere Weiterentwicklung sieht vor, dass in einer senkrecht zu der Oberseite jedes der Vielzahl der Trägerteiles verlaufenden Projektion die Projektionsfläche des optischen Elements mindestens 30% oder mindestens 40% oder mindestens 45% oder mindestens 50% der Projektionsfläche des Trägerteils beträgt.Another development provides that in a projection extending perpendicularly to the upper side of each of the plurality of support parts, the projection surface of the optical element is at least 30% or at least 40% or at least 45% or at least 50% of the projection surface of the support part.

In einer anderen Ausführungsform beträgt in einer senkrecht zu der Oberseite jedes der Vielzahl der Trägerteiles verlaufenden Projektion die Projektionsfläche des Halbleiterkörpers mindestens 6% oder mindestens 8% oder mindestens 10% oder mindestens 12% der Projektionsfläche des Trägerteils.In another embodiment, in a projection running perpendicular to the upper side of each of the plurality of carrier parts, the projection area of the semiconductor body is at least 6% or at least 8% or at least 10% or at least 12% of the projection area of the carrier part.

Gemäß einer Weiterbildung weisen die mindestens zwei Kontaktflächen oder die drei Kontaktflächen der Vielzahl der Trägerteile einen Abstand zu den Sollbruchlinien von mindestens 300 µm auf.According to a development, the at least two contact surfaces or the three contact surfaces of the plurality of carrier parts at a distance from the predetermined breaking lines of at least 300 microns.

In einer anderen Weiterbildung beträgt eine Länge der ersten Kante und der zweiten Kante jedes der Vielzahl der Trägerteiles sowie eine Länge der die erste und die zweite Kante verbindenden Kanten zwischen 1,5 cm und 2,5 cm und / oder eine Höhe des Nutzens in eine Richtung senkrecht zu der Oberfläche der Trägerteile zwischen 1 cm und 2 cm.In another embodiment, a length of the first edge and the second edge of each of the plurality of support members and a length of the edges connecting the first and second edges is between 1.5 cm and 2.5 cm and / or a height of utility in one Direction perpendicular to the surface of the support parts between 1 cm and 2 cm.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Gesamtträger mindestens 60 oder mindestens 150 oder mindestens 300 oder mehr als 500 Trägerteile. Vorzugsweise umfasst der Gesamtträger weniger als 10 000 Trägerteile .In a further embodiment, the total carrier comprises at least 60 or at least 150 or at least 300 or more than 500 carrier parts. Preferably, the total carrier comprises less than 10,000 carrier parts.

Gemäß alternativer Ausführungsformen sind die sekundären optischen Elemente linsenförmig mit einer dem Halbleiterkörper abgewandten konvexen Oberfläche oder als umgekehrter Pyramidenstumpf ausgebildet.According to alternative embodiments, the secondary optical elements are formed lens-shaped with a convex surface facing away from the semiconductor body or as a reverse truncated pyramid.

Gemäß einer anderen Ausführungsform umfassen die sekundären optischen Elemente eine Quarzglasverbindung oder bestehen aus einer Quarzglasverbindung und sind einstückig ausgebildet. Vorzugsweise weisen die sekundären optischen Elemente eine plane oder überwiegend plane Unterseite auf.According to another embodiment, the secondary optical elements comprise a quartz glass compound or consist of a quartz glass compound and are formed in one piece. The secondary optical elements preferably have a flat or predominantly planar underside.

In einer Weiterbildung weisen die sekundären optischen Elemente vier vorzugsweise flügelförmige Ausbuchtungen auf, wobei die Ausbuchtungen in einer ersten Höhe über der Unterseite auf einem seitlichen Oberflächenbereich des jeweiligen sekundären optischen Elements angeordnet sind, wobei die Ausbuchtungen in einer senkrecht zu der Unterseite verlaufenden Projektion über die Unterseite hinausragen und entlang eines parallel zu der Unterseite des optischen Elements verlaufenden Umfangs gleichmäßig verteilt sind.In a further development, the secondary optical elements have four preferably wing-shaped bulges, wherein the bulges are arranged at a first height above the underside on a lateral surface region of the respective secondary optical element, wherein the bulges in a projection extending perpendicular to the underside on the underside protrude and are evenly distributed along a parallel to the underside of the optical element extending circumference.

In einer entsprechenden Weiterbildung des Herstellungsverfahrens werden die sekundären optischen Elemente zumindest an den Ausbuchtungen in dem Halterahmen gehalten.In a corresponding development of the production method, the secondary optical elements are held at least at the bulges in the holding frame.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung sind die sekundären optischen Elemente derart auf dem jeweiligen Trägerteil angeordnet, dass eine zwei einander gegenüberliegende Ausbuchtungen verbindende Gerade zu der zweiten Kante einen Winkel zwischen 35° und 55° einschließt.According to a further development, the secondary optical elements are arranged on the respective carrier part in such a way that a straight line connecting two opposite bulges encloses an angle of between 35 ° and 55 ° with respect to the second edge.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform verjüngt sich ein an die plane Unterseite des sekundären optischen Elements anschließender Teil des sekundären optischen Elements in Richtung der Unterseite. Insbesondre in einer matrixartigen Anordnung von mehreren Linsen wird hierdurch ein Abstand zwischen den Unterseiten der Linsen erhöht ohne die gesamte Anordnung zu vergrößern. Durch einen größeren Abstand wird ein sauberes Aufbringen einer Polymerklebeschicht erleichtert.According to a further embodiment, a part of the secondary optical element adjoining the planar lower side of the secondary optical element tapers in the direction of the lower side. In particular, in a matrix-like arrangement of a plurality of lenses, a distance between the undersides of the lenses is thereby increased without increasing the overall arrangement. A greater distance facilitates a clean application of a polymer adhesive layer.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Hierbei werden gleichartige Teile mit identischen Bezeichnungen beschriftet. Die dargestellten Ausführungsformen sind stark schematisiert, d.h. die Abstände, die lateralen und die vertikalen Erstreckungen sind nicht maßstäblich und weisen, sofern nicht anders angegeben, auch keine ableitbaren geometrischen Relationen zueinander auf. Darin zeigt, die:

  • 1 eine schematische Aufsicht auf eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform eines Nutzen,
  • 2 eine Schnittansicht eines vereinzelten Trägerteils gemäß der ersten Ausführungsform,
  • 3 ein vereinzeltes Trägerteil in einer zweiten Ausführungsform,
  • 4 eine schematische Ansicht eines Ausschnitts eines Nutzens gemäß einer dritten Ausführungsform,
  • 5 ein vereinzeltes Trägerteil in einer vierten Ausführungsform,
  • 6 eine schematische Ansicht eines Halterahmens für sekundäre optische Elemente zum Fügen eines Nutzens,
  • 7 eine Schnittdarstellung eines Ausschnitts des Halterahmens zum Fügen gemäß einer zweiten Ausführungsform.
The invention will be explained in more detail with reference to the drawings. Here similar parts are labeled with identical names. The illustrated embodiments are highly schematic, ie the distances, the lateral and the vertical extensions are not to scale and, unless otherwise stated, also have no derivable geometric relations to each other. It shows that:
  • 1 a schematic plan view of a first embodiment according to the invention of a benefit,
  • 2 a sectional view of a scattered support member according to the first embodiment,
  • 3 an isolated carrier part in a second embodiment,
  • 4 1 is a schematic view of a portion of a benefit according to a third embodiment;
  • 5 an isolated carrier part in a fourth embodiment,
  • 6 a schematic view of a holding frame for secondary optical elements for joining a benefit,
  • 7 a sectional view of a section of the holding frame for joining according to a second embodiment.

Die Abbildung der 1 zeigt eine Aufsicht auf eine erste Ausführungsform eines Nutzens 10 von Solarzelleneinheiten. Der Nutzen 10 weist einen Gesamtträger 20 bestehend aus einer Vielzahl von stoffschlüssig verbundenen Trägerteilen 30 auf. Zwischen den Trägerteilen 30 verlaufen Sollbruchlinien 40, um eine einfache Vereinzelung der Trägerteile 30 zu ermöglichen.The picture of the 1 shows a plan view of a first embodiment of a benefit 10 of solar cell units. The use 10 has a total carrier 20 consisting of a plurality of cohesively connected carrier parts 30 on. Between the carrier parts 30 run rupture lines 40 to a simple separation of the support parts 30 to enable.

Jedes der Vielzahl der Trägerteile 30 ist als Solarzelleneinheit ausgebildet und weist auf einer von mindestens vier Kanten 30.1, 30.2, 30.3, 30.4 umschlossene, planen Oberseite 32 drei zueinander beabstandete, jeweils quadratisch ausgebildete Kontaktflächen 34, 36, 38, einen als Solarzelle insbesondere als Mehrfachsolarzelle ausgebildeten Halbleiterkörper 50 und ein sekundäres optisches Element 60 auf.Each of the variety of vehicle parts 30 is formed as a solar cell unit and points to one of at least four edges 30.1 . 30.2 . 30.3 . 30.4 enclosed, plan top 32 three mutually spaced, each square-shaped contact surfaces 34 . 36 . 38 , a semiconductor body designed as a solar cell, in particular as a multiple solar cell 50 and a secondary optical element 60 on.

Das sekundäre optische Element 60 ist mit einer vorzugsweise planen Unterseite 62 kraftschlüssig mit einer Empfängerfläche 52 des Halbleiterkörper 50 verbunden und weist zur Bündelung und Weiterleitung von Licht auf die Empfängerfläche 52 eine der planen Unterseite 62 gegenüberliegende konvexe Oberseite 64 auf (2).The secondary optical element 60 is with a preferably flat bottom 62 non-positively with a receiver surface 52 of the semiconductor body 50 connected and points to the bundling and transmission of light on the receiver surface 52 one of the plan bottom 62 opposite convex top 64 on ( 2 ).

Die drei Kontaktflächen 34, 36, 38 zur elektrischen Kontaktierung der Solarzelle sind entlang einer ersten Kante 30.1 der Oberseite 32 jedes der Vielzahl der Trägerteiles 30 angeordnet und mit jeweils einer auf und / oder in dem Trägerteil verlaufenden Leiterbahnen (nicht dargestellt) elektrisch leitfähig verbunden. Die Leiterbahnen sind wiederum jeweils mit einem Kontakt (nicht dargestellt) des Halbleiterkörpers 50 elektrisch leitfähig verbunden.The three contact surfaces 34 . 36 . 38 for electrical contacting of the solar cell are along a first edge 30.1 the top 32 each of the variety of carrier part 30 arranged and (not shown) with each one on and / or in the carrier part extending conductor tracks electrically conductively connected. The interconnects are in turn each with a contact (not shown) of the semiconductor body 50 connected electrically conductive.

Die Solarzelle 50 und das sekundäre optische Element 60 sind zwischen den drei Kontakten 34, 36, 38 und einer der ersten Kante 30.1 gegenüberliegenden zweiten Kante 30.2 angeordnet. Die Trägerteile 30 sind so angeordnet, dass jede erste Kante 30.1 der Trägerteile 30 an eine erste Kante 30.1 eines anderen Trägerteils 30 angrenzt.The solar cell 50 and the secondary optical element 60 are between the three contacts 34 . 36 . 38 and one of the first edge 30.1 opposite second edge 30.2 arranged. The carrier parts 30 are arranged so that every first edge 30.1 the carrier parts 30 to a first edge 30.1 another carrier part 30 borders.

In einer hier nicht dargestellten Ausführungsform weist die Mehrzahl der Solarzelleneinheiten eine gleiche Ausrichtung aus, d.h. die ersten Kanten von zwei Solarzelleneinheiten sind einander nicht gegenüberliegend.In an embodiment not shown here, the plurality of solar cell units have the same orientation, i. the first edges of two solar cell units are not opposed to each other.

Der Gesamtträger 20 weist als Justierhilfe an zwei einander gegenüberliegenden Seitenflächen jeweils eine zu den Sollbruchlinien 40 beabstandete Kerbe 22, 24 auf. In einer nicht dargestellten Ausführungsform weist der Gesamtträger 20 einen vorzugsweise umlaufenden Randbereich auf. Der Randbereich ist mittels von Sollbruchlinien 40 von den Einzelträgern leicht entfernbar. Die Kerben 22 und 24 sind ausschließlich in dem Randbereich ausgebildet. Ein Vorteil ist, dass die äußere Form bei zwei der Träger 30 nicht beschädigt ist.The total carrier 20 has as adjustment on two opposite side surfaces in each case one of the predetermined breaking lines 40 spaced notch 22 . 24 on. In an embodiment, not shown, the total carrier 20 a preferably peripheral edge region. The edge area is by means of predetermined breaking lines 40 Easily removable from the individual carriers. The scores 22 and 24 are formed exclusively in the edge region. One advantage is that the outer shape in two of the carrier 30 not damaged.

In der Abbildung der 2 ist ein vereinzeltes als Solarzelleneinheit ausgebildetes Trägerteil 30 entsprechend der in der 1 dargestellten ersten Ausführungsform im Querschnitt dargestellt, wobei der Halbleiterkörper 50 sowie eine das sekundäre optische Element 60 und den Halbleiterkörper 50 kraftschlüssig verbindende Polymerkleberschicht 80 zu erkennen ist. Es zeigt sich, dass die vorzugsweise plane Unterseite der optischen Elements 60 parallel zu der Oberseite des Einzelträgers 30 verläuft. Die Polymerklebeschicht 80 umschließt auch die seitlichen Flächen des Halbleiterkörpers 50 und schützt diese vor Umwelteinflüssen.In the picture of the 2 is a sporadic designed as a solar cell unit support member 30 according to the in the 1 illustrated in cross section, wherein the semiconductor body 50 and one the secondary optical element 60 and the semiconductor body 50 frictionally connecting polymer adhesive layer 80 can be seen. It turns out that the preferably flat underside of the optical element 60 parallel to the top of the single carrier 30 runs. The polymer adhesive layer 80 also encloses the lateral surfaces of the semiconductor body 50 and protects them from environmental influences.

In der Abbildung der 3 ist ein vereinzeltes Trägerteil 30 eines Nutzens 10 in einer zweiten Ausführungsform dargestellt. Im Folgenden werden nur die Unterschiede zu den Abbildungen der 1 und 2 erläutert. Die drei Kontakte 34, 36, 38 sind als längliche, sich über eine gesamte Länge des Trägerteils erstreckende Flächen ausgebildet. Das sekundäre optische Element 60 weist eine konvexe Oberseite 64 und zwischen der Oberseite 64 und der planen Unterseite 62 eine zylinderförmige seitliche Oberfläche mit vier Ausbuchtungen 68 auf. Vorliegend sind die Ausbuchtungen flügelartig ausgebildet. In nicht dargestellten Ausführungsformen weisen die Ausbuchtungen andere Ausformungen auf.In the picture of the 3 is a scattered carrier part 30 a benefit 10 shown in a second embodiment. The following are just the differences to the illustrations of 1 and 2 explained. The three contacts 34 . 36 . 38 are formed as elongated, over an entire length of the support member extending surfaces. The secondary optical element 60 has a convex top 64 and between the top 64 and the plan base 62 a cylindrical lateral surface with four bulges 68 on. In the present case, the bulges are wing-like. In embodiments not shown, the bulges on other forms.

Die Ausformungen 68 sind jeweils zu der Unterseite 62 beabstandet und entlang eines parallel zu der Unterseite 62 verlaufenden Umfangs gleichmäßig verteilt. Jeweils eine Ausformung ist in Richtung einer Ecke des Trägerteils 30 ausgerichtet bzw. die Ausbuchtungen 68 sind so angeordnet, dass eine jeweils zwei gegenüberliegende Ausbuchtungen 68 verbindende Gerade einen Winkel von 45° zu der zweiten Kante 30.2 aufweist.The formations 68 are each to the bottom 62 spaced and along a parallel to the bottom 62 extending evenly distributed extent. One shape in each case is in the direction of a corner of the carrier part 30 aligned or the bulges 68 are arranged so that each have two opposite bulges 68 connecting straight an angle of 45 ° to the second edge 30.2 having.

In der Abbildung der 4 ist ein Ausschnitt eines Nutzens 10 in einer dritten Ausführungsform dargestellt. Im Folgenden werden nur die Unterschiede zu den Abbildungen der 1 bis 3 erläutert. Die Trägerteile 30 weisen jeweils genau zwei Kontaktflächen 34, 36 auf, wobei auf jeder Kontaktfläche 34, 36 ein Lotdepot 70 angeordnet ist.In the picture of the 4 is a cutout of a benefit 10 shown in a third embodiment. The following are just the differences to the illustrations of 1 to 3 explained. The carrier parts 30 each have exactly two contact surfaces 34 . 36 on, taking on each contact surface 34 . 36 a solder depot 70 is arranged.

In der Abbildung der 5 ist ein vereinzeltes Trägerteil 30 mit zwei Kontaktflächen 34, 36 und einem pyramidenstumpfförmig ausgebildeten sekundären optischen Element 60 dargestellt. Die Form des sekundären optischen Elements 60 entspricht einem umgekehrten Pyramidenstumpf mit quadratischer Grundfläche.In the picture of the 5 is a scattered carrier part 30 with two contact surfaces 34 . 36 and a truncated pyramid shaped secondary optical element 60 shown. The shape of the secondary optical element 60 corresponds to a reverse truncated pyramid with square base.

In der Abbildung der 6 und 7 ist ein Verfahren zum Fügen eines Nutzen von Solarzelleneinheiten im Nutzen veranschaulicht. Die Abbildung der 6 zeigt einen Halterahmen 90, wobei in dem Halterahmen 90 eine Vielzahl von sekundären optischen Elementen 60 jeweils mit nach oben ausgerichteter planer Unterseite 62 matrixförmig angeordnet gehalten werden.In the picture of the 6 and 7 A method for joining a benefit of solar cell units in use is illustrated. The picture of the 6 shows a holding frame 90 , wherein in the holding frame 90 a variety of secondary optical elements 60 each with an upward-directed flat underside 62 be kept matrix-shaped arranged.

Nach dem Aufbringen einer vorzugsweise eine Silikonverbindung umfassenden Polymerkleberschicht 80 (7) wird der Gesamtträger 20 mit den auf jedem Trägerabschnitt 30 angeordneten mindestens zwei Kontaktflächen 34, 36, 38 (hier nicht dargestellt) und dem mindestens einem Halbleiterkörper 50 (7) mit der Oberseite 32 mit dem Halterahmen 90 mit den sekundären optischen Elementen zusammengebracht.After application of a preferably comprising a silicone compound polymer adhesive layer 80 ( 7 ) becomes the total carrier 20 with those on each vehicle section 30 arranged at least two contact surfaces 34 . 36 . 38 (not shown here) and the at least one semiconductor body 50 ( 7 ) with the top 32 with the support frame 90 brought together with the secondary optical elements.

Anschließend wird eine kraftschlüssige Verbindung mittels der Polymerkleberschicht zwischen den sekundären optischen Elementen 60 und den Halbleiterkörpern 50 sowie Teilen der Oberseite 32 der Trägerteile 30 durch Halten in einem bestimmten Abstand und Erhitzen erreicht.Subsequently, a frictional connection by means of the polymer adhesive layer between the secondary optical elements 60 and the semiconductor bodies 50 as well as parts of the top 32 the carrier parts 30 achieved by holding at a certain distance and heating.

In einer nicht dargestellten Ausführungsform wird die Polymerkleberschicht 80 auf die Oberfläche 32 des Halbleiterkörpers 50 aufgebracht. Die Oberfläche 32 zeigt hierbei nach oben. Der Halterahmen 90 wird mit den nach unten zeigenden sekundären optischen Elementen 60 auf den Gesamtträger abgesenkt und mittels bis zu einen vorgegebenen Abstand angepresst, wobei das Anpressen nur bis zu einem gegebenen Abstand erfolgt.In an embodiment, not shown, the polymer adhesive layer 80 on the surface 32 of the semiconductor body 50 applied. The surface 32 points up here. The support frame 90 becomes with the downward facing secondary optical elements 60 lowered to the overall support and pressed by means of up to a predetermined distance, wherein the pressing takes place only up to a given distance.

In einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform wird die Polymerkleberschicht 80 auf die Oberfläche des Halbleiterkörpers 50 und auf die Unterseite des sekundären optischen Elements 60 aufgebracht und anschließend, wie oben ausgeführt, gefügt.In another embodiment, not shown, the polymer adhesive layer 80 on the surface of the semiconductor body 50 and on the underside of the secondary optical element 60 applied and then, as stated above, joined.

Entweder zeigt bei dem Fügen die Oberfläche 32 des Halbleiterkörpers 50 nach oben oder unten. Entsprechend zeigt die Unterseite des sekundären optischen Elementen 60 nach unten oder nach oben.Either shows the surface when joining 32 of the semiconductor body 50 up or down. Accordingly, the bottom of the secondary optical elements shows 60 down or up.

Die Abbildung der 7 veranschaulicht eine zweite Ausführungsform der Aufnahme der sekundären optischen Elemente 60 durch den Halterahmen 90 in einer Schnittdarstellung. Gemäß der dargestellten Ausführungsform weist das sekundäre optische Element 60 vier Ausbuchtungen 66 als Justierhilfen auf. Die Unterseite der Ausbuchtung 66 ist in Richtung der optischen Achse beabstandet von der Unterseite des optischen Elements 60.The picture of the 7 illustrates a second embodiment of the recording of the secondary optical elements 60 through the support frame 90 in a sectional view. According to the illustrated embodiment, the secondary optical element 60 four bulges 66 as adjustment aids. The bottom of the bulge 66 is spaced in the direction of the optical axis from the bottom of the optical element 60 ,

Der Halterahmen 90 weist zur Aufnahme des sekundären optischen Elements 60 ein Durchgangsloch mit vier, entlang des Umgangs gleichmäßig verteilten, kerbenartigen Ausnehmungen auf, wobei sich die vier Ausnehmungen jeweils nur über einen Teil einer Höhe des Durchgangsloch erstrecken und jede Kerbe jeweils eine Ausbuchtung 66 des sekundären optischen Elements 60 aufnimmt.The support frame 90 indicates the reception of the secondary optical element 60 a through-hole having four notch-like recesses uniformly distributed along the circumference, each of the four recesses extending over only a portion of a height of the through-hole and each notch each extending into a recess 66 of the secondary optical element 60 receives.

Ferner weist das sekundäre optische Element 60 in der in 7 dargestellten Ausführungsform einen sich an die Unterseite 62 unmittelbar anschließenden Teilbereich auf, wobei sich der Teilbereich zu der Unterseite 62 hin verjüngt.Furthermore, the secondary optical element has 60 in the in 7 embodiment shown at the bottom 62 immediately adjacent subarea, with the subarea to the bottom 62 rejuvenated.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2014/019652 A1 [0002]WO 2014/019652 A1 [0002]
  • EP 2073279 A1 [0002]EP 2073279 A1 [0002]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • „Ultra-Efficient Solar“, Ucilia Wang, MIT Technology Review, 2012 [0003]Ultra-Efficient Solar, Ucilia Wang, MIT Technology Review, 2012 [0003]

Claims (25)

Nutzen (10) von Solarzelleneiriheiten, aufweisend einen Gesamtträger (20) umfassend eine Vielzahl von stoffschlüssig verbundenen Trägerteilen (30), wobei - die Vielzahl der Trägerteile (30) eine von mindestens vier Kanten (30.1, 30.2, 30.3, 30.4) umschlossene, Oberseite (32) mit mindestens zwei Leiterbahnen aufweist, - auf der Oberseite (32) der Vielzahl der Trägerteile (30) mindestens zwei zueinander beabstandete und jeweils mit einer Leiterbahn elektrisch leitfähig verbundene Kontaktflächen (34, 36, 38) entlang einer ersten Kante (30.1) angeordnet sind, - auf der Oberseite (32) der Vielzahl der Trägerteile (30) mindestens ein als Solarzelle ausgebildeter Halbleiterkörper (50) zwischen den mindestens zwei Kontaktflächen (34, 36, 38) und einer der ersten Kante (30.1) gegenüberliegenden zweiten Kante (30.2) angeordnet und eine Unterseite des Halbleiterkörpers (50) mit der Oberseite (32) des Trägerteils (30) kraftschlüssig verbunden ist, wobei der Halbleiterkörper (50) mindestens zwei jeweils mit einer Leiterbahn des Trägerteils (30) elektrisch leitfähig verbundene Kontakte aufweist, - auf der überwiegenden Anzahl der Vielzahl der Trägerteile (30) ein sekundäres optische Element (60) angeordnet und eine Unterseite (62) des sekundären optischen Elements (60) zumindest mit einer Empfängerfläche (52) des Halbleiterkörpers (50) mittels einer Polymerkleberschicht (80) kraftschlüssig verbunden ist, um Licht auf die Empfängerfläche (52) des Halbleiterkörpers (50) zu führen, - der Gesamtträger (20) jeweils zwischen unmittelbar benachbarten Trägerteilen (30) Sollbruchlinien (40) aufweist, um die Trägerteile (30) zu vereinzeln, wobei entlang der Sollbruchlinien (40) der Gesamtträger (20) wenigstens Abschnittsweise eine gegenüber des eines die Solbruchlinien (40) umgebenden Bereichs dünner ausgebildet ist.The use (10) of solar cell units, comprising an overall carrier (20) comprising a plurality of cohesively connected carrier parts (30), wherein the plurality of carrier parts (30) has an upper side (32) which is surrounded by at least four edges (30.1, 30.2, 30.3, 30.4) and has at least two conductor tracks, on the upper side (32) of the plurality of carrier parts (30) at least two contact surfaces (34, 36, 38), which are spaced apart from one another and electrically conductively connected to a conductor path, are arranged along a first edge (30.1), - On the top (32) of the plurality of carrier parts (30) at least one semiconductor body designed as a solar cell (50) between the at least two contact surfaces (34, 36, 38) and one of the first edge (30.1) opposite the second edge (30.2) arranged and a lower side of the semiconductor body (50) is non-positively connected to the upper side (32) of the carrier part (30), the semiconductor body (50) having at least two contacts electrically connected in each case to a conductor track of the carrier part (30), a secondary optical element (60) is arranged on the predominant number of the plurality of carrier parts (30) and a lower side (62) of the secondary optical element (60) is coated at least with a receiver surface (52) of the semiconductor body (50) by means of a polymer adhesive layer (80 ) is frictionally connected to guide light onto the receiver surface (52) of the semiconductor body (50), - The total support (20) each between immediately adjacent support members (30) predetermined breaking lines (40) to separate the support members (30), wherein along the predetermined breaking lines (40) of the total support (20) at least in sections one opposite the one of the Solbruchlinien ( 40) surrounding area is thinner. Nutzen (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtträger (20) eine sich über alle Trägerteile (30) erstreckende Keramikplatte oder eine sich über alle Trägerteile (30) erstreckende Metallplatte mit einer zumindest in den einzelnen Trägerteilen teilflächig ausgebildeten isolierenden Schicht und einer auf der isolierenden Schicht ausgebildeten Leiterbahn umfasst oder besteht.Benefit (10) after Claim 1 , characterized in that the total carrier (20) extends over all carrier parts (30) extending ceramic plate or over all carrier parts (30) extending metal plate with an at least in the individual carrier parts partially formed insulating layer and a conductor formed on the insulating layer includes or consists of. Nutzen (10) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das sekundäre optische Element (60) auf der der Solarzelle zugewandten Unterseite im Wesentlichen plan oder vollständig plan ist und auf der von der Solarzelle abgewandten Oberseite eine konvex gekrümmte Form aufweist, um in erster Näherung eine Plankonvexlinse auszubilden.Benefit (10) after Claim 1 or Claim 2 , characterized in that the secondary optical element (60) on the underside facing the solar cell is substantially flat or completely planar and on the side facing away from the solar cell top has a convexly curved shape to form a plano-convex lens in a first approximation. Nutzen (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Vielzahl von den Trägerteilen (30) die erste Kante (30.1) an eine erste Kante (30.1) eines weiteren Trägerteils (30) angrenzt oder die Vielzahl der Trägerteile (30) die gleiche Ausrichtung aufweisen.The use (10) according to one of the preceding claims, characterized in that in the plurality of the carrier parts (30) the first edge (30.1) adjoins a first edge (30.1) of a further carrier part (30) or the plurality of carrier parts (30 ) have the same orientation. Nutzen (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtträger (20) plattenförmig mit einer Oberseite, einer Unterseite und vier Seitenflächen ausgebildet ist und mindestens zwei einander gegenüberliegende Seitenflächen in einer Projektion senkrecht zu der Oberseite jeweils eine Kerbe (22, 24) zur Justage und/oder Befestigung auf einer Halterung umfasst.The use (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the total carrier (20) is plate-shaped with a top, a bottom and four side surfaces and at least two opposing side surfaces in a projection perpendicular to the top of each notch (22, 24) for adjustment and / or mounting on a holder. Nutzen (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kerben (22, 24) ein im Wesentlichen halbkreisförmiges Profil umfassen.Benefit (10) after Claim 5 , characterized in that the notches (22, 24) comprise a substantially semicircular profile. Nutzen (10) nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf jeder Kontaktfläche (34, 36, 38) ein Lotdepot (70) angeordnet ist und das Lotdepot (70) mindestens 30% einer parallel zu der ersten Kante (30.1) verlaufenden Breite der Kontaktfläche (34, 36, 38) überdeckt.Use (10) according to one or more of the preceding claims, characterized in that a solder deposit (70) is arranged on each contact surface (34, 36, 38) and the solder deposit (70) at least 30% of a parallel to the first edge (30.1 ) extending width of the contact surface (34, 36, 38) covered. Nutzen (10) nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbruchlinien (40) jeweils entlang einer Linie aufgereihte Vertiefungen umfassen, wobei die Vertiefungen einen Durchmesser von 10 µm bis 500 µm und eine Tiefe gegenüber der Oberfläche des Gesamtträgers von 10 µm und 300 µm aufweisen.The use (10) according to one or more of the preceding claims, characterized in that the predetermined breaking lines (40) each comprise recesses lined up along a line, wherein the recesses have a diameter of 10 μm to 500 μm and a depth relative to the surface of the total carrier of 10 have μm and 300 microns. Nutzen (10) nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nutzen (10) aus mehreren aus jeweils zwei Trägerteilen (30) bestehenden Paaren besteht, wobei die Trägerteile (30) eines Paares jeweils mit den ersten Kanten (30.1) aneinander angrenzen und die mehreren Paare parallel zueinander und / oder hintereinander auf dem Gesamtträger (20) angeordnet sind.A utility (10) according to one or more of the preceding claims, characterized in that the utility (10) consists of several pairs each consisting of two carrier parts (30), the carrier parts (30) of a pair each having the first edges (30.1). adjoin one another and the plurality of pairs are arranged parallel to one another and / or behind one another on the overall carrier (20). Nutzen (10) nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberseite (32) der Vielzahl der Trägerteile (30) mindestens drei zueinander beabstandete Kontaktflächen (34, 36, 38) entlang der ersten Kante (30.1) angeordnet sind und mindestens zwei der Kontaktflächen (34, 36, 38) jeweils mittels einer Leiterbahn mit der Solarzelle verbunden ist.The use (10) according to one or more of the preceding claims, characterized in that at least three mutually spaced contact surfaces (34, 36, 38) along the first edge (30.1) are arranged on the upper side (32) of the plurality of carrier parts (30) and at least two of the contact surfaces (34, 36, 38) are each connected to the solar cell by means of a conductor track. Nutzen (10) nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer senkrecht zu der Oberseite (32) jedes der Vielzahl der Trägerteiles (30) verlaufenden Projektion die Projektionsfläche des sekundären optischen Elements (60) mindestens 30% oder mindestens 40% oder mindestens 45% oder mindestens 50% der Projektionsfläche des Trägerteils (30) beträgt.Use (10) according to one or more of the preceding claims, characterized in that in a perpendicular to the top (32) of each of the plurality of support member (30) extending projection, the projection surface of the secondary optical element (60) is at least 30% or at least 40% or at least 45% or at least 50% of the projection area of the carrier part (30). Nutzen (10) nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer senkrecht zu der Oberseite (32) jedes der Vielzahl der Trägerteiles (30) verlaufenden Projektion die Projektionsfläche des Halbleiterkörpers (50) mindestens 6% oder mindestens 8% oder mindestens 10% oder mindestens 12% der Projektionsfläche des Trägerteils (30) beträgt.The use (10) according to one or more of the preceding claims, characterized in that in a projection perpendicular to the upper side (32) of each of the plurality of support members (30) the projection surface of the semiconductor body (50) is at least 6% or at least 8% or at least 10% or at least 12% of the projection surface of the support member (30). Nutzen (10) nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Kontaktflächen (34, 36, 38) jedes der Vielzahl der Trägerteiles (30) einen Abstand zu den Sollbruchlinien (40) von mindestens 300 µm aufweisen.Use (10) according to one or more of the preceding claims, characterized in that the at least two contact surfaces (34, 36, 38) of each of the plurality of carrier part (30) have a distance from the predetermined breaking lines (40) of at least 300 microns. Nutzen (10) nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge der ersten Kante (30.1) und/ oder die Länge der zweiten Kante (30.2) der Vielzahl der Trägerteiles (30) sowie die Länge der die erste Kante (30.1) und die zweite Kante (30.2) verbindenden Kanten (30.3, 30.4) zwischen 0,8 cm und 2,5 cm beträgt.The use (10) according to one or more of the preceding claims, characterized in that a length of the first edge (30.1) and / or the length of the second edge (30.2) of the plurality of carrier part (30) and the length of the first edge (30). 30.1) and the second edge (30.2) connecting edges (30.3, 30.4) is between 0.8 cm and 2.5 cm. Nutzen (10) nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Höhe des Nutzens (10) in einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche (32) der Trägerteile (30) zwischen 1 cm und 2 cm beträgt.A utility (10) according to one or more of the preceding claims, characterized in that a height of the utility (10) in a direction perpendicular to the surface (32) of the support members (30) is between 1 cm and 2 cm. Nutzen (10) nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtträger (20) mindestens 30 Trägerteile (30) umfasst.Use (10) according to one or more of the preceding claims, characterized in that the total carrier (20) comprises at least 30 carrier parts (30). Nutzen (10) nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die sekundären optischen Elemente (60) eine Quarzglasverbindung umfassen und einstückig ausgebildet sind und eine teilweise oder vollständig plane Unterseite aufweisen.Use (10) according to one or more of the preceding claims, characterized in that the secondary optical elements (60) comprise a quartz glass compound and are integrally formed and have a partially or completely flat underside. Nutzen (10) nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die sekundären optischen Elemente (60) vier flügelförmige Ausbuchtungen (66) aufweist, wobei die flügelförmigen Ausbuchtungen (66) in einer ersten Höhe über der planen Unterseite (62) auf einem seitlichen Oberflächenbereich des jeweiligen sekundären optischen Elements (60) angeordnet sind, in einer senkrecht zu der Unterseite (62) verlaufenden Projektion über die Unterseite (62) hinausragen und entlang eines parallel zu der Unterseite (62) des optischen Elements (60) verlaufenden Umfangs gleichmäßig verteilt sind.The use (10) according to one or more of the preceding claims, characterized in that the secondary optical elements (60) have four wing-shaped bulges (66), the wing-shaped bulges (66) projecting at a first height above the planar underside (62) a lateral surface region of the respective secondary optical element (60) are arranged projecting beyond the underside (62) in a projection extending perpendicularly to the underside (62) and along a circumference running parallel to the underside (62) of the optical element (60) evenly distributed. Nutzen (10) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die sekundären optischen Elemente (60) so auf dem jeweiligen Trägerteil (30) angeordnet sind, dass eine zwei einander gegenüberliegende Ausbuchtungen (66) verbindende Gerade zu der zweiten Kante (30.2) einen Winkel zwischen 35° und 55° einschließt.Benefit (10) after Claim 18 , characterized in that the secondary optical elements (60) are arranged on the respective carrier part (30) such that a straight line connecting the two opposing bulges (66) to the second edge (30.2) encloses an angle between 35 ° and 55 ° , Nutzen (10) nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein an die plane Unterseite (62) des sekundären optischen Elements (60) anschließender Teil des sekundären optischen Elements (60) in Richtung der Unterseite (62) verjüngt.The use (10) according to one or more of the preceding claims, characterized in that a part of the secondary optical element (60) which adjoins the planar underside (62) of the secondary optical element (60) tapers in the direction of the underside (62). Herstellungsverfahren für einen Solarzelleneinheiten-Nutzen mit folgenden Verfahrensschritten: - Bereitstellen einer Gesamtträgers (20) aus einer Vielzahl von stoffschlüssig verbundenen Trägerteilen (30), wobei die Trägerteile (30) eine Oberseite (32) umfassen, wobei auf der Oberseite (32) mindestens zwei Kontaktflächen(34, 36, 38), und mindestens ein als Solarzelleneinheit ausgebildeter, mindestens zwei Kontakte aufweisender Halbleiterkörper (50) und mindestens zwei Leiterbahnen angeordnet und mit der Oberseite (32) kraftschlüssig verbunden sind, wobei jeweils eine der Kontaktflächen (34, 36, 38) mit einem der Kontakte des Halbleiterkörpers (50) durch eine der Leiterbahnen elektrisch leitend verbunden ist, - Bereitstellen eines Halterahmens (90) mit einer Vielzahl von sekundären optischen Elementen (60), wobei die sekundären optischen Elemente (60) in einer matrixartigen Anordnung und mit einer freiliegenden Unterseite (62) in dem Halterahmen (90) formschlüssig gehalten werden, - Aufbringen einer Polymerkleberschicht (80) auf die Unterseite (62) der in dem Halterahmen (90) gehaltenen sekundären optischen Elemente (60), oder auf die Oberseite der Solarzelle oder auf die Unterseite (62) und die Oberseite der Solarzelle, - Fügen des Gesamtträgers (20) mit dem Halterahmen (90), so dass zwischen der Vielzahl von Halbleiterkörpern (50) und der sekundären optischen Elemente (60) eine Polymerklebeschicht ausgebildet wird, - Halten in einem vorbestimmten Abstand und Erhitzen des aufgelegten Gesamtträgers (20), - trennen oder abheben des Gesamtträgers (20) mit den sekundären optischen Elementen (60) aus dem Halterahmen (90).Production method for a solar cell unit using the following method steps: - Providing an overall support (20) of a plurality of cohesively connected support members (30), wherein the support members (30) comprise a top (32), wherein on the top (32) at least two contact surfaces (34, 36, 38), and at least one semiconductor body (50) designed as a solar cell unit and having at least two contacts and at least two interconnects are frictionally connected to the upper side (32), one of the contact surfaces (34, 36, 38) being connected to one of the contacts of the semiconductor body (50 ) is electrically connected by one of the conductor tracks, Providing a holding frame (90) having a plurality of secondary optical elements (60), wherein the secondary optical elements (60) are held in a form-fitting manner in a matrix-like arrangement and with an exposed underside (62) in the holding frame (90), Applying a polymer adhesive layer (80) to the underside (62) of the secondary optical elements (60) held in the holding frame (90), or to the top of the solar cell or to the underside (62) and the top of the solar cell, Joining the overall carrier (20) to the holding frame (90) such that a polymer adhesive layer is formed between the plurality of semiconductor bodies (50) and the secondary optical elements (60), Holding at a predetermined distance and heating the applied total carrier (20), - Separate or lift the entire support (20) with the secondary optical elements (60) from the holding frame (90). Herstellungsverfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass jedes sekundäre optische Element vier Ausbuchtungen (66) aufweist, wobei die Ausbuchtungen (66) in einer ersten Höhe über der planen Unterseite (62) auf einem seitlichen Oberflächenbereich des jeweiligen sekundären optischen Elements (60) angeordnet sind, in einer senkrecht zu der Unterseite (62) verlaufenden Projektion über die Unterseite (62) hinausragen und entlang eines parallel zu der Unterseite (62) des optischen Elements (60) verlaufenden Umfangs gleichmäßig verteilt sind und die sekundären optischen Elemente (60) zumindest an den flügelförmigen Ausbuchtungen (66) in dem Halterahmen (90) gehalten werden.Production method according to Claim 21 characterized in that each secondary optical element has four lobes (66), the lobes (66) at a first height above the planar underside (62) on a lateral one Surface region of the respective secondary optical element (60) are arranged in a projecting perpendicular to the bottom (62) projection projecting beyond the bottom (62) and evenly distributed along a parallel to the bottom (62) of the optical element (60) extending circumference and the secondary optical elements (60) are held in at least the wing-like protrusions (66) in the support frame (90). Herstellungsverfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtträger (20) zu dem Halterahmen (90) anhand von mindestens zwei, jeweils an gegenüberliegenden Seiten angeordnete Kerben (22, 24) ausgerichtet wird.Production method according to Claim 21 or 22 , characterized in that the total carrier (20) to the holding frame (90) based on at least two, each arranged on opposite sides notches (22, 24) is aligned. Herstellungsverfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Halterahmen (90) mindestens zwei Justierhilfen aufweist, wobei die Justierhilfen bei einem Auflegen des Gesamtträgers (10) auf den Halterahmen (90) mit den Kerben (22, 24) des Gesamtträgers (20) eine formschlüssige Verbindung ausbilden oder die Kerben auf die Passstifte aufgefädelt ist.Production method according to Claim 23 , characterized in that the holding frame (90) has at least two adjusting aids, wherein the Justierhilfen when placing the overall carrier (10) on the holding frame (90) with the notches (22, 24) of the overall carrier (20) form a positive connection or the notches on the dowel pins is threaded. Herstellungsverfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtträger derart auf die in dem Halterahmen gehaltenen sekundären optischen Elemente zusammengebracht wird, dass in einer senkrechten Projektion auf die Oberfläche des Halbleiterkörpers der Flächenschwerpunkt des Halbleiterkörpers des Trägerteils mit der optischen Achse des sekundären optischen Elemente exakt oder im Wesentlichen übereinander liegt.Manufacturing method according to one or more of Claims 21 to 24 , characterized in that the total carrier is brought together on the secondary optical elements held in the holding frame, that in a perpendicular projection on the surface of the semiconductor body, the centroid of the semiconductor body of the carrier part with the optical axis of the secondary optical elements is exactly or substantially one above the other ,
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