-
GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Solarmodul mit einer optimierten Verschaltung sowie ein Verfahren zum Fertigen desselben.
-
TECHNISCHER HINTERGRUND
-
Solarzellen dienen dazu, Licht mithilfe des photovoltaischen Effekts direkt in elektrische Energie umzuwandeln. Eine Solarzelle verfügt hierzu über ein Solarzellensubstrat mit einem Halbleitersubstrat und daran angeordneten Kontaktstrukturen. In dem Halbleitersubstrat erzeugt absorbiertes Licht Ladungsträgerpaare, welche räumlich und auf unterschiedliche Energieniveaus getrennt werden und die dann über die Kontaktstrukturen einem externen Verbraucher zur elektrischen Leistungsversorgung zugeführt werden.
-
Im Allgemeinen wird eine Vielzahl von Solarzellen miteinander verschaltet und gemeinsam in einer Verkapselung eingebettet, um ein Solarmodul zu bilden. Herkömmlich werden hierbei einzelne Solarzellen hierbei mithilfe von Zellverbinden in Form von Metallbändern oder Drähten zu sogenannten Strings in Serie verschaltet. Die Solarzellen eines Strings können hierbei in einer Linie nebeneinander angeordnet sein.
-
Mehrere solcher Strings können dann in Serie und/oder parallel miteinander verschaltet werden. Hierzu können beispielsweise benachbarte Strings mithilfe von Querverbindern wiederum in Form von Metallbänder elektrisch miteinander verbunden werden.
-
Es besteht stets das Bestreben, mit Solarmodulen einfallendes Licht möglichst effizient in elektrische Leistung umzuwandeln. Verschiedene Faktoren beeinflussen eine Effizienz eines Solarmoduls.
-
Beispielsweise sollten die einzelnen Solarzellensubstrate möglichst viel Licht absorbieren und möglichst effizient in elektrische Leistung umwandeln können. Hierzu kann insbesondere angestrebt werden, möglichst wenige Bereiche einer zu dem einfallenden Licht gerichteten Oberfläche des Halbleitersubstrats mit den Kontaktstrukturen und den Zellverbindern abschattend zu überdecken. Bei herkömmlichen Solarmodulen weisen Zellverbinder zur Vermeidung hoher elektrischer Serienwiderstände oft eine erhebliche Breite auf und führen daher zu einer substantiellen Abschattung einfallenden Lichts. Um damit einhergehende Effizienzverluste zu vermeiden und trotzdem elektrische Verluste aufgrund von erhöhten Serienwiderständen innerhalb der Kontaktierung der Solarzellen zu vermeiden, wurden Ansätze entwickelt, bei denen benachbarte Solarzellen in einem String nicht von einem oder wenigen breiten Zellverbindern, sondern durch eine Vielzahl schmaler Drähte miteinander verbunden werden. Ein solcher Ansatz ist teilweise als Multi-Busbar-Technologie oder als SmartWire®-Technologie bekannt und ist beispielsweise in
US 7 432 438 B2 beschrieben.
-
Als weiterer Einflussfaktor auf die Effizienz eines Solarmoduls sollten möglichst große Teilflächen des Solarmoduls mit Solarzellensubstraten bedeckt sein. Anders ausgedrückt sollten Teilflächen, in denen beispielsweise Querverbinder verlaufen und in denen keine Solarzellensubstrate angeordnet sind und somit keine Umwandlung von Licht in elektrische Energie stattfinden kann, einen möglichst kleinen Flächenanteil des Solarmoduls ausmachen.
-
-
JP 2012- 9 681 A ,
2009-141264 A und
JP 2012- 54 286 A beschreiben jeweils ein Solarzellenmodul sowie Verfahren zur Fertigung eines Solarzellenmoduls.
US 2019/0296172 A1 beschreibt ein Verbindungselement für ein Solarzellenpanel.
US 2017/0104121 A1 beschreibt einen Lichtumlenkfilm, der in einem Solarmodul eingesetzt werden kann.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG UND VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Es kann ein Bedürfnis an einem mit mehreren Solarzellenanordnungen ausgestatteten Solarmodul bestehen, welches einerseits eine hohe Effizienz des Solarmoduls und andererseits eine einfache und/oder zuverlässige Fertigung bzw. eine hohe Lebensdauer und/oder Zuverlässigkeit des Solarmoduls ermöglichen. Ferner kann ein Bedarf an einem Verfahren zum Fertigen eines solchen Solarmoduls bestehen.
-
Die genannten Bedürfnisse können zumindest teilweise mit dem Gegenstand eines der unabhängigen Ansprüche der vorliegenden Anmeldung erfüllt werden. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung angegeben.
-
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Solarmodul gemäß Anspruch 1 beschrieben.
-
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Fertigen eines Solarmoduls gemäß Anspruch 8 beschrieben.
-
Ausführungsformen der Erfindung können, unter anderem und ohne die Erfindung zu beschränken, als auf nachfolgend beschriebenen Ideen bzw. Erkenntnissen beruhend angesehen werden:
- Einleitend soll eine Grundidee zu Ausführungsformen der hierin beschriebenen Erfindung kurz erläutert werden, wobei diese Erläuterung als lediglich grob zusammenfassend und die Erfindung nicht einschränkend auszulegen ist:
- Wie einleitend bereits angedeutet, wird angestrebt, die Effizienz eines Solarmoduls unter anderem dadurch zu optimieren, dass zur Verschaltung benachbarter Solarzellensubstrate statt weniger breiter Zellverbinder im Rahmen eines Multi-Busbar-Konzepts eine Vielzahl von schmalen Drähten eingesetzt werden. Benachbarte Solarzellensubstrate werden dabei jeweils mit einer Mehrzahl von Drähten, die zu einer ersten Vielzahl von Drähten einer Verschaltungsstruktur gehören, zu einem String in Serie verschaltet. Die Drähte verlaufen hierbei entlang einer ersten Kontaktierungsoberfläche eines ersten Solarzellensubstrats und kontaktieren und
- verbinden dort die dort befindlichen Kontaktstrukturen. Ferner verlaufen die Drähte dann weiter zu einer zweiten Kontaktierungsoberfläche eines benachbarten zweiten Solarzellensubstrats und kontaktieren und verbinden dort die dort befindlichen Kontaktstrukturen. Die erste Kontaktierungsoberfläche und die zweite Kontaktierungsoberfläche können entgegengesetzte Polaritäten aufweisen.
- Dementsprechend sind die beiden benachbarten Solarzellensubstrate bzw. mehrere solcher jeweils benachbarter Solarzellensubstrate mithilfe der Drähte als String in Serie verschaltet.
-
An einem endständigen Solarzellensubstrat, d.h. an einem außenliegendsten Solarzellensubstrat, welches sich an einem Ende eines solchen ersten Strings befindet und welches im Gegensatz zu Solarzellensubstraten innerhalb des Strings nur über lediglich ein einziges nächstbenachbartes Solarzellensubstrat verfügt, werden die dort an einer Kontaktierungsoberfläche vorgesehenen Kontaktstrukturen mithilfe einer Mehrzahl von Drähten, die zu einer zweiten Vielzahl von Drähten der Verschaltungsstruktur gehören, kontaktiert und miteinander verbunden.
-
Diese Drähte der zweiten Vielzahl von Drähten sollen innerhalb des Solarmoduls dann über einen Querverbinder mit den Drähten an einem endständigen Solarzellensubstrat eines zu dem ersten String benachbarten zweiten Strings von Solarzellensubstraten verbunden werden. Um innerhalb des Solarmoduls keine Flächenanteile exklusiv für den Querverbinder freihalten zu müssen, wird hierbei angestrebt, den Querverbinder nicht wie üblich seitlich neben den jeweiligen endständigen Solarzellensubstraten anzuordnen. Stattdessen wird vorgeschlagen, den Querverbinder entlang einer Rückseite der Solarzellensubstrate, d.h. angrenzend an eine dem zu absorbierenden Licht abgewandte, aktive Oberfläche der Solarzellensubstrate, verlaufen zu lassen. Bei beidseitig aktiven Zellflächen kann eine der beiden Zellflächen, vorzugsweise diejenige mit dem geringeren Licht zu Strom-Wirkungsgrad als Rückseite gewählt werden.
-
Dabei wurde jedoch beobachtet, dass beim Verschalten der Solarzellensubstrate oder beim anschließenden Einbetten der Solarzellensubstrate in der Verkapselung des Solarmoduls vermehrt Schädigungen an den Solarzellensubstraten zu beobachten sein können.
-
Es wird vermutet, dass solche Schädigungen von punktuellen bzw. linienförmigen Belastungen herrühren, wie sie insbesondere von dem Querverbinder provoziert werden könnten, wenn dieser auf Teile der Drähte drückt, die die Kontaktierungsoberfläche eines Solarzellensubstrats berühren.
-
Es wird daher vorgeschlagen, die Drähte der zweiten Vielzahl von Drähten, die das endständige Solarzellensubstrat eines Strings kontaktieren, in einem Bereich abgeplattet auszugestalten. Die Abplattung kann dazu führen, dass die Drähte in dem abgeplatteten Bereich die Kontaktierungsoberfläche des angrenzenden Solarzellensubstrats nicht mehr linienförmig sondern flächig kontaktieren. Auf diese Weise können lokale mechanische Überbelastungen an dem Solarzellensubstrat vermieden und somit Schädigungen an diesem Solarzellensubstrat beispielsweise aufgrund von Rissen oder Brüchen verhindert werden.
-
Angrenzend an die abgeplatteten Bereiche, das heißt insbesondere dort, wo die Drähte in dem Solarmodul im Regelfall nicht von einem darüber verlaufenden Querverbinder belastet werden, brauchen bzw. sollen die Drähte jedoch nicht abgeplattet sein, sondern ihren ursprünglich hohen, insbesondere vorzugsweise kreisrunden Querschnitt behalten, um beispielsweise auf diese Weise Abschattungsverluste aufgrund der Drähte minimal halten zu können.
-
Nachfolgend werden mögliche Ausgestaltungen und Vorteile von Ausführungsformen des vorgeschlagenen Solarmoduls sowie von Verfahren zu dessen Fertigung in genaueren Einzelheiten beschrieben:
- Unter einer Solarzellenanordnung kann hierin ein String aus mehreren miteinander verschalteten Solarzellensubstraten verstanden werden. Die Solarzellensubstrate sind hierbei im Allgemeinen miteinander in Serie geschaltet. Benachbarte Solarzellensubstrate sind dabei jeweils mithilfe einer Mehrzahl von dünnen Drähten, die hierin als erste Vielzahl von Drähten bezeichnet wird, elektrisch miteinander verbunden. Eine Kontaktierungsoberfläche, welche eine erste Polarität aufweist, ist hierbei jeweils mit einer eine zweite Polarität aufweisenden Kontaktierungsfläche eines benachbarten Solarzellensubstrats verschaltet.
-
Jedes der Solarzellensubstrate weist eine flächige Geometrie auf. Beispielsweise kann ein Solarzellensubstrat laterale Abmessungen von typischerweise 125x125 mm2 bis typischerweise 210x210 mm2 und eine Substratdicke typischerweise im Bereich von 100 µm - 300 µm aufweisen. Es ist insbesondere für die Verschaltung im Solarmodul üblich, Solarzellensubstrate mit Abmessungen ab 166×166 mm2 zu halbieren oder bei noch größeren Solarzellensubstrate beispielsweise ab 210×210 mm2 zu dritteln, um elektrische Widerstandsverluste beim Einsammeln des Stromes auf der Solarzellensubstratfläche zu vermeiden bzw. zu mindern. Unter einem Solarzellensubstrat wird dabei eine Kombination aus einem Halbleitersubstrat und Kontaktstrukturen, die an einer Kontaktierungsoberfläche dieses Halbleitersubstrats angeordnet sind, verstanden. Das Halbleitersubstrat kann beispielsweise ein Siliziumsubstrat, insbesondere einen Siliziumwafer, sein. Das Halbleitersubstrat kann spröde und zerbrechlich sein. In dem Halbleitersubstrat können unterschiedlich stark dotierte Bereiche, insbesondere gegensätzlich p- und n-dotierte Bereiche, ausgebildet sein, um einen pn-Übergang zu bilden.
-
Die Kontaktstrukturen können direkt angrenzend an die Kontaktierungsoberfläche des Halbleitersubstrats angeordnet sein. Typischerweise sind die Kontaktstrukturen fest mit dem Halbleitersubstrat verbunden und werden bereits bei der Fertigung des Solarzellensubstrats, das heißt nicht erst bei einer anschließenden Verschaltung zu Strings, erzeugt. Beispielsweise können die Kontaktstrukturen metallisch sein. Die Kontaktstrukturen können länglich sein, insbesondere linienförmigen. Alternativ können die Kontaktstrukturen auch andere Geometrien aufweisen, beispielsweise wellenförmig, zickzackförmig, als mehrere hintereinander angeordnete Kontaktpads oder ähnliches. Benachbarte Kontaktstrukturen können parallel zueinander verlaufen. Die Kontaktstrukturen können ein Kontaktgrid mit mehreren parallelen Kontaktfingern, die beispielsweise in Abständen von typischerweise zwischen 1 mm und 5 mm parallel zueinander laufen, bilden. Die Kontaktstrukturen können beispielsweise auf die Kontaktierungsoberfläche aufgedruckt sein, z.B. mittels Siebdruck von metallpartikelhaltigen Pasten. Ebenso sind flächige transparente Kontakte aus transparenten hoch leitfähigen Halbleitern möglich.
-
Die Verschaltungsstruktur wird von einer Mehrzahl von Drähten gebildet. Die Drähte weisen verglichen mit ihrer Länge vorzugsweise eine sehr geringe Breite auf. Beispielsweise kann eine Länge eines Drahtes in etwa einer Summe von Abmessungen der mithilfe dieses Drahtes zu verschaltenden Solarzellensubstrate entsprechen, wobei die Abmessungen der Solarzellensubstrate in einer Richtung parallel zu einer Erstreckungsrichtung des Drahtes zu messen sind. Die Länge kann beispielsweise mehr als 70 mm, vorzugsweise weniger als 220 mm betragen. Eine Breite des Drahtes kann typischerweise zwischen 150 µm und 450 µm betragen. Die Drähte können vorzugsweise in Bereichen, in denen sie nicht gezielt abgeplattet ausgebildet sind, einen runden Querschnitt aufweisen. Anders ausgedrückt können die Drähte zumindest vor einem gezielten lokalen Abplatten als Runddrähte ausgebildet sein. Die Drähte können aus einem elektrisch gut leitfähigen Material, insbesondere einem Metallmaterial, bestehen, beispielsweise aus Kupfer, Aluminium, Silber, oder ähnlichem oder Legierungen bzw. Mischungen derselben. Die Drähte können sich linear und/oder parallel zueinander entlang der jeweiligen, zu kontaktierenden Kontaktierungsoberfläche erstrecken. Benachbarte Drähte können parallel zueinander verlaufen. Dabei können benachbarte Drähte einen lateralen Abstand voneinander haben, der typischerweise deutlich größer ist als ein lateraler Abstand zwischen benachbarten Kontaktstrukturen. Beispielsweise kann der laterale Abstand zwischen 2 mm und 50 mm, vorzugsweise zwischen 5 mm und 30 mm, betragen. Sofern die Kontaktstrukturen länglich sind, verlaufen die Drähte vorzugsweise quer, insbesondere vorzugsweise senkrecht, zu einer Erstreckungsrichtung, in der die Kontaktstrukturen angeordnet sind. Dabei kontaktieren die Drähte die Kontaktstrukturen an Kontaktstellen vorzugsweise sowohl mechanisch als auch elektrisch. Die Drähte können die Kontaktstrukturen lediglich berühren oder stoffschlüssig mit diesen verbunden, beispielsweise verlötet sein.
-
Jeweils mehrere Drähte einer ersten Vielzahl von Drähten werden dazu eingesetzt, um benachbarte Solarzellensubstrate elektrisch miteinander zu verbinden. Mit Ausnahme der beiden endständigen Solarzellensubstrate an den entgegengesetzten Enden eines Strings weist jedes der Solarzellensubstrate zwei nächstliegende Solarzellensubstrate, das heißt ein nächstliegendes Solarzellensubstrat benachbart zu einer ersten Kante des Solarzellensubstrats sowie ein zweites nächstliegendes Solarzellensubstrat benachbart zu einer der ersten Kante entgegengesetzten zweiten Kante des Solarzellensubstrats, auf. Beispielsweise können die Drähte dabei entlang einer Kontaktierungsoberfläche an einer Vorderseite eines ersten Solarzellensubstrats und entlang einer Kontaktierungsoberfläche an einer Rückseite eines benachbarten zweiten Solarzellensubstrats verlaufen. Die beiden Solarzellensubstrate können mit einem geringfügigen Abstand nebeneinander angeordnet sein, sodass die Drähte zwischen den beiden Solarzellensubstraten durch eine dort befindliche Lücke verlaufen können. Alternativ können die beiden Solarzellensubstrate einander überlappend angeordnet sein, beispielsweise in einer Art Schindelanordnung.
-
Mehrere Drähte einer zweiten Vielzahl von Drähten werden dazu eingesetzt, die Kontaktierungsstrukturen an der Kontaktierungsoberfläche eines der endständigen Solarzellensubstrate in einem String elektrisch miteinander zu verbinden. Die Drähte der zweiten Vielzahl von Drähten kontaktieren hierbei jeweils nur das endständige Solarzellensubstrat, das heißt nur ein einziges Solarzellensubstrat, im Gegensatz zu den Drähten der ersten Vielzahl von Drähten, die jeweils wenigstens zwei benachbarte Solarzellensubstrate kontaktieren. Anders ausgedrückt haben die Drähte der zweiten Vielzahl von Drähten im Allgemeinen ausschließlich einen mechanischen Kontakt zu dem endständigen Solarzellensubstrat, aber keinen mechanischen Kontakt zu einem benachbarten Solarzellensubstrat. Die Drähte der zweiten Vielzahl von Drähten sind somit im Allgemeinen deutlich kürzer als die Drähte der ersten Vielzahl von Drähten, insbesondere in etwa halb so lang. Ansonsten können die Drähte der ersten Vielzahl und der zweiten Vielzahl von Drähten zumindest vor einer nachfolgend beschriebenen lokalen Deformierung identisch ausgebildet sein, insbesondere einen gleichen, vorzugsweise runden Querschnitt aufweisen.
-
Die Drähte der zweiten Vielzahl von Drähten weisen einen Bereich auf, in dem sie einen flacheren Querschnitt besitzen als in einem angrenzenden Bereich bzw. als die Drähte der ersten Vielzahl von Drähten. Dieser Bereich wird hierin als abgeplatteter Bereich bezeichnet, da er vorzugsweise dadurch gebildet sein kann, dass ein Draht mit einem ursprünglich höheren Querschnitt lokal in dem genannten Bereich gezielt abgeplattet, das heißt flachgedrückt, wird. Die Querschnittsfläche des Drahtes ist somit in dem abgeplatteten Bereich im Wesentlichen gleich groß wie in einem nichtabgeplatteten Bereich, verteilt sich jedoch auf eine größere Breite und eine niedrigere Höhe als in dem nichtabgeplatteten Bereich. Dabei kann der abgeplattete Bereich ein Teilbereich eines Drahtes der zweiten Vielzahl von Drähten sein und angrenzend an den abgeplatteten Bereich kann an demselben Draht ein nichtabgeplatteter Bereich vorhanden sein. Der abgeplattete Bereich eines Drahtes kann hierbei vorzugsweise deutlich kürzer sein als der nicht abgeplattete Bereich an demselben Draht. Die abgeplatteten Bereiche benachbarter Drähte der zweiten Vielzahl von Drähten können jeweils in einer Bezugsrichtung quer zu der Längsrichtung der Drähte nebeneinander angeordnet sein, d.h. jeder dieser Drähte kann bezogen auf seine Längserstreckung in einem gleichen Teilbereich beabstandet zu einem Ende des Drahtes abgeplattet sein. Prinzipiell ist auch vorstellbar, dass der gesamte Draht der zweiten Vielzahl von Drähten abgeplattet ist, das heißt dass der abgeplattete Bereich sich entlang der gesamten Länge des Drahtes der zweiten Vielzahl von Drähten erstreckt. Vorzugsweise sind alle der Drähte der zweiten Vielzahl von Drähten mit einem abgeplatteten Bereich versehen.
-
Ein Grund für das Vorsehen des abgeplatteten Bereichs kann darin erkannt werden, dass an dem abgeplatteten Bereich bei einem Solarmodul, das aus mehreren der beschriebenen Solarzellenanordnungen aufgebaut wird, Querverbinder zum Verschalten benachbarter Strings angeordnet werden können. Die Querverbinder können beispielsweise als Bänder oder dickere Drähte ausgebildet sein und eine Höhe von beispielsweise 100 µm bis 600 µm aufweisen. Dabei wird angestrebt, diese Querverbinder nicht lateral neben dem endständigen Solarzellensubstrat, sondern in einer Orthogonalrichtung zu der Kontaktierungsoberfläche angrenzend an das Solarzellensubstrat, das heißt im Regelfall hinter der Rückseite des Solarzellensubstrats, anzuordnen. Ein Querverbinder verläuft somit quer über die dort verlaufenden Drähte der zweiten Vielzahl von Drähten. Insbesondere beim Verkapseln der Solarzellensubstrate und der Verschaltungsstruktur sowie der Querverbinder in einer Verkapselung können erhebliche Drücke von beispielsweise bis zu 1 Bar insbesondere auf die Querverbinder wirken. Es wurde beobachtet, dass bei Solarmodulen, bei denen die Querverbinder an der Rückseite von Solarzellensubstraten quer über herkömmliche Runddrähte verlaufen, vermehrt Schädigungen beispielsweise in Form von lokalen Brüchen oder Rissen an einigen Solarzellensubstraten auftreten können. Es wird vermutet, dass diese Schädigungen von hohen lokalen Belastungen herrühren, die von den Querverbindern auf die Runddrähte und von diesen entlang einer lediglich sehr schmalen, linienförmigen Kontaktfläche auf die darunterliegenden Solarzellensubstrate bewirkt werden. Ausgehend von dieser Beobachtung und der genannten Vermutung wird daher vorgeschlagen, die Drähte der zweiten Vielzahl von Drähten zumindest in einem Bereich, in dem an diesen im zu fertigenden Solarmodulen die Querverbinder angeordnet werden sollen, gezielt abzuplatten. Durch dieses Abplatten kann unter anderem eine Kontaktfläche zwischen einem Draht und dem darunterliegenden Solarzellensubstrat vergrößert, insbesondere verbreitert, werden und somit lokal von dem Querverbinder übertragene Drücke verringert werden. Ein Risiko von Schädigungen insbesondere bei der Verschaltung benachbarter Strings mit den Querverbindern oder beim anschließenden Einbetten in eine Verkapselung kann hierdurch deutlich verringert werden.
-
Der abgeplattete Bereich ist an und/oder nahe einer Kante des endständigen Solarzellensubstrats angeordnet.
-
Mit anderen Worten kann der abgeplattete Bereich lediglich einen Teilbereich eines der Drähte der zweiten Vielzahl von Drähten ausmachen und an einer Kante bzw. nahe zu einer Kante des zugehörigen Solarzellensubstrats angeordnet sein. Der abgeplattete Bereich ist dabei der Kante näher als einer geometrischen Mitte des Solarzellensubstrats. Beispielsweise erstreckt sich der abgeplattete Bereich vorzugsweise angrenzend an einen Teilbereich der Kontaktierungsoberfläche der Rückseite des endständigen Solarzellensubstrats, wobei der Teilbereich maximal ein Drittel, vorzugsweise weniger als 10 %, der gesamten Kontaktierungsoberfläche ausmacht und/oder wobei der Teilbereich weniger als 30 %, vorzugsweise weniger als 10 % der Breite der Kontaktierungsoberfläche, gemessen in der Längserstreckungsrichtung der Drähte, von der Kante des endständigen Solarzellensubstrats entfernt ist. Konkret kann der abgeplattete Bereich zum Beispiel maximal 20 mm, vorzugsweise maximal 10 mm von der Kante des endständigen Solarzellensubstrats entfernt sein.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist der abgeplattete Bereich der Drähte der zweiten Vielzahl von Drähten jeweils an und/oder nahe einer von einem nächstbenachbarten Solarzellensubstrat weg gerichteten Kante des endständigen Solarzellensubstrats angeordnet ist, wobei das endständige Solarzellensubstrat lediglich ein nächstbenachbartes Solarzellensubstrat aufweist.
-
Mit anderen Worten können die abgeplatteten Bereiche vorzugsweise an oder nahe einem äußeren Rand der Solarzellenanordnung angeordnet sein, wobei dieser Rand von einer Kante des endständigen Solarzellensubstrats gebildet wird, die von einem Rest des Strings abgewandt ist.
-
Aufgrund der für die beiden vorangehend beschriebenen Ausführungsformen gewählten Positionierung des abgeplatteten Bereichs können Vorteile für das zu fertigende Solarmodul bewirkt werden. Insbesondere können bei dem zu fertigenden Solarmodul später Querverbinder vorteilhaft angeordnet werden. Beispielsweise können mit derart angeordneten Querverbindern geringe Serienwiderstände für das Solarmodul und/oder eine einfache und zuverlässige Fertigung desselben erreicht werden. Außerdem können benachbarte Querverbinder parallel versetzt zueinander auf dem Solarzellensubstrat angeordnet werden. Diese Querverbinder müssen meist an einer Stelle im Solarmodul aus dem Laminat bzw. der Verkapselung in eine Kontaktdose herausgeführt werden. Würde man diese Querverbinder genau in einer Linie anordnen, so würden diese an der Stelle, an der diese aus dem Laminat zur Dose geführt werden, gegeneinanderstoßen. Versetzt man die Querverbinder auf den endständigen Solarzellensubstraten um deren Breite plus einem Sicherheitsabstand von z.B. 1 mm bis 10 mm, so kann man die Querverbinder aus dem Laminat herausführen, ohne dass sie gegeneinander stoßen. Würde man diese Methode wie üblich oberhalb der endständigen Solarzellensubstrate anwenden, würde man mehr Fläche im Solarmodul benötigen, die nicht elektrisch durch Solarzellensubstrate aktiv ist.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist eine Höhe der Drähte, gemessen in einer Orthogonalrichtung orthogonal zu der Kontaktierungsoberfläche, in dem abgeplatteten Bereich wenigstens 10%, vorzugsweise wenigstens 30%, kleiner ist als in dem nichtabgeplatteten Bereich.
-
Anders ausgedrückt können die Drähte in ihrem abgeplatteten um wenigstens 10% oder sogar wenigstens 30% flacher sein als in einem nichtabgeplatteten Bereich. Dementsprechend können die Drähte in ihrem abgeplatteten auch um wenigstens 10% oder sogar wenigstens 30% breiter sein als in einem nichtabgeplatteten Bereich. Eine Anlagefläche zwischen dem Draht und dem angrenzenden Solarzellensubstrat kann somit in dem abgeplatteten Bereich entsprechend größer sein als in dem nichtabgeplatteten Bereich. Auf den Draht beispielsweise von einem Querverbinder ausgeübte Kräfte können somit in verringerten lokalen Drücken auf das Solarzellensubstrat resultieren. Die Höhe der Drähte in dem abgeplatteten Bereich sollte vorzugsweise nicht mehr als 60 %, stärker bevorzugt nicht mehr als 40 % kleiner sein als in dem nichtabgeplatteten Bereich.
-
Gemäß einer Ausführungsform weisen die Drähte in dem abgeplatteten Bereich zumindest an einer zu dem Solarzellensubstrat gerichteten Seite eine ebene Oberfläche auf.
-
In dem nichtabgeplatteten Bereich bzw. vor einem gezielten Abplatten weist der Draht typischerweise einen runden oder verrundeten Querschnitt auf. Dementsprechend ist eine seitliche Oberfläche, d.h. ein Mantelfläche, des Drahtes gekrümmt. Der Draht liegt mit einem nichtabgeplatteten Bereich somit an der im Regelfall ebenen Kontaktierungsoberfläche des Solarzellensubstrats bzw. an dort befindlichen Kontaktstrukturen nur mit einer quasi-linienförmigen oder quasi-punktförmigen Anlagefläche an.
-
Um die Anlagefläche zu vergrößern und somit dort herrschende Drücke zu reduzieren, kann der Draht in dem abgeplatteten Bereich gezielt derart deformiert sein, dass zumindest ein Teil seiner Mantelfläche, das heißt insbesondere derjenige Teil der Mantelfläche, der hin zu dem Solarzellensubstrat gerichtet ist, im Wesentlichen eben ist. Die ebene Oberfläche des abgeplatteten Bereichs ist hierbei vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu der Kontaktierungsoberfläche des Solarzellensubstrats. Beispielsweise kann der Draht mit einer Art Presse oder Zange in dem abzuplattenden Bereich zusammengepresst werden und dabei derart deformiert werden, dass zumindest ein Teil der Mantelfläche platt, d.h. eben, gedrückt wird.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist eine Länge des abgeplatteten Bereichs kleiner als die Breite der Solarzelle, auf der der Draht entlangläuft, vorzugsweise um ca. 20 bis 6 mm kleiner als die Breite und vorzugsweise größer als 3 mm.
-
Alternativ oder ergänzend kann eine Länge des abgeplatteten Bereichs gemessen in einer Längserstreckungsrichtung der Drähte, kleiner als 10%, vorzugsweise kleiner als 5% oder kleiner als 3%, einer Abmessung des außenliegendsten Solarzellensubstrats in der Längserstreckungsrichtung der Drähte sein.
-
Mit anderen Worten ist vorzugsweise lediglich ein sehr geringer Anteil des Drahtes abgeplattet, wohingegen der überwiegende Anteil des Drahtes nichtabgeplattet verbleiben kann. Insbesondere kann es genügen, den abgeplatteten Bereich derart auszubilden, dass seine Länge in etwa der Breite des quer über den abgeplatteten Bereich anzuordnenden Querverbinders entspricht oder lediglich geringfügig länger ist als diese Breite. Dementsprechend kann es genügen, den abgeplatteten Bereich mit einer Länge von typischerweise zwischen 1 mm und 50 mm, vorzugsweise zwischen 3 mm und 20 mm, auszubilden. Indem lediglich ein kurzer Bereich des Drahtes abgeplattet werden braucht, kann der Vorgang des Abplattens einfach und mit relativ geringen Kräften ausgeführt wird.
-
Die Drähte weisen in den nichtabgeplatteten Bereichen einen runden Querschnitt auf.
-
Drähte mit rundem Querschnitt, welche auch als Runddrähte bezeichnet werden, können sehr einfach und kostengünstig hergestellt werden. Außerdem besteht aufgrund ihres rotationssymmetrischen Querschnitts kein Risiko, dass sie mit einer falschen Querschnittsorientierung oder beispielsweise verdrillt an der Kontaktierungsoberfläche des Solarzellensubstrats angeordnet werden.
-
Gemäß einer Ausführungsform weisen die Kontaktstrukturen in einem Bereich, in dem die Kontaktstrukturen an einen abgeplatteten Bereich eines der Drähte angrenzen, eine Verdickung und/oder einer Verbreiterung auf.
-
Mit anderen Worten können die an der Kontaktierungsoberfläche vorgesehenen Kontaktstrukturen dort, wo diese von einem abgeplatteten Bereich eines angrenzenden Drahtes überdeckt werden, dicker und/oder breiter ausgeführt sein als an anderen Stellen, an denen entsprechende Kontaktstrukturen von einem nichtabgeplatteten Bereich eines angrenzenden Drahtes überdeckt werden.
-
Die Kontaktstrukturen können dort, wo sie von einem abgeplatteten Bereich eines Drahtes überdeckt werden, als durchgängige Kontaktfinger ausgestaltet sein. Mittels solcher Kontaktfinger kann elektrischer Strom, der in dem Solarzellensubstrat in einem Areal unterhalb des abgeplatteten Bereichs des Drahtes erzeugt wird, in lateraler Richtung hin zu einer Position, an der der Draht die Kontaktstruktur mit einem nichtabgeplatteten Bereich kontaktiert, abgeleitet werden.
-
Gemäß einer Ausführungsform sind die Drähte jeweils an einer Folie gehalten, welche die Drähte an einer dem Solarzellensubstrat entgegengesetzten Seite überdeckt.
-
Mit anderen Worten können einige oder alle der Drähte, die entlang der Kontaktierungsoberfläche eines der Solarzellensubstrate verlegt sind, von einer gemeinsamen Folie gehalten werden. Die Folie kann somit als Trägerfolie für die Drähte dienen. Die Folie kann die Drähte entlang ihrer gesamten Länge überdecken. Alternativ kann die Folie insbesondere bei den Drähten der zweiten Vielzahl von Drähten Aussparungen angrenzend an deren abgeplattete Bereiche aufweisen, sodass die abgeplatteten Bereiche nicht von der Folie überdeckt werden, sondern nach außen hin freiliegen können. Die Folie kann eine Kunststofffolie, insbesondere eine Polymerfolie, sein. An der Folie können die Drähte ortsfest angeordnet sein, d.h. zum Beispiel parallel zueinander verlaufend angebracht sein. Die Folie hält die Drähte hierbei an einer Seite, die derjenigen Seite, mit der die Drähte die Kontaktierungsoberfläche des Solarzellensubstrats kontaktieren sollen, abgewandt ist. Die Folie und die Drähte können in gleicher oder ähnlicher Weise ausgestaltet sein, wie dies in
US 7,432,438 A1 beschrieben ist. Dementsprechend können die Drähte zusammen mit der Folie einfach gehandhabt und präzise an der Kontaktierungsoberfläche des Solarzellensubstrats positioniert werden.
-
Mithilfe von zuvor beschriebenen Ausführungsformen mehrerer Solarzellenanordnungen kann ein Solarmodul gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufgebaut werden. Wenigstens zwei Strings von Solarzellenanordnungen werden hierbei nebeneinander, das heißt vorzugsweise mit ihren Längserstreckungsrichtungen parallel zueinander, angeordnet. Die beiden Strings werden dabei mithilfe zumindest eines Querverbinders miteinander verschaltet, das heißt seriell oder parallel zueinander elektrisch miteinander verbunden. Der Querverbinder kann beispielsweise ein Draht oder ein Band aus einem elektrisch gut leitfähigen Metall, insbesondere aus Kupfer, Aluminium, Silber oder einer Mischung oder Legierung derselben, sein. Der Querverbinder weist typischerweise einen deutlich größeren Querschnitt und insbesondere eine deutlich größere Höhe als die Drähte der Verschaltungsstruktur der Solarzellenanordnung auf, da über den Querverbinder der gesamte in einer Vielzahl von Drähten geführte elektrische Strom gesammelt an die benachbarte Solarzellenanordnung weitergeleitet werden muss.
-
Das vorgeschlagene Solarmodul unterscheidet sich von herkömmlichen Modulen insbesondere dadurch, dass dessen Solarzellenanordnungen den abgeplatteten Bereich an den Drähten der zweiten Vielzahl von Drähten aufweisen und dass Querverbinder jeweils so angeordnet sind, dass sie diese abgeplatteten Bereiche überlagern.
-
Anders ausgedrückt ist ein Querverbinder, der die jeweils endständigen Solarzellensubstrate zweier benachbarter Solarzellenanordnungen miteinander verbindet, vorzugsweise an einer dem einfallenden lichtabgewandten Rückseite der Solarzellensubstrate angeordnet und verläuft hierbei quer über die an dieser Rückseite verlaufenden Drähte der jeweiligen Verschaltungsstrukturen an den beiden Solarzellensubstraten. Damit hierbei mechanische Drücke, die von dem Querverbinder über die Drähte auf die Solarzellensubstrate ausgeübt werden, nicht übermäßig werden und schlimmstenfalls zu Schädigungen an den Solarzellensubstraten führen könnten, wird an den Drähten der abgeplattete Bereich vorgesehen und der Querverbinder so angeordnet, dass er die Drähte vorzugsweise ausschließlich in diesem abgeplatteten Bereich berührt.
-
Die Gesamtheit der Solarzellenanordnungen einschließlich ihrer Solarzellensubstrate und Verschaltungsstrukturen sowie der Querverbinder wird beim Herstellen eines Solarmoduls in einer Verkapselung eingebettet. Die Verkapselung umgibt die Gesamtheit dieser Komponenten vorzugsweise hermetisch und schützt diese somit vor mechanischen wie auch chemischen Einflüssen. Die Verkapselung kann aus einem Kunststoff, insbesondere beispielsweise aus EVA (Ethylen Vinyl Acetat), bestehen.
-
Während des Vorgangs des Verkapselns werden typischerweise verhältnismäßig hohe Drücke auf das Verkapselungsmaterial einschließlich der darin aufgenommenen Komponenten ausgeübt. Dementsprechend belastet der Querverbinder den abgeplatteten Bereich der zweiten Vielzahl der Drähte zumindest während dieses Verkapselungsvorgangs, meist jedoch auch im fertig gestellten Solarmodul, mechanisch auf Druck. Aufgrund der Abplattung der Drähte in dem abgeplatteten Bereich kann dieser Druck jedoch auf unkritische Werte reduziert bleiben.
-
Der Querverbinder kontaktiert die Drähte in dem abgeplatteten Bereich direkt.
-
Anders ausgedrückt können der Querverbinder und die von ihm zu kontaktierenden Drähte der Verschaltungsstruktur derart ausgestaltet und angeordnet sein, dass der Querverbinder im fertigen Solarmodul in direktem mechanischem Kontakt zu den Drähten in deren abgeplatteten Bereichen steht. Mit anderen Worten befindet sich zwischen dem Querverbinder und den Drähten vorzugsweise keine andere Komponente wie beispielsweise eine Folie. Sollten die Drähte in anderen Bereichen von einer Folie gehalten sein, kann diese Folie zumindest angrenzend an die abgeplatteten Bereiche der Drähte eine Öffnung aufweisen bzw. lokal entfernt sein, damit die Drähte dort freiliegen und den Querverbinder direkt kontaktieren können.
-
Im Rahmen einer Fertigung einer Solarzellenanordnung können die Solarzellensubstrate und die Verschaltungsstruktur in einer Weise bereitgestellt bzw. ausgebildet werden, wie dies hierin ausführlich geschildert ist. Anschließend können die Solarzellenanordnungen im Rahmen einer Fertigung eines Solarmoduls gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung geeignet angeordnet und miteinander verschaltet und schließlich verkapselt werden.
-
Dabei können gemäß einer Ausführungsform die Drähte der zweiten Vielzahl von Drähten vorzugsweise vor dem Anordnen der Drähte an dem endständigen Solarzellensubstrat durch mechanisches Deformieren in dem abgeplatteten Bereich abgeflacht werden. Die Drähte können hierzu beispielsweise durch Ausüben von ausreichend hohen Drücken auf deren Mantelfläche abplattend deformiert werden. Vorzugsweise können alle Drähte der zweiten Vielzahl von Drähten in einem gemeinsamen Arbeitsvorgang abgeplattet werden.
-
Es wird darauf hingewiesen, dass mögliche Vorteile und Ausgestaltungen von Ausführungsformen der Erfindung hierin teilweise mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Solarzellenanordnung, ein erfindungsgemäßes Solarmodul, ein Verfahren zum Fertigen einer Solarzellenanordnung oder ein Verfahren zum Fertigen eines Solarmoduls beschrieben sind. Ein Fachmann erkennt, dass die beschriebenen Merkmale in geeigneter Weise übertragen, angepasst, ausgetauscht oder modifiziert werden können, um zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Zeichnungen noch die Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.
- 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Teilbereich eines Solarmoduls mit mehreren Solarzellenanordnungen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
- 2 zeigt eine Schnittansicht entlang eines Strings durch eine Solarzellenanordnung eines Solarmoduls gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
- 3 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines in 2 markierten Bereichs V.
- 4 zeigt eine Schnittansicht entlang eines anderen Strings durch eine Solarzellenanordnung eines Solarmoduls gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
- 5 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines in 4 markierten Bereichs V'.
- 6a, b zeigen Querschnittsansichten von Drähten in abgeplatteten bzw. nichtabgeplatteten Bereichen.
-
Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Insbesondere wird darauf hingewiesen, dass die in den Figuren dargestellten Abmessungen beispielsweise der Drähte, Kontaktstrukturen, etc. nicht realitätsnah wiedergegeben sind, sondern lediglich Grundprinzipien veranschaulichen sollen. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den verschiedenen Figuren gleiche oder gleichwirkende Merkmale.
-
BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
1 zeigt eine rückseitige Draufsicht auf einen Teil eines erfindungsgemäßen Solarmoduls 1 mit mehreren Solarzellenanordnungen 3. In 2 ist eine Schnittansicht durch eine der Solarzellenanordnungen 3 dargestellt.
-
Jede Solarzellenanordnung 3 umfasst mehrere flächige Solarzellensubstrate 5 und eine Verschaltungsstruktur 7. Jeweils mehrere der Solarzellensubstrate 5 sind nebeneinander angeordnet und mithilfe der Verschaltungsstruktur 7 zu Strings 17 verschaltet. Im dargestellten Beispiel sind die Solarzellensubstrate 5 als Halbzellensubstrate auf Basis von Siliziumwafern, die nach ihrer Prozessierung in Hälften zerteilt wurden, ausgebildet. Eine Länge solcher Halbzellensubstrate entlang einer Längsrichtung 19 des Strings 17 ist in etwa halb so groß wie deren Breite.
-
Jedes der Solarzellensubstrate 5 weist sowohl an einer frontseitigen Kontaktierungsoberfläche 9 als auch an einer rückseitigen Kontaktierungsoberfläche 11 Kontaktstrukturen 13 auf. Im dargestellten Beispiel sind die Kontaktstrukturen 13 als Grid aus mehreren lateral voneinander gleichmäßig beabstandeten, feinen Metallfingern 15 ausgebildet. Die Metallfinger 15 verlaufen im dargestellten Beispiel senkrecht zu der Längsrichtung 19 des Strings 17.
-
Die Verschaltungsstruktur 7 umfasst mehrere Drähte 21. Diese Drähte 21 verlaufen im Wesentlichen parallel zu der Längsrichtung 19. Innerhalb eines Strings 17 laufen jeweils mehrere Drähte 21 parallel zueinander und sind quer zu der Längsrichtung 19 im Allgemeinen äquidistant zueinander angeordnet. Die Drähte 21 weisen typischerweise einen deutlich größeren (beispielsweise ca. zwei Größenordnungen) Querschnitt auf als die Kontaktstrukturen 13.
-
Dabei sind jeweils benachbarte Solarzellensubstrate 5 mithilfe von Drähten 23, die zu einer ersten Vielzahl von Drähten 21 gehören, miteinander verbunden. Die Drähte 23 verlaufen dabei längs im Wesentlichen entlang der gesamten Länge der beiden benachbarten Solarzellensubstrate 5. Dabei verlaufen die Drähte 23 quer über die Kontaktstrukturen 13 an den Solarzellensubstraten 5 und verbinden dadurch die frontseitige Kontaktierungsoberfläche 9 eines der beiden Solarzellensubstrate 5 und die rückseitige Kontaktierungsoberfläche 11 des anderen Solarzellensubstrats 5 miteinander in Serie.
-
Endständige Solarzellensubstrate 6 in einem der Strings 17 weisen im Gegensatz zu weiter innerhalb des Strings 17 angeordneten Solarzellensubstraten 5 lediglich ein einziges nächstbenachbartes Solarzellensubstrat 5 auf. Dementsprechend dienen die Drähte 25 einer zweiten Vielzahl von Drähten 21 an einer der beiden entgegengesetzten Kontaktierungsoberflächen 9, 11 lediglich dazu, Kontaktstrukturen 13 an diesem endständigen Solarzellensubstrat 6 zu kontaktieren und miteinander elektrisch zu verbinden, ohne dass diese Drähte 25 jedoch weiter zu einem benachbarten Solarzellensubstrat 5 verlaufen.
-
Diese Drähte 25 der zweiten Vielzahl von Drähten weisen einen abgeplatteten Bereich 27 auf. In diesem abgeplatteten Bereich 27 weisen diese Drähte 25 einen flacheren Querschnitt auf als dieselben Drähte 25 in einer angrenzenden nichtabgeplatteten Bereich 29 bzw. als nichtabgeplattete Drähte 23 der ersten Vielzahl von Drähten.
-
In 3 ist eine vergrößerte Schnittansicht auf den in 2 markierten Vergrößerungsbereich V dargestellt. 6a veranschaulicht eine Schnittansicht entlang der in 3 markierten Ebene A-A durch einen abgeplatteten Bereich 27. 6b veranschaulicht eine Schnittansicht entlang der in 3 markierten Ebene B-B durch einen nichtabgeplatteten Bereich 29.
-
Der abgeplattete Bereich 27 der Drähte 25 der zweiten Vielzahl von Drähten befindet sich an bzw. nahe einer Kante 31 des endständigen Solarzellensubstrats 6, welche von dem zu diesem Solarzellensubstrat 6 nächstbenachbarten Solarzellensubstrat 5 weg gerichtet ist. Anders ausgedrückt ist der abgeplattete Bereich 27 an bzw. nahe einem äußersten Rand eines Strings 17 angeordnet.
-
In dem abgeplatteten Bereich 27 ist der Draht 25, der ursprünglich bzw. ansonsten als Runddraht mit einem runden Querschnitt ausgestaltet ist, lokal flachgedrückt, sodass eine Höhe h' in dem abgeplatteten Bereich 27 kleiner ist als eine Höhe h'' in dem nichtabgeplatteten Bereich 29. Die Höhen h' zu h'' unterscheiden sich dabei typischerweise um zwischen 10 % und 60 %, vorzugsweise zwischen 20 % und 40 %. Eine Länge I des abgeplatteten Bereichs 27 ist typischerweise zwischen 6 mm und 20 mm und ist zumindest größer als 3 mm .
-
Während der Draht 25 in dem nichtabgeplatteten Bereich 29 vorzugsweise einen runden Querschnitt aufweist und somit mit einer gekrümmten Mantelfläche lediglich quasilinienförmig an der rückseitigen Kontaktierungsoberfläche 11 anliegt, weist der Draht 25 in dem abgeplatteten Bereich 27 eine flach gedrückte Geometrie auf. Insbesondere soll der Draht 25 in dem abgeplatteten Bereich 27 zumindest an einer zu dem Solarzellensubstrat 6 gerichteten Seite eine ebene Oberfläche 35 aufweisen. Mit dieser ebenen Oberfläche 35 grenzt der Draht 25 somit in dem abgeplatteten Bereich 27 an die rückseitige Kontaktierungsoberfläche 11 bzw. die dort vorgesehenen Kontaktstrukturen 13 an. Die ebene Oberfläche 35 kann dabei im Wesentlichen flächig an den Kontaktstrukturen 13 anliegen.
-
Um benachbarte Strings 17 des Solarmoduls 1 elektrisch miteinander zu verbinden, kann ein Querverbinder 37 jeweils die endständigen Solarzellensubstrate 6 zweier Strings 17 miteinander verschalten. Der Querverbinder 37 soll bei dem hier vorgestellten Solarmodul 1 die zweite Vielzahl von Drähten 25 jeweils in deren abgeplatteten Bereichen überlagern. Anders ausgedrückt kann der Querverbinder 37 vorzugsweise senkrecht zu den in der Längsrichtung 17 verlaufenden Drähten 25 angeordnet werden und dabei derart positioniert werden, dass der Querverbinder 37, in einer Richtung im Wesentlichen orthogonal zu der rückseitigen Kontaktierungsoberfläche 11 gesehen, angrenzend an den abgeplatteten Bereich 27 jedes der Drähte 25 verläuft.
-
Der Querverbinder 37 kann hierbei die Drähte 25 auf Druck hin zu dem Solarzellensubstrat 6 belasten. Insbesondere beim Einkapseln der Solarzellensubstrate, der Verschaltungsstruktur und der Querverbinder in einer Verkapselung 39 (in 1 lediglich schematisch angedeutet) können erhebliche Kräfte auf den Querverbinder 37 wirken.
-
Da der Querverbinder 37 jedoch die zwischen ihm und dem Solarzellensubstrat 6 verlaufenden Drähte 25 vorzugsweise ausschließlich in dem abgeplatteten Bereich 27 belastet und die Drähte 25 dort flächig an der Kontaktierungsoberfläche 11 bzw. den Kontaktstrukturen 13 anliegen, können die dabei bewirkten Druckbelastungen ausreichend gering gehalten werden, um Schädigungen beispielsweise an dem Solarzellensubstrat 6 zu vermeiden.
-
Der Querverbinder 37 kann somit vorteilhaft, und insbesondere ohne dass für ihn Flächenareale in dem Solarmodul 1 reserviert werden brauchen, hinter der Rückseite des endständigen Solarzellensubstrats 6 verlegt werden, ohne dass eine erhebliche Gefahr für Risse oder Brüche an den Solarzellensubstraten 6 aufgrund lokaler Überbelastungen entsteht.
-
Um benachbarte Strings 17, 17' miteinander mit einem Querverbinder 37 zu verbinden, muss die rückseitige Kontaktierungsfläche 11 des endständigen Solarzellensubstrats 6 von einem String 17 mit der frontseitigen Kontaktierungsoberfläche 9 des endständigen Solarzellensubstrats 6 des anderen Strings 17' elektrisch verbunden werden. Um die vorgeschlagene Querverschaltung benachbarter Strings 17, 17' vollständig auf der Rückseite der Strings 17, 17' durchführen zu können, muss die Vielzahl von Drähten 21 des zweiten Strings 17' auf die Rückseite des zweiten der endständigen Solarzellensubstrate 6 des zweiten Strings 17' geführt werden, wie dies in 4 und 5 als Vergrößerung des Ausschnitts V' aus 4 dargestellt ist. Dies kann z.B. dadurch erreicht werden, dass die Drähte 25 an der frontseitigen Kontaktierungsoberfläche 9 des endständigen Solarzellensubstrats 6 des zweiten Strings 17' so lang gestaltet werden, dass sie um die Kante 31 des endständigen Solarzellensubstrates 6 des zweiten Strings 17' auf die Rückseite dieses Solarzellensubstrates 6 umgebogen werden. Zwischen dieser umgebogenen Vielzahl von Drähten 25 und der Rückseite des endständigen Solarzellensubstrates 6 sollte eine Isolierung, z.B. mit einer Isolationsfolie 33 (siehe 5 sowie auch 1), zwischengelegt werden, um einen elektrischen Kurzschluss des endständigen Solarzellensubstrates 6 des zweiten Strings 17' zu vermeiden. Außerdem können die von der Frontseite auf die Rückseite des Solarzellensubstrates 6 umgebogenen Drähte 25 schräg und/oder versetzt zu den an der Rückseite verlaufenden Drähten 25 angeordnet werden (siehe 1). Anschließend kann der Querverbinder 37 die Vielzahl von Drähten 25 des ersten Strings 17 entlang des abgeplatteten Bereichs 27 mit der Vielzahl von Drähten 25 des zweiten Strings 17', die auf der Isolationsfolie 33 liegen, verbinden. Auf einen abgeplatteten Bereich 27 für die Drähte 25 des zweiten Strings 17' kann evtl. verzichtet werden, da die Isolationsfolie 33 Druckstellen auf dem endständigen Solarzellensubstrat 6 des zweiten Strings 17' vermeiden kann.
-
Es wird darauf hingewiesen, dass die Drähte 21 der Verschaltungsstruktur 7 von einer Folie 41 gehalten sein können, welche die Drähte 21 an einer dem Solarzellensubstrat 5 entgegengesetzten Seite überdeckt. Mithilfe der Folie 41 können die Drähte 21 relativ zueinander gehalten sein, d.h. beispielsweise äquidistant zueinander verlaufend fixiert sein. Somit können die Drähte 21 einfach und präzise entlang der Kontaktierungsoberflächen 9, 11 der Solarzellensubstrate 5, 6 angeordnet werden. Gegebenenfalls kann die Folie 41 in einem Bereich angrenzend an den abgeplatteten Bereich 27 der Drähte 25 eine Öffnung 43 aufweisen bzw. lokal entfernt sein, sodass der Querverbinder 37 dort die Drähte 25 direkt mechanisch und elektrisch kontaktieren kann.
-
Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie „aufweisend“, „umfassend“, etc. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
-
BEZUGSZEICHENLISTE
-
- 1
- Solarmodul
- 3
- Solarzellenanordnung
- 5
- Solarzellensubstrat
- 6
- endständiges Solarzellensubstrat
- 7
- Verschaltungsstruktur
- 9
- frontseitige Kontaktierungsoberfläche
- 11
- rückseitige Kontaktierungsoberfläche
- 13
- Kontaktstrukturen
- 15
- Metallfinger
- 17
- String
- 19
- Längsrichtung
- 21
- Drähte
- 23
- Drähte der ersten Vielzahl von Drähten
- 25
- Drähte der zweiten Vielzahl von Drähten
- 27
- abgeplatteter Bereich
- 29
- nichtabgeplatteter Bereich
- 31
- Kante des Solarzellensubstrats
- 33
- Isolierungsfolie
- 35
- ebene Oberfläche
- 37
- Querverbinder
- 39
- Verkapselung
- 41
- Folie
- 43
- Öffnung
