DE102021123280B4

DE102021123280B4 - Anlage zur elektrischen Kontaktierung von Wafersolarzellen, Inline-Produktionsvorrichtung und Herstellungsverfahren für eine Wafersolarzelle

Info

Publication number: DE102021123280B4
Application number: DE102021123280.5A
Authority: DE
Inventors: Ansgar Mette; Martin Schaper; Stefan Hörnlein; Tino Wieczorek; Michael Quinque
Original assignee: Hanwha Q Cells GmbH
Current assignee: Hanwha Q Cells GmbH
Priority date: 2021-09-08
Filing date: 2021-09-08
Publication date: 2023-04-13
Anticipated expiration: 2041-09-09
Also published as: CN117941080A; DE102021123280A1; WO2023036373A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur elektrischen Kontaktierung von Wafersolarzellen (W) mit einer Frontseiten-Elektrode und mit einer Rückseiten-Elektrode, die Anlage aufweisend:- eine obere Kontakteinrichtung (1) zum elektrischen Kontaktieren der Frontseiten-Elektrode der Wafersolarzelle (W),- eine untere Kontakteinrichtung (2) zum elektrischen Kontaktieren der Rückseiten-Elektrode der Wafersolarzelle (W) und- eine elektrische Spannungsquelle, um eine definierte Spannung an die Wafersolarzelle (W) anzulegen und den Stromfluss zwischen der oberen Kontakteinrichtung (1) undder unteren Kontakteinrichtung (2) zu regeln,dadurch gekennzeichnet,dass die obere Kontakteinrichtung (1) unddass die untere Kontakteinrichtung (2) ausgebildet und eingerichtet sind,die Wafersolarzelle (W) während der Kontaktierung zusätzlich entlang einer inline-Transportrichtung (i) für eine inline-Produktionslinie für Wafersolarzellen mechanisch zu fördern.Ferner betrifft die Erfindung eine Inline-Produktionsvorrichtung für eine Wafersolarzelle (W) mit der Anlage sowie ein Herstellungsverfahren für eine Wafersolarzelle (W) unter Einsatz der Anlage oder der Inline-Produktionsvorrichtung, wobei eine inline-Transportgeschwindigkeit der Wafersolarzellen (W) entlang der inline-Transportrichtung (i) von 0,1 bis 60m/min, bevorzugt von 3 bis 20m/min und besonders bevorzugt von 6 bis 20m/min realisiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur elektrischen Kontaktierung von Wafersolarzellen, eine Inline-Produktionsvorrichtung und ein Herstellungsverfahren für eine Wafersolarzelle. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Anlage, die zur elektrischen Kontaktierung von Wafersolarzellen mit einer Frontseiten-Elektrode und mit einer Rückseiten-Elektrode ausgebildet ist, eine Inline-Produktionsvorrichtung, die eine solche Anlage aufweist, sowie ein Herstellungsverfahren, das eine Wafersolarzelle unter Verwendung der Anlage oder der Inline-Produktionsvorrichtung herstellt.
Eine solche Anlage ist aus der DE 10 2016 009 560 A1 bekannt. Sie weist eine obere Kontakteinrichtung zum elektrischen Kontaktieren der Frontseiten-Elektrode der Wafersolarzelle, eine untere Kontakteinrichtung zum elektrischen Kontaktieren der Rückseiten-Elektrode der Wafersolarzelle und eine elektrische Spannungsquelle auf, um eine definierte Spannung an die Wafersolarzelle anzulegen und den Stromfluss zwischen der oberen Kontakteinrichtung und der unteren Kontakteinrichtung zu regeln. Diese Anlage wird auf eine stationär kontaktierte Wafersolarzelle angewendet, wobei eine einzige Rolle oder eine Bürste entlang der stationären Wafersolarzelle geführt wird, um Spannung an die Wafersolarzelle anzulegen. Ferner wird eine Punktlichtquelle beim Anlegen der Spannung über die Frontseite der Wafersolarzelle geführt, wodurch ein lichtinduzierter Stromfluss erzeugt wird. Dieses Verfahren wird als LECO (Laser Enhanced Cell Optimization) bezeichnet, weil dadurch insbesondere die elektrische Kontaktierung der Frontseiten-Elektrode mit dem darunter liegenden Halbleitermaterial der Wafersolarzelle verbessert wird.
US 2007 / 0 266 472 A1 beschreibt eine Vorrichtung mit zwei Kontakteinrichtungen in Form von Walzen zum Anlegen einer Spannung von oben und unten an eine Dünnschichtsolarzelle, z.B. im Rolle zu Rolle-Verfahren, wobei die Spannung erst nach der kompletten Herstellung beider Elektroden der Solarzelle angelegt werden kann. Die Spannung dient dabei in Verbindung mit einem scannenden Laser dem Auffinden von lokalen Kurzschlüssen, die durch thermisches Verdampfen mittels Laser oder Anlegen einer Spannung an einen zusätzlichen lokalen Kontaktdraht entfernt werden. Auch WO 2009 / 073 501 A2 beschreibt das thermische Entfernen von lokalen Kurzschlüssen bei Halbleiterelementen.
DE 15 14 898 A beschreibt ein Kontaktieren von Halbleiter-Bauelementen mit zwei Rollen von oben, welche nicht aktiv dem Transport des Bauelementes dienen.
DE 10 2007 055 338 A1 beschreibt in Verbindung mit galvanischen Abscheidungen spannungsführende Kontaktrollen, die Solarzellen fördern. Zwischen den Kontaktrollen fließt kein Strom. Vielmehr fließt ein Strom von den Kontaktrollen über die Solarzellen zu Opferelektroden in einem Elektrolysebad.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Anlage, eine Inline-Produktionsvorrichtung und ein Herstellungsverfahren bereitzustellen, die eine verbesserte Möglichkeit der elektrischen Kontaktierung von Wafersolarzellen bereitstellt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Anlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, eine Inline-Produktionsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 und ein Herstellungsverfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Modifikationen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die obere Kontakteinrichtung und dass die untere Kontakteinrichtung ausgebildet und eingerichtet sind, die Wafersolarzelle während der Kontaktierung zusätzlich entlang einer inline-Transportrichtung für eine inline-Produktionslinie für Wafersolarzellen mechanisch zu fördern.
Die Erfindung basiert auf der Grundidee, Wafersolarzellen mit einer Frontseiten-Elektrode und einer Rückseiten-Elektrode beidseitig mittels Kontakteinrichtungen zu fördern, die mittels der elektrischen Spannungsquelle mit entgegengesetzter Polarität beaufschlagt sind. Die obere Kontakteinrichtung und die untere Kontakteinrichtung sind ausgebildet, gemeinsam Wafersolarzellen in einem kontinuierlichen Prozess zu fördern, welche frontseitig und rückseitig Metall-Kontakte in Form der Elektroden aufweisen. Der Kontakt zwischen der oberen Kontakteinrichtung und der unteren Kontakteinrichtung mit der Wafersolarzelle finden daher statt, während die Wafersolarzelle bewegt wird, so dass diese von den Kontakteinrichtungen von ihrer Frontseite und ihrer Rückseite elektrisch kontaktiert wird. Die obere Kontakteinrichtung und die untere Kontakteinrichtung sind stationär in die Anlage intergiert. Die elektrische Spannungsquelle dient dazu, die Wafersolarzelle halbleitertechnisch in einen vorbestimmten Zustand zu bringen. Bevorzugt ist die Spannungsquelle ausgebildet, an die obere Kontakteinrichtung und die untere Kontakteinrichtung Spannung anzulegen und darüber an die sie kontaktierende Wafersolarzelle eine definierte Spannung anzulegen. Auf diese Weise lässt sich insbesondere der Stromfluss zwischen der oberen Kontakteinrichtung und der unteren Kontakteinrichtung und somit der Stromfluss durch die Wafersolarzelle regeln.
Die Anlage kann daher zum Optimieren von Wafersolarzellenkontakten in Form von Front- und Rückseiten-Elektroden und/oder auch zur Charakterisierung von Wafersolarzellen eingesetzt werden. Bevorzugt dient die Anlage zum Optimieren von Wafersolarzellenkontakten.
Die Frontseite der Wafersolarzelle ist eine Seite der Wafersolarzelle, auf die im bestimmungsgemäßen Gebrauch Licht, üblicherweise Sonnenlicht, einfällt, während die Rückseite eine bei Betrieb lichtabgewandte Seite darstellt. Bei der Frontseiten-Elektrode handelt es sich bevorzugt um eine siebgedruckte Fingerkontakt-Elektrode.
Die Polung der elektrischen Spannungsquelle ist bevorzugt einstellbar in einem Bereich von 0 V bis 50 V, bevorzugter in einem Bereich von 10 V bis 25 V.
Ein Anpressdruck der Kontakteinrichtungen auf die Wafersolarzelle ist bevorzugt derart gewählt, dass eine gute elektrische Kontaktierung der Wafersolarzelle erfolgt, es aber zu keiner mechanischen Schädigung des empfindlichen Halbleiter-Wafermaterials kommt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform bewegt sich die untere Kontakteinrichtung genauso schnell wie die Wafersolarzelle entlang der inline-Transportrichtung und ist als Transportband-Einrichtung ausgebildet. Die Transportband-Einrichtung kann ein oder mehrere Transportbänder aufweisen. Bevorzugt weist die Transportband-Einrichtung eine Vakuumtransportband-Einrichtung oder eine Vakuumbändertransport-Einrichtung auf. Alternativ kann die untere Kontakteinrichtung ein oder mehrere Chucks aufweisen.
Bevorzugt weist die obere Kontakteinrichtung entlang der inline-Transportrichtung und senkrecht zur inline-Transportrichtung betrachtet mindestens ein oberes Kontaktelement auf, das als Walze oder als Rolle mit einem Kontaktumfang ausgebildet ist, wobei der Kontaktumfang so schnell auf der Frontseiten-Elektrode der Wafersolarzelle abrollt wie sich die Wafersolarzelle entlang der inline-Transportrichtung bewegt. Dadurch lässt sich eine Vorrichtung zwischen den oberen Kontaktelementen anordnen, die ausgebildet ist, mit der Frontseite der geförderten Wafersolarzelle in Wechselwirkung zu treten.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die obere Kontakteinrichtung entlang der inline-Transportrichtung und senkrecht zur inline-Transportrichtung betrachtet mindestens ein oberes Kontaktelement auf, das als Walze oder als Rolle mit einem Kontaktumfang ausgebildet ist, wobei der Kontaktumfang so schnell auf der Frontseiten-Elektrode der Wafersolarzelle abrollt wie sich die Wafersolarzelle entlang der inline-Transportrichtung bewegt und weist die untere Kontakteinrichtung entlang der inline-Transportrichtung und senkrecht zur inline-Transportrichtung betrachtet mindestens ein unteres Kontaktelement auf, das als Walze oder als Rolle mit einem Kontaktumfang ausgebildet ist, wobei der Kontaktumfang so schnell auf der Rückseiten-Elektrode der Wafersolarzelle abrollt wie sich die Wafersolarzelle entlang der inline-Transportrichtung bewegt. In dieser Ausführungsform sind daher sowohl das mindestens eine obere als auch das mindestens eine untere Kontaktelement jeweils als Walze oder Rolle ausgebildet. Die oberen und/oder unteren Kontaktelemente können beispielsweise aus Metall wie beispielsweise Stahl und/oder aus elektrisch leitfähigen Polymeren, bevorzugt Weichpolymeren gefertigt sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind das obere Kontaktelement oder die oberen Kontaktelemente und das untere Kontaktelement oder die unteren Kontaktelemente senkrecht zur inline-Transportrichtung betrachtet paarweise einander gegenüberliegend angeordnet.
Bevorzugt sind das obere Kontaktelement und das gegenüberliegende untere Kontaktelement mit ihrem jeweiligen Kontaktumfang in einem Kontaktabstand voneinander angeordnet, der etwas kleiner oder gleich einer Dicke der Wafersolarzelle ist. Die mechanische Lagerung des oberen und des unteren Kontaktelementes sind derart ausgebildet, dass sich beim Einrollen der Wafersolarzelle zwischen die Kontaktelemente der Abstand der Kontaktelemente an die Dicke der Wafersolarzelle anpasst. Alternativ kann das zum Einsatz kommende Material der Kontaktelemente eine hinreichende Elastizität aufweisen, damit beim Einrollen der Wafersolarzelle die elektrische Kontaktierung der Frontseiten-Elektrode und der Rückseiten-Elektrode sichergestellt ist.
Bevorzugt werden einander gegenüber liegende Kontaktelemente in Abwesenheit einer Wafersolarzelle mit ein Spalt voneinander räumlich beabstandet, so dass sichergestellt ist, dass das obere Kontaktelement und das untere Kontaktelement nicht durch mechanische Berührung elektrisch kontaktieren. Dadurch wird ein Kurzschluss zwischen den Kontaktelementen gegensätzlicher Polarität verhindert. Der Spalt zwischen dem oberen Kontaktelement und dem gegenüberliegenden unteren Kontaktelement kann vorbestimmt und/oder in Abhängigkeit von der Dicke der zu fördernden Wafersolarzelle einstellbar sein. Beispielsweise ist es auch möglich, das obere Kontaktelement mechanisch absenkbar zu gestalten, so dass es sich absenkt, um die Wafersolarzelle zu kontaktieren, sobald die Wafersolarzelle sich unterhalb von ihm befindet. Dadurch kann eine Kantenschädigung der Wafersolarzelle vermieden werden. Alternativ ist auch ein variabler Druck für das obere Kontaktelement und/oder das untere Kontaktelement realisierbar beispielsweise mittels Federn, Gewichten, flexiblen Schichten, Servos, etc.
Bevorzugt ist der Kontaktabstand zwischen dem oberen Kontaktelement und dem gegenüberliegenden unteren Kontaktelement durch einen elektrisch isolierend ausgebildeten Abstands-Abschnitt realisiert, der entlang der Drehachse der jeweiligen Kontaktelemente betrachtet axial benachbart zum Kontaktumfang des oberen Kontaktelementes und/oder axial benachbart zum unteren Kontaktelement am jeweiligen Kontaktelement angeordnet ist. Der elektrisch isolierend ausgebildete Abstands-Abschnitt ist beispielsweise aus Plastik oder Gummi gefertigt. Zumindest die Fläche des oberen oder des unteren Kontaktelements, die bei Betrieb mit der zu fördernden Wafersolarzelle in Kontakt tritt, ist elektrisch leitend ausgebildet. Das obere oder untere Kontaktelement kann aus Metall gefertigt und mit Plastik oder Gummi in dem Abstands-Abschnitt versehen sein. Alternativ kann das obere oder untere Kontaktelement aus Plastik oder Gummi gefertigt und mit Metall in dem Abstand-Abschnitt beschichtet sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist senkrecht zur inline-Transportrichtung betrachtet gegenüber dem oberen Kontaktelement die untere Kontakteinrichtung ein unteres Förderelement in Form einer Rolle oder einer Walze mit elektrisch isolierendem Kontaktumfang auf und weist gegenüber dem unteren Kontaktelement die obere Kontakteinrichtung ein oberes Förderelement in Form einer Rolle oder einer Walze mit elektrisch isolierendem Kontaktumfang auf. Mittels dieser Anordnung kann sichergestellt werden, dass bei Betrieb der Anlage zwischen den gepaarten Kontaktelementen kein Kurzschluss entsteht. Die elektrische Isolation kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das Förderelement aus Plastik oder Gummi gefertigt ist.
Wenn die obere Kontakteinrichtung mehrere obere Kontaktelemente und/oder Förderelemente aufweist, sind die oberen Kontaktelemente bevorzugt nebeneinander entlang der inline-Transportrichtung angeordnet. Das gleiche gilt für die untere Kontakteinrichtung und ihre unteren Kontaktelemente und/oder Förderelemente. Bevorzugt sind die oberen Kontaktelemente und oberen Förderelemente nebeneinander entlang der inline-Transportrichtung angeordnet und die unteren Kontaktelemente und unteren Förderelemente nebeneinander entlang der inline-Transportrichtung versetzt dazu angeordnet, so dass sie paarweise gegenüberliegend angeordnet sind. Zum Beispiel weist die obere Kontakteinrichtung nebeneinander vier obere Förderelemente, zwei obere Kontaktelemente mit positiver Polarität und vier obere Förderelemente in der angegeben Reihenfolge auf, während die untere Kontakteinrichtung nebeneinander drei untere Förderelemente, ein unteres Kontaktelement mit negativer Polarität, zwei untere Förderelemente, ein unteres Kontaktelement mit negativer Polarität und drei untere Förderelemente in der angegeben Reihenfolge aufweist. Die paarweise angeordneten Förderelemente dienen zur Ein- und Ausschleusung der Wafersolarzelle in den Bereich mit den oberen und unteren Kontaktelementen, in dem ihre elektrische Kontaktierung stattfindet.
Bevorzugt weist die obere Kontakteinrichtung und die untere Kontakteinrichtung entlang der inline-Transportrichtung betrachtet mindestens zwei obere Kontaktelemente und mindestens zwei untere Kontaktelemente auf, deren Abstand entlang der inline-Transportrichtung kleiner ist als die Abmessung der zu prozessierenden Wafersolarzelle. Dadurch wird sichergestellt, dass die Wafersolarzelle mittels beiden Kontaktelementen-Paaren gefördert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Anlage eine Lasereinrichtung auf, die einen Laserstrahl quer zur inline-Transportrichtung über eine Frontseite der Wafersolarzelle bewegt oder projiziert. Nach dem Anlegen einer Spannung an die obere Kontakteinrichtung und an die untere Kontakteinrichtung mittels der elektrischen Spannungsquelle können die vom Laserlicht induzierten Ladungsträgerpaare abgesaugt werden. Durch die lokal hohe Stromdichte an der metallischen Elektrode wird eine Verbesserung des elektrischen Kontaktes zwischen Halbleitermaterial und den metallischen Elektroden erzielt.
Die Lasereinrichtung ist bevorzugt derart angeordnet und ausgebildet, den Prozess der Laserbearbeitung zwischen den oberen Kontaktelementen und ggf. Förderelementen auf die Frontseite einzukoppeln. Die Lasereinrichtung ist bevorzugt als ein Scan-Laser ausgebildet, der einen hohen Fotostrom erzeugen kann. Die Bewegung oder Projektion der Lasereinrichtung wird bevorzugt derart ausgeführt, dass der mittels der Lasereinrichtung erzeugte Fotostrom über die Frontseiten-Elektrode und das mindestens eine obere Kontaktelement und das mindestens eine untere Kontaktelement abfließt, und dabei deren Kontaktierung verbessert. Die Lasereinrichtung wird bevorzugt senkrecht zur inline-Transportrichtung bewegt bevorzugt parallel zu einer Längserstreckung des oberen Kontaktelements in Form der Walze oder Rolle. Bevorzugt ist eine Laser-Scanning-Rate automatisch an eine Transportgeschwindigkeit anpassbar, mit der Wafersolarzelle in die inline-Transportrichtung gefördert wird.
Bevorzugt sind in der inline-Transportrichtung betrachtet jeweils ein oberes Kontaktelement und ein unteres Kontaktelement vor und hinter der Lasereinrichtung paarweise so angeordnet, dass beim Durchfahren der Wafersolarzelle immer mindestens eines der Kontaktelement-Paare die Wafersolarzelle kontaktiert und somit den Laserstrom abführt. Diese elektrisch leitenden paarweise angeordneten Kontaktelemente können, wenn die Wafersolarzelle von diesen kontaktiert wird, als Detektor für die Lasereinrichtung und ggf. angeordnete Laserschutzvorrichtungen dienen. Im Fall einer geförderten Wafersolarzelle kann über eine Spannungsmessung erkannt werden, ob die Wafersolarzelle auf der Frontseite und der Rückseite elektrisch kontaktiert ist und somit die Position exakt bestimmt werden. Insbesondere kann die Position der Wafersolarzellen anhand von Potentialänderungen der oberen und unteren Kontaktelemente bestimmt werden. Bevorzugt enthält die Anlage eine Spannungsmesseinrichtung, die ausgebildet ist, das Potential zwischen den gegenpoligen Kontaktelementen zu messen. Alternativ bevorzugt kann die Anlage eine Detektionseinrichtung aufweisen, die ausgebildet ist, eine Position der Wafersolarzelle über optische Erkennung, beispielsweise eine Lichtschranke zu erkennen. Die oberen und die unteren Kontaktelemente können somit als Shutter-Signalgeber für eine Laserschutzeinrichtung dienen.
Die Erfindung betrifft ferner eine Inline-Produktionsvorrichtung für eine Wafersolarzelle mit einer Anlage gemäß einer oder mehreren der vorangehend beschriebenen Ausführungsformen. Die Inline-Produktionsvorrichtung weist neben der vorangehend beschriebenen Anlage eine Mehrzahl weiterer Stationen zur Herstellung der Wafersolarzelle ausgehend einem Halbleiterwafer oder von einem Wafersolarzellen-Halbzeug auf.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren für eine Wafersolarzelle unter Einsatz einer Anlage gemäß einer oder mehreren der vorangehend beschriebenen Ausführungsformen oder unter Einsatz der Inline-Produktionsvorrichtung gemäß einer oder mehreren der vorangehend beschriebenen Ausführungsformen, wobei eine inline-Transportgeschwindigkeit der Wafersolarzellen entlang der inline-Transportrichtung von 0,1 bis 60 m/min, bevorzugt von 3 bis 20 m/min und besonders bevorzugt von 6 bis 20 m/min realisiert wird.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Hierbei zeigen schematisch und nicht maßstabsgerecht:

1 eine schematische Querschnittsansicht einer Anlage gemäß einer ersten Ausführungsform bei Betrieb;
2 eine perspektivische Schema-Ansicht einer Anlage gemäß einer zweiten Ausführungsform bei Betrieb;
3,4 eine schematische Querschnittsansicht einer Anlage gemäß einer dritten Ausführungsform bei Betrieb;
5,6 eine schematische Seitenansicht eines Walzenpaares von Kontaktelementen 10,20 aus einer Anlage gemäß einer vierten Ausführungsform bei Betrieb; und
7 eine schematische Querschnittsansicht einer Anlage gemäß einer fünften Ausführungsform bei Betrieb.

1 zeigt eine schematische und nicht maßstabsgerechte Querschnittsansicht einer Anlage gemäß einer ersten Ausführungsform bei Betrieb. Die Anlage ist zur elektrischen Kontaktierung von Wafersolarzellen W mit einer Frontseiten-Elektrode (nicht gezeigt) und mit einer Rückseiten-Elektrode (nicht gezeigt) ausgebildet. Die Anlage weist eine obere Kontakteinrichtung 1 zum elektrischen Kontaktieren der Frontseiten-Elektrode der Wafersolarzelle W, eine untere Kontakteinrichtung 2 zum elektrischen Kontaktieren der Rückseiten-Elektrode der Wafersolarzelle W und eine elektrische Spannungsquelle auf, um eine definierte Spannung an die Wafersolarzelle anzulegen und den Stromfluss zwischen der oberen Kontakteinrichtung 1 und der unteren Kontakteinrichtung 2 zu regeln. Die obere Kontakteinrichtung 1 und die untere Kontakteinrichtung 2 sind ausgebildet und eingerichtet, die Wafersolarzelle W während der Kontaktierung entlang einer inline-Transportrichtung i als Produktionsabschnitt in eine inline-Produktionslinie (nicht gezeigt) für Wafersolarzellen W mechanisch zu fördern.
Die untere Kontakteinrichtung 2 bewegt sich bei Betrieb der Anlage genauso schnell wie die Wafersolarzelle W entlang der inline-Transportrichtung i. Sie ist als Transportband-Einrichtung ausgebildet, die ein unteres Kontaktelement 20 aufweist. Die obere Kontakteinrichtung 1 weist entlang der inline-Transportrichtung i und senkrecht zur inline-Transportrichtung i betrachtet mehrere obere Kontaktelemente 10 auf, die jeweils als Walze oder als Rolle mit einem Kontaktumfang ausgebildet sind, wobei der Kontaktumfang so schnell auf der Frontseiten-Elektrode der Wafersolarzelle W abrollt wie sich die Wafersolarzelle W entlang der inline-Transportrichtung i bewegt. Das untere Kontaktelement 20 und die oberen Kontaktelemente 10 weisen bei Betrieb eine entgegengesetzte Polarität auf. Ferner weist die obere Kontakteinrichtung 1 gegenüber dem unteren Kontaktelement 20 mehrere obere Förderelemente 11 jeweils in Form einer Rolle oder einer Walze mit elektrisch isolierendem Kontaktumfang auf. Die oberen Kontaktelemente 10 und oberen Förderelemente 11 drehen sich jeweils in einer durch einen Pfeil verdeutlichten Drehrichtung im Uhrzeigersinn. Die untere Kontakteinrichtung 2 weist einen elektrisch isolierten Bereich auf, in das das untere Kontaktelement 20 integriert ist.
Die Anlage weist weiterhin eine Lasereinrichtung 4 auf, die einen Laserstrahl quer zur inline-Transportrichtung i über eine Frontseite der Wafersolarzelle W bewegt oder projiziert.
Ferner weist die Anlage eine elektrische Einspeiseeinrichtung 3 mit einer Spannungsquelle auf, zusammen mit den oberen Kontaktelementen 10 und dem unteren Kontaktelement 20 einen Stromkreis bilden. In einem definierten Zeitfenster nach dem Schließen des Stromkreises zwischen dem in inline-Transportrichtung i betrachtet ersten oberen Kontaktelement 10 und dem unteren Kontaktelement 20 lässt sich die Lasereinrichtung 4 ansteuern, dass diese mit der unter ihr geförderten Wafersolarzelle in Wechselwirkung tritt. Das definierte Zeitfenster lässt sich über die Fördergeschwindigkeit und die Ausmaße der Wafersolarzelle entlang der inline-Transportrichtung i berechnen.
2 zeigt eine perspektivische Schema-Ansicht einer Anlage gemäß einer zweiten Ausführungsform bei Betrieb. Die Anlage ist zur elektrischen Kontaktierung von Wafersolarzellen W mit einer Frontseiten-Elektrode (hier in Form der Vielzahl an horizontalen Strichen angedeutet) und mit einer Rückseiten-Elektrode (nicht gezeigt) ausgebildet. Die Anlage weist eine obere Kontakteinrichtung 1 zum elektrischen Kontaktieren der Frontseiten-Elektrode der Wafersolarzelle W, eine untere Kontakteinrichtung 2 zum elektrischen Kontaktieren der Rückseiten-Elektrode der Wafersolarzelle W und eine elektrische Spannungsquelle (hier nicht gezeigt) auf, um eine definierte Spannung an die Wafersolarzelle anzulegen und den Stromfluss zwischen der oberen Kontakteinrichtung 1 und der unteren Kontakteinrichtung 2 zu regeln. Die obere Kontakteinrichtung 1 und die untere Kontakteinrichtung 2 sind ausgebildet und eingerichtet, die Wafersolarzelle W während der Kontaktierung entlang einer inline-Transportrichtung i für eine inline-Produktionslinie für Wafersolarzellen W mechanisch zu fördern.
Die obere Kontakteinrichtung 1 weist entlang der inline-Transportrichtung i und senkrecht zur inline-Transportrichtung i betrachtet mehrere obere Kontaktelemente 10 auf, die jeweils als Walze oder als Rolle mit einem Kontaktumfang ausgebildet ist, wobei der Kontaktumfang so schnell auf der Frontseiten-Elektrode der Wafersolarzelle W abrollt wie sich die Wafersolarzelle W entlang der inline-Transportrichtung i bewegt. Die untere Kontakteinrichtung 2 weist entlang der inline-Transportrichtung i und senkrecht zur inline-Transportrichtung i betrachtet ebenfalls mehrere untere Kontaktelemente 20 auf, die als Walze oder als Rolle mit einem Kontaktumfang ausgebildet sind, wobei der Kontaktumfang so schnell auf der Rückseiten-Elektrode der Wafersolarzelle W abrollt wie sich die Wafersolarzelle W entlang der inline-Transportrichtung i bewegt. Die unteren Kontaktelemente 20 und die oberen Kontaktelemente 10 weisen bei Betrieb eine entgegengesetzte Polarität auf. Die obere Kontakteinrichtung 1 weist gegenüber jedem unteren Kontaktelement 20 jeweils eine oberes Förderelement 11 in Form einer Rolle oder einer Walze mit elektrisch isolierendem Kontaktumfang auf, so dass diese, senkrecht zur inline-Transportrichtung i betrachtet, paarweise einander gegenüberliegend angeordnet sind. Auch die untere Kontakteinrichtung 2 weist gegenüber jedem oberen Kontaktelement 100 jeweils eine unteres Förderelement 21 in Form einer Rolle oder einer Walze mit elektrisch isolierendem Kontaktumfang auf, so dass diese, senkrecht zur inline-Transportrichtung i betrachtet, paarweise einander gegenüberliegend angeordnet sind. Die obere Kontakteinrichtung 1 und die untere Kontakteinrichtung 2 weisen jeweils eine Förderelement 11,21 jeweils in Form einer Rolle oder einer Walze mit elektrisch isolierendem Kontaktumfang auf, die senkrecht zur inline-Transportrichtung i betrachtet paarweise einander gegenüberliegend angeordnet sind.
Die Anlage weist weiterhin eine Lasereinrichtung 4 auf, die einen Laserstrahl quer zur inline-Transportrichtung i über eine Frontseite der Wafersolarzelle W bewegt oder projiziert.
3,4 zeigen jeweils schematisch und nicht maßstabsgerecht eine Querschnittsansicht einer Anlage gemäß einer dritten Ausführungsform bei Betrieb. Die in 3, 4 gezeigte Anlage entspricht der in 2 gezeigten Anlage mit dem Unterschied, dass die Anzahl an Förderelementen 11, 21 verschieden ist. Die Wafersolarzelle W wird mittels der oberen und unteren Kontaktelemente 10, 20 und der Förderelemente 11,21 in die inline-Transportrichtung i bewegt. Die in dieser Ausführungsform gezeigten Walzenpaare von Kontaktelementen 20,10 und den zugeordneten Förderelementen 21,11 liegen in Abwesenheit einer Wafersolarzelle mechanisch aufeinander auf. Wenn eine Wafersolarzelle zwischen den Kontaktelementen 20,10 und den zugeordneten Förderelementen 21,11 gefördert wird, erhöht sich der Abstand der zugeordneten Rotationsachsen, um die Wafersolarzelle zu fördern. In der Darstellung ist die Dicke der Wafersolarzelle im Verhältnis zum Durchmesser der walzenförmigen Kontaktelemente 20,10 und Förderelemente 21,11 sehr viel größer als in der Realität. Üblicherweise weisen die Halbleiterwafer, die zu Solarzellen prozessiert werden Dicken von weniger als 200 µm auf.
5,6 zeigen jeweils schematisch und nicht maßstabsgerecht eine Seitenansicht eines Walzenpaares von Kontaktelementen 10,20 aus einer Anlage gemäß einer vierten Ausführungsform bei Betrieb. Die in 5 gezeigte Anlage entspricht der in 3,4 gezeigten Anlage mit dem Unterschied, dass das obere Kontaktelement 10 oder die oberen Kontaktelemente 10 und das untere Kontaktelement 20 oder die unteren Kontaktelemente 20 senkrecht zur inline-Transportrichtung i betrachtet paarweise einander gegenüberliegend angeordnet sind. Aus diesem Grund ist ein Kontaktabstand zwischen dem oberen Kontaktelement 10 und dem gegenüberliegenden unteren Kontaktelement 20 durch einen elektrisch isolierend ausgebildeten Abstands-Abschnitt 100,200 realisiert. Dieser ist entlang der Drehachse der jeweiligen Kontaktelemente 10,20 betrachtet axial benachbart zum Kontaktumfang des oberen Kontaktelementes 10 und/oder axial benachbart zum unteren Kontaktelement 20 am jeweiligen Kontaktelement 10,20 angeordnet. In 5 fördern das obere Kontaktelement 10 und das untere Kontaktelement 20 keine Wafersolarzelle, während sie in 6 eine Wafersolarzelle W fördern.
7 zeigt eine schematische und nicht maßstabsgerechte Querschnittsansicht einer Anlage gemäß einer fünften Ausführungsform bei Betrieb. Die in 7 gezeigte Anlage entspricht der in 3,4 gezeigten Anlage mit dem Unterschied, dass die oberen Kontaktelemente 10 und die unteren Kontaktelemente 20 senkrecht zur inline-Transportrichtung i betrachtet paarweise einander gegenüberliegend angeordnet sind, dass die oberen und unteren Förderelemente 11, 21 senkrecht zur inline-Transportrichtung i betrachtet paarweise einander gegenüberliegend angeordnet sind. Weiterhin weist die Anlage wie die Anlage aus 1 eine elektrische Einspeiseeinrichtung 3 mit der gleichen Funktionalität auf.
Bezugszeichenliste

W: Wafersolarzelle
i: inline-Transportrichtung
1: obere Kontakteinrichtung
10: oberes Kontaktelement
100: Abstands-Abschnitt
11: oberes Förderelement
2: untere Kontakteinrichtung
20: unteres Kontaktelement
200: Abstands-Abschnitt
21: unteres Förderelement
3: elektrische Einspeiseeinrichtung
31: Schalter
4: Lasereinrichtung

Claims

Anlage zur elektrischen Kontaktierung von Wafersolarzellen (W) mit einer Frontseiten-Elektrode und mit einer Rückseiten-Elektrode, die Anlage aufweisend: - eine obere Kontakteinrichtung (1) zum elektrischen Kontaktieren der Frontseiten-Elektrode der Wafersolarzelle (W), - eine untere Kontakteinrichtung (2) zum elektrischen Kontaktieren der Rückseiten-Elektrode der Wafersolarzelle (W) und - eine elektrische Spannungsquelle, um eine definierte Spannung an die Wafersolarzelle (W) anzulegen und den Stromfluss zwischen der oberen Kontakteinrichtung (1) und der unteren Kontakteinrichtung (2) zu regeln, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Kontakteinrichtung (1) und dass die untere Kontakteinrichtung (2) ausgebildet und eingerichtet sind, die Wafersolarzelle (W) während der Kontaktierung zusätzlich entlang einer inline-Transportrichtung (i) für eine inline-Produktionslinie für Wafersolarzellen mechanisch zu fördern.
Anlage gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die untere Kontakteinrichtung (2) genauso schnell wie die Wafersolarzelle (W) entlang der inline-Transportrichtung (i) bewegt und als Transportband-Einrichtung ausgebildet ist.
Anlage gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Kontakteinrichtung (1) entlang der inline-Transportrichtung (i) und senkrecht zur inline-Transportrichtung (i) betrachtet mindestens ein oberes Kontaktelement (10) aufweist, das als Walze oder als Rolle mit einem Kontaktumfang ausgebildet ist, wobei der Kontaktumfang so schnell auf der Frontseiten-Elektrode der Wafersolarzelle (W) abrollt, wie sich die Wafersolarzelle (W) entlang der inline-Transportrichtung (i) bewegt.
Anlage gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Kontakteinrichtung (1) entlang der inline-Transportrichtung (i) und senkrecht zur inline-Transportrichtung (i) betrachtet mindestens ein oberes Kontaktelement (10) aufweist, das als Walze oder als Rolle mit einem Kontaktumfang ausgebildet ist, wobei der Kontaktumfang so schnell auf der Frontseiten-Elektrode der Wafersolarzelle (W) abrollt, wie sich die Wafersolarzelle (W) entlang der inline-Transportrichtung (i) bewegt, und dass die untere Kontakteinrichtung (2) entlang der inline-Transportrichtung (i) und senkrecht zur inline-Transportrichtung (i) betrachtet mindestens ein unteres Kontaktelement (20) aufweist, das als Walze oder als Rolle mit einem Kontaktumfang ausgebildet ist, wobei der Kontaktumfang so schnell auf der Rückseiten-Elektrode der Wafersolarzelle (W) abrollt, wie sich die Wafersolarzelle (W) entlang der inline-Transportrichtung (i) bewegt.
Anlage gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Kontaktelement (10) oder die oberen Kontaktelemente (10) und das untere Kontaktelement (20) oder die unteren Kontaktelemente (20) senkrecht zur inline-Transportrichtung (i) betrachtet paarweise einander gegenüberliegend angeordnet sind.
Anlage gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Kontaktelement (10) und das gegenüberliegende untere Kontaktelement (20) mit ihrem jeweiligen Kontaktumfang in einem Kontaktabstand voneinander angeordnet sind, der kleiner gleich einer Dicke der Wafersolarzelle (W) ist.
Anlage gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktabstand zwischen dem oberen Kontaktelement (10) und dem gegenüberliegenden unteren Kontaktelement (20) durch einen elektrisch isolierend ausgebildeten Abstands-Abschnitt (100,200) realisiert ist, der entlang der Drehachse der jeweiligen Kontaktelemente (10,20) betrachtet axial benachbart zum Kontaktumfang des oberen Kontaktelementes (10) und/oder axial benachbart zum unteren Kontaktelement (20) am jeweiligen Kontaktelement (10,20) angeordnet ist.
Anlage gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass senkrecht zur inline-Transportrichtung (i) betrachtet gegenüber dem oberen Kontaktelement (10) die untere Kontakteinrichtung (2) ein unteres Förderelement (21) in Form einer Rolle oder einer Walze mit elektrisch isolierendem Kontaktumfang aufweist und gegenüber dem unteren Kontaktelement (20) die obere Kontakteinrichtung (1) ein oberes Förderelement (11) in Form einer Rolle oder einer Walze mit elektrisch isolierendem Kontaktumfang aufweist.
Anlage gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Kontakteinrichtung (1) und die untere Kontakteinrichtung (2) entlang der inline-Transportrichtung (i) betrachtet mindestens zwei obere Kontaktelemente (10) und mindestens zwei untere Kontaktelemente (20) aufweist, deren Abstand entlang der inline-Transportrichtung (i) kleiner ist als die Abmessung der zu prozessierenden Wafersolarzelle (W).
Anlage gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage eine Lasereinrichtung (4) aufweist, die einen Laserstrahl quer zur inline-Transportrichtung (i) über eine Frontseite der Wafersolarzelle bewegt oder projiziert.
Inline-Produktionsvorrichtung für eine Wafersolarzelle (W) mit einer Anlage gemäß einem der vorangehenden Ansprüche.
Herstellungsverfahren für eine Wafersolarzelle (W) unter Einsatz einer Anlage gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 oder der Inline-Produktionsvorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei eine inline-Transportgeschwindigkeit der Wafersolarzellen (W) entlang der inline-Transportrichtung (i) von 0,1 bis 60 m/min, bevorzugt von 3 bis 20 m/min und besonders bevorzugt von 6 bis 20 m/min realisiert wird.