DE102022113753A1

DE102022113753A1 - Verfahren zur Herstellung eines Solarzellenmoduls

Info

Publication number: DE102022113753A1
Application number: DE102022113753.8A
Authority: DE
Inventors: Jan Tobias Paschen; Elmar Lohmüller; Puzant Baliozian; Jan Nekarda; Andreas Brand; Florian Clement; Tobias Fellmeth
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2022-05-31
Filing date: 2022-05-31
Publication date: 2023-11-30
Also published as: WO2023232378A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Solarzellenmoduls, mit den Verfahrensschritten Bereitstellen eines Solarzellensubstrats (1) mit einer Mehrzahl von Solarzellen (2), wobei die Solarzellen (2) jeweils an einer Verbindungsseite des Solarzellensubstrats (1) zumindest eine metallische p-Kontaktierungsstruktur (5) der p-Polarität und zumindest eine metallische n-Kontaktierungsstruktur der n-Polarität aufweisen und Zerteilen des Solarzellensubstrats (1), um die Mehrzahl von Solarzellen (2) zu Vereinzeln und Ausbilden von elektrisch leitenden Verbindungen zwischen benachbarten Solarzellen (2) mittels Anordnen elektrisch leitender , flexibler Zellverbinder (6) an der Verbindungsseite, welche jeweils zumindest eine Kontaktierungsstruktur einer Solarzelle (2) mit zumindest einer Kontaktierungsstruktur einer benachbarten Solarzelle (2) elektrisch leitend verbinden, wobei die Anordnung der Solarzellen (2) beibehalten wird.

Description

Zur Verringerung der Herstellungskosten werden photovoltaische Solarzellen zunehmend auf größeren Substraten hergestellt. Es ist für viele Anwendungen jedoch wünschenswert, dass die Solarzellenfläche der in einem Solarzellenmodul integrierten Solarzelle kleiner ist als die Fläche des Substrats bei Herstellung der Solarzelle. Dies ist darin begründet, dass Solarzellen vergleichsweise hohe Ströme und niedrige Spannungen liefern und es daher vorteilhaft ist, bei einer gegebenen Fläche mehrere kleinere Solarzellen in Reihe zu schalten, um eine größere Ausgangsspannung zu erzielen.
Es ist daher bekannt, auf einem Solarzellensubstrat mehrere Solarzellen auszubilden und anschließend das Solarzellensubstrat zu zerteilen, um die Solarzellen zu vereinzeln.
Insbesondere für die autarke Stromversorgung kleinerer elektronischer Geräte besteht Bedarf nach einem Verfahren zur kostengünstigen Herstellung von Solarzellenmodulen mit hoher Ausgangsspannung.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstiges Verfahren zur Herstellung eines robusten Solarzellenmoduls mit hohen Ausgangsspannungen zur Verfügung zu stellen.
Gelöst ist diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Unteransprüchen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Solarzellenmoduls weist folgende Verfahrensschritte auf:

In einem Verfahrensschritt A erfolgt ein Bereitstellen eines Solarzellensubstrats mit einer Mehrzahl von Solarzellen, wobei die Solarzellen jeweils an einer Verbindungsseite des Solarzellensubstrats zumindest eine metallische p-Kontaktierungsstruktur der p-Polarität und zumindest eine metallische n-Kontaktierungsstruktur der n-Polarität aufweisen. Die Solarzellen des Solarzellensubstrats sind somit als einseitig kontaktierbare Solarzellen ausgebildet.

In einem Verfahrensschritt B erfolgt ein Zerteilen des Solarzellensubstrats, um die Mehrzahl von Solarzellen zu vereinzeln und ein Ausbilden von elektrisch leitenden Verbindungen zwischen benachbarten Solarzellen mittels Anordnen elektrisch leitender, flexibler Zellverbinder an der Verbindungsseite. Die Zellverbinder verbinden jeweils zumindest eine Kontaktierungsstruktur einer Solarzelle mit zumindest einer Kontaktierungsstruktur einer benachbarten Solarzelle elektrisch leitend. In Verfahrensschritt B wird die Anordnung der Solarzellen beibehalten.
Bei photovoltaischen Solarzellen erfolgt typischerweise eine Reihenschaltung der Solarzellen in einem Solarzellenstrang („string“). Bei typischen Solarzellenstrukturen ist es daher notwendig, einen Zellverbinder von der Vorderseite einer Solarzelle zur Rückseite einer benachbarten Solarzelle zu führen, um eine elektrische Reihenschaltung auszubilden. Das erfindungsgemäße Verfahren verwendet hingegen sogenannten einseitig kontaktierbare Solarzellen, bei denen metallische Kontaktierungsstrukturen beider Polaritäten auf einer Seite angeordnet sind.
Es sind Solarzellenstrukturen bekannt, welche als rückseitenkontaktierbare Solarzellenstrukturen bezeichnet werden. Rückseitenkontaktierbare Solarzellen weisen an einer Rückseite der Solarzelle sowohl zumindest eine metallische p-Kontaktierungsstruktur der p-Polarität als auch zumindest eine metallische n-Kontaktierungsstruktur der n-Polarität auf. Die Verschaltung rückseitenkontaktierbarer Solarzellen kann somit vollständig an der Rückseite erfolgen, sodass keine Zellverbinder von der Vorderseite einer Solarzelle zur Rückseite einer benachbarten Solarzelle geführt werden müssen.
Es sind verschiedene rückseitenkontaktierbare Solarzellenstrukturen bekannt: Bei Rückseitenkontaktsolarzellen (RCC) befindet sich keine metallische Kontaktierungsstruktur auf der Vorderseite. Typischerweise sind bei solchen Solarzellen sowohl Emitter- als auch Basisbereiche an der Rückseite ausgebildet.
Eine Weiterbildung stellt die EWT (Emitter Wrap-Through)-Solarzellenstruktur dar. Bei einer EWT-Solarzelle befindet sich typischerweise ein Emitterbereich an der Vorderseite und es ist lokal an einer oder mehreren Stellen der Emitterbereich zu einem rückseitigen Emitterbereich geführt, sodass der rückseitige Emitterbereich mittels einer oder mehrerer metallischer Kontaktierungsstrukturen kontaktiert werden kann.
Eine weitere rückseitenkontaktierbare Solarzelle stellt die MWT (Metal Wrap-Through)- Solarzellenstruktur dar. Eine MWT-Solarzelle weist eine oder mehrere metallische Durchleitungen von der Vorder- zu der Rückseite auf, welche eine vorderseitige metallische Kontaktierungsstruktur mit einer rückseitigen metallischen Kontaktierungsstruktur elektrisch leitend verbinden.
All diesen Solarzellenstrukturen ist gemein, dass eine Verschaltung der Solarzellen in einem Solarzellenmodul und insbesondere eine Reihenschaltung in einem Solarzellenstrang ausschließlich an der Rückseite erfolgen kann. Es liegt im Rahmen der Erfindung, RCC, MWT, und/oder EWT-Solarzellen zur Ausbildung des Solarzellenmoduls zu verwenden. Ebenso können andere rückseitig verschaltbare Solarzellen verwendet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass kein zusätzliches Handling der vereinzelten Solarzellen zum Ausbilden des Solarzellenmoduls notwendig ist. Bei vorbekannten Verfahren werden die Solarzellen vereinzelt und in geänderter Anordnung und Reihenfolge in einer separaten Anlage zum Verschalten in einem Solarzellenmodul angeordnet. Hierfür müssen die Solarzellen transportiert werden, wobei insbesondere ein Risiko von Solarzellenbruch besteht und ein großer maschineller Aufwand erzeugt wird. Die Solarzellen müssen optisch erfasst werden, um sie präzise neu anordnen zu können. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist zwischen Vereinzeln der Solarzellen und Verschalten der Solarzellen im Solarzellenmodul kein Transport einzelner Solarzellen, keine Umordnung der Solarzellen, keine optische Erfassung und kein präzises anordnen notwendig, sodass Kosten eingespart werden und das Risiko von Solarzellenbruch verringert wird.
Darüber hinaus ergibt sich durch die Verwendung von flexiblen, elektrisch leitenden Zellverbindern eine Flexibilität bei Relativbewegung der Solarzellen zueinander, sodass mechanische Spannungen und hieraus entstehende Schäden wie Solarzellenbruch oder das Ablösen von Zellverbindern vermieden werden kann. Die Flexibilität der Zellverbinder kann durch Strukturierung, z.B. dem Einfügen von Dehnungsfalten, gesteigert werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die flexiblen Zellverbinder derart ausgebildet, dass eine Beabstandung der vereinzelten Solarzellen ermöglicht wird. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Zellverbinder vor Vereinzeln der Solarzellen angeordnet werden, da manche Vereinzelungsverfahren, insbesondere die Vereinzelung mittels TLS zu einer geringfügigen Bewegung und somit einer geringfügigen Beabstandung der Solarzellen führen. Es ist daher vorteilhaft, dass die flexiblen Zellverbinder Dehnungsschlitze aufweisen. Alternativ oder zusätzlich ist es vorteilhaft, dass die Zellverbinder eine oder mehrere Dehnungsfalten aufweisen.
Vorteilhafterweise erfolgt in Verfahrensschritt B das Anordnen der flexiblen Zellverbinder an der Verbindungsseite vor Vereinzeln der Solarzellen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Anordnung der Solarzellen relativ zueinander durch das Solarzellensubstrat fest vorgegeben ist. Vorteilhafterweise erfolgt das Vereinzeln der Solarzellen hierbei von der der Verbindungsseite gegenüberliegenden Seite des Solarzellensubstrats, um eine Beeinträchtigung der Zellverbinder bei dem Vereinzeln zu vermeiden.
In einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt in Verfahrensschritt B daher vor Anordnen der flexiblen Zellverbinder ein Ausbilden von Sollbruchlinien in dem Solarzellensubstrat, bevorzugt an der weniger Rekombinations-sensiblen Seite des Solarzellensubstrats. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Vereinzelung anschließend durch mechanisches Brechen an den Sollbruchlinien erfolgt.
Grundsätzlich liegt es im Rahmen der Erfindung, dass das Vereinzeln der Solarzellen mittels an sich bekannter Methoden zum Zerteilen eines Solarzellensubstrats, insbesondere eines Halbleiterwafers erfolgt. Besonders vorteilhaft ist es, dass in Verfahrensschritt B das Vereinzeln der Solarzellen mittels thermischer Laserseparation TLS erfolgt (TLS, „thermal laser separation“, wie in Zuhlke, 2009, „TLS-Dicing - An innovative alternative to known technologies“ 20 https://doi.org/10.1109/ASMC.2009.5155947 beschrieben). Die Verwendung von TLS zum Vereinzeln der Solarzellen stellt ein besonders schonendes Verfahren dar und ist daher insbesondere vorteilhaft, wenn wie zuvor beschrieben das Anordnen der flexiblen Zellverbinder vor Vereinzeln der Solarzellen erfolgt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt in Verfahrensschritt B das Anordnen der flexiblen Zellverbinder nach Vereinzeln der Solarzellen, wobei die Anordnung der Solarzellen mittels einer Haltevorrichtung nach dem Vereinzeln und während des Anordnens der flexiblen Zellverbinder beibehalten wird.
Diese vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist zwar den Nachteil auf, dass eine Haltevorrichtung benötigt wird, um ein Verschieben der vereinzelten Solarzellen vor Anordnen der flexiblen Zellverbinder zu vermeiden. Es ergibt sich jedoch der Vorteil, dass geringere Anforderungen an das zum Zerteilen des Solarzellensubstrats verwendete Verfahren bestehen, da kein Risiko der Beschädigung der Zellverbinder besteht. Ebenso besteht während des Zerteilens ein Bewegungsspielraum der vereinzelten Solarzellen, der nicht durch die Zellverbinder eingeschränkt ist. Dies ist insbesondere bei Verwendung des TLS-Prozesses für die Vereinzelung vorteilhaft.
Vorteilhafterweise wird eine Haltevorrichtung mit Ansaugöffnungen verwendet und das Solarzellensubstrat wird vor Vereinzeln der Solarzellen an der Haltevorrichtung angeordnet und mittels der Ansaugöffnungen an die Haltevorrichtung angesaugt, indem an den Ansaugöffnungen eine Druckdifferenz, bevorzugt mittels einer Saugpumpe, ausgebildet wird und das Ansaugen wird bevorzugt während des Vereinzelns und des Anordnens der flexiblen Zellverbinder beibehalten, um ein Verschieben der vereinzelten Solarzellen relativ zueinander zu vermeiden.
Zum Erzielen einer höheren Ausgangsspannung ist es vorteilhaft, dass zumindest eine Teilmenge der Solarzellen mittels der flexiblen Zellverbinder in Reihe geschaltet wird. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass zumindest bei einer Teilmenge der Solarzellen jede Solarzelle mit einer benachbarten Solarzelle elektrisch in Reihe geschaltet wird.
Für Stromversorgungen, insbesondere von elektronischen Geräten, ist es vorteilhaft, dass alle Solarzellen des Solarzellenmoduls elektrisch in Reihe geschaltet sind, um eine hohe Ausgangsspannung zu erzielen.
Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, dass das Solarzellenmodul mehrere parallel geschaltete Solarzellenstränge (strings) aufweist, wobei jeder Solarzellenstrang eine Mehrzahl in Reihe geschalteter Solarzellen aufweist. Die Solarzellenstränge sind bevorzugt parallel geschaltet.
Vorteilhafterweise erfolgt zumindest bei einer Teilmenge der Solarzellen die Kontaktierung mittels der flexiblen Zellverbinder an zwei senkrecht zueinander stehenden Kanten der Solarzelle. Vorteilhafterweise ist daher zumindest eine Teilmenge der, bevorzugt alle auf dem Solarzellensubstrat angeordneten Solarzellen derart ausgebildet, dass an der Rückseite metallische Kontaktierungsstrukturen der n-Polarität und der p-Polarität an zwei senkrecht zueinander stehenden Kanten der Solarzelle angeordnet sind.
Eine besonders kompakte Form mit einem Aspektverhältnis gleich 1 oder nahe 1 der Seiten des Solarzellenmoduls bei gleichzeitiger Reihenschaltung der Solarzellen wird durch eine mäandernde Reihenschaltung erzielt.
Vorteilhafterweise sind in zumindest einer ersten und einer zweiten Reihe angeordnet sind, wobei die beiden Reihen parallel verlaufend angeordnet sind und die Solarzellen mittels der flexiblen Zellverbinder mäandrierend miteinander verschaltet sind, insbesondere mäandrierend in Reihe miteinander verschaltet sind. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass wiederholend ein Verschaltungsschema wie folgt ausgebildet wird:

Eine erste Solarzelle einer ersten der beiden Reihen ist mit einer neben dieser Solarzelle in der zweiten Reihe angeordneten zweiten Solarzelle verschaltet, die zweite Solarzelle ist mit einer neben der zweiten Solarzelle in der zweiten Reihe liegenden dritten Solarzelle verschaltet, die dritte Solarzelle ist mit einer neben der dritten Solarzelle in der ersten Reihe liegenden vierten Solarzelle verschaltet und die vierte Solarzelle ist mit einer neben der vierten Solarzelle in der ersten Reihe liegenden fünften Solarzelle verschaltet. Die Verschaltung erfolgt bevorzugt jeweils mittels eines flexiblen, elektrisch leitenden Zellverbinders. Ausgehend von der fünften Solarzelle wird das Verschaltungsschema wiederholt, wobei die fünfte Solarzelle bei der Wiederholung die erste Solarzelle gemäß des vorgeschriebenen Schemas darstellt.

Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, dass die einzelnen Bögen der mäandrierenden Anordnung eine Amplitude mit einer Läge von mehr als zwei Solarzellen aufweisen. In diesem Fall ist bei der zuvor beschriebenen Anordnung somit zwischen der der ersten und der zweiten Reihe von Solarzellen zumindest eine weitere, dritte Reihe von Solarzellen parallel verlaufend angeordnet. Vorteilhafterweise ist das Verschaltungsschema bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung wie folgt: Die Verschaltung von erster und zweiter Solarzelle erfolgt mittelbar über die zwischen erster und zweiter Solarzelle in den Reihen zwischen erster und zweiter Reihe liegenden benachbarten Solarzellen und die Verschaltung von dritter und vierter Solarzelle erfolgt mittelbar über die zwischen dritter und vierter Solarzelle in den Reihen zwischen zweiter und erster Reihe liegenden benachbarten Solarzellen.
Besonders vorteilhaft ist es, dass die Solarzellen in zumindest vier parallelen Reihen angeordnet sind, dass zumindest zwei parallel verlaufende mäandrierende Verschaltungen der Solarzelle ausgebildet werden und dass eine Mehrzahl von elektrischen Querverbindungen mittels der flexiblen Zellverbinder ausgebildet werden, welche die mäandernden Verschaltungen der Solarzelle elektrisch leitend miteinander verbinden.
Bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung werden somit mehrere mäandernde Verschaltungen parallel nebeneinander angeordnet. Jede dieser mäandernden Verschaltungen weist zumindest zwei parallele Reihen von Solarzellen auf. Es liegt im Rahmen der Erfindung, wie zuvor beschrieben die mäandernden Verschaltungen mit Amplituden mit einer Länger von mehr als zwei Solarzellen auszubilden, so dass jede mäandernde Verschaltung mehr als zwei parallele Reihen von Solarzellen aufweist. Wesentlich ist bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung, dass elektrische Querverbindungen zwischen benachbarten mäandernden Verschaltungen ausgebildet werden, bevorzugt an den einander zugewandten Bögen der mäandernden Verschaltungen. Diese Querverbindungen weisen jeweils zu einem Beginn der mäandernden Verschaltungen die gleiche Anzahl von Solarzellen auf und befinden sich somit auf dem gleichen Spannungsniveau. Vorteilhaft an diesen elektrischen Querverbindungen ist, dass eine zusätzliche Ausfallsicherheit gegeben ist, im Falle einer Beschädigung der elektrisch leitenden Verbindungen durch die flexiblen Zellverbinder, einer Beschädigung der Solarzellen und/oder einer teilweisen Abschattung.
Zur Erhöhung des Wirkungsgrads der vereinzelten Solarzellen ist es vorteilhaft, dass in Verfahrensschritt B eine Kantenpassivierung der vereinzelten Solarzellen erfolgt, um eine Ladungsträgerrekombination an den umlaufenden Kanten der Solarzellen, welche bei der Vereinzelung entstehen, zu verringern. Vorteilhafterweise erfolgt die Kantenpassivierung wie folgt: Die Kantenpassivierung kann durch das Aufbringen dielektrischer Schichten mit Hilfe von Abscheidetechniken zur Schaffung einer geringeren Defektdichte (chemische Passivierung) und/oder durch Feldeffektpassivierung mit festen Ladungen erfolgen. Es liegt im Rahmen der Erfindung eine der Schichten aus der Gruppe Aluminiumoxidschicht, Siliziumnitridschicht, Siliziumoxidschicht zur Kantenpassivierung zu verwenden.
Die Kantenpassivierung kann nach Vereinzeln der Solarzellen und vor dem Verschalten der Solarzellen mittels der flexiblen Zellverbinder erfolgen, um eine Beeinträchtigung der Zellverbinder durch das Kantenpassivierungsverfahren zu vermeiden.
Vorteilhafterweise erfolgt nach Anordnen der flexiblen Zellverbinder und vor Durchführen der Kantenpassivierung eine Öffnung des Solarzellenmoduls an zumindest einem Teilbereich der Solarzellenreihen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass benachbarte Solarzellen während der Kantenpassivierung keine parallel nebeneinanderliegende Kanten aufweisen, sondern die Kanten dieser benachbarten Solarzellen einen Öffungswinkel einschließen, so dass eine gleichmäßigere und/oder schnellere Abscheidung einer Passivierungsschicht zur Kantenpassivierung erfolgen kann.
Es ist daher vorteilhaft, dass nach Anordnen der flexiblen Zellverbinder und vor Durchführen der Kantenpassivierung das Solarzellenmodul derart angeordnet wird, dass zumindest zwei benachbarte Reihen von Solarzellen mit den einander zugewandten Kanten V-förmig geöffnet sind, insbesondere einen Öffnungswinkel im Bereich 3° bis 180°, bevorzugt im Bereich 5° bis 30° aufweisen. Hierdurch ergibt sich eine bessere Angriffsfläche zum Abscheiden der Passivierungsschicht.
Insbesondere ist es vorteilhaft, dass vor Durchführung der Kantenpassivierung das Solarzellenmodul auf eine Kantenpassivierungsauflage mit einer konvexen Auflagefläche, insbesondere einer einachsig konvexen Auflagefläche aufgelegt wird. Insbesondere ist die Verwendung einer als allgemeiner Zylinder, insbesondere als halber Kreiszylinder, d.h. allgemeiner Zylinder mit einer halbkreisförmigen Querschnittsfläche ausgebildeten Kantenpassivierungsauflage vorteilhaft.
Die Verwendung einer Kantenpassivierungsauflage mit einer konvexen Auflagefläche ermöglicht in einfacher Weise, dass entlang mehrere Gruppen benachbarter Solarzellen, insbesondere mehrere parallel verlaufende Reihen von Solarzellen gleichzeitig mit den einander zugewandten Kanten V-förmig geöffnet sind und somit eine bessere Angriffsfläche zum Abscheiden der Passivierungsschicht bieten.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung einer Kantenpassivierungsauflage mit einer einachsig konvexen Auflagefläche. Durch Auflegen des Solarzellenmoduls auf solch eine Kantenpassivierungsauflage kann in einfacher Weise an einer Mehrzahl, insbesondere an allen parallel zur der Achse der konvexen Auflagefläche der Kantenpassivierungsauflage verlaufenden Reihen jeweils eine V-förmige Öffnung, insbesondere ein Öffnungswinkel wie zuvor beschrieben ausgebildet werden. In einer vorteilhaften Weiterbildung wird nach Durchführen eines ersten Kantenpassivierungsschritts das Solarzellenmodul um 90° gedreht auf die Kantenpassivierungsauflage oder eine weitere Kantenpassivierungsauflage aufgelegt, so dass V-förmige Öffnungen an den einander zugwandten Kanten von Solarzellenreihen ausgebildet werden, die senkrecht zu den Solarzellenreihen des ersten Schritts verlaufen. Anschließend wird erneut eine Kantenpassivierung mit Abscheiden einer Passivierungsschicht ausgeführt.
Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform kann somit eine hochwertige Kantenpassivierung in zwei Passivierungsschritten erfolgen.
Es ist daher vorteilhaft, dass nach Anordnen der flexiblen Zellverbinder (6) und vor Durchführen der Kantenpassivierung zumindest zwei Kantenpassivierungsschritte durchgeführt werden, wobei in einem ersten Kantenpassivierungsschritt das Solarzellenmodul derart angeordnet wird, dass zumindest eine erste Gruppe von zwei benachbarten Reihen von Solarzellen mit den einander zugewandten Kanten V-förmig geöffnet sind, insbesondere einen Öffnungswinkel im Bereich 3° bis 180°, bevorzugt im Bereich 5° bis 30° aufweisen und in einem zweiten Kantenpassivierungsschritt das Solarzellenmodul derart angeordnet wird, dass zumindest eine zweite Gruppe von zwei benachbarten Reihen von Solarzellen mit den einander zugewandten Kanten V-förmig geöffnet sind, insbesondere einen Öffnungswinkel im Bereich 3° bis 180°, bevorzugt im Bereich 5° bis 30° aufweisen, wobei die Reihen der ersten Gruppe senkrecht zu den Reihen der zweiten Gruppe verlaufen.
Die flexiblen Zellverbinder sind bevorzugt auf Metallfolie ausgebildet und weisen bevorzugt eine Dicke im Bereich 5 µm bis 50 µm auf. Es liegt im Rahmen der Erfindung, die Zellverbinder aus Aluminiumfolie auszubilden. Ebenso können die Zellverbinder aus Metallfolien anderer Metalle, insbesondere aus Kupferfolie ausgebildet sein. Weiterhin liegt es im Rahmen der Erfindung, die Zellverbinder aus einer mit einer oder mehreren Metallschichten beschichteten Folie auszubilden. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die flexiblen Zellverbinder mit einer Klebeschicht ausgebildet sind, insbesondere eine Klebeschicht aus Leitkleber aufweisen. Hierdurch ergibt sich eine einfache Handhabung, da ein mechanisches oder elektrisch leitendes Anordnen der Zellverbinder an den Solarzellen auch ohne Wärmeeinwirkung insbesondere ohne die Verwendung von Laserstrahlung erfolgen kann.
Eine besonders gute Angriffsfläche an den Kanten zum Abscheiden einer Passivierungsschicht ergibt sich, wenn vor Abscheiden der Passivierungsschicht eine Faltung des Solarzellenmoduls erfolgt, so dass zumindest für eine Teilmenge der Solarzellen die Kante parallel über oder unter der Kante der benachbarten Solarzelle liegt, die Kanten somit einen Winkel von 180° einschließen.
Vorteilhafterweise erfolgt daher nach Anordnen der flexiblen Zellverbinder und vor Durchführen der Kantenpassivierung eine Faltung des Solarzellenmoduls, so dass zumindest eine Teilmenge der Solarzellen mit aneinanderlegenden Vorder- oder aneinanderlegenden Rückseiten angeordnet sind. Die Faltung erfolgt somit entlang einer oder mehrerer Trennlinien, entlang derer das Solarzellensubstrat zerteilt wurde. Aufgrund des Verbindens der Solarzellen mittels flexibler Zellverbinder kann auch nach Anordnen der Zellverbinder das Solarzellenmodul entlang der Trennlinien gefaltet werden, so dass die Solarzellen, welche der Faltungslinie gegenüberliegen, mit Vorder- oder Rückseite aneinanderliegen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Kanten der Solarzellen nach der Faltung nach außen zeigen und somit eine bessere Angriffsfläche zum Abscheiden einer Passivierungsschicht zur Kantenpassivierung bieten.
Das mechanische und elektrisch leitende Anordnen der Zellverbinder an den metallischen Kontaktierungsstrukturen der Solarzellen erfolgt bevorzugt mittels Wärmeeinwirkung, insbesondere bevorzugt durch teilweises Aufschmelzen des Zellverbinders an den Kontaktbereich des Zellverbinders zu der metallischen Kontaktierungsstruktur der Solarzelle.
Vorteilhafterweise erfolgt eine lokale Erwärmung mittels elektromagnetischer Strahlung, insbesondere bevorzugt mittels Laserstrahlung, besonders bevorzugt im Wellenlängenbereich 350 nm-1100 nm, um die Absorption je nach nach Zellverbindermaterial gut einzustellen.
Bei Ausbilden der Zellverbinder aus Aluminiumfolie ist die Verwendung eines nd-yag-Lasers mit einer Wellenlänge von 1064 nm zur lokalen Erwärmung vorteilhaft.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist beliebig skalierbar; es können somit Solarzellenmodule mit einer geringen Anzahl an Solarzellen und ebenso Solarzellenmodule mit einer großen Anzahl an Solarzellen hergestellt werden. Vorteilhafterweise weist das bereitgestellte Solarzellensubstrat und somit auch das mittels des Verfahrens hergestellte Solarzellenmodul zumindest vier, bevorzugt zumindest acht, weiter bevorzugt zumindest zehn, insbesondere bevorzugt zumindest 20 Solarzellen auf.
Vorteilhafterweise sind die Solarzellen auf dem Solarzellensubstrat und somit auch auf dem mit dem Verfahren hergestellten Solarzellenmodul zumindest in zwei Reihen angeordnet, insbesondere bevorzugt zumindest in zwei geradlinigen parallelen Reihen. Das Solarzellenmodul weist somit bevorzugt zumindest zwei, bevorzugt zumindest vier parallel angeordnete Reihen von Solarzellen auf, wobei jede Reihe bevorzugt zumindest zwei, insbesondere bevorzugt zumindest vier Solarzellen aufweist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zum Anordnen der flexiblen Zellverbinder vor Vereinzeln der Solarzellen eine Zellverbinderfolie an die Verbindungsseite des Solarzellensubstrats angeordnet und die Zellverbinderfolie wird anschließend zerteilt, um die Zellverbinder auszubilden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass nicht einzelne Zellverbinder gehandhabt werden müssen, sondern großflächig, bevorzugt ganzflächig die Verbindungsseite des Solarzellensubstrats bedeckend eine Zellverbinderfolie, bevorzugt eine Metallfolie an der Verbindungsseite angeordnet wird und anschließend die Zellverbinderfolie zerteilt wird. Eine besonders einfache Ausgestaltung ergibt sich, wenn für das Zerteilen der Zellverbinderfolie Laserstrahlung verwendet wird. Vorteilhafterweise wird nach Anordnen der Zellverbinderfolie und vor Zerteilen der Zellverbinderfolie zur Ausbildung der Zellverbinder die elektrische und mechanische Verbindung der Zellverbinder mit den Solarzellen ausgebildet, insbesondere bevorzugt mittels Laserstrahlung, so dass bei Zerteilen der Zellverbinderfolie die Zellverbinder bereits an der Verbindungsseite des Solarzellensubstrats haften.
Vorteilhafterweise wird die Zellverbinderfolie mittels Unterdruck formschlüssig an das Solarzellensubstrat angelegt. Insbesondere ist es vorteilhaft, eine Auflage für das Solarzellensubstrat zu verwenden, welche umlaufend um den Rand des Solarzellensusbtrats eine Mehrzahl von Ansaugöffnungen aufweist, und die Zellverbinderfolie das Solarzellensubstrat und die Ansaugöffnungen überdeckend angeordnet wird, so dass durch Ansaugen der Zellverbinderfolie mittles der Ansaugöffnungen ein formschlüssiges Anlegen der Zellverbinderfolie an das Solarzellensubstrat erzielt wird.
Weitere vorteilhafte Merkmale und Ausgestaltungen werden im Folgenden anhand der Figuren und von Ausführungsbeispielen beschrieben. Dabei zeigt:

1 bis 3 Verfahrensschritte eines ersten Ausschussbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
4 das Endergebnis einer Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels;
5 das Endergebnis einer weiteren Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels;
6 bis 8 Zellverbinder, welche eine Beabstandung der vereinzelten Solarzellen ermöglichen,
9 bis 11 das Endergebnis einer weiteren Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels, mit mehreren nebeneinanderliegenden mäandernden Verschaltungen und elektrischen Querverbindern und
12 eine weitere Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels mit Kantenpassivierung.

Sämtliche Figuren zeigen schematische, nicht maßstabsgetreue Darstellungen. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleich oder gleich wirkende Elemente.
In den 1 - 3 sind Teilschritte eines ersten Aufführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
In einem Verfahrensschritt erfolgt das Bereitstellen eines Solarzellensubstrats 1 mit einer Mehrzahl an Solarzellen 2.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Solarzellen 2 als MWT-Solarzellen ausgebildet. In 1 ist eine Draufsicht von oben auf eine Vorderseite des Solarzellensubstrats 1 gezeigt, bei welchem zu den vier Solarzellen 2 des Solarzellensubstrats 1 jeweils eine metallische Vorderseitenkontaktierungsstruktur 3 auf der Vorderseite angeordnet ist. Die Vorderseitenkontaktierungsstruktur 3 jeder Solarzelle 2 weist eine Mehrzahl parallel angeordneter metallischer Kontaktierungsfinger auf, die durch einen senkrecht zu den Kontaktierungsfingern angeordneten metallischen Kontaktierungsbus elektrisch leitend verbunden sind. Die Vorderseitenmetallisierungen der Solarzellen 2 sind somit in an sich bekannter Weise kammartig ausgebildet. An den Busbars der Vorderseitenmetallisierungen 3 der Solarzellen 2 sind jeweils zwei Durchmetallisierungen 4 angeordnet. Die Durchmetallisierungen 4 sind als zylindrische metallische elektrisch leitende Verbindungen ausgebildet, welche die Vorderseitenkontaktierungsstruktur 3 mit der Rückseite elektrisch leitend verbinden, sodass die Vorderseitenkontaktierungsstruktur 3 rückseitig kontaktierbar ist, wie nachfolgend näher erläutert.
2 zeigt eine Draufsicht auf die Rückseite des in 1 dargestellten Solarzellensubstrats 1.
An der Rückseite jeder Solarzelle 2 ist eine Mehrzahl geradliniger parallel angeordneter metallischer Kontaktierungsfinger angeordnet, welche mit einer Basis der Solarzelle 2 elektrisch leitend verbunden sind. Die in 2 dargestellten Kontaktierungsfinger stellen somit jeweils eine p-Kontaktierungsstruktur der Solarzelle 2 dar. Exemplarisch ist bei jeder Solarzelle 2 eine p-Kontaktierungsstruktur mit dem Bezugszeichen 5 gekennzeichnet.
Zusätzlich ist in 2 ersichtlich, dass an der Rückseite die Durchmetallisierungen 4, welche mit den Vorderseitenkontaktierungsstrukturen 3 elektrisch leitend verbunden sind, kontaktierbar sind. Der an der Rückseite offenliegende Bereich der Durchmetallisierung 4 stellt somit die rückseitige n-Kontaktierungsstruktur der Solarzellen 2 dar.
In einem Verfahrensschritt B werden bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nun flexible, elektrisch leitende Zellverbinder 6 angeordnet, um elektrisch leitende Verbindungen zwischen benachbarten Solarzellen 2 auszubilden. Die Rückseite des Solarzellensubstrats 1 stellt somit die Verbindungsseite dar.
Zur besseren Übersichtlichkeit sind die Umrandungen der Zellverbinder 6 gestrichelt dargestellt.
Die Zellverbinder 6 sind derart angeordnet, dass einerseits eine elektrisch leitende Verbindung eines Zellverbinders 6 mit allen p-Kontaktierungsstrukturen 5 einer Solarzelle 2 und andererseits eine elektrisch leitende Verbindung dieses Zellverbinders mit allen Durchmetallisierungen 4 einer benachbarten Solarzelle 2 ausgebildet ist.
Das Anordnen der Zellverbinder erfolgt, indem die Zellverbinder an den vorgesehenen Ort aufgelegt werden und anschließend mittels Laserstrahlung an den Kontaktierungspunkten zu den p-Kontaktierungsstrukturen 5 und den Durchmetallisierungen 4 mittels teilweisem Aufschmelzen der als Metallfolie ausgebildeten Zellverbinder 6 eine mechanische und elektrisch leitende Verbindung ausgebildet wird.
Wie in 3 ersichtlich, erfolgt somit mittels der Zellverbinder 6 eine Reihenschaltung der vier Solarzellen 2. Zusätzlich sind zwei ebenfalls als Metallfolie ausgebildete und somit flexible, elektrisch leitende Modulverbinder 7 angeordnet, welche eine Verschaltung der in 3 gezeigten Anordnung mit externen Anschlüssen oder mit weiteren Modulkomponenten ermöglichen.
Nach Anordnen der Zellverbinder 6 und der Modulverbinder 7 erfolgt ein Zerteilen des Solarzellensubstrats 1 um die vier Solarzellen 2 zu vereinzeln. Das Zerteilen erfolgt entlang der mit A und B gekennzeichneten Linien, wobei vorliegend von der Vorderseite des Solarzellensubstrats ein Zerteilen mittels TLS erfolgt.
In einer Abwandlung des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiels wird das Solarzellensubstrat 1 auf eine Haltevorrichtung mit einer Mehrzahl von Ansaugöffnungen aufgelegt, wobei die Haltevorrichtung derart ausgebildet ist, dass jeder Solarzelle 2 auf einer Mehrzahl von Ansaugöffnungen aufliegt. Mittels Ansaugen, d. h. Erzeugen einer Druckdifferenz an den Ansaugöffnungen, wird das Substrat an der Haltevorrichtung fixiert. Anschließend erfolgt von der Rückseite des Solarzellensubstrats 2 ein Zerteilen des Solarzellensubstrats, um die vier Solarzellen 2 zu vereinzeln, wobei bei dieser Abwandlung das Zerteilen mittels einer Chipsäge (dicing) erfolgt. Nach Vereinzeln der Solarzellen 2 erfolgt das Anordnen der Zellverbinder 6 und Modulverbinder 7 wie zuvor beschrieben und anschließend wird das Ansaugen beendet.
In 4 ist das Ergebnis einer Weiterbildung des ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt:

Bei dieser Weiterbildung wird in Verfahrensschritt A ein Solarzellensubstrat 2 bereitgestellt, welches zwei parallele Reihen von jeweils sechs Solarzellen 2 aufweist. Exemplarisch sind in 4 die beiden gemäß der Darstellung obenliegenden Solarzellen mit dem Bezugszeichen 2 gekennzeichnet.

Die Solarzellen 2 sind somit in 2 parallel verlaufenden Reihen angeordnet und werden mittels der flexiblen Zellverbinder 6 mäandrierend miteinander verschaltet:

Eine erste Solarzelle 2a ist mit einem Zellverbinder 6 mit einer neben der Solarzelle 2a in der in der zweiten Reihe angeordneten zweiten Solarzelle 2b in Reihe geschaltet. Die zweite Solarzelle 2b ist mit einem Zellverbinder 6 mit einer neben der zweiten Solarzelle 2b in der zweiten Reihe liegenden dritten Solarzelle 2c in Reihe geschaltet. Die dritte Solarzelle 2c ist mit einer neben der dritten Solarzelle in der ersten Reihe liegenden vierten Solarzelle 2d in Reihe geschaltet. Und die vierte Solarzelle 2d ist mit einer neben der vierten Solarzelle in der ersten Reihe liegenden fünften Solarzelle 2e in Reihe geschaltet. Dieses Verschaltungsschema setzt sich in der Darstellung gemäß 4 nach oben fort, mit der fünften Solarzelle 2e als erste Solarzelle gemäß dem vorgeschriebenen Verschaltungsschema.

Im Ergebnis ist bei dem in 4 dargestellten Verschaltungsschema eine Reihenschaltung der zwölf Solarzellen 2 des Solarzellenmoduls ausgebildet.
Anschließend erfolgt wie zuvor bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ein Zerteilen des Solarzellensubstrats mittels TLS von der Vorderseite an den Trennlinien zwischen den Solarzellen 2.
5 zeigt eine weitere Abwandlung des zu den 1 bis 3 beschriebenen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei dieser Abwandlung werden Rückseitenkontaktzellen (RCC) verwendet. Diese Solarzellen weisen an der Rückseite zwei kammartige, ineinander verschränkte metallische Kontaktierungsstrukturen auf. Die kammartigen Kontaktierungsstrukturen weisen jeweils mehrere parallel verlaufende Kontaktierungsfinger und einen senkrecht zu den Kontaktierungsfingern verlaufenden Busbar auf, der die Kontaktierungsfinger elektrisch leitend verbindet.
Eine n-Kontaktierungsstruktur 8 weist die n-Polarität auf und entsprechend eine p-Kontaktierungsstruktur 5 die p-Polarität. An den Vorderseiten der RCC-Solarzellen sind keine metallischen Kontaktierungsstrukturen angeordnet.
Gemäß dieser Abwandlung sind die Solarzellen entlang einer Linie angeordnet, so dass bei zwei benachbarten Solarzellen jeweils ein Busbar einer p-Kontaktierungsstruktur 5 eine Busbar einer n-Kontaktierungsstruktur 8 gegenüberliegt. Mittels der flexiblen Zellverbinder 6 erfolgt eine Verbindung von jeweils zwei benachbarten Solarzellen und somit eine Reihenverschaltung. An den Enden ist jeweils ein Modulverbinder 7 angeordnet.
In einer weiteren Abwandlung werden MWT-Solarzellen verwendet, welche an der Rückseite das zuvor beschriebene und in 5 gezeigte Kontaktierungsschema aufweisen. Die MWT-Solarzellen weisen ebenfalls keine metallische Kontaktierungsstruktur an den Vorderseiten auf. Die MWT-Solarzellen weisen an der Vorderseite einen Emitter auf, welcher im Unterschied zu den RCC-Solarzellen sich über einen Emitterverbindungsbereich zu einem rückseitigen Emitter erstreckt.
In den 6 bis 8 sind Ausführungsbeispiele von Zellverbindern gezeigt, welche eine geringfügige Beabstandung der vereinzelten Solarzellen ermöglichen. Vorteilhafterweise werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren daher Zellverbinder gemäß 6 verwendet und/oder die Zellverbinder gemäß 7 oder 8 angeordnet.
6 zeigt einen vorliegend rechteckigen flexiblen Zellverbinder, welcher durch schräge Linien gekennzeichnete Dehnungsschlitze aufweist. Diese Schlitze ermöglichen somit in geringem Umfang eine Längen- oder Breitenänderung des Zellverbinders.
In 7 ist schematisch ein die Rückseite von zwei nebeneinanderliegenden Solarzellen verbindender flexibler Zellverbinder 6 gezeigt, welcher mit einer Längenreserve angeordnet ist und somit eine Dehnungsfalte ausbildet. Zur besseren Darstellung ist die Dehnungsfalte nicht maßstabsgetreu dargestellt. Vorteilhaft ist die Ausbildung kleinerer Dehnungsfalten mit kürzeren Längenreserven, als in 7 gezeigt.
In 8 ist eine Variante eines Zellverbinders 6 mit mehreren Dehnungsfalten gezeigt, welche ein Zickzack-Muster im Querschnitt ausbilden. In einer alternativen Ausgestaltung zu dem in 8 gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die Ausbildung der Zellverbinder mit mehreren Dehnungsfalten, welche eine Wellenform ausbilden.
Auch die Ausgestaltung und Anordnung der Zellverbinder gemäß 6 bis 8 ermöglichen somit eine Beabstandung der Solarzellen 2.
Die Verwendung und Ausbildung von Zellverbindern 6 gemäß den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen gemäß der 6 bis 8 ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Zellverbinder vor Vereinzeln der Solarzellen angebracht werden, so dass während des Vereinzelungsprozesses, d.h. während des Trennens des Solarzellensubstrats 1 eine geringfügige Verschiebung und Beabstandung der Solarzellen ermöglicht wird. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn wie in dem Ausführungsbeispiel zuvor beschrieben, das Zerteilen des Solarzellensubstrats mittels TLS erfolgt.
In den 9 bis 11 ist das Endergebnis einer weiteren Abwandlung des zu den 1 bis 3 beschriebenen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Bei dieser Abwandlung werden mäandrierende Reihenschaltungen wie in 4 gezeigt ausgebildet. Die Solarzellen sind vorliegend jedoch in einer Matrix von 6x6 und somit insgesamt 36 Solarzellen angeordnet, wobei gemäß den Darstellungen in den 9 bis 11 drei parallel und gemäß den Darstellungen in den Figuren waagrecht verlaufende mäandrierende Verschaltungen ausgebildet wurden.
In 9 ist die Rückseitenansicht der separierten Solarzellen 2, welche mäandrierend in drei Strings in Reihe mittels flexibler Zellverbinder 6 verschaltet wurden, wobei an den Enden jeweils Modulverbinder 7 angeordnet sind. Die oberen beiden mäandrierenden Reihenschaltungen weisen gemeinsame Modulverbinder 7 auf. Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit sind lediglich exemplarisch Solarzellen 2, Zellverbinder 6 und Modulverbinder 7 mit Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Modulverbinder und Zellverbinder sind jeweils durch gestrichelte Linien dargestellt.
Die Solarzellen 2 sind wie zu den 1 bis 4 beschrieben als MWT-Solarzellen ausgebildet und weisen die zu den 1 bis 4 beschriebenen metallischen Kontaktierungsstrukturen auf, insbesondere die dort beschriebenen p-Kontaktierungsstrukturen 5 und Durchmetallisierungen 4.
In 11 ist entsprechend eine Vorderseitenansicht des Solarzellenmoduls gezeigt.
10 zeigt ein Verschaltungsschema der in 9 gezeigten Rückseitenansicht, wobei jeweils mäandrierende Reihenverschaltungen durch gepunktete Linien dargestellt sind. Wie in 10 ersichtlich, wurden mittels der flexiblen Zellverbinder 6 drei parallel verlaufende, gemäß der Darstellung in 10 waagrecht verlaufende mäandrierende Reihenverschaltungen ausgebildet, wobei jede Reihenverschaltung zwölf Solarzellen aufweist und somit eine Stringlänge von zwölf Solarzellen 2.
Wesentlich ist, dass die in 9 mit Bezugszeichen 9 bezeichneten flexiblen Zellverbinder eine Doppelfunktion aufweisen: Die Zellverbinder 9 verbinden einerseits elektrisch leitend zwei waagrecht nebeneinanderliegende Solarzellen der jeweiligen Solarzellenstrings. Darüber hinaus sind diese Zellverbinder 9 zusätzlich als Querverbinder ausgebildet und verbinden elektrisch leitend jeweils einander zugewandte Bögen der mäandrierenden Serienverschaltungen. Diese elektrisch leitende Querverbindung der Querverbinder 9 ist in 10 jeweils als durchgezogene Linie dargestellt.
Ausgehend von den in den Darstellungen gemäß den 9 bis 11 links liegenden Modulverbindern 7 weisen die Querverbinder zu den Modulverbindern 7 in beiden mäandrierenden Strings, welche durch die Querverbinder 9 elektrisch leitend verbunden werden, jeweils die gleiche Anzahl von Solarzellen auf, so dass die Querverbinder somit die Solarzellenstrings jeweils an gleichen Spannungspotentialen elektrisch leitend verbinden.
In 12 ist ein Kantenpassivierungsschritt einer Abwandlung des zu den 9-11 beschriebenen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Bei der vorliegenden Abwandlung wird ein Solarzellenmodul gemäß den Darstellungen in den 9-11 mit 6 Reihen von jeweils 6 Solarzellen 2 ausgebildet.
Nach ausbilden des Solarzellenmoduls wird das Solarzellenmodul mit der Verbindungsseite auf eine Kantenpassivierungsauflage 10 aufgelegt. Die Kantenpassivierungsauflage 10 ist als halber Kreiszylinder ausgebildet und das Solarzellenmodul wird auf die konvexe Auflagefläche der Kantenpassivierungsauflage 10 aufgelegt. Wie in 12 ersichtlich, erfolgt durch das Auflegen des Solarzellenmoduls auf die Kantenpassivierungsauflage 10 ein ausbilden von V-förmigen Öffnungen an den einander zugewandten Kanten jeweils zweier benachbarter Reihen von Solarzellen 2.12 zeigt eine Schnittzeichnung, wobei die Zeichenebene senkrecht zur Zylinderachse der Kantenpassivierungsauflage 10 verläuft. Entsprechend verlaufen auch die Reihen von Solarzellen 2 gemäß der vorherigen Beschreibung senkrecht zur Zeichenebene bei der Darstellung gemäß 12.da die Solarzellen 2 mit den flexiblen Zellverbinder 6 miteinander verbunden sind, erfolgt durch das Auflegen auf die Kantenpassivierungsauflage 10 ohne weiteres Zutun das Ausbilden der V-förmigen Öffnungen jeweils im Bereich der flexiblen Zellverbinder 6, bei den einander zugewandten Kanten der Solarzellen 2. Anschließend erfolgt eine Kantenpassivierung durch Abscheiden einer dielektrischen Schicht, vorliegend einer Siliziumdioxidschicht.
Anschließend wird das Solarzellenmodul um 90° gedreht auf die Kantenpassivierungsauflage 10 aufgelegt. Es ergibt sich die identische Schnittdarstellung gemäß 12, wobei nun V-förmige Öffnungen zwischen Reihen von Solarzellen 2 ausgebildet werden, die senkrecht zu den Reihen von Solarzellen 2 des vorherigen Passivierung Schritts verlaufen. Anschließend erfolgt erneut eine Kantenpassivierung durch Abscheiden einer dielektrischen Schicht, vorliegend einer Siliziumdioxidschicht wie bereits bei dem vorangegangenen Passivierungsschritt.
Bezugszeichenliste

1: Solarzellensubstrat
2: Solarzellen
3: Vorderseitenkontaktierungsstruktur
4: Durchmetallisierung
5: p-Kontaktierungsstruktur
6: Zellverbinder
7: Modulverbinder
8: n-Kontaktierungsstruktur
9: Querverbinder
10: Kantenpassivierungsauflage

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Solarzellenmoduls, mit den Verfahrensschritten A. Bereitstellen eines Solarzellensubstrats (1) mit einer Mehrzahl von Solarzellen (2), wobei die Solarzellen (2) jeweils an einer Verbindungsseite des Solarzellensubstrats (1) zumindest eine metallische p-Kontaktierungsstruktur (5) der p-Polarität und zumindest eine metallische n-Kontaktierungsstruktur der n-Polarität aufweisen. B. Zerteilen des Solarzellensubstrats (1), um die Mehrzahl von Solarzellen (2) zu Vereinzeln und Ausbilden von elektrisch leitenden Verbindungen zwischen benachbarten Solarzellen (2) mittels Anordnen elektrisch leitender, flexibler Zellverbinder (6) an der Verbindungsseite, welche jeweils zumindest eine Kontaktierungsstruktur einer Solarzelle (2) mit zumindest einer Kontaktierungsstruktur einer benachbarten Solarzelle (2) elektrisch leitend verbinden, wobei im Verfahrensschritt B die Anordnung der Solarzellen (2) beibehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensschritt B das Anordnen der flexiblen Zellverbinder (6) an der Verbindungsseite vor Vereinzeln der Solarzellen (2) erfolgt, insbesondere, dass in Verfahrensschritt B vor Anordnen der flexiblen Zellverbinder (6) Sollbruchlinien in dem Solarzellensubstrat (1) ausgebildet werden, bevorzugt an einer weniger rekombinationssensiblen Seite des Solarzellensubstrats (1).
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensschritt B das Vereinzeln der Solarzellen (2) mittels thermischer Laserseparation erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensschritt B das Anordnen der flexiblen Zellverbinder (6) nach Vereinzeln der Solarzellen (2) erfolgt, wobei die Anordnung Solarzellen (2) mittels einer Haltevorrichtung nach dem Vereinzeln und während des Anordnens der flexiblen Zellverbinder (6) beibehalten wird, insbesondere, dass eine Haltevorrichtung mit Ansaugöffnungen verwendet wird, dass das Solarzellensubstrat (1) vor Vereinzeln der Solarzelle (2) an der Haltevorrichtung angeordnet und mittels der Ansaugöffnungen an die Haltevorrichtung angesaugt wird und das Ansaugen während des Vereinzelns und während des Anordnens der flexiblen Zellverbinder (6) beibehalten wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bei einer Teilmenge der Solarzellen (2) die Kontaktierung mittels der flexiblen Zellverbinder (6) an zwei senkrecht zueinander stehenden Kanten der Solarzelle (2) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzellen (2) in zumindest einer ersten und einer zweiten Reihe angeordnet sind, wobei die beiden Reihen parallel verlaufend angeordnet sind und die Solarzellen (2) mittels der flexiblen Zellverbinder (6) mäandrierend miteinander verschaltet sind, insbesondere mäandrierend in Reihe miteinander verschaltet sind.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich wiederholend ein Verschaltungsschema ausgebildet wird: eine erste Solarzelle (2) der ersten Reihe mittelbar oder bevorzugt unmittelbar mit einer mittelbar oder bevorzugt unmittelbar neben dieser Solarzelle (2) in der zweiten Reihe angeordneten zweiten Solarzelle (2), die zweite Solarzelle (2) mit einer neben der zweiten Solarzelle (2) in der zweiten Reihe liegenden dritten Solarzelle (2), die dritte Solarzelle (2) mittelbar oder bevorzugt unmittelbar mit einer mittelbar oder bevorzugt unmittelbar neben der dritten Solarzelle (2) in der ersten Reihe liegenden vierten Solarzelle (2) und die vierte Solarzelle (2) mit einer neben der vierten Solarzelle (2) in der ersten Reihe liegenden fünften Solarzelle verschaltet und ausgehend von der fünften Solarzelle (2) als erste Solarzelle (2) das Verschaltungsschema wiederholt wird, insbesondere, dass zwischen der ersten und zweiten Reihe zumindest eine weitere Reihe von Solarzellen angeordnet ist und die Verschaltung von erster und zweiter Solarzelle (2) mittelbar über die zwischen erster und zweiter Solarzelle in den Reihen zwischen erster und zweiter Reihe liegenden benachbarten Solarzellen (2) erfolgt und die Verschaltung von dritter und vierter Solarzelle (2) mittelbar über die zwischen dritter und vierter Solarzelle in den Reihen zwischen zweiter und erster Reihe liegenden benachbarten Solarzellen (2) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzellen (2) in zumindest vier parallelen Reihen angeordnet sind, dass zumindest zwei parallel verlaufende mäandernde Verschaltungen der Solarzellen (2) ausgebildet werden und dass eine Mehrzahl von elektrischen Querverbindungen mittels der flexiblen Zellverbinder als Querverbinder (9) ausgebildet werden, welche die mäandernden Verschaltungen der Solarzellen (2) elektrisch leitend miteinander verbinden.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensschritt B eine Kantenpassivierung der vereinzelten Solarzellen (2) erfolgt, insbesondere mittels Abscheiden einer dielektrischen Schicht, insbesondere einer Schicht aus der Gruppe Aluminiumoxidschicht, Siliziumnitridschicht, Siliziumoxidschicht, insbesondere, dass die Kantenpassivierung nach dem Verschalten der Solarzellen (2) mittels der flexiblen Zellverbinder (6) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach Anordnen der flexiblen Zellverbinder (6) und vor Durchführen der Kantenpassivierung das Solarzellenmodul derart angeordnet wird, dass zumindest zwei benachbarte Reihen von Solarzellen (2) mit den einander zugewandten Kanten V-förmig geöffnet sind, insbesondere einen Öffnungswinkel im Bereich 3° bis 180°, bevorzugt im Bereich 5° bis 30° aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor Durchführung der Kantenpassivierung das Solarzellenmodul auf eine Kantenpassivierungsauflage (10) mit einer konvexen Auflagefläche, insbesondere einer einachsig konvexen Auflagefläche aufgelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass nach Anordnen der flexiblen Zellverbinder (6) und vor Durchführen der Kantenpassivierung zumindest zwei Kantenpassivierungsschritte durchgeführt werden, wobei in einem ersten Kantenpassivierungsschritt das Solarzellenmodul derart angeordnet wird, dass zumindest eine erste Gruppe von zwei benachbarten Reihen von Solarzellen (2) mit den einander zugewandten Kanten V-förmig geöffnet sind, insbesondere einen Öffnungswinkel im Bereich 3° bis 180°, bevorzugt im Bereich 5° bis 30° aufweisen und in einem zweiten Kantenpassivierungsschritt das Solarzellenmodul derart angeordnet wird, dass zumindest eine zweite Gruppe von zwei benachbarten Reihen von Solarzellen (2) mit den einander zugewandten Kanten V-förmig geöffnet sind, insbesondere einen Öffnungswinkel im Bereich 3° bis 180°, bevorzugt im Bereich 5° bis 30° aufweisen, wobei die Reihen der ersten Gruppe senkrecht zu den Reihen der zweiten Gruppe verlaufen.
Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flexiblen Zellverbinder (6) aus Metallfolie ausgebildet sind, insbesondere mit einer Dicke im Bereich 5 µm bis 50 µm.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flexiblen Zellverbinder derart ausgebildet werden, dass eine Beabstandung der vereinzelten Solarzellen ermöglicht wird, insbesondere dass die flexiblen Zellverbinder Dehnungsschlitze und/oder eine oder mehrere Dehnungsfalten aufweisen.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Anordnen der flexiblen Zellverbinder (6) vor Vereinzeln der Solarzellen (6) eine Zellverbinderfolie an die Verbindungsseite des Solarzellensubstrats (1) angeordnet wird und die Zellverbinderfolie zerteilt wird, um die Zellverbinder (6) auszubilden, bevorzugt mittels Laserstrahlung.