DE102022124476A1 - Solar cell module and method for producing a solar cell module - Google Patents
Solar cell module and method for producing a solar cell module Download PDFInfo
- Publication number
- DE102022124476A1 DE102022124476A1 DE102022124476.8A DE102022124476A DE102022124476A1 DE 102022124476 A1 DE102022124476 A1 DE 102022124476A1 DE 102022124476 A DE102022124476 A DE 102022124476A DE 102022124476 A1 DE102022124476 A1 DE 102022124476A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- solar cell
- solar cells
- connector
- cross
- cell module
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 7
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 15
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 14
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 14
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000003475 lamination Methods 0.000 claims description 8
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 claims description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 7
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 4
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 343
- 239000010408 film Substances 0.000 description 17
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 11
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 description 10
- DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N but-3-enoic acid;ethene Chemical compound C=C.OC(=O)CC=C DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 7
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000011161 development Methods 0.000 description 6
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 6
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 6
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 6
- 239000008393 encapsulating agent Substances 0.000 description 5
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 4
- -1 silver in particular Chemical class 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 3
- 239000013039 cover film Substances 0.000 description 2
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 2
- 229920006124 polyolefin elastomer Polymers 0.000 description 2
- 240000003517 Elaeocarpus dentatus Species 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
- H01L31/05—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
- H01L31/0504—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
- H01L31/044—PV modules or arrays of single PV cells including bypass diodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Solarzellenmodul, mit einer Mehrzahl photovoltaischer Solarzellen mit elektrisch kontaktierbaren Rückseiten, wobei die Solarzellen in einer Matrix-Schindelanordung angeordnet sind, welche mehrere räumlich parallel angeordnete Solarzellenreihen mit jeweils mehreren Solarzellen aufweist, wobei die Solarzellenreihen in Überlappungsbereichen überlappend angeordnet sind, so dass die Rückseiten der Solarzellen einer Solarzellenreihe die Vorderseiten der Solarzellen einer benachbarten Solarzellenreihe teilweise überdecken und die Solarzellen derart angeordnet sind, dass zumindest eine Rückseite einer Solarzelle einer Solarzellenreihe die Vorderseiten von zumindest zwei Solarzellen einer benachbarten Solarzellenreihe teilweise überdeckt.Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Solarzellenreihe einen elektrisch leitenden Querverbinder aufweist, welcher die Rückseiten zumindest der nicht randständigen Solarzellen der Solarzellenreihe jeweils zumindest zu 50% bedeckt und elektrisch kontaktiert.The invention relates to a solar cell module, with a plurality of photovoltaic solar cells with electrically contactable back sides, the solar cells being arranged in a matrix shingle arrangement, which has a plurality of spatially parallel solar cell rows, each with a plurality of solar cells, the solar cell rows being arranged overlapping in overlap areas, so that the back sides of the solar cells in a solar cell row partially cover the front sides of the solar cells in an adjacent solar cell row and the solar cells are arranged in such a way that at least one back side of a solar cell in a solar cell row partially covers the front sides of at least two solar cells in an adjacent solar cell row. The invention is characterized in that at least a solar cell row has an electrically conductive cross-connector, which covers at least 50% of the back sides of at least the non-edge solar cells of the solar cell row and electrically contacts them.
Description
Die Erfindung betrifft ein Solarzellenmodul gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines Solarzellenmoduls gemäß Anspruch 12.The invention relates to a solar cell module according to
Photovoltaische Solarzellen weisen typischerweise an der Vorderseite metallische Kontaktierungsstrukturen auf. Solche Kontaktierungsstrukturen sind für einfallende elektromagnetische Strahlung nicht durchlässig und verkleinern somit die zur Absorption zur Verfügung stehende Fläche an der Vorderseite.Photovoltaic solar cells typically have metallic contact structures on the front. Such contacting structures are not transparent to incident electromagnetic radiation and thus reduce the area available for absorption on the front.
Es ist daher bekannt, Solarzellenmodule mit Schindelanordnung auszubilden. Bei einer Schindelanordnung überlappen benachbarte Solarzellen, sodass die Rückseite einer Solarzelle in einem Überlappungsbereich die Vorderseite einer benachbarten Solarzelle überdeckt. Hierdurch befindet sich die metallische Kontaktierungsstruktur an der Vorderseite einer Solarzelle im Überlappungsbereich und somit unter der benachbarten Solarzelle, wobei die obenliegende Solarzelle im Überlappungsbereich keine großflächige metallische Kontaktierungsstruktur auf ihrer Vorderseite aufweisen muss. Auf die Fläche des Solarzellenmoduls bezogen kann somit ein größerer Anteil an für die Lichtabsorption zur Verfügung stehenden Solarzellenfläche erzielt werden.It is therefore known to design solar cell modules with a shingle arrangement. In a shingle arrangement, neighboring solar cells overlap so that the back of a solar cell covers the front of a neighboring solar cell in an overlapping area. As a result, the metallic contact structure on the front of a solar cell is in the overlapping area and thus under the neighboring solar cell, whereby the solar cell on top in the overlapping area does not have to have a large-area metallic contact structure on its front. In relation to the area of the solar cell module, a larger proportion of solar cell area available for light absorption can thus be achieved.
Eine besonders vorteilhafte Anordnung der Solarzellen ergibt sich in einer Matrix-Schindelanordnung. Hierbei sind mehrere Solarzellenreihen mit jeweils mehreren Solarzellen räumlich parallel angeordnet und im Überlappungsbereich überdeckt eine Solarzelle die Vorderseiten von zumindest zwei benachbarten Solarzellen. In einer Erstreckungsrichtung quer zu den Solarzellenreihen sind die Solarzellen bei der Matrix-Schindelanordnung somit versetzt angeordnet.A particularly advantageous arrangement of the solar cells results in a matrix shingle arrangement. Here, several rows of solar cells, each with several solar cells, are arranged spatially parallel and in the overlap area, a solar cell covers the front sides of at least two neighboring solar cells. In an extension direction transverse to the rows of solar cells, the solar cells in the matrix shingle arrangement are thus arranged offset.
Im Überlappungsbereich sind die Solarzellenreihen elektrisch leitend verbunden, um eine elektrische Reihenschaltung der Solarzellenreihen auszubilden. In the overlap area, the rows of solar cells are connected in an electrically conductive manner in order to form an electrical series connection of the rows of solar cells.
Grundsätzlich benötigen Solarzellenmodule Anschlusselemente zur elektrischen Verbindung des Solarzellenmoduls mit externen elektrischen Elementen und/oder weiteren Solarzellenmodulen.Basically, solar cell modules require connection elements for electrically connecting the solar cell module to external electrical elements and/or other solar cell modules.
Darüber hinaus ist für typische Solarzellenmodulgrößen das Vorsehen von Bypassdioden notwendig, um im Fall einer Teilverschattung eine lokale Überhitzung (Hotspot) und hierdurch resultierende Beschädigung des Solarzellenmoduls zu vermeiden.In addition, for typical solar cell module sizes, the provision of bypass diodes is necessary in order to avoid local overheating (hotspot) and the resulting damage to the solar cell module in the event of partial shading.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Solarzellenmodul und ein Verfahren zur Herstellung eines Solarzellenmoduls mit Solarzellen in Matrix-Schindelanordnung zur Verfügung zu stellen, welches eine robuste und kostengünstige Verschaltung mit externen Stromkreisen und/oder internen elektrischen Elementen, insbesondere Bypassdioden, ermöglicht.The present invention is therefore based on the object of providing a solar cell module and a method for producing a solar cell module with solar cells in a matrix shingle arrangement, which enables robust and cost-effective interconnection with external circuits and/or internal electrical elements, in particular bypass diodes.
Gelöst ist diese Aufgabe durch ein Solarzellenmodul gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Solarzellenmoduls gemäß Anspruch 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Unteransprüchen.This task is solved by a solar cell module according to
Das erfindungsgemäße Solarzellenmodul wird bevorzugt mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt, insbesondere mittels einer bevorzugten Ausführungsform hiervon. Das erfindungsgemäße Verfahren ist bevorzugt zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Solarzellenmoduls ausgebildet, insbesondere einer bevorzugten Ausführungsform hiervon.The solar cell module according to the invention is preferably produced by means of the method according to the invention, in particular by means of a preferred embodiment thereof. The method according to the invention is preferably designed for producing a solar cell module according to the invention, in particular a preferred embodiment thereof.
Das erfindungsgemäße Solarzellenmodul weist eine Mehrzahl photovoltaischer Solarzellen mit elektrisch kontaktierbaren Rückseiten auf. Die Solarzellen sind in einer Matrix-Schindelanordnung angeordnet, welche mehrere räumlich parallel angeordnete Solarzellenreihen mit jeweils mehreren Solarzellen aufweist, wobei die Solarzellen in Überlappungsbereichen überlappend angeordnet sind, sodass die Rückseiten der Solarzellen einer Solarzellenreihe die Vorderseiten der Solarzellen einer benachbarten Solarzellenreihe teilweise überdecken und die Solarzellen derart angeordnet sind, dass zumindest eine Rückseite einer Solarzelle einer Solarzellenreihe die Vorderseiten von zumindest zwei Solarzellen einer benachbarten Solarzellenreihe teilweise überdeckt. Im Überlappungsbereich ist bevorzugt eine elektrisch leitende Verbindung der sich überlappenden Solarzellen ausgebildet. Bevorzugt wird mittels der elektrisch leitenden Verbindung im Überlappungsbereich eine elektrische Reihenschaltung der Solarzellenreihen ausgebildet.The solar cell module according to the invention has a plurality of photovoltaic solar cells with electrically contactable back sides. The solar cells are arranged in a matrix shingle arrangement, which has a plurality of spatially parallel rows of solar cells, each with a plurality of solar cells, the solar cells being arranged overlapping in overlap areas, so that the back sides of the solar cells of a row of solar cells partially cover the front sides of the solar cells of an adjacent row of solar cells and the solar cells are arranged in such a way that at least one back of a solar cell of a solar cell row partially covers the front sides of at least two solar cells of an adjacent solar cell row. An electrically conductive connection of the overlapping solar cells is preferably formed in the overlap area. Preferably, an electrical series connection of the rows of solar cells is formed by means of the electrically conductive connection in the overlap area.
Diese Anordnung entspricht somit der eingangs beschriebenen Matrix-Schindelanordnung.This arrangement therefore corresponds to the matrix shingle arrangement described above.
Bevorzugt überdeckt zumindest jede nicht randständige Solarzelle einer, insbesondere jeder nicht endständigen Solarzellenreihe mit der Rückseite teilweise die Vorderseiten von zumindest zwei Solarzellen einer benachbarten Solarzellenreihe. Je nach Ausgestaltung der Matrix-Anordnung können randständige Solarzellen mancher Solarzellenreihen eine geringere Breite aufweisen, so dass diese randständigen Solarzellen nicht zwei Solarzellen, sondern lediglich eine Solarzelle einer benachbarten Solarzellenreihe überdecken.Preferably, at least each non-edge solar cell of one, in particular each non-terminal solar cell row, partially covers the front sides of at least two solar cells of an adjacent solar cell row with the back. Depending on the design of the matrix arrangement, edge solar cells of some solar cell rows can have a smaller width, so that these edge solar cells do not cover two solar cells, but only one solar cell in an adjacent solar cell row.
Wesentlich ist, dass zumindest eine Solarzellenreihe einen elektrisch leitenden Querverbinder aufweist, welcher die Rückseiten zumindest der nicht randständigen Solarzellen der Solarzellenreihe jeweils zumindest zu 50% bedeckt und elektrisch kontaktiert.It is essential that at least one row of solar cells has an electrically conductive cross-connector which covers at least 50% of the back sides of at least the non-edge solar cells of the solar cell row and electrically contacts them.
Entsprechend ist die eingangs genannte Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Solarzellenmoduls gelöst, welches folgende Verfahrensschritte aufweist:
- Mehrere Solarzellen werden in einer Matrix-Schindelanordnung angeordnet, sodass mehrere räumlich parallel angeordnete Solarzellenreihen mit jeweils mehreren Solarzellen ausgebildet werden. Die Solarzellenreihen werden in Überlappungsbereichen überlappend angeordnet, sodass die Rückseiten der Solarzellen einer Solarzellenreihe die Vorderseite der Solarzellen einer benachbarten Solarzellenreihe teilweise überdecken und die Solarzellen derart angeordnet werden, dass zumindest eine Rückseite einer Solarzelle einer Solarzellenreihe die Vorderseiten von zumindest zwei Solarzellen einer benachbarten Solarzellenreihe teilweise überdeckt. Im Überlappungsbereich wird bevorzugt eine elektrisch leitende Verbindung der sich überlappenden Solarzellen ausgebildet.
- Several solar cells are arranged in a matrix shingle arrangement, so that several spatially parallel rows of solar cells are formed, each with several solar cells. The rows of solar cells are arranged overlapping in overlap areas, so that the back sides of the solar cells in a solar cell row partially cover the front side of the solar cells in an adjacent solar cell row and the solar cells are arranged in such a way that at least one back side of a solar cell in a solar cell row partially covers the front sides of at least two solar cells in an adjacent solar cell row . An electrically conductive connection of the overlapping solar cells is preferably formed in the overlap area.
Wesentlich ist, dass zumindest an einer Solarzellenreihe ein elektrisch leitender Querverbinder angeordnet wird, welcher die Rückseiten zumindest der nicht randständigen Solarzellen der Solarzellenreihe jeweils zumindest zu 50% bedeckt und elektrisch kontaktiert.It is essential that an electrically conductive cross-connector is arranged at least on one solar cell row, which covers at least 50% of the back sides of at least the non-edge solar cells of the solar cell row and electrically contacts them.
Erfindungsgemäß wird somit ein Querverbinder vorgesehen, welcher großflächig zumindest die Rückseiten einer Solarzellenreihe bedeckt und elektrisch leitend kontaktiert.According to the invention, a cross-connector is thus provided which covers at least the rear sides of a row of solar cells over a large area and makes electrically conductive contact.
Hierdurch werden vielfältige Möglichkeiten für das Anbringen von Verbindungselementen an Solarzellen, welche in Matrix-Schindelanordnung angeordnet sind, geschaffen.This creates a variety of options for attaching connecting elements to solar cells that are arranged in a matrix shingle arrangement.
Der Querverbinder bietet aufgrund seiner großflächigen Anordnung und dem großflächigen Kontakt mit den Rückseiten der Solarzellen eine mechanisch stabile Verbindung und somit einen robusten Aufbau und darüber hinaus ist aufgrund der großen Fläche, welche der Querverbinder an der Rückseite der Solarzelle der Solarzellenreihe bedeckt, ein geringer absoluter elektrischer Kontaktwiderstand zwischen Querverbinder und Rückseiten der Solarzellen realisierbar. Durch diese kostengünstige und robuste Ausgestaltung ermöglicht die Erfindung somit das Anbringen von Verbindungselementen wie Anschlüssen zur externen Verschaltung, Anschlussdosen oder elektrischen oder elektronischen Elementen des Solarzellenmoduls, insbesondere von Bypassdioden.Due to its large-area arrangement and the large-area contact with the backs of the solar cells, the cross-connector offers a mechanically stable connection and thus a robust structure and, in addition, due to the large area that the cross-connector covers on the back of the solar cell of the solar cell row, there is a low absolute electrical Contact resistance can be achieved between the cross connector and the back of the solar cells. Through this cost-effective and robust design, the invention enables the attachment of connecting elements such as connections for external wiring, connection boxes or electrical or electronic elements of the solar cell module, in particular bypass diodes.
Um die mechanische Stabilität zu verbessern und den elektrischen Kontaktwiderstand zwischen den Solarzellen und dem Querverbinder zu verringern, ist es vorteilhaft, dass der Querverbinder die Rückseiten zumindest der nicht randständigen der Solarzellen der Solarzellenreihe jeweils zu zumindest 60%, bevorzugt zu zumindest 70%, insbesondere zu zumindest 80% bedeckt und elektrisch kontaktiert. Entsprechend ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft, dass der Querverbinder die Rückseiten zumindest der nicht randständigen Solarzelle der Solarzellenreihe jeweils zumindest 60%, bevorzugt zu zumindest 70%, insbesondere zu zumindest 80%, bedeckend und elektrisch kontaktierend ausgebildet wird.In order to improve the mechanical stability and reduce the electrical contact resistance between the solar cells and the cross-connector, it is advantageous for the cross-connector to cover the back sides of at least the non-edge solar cells of the solar cell row by at least 60%, preferably by at least 70%, in particular at least 80% covered and electrically contacted. Accordingly, it is advantageous in the method according to the invention that the cross connector is designed to cover the back sides of at least the non-edge solar cell of the solar cell row by at least 60%, preferably at least 70%, in particular at least 80%, and is designed to make electrical contact.
Die beiden randständigen Solarzellen der Solarzellenreihe, an welcher der elektrisch leitende Querverbinder angeordnet ist, können zur Verringerung der Erfordernis an die Prozessgenauigkeit und/oder zur Materialersparnis auch zu einem geringeren Bedeckungsgrad von dem elektrisch leitenden Querverbinder bedeckt sein. Vorteilhafterweise sind die beiden randständigen Solarzellen der Solarzellenreihe jeweils zumindest zu 20%, bevorzugt zumindest zu 30%, insbesondere zumindest zu 40% von dem elektrisch leitenden Querverbinder bedeckt und elektrisch leitend mit diesem verbunden. Zur Verringerung des Kontaktwiderstandes ist es vorteilhaft, dass auch die beiden randständigen Solarzellen der Solarzellenreihe jeweils zu zumindest 50%, insbesondere zu zumindest 60%, bevorzugt zu zumindest 70%, insbesondere zu zumindest 80% durch den elektrisch leitenden Querverbinder bedeckt sind. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass die beiden randständigen Solarzellen der Solarzellenreihe den gleichen Bedeckungsgrad durch den elektrisch leitenden Querverbinder aufweisen wie die innenständigen (nicht randständigen, zwischen den beiden randständigen Solarzellen angeordneten) Solarzellen der Solarzellenreihe.The two peripheral solar cells of the solar cell row on which the electrically conductive cross-connector is arranged can also be covered by the electrically conductive cross-connector to a lower degree of coverage in order to reduce the requirement for process accuracy and/or to save material. Advantageously, the two peripheral solar cells of the solar cell row are each covered at least 20%, preferably at least 30%, in particular at least 40%, by the electrically conductive cross-connector and connected to it in an electrically conductive manner. To reduce the contact resistance, it is advantageous that the two peripheral solar cells of the solar cell row are each covered to at least 50%, in particular to at least 60%, preferably to at least 70%, in particular to at least 80%, by the electrically conductive cross-connector. In particular, it is advantageous that the two peripheral solar cells of the solar cell row have the same degree of coverage by the electrically conductive cross-connector as the internal (not peripheral, arranged between the two peripheral solar cells) solar cells of the solar cell row.
Die vorgehend beschriebenen prozentualen Bedeckungsgrade beziehen sich auf Flächenprozent der Rückseite der jeweiligen Solarzelle.The percentage coverage described above refers to the area percentage of the back of the respective solar cell.
Eine besonders einfache und kostengünstige Ausgestaltung ergibt sich in einer vorteilhaften Ausführungsform, in welcher der Querverbinder als elektrisch leitendes Klebeband ausgebildet ist. Entsprechend wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhafterweise ein elektrisch leitendes Klebeband als Querverbinder verwendet.A particularly simple and cost-effective design results in an advantageous embodiment in which the cross connector is designed as an electrically conductive adhesive tape. Accordingly, an electrically conductive adhesive tape is advantageously used as the cross connector in the method according to the invention.
Solche elektrisch leitenden Klebebänder (electrically conductive tapes oder charge collection tapes) sind handelsüblich erhältlich. Sie weisen darüber hinaus den Vorteil auf, dass zum Ausbilden der mechanischen und elektrisch leitenden Verbindung keine Wärmebehandlung notwendig ist, welche Bestandteile der Solarzellen beeinträchtigen könnte.Such electrically conductive tapes or charge collection tapes are commercially available. They also have the advantage of being able to form the mechanical and electrically conductive connection No heat treatment is necessary, which could affect components of the solar cells.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Querverbinder mittels eines Leitklebers an den Solarzellen mechanisch und elektrisch leitend angeordnet. Insbesondere ist der Querverbinder bevorzugt als Metallfolie ausgebildet. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird entsprechend bevorzugt der Querverbinder mittels eines Leitklebers einer Solarzellenreihe angeordnet, wobei als Querverbinder bevorzugt eine Metallfolie verwendet wird.In a further advantageous embodiment, the cross connector is arranged on the solar cells in a mechanically and electrically conductive manner using a conductive adhesive. In particular, the cross connector is preferably designed as a metal foil. In the method according to the invention, the cross connector is preferably arranged in a row of solar cells using a conductive adhesive, with a metal foil preferably being used as the cross connector.
Die Verwendung einer Metallfolie, insbesondere einer biegeschlaffen Metallfolie, weist den Vorteil auf, dass auf handelsübliche Metallfolien zurückgegriffen werden kann, die eine sehr gute Leitfähigkeit aufweisen.The use of a metal foil, in particular a pliable metal foil, has the advantage that commercially available metal foils can be used, which have very good conductivity.
Ebenso sind Leitkleber (ECA - electrically conductive adhesive) handelsüblich erhältlich.Conductive adhesives (ECA - electrically conductive adhesive) are also commercially available.
Bei typischen Leitklebern ist eine Wärmebehandlung zum Aushärten des Leitklebers notwendig oder zumindest vorteilhaft.With typical conductive adhesives, a heat treatment to harden the conductive adhesive is necessary or at least advantageous.
Bei der Herstellung eines Solarzellenmoduls werden typischerweise die Solarzellen zwischen einem Trägersubstrat und zumindest einem biegeschlaffen Abdeckungselement, insbesondere einer Verkapselungsfolie, angeordnet. Anschließend erfolgt eine stoffschlüssige, thermische Fügung mittels Lamination, um Trägersubstrat und Folie zu verbinden.When producing a solar cell module, the solar cells are typically arranged between a carrier substrate and at least one flexible cover element, in particular an encapsulation film. A cohesive, thermal joining is then carried out using lamination to connect the carrier substrate and film.
Die Verbindung des Querverbinders mittels Leitkleber an der Solarzellenreihe weist den Vorteil auf, dass ein Aushärten des Leitklebers während der Lamination erfolgen kann, sodass kein zusätzlicher Wärmebehandlungsschritt notwendig ist. Vorteilhafterweise erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Solarzellenmoduls daher ein Aushärten des Leitklebers während einer Lamination des Solarzellenmoduls. Insbesondere werden bevorzugt die Solarzellen zwischen einem Trägersubstrat und einer biegeschlaffen Abdeckungsfolie angeordnet, wobei während der Lamination ein stoffschlüssiges Fügen zwischen Trägersubstrat und Abdeckungsfolie erfolgt und bevorzugt ein stoffschlüssiges Fügen zwischen Querverbinder und Solarzellen.The advantage of connecting the cross-connector to the solar cell row using conductive adhesive is that the conductive adhesive can harden during lamination, so that no additional heat treatment step is necessary. Advantageously, in the method according to the invention for producing a solar cell module, the conductive adhesive hardens during lamination of the solar cell module. In particular, the solar cells are preferably arranged between a carrier substrate and a flexible cover film, with a cohesive joining between the carrier substrate and the cover film taking place during lamination and preferably a cohesive joining between the cross connector and solar cells.
Es liegt im Rahmen der Findung, dass der Querverbinder als Metallfolie ausgebildet ist, insbesondere bevorzugt als Metallfolie aus einem der folgenden Metalle: Kupfer, verzinntes Kupfer, Aluminium.It is within the scope of the invention that the cross connector is designed as a metal foil, particularly preferably as a metal foil made of one of the following metals: copper, tinned copper, aluminum.
Die Metallfolie weist bevorzugt eine Dicke im Bereich 5 µm bis 100 µm, weiter bevorzugt 10 µm bis 50 µm, insbesondere bevorzugt 25 µm bis 35 µm auf. The metal foil preferably has a thickness in the
Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, dass der Querverbinder mehrere Schichten aufweist, insbesondere eine biegeschlaffe Trägerschicht, welche mit einer leitenden Metallschicht beschichtet ist.It is also within the scope of the invention that the cross connector has several layers, in particular a flexible carrier layer which is coated with a conductive metal layer.
Die Gesamtdicke des Querverbinders bei Ausbildung als Klebeband und/oder mehrschichtiger Querverbinder liegt bevorzugt im Bereich 5 µm bis 100 µm, weiter bevorzugt im Bereich 10 µm bis 50 µm.The total thickness of the cross-connector when designed as an adhesive tape and/or multilayer cross-connector is preferably in the
Mit der vorliegenden Erfindung können somit in einfacher Weise auch bei Anordnung der Solarzellen in Matrix-Schindelanordnung einzelne Reihen des Solarzellenmoduls elektrisch separat kontaktiert oder mit weiteren elektrischen oder elektronischen Elementen wie beispielsweise Bypassdioden verbunden werden.With the present invention, individual rows of the solar cell module can be contacted electrically separately or connected to other electrical or electronic elements such as bypass diodes in a simple manner, even when the solar cells are arranged in a matrix shingle arrangement.
Hierzu ist es vorteilhaft, dass das Solarzellenmodul zumindest einen elektrisch leitenden Längsverbinder aufweist, welcher elektrisch leitend mit dem Querverbinder einer Solarzellenreihe verbunden ist. Der Längsverbinder erstreckt sich über weitere Solarzellenreihen. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass sich der Längsverbinder über weitere Querverbinder des Solarzellenmoduls erstreckt.For this purpose, it is advantageous for the solar cell module to have at least one electrically conductive longitudinal connector, which is electrically conductively connected to the cross connector of a solar cell row. The longitudinal connector extends over additional rows of solar cells. It is within the scope of the invention that the longitudinal connector extends over further transverse connectors of the solar cell module.
Der Längsverbinder ermöglicht somit in einfacher Weise die Verschaltung einer Solarzellenreihe, welche einen Querverbinder aufweist, insbesondere die elektrisch leitende Verbindung einer Solarzellenreihe zu einer Anschlussdose des Solarzellenmoduls.The longitudinal connector thus makes it possible to easily connect a row of solar cells that has a cross connector, in particular the electrically conductive connection of a row of solar cells to a junction box of the solar cell module.
Der Längsverbinder ist bevorzugt als metallischer Längsverbinder, insbesondere bevorzugt aus Kupfer ausgebildet und weist bevorzugt eine Dicke im Bereich 300 µm bis 500 µm auf.The longitudinal connector is preferably designed as a metallic longitudinal connector, particularly preferably made of copper, and preferably has a thickness in the range 300 μm to 500 μm.
Vorteilhafterweise ist der Längsverbinder gegenüber den weiteren Solarzellenreihen und oder weiteren Querverbindern des Solarzellenmoduls mittels einer elektrisch isolierenden Schicht elektrisch isoliert. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass der Längsverbinder mit einer elektrisch isolierenden Schicht ummantelt ist. Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, dass lediglich zwischen Längsverbinder und den zu isolierenden Elementen, insbesondere den weiteren Solarzellen des Solarzellenmoduls und/oder weiteren Querverbindern, eine elektrisch isolierende Schicht angeordnet ist.The longitudinal connector is advantageously electrically insulated from the other solar cell rows and/or other cross connectors of the solar cell module by means of an electrically insulating layer. It is within the scope of the invention that the longitudinal connector is coated with an electrically insulating layer. It is also within the scope of the invention that an electrically insulating layer is arranged only between the longitudinal connector and the elements to be insulated, in particular the other solar cells of the solar cell module and/or other cross connectors.
In einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung ist der Längsverbinder mit zumindest einem elektrischen Querverbinder elektrisch leitend verbunden. Vorteilhafterweise weist der Querverbinder eine höhere Flexibilität auf als der Längsverbinder. Es ist daher vorteilhaft, dass der Längsverbinder zwischen Solarzellen und Querverbinder angeordnet ist.In an alternative advantageous embodiment, the longitudinal connector is electrically conductively connected to at least one electrical cross connector the. Advantageously, the transverse connector has greater flexibility than the longitudinal connector. It is therefore advantageous that the longitudinal connector is arranged between the solar cells and the cross connector.
Vorteilhafterweise ist der Längsverbinder in dem Bereich, in welchem der Querverbinder den Längsverbinder überdeckt, elektrisch leitend mit den Solarzellen verbunden. Hierdurch erfolgt auch in dem Bereich, in welchem der der Längsverbinder zwischen Solarzellen und Querverbinder angeordnet ist, eine elektrisch leitende Verbindung, vorliegend eine über den Längsverbinder mittelbare elektrisch leitende Verbindung, des Querverbinders mit den Solarzellen der Solarzellenreihe.Advantageously, the longitudinal connector is electrically conductively connected to the solar cells in the area in which the transverse connector covers the longitudinal connector. This also results in an electrically conductive connection, in this case an electrically conductive connection indirect via the longitudinal connector, of the cross connector to the solar cells of the solar cell row in the area in which the longitudinal connector is arranged between the solar cells and the cross connector.
Es ist bekannt, dass Solarzellenmodule insbesondere an einer Rückseite des Solarzellenmoduls eine oder mehrere Anschlussdosen aufweisen. Anschlussdosen dienen dazu, Anschlusselemente und/oder elektrische oder elektronische Komponenten gegenüber äußeren Einflüssen zu schützen.It is known that solar cell modules have one or more junction boxes, particularly on the rear side of the solar cell module. Junction boxes serve to protect connection elements and/or electrical or electronic components against external influences.
Es ist daher vorteilhaft, dass das Solarzellenmodul an zumindest zwei Solarzellenreihen jeweils eine Anschlussdose aufweist und sich der Längsverbinder zwischen den Anschlussdosen erstreckt, insbesondere elektrische Anschlüsse der beiden Anschlussdosen elektrisch leitend verbindet.It is therefore advantageous for the solar cell module to have a connection box on at least two rows of solar cells and for the longitudinal connector to extend between the connection boxes, in particular to connect electrical connections of the two connection boxes in an electrically conductive manner.
Es ist vorteilhaft, eine oder mehrere Bypassdioden in einer oder mehreren Anschlussdosen des Solarzellenmoduls anzuordnen.It is advantageous to arrange one or more bypass diodes in one or more junction boxes of the solar cell module.
Wie zuvor beschrieben, bietet der Querverbinder eine einfache Möglichkeit, eine Bypassdiode bei einer Matrix-Schindelanordnung elektrisch zu verschalten.As described above, the cross-connector offers a simple way to electrically connect a bypass diode in a matrix shingle arrangement.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Solarzellenmodul daher zumindest eine Bypassdiode auf und der Querverbinder ist mit der Bypassdiode des Solarzellenmoduls elektrisch leitend verbunden. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass das Solarzellenmodul zumindest zwei Solarzellenreihen mit jeweils einem Querverbinder aufweist und die Bypassdiode elektrisch mittels der Querverbinder mit den beiden Solarzellenreihen in üblicher Weise elektrisch leitend verbunden ist, insbesondere in üblicher Weise parallel zu den Solarzellenreihen geschaltet ist.In an advantageous embodiment, the solar cell module therefore has at least one bypass diode and the cross connector is electrically conductively connected to the bypass diode of the solar cell module. In particular, it is advantageous for the solar cell module to have at least two rows of solar cells, each with a cross-connector, and for the bypass diode to be electrically conductively connected to the two rows of solar cells in the usual way by means of the cross-connectors, in particular to be connected in parallel to the rows of solar cells in the usual way.
Um ein optisch homogenes Bild von einer Vorderseite des Solarzellenmoduls auszubilden ist es vorteilhaft, dass der Querverbinder an der den Solarzellen der Solarzellenreihe zugewandten Seite zumindest in Zwischenräumen zwischen den Solarzellen, bevorzugt ganzflächig, eine Farbe aufweist, welche der Farbe der Vorderseiten der Solarzellen entspricht. Typische Solarzellen weisen einen blauen oder schwarzen Farbeindruck an der Vorderseite auf. Bevorzugt ist der Querverbinder daher an der den Solarzellen der Solarzellenreihe zugewandten Seite zumindest in Zwischenräumen zwischen den Solarzellen, bevorzugt ganz flächig blau oder schwarz, bevorzugt schwarz ausgebildet.In order to form an optically homogeneous image of a front side of the solar cell module, it is advantageous that the cross-connector on the side facing the solar cells of the solar cell row has a color, at least in gaps between the solar cells, preferably over the entire surface, which corresponds to the color of the front sides of the solar cells. Typical solar cells have a blue or black color appearance on the front. The cross-connector is therefore preferably designed to be blue or black, preferably black, on the side facing the solar cells of the solar cell row, at least in the spaces between the solar cells.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Solarzellenmodul daher eine Mehrzahl von Abdeckungsstreifen auf, welche in den Bereichen, in welchen der Querverbinder sich über den Zwischenraum zweier benachbarter Solarzellen einer Solarzellenreihe erstreckt, zwischen den Solarzellen und dem Querverbinder angeordnet sind. Hierdurch ist von der Vorderseite des Solarzellenmoduls lediglich der Abdeckungsstreifen, nicht jedoch der Querverbinder sichtbar. Die Abdeckungsstreifen weisen bevorzugt eine Farbe auf, welche der Farbe der Vorderseiten der Solarzellen entspricht, insbesondere bevorzugt einen blauen oder schwarzen Farbton.In an advantageous embodiment, the solar cell module therefore has a plurality of cover strips which are arranged between the solar cells and the cross connector in the areas in which the cross connector extends over the space between two adjacent solar cells of a solar cell row. As a result, only the cover strip is visible from the front of the solar cell module, but not the cross connector. The cover strips preferably have a color that corresponds to the color of the front sides of the solar cells, particularly preferably a blue or black color.
Bevorzugt sind die Abdeckungsstreifen elektrisch isolierend ausgebildet.The cover strips are preferably designed to be electrically insulating.
Die vorliegende Erfindung weist den Vorteil auf, dass eine Weiterbildung von an sich bekannten Solarzellenmodulen mit Matrix-Schindelanordnung durch zusätzliches Vorsehen einer oder mehrerer Querverbinder möglich ist. Insbesondere liegt es im Rahmen der Erfindung, vorbekannte photovoltaische Solarzellen, insbesondere typischerweise verwendete Teilzellen zur Ausbildung des Solarzellenmoduls zu verwenden.The present invention has the advantage that a further development of known solar cell modules with a matrix shingle arrangement is possible by additionally providing one or more cross-connectors. In particular, it is within the scope of the invention to use previously known photovoltaic solar cells, in particular typically used partial cells, to form the solar cell module.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Solarzellenmoduls werden zumindest für die Solarzellenreihen, welche mittels eines Querverbinders elektrisch leitend verbunden werden, Solarzellen mit einer modifizierten metallischen Rückseitenkontaktierungsstruktur verwendet:
- Vorteilhafterweise weisen die Solarzellen zumindest der Solarzellenreihe, an welcher der Querverbinder angeordnet ist, jeweils eine metallische Rückseitenkontaktierungsstruktur auf, welche sich über einen Überlappungsbereich hinaus an der Rückseite der Solarzelle erstreckt, sodass ein Reihenverschaltungs-Teilbereich der metallischen Rückseitenkontaktierungsstruktur im Überlappungsbereich an der Vorderseite einer benachbarten Solarzelle anliegt und ein Querverbindungs-Teilbereich der metallischen Rückseitenkontaktierungsstruktur von den Querverbinder überdeckt und unmittelbar mit diesem elektrisch leitend verbunden ist.
- Advantageously, the solar cells of at least the solar cell row on which the cross-connector is arranged each have a metallic back contacting structure, which extends beyond an overlap area on the back of the solar cell, so that a series connection subarea of the metallic back contacting structure in the overlap area on the front of an adjacent solar cell is applied and a cross-connection partial area of the metallic rear contact structure is covered by the cross-connector and is directly connected to it in an electrically conductive manner.
Es ist bekannt, bei Solarzellen zur Schindelanordnung rückseitig an zumindest einer Seite eine streifenartige metallische Rückseitenkontaktierungsstruktur nach Art eines Busbars auszubilden. Mit dieser metallischen Rückseitenkontaktierungsstruktur überlappt die Solarzelle, sodass die metallische Rückseitenkontaktierungsstruktur an einer metallischen Vorderseitenkontaktierungsstruktur der benachbarten Solarzelle im Überlappungsbereich anliegt, um eine elektrische Reihenschaltung auszubilden.It is known to form a strip-like metallic rear contact structure in the manner of a busbar on the back of at least one side of solar cells for the shingle arrangement. With the This metallic back-side contacting structure overlaps the solar cell, so that the metallic back-side contacting structure rests on a metallic front-side contacting structure of the adjacent solar cell in the overlap area in order to form an electrical series connection.
Bei der vorliegenden Weiterbildung weist die metallische Rückseitenkontaktierungsstruktur zusätzlich zu dem Reihenverschaltungs-Teilbereich, welcher mit der benachbarten Solarzelle überlappt, einen Querverbindungs-Teilbereich auf. Im Querverbindungs-Teilbereich überlappt die Solarzelle nicht mit der benachbarten Solarzelle, sodass die metallische Rückseitenkontaktierungsstruktur im Querverbindungs-Teilbereich an der Rückseite zugänglich ist, sodass der Querverbinder an dem Querverbindungs-Teilbereich der metallischen Rückseitenkontaktierungsstruktur angeordnet und mit dieser elektrisch leitend verbunden werden kann.In the present development, the metallic rear contact structure has a cross-connection sub-region in addition to the series connection sub-region, which overlaps with the adjacent solar cell. In the cross-connection sub-region, the solar cell does not overlap with the adjacent solar cell, so that the metallic rear contact structure in the cross-connection sub-region is accessible on the rear side, so that the cross-connector can be arranged on the cross-connection sub-region of the metallic rear contact structure and can be electrically connected to it.
Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass eine elektrisch leitende Verbindung mit einem sehr niedrigen Kontaktwiderstand ausgebildet werden kann.This results in the advantage that an electrically conductive connection with a very low contact resistance can be formed.
Die metallische Rückseitenkontaktierungsstruktur ist bevorzugt zu zumindest 50% aus einem Metall aus der Gruppe Silber, Kupfer, ausgebildet.The metallic rear contact structure is preferably made of at least 50% of a metal from the group of silver and copper.
Typische vorbekannte Solarzellen weisen an der Rückseite eine großflächige, insbesondere ganzflächige Aluminiumschicht auf, welche rückseitig zum Zusammenführen und Abführen der Ladungsträger dient. Aluminium ist kostengünstiger gegenüber anderen Metallen wie insbesondere Silber, weist jedoch den Nachteil auf, dass mit typischerweise verwendeten Verbindungsverfahren, insbesondere Löten, Kontakte mit geringerer mechanischer Stabilität und vergleichsweise hohem Kontaktwiderstand entstehen. Es ist daher bekannt, sogenannte „Lötpads“ aus einem anderen Metall vorzusehen, um eine stabile elektrisch leitende Verbindung mit geringem Kontaktwiderstand auszubilden.Typical previously known solar cells have a large-area, in particular full-area, aluminum layer on the back, which serves to bring together and remove the charge carriers. Aluminum is more cost-effective than other metals, such as silver in particular, but has the disadvantage that typically used connection methods, in particular soldering, produce contacts with lower mechanical stability and comparatively high contact resistance. It is therefore known to provide so-called “solder pads” made of a different metal in order to form a stable electrically conductive connection with low contact resistance.
Die vorliegende Erfindung weist den Vorteil auf, dass aufgrund der großflächigen Bedeckung der Rückseiten der Solarzellen der Solarzellenreihe durch den Querverbinder auch unmittelbar auf einer Aluminiumrückseite einer Solarzelle eine mechanisch stabile Kontaktierung mit einem geringen Kontaktwiderstand ausgebildet wird. Dies ist darin begründet, dass aufgrund der großen Fläche die vorteilhafte mechanische Stabilität und elektrische Güte des Kontakts erzielt wird. Die elektrische Güte wir weiterhin durch die vorteilhafte Ausgestaltung der zuvor beschriebenen Querverbindungs-Teilbereiche der metallischen Rückseitenkontaktierungsstruktur erhöht.The present invention has the advantage that, due to the large area coverage of the back sides of the solar cells of the solar cell row by the cross connector, a mechanically stable contact with a low contact resistance is also formed directly on an aluminum back side of a solar cell. This is because the advantageous mechanical stability and electrical quality of the contact is achieved due to the large area. The electrical quality is further increased by the advantageous design of the previously described cross-connection subregions of the metallic back contact structure.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Solarzellenmoduls sind die Solarzellen zumindest der Solarzellenreihe, an welcher der Querverbinder angeordnet ist, an der Rückseite jeweils mit einer aus Aluminium ausgebildeten Rückseitenkontaktierungsfläche ausgebildet, wobei die Rückseitenkontaktierungsfläche bevorzugt zumindest 60%, insbesondere bevorzugt 80% der Rückseite der Solarzelle bedeckt, bevorzugt die Rückseitenkontaktierungsfläche aus Aluminium ganzflächig ausgebildet ist. Der Querverbinder ist an den Rückseitenkontaktierungsflächen angeordnet und unmittelbar elektrisch leitend mit den aus Aluminium ausgebildeten Rückseitenkontaktierungsflächen verbunden.In an advantageous development of the solar cell module according to the invention, the solar cells of at least the solar cell row on which the cross connector is arranged are each formed on the back with a back contact surface made of aluminum, the back contact surface preferably covering at least 60%, particularly preferably 80% of the back side of the solar cell , preferably the rear contact surface is made of aluminum over the entire surface. The cross connector is arranged on the rear contact surfaces and is directly electrically connected to the rear contact surfaces made of aluminum.
Um eine effiziente Matrix-Schindelanordnung auszubilden ist es vorteilhaft, dass bei jeder Solarzellenreihe des Solarzellenmoduls, abgesehen von einer endständigen Solarzellenreihe, zumindest die nicht randständigen Solarzellen im Überlappungsbereich zumindest zwei Solarzellen der benachbarten Solarzellenreihe überdecken.In order to form an efficient matrix shingle arrangement, it is advantageous that for each solar cell row of the solar cell module, apart from one terminal solar cell row, at least the non-edge solar cells in the overlap area cover at least two solar cells of the adjacent solar cell row.
Vorteilhafterweise ist der Querverbinder an zumindest 80% der Fläche, weiter bevorzugt zumindest 90% der Fläche, insbesondere bevorzugt an 100% der Fläche, mit der der Querverbinder die Rückseiten Solarzellen der Solarzellenreihe bedeckt, mechanisch mit den Solarzellen verbunden. Hierdurch wird eine hohe mechanische Stabilität gewährleistet.Advantageously, the cross connector is mechanically connected to the solar cells on at least 80% of the area, more preferably at least 90% of the area, particularly preferably on 100% of the area with which the cross connector covers the rear sides of the solar cells of the solar cell row. This ensures a high level of mechanical stability.
Um einen geringen Kontaktwiderstand auszubilden ist der Querverbinder vorteilhafterweise an zumindest 80% der Fläche, weiter bevorzugt zumindest 90% der Fläche, insbesondere bevorzugt an 100% der Fläche, mit der der Querverbinder die Rückseiten Solarzellen der Solarzellenreihe bedeckt, elektrisch mit den Solarzellen verbunden.In order to form a low contact resistance, the cross-connector is advantageously electrically connected to the solar cells on at least 80% of the area, more preferably at least 90% of the area, particularly preferably on 100% of the area with which the cross-connector covers the rear sides of the solar cells of the solar cell row.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Solarzellenmodul zumindest an den beiden endständigen Solarzellenreihen jeweils einen elektrisch leitenden Querverbinder auf, welcher die Rückseiten zumindest der nicht randständigen Solarzellen der Solarzellenreihe jeweils zumindest zu 50% bedeckt und elektrisch kontaktiert. Diese beiden Querverbinder dienen zur Verschaltung des Solarzellenmoduls mit externen Stromkreisen oder weiteren Solarzellenmodulen. Bei dieser Ausgestaltung ist diejenige endständige Solarzellenreihe, welche mit der Rückseite eine benachbarte Solarzellenreihe überlappt, inaktiv, d.h. sie trägt nicht zur Umwandlung von elektromagnetischer Strahlung in elektrische Energie bei. Diese Ausgestaltung zeichnet sich durch eine optische einheitliche Vorderseite und dennoch einfache Verschaltung durch die beiden Querverbinder an den endständigen Solarzellenreihen aus.In an advantageous embodiment, the solar cell module has an electrically conductive cross-connector at least on the two terminal solar cell rows, which covers at least 50% of the back sides of at least the non-edge solar cells of the solar cell row and electrically contacts them. These two cross connectors are used to connect the solar cell module to external circuits or other solar cell modules. In this embodiment, the terminal row of solar cells which overlaps the back of an adjacent row of solar cells is inactive, i.e. it does not contribute to the conversion of electromagnetic radiation into electrical energy. This design is characterized by a visually uniform front and yet simple interconnection through the two cross-connectors on the terminal rows of solar cells.
Die Prozentangaben zur Ausbildung der metallischen Kontaktierungsstrukturen beziehen sich auf Massenprozent.The percentages for the formation of the metallic contacting structures refer to mass percent.
Das Solarzellenmodul kann an sich bekannte Verkapselungselemente aufweisen. Insbesondere liegt es im Rahmen der Erfindung, dass das Solarzellenmodul ausgehend von einer bei Benutzung der Strahlung zugewandten Seite zumindest eine oder mehrere, bevorzugt alle der folgenden Schichten aufweist:
- - Vorderseitenglas (PV front glass)
- - Vordere Verkapselungsfolie (PV encapsulant foil), bevorzugt aus EthylenVinylacetat (EVA), Polyolefin Elastomere (POE)
- - Solarzellen des Solarzellenmoduls, bevorzugt aus Silizium
- - im Bereich des Querverbinders: Querverbinder bevorzugt aus Kupfer
- - hintere Verkapselungsfolie (PV encapsulant foil), bevorzugt aus EthylenVinylacetat (EVA), Polyolefin Elastomere (POE)
- - Rückseitenabdeckung (PV backsheet), bevorzugt aus Polyethylen (PE), Polyethylenterephthalat (PET)
- - Front glass (PV front glass)
- - Front encapsulant foil (PV encapsulant foil), preferably made of ethylene vinyl acetate (EVA), polyolefin elastomers (POE)
- - Solar cells of the solar cell module, preferably made of silicon
- - in the area of the cross connector: Cross connector preferably made of copper
- - rear encapsulation film (PV encapsulant foil), preferably made of ethylene vinyl acetate (EVA), polyolefin elastomers (POE)
- - Back cover (PV backsheet), preferably made of polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET)
Weitere vorteilhafte Merkmale und Ausgestaltungen werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren erläutert. Dabei zeigt:
-
1 eine photovoltaische Solarzelle für ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Solarzellenmoduls; -
2 eine Seitenansicht und -
3 eine Draufsicht von hinten auf das erste Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Solarzellenmoduls; -
4 eine Draufsicht von hinten auf ein zweites Ausführungsbeispiel und -
5 eine Draufsicht von hinten auf ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Solarzellenmoduls; -
6 eine photovoltaische Solarzelle fürein Solarzellenmodul gemäß 7 ; -
7 ein in Draufsicht von hinten dargestelltes viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Solarzellenmoduls; -
8 ein in Draufsicht von hinten dargestelltes fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Solarzellenmoduls und -
9 bis 11Schnittbilder zu 8 , wobei die Schnittebene jeweils senkrecht zur Zeichenebene in8 steht.
-
1 a photovoltaic solar cell for a first embodiment of a solar cell module according to the invention; -
2 a side view and -
3 a top view from behind of the first exemplary embodiment of a solar cell module according to the invention; -
4 a top view from behind of a second exemplary embodiment and -
5 a top view from behind of a third embodiment of a solar cell module according to the invention; -
6 a photovoltaic solar cell for a solar cell module according to7 ; -
7 a fourth exemplary embodiment of a solar cell module according to the invention, shown in a top view from behind; -
8th a fifth embodiment of a solar cell module according to the invention shown in a top view from behind and -
9 to 11 Cutaway images too8th , where the cutting plane is perpendicular to the drawing plane in8th stands.
Sämtliche Figuren zeigen schematische, nicht maßstabgetreue Darstellungen. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche oder gleichwirkende Elemente.All figures show schematic representations, not true to scale. The same reference numerals in the figures indicate the same or identical elements.
In
Die Solarzelle 1 ist in an sich bekannter Weise als photovoltaische Solarzelle basierend auf einem Siliziumwafer als Halbleitersubstrat ausgebildet und weist an der Vorderseite einen Emitter auf, welcher mittels der Kontaktfinger 2 und des Busbars 3 kontaktiert ist. An der Rückseite der Solarzelle ist ganzflächig eine Aluminiumschicht angeordnet, um die Basis der Solarzelle elektrisch zu kontaktieren. Es liegt im Rahmen der Erfindung, Weiterbildungen dieser Solarzellenstruktur oder auch andere Solarzellenstrukturen als Solarzellen für ein erfindungsgemäßes Solarzellenmodul zu verwenden. Insbesondere liegt es im Rahmen der Erfindung, an der Vorderseite zusätzliche Schichten zur Verbesserung der elektrischen Güte, insbesondere der Verringerung Rekombinationsgeschwindigkeit an der Oberfläche oder der optischen Eigenschaften anzuordnen.The
Die in
In
Eine schematische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Solarzellenmoduls ist in
- Das Solarzellenmodul gemäß erstem Ausführungsbeispiel weist eine Mehrzahl photovoltaischer Solarzellen 1
gemäß 1 mit elektrisch kontaktierbaren Rückseiten auf, wobei die Rückseiten vollflächig mit einer Aluminiumschicht bedeckt sind.
- The solar cell module according to the first exemplary embodiment has a plurality of photovoltai shear
solar cells 1 according to1 with electrically contactable backs, the backs being completely covered with an aluminum layer.
Die Solarzellen 1 sind in einer Matrix-Schindelanordnung angeordnet, welche vorliegend drei räumlich parallel angeordnete Solarzellenreihen mit jeweils mehreren Solarzellen aufweist.The
In
Wie in
Weiterhin sind die Solarzellen derart angeordnet, dass zumindest eine Rückseite einer Solarzelle einer Solarzellenreihe die Vorderseiten von zumindest zwei Solarzellen einer benachbarten Solarzellenreihe teilweise überdeckt. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß
Um diese teilweise Überdeckung auszubilden, sind die randständigen Solarzellen 1 der untersten und der obersten Solarzellenreihe gemäß
Wesentlich ist, dass das Solarzellenmodul einen elektrisch leitenden Querverbinder 5 aufweist, welcher die Rückseiten jeder Solarzelle 1 der mittleren Solarzellenreihe zumindest zu 50% bedeckt und elektrisch kontaktiert. In diesem Ausführungsbeispiel weist die durch den Querverbinder kontaktierte Solarzellenreihe vier Solarzellen 1 auf. Die beiden nicht randständigen Solarzellen 1e und 1f sind vorliegend zu etwa 80% (Zeichnung nicht maßstabsgetreu) durch den Querverbinder bedeckt, ebenso die gemäß
Der Querverbinder 5 ist als elektrisch leitendes Klebeband ausgebildet und erstreckt sich gemäß
Schematisch ist in
In einer Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Solarzellenmoduls ist der Querverbinder 5 als Kupferfolie mit einer Dicke von 30 µm ausgebildet. Zwischen Querverbinder 5 und den Solarzellen 1 der mittleren Solarzellenreihe wird Leitkleber angeordnet. In einem späteren Verfahrensschritt bei der Herstellung des Solarzellenmoduls erfolgt in an sich bekannter Weise die Lamination. Hierzu wird an der Vorderseite ein transparentes Trägersubstrat (Glas) des Solarzellenmoduls angeordnet und an der Rückseite eine Schutzabdeckung (backsheet). Zwischen Trägersubstrat und Solarzellen ist eine vordere Verkapselungsfolie (EVA) und zwischen Solarzellen und backsheet eine hintere Verkapselungsfolie (EVA) angeordnet. Mittels Lamination erfolgt ein Fügen der Folien, sodass zwischen den Folien insbesondere die Solarzellen 1 und der Querverbinder 5 eingebettet sind. Bei dieser Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels erfolgt darüber hinaus während der Lamination ein Aushärten des zwischen Querverbinder 5 und Solarzellen 1 der mittleren Solarzellenreihe aufgebrachten Leitklebers.In a modification of the first exemplary embodiment of a solar cell module according to the invention, the
In den
Bei dem in
Bei dem in
Mittels zweier Längsverbinder 8, welche als Kupferband ausgebildet sind, erfolgt eine elektrische Zuleitung von den beiden Querverbindern 5 zu der Anschlussdose 7. Die in der Anschlussdose 7 angeordnete Bypassdiode ist mit den Längsverbindern 8 elektrisch leitend verbunden, sodass zwischen den beiden Querverbindern 5 eine Bypassdiode zwischengeschaltet ist.By means of two
Das in
In
Die Ausgestaltung der Vorderseite der in
Im Unterschied zu der in
In
In
Der Querverbinder 5 überdeckt die Querverbindungsbögen 9b im Wesentlichen. In der Darstellung gemäß
In
- Das Solarzellenmodul weist 27 Solarzellenreihen mit jeweils sieben nebeneinander angeordneten Solarzellen auf. An der Rückseite der Solarzellen sind vier Querverbinder 5 angeordnet.
Die Querverbinder 5 sind elektrisch leitend durch Längsverbinder 8 verbunden, wobei jeweils mittig zwischen zwei Querverbindern 5eine Anschlussdose 7 angeordnet ist, zu welcher Längsverbinder 8 führen. Inder Anschlussdose 7 ist jeweils eine Bypassdiode angeordnet, welche die indie Anschlussdose 7 mündenden Längsverbinder 8 verbindet. Am rechten Rand ist zur Verdeutlichung schematisch die Verschaltungmit den Bypassdioden 6 als Ersatzschaltbild dargestellt.
- The solar cell module has 27 rows of solar cells, each with seven solar cells arranged next to each other. Four
cross connectors 5 are arranged on the back of the solar cells. Thecross connectors 5 are connected in an electrically conductive manner bylongitudinal connectors 8, with aconnection box 7 being arranged centrally between twocross connectors 5, to whichlongitudinal connectors 8 lead. A bypass diode is arranged in theconnection box 7, which connects thelongitudinal connectors 8 opening into theconnection box 7. For clarity, the connection with thebypass diodes 6 is shown schematically as an equivalent circuit diagram on the right edge.
Das Solarzellenmodul gemäß
Auch bei dieser Darstellung ist zur besseren Übersichtlichkeit lediglich links oben eine Solarzelle mit Bezugszeichen 1 gekennzeichnet.In this illustration, too, only a solar cell is marked with
Das in
Die
In
Wie in
In
- -
Eine Rückseitenabdeckung 13, ca. 400 µm, (z.B. aus PE, PET); - -
Eine hintere Verkapselungsfolie 14, ca. 400 µm (z.B. aus EVA, POE); - -
Die Solarzellen 1 des Solarzellenmoduls ca. 180 µm (z.B. aus Silizium); - -
Eine vordere Verkapselungsfolie 15, ca. 400 µm (z.B. aus EVA, POE)und ein Vorderseitenglas 16 ca. 3,2 mm.
- - A
back cover 13, approx. 400 µm, (eg made of PE, PET); - - A
rear encapsulation film 14, approx. 400 µm (eg made of EVA, POE); - - The
solar cells 1 of the solar cell module approx. 180 µm (e.g. made of silicon); - - A
front encapsulation film 15, approx. 400 µm (e.g. made of EVA, POE) and afront glass 16 approx. 3.2 mm.
An der Position des Schnitts A ist zudem ein Querverbinder 5 und ein Längsverbinder 8 eingeordnet, welche sich an der Position des Schnitts A überkreuzen. At the position of section A, a
Zusätzlich ist eine Längsverbinderisolierungsfolie 17 als isolierendes Element zwischen Längsverbinder 8 und Solarzellen 1 angeordnet, wobei die Längsverbinderisolierungsfolie 17 zumindest denjenigen Bereich ausspart, in welchen der Querverbinder 5 den Längsverbinder 8 bedeckt. Es besteht somit eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Querverbinder 5, Längsverbinder 8 und den Solarzellen 1.In addition, a longitudinal
Querverbinder 5, Längsverbinder 8 und Längsverbinderisolierungsfolie 17 sind somit in dieser Reihenfolge zwischen hinterer Verkapselungsfolie 14 und Solarzellen 1 angeordnet.
In
Der Schnitt gemäß Schnittlinie B in
An der Position der Schnittlinie C ist ein Abdeckungsstreifen 12 angeordnet. Der Abdeckungsstreifen ist zwischen Querverbinder 5 und Solarzellen 1 angeordnet, so dass bei Draufsicht von vorne, in der Darstellung gemäß
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- SolarzelleSolar cell
- 22
- Kontaktfingerncontact fingers
- 3, 9a3, 9a
- BusbarBus bar
- 44
- ÜberlappungsbereichOverlap area
- 55
- QuerverbinderCross connector
- 66
- BypassdiodeBypass diode
- 77
- AnschlussdoseJunction box
- 88th
- LängsverbinderLongitudinal connector
- 99
- RückseitenkontaktierungsstrukturBack contact structure
- 9b9b
- QuerverbindungsbögenCross-connection arches
- 1010
- Reihen verschaltungs-TeilbereichSeries connection sub-area
- 1111
- Querverbindungs-TeilbereichCross-connection subarea
- 1212
- AbdeckungsstreifenCover strips
- 1313
- RückseitenabdeckungBack cover
- 1414
- hintere Verkapselungsfolierear encapsulation film
- 1515
- vordere Verkapselungsfoliefront encapsulation film
- 1616
- VorderseitenglasFront glass
- 1717
- LängsverbinderisolierungsfolieLongitudinal connector insulation film
Claims (15)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022124476.8A DE102022124476A1 (en) | 2022-09-23 | 2022-09-23 | Solar cell module and method for producing a solar cell module |
PCT/EP2023/072825 WO2024061552A1 (en) | 2022-09-23 | 2023-08-18 | Solar cell module and method for producing a solar cell module |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022124476.8A DE102022124476A1 (en) | 2022-09-23 | 2022-09-23 | Solar cell module and method for producing a solar cell module |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102022124476A1 true DE102022124476A1 (en) | 2024-03-28 |
Family
ID=87845923
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102022124476.8A Pending DE102022124476A1 (en) | 2022-09-23 | 2022-09-23 | Solar cell module and method for producing a solar cell module |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102022124476A1 (en) |
WO (1) | WO2024061552A1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3708548A1 (en) | 1987-03-17 | 1988-09-29 | Telefunken Electronic Gmbh | SOLAR CELL MODULE WITH PARALLEL AND SERIAL ARRANGED SOLAR CELLS |
DE102010016975A1 (en) | 2009-05-18 | 2011-01-05 | Solarion Ag | Arrangement and interconnection, and method for interconnecting planar solar cells |
WO2013020590A1 (en) | 2011-08-09 | 2013-02-14 | Kioto Photovoltaics Gmbh | Rectangular solar cell and associated solar cell arrangement |
US20150349167A1 (en) | 2014-05-27 | 2015-12-03 | Cogenra Solar, Inc. | Shingled solar cell module |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10741712B2 (en) * | 2012-02-15 | 2020-08-11 | Alta Devices, Inc. | Photovoltaic module containing shingled photovoltaic tiles and fabrication processes thereof |
WO2017030695A1 (en) * | 2015-08-18 | 2017-02-23 | Sunpower Corporation | Solar panel |
CN108604612B (en) * | 2015-12-14 | 2021-12-14 | 迈可晟太阳能有限公司 | Solar panel |
CN213459761U (en) * | 2020-09-24 | 2021-06-15 | 江苏隆基乐叶光伏科技有限公司 | Photovoltaic module |
-
2022
- 2022-09-23 DE DE102022124476.8A patent/DE102022124476A1/en active Pending
-
2023
- 2023-08-18 WO PCT/EP2023/072825 patent/WO2024061552A1/en unknown
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3708548A1 (en) | 1987-03-17 | 1988-09-29 | Telefunken Electronic Gmbh | SOLAR CELL MODULE WITH PARALLEL AND SERIAL ARRANGED SOLAR CELLS |
DE102010016975A1 (en) | 2009-05-18 | 2011-01-05 | Solarion Ag | Arrangement and interconnection, and method for interconnecting planar solar cells |
WO2013020590A1 (en) | 2011-08-09 | 2013-02-14 | Kioto Photovoltaics Gmbh | Rectangular solar cell and associated solar cell arrangement |
US20150349167A1 (en) | 2014-05-27 | 2015-12-03 | Cogenra Solar, Inc. | Shingled solar cell module |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2024061552A1 (en) | 2024-03-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE10239845C1 (en) | Electrode for photovoltaic cells, photovoltaic cell and photovoltaic module | |
EP3084841B1 (en) | Photovoltaic module | |
DE112010005717T5 (en) | Solar battery module and manufacturing process for this | |
DE2363120B2 (en) | SOLAR CELL ARRANGEMENT | |
DE102007035883A1 (en) | Solar module, has rear contact solar cells arranged at distance along translation direction, where contact surface is not overlapped with another contact surface when former surface is shifted to distance in translation direction | |
DE112016001478T5 (en) | SOLAR BATTERY CELL AND METHOD FOR PRODUCING THE SOLAR BATTERY CELL | |
WO2019170849A1 (en) | Method for producing a photovoltaic solar cell, photovoltaic solar cell and photovoltaic module | |
WO2007128342A1 (en) | Solar cell module and procedure for the manufacture of solar cell modules | |
DE102008021355B4 (en) | Process for the production of monocrystalline solar cells with a rear contact structure | |
DE102012220221A1 (en) | Solar cell assembly, has adhesive pads soldered to double half cells comprising rear emitter contact and base contact that are placed in parallel, and round wires provided with insulating sheath | |
DE102018007387B4 (en) | Solar cell and solar cell panel with it | |
DE4201571C2 (en) | Method for producing a solar cell that is partially transparent to light and a corresponding solar module | |
DE102008040332B4 (en) | Back-contacted solar cell and solar module with back-contacted solar cells | |
DE102021106598B4 (en) | Solar cell string and method for producing a solar cell string | |
DE3317309A1 (en) | Thin-layer solar cell array | |
DE102011051511A1 (en) | Rear contact solar cell and method for producing such | |
DE102022124476A1 (en) | Solar cell module and method for producing a solar cell module | |
DE202008011461U1 (en) | Electric solar cell connections and photovoltaic solar modules | |
EP4018492A1 (en) | Method for electrically conductively contacting an optoelectronic component having at least one protective layer and optoelectronic component having a contacting of this type | |
DE102011052318B4 (en) | Solar module with contact foil and solar module manufacturing process | |
DE102018222591A1 (en) | Circuit arrangement for power generation with series-connected solar cells with bypass diodes | |
DE102010016976A1 (en) | Method for interconnecting solar cells, involves assigning back contact solar cells on second and third electric guards to contact back led front face region according to back contact solar cells in series which are interconnected | |
EP4122017A1 (en) | Thin film solar module and production method | |
EP3573110A1 (en) | Solar module with increased aperture | |
DE102013219526B4 (en) | Solar cell assembly with connecting element and method for producing a solar cell assembly |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication |