DE10210521A1

DE10210521A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Solarmodulen

Info

Publication number: DE10210521A1
Application number: DE10210521A
Authority: DE
Inventors: Hans Thoma; Daniel Maurer
Original assignee: TRINKERL XAVER
Current assignee: TRINKERL XAVER
Priority date: 2002-03-09
Filing date: 2002-03-09
Publication date: 2003-09-18

Abstract

Gemäß einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Herstellen von durch Solarzellen bildbaren Solarmodulen ist zum einfachen und schnellen sowie beschädigungsfreien Herstellen derselben vorgesehen, daß die Solarzellen von einem Magazinstapel mit nach unten gerichteten Sonnenseiten nacheinander abgezogen, einer Prüfstelle zugeleitet und einander in Reihe zur Bildung eines Strings zugeordnet werden, die Solarzellen durch einen Greifer nacheinander einer Lötstation zugeführt und die jeweils benachbarten Solarzellen durch Lötung miteinander fest verbunden werden, nachfolgend Stringsabschnitte mit zu beiden stirnseitigen Enden überstehenden Lötanschlüssen einzeln nebeneinander auf einem Schrittschaltträger mit nach unten gerichteten Sonnenseiten abgelegt werden und die Lötanschlüsse beider Stirnseiten jeweils miteinander durch Lötung verbunden werden, eine Anzahl Reihen verlöteter Stringsabschnitte nebeneinander zwischen beidseitig sich erstreckenden durch Glasscheiben kaschierten EUA Folien geschichtet eingelegt und durch eine Rahmung umfaßt werden und die mit den EUA Folien und Glasscheiben geschichteten Stringsabschnitte zur Verbackung der EUA Folien befristet in einem Heizofen eingebracht werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von durch Solarzellen bildbaren Solarmodulen.
Es ist bekannt, durch Verlöten einer Anzahl Solarzellen Solarmodule zu erstellen. Dabei werden die Solarzellen mit oben befindlichen Sonnenseiten den Bearbeitungsvorgängen unterworfen und dabei vielfach störenden mechanischen Einflüssen ausgesetzt, die zu Beschädigungen der Solarzellen Anlaß geben. Außerdem benötigen die Solarzellen Schwenkbewegungen im Zuge der Bearbeitungsvorgänge, die einen erheblichen maschinellen Aufwand erfordern und nur umständlich durchführbar sind.

Es ist Aufgabe der Erfindung Maßnahmen zum einfachen und schnellen sowie beschädigungsfreien Herstellen von Solarmodulen unter Verwendung von Solarzellen zu schaffen.

Der Erfindung gemäß ist diese Aufgabe durch den kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst. Nach dem Verfahren verbleiben nunmehr die Solarzellen über die Dauer der Arbeitsvorgänge mit ihren Sonnenseiten geschützt nach unten gerichtet, wodurch notwendige Transport- und Lötvorgänge erleichtert und sicher durchführbar sind sowie Schwenkbewegungen der einzelnen Solarzellen, der Strings und der Stringsgruppen unnötig sind. Die empfindlichen Sonnenseiten sind durch ihre unterseitige Anordnung gleichzeitig weniger mechanischen Belastungen, wie Druckkräften ausgesetzt und insgesamt vorteilhaft einer sanfteren Bearbeitung zuführbar. Darüber hinaus benötigen die nach den Verfahrensschritten herstellbaren Solarmodulen nur kurze Produktionszeiten und die Lötvorgänge der Solarzellen und Strings sind bei oben liegenden Unterseiten unmittelbar ohne Wendevorgänge durchführbar. Dabei ist vorgesehen, die Solarzellen durch einen für die Solarzellen beschädigungsfreien Saugträger vom Magazinstapel abzuziehen, der Prüfstelle zuzuleiten und in Reihe einander zuzuordnen.

Bei einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist vorgesehen die Lötstation für die Solarzellen durch Lichtquellen und/oder Infrarotbrenner zu bilden. Es versteht sich, daß auch anderweitige Wärmequellen für die Lötung der Solarzellen zur Anwendung kommen können.

Bevorzugt ist die Lötstation für die Solarzellen ober- und unterseitig mit paarweise im Abstand nebeneinnder ausgebildeten Lichtquellen und/oder Infrarotbrennern sowie einer der Lötstation zum Zwecke einer Vorwärmung der Lötstellen dienenden weiteren Lichtquelle od. dgl. versehen. Die der Vorwärmung dienende Lichtquelle ist dabei der der Sonnenseite abgewandten Seite den Solarzellen zugeordnet.

Desweiteren ist vorgesehen eine Anzahl verlötete Solarzellen aufweisende Strings oder Stringsabschnitten derselben vermittels eines Saugförderers auf einen als Schrittschaltträger dienenden Kettenbandförderer nacheinander mit nach unten gerichteter Sonnenseite aufzulegen und die die beiden stirnseitigen Enden der Strings oder Stringsabschnitten derselben überragenden Lötanschlüsse auf den Kettenbandförderer durch Lötung miteinander zu verbinden. Die sich so ergebende flächenhaften Gebilde an Solarzellen sind gemeinsam miteinander der weiteren Bearbeitung zuführbar. Anstelle der Kettenbandförderer als Stützkörper für die Strings bzw. Stringsabschnitten derselben ist auch die Anordnung einer Platte od. dgl. denkbar, die die Strings verschieblich stützt. Letztgenannte Anordnung ergibt eine besonders einfache und übersichtliche Ausgestaltung einer Vorrichtung durch den Fortfall motorischer Antriebskräfte.

Zur weiteren Bearbeitung der Strings ist vorgesehen eine Anzahl miteinander verbundener und sich über einen Teilbereich oder den gesamten Bereich des Kettenbandförderers bzw. der ebenen Platte erstreckenden Strings oder Stringsabschnitten durch einen Saugförderer vom Kettenbandförderer bzw. der Platte abzuheben und zwischen mit Glasscheiben kaschierten EUA Folien einzulegen und das so gebildete Glasscheiben-, Folien- und Stringspaket übereinander geschichtet einem Heizofen zum sandwichartigen Verbacken der Folien zuzuführen. Es versteht sich, daß bei der Übertragung der miteinander verlöteten Strings oder Stringsabschnitte vermittels Abhebe- und Verschiebebewegungen des Saugförderers nur geringe mechanische Kräfte an den Solarzellen wirksam werden, die Beschädigungen ausschließen.

Gemäß bevorzugter Ausführung der Vorrichtung kann der Saugförderer mit im wesentlichen 200 bis 300 Saugnäpfen ausgerüstet sein. Die Anzahl der zum Einsatz kommenden Saugnäpfe richtet sich dabei nach der jeweiligen Anzahl, Größe und dem Gewicht der zu fördernden Strings.

Schließlich ist noch vorgesehen, die jeweils letzte Solarzelle eines jeden Strings von einer Lötung mit den vorangehenden Solarzellen auszuschließen oder bei erfolgter Lötung, vom String abzutrennen und durch einen Greifer od. dgl. einer Sammelstelle zu einer nachfolgenden Stringsanfertigung zuzuführen.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in den Figuren verdeutlicht. Es zeigen:
Fig. 1 eine Magazinanordnung für Solarzellen mit Prüfstelle in Draufsicht, schematisch,
Fig. 2 eine Lötstation für Solarzellen zu einem String in Draufsicht,
Fig. 3 eine Anzahl Solarzellen vergrößert im Schnitt,
Fig. 4 eine Anzahl Solarzellen vergrößert, im Schnitt mit zugeordneter Lötstation,
Fig. 5 eine Lötstation für Stringsabschnitte gemäß Fig. 2 mit einem zugeordneten Ketten bandförderer in Draufsicht, verkleinert,
Fig. 6 eine Lötstation für Stringsabschnitte gemäß Fig. 5 mit zugeordnetem Kettenbandförderer in Seitenansicht,
Fig. 7 eine Anzahl vom Kettenbandförderer Teil 11 abgehobener, miteinander verlöteten Stringsabschnitte, in Draufsicht,
Fig. 8 eine Anzahl Stringsabschnitte gemäß Fig. 7 miteinander verlötet und mit Umrahmung, in Draufsicht,
Fig. 9 einen Schnitt nach der Linie IX-IX der Fig. 8,
Fig. 10 eine Anzahl Stringsabschnitte mit Umrahmung plattiert mit EUA Folie und Glasscheiben in einem Heizofen, in Vorderansicht und
Fig. 11 eine Lötstation im Schnitt.
In den Figuren sind mit 1 gestapelte Solarzellen zum Herstellen von Solarmodulen 2 bezeichnet. Die Solarzellen 1 sind mit nach unten gerichteter Sonnenseite vermittels eines Trägers einer Prüfstelle 3 zuführbar und in Fig. 2 zur Bildung eines Strings 4 in Reihe nebeneinander verlegt. Die Solarzellen 1 sind weiterhin in Richtung des Pfeils 4" tranportierbar und als Teilabschnitte des Strings nacheinander einer Lötstation 5 zuführbar. Die Lötstation ist beim Ausführungsbeispiel, wie in Fig. 11 erkennbar, durch paarweise den Solarzellen 1 ober- und unterseitig nebeneinander zugeordnete Lichtquellen 6, 6', 7, 7' oder Infrarotbrenner gebildet. Außerdem ist zur Vorwärmung der Lötstellen eine Lichtquelle 8 der Lötstation vorangestellt. Mit 9 sind Flux-Ventile bezeichnet. Den Solarzellen 1 sind von auf Rollen 10 aufgewickelten Metallbändern 12 mit Lötauflagen trennbare Metall-Bandabschnitte 11, 11' beim Ausführungsbeispiel, mit 3,00 mm Breite und 0,2 mm Dicke zugeordnet, wobei die Metall- Bandabschnitte 11, 11' jeweils einer Solarzelle 1 abgekröpft zugeordnet sind. Das Abtrennen der Metall-Bandabschnitte 11, 11' von den Metallbändern 12 erfolgt durch eine Stanze 12'. Die Fig. 3 zeigt in vergrößertem Maßstab die Zuordnung der Metall-Bandabschnitte 11, 11' zu den Solarzellen 1 mit nach unten gerichteter Sonnenseite.
Von den verlöteten. Strings 4 werden vermittels eines Saugförderers 13 Abschnitte 4' einzeln abgenommen und auf ebenen Segmenten eines Kettenbandförderers 19 (Fig. 5) im Bereich I nacheinander aufgelegt und die aus den stirnseitigen Enden des jeweils aufgelegten Stringsabschnitt 4' herausragenden Lötanschlüsse 14, 15 durch einen Lötvorgang mit den Lötanschlüssen der vorangehenden Stringsabschnitt 4' flächenhaft verbunden. Der Saugförderer 13 ist in einem Portal 16 höhen- und querverschieblich geführt. Außerdem trägt der Portal 16 eine querverschiebliche Lötstation 17 mit zugeordnetem Flux-Ventil 18, die den jeweils weiteren, auf den Kettenbandförderer 19 aufgelegten Stringsabschnitt 4' mit den vorhergehenden Stringsabschnitten durch Lötung verbindet.
Nach erfolgter Lötung einer Anzahl Stringsabschnitte 4' miteinander werden bevorzugt von Teil II des Kettenbandförderers 19, vermittels eines weiteren, nicht näher dargestellten Saugförderers, mit z. B. 250 Saugnäpfen, eine Anzahl miteinander verbundener Stringsabschnitte 4' zum Zwecke einer Verglasung auf einen Plattenkörper 24 (Fig. 7) aufgelegt. Zur weiteren Vervollständigung des Solarmoduls werden, wie in den Fig. 8 und 9 erkennbar, die Stringsabschnitte 4' mit einem Rahmen 22 versehen und zwischen EUA Folien 20 eingelegt, die aussenseitig mit Glasscheiben 21 kaschiert sind. Der so sandwichartige Stapel aus verlöteten Stringsabschnitten 4', Folien 20 und Glasscheiben 21 wird zur Verbackung der Folien 20 in einen Heizofen 23 eingebracht. (Fig. 10).
Der Transport der Stringsabschnitte 4' mit nach unten befindlichen Sonnenseiten auf den Kettenbandförderer 19 und weiter zu den Bearbeitungsstellen gemäß Fig. 7, 8, 9 erfolgt durch einfaches vertikales Anheben und seitliches Bewegen mit nachfolgender Ablage der Stringsabschnitte. Wendebewegungen sind dabei nicht erforderlich, wodurch die Bruchgefahr reduziert ist.
Es ist noch vorgesehen, die jeweils letzte Solarzelle 1" der für die Bildung eines jeden Strings 4 benötigten Solarzellen 1 gemäß Fig. 2 nicht mit den übrigen Solarzellen zu verlöten sondern als blinde Solarzelle durch einen Greifer einer Sammelstelle für die Verwendung zu einem nachfolgenden String zuzuführen.

Claims

1. Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von durch Solarzellen bildbaren Solarmodulen, dadurch gekennzeichnet, daß die Solarzellen von einem Magazinstapel mit nach unten gerichteten Sonnenseiten nacheinander abgezogen, einer Prüfstelle zugeleitet und einander in Reihe zur Bildung eines Strings zugeordnet werden, die Solarzellen durch einen Greifer nacheinander einer Lötstation zugeführt und die jeweils benachbarten Solarzellen durch Lötung miteinander fest verbunden werden, nachfolgend Stringsabschnitte mit zu beiden stirnseitigen Enden überstehenden Lötanschlüssen einzeln nebeneinander auf einem Schrittschaltträger mit nach unten gerichteten Sonnenseiten abgelegt werden und die Lötanschlüsse beider Stirnseiten jeweils miteinander durch Lötung verbunden werden, eine Anzahl Reihen verlöteter Stringsabschnitte nebeneinander zwischen beidseitig sich erstreckenden durch Glasscheiben kaschierten EUA Folien geschichtet eingelegt und durch eine Rahmung umfaßt werden und die mit den EUA Folien und Glasscheiben geschichteten Stringsabschnitte zur Verbackung der EUA Folien befristet in einem Heizofen eingebracht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Solarzellen durch einen Saugträger vom Magazinstapel abgezogen, der Prüfstelle zugeleitet und in Reihe einander zugeordnet werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lötstation (5) für die Solarzellen (1) durch Lichtquellen und/oder Infrarotbrenner gebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lötstation (5) für die Solarzellen (1) ober- und unterseitig paarweise im Abstand nebeneinander Lichtquellen (6, 6') und/oder Infrarotbrenner sowie eine der Lötstation (5) zur Vorwärmung der Lötstellen vorgestellte, weitere Lichtquelle (8) od. dgl. aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl verlötete Solarzellen (1) aufweisende Strings (4) oder Stringsabschnitte derselben vermittels eines Saugförderers (13) auf einen als Schrittschaltträger dienenden Kettenbandförderer (19) nacheinander mit nach unten gerichteten Sonnenseiten nebeneinander aufgelegt sind, daß die beiden stirnseitigen Enden der Strings oder der Stringsabschnitte (4') derselben durch Lötanschlüsse (14, 15) überragt und die Lötanschlüsse beider stirnseitigen Enden jeweils getrennt unabhängig durch Lötung verbunden sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl verlötete Solarzellen (1) aufweisende Strings (4) oder Stringsabschnitte (4') derselben vermittels eines Saugförderers (13) nacheinander auf eine ebene Platte od. dgl. mit nach unten gerichteter Sonnenseite nebeneinander verschieblich auflegbar sind, daß die beiden Enden der Strings oder Stringsabschnitte derselben durch Lötanschlüsse überragt und die Lötanschlüsse beider stirnseitigen Enden jeweils getrennt unabhängig miteinander durch Lötung verbindbar sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl durch Lötung miteinander verbundener und sich über einen Teilbereich oder den gesamten Bereich des Kettenbandförderers (13) bzw. der Platte erstreckender Strings oder Stringsabschnitte gemeinsam durch einen Saugförderer vom Kettenbandförderer (19) oder Platte mit nach unten gerichteter Sonnenseite abnehmbar und zwischen beidseitig mit Glasscheiben (21) kaschierten EUA Folien (20) einlegbar sind, daß das so gebildete Glasscheiben-, Folien- und Stringpaket übereinander geschichtet mit einer Umrahmung (22) versehen einem Heizofen (23) zum sandwichartigen Verbacken der EUA Folie zuführbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugförderer mit im wentlichen 200-300 Saugnäpfen ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, 3 und 4, daduch gekennzeichnet, daß die jeweils letzte Solarzelle (1") eines jeden Strings (4) einer Lötung mit vorangehenden Solarzellen nicht zuführbar ist, vom String abgetrennt, einer Sammelstelle zum Einsatz bei der Fertigung nachfolgender Strings zuführbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einanderfolgenden Solarzellen (1) der Strings (4) abgekröpfte, mit Lötauflagen versehene Metall-Bandabschnitte (11, 11'), z. B. aus Messing, Bronce od. dgl. von im wesentlichen 3,00 mm Breite und 0,20 mm Dicke aufweisen, wobei die Metall-Bandabschnitte (11, 11') von Rollen (10) durch Stanzvorrichtungen abtrennbar und abschnittsweise in der Länge bestimmbar sind.