DE10297633T5 - Solarzellenaufreihungsmaschine - Google Patents

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DE10297633T5
DE10297633T5 DE2002197633 DE10297633T DE10297633T5 DE 10297633 T5 DE10297633 T5 DE 10297633T5 DE 2002197633 DE2002197633 DE 2002197633 DE 10297633 T DE10297633 T DE 10297633T DE 10297633 T5 DE10297633 T5 DE 10297633T5
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DE
Germany
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station
cell
strip
assembly
row
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Withdrawn
Application number
DE2002197633
Other languages
English (en)
Inventor
Alleppey Hariharan
Bernhard Jones
Thomas Kirchner
David Lackey
Thomas Mcgee
Eric de W. Boylston Rivera
Steven Natick Slavsky
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GT SOLAR INC. (N.D.GES.D. STAATES DELAWARE), M, US
Original Assignee
G T Equipment Technologies Inc
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Publication date
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Priority to US60/344,993 priority
Application filed by G T Equipment Technologies Inc filed Critical G T Equipment Technologies Inc
Priority to PCT/US2002/012388 priority patent/WO2003059570A1/en
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    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infra-red radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and 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 peculiar to the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1876Particular processes or apparatus for batch treatment of the devices
    • H01L31/188Apparatus specially adapted for automatic interconnection of solar cells in a module
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Abstract

Maschine für den automatischen Zusammenbau von Solarzellen in Reihen, umfassend:
– ein computerbasiertes Steuerungssystem;
– eine Bedienerschnittstelle;
– eine Zellenhaltestation zum Halten einer Anzahl von Solarzellen, die für die Montage vorgesehen sind;
– eine Vormontage-Zelleninspektionsstation zum Untersuchen und Durchlassen oder Ablehnen einzelner Zellen für die weitere Montage;
– einen Haltebereich für abgelehnte Zellen;
– eine Streifenmaterialzufuhrstation zum Halten und Zuführen einer kontinuierlichen Länge des Streifenmaterials zur Herstellung von Streifen;
– eine Streifenschneid- und Falzstation zum Schneiden und Falzen des Streifenmaterials in Streifen;
– eine Reihenmontagestation zum Montieren der Zellen und der Streifen in eine Reihe;
– einen Transportmechanismus, der mit einem Zellenaufnahme- und Bewegungswerkzeugkopf ausgeführt ist, um die Zellen aufzunehmen und sie durch die Vormontage-Zelleninspektionsstation zu bewegen und die Zellen in ihrer Reihenfolge entweder in der Reihenmontagestation oder dem Haltebereich für abgelehnte Zellen zu platzieren;
– ein Streifentransferwerkzeug, um Streifenpaare...

Description

  • Querverweis auf andere Anmeldungen
  • Diese Anmeldung bezieht sich auf die US-Anmeldung 60/344993, die am 04.01.2002 angemeldet wurde, und nimmt deren Priorität in Anspruch.
  • Technisches Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Maschinen für die Herstellung von Sonnenkollektoren zur Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie und insbesondere auf das elektrische Zusammenfügen oder Verbinden einzelner Solarzellen zu größeren Feldern, die für praktische Anwendungen und Produkte geeignet sind.
  • Technologischer Hintergrund der Erfindung
  • Wie aus dem Stand der Halbleitertechnik bekannt ist, können großflächige, photovoltaische Zellen, die Sonnenstrahlung in nutzbare, elektrische Energie umwandeln, durch Einlegen geeigneter Halbleiterstrukturen zwischen zwei elektrische Kontaktschichten hergestellt werden. Die Kontaktschicht auf der Vorderseite ist typischerweise ein Metallsammelgitter mit dünnen Leitungen, um den verfügbaren Strom zu sammeln und ihn an einen oder mehrere Kontaktanschlüsse zu leiten. Die Kontaktschicht auf der Rückseite besteht im Allgemeinen aus einem Metall, wie zum Beispiel aus Aluminium. Die Spannung, die über den Kontakten einer einzelligen, photovoltaischen Zelle produziert wird, ist allerdings für die meisten Anwendungen nicht ausreichend. Um die anwendungsbezogenen Bedürfnisse für Spannungsbereiche von 12 bis 15 Volt zu erfüllen, ist es notwendig, Solarzellen in Reihe zu schalten. Die am häufigsten verbreitete Anordnung ist die, eine lineare Zellenreihe in einer herkömmlichen Anordnung zur Verfügung zu stellen mit verbindenden Streifenleitern (tabbing conductors), die benachbarte Zellen von vorne nach hinten miteinander verbinden, um die elektrische Summation der einzelnen Zellspannungen bereitzustellen, die erforderlich sind, um das gewünschte Spannungsausgangsniveau zu erhalten.
  • Bei den kommerziellen Verfahren, die normalerweise für eine Modulmontage eingesetzt werden, welche Zellen sowohl mit Kontakten an der Vorderseite als auch mit Kontakten an der Rückseite einsetzen, sind verschiedene Schritte erforderlich. Streifen (tabs) werden einzeln auf die Kontakte der Vorderseite der Zellen gelötet, und dann werden die Zellen dadurch elektrisch miteinander verbunden, dass sie sequenziell in den Schaltkreis gelötet werden. Als nächstes wird die empfindliche, elektrische Schaltungsanordnung in eine Ummantelungsarbeitsstation überführt, wobei dafür Sorge getragen wird, dass die elektrischen Anschlüsse nicht belastet werden. Schließlich wird die Zellenschaltung in diesem Modul ummantelt. Dieses Verfahren erfordert häufig drei oder mehr Arbeitsstationen mit geringem Durchsatz, die den Montageprozess zu einem sehr signifikanten Faktor für die gesamten Produktionskosten macht.
  • Es sind Versuche gemacht worden, um das Montageverfahren zu vereinfachen, wie zum Beispiel in der Offenbarung von Nakagawa et al. US 6,248,948 , die mit "Solar Cell Module and Method of Producing the Same" betitelt ist. Hier wird, neben anderen Merkmalen, die Zelle mit beiden Kontakten, die von der Vorderseite aus erreichbar sind, hergestellt, um die Reihenverbindungsstreifen herzustellen. Obwohl diese Offenbarung eine Möglichkeit für eine weiter automatisierte Montage in Modulen bietet, erstreckt sie sich nicht auf die Maschinen, die notwendig sind, um den Montageprozess zu automatisieren.
  • Die US 6,294,725 von Hirschberg et al., die mit "Wireless Solar Cell Array Electrical Interconnection Scheme" betitelt ist, bietet leitfähiges Epoxydharz als Ersatz für die Drahtverbindung an, erstreckt sich aber wiederum nicht auf die Maschinen, die notwendig sind, um den Montageprozess zu automatisieren.
  • Halbautomatische Geräte, wie zum Beispiel die halbautomatische SPI-Stringer-1000TM-Produktionsmaschine und die SPI-Assembler 5000TM sind von der Spiral Corporation erhältlich. Andere Hersteller, umfassend Ascor Inc., Anaconda, Seishin, Trading Co. Ltd.; Solon AG, SunWare GmbH & Co. KG, NPC Inc. und Solarnova sind dafür bekannt, dass sie die Industrie mit Streifen-, Aufreihungs- und Montagemaschinen beliefern.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, automatisiertere Mittel zur Herstellung von Solarzellenreihen zur Verwendung in photovoltaischen Kollektoren zur Verfügung zu stellen. Eine Reihe (string) ist eine Anzahl von Solarzellen, die mit Hilfe geeignet angeordneter, aus Streifenmaterial (tabbing material) hergestellter Kupfer-Bus-Bänder physisch miteinander verbunden sind, welche einen elektrischen Reihenschaltkreis bilden.
  • Es ist ein weiteres Ziel, eine praktische Wafer-Aufreihungsmaschine zur Verfügung zu stellen, die in ein Produktionsverfahren zur Herstellung elektronischer und anderer Geräte, welche elektrisch miteinander verbundene Wafer-Reihen verwenden, eingebunden werden kann.
  • Es ist ein weiteres Ziel, eine Maschine mit einer Zellenmontagestation zur Verfügung zu stellen, die gemeinsam aufgebaute Streifenenden- und Zellenträger aufweist, wobei der Streifenendenträger vor der Platzierung der nächsten Zelle in der Reihe die Streifenenden (tab tails) von der vorhergehenden Zelle zum Zellenträger übergeben kann.
  • Es ist noch ein weiteres Ziel, ein umfassendes Lötverfahren einzubinden, das eng mit der Reihenmontagestation verbunden ist, so dass das Intervall zwischen der Platzierung der letzten Zelle und dem Löten der letzten Zelle minimal ist, so dass die gesamte Zykluszeit von Reihe zu Reihe so kurz wie möglich ist.
  • Es ist ein weiteres Ziel, eine Vormontage-Zelleninspektion und eine Nachmontage-Reiheninspektion zur Verfügung zu stellen, die in das Verfahren integriert sein sollen mit einer Vorkehrung zum Aussortieren schlechter Zellen und schlechter Reihen, wenn sich das Verfahren fortsetzt.
  • Zu diesem Zweck wird eine Maschine mit einem einzigartigen Satz von Fähigkeiten zur Verfügung gestellt, die gemeinsam einen höheren Automatisierungsgrad bieten als dies bisher erhältlich war. Die Materialzufuhr zur Maschine umfasst halb-ausgerichtete Stapel von Wafern, die Solarzellen sein können, und Rollen aus vorverzinntem Streifenmaterial oder aus anderem Verbindungselementmaterial, das auf einer Rolle verteilt ist. Die Ausgabe sind Reihen aus elektrisch miteinander verbundenen Wafern.
  • Die Maschine ist in der bevorzugten Ausführungsform so konstruiert, dass sie innerhalb eines bestimmten, ausgewählten Dimensionsbereichs für die Wafer oder Solarzellen arbeiten kann, aber es ist ein Ziel der Erfindung, dass die Konstruktion auf unterschiedliche Bereiche skaliert werden kann. Zum Beispiel ist die bevorzugte Ausführungsform, die unten beschrieben wird, so konstruiert, dass sie 100 bis 150 mm (Millimeter) breite Zellen auf einem 102-mm-Feldmuster aufnimmt. Die Streifen werden in doppelten, parallelen Reihen, zwischen 50 und 75 mm auseinander, aufgebracht. Werkzeugwechsel und Justagen sind erforderlich, wenn man sich innerhalb dieser Grenzen bewegt. Die Maschine kann angepasst oder skaliert werden, um Veränderungen in Größe und Ausmaß Rechnung zu tragen.
  • Es ist ein Ziel der Erfindung, dass die Maschine bis auf periodisches Laden von Zellen und Streifenmaterial in die Eingänge und das Ausladen von Reihen aus den Ausgabeablagen automatisch und ohne Bedienereingriff arbeiten kann. Optional kann ein Erfordernis für eine manuelle Inspektion jeder fertigen Reihe als notwendiger Schritt in den kontinuierlichen Betrieb der Maschine eingebaut sein.
  • Die Maschine handhabt die Wafer oder Solarzellen, ohne sie durch physische Kontaktbelastung oder thermische Belastung zu beschädigen. Einige Paare von Zangenbetätigungs-Fingern greifen jede neue Zelle und Streifen, die der Reihe an zwei gegenüberliegenden Kanten mit minimaler Kontaktfläche hinzugefügt worden sind. Die Greiffinger nehmen bei der Lötstation keine nennenswerte Wärme auf. Die Finger passen sich einem Grad der Welligkeit in den Zellen an. Die elektrischen Anschlüsse werden nach Vorgabe hergestellt. Das Reihenprodukt ist geometrisch exakt innerhalb der Vorgabe. Obwohl herkömmliche Zellen eine Streifenanbringung von der Vorder- zur Rückseite erfordern können, kann die Maschine für Vorderseite- zu Vorderseitenstreifen angepasst werden, wenn dies gewünscht ist.
  • Andere und verschiedene, ähnliche Ziele und Aufgaben, die für Fachleute sofort offensichtlich sind, werden durch die Erfindung in ihren zahlreichen Ausführungsformen, wie sie hier beschrieben, illustriert und beansprucht sind, erreicht.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein schematisches Flussdiagramm der Arbeitsabfolge der bevorzugten Ausführungsformen.
  • 2 ist eine Draufsichtdarstellung der allgemeinen, mechanischen Anordnung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit zwei SCARA-Robotern und einer Fördereinrichtung, die parallel zu der Platten- und Reihenmontagelinie angeordnet sind.
  • 3A ist eine perspektivische Teilansicht der Streifenendenträger- und der Zellenträgeranordnungen der Zellenmontagestation, welche die komplementäre Geometrie der Oberflächenbereiche veranschaulicht, die das zyklische Rückführen der beiden Halterungen ermöglicht, um die nachfolgenden Kantenstreifen in die Zellenplatzierungsposition zu befördern.
  • 3B und 3C sind schematische Ansichten der sich schneidenden Bewegungspfade der Streifenenden- und Zellenträgeranordnungen gemäß 3A.
  • 4A und 4B sind aufeinander folgende, perspektivische Teilansichten des Streifentransferwerkzeugs von hinten, das sich vertikal nach unten erstreckt, um ein Streifenpaar im Zellenmontagebereich mit den leitenden Enden auf der Zellenträger- und mit den nachfolgenden Enden auf der Streifenendenträgeranordnung abzulegen.
  • 5 ist eine Stirnseitenquerschnittsansicht bei der Zellenmontagestation, die die Streifenträgeranordnung aus 4 mit ihrem Verriegelungsstift, der von der Platte gelöst ist, und mit ihrem Oberflächenniveau, das unter das Niveau der Zellenträgeranordnung abgesenkt ist, die Plattenschienen und Lager und eine vorderseitige Zellenaufnahmehaltevorrichtung in ihrer eingezogenen Position zeigt.
  • 6 ist eine Stirnseitenquerschnittsansicht von 5 mit der Streifenendenträgeranordnung, die in einen verriegelnden Eingriff mit der Platte und ihrem Oberflächenniveau auf Höhe der Zellenträgeranordnung angehoben ist.
  • 7 ist eine perspektivische Ansicht der rechten, hinteren Seite der Zellenaufnahmehaltevorrichtung der 5 und 6 in der eingezogenen Position mit den Greiffingern offen.
  • 8A, 8B und 8C zeigen eine fortschreitende Abfolge von Stirnseitenansichten eines Paares einander gegenüberliegender, vorderer und hinterer (hier rechter und linker) Zellenaufnahmehaltevorrichtungen der 7 und 8, die ausfahren und eine Zelle greifen.
  • 9 ist eine perspektivische Ansicht einer hinteren, rechten Seite der Zellenaufnahmehaltevorrichtung der 7 und 8, die in der ausgefahrenen Position mit geschlossenen Greiffingern, als ob sie eine Zelle hält, gezeigt sind, wobei der Träger im Querschnitt mit dem Verriegelungsstift in der Position, in der er die Haltevorrichtung in der ausgefahrenen Position hält, gezeigt ist.
  • 10 ist eine Draufsicht auf die Zellenaufnahmehaltevorrichtung und einen Nockenaktuator der bevorzugten Ausführungsform, wobei die Nockenwalzenspitze des Nockenaktuators auf dem Aktuatorblock einer die Zelle haltenden Haltevorrichtung lagert.
  • 11 ist eine perspektivische Teilansicht einer hinteren, rechten Seite des Zellenlademoduls, die einen SCARA-Roboter und eine Zellenabtastungs-Inspektionsstation zeigt.
  • 12 ist eine vergrößerte Teilansicht einer Unterseite des Roboterwerkzeugs, das doppelte Bernoulli-Futter und Vakuumbecher aufweist.
  • 13 ist eine perspektivische Ansicht einer linken Vorderseite des Reihenmontageabschnitts der bevorzugten Ausführungsform, die die Streifenausgabe-, die Streifenschneid- und Streifenfalz-, die Zellenmontagebereiche und die Lötstation mit der Platte, die dem Reihenhandhabungsmodul zugeführt ist, zeigt.
  • 14 ist eine Vorderansicht einer linken Seite der Streifenmaterialrollen und -motoren.
  • 15 ist eine vergrößerte Vorderansicht des Streifenschneid- und Falzabschnitts, die das Streifentransferwerkzeug in der Schneid- und Falzposition zeigt.
  • 16 ist eine vergrößerte Vorderansicht von 15 mit dem Streifentransferwerkzeug, das teilweise von der Falzpressform gelöst ist, die für den lateralen Transfer des Streifenpaars zum Zellenmontagebereich zur vollständigen Aufwärtsposition hin ansteigt.
  • 17 ist eine Ansicht der rechten Rückseite der Streifenschneid- und Falzstation, des Streifentransferwerkzeugs und seiner oben liegenden Anordnung für eine laterale Bewegung mit dem Werkzeug, das dem Zellenmontagebereich zugeführt ist.
  • 18 ist eine perspektivische Ansicht einer linken Vorderseite des Zellenmontageabschnitts mit dem Streifentransferwerkzeug in der Streifenzufuhrposition über den Zellen- und Streifenendenträgeranordnungen.
  • 19 ist eine Ansicht einer hinteren, rechten Seite der ersten paar Zellenaufnahmehaltevorrichtungen auf einer Seite der Platte mit den Haltevorrichtungen in der eingefahrenen, nicht-greifenden Position.
  • 20 ist eine Vorderansicht einer linken Seite des Lötabschnitts mit dem Abschirmungssystem, das unterhalb der Lampenanschlüsse der Vorheiz- und Lötzonen sichtbar ist.
  • 21 ist eine perspektivische Ansicht einer Unterseite des Lötabschnitts, welche die Vorheiz- und Lötlampen und die Luftdüsen der Kühlstation zeigt.
  • 22 ist eine Vorderseitenansicht des Reihenhandhabungsabschnitts der bevorzugten Ausführungsform mit der Platte und den Zellenaufnahmehaltevorrichtungen, die vollständig zugeführt sind, und mit dem Reihenhandhabungsrahmen, der nach innen in die Lichtinspektionsbox angehoben ist.
  • 23 ist eine vergrößerte Vorderseitenteilansicht des Reihenhandhabungsrahmens, der über der Reihenlinie zwischen den vorderseitigen und rückseitigen Zellenaufnahmehaltevorrichtungen hängt, als ob er eine fertige Reihe zur Inspektion aufhebt.
  • 24 ist eine vergrößerte Ansicht der Deaktuatorstange, welche die Reihe der Zellenaufnahmehaltevorrichtungen berührt, um die Freigabe der Reihe auszulösen.
  • 25 ist eine vergrößerte Ansicht des um 90° nach oben von der Reihenlinie gedrehten Reihenhandhabungsrahmens, welche die Vakuumbecher zeigt, die normalerweise die fertige, vollständige Reihe zur Inspektion und Niederlegung in eine Ablage für gute Reihen oder in eine Ausschussablage greifen.
  • 26 ist eine Endansicht des Reihenhandhabungsmoduls, die die relativen Positionen der Bereiche der Reihenlinie, des Inspektionskastens, der Ablage für gute Reihen und der Ausschussablage und den Reihengerüstmechanismus und den Reihenhandhabungsrahmen zeigt.
  • 27 ist eine vergrößerte Frontansicht einer Kontrolltafel auf der Maschine.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
  • Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine bevorzugte Ausführungsform ist in den beigefügten Figuren dargestellt und wird unten beschrieben. Kleine Änderungen der bevorzugten Ausführungsform sind in den Figuren offensichtlich, sind aber im Wesentlichen dieselben mit gemeinsamen oder ähnlichen Komponenten und denselben Bezugszeichen, abgesehen davon, wenn dies angemerkt ist.
  • Unter Bezugnahme auf 1 kann der Grundbetrieb der Aufreihungsmaschine ohne weiteres erklärt werden. Solarzellen werden der Maschine bei 1 zugeführt, dann zur Vormontage-Inspektion bei 2 befördert, wobei Ausschüsse bei 3 aus einem von zwei Gründen ausgesondert werden. Rollen des Streifenmaterials werden der Maschine bei 4 zugeführt, dann bei 5 in Streifenpaare geschnitten und gefalzt. Die Zellen und Streifenpaare werden in ihrer Reihenfolge zum Streifen- und Zellenmontagebereich 6 zur ineinander greifenden Ausrichtung auf eine Reihenplatte transportiert, dann wird die Reihe mittels der Platte Zelle für Zelle durch die drei Zonen der Lötstation 7 zum Vorheizen, Löten und Kühlen angenommen. Die fertige Reihe wird aus der Bearbeitung zur Endinspektion 8 und Niederlegung 9 entweder in die Ablage für gute Reihen oder die Ausschussablage befördert. Optional kann eine Reiheninspektion 10 im Verfahren zwischen der Lötstation 7 und der Inspektion 8 fertiger Streifen eingefügt sein.
  • Unter Bezugnahme auf 2 ist die Maschine gemäß der bevorzugten Ausführungsform in drei modulare Komponenten oder Hauptabschnitte aufgeteilt: Das Zellenlademodul 100, das Aufreihungsmodul 200 und das Reihenhandhabungsmodul 300. In den bevorzugten Ausführungsformen ist das Zellenlademodul 100 hinter der linken Hälfte des Aufreihungsmoduls 200 angeordnet, und das Reihenhandhabungsmodul 300 ist darüber aufgehängt oder sitzt auf der rechten Hälfte des Aufreihungsmoduls 200 auf. Die Anordnung kann etwas verändert werden, vorausgesetzt, dass die koppelnde Funktionalität beibehalten wird. Zum Beispiel kann das Zellenlademodul 100 orthogonal zu der Ebene in 2 orientiert sein und mit einem oder mehreren Robotern aufgebaut sein, solange die SCARA-Roboter die Zellenzufuhr und den Zellenaufnahmepunkt des Aufreihungsmoduls 200 erreichen können.
  • Sowohl doppelte als auch einfache Roboterausführungsformen sind in den Figuren dargestellt. Die folgende Beschreibung und die Bezugszeichen beziehen sich auf beide, es sei denn, dass dies angemerkt ist. Ein einzelner SCARA-Roboter stellt eine ausreichende Wafer-Handhabungsfähigkeit in den Situationen zur Verfügung, in denen die Verfahrensanforderungen und das Timing weniger belasten. Zwei Roboter stellen eine schnellere Vorderseiteninspektion und Platzierung der Zellen in den Zellenmontagebereich zur Verfügung. In allen Ausführungsformen wird eine Zelle zur Zeit einer Reihe während der Montage hinzugefügt. Die Reihe wird von einzelnen Paaren von Zellenaufnahmehaltevorrichtungen befördert, die mechanisch zusammengesteckt sind, um den richtigen Abstand und die richtige Orientierung entlang der Maschine beizubehalten. Der Reihenhandhabungsrahmen greift die gesamte, fertige Reihe, die jede Zelle einzeln trägt, zur Inspektion und zur Verteilung.
  • Zunächst wird eine allgemeine Beschreibung einiger, einzelner Figuren den Lesern helfen, die unterschiedlichen Funktionen, die innerhalb der Maschine erledigt werden, vollständig zu verstehen.
  • 13 ist eine perspektivische Teilansicht der Vorderseite des Moduls 200, die einen Abschnitt einer der Streifenrollen 205 auf der linken Seite, ein Paar loser Doppelflaschenzug-Spannrollen 206, die mit einer Federkraft beaufschlagt sind, links von der Mitte, eine Streifenfalz- und Schneidstation 210 rechts davon, eine Lötstation 240 rechts von der Mitte und den Eingang des Streifenhandhabungsmoduls 300 weiter rechts zeigt. Der Plattenantriebsgurt 256 und der Flaschenzug 257 sind unten rechts von der Mitte ebenfalls sichtbar.
  • 14 ist eine perspektivische Vorderansicht der motorbetriebenen Rollenhaltevorrichtungen 204 und der Streifenrollen 205 des Moduls 200, die am obenliegenden Aufbau angebracht sind. Nicht sofort deutlich wird in dieser Figur, dass die Rollen durch die Entfernungsabstände der Streifen auf den Wafern in den stromabwärts gelegenen Abschnitten der Maschine beabstandet sind und ausreichend voneinander entfernt sind, so dass eine der Rollen ohne Störung der anderen wieder beladen werden kann.
  • 15 ist eine vergrößerte, perspektivische Vorderseitenansicht der Streifenfalz- und Schneidstation 210 des Moduls 200 mit den losen Spannrollen 206 auf der linken Seite, welche die Streifenfalz- und Schneidkomponenten in der Mitte versorgen, und dem Streifentransferwerkzeug 222 in seiner abgesenkten Position auf der unteren Falzpressform 214. Greifer 16 auf der rechten Seite sind, nachdem ein erster Satz von Streifen geschnitten, gefalzt und aus der Station gehoben worden ist, zurück einziehbar, um die geschnittenen Enden des Streifenmaterials wieder zu greifen, dann ziehen sie das Streifenmaterial vorwärts über die untere Falzpressform 214 für den nächsten Schneid- und Andruckzyklus.
  • 16 ist eine vergrößerte, perspektivische Vorderansicht des Streifenaufbringabschnitts des Moduls 200 wie in 17, jedoch mit dem Streifentransferwerkzeug 222, das in Richtung seiner oberen Position angehoben worden ist, von der aus es sich nach rechts oder abwärts gerichtet bewegen kann, wobei es das Streifenpaar zum Zellenmontagebereich, der in anderen Figuren gezeigt ist, trägt.
  • 17 ist eine Rückansicht der rechten Seite der Streifenschneid- und Falzstation 210, bei der das Streifentransferwerkzeug 222 und der obenliegende Aufbau ihre horizontale Bewegung zum Zellenmontagebereich 230 und von diesem weg zur Verfügung stellen.
  • 18 ist eine vergrößerte, perspektivische Ansicht der Streifen- und Zellenmontagestation 230 des Moduls 200 mit dem Streifentransferwerkzeug 222 und der unteren Streifenhaltevorrichtung in der Mitte und einer Solarzelle, die von der Zellenauswahl- und Halteanordnung 114 eines SCARA-Roboters getragen wird. Eine Plattenschiene und ein Platten-Gurtflaschenzug sind unterhalb der Station sichtbar.
  • 19 ist eine Ansicht der rechten Rückseite der ersten paar Zellenaufnahmehaltevorrichtungen 260 auf einer Seite der Platte 250 mit den Haltevorrichtungen in der eingezogenen, nicht-greifenden Position mit den Fingern, die vertikal offen sind.
  • Die 20 und 21 sind perspektivische, vergrößerte Ansichten der Lötstation 240 des Moduls 200, beide in Position mit dem Abschirmsystem 244, das nach unten über die Reihenlinie zu einem Abgasverteilerkanal 248 drehbar ist, um dabei zu helfen, die Wafer in den Vorheiz- und Lötpositionen zu isolieren und mit dem Turmabschnitt, der zurückgefaltet ist, um die Vorderseite der Einheit mit Vorheiz- und Lötlampenanordnungen 241 und 242 und Luftdüsen 246, die für die Wartung sichtbar sind, zu betrachten.
  • 22 ist eine Vorderansicht des Reihenhandhabungsmoduls 300 der bevorzugten Ausführungsform mit der Platte 250 und den Zellenaufnahmehaltevorrichtungen 260, die dem stromabwärts gerichteten Ende der Maschine innerhalb der Reichweite der Deaktuator-Stange 218 vollständig zugeführt sind, um das Lösen und Einziehen der Zellenaufnahmehaltevorrichtungen zu betreiben, und mit dem Reihenhandhabungsrahmen 311, der innerhalb eines Lichtinspektionskastens 320 zwischen Lampen 322 und einer Maske 324 angehoben ist. Der Rahmen 311 hält in dieser Darstellung keine Reihe, würde aber während des Normalbetriebs eine halten.
  • 23 ist eine vergrößerte Vorderseitenteilansicht des Streifenhandhabungsbereichs 310 mit dem Rahmen 311 gemäß 22, der mit seinen Vakuumbechern 312 gezeigt ist, die über der Streifenlinie zwischen den vorderen und hinteren Zellenaufnahmehaltevorrichtungen 260 herunterhängen, um eine fertige Reihe zur Inspektion aufzunehmen.
  • 24 ist eine vergrößerte Ansicht der Deaktuator-Stange 280, die mittels eines Arms 281 vorwärts bewegt wird, damit die Nockenwalzen 282 die Reihe der Zellenaufnahmehaltevorrichtungen 260 berühren, um das Lösen des Verriegelungsstifts einzuleiten, der die Reihenfinger öffnen wird, damit sie diese Reihen loslassen und alle Haltevorrichtungen 260 von der Reihenlinie zurückziehen.
  • 25 ist eine vergrößerte Ansicht des Reihenhandhabungsrahmens 311, der um 90° nach oben von der Reihenlinie gedreht ist, die Vakuumbecher 312 zeigt, die normalerweise die fertige, vollständige Reihe zur Inspektion und zur Verteilung in einer Ablage für gute Reihen und Ausschussreihen greift.
  • 26 ist eine Endansicht des Reihenhandhabungsmoduls 300, die die relativen, horizontalen und vertikalen Positionen der Reihenlinie SL, den Inspektionskasten 320, die Ablagebereiche 332 beziehungsweise 334 für gute und abgelehnte Reihen und den Reihengerüstmechanismus 302 sowie den Reihenhandhabungsrahmen 311 zeigt.
  • 27 ist eine vergrößerte Frontansicht der Schalttafel 290.
  • Betrachtet man die Maschine unter Bezugnahme auf die 2, 11 und 12 aus einer modularen Perspektive, lädt das Zellenlademodul 100 neue Solarzellen in das Aufreihungsmodul 200. Das Modul 100 ist ein eigenständiges Modul, das eine Fördereinrichtung 102 für ankommende Zellenstapel umfasst, die ein Polyurethan-Förderband 104 aufweist, der insgesamt sechs Zellenstapelkästen 106 hält. Ein pneumatischer Auslösemechanismus 108 erlaubt einen Kasten 106 zu einer Zeit im Roboteraufnahmebereich. 700-mm-SCARA(Servo Controlled Articulated Robot Arm, servogesteuerter Gelenkroboterarm)-Roboter 110, die mit Zellenaufnahme- und Halteanordnungen 114 ausgeführt sind, sind an einem Trägeraufbau angebracht. Roboter-Steuereinrichtungen (nicht gezeigt) sind auf einem Regal im Maschinenrahmen montiert. Die Zellenaufnahme- und Halteanordnung 114 ist eine Kombination aus doppelten Bernoulli-Futtern 116 und Saugbechern 118.
  • Ein kommerziell erhältliches Sichtpaket 120 zur Vormontageinspektion der Zellen umfasst eine Digitalkamera mit Prozessor und Software. Ebenso umfasst sind die notwendigen Vordergrundbeleuchtungen, Hintergrundbeleuchtungen, Lichtabschirmungen und der Montageträger, um das Sichtpaket zu aktivieren. Eine gleitende Ablage (nicht gezeigt) trägt und lokalisiert ein Paar von Zellenstapelkunststoffkästen, die zum Sammeln von Zellen eingesetzt werden, die das Sichtinspektionssystem 120 zurückweist.
  • Ein schwerer, geschweißter Stahlrahmen mit Aluminiumwerkzeugplattenfläche trägt die Roboter 110 und das Sichtsystem 120 und ruht auf Blöcken auf dem Boden und ist mit dem Aufreihungsmodul-Maschinenrahmen verschraubt. Ein extrudierter Aluminiumrahmen (nicht gezeigt) trägt die Zellenstapelfördereinrichtung 102 und einen daran angeschlossenen, elektrischen Schrank. Es ist ein hier aus Vereinfachungsgründen nicht gezeigter, elektrischer Schrank vorgesehen, der unterhalb der Fördereinrichtung angebracht ist und einen PLC (Programmable Logic Controller, programmierbarer Logik-Controller) zusammen mit dem gesamten benötigten, elektrischen Zubehör aufnimmt. Die Spannung wird vom Hauptspannungsschrank des Aufreihungsmoduls 200 in diesen Abschnitt gebracht. Es gibt eine Filter-Regulator-Einheit und Magnetventile, die wiederum aus Vereinfachungsgründen nicht dargestellt sind, um den Auslösemechanismus 108 und die Aufnahme- und Halteanordnung 114 dieses Abschnitts zu betreiben.
  • Unter Bezugnahme auf die 2 bis 10 und 13 bis 21 ist das Aufreihungsmodul 200 das Herzstück der Maschine. Es umfasst den Maschinenrahmen, der aus schweren Stahlträgerteilen zusammengeschweißt ist. Die Oberfläche ist aus einer schweren Aluminiumwerkzeugplatte mit flachem Boden hergestellt, die mit den maschinell hergestellten Blöcken auf dem Stahlrahmen verschraubt ist. Ein Streifenausgabesystem umfasst ein Paar motorbetriebene Rollenhaltevorrichtungen 204, in denen Rollen 205 der Streifen angebracht sind, und ein Paar loser Doppelflaschenzug-Spannrollen 206, die mit einer Federkraft beaufschlagt sind. Eine Streifenfalz- und Schneidstation 210 umfasst eine luftbetätigte Streifenklammer 212, die vertikal nach unten auf dem Streifenklammer-Träger 213 schließt; eine untere Falzpressform 214, die mit Luft betätigt wird, für eine vertikale Bewegung zwischen einer oberen Betriebsposition und einer unteren, eingezogenen Position; eine mit einem Schrittmotor gesteuerte, ausfahrbare Streifenziehvorrichtungsachse 215, die an ihrem distalen Ende mit einer Streifengreifvorrichtung 216 ausgestattet ist, wobei die Streifengreifvorrichtung 216 mittels einer Stange innerhalb der Achse 215 betätigt wird, und ein Streifentransferwerkzeug 222, das die Streifenfalzfunktion gegen die Pressform 214 ausführt, und umfasst eine Streifenschneidklinge 218, die am Ende zu der Streifenklammer 212 benachbart angebracht ist. Das Streifentransferwerkzeug weist Vakuumleitungen und Anschlüsse auf, die so ausgeführt sind, dass sie die geschnittenen und gefalzten Streifen zum Transport in die nächste Station greifen. Die Streifentransferfunktion von der Streifenfalz- und Schneidstation 210 zur Zellenmontagestation 230 wird vom Streifentransferwerkzeug 222 durch ein vertikales und horizontales Bewegungsvermögen, das von Schrittmotor-Linearaktuatoren zur Verfügung gestellt wird, erreicht.
  • Insbesondere unter Bezugnahme auf die 3A, 3B und 3C umfasst die Streifen- und Zellenmontagestation 230 einen Zellenträger 231 und einen Streifenendenträger 236, wobei die beiden Träger zwei komplementäre, ineinandergreifende Oberflächenbereiche besitzen, die zusammen einen herkömmlichen, vollständigen Oberflächenbereich darstellen, wobei jeder von diesen alleine ausreicht, um ein Streifenpaar und eine Zelle zu tragen. Der Zellenträger 231 ist mit Vakuumbechern 232 und Streifennuten 234, die an das Vakuum angeschlossen sind, ausgeführt. Der Streifenendenträger 236 ist mit Streifennuten 238, die an das Vakuum angeschlossen sind, ausgeführt.
  • Wie aus 3A deutlich wird, sind die beiden Seitenkanten des Oberflächenbereichs des Zellenträgers als nach außen gerichtete Fingerhalterungen ausgeführt, die sich unter die Streifenlinien erstrecken, mit Räumen zwischen den Zellenfingerhalterungen, in die sich Zangenfinger der Zellenaufnahmehaltevorrichtungen 260 (woanders beschrieben und dargestellt) erstrecken können, um die Zellenkante zusammen mit dem unteren Streifenende der sich vorwärts erstreckenden Streifen und dem oberen, leitenden Ende der sich über die gesamte Länge erstreckenden Streifen zu greifen. Das Steuerungssystem stellt sicher, dass die benachbarten Zellenaufnahmehaltevorrichtungen ausfahren und die Zelle und die Streifen in der Reihenanordnung greifen, bevor der Zellenträger für die Plattenzufuhr der Zelle in den Lötabschnitt nach unten bewegt wird.
  • Der Streifenendenträger 236 kann so interpretiert werden, als ob er in linke und rechte Komponenten unterteilt ist, die von einem Endstück überbrückt sind, wobei jede Seite Streifenendenhaltefinger aufweist, die sich nach innen unter die jeweiligen linken und rechten Streifenlinien erstrecken. Die Streifenendenhaltefinger sind so aufgebaut, dass sie sich mit den Fingern des Zellenträgers 231 verflechten, um die vertikale Bewegung des Zellenträgers in dieselbe Position wie der Streifenendenträger und umgekehrt zu ermöglichen.
  • Der Streifenendenträger 236 weist einen luftbetriebenen, linearen Zwei-Achsen-Lagerträger auf, der die Bewegung zwischen vier Positionen ermöglicht, die ein Rechteck mit einer vertikalen Höhe und einer Länge, die entlang der Reihenlinie der Maschine verlaufen, beschreiben. Der Zellenträger 231 hat ein vertikales Bewegungsvermögen zwischen der rechten Seite oder abwärts in zwei der vier selben Positionen. Bezugnehmend auf die 3B und 3C sind aus Klarstellungsgründen die Positionen, die den Pfad des Streifenendenträgers 236 definieren, aus einer Maschinenvorderansicht-Perspektive als untere linke Position P1, obere linke Position P2, die die normale Streifenendenträgerposition für die Zellen- und Streifenplatzierung ist, als obere rechte Position P3, die die normale Zellenträgerposition für die Zellen- und Streifenplatzierung und als untere rechte Position P4 bezeichnet. Der Zellenträger 231 ist vertikal zwischen P3 und P4 bewegbar.
  • Wie oben beschrieben, sind der Streifenendenträger 236 und der Zellenträger 231 mit ineinander verwobenen Oberflächenbereichen und strukturellen Geometrien mit ausreichendem Zwischenraum aufgebaut, um:
    • a) eine horizontale Vorwärtsbewegung durch den Streifenendenträger 236 von P2 nach P3, wenn der Zellenträger 231 bei P4 ist;
    • b) eine horizontale Bewegung über die gesamte Länge durch den Streifenendenträger 236 weg von P4 nach P1, wenn der Zellenträger 231 bei P3 ist, und
    • c) eine vertikale Bewegung jedes Trägers, während beide in dem P3-P4-Pfad sind, und
    • d) eine zusammenfallende Positionierung bei P3 für die Ausgabe oder den Transfer der Streifenenden vom Träger 236 auf den Träger 231 als Vorbereitung für den Erhalt der nächsten Zelle
    zur Verfügung zu stellen.
  • Insbesondere kann der Streifenendenträger 236 von P2 nach P3 bewegt werden, wenn der Zellenträger 231 bei P4 ist. Der Zellenträger 231 kann von P4 nach P3 angehoben werden, während der Streifenendenträger 236 bei P3 ist, wo die beiden Träger einen gemeinsamen Oberflächenhaltebereich darstellen. Der Streifenendenträger 236 kann von P3 nach P4 abgesenkt werden, während der Zellenträger 231 bei P3 ist. Und der Streifenendenträger 236 kann von P4 nach P1 bewegt werden, wenn der Zellenträger 231 bei P3 ist.
  • Die Bewegung des Streifenendenträgers 236 von P1 nach P2 bewirkt, dass ein vertikal hervorstehender Stift 239 auf dem Streifenendenträger 236 in ein Loch eingreift, das der Position der Platte entspricht, bezüglich der eine Zelle einer Reihe an diesem Punkt des Zyklus installiert worden ist. Es sind 18 Löcher in der Unterseite der Platte 250 vorgesehen, die der Aufnahmemöglichkeit für 18 Zellen/Streifen gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Maschine entsprechen, wobei die Löcher in der Einheitszellenfeldlänge, in diesem Fall 102 mm, voneinander beabstandet sind.
  • Eine Aufnahmebewegung der Platte 250 in einer nach unten weisenden Richtung, sobald eine Zelle einer Reihe bei der Montage hinzugefügt wird, trägt den Streifenendenträger 236 von P2 nach P3. Es ist offensichtlich, dass der Zellenträger 231 bei P4 sein muss, damit die Aufnahme geschehen kann.
  • Stromabwärts in der Prozessflussrichtung des Moduls 200 ist eine sequenzielle Drei-Zonen-Lötstation 240 vorgesehen, welche die Platte 250 mit den Zellenaufnahmehaltevorrichtungen 260 durchläuft. Die 3 Zonen der Station 240 stellen dem Verfahren Vorheiz-, Löt- und Kühlfunktionen zur Verfügung. Die Station 240 ist mit 2 wassergekühlten Infrarot-Lampenanordnungen 241 und 242 für die Vorheiz- beziehungsweise Lötzonen ausgeführt. Die Hitze durchdringt die Zelle, um das Anlöten der oberen und unteren Streifen zu erreichen.
  • Die Kühlzone ist mit einem Paar gegenüberliegender Luftdüsen 246 ausgeführt. Es ist ein luftbetätigtes Reflektorabschirmsystem 244 vorgesehen, das nach unten ausziehbar ist, um die Zonen für eine Prozesssteuerung zu isolieren und das zur Aufnahme der Platte 250 durch die Station 240 einziehbar ist. Es sind obere und untere Flussdampf-Abgasverteilerkanäle 247 und 248 vorgesehen, die an ein Abgassystem angeschlossen sind. Der obere Abschnitt dieses Bereichs ist mit einem Montagesystem ausgestattet, das es ermöglicht, dass sich die Lampenanordnung und die Luftstromdüse, wie in 21, als einzelne Einheit zur Wartung nach oben drehen. Zwei Pyrometer (nicht gezeigt) sind unterhalb der Reihenlinie angebracht und schauen nach oben durch die Löcher in den unteren Flussdampfentfernungs-Durchgangsverteilerkanal, um die Temperatur der Zellen zu erfassen, wenn sie von den Lampenanordnungen erhitzt werden.
  • Eine re-zirkulierende Wasserkühlvorrichtung (nicht gezeigt) umfasst einen Tank und lüftergekühlte Spulen, die eine Wasser-Glykol-Mischung kühlen und sie durch die Infrarotlötlampen zirkulieren lässt. Sie ist im Maschinenrahmen angeordnet. Es können zusätzliche Kühldüsen vorgesehen sein, die den Kanten der Vorheiz- und/oder Lötzonen von oben oder unten zugeführt werden, um die Streifenfalze verhältnismäßig kühl zu halten, sowie den Lötmetallrückfluss von einem Stau im Falzbereich zu bewahren.
  • Ein sich bewegendes Plattensystem umfasst eine dreiteilige, nicht-zentrierte Aluminiumplatte 250, die auf 6 rollenartigen, linearen Lagern 252 angebracht sind, die auf doppelten, linearen Schienen 254 fahren, welche das Modul 200 und das Modul 300 miteinander verbinden und entlang der gesamten Länge des Moduls 200 und des Moduls 300 laufen. Eine Vorwärtsaufnahmebewegung wird der Platte 250 mittels eines DC-Servomotors durch eine rechtwinklige Getriebeuntersetzungseinrichtung und ein mit Zähnen versehenes Antriebszahnrad (nicht gezeigt) und einen stahlverstärkten Polyurethanplattengurt 256 mit Timing-Zähnen zur Verfügung gestellt. Nachdem eine fertige Reihe zum Modul 300 geliefert worden ist, wird die Umkehrbewegung ohne Aufnahme durchgeführt, um mit dem nächsten Zyklus zu beginnen.
  • Plattenförmige Zellenaufnahmehaltevorrichtungen 260 halten die Zellen und Streifen in ihrer Stellung auf der "Reihenlinie", wenn die Montage jedes Streifens entlang der Maschine fortschreitet. Es gibt 18 Paare von vorderen und hinteren Zellenaufnahmehaltevorrichtungen 260, wobei jedes Paar so dimensioniert und angeordnet ist, dass es eine Zelle an einander gegenüberliegenden Kanten greift. Jede Haltevorrichtung 260 weist 4 Paare vertikal orientierter, mittels einer Feder geschlossener, mittels eines Nockens geöffneter, zangenartiger Finger 261 mit Enden auf, die so konstruiert sind, um die Platzierung einer Lötmetallverbindung zwischen der Streifen- und der Zellenoberfläche zu ermöglichen, wenn sie auf Temperatur gebracht sind. Die Finger 261 sind an einem linearen Lager 262 angebracht und mit Schließnocken 263 in einer Art und Weise kombiniert, dass ein einzelner gerader, nach innen gerichteter Druck auf den Betätigungsblock 264 und die Nockenrolle 265 den Rückhaltedruck der horizontalen Feder 267 überwinden kann, und die Finger zunächst in eine Position, welche die Kante der Zelle überspannt, gleiten lässt und ihnen dann gestattet, sich bis zu einem Druck, der durch die vertikale Feder 268 festgelegt ist, zu schließen. Ein Verriegelungsstift hält den Auslöseblock 264 in der Greifposition, bis der Stift durch einen weiteren Druck auf den Auslöseblock gelöst wird.
  • Ein Zellenaufnahmeauslösesystem in Modul 200 umfasst vordere und hintere Arme 272 mit Nockenwalzen 274 an den Enden, wobei jeder um eine an einem Lager angebrachte Achse 276, die in einem Lagergehäuse montiert ist, drehbar ist. Die Nockenwalze wird eingesetzt, um den Zellenaufnahmehaltevorrichtungs-Auslöseblock 264 nach innen zu drücken, wenn man während der Zellen- und Streifenmontage die Finger einer Haltevorrichtung an einer Zelle schließt. Ein kleiner Luftzylinder (nicht gezeigt) ist ebenfalls in der Nähe der Nockenwalze angebracht, um den Verriegelungsstift 266 auf der Zellenaufnahmehaltevorrichtung auszulösen. Eine Bewegung wird mit Schrittmotor-Linearaktuatoren (nicht gezeigt) zur Verfügung gestellt, die durch Glockenkurbeln am unteren Ende der Achsanordnung angebracht sind.
  • Ein Zellenaufnahme-Deaktuatorsystem in Modul 300 umfasst ein Paar von Stangen 280 mit 18 Nockenrollen 282, die von den Auslöseblöcken 264 der Haltevorrichtungen 260 gleichmäßig beabstandet sind, wenn die Platte in ihrer Endposition im Modul 300 ist. Die Stangen 280 sind an einer Parallelogrammverbindung und einer Achsanordnung (unterhalb montiert und nicht gezeigt) angeordnet, so dass sie parallel mit der Platte bleiben, während sie sich zusammen rein und raus bewegen. Die Nockenrollen 282 drücken gegen alle 36 der Zellenaufnahmehaltevorrichtungs-Auslöseblöcke 264, wenn die Reihe ausgeladen werden soll, und lösen dadurch gleichzeitig alle Zellenaufnahmehaltevorrichtungsfinger 261 von der Reihe. Das Steuerungssystem, das weiter unten beschrieben wird, verhindert das Lösen der Reihe, bis das Reihenhandhabungssystem 310 anzeigt, dass es einen Griff auf der Reihe hat. Die Bewegung für das Deaktuatorsystem wird mit einem pneumatisch drehbaren Aktuator durch eine Kurbel- und eine Verbindungsstangenanordnung (nicht gezeigt) zur Verfügung gestellt.
  • Es ist ein PLC(Programmable Logic Controller, programmierbarer Logik-Controller)-Steuerungssystem vorgesehen, das einen elektronischen Controller und ein Eingabe- und Ausgabemodul (nicht gezeigt) zur Koordinierung und Steuerung aller Aktionen der gesamten Maschine umfasst. Dies ist alles in einer elektrischen Box enthalten, die im Maschinenrahmen untergebracht ist. Verschiedene Fernsensoren liefern dem Controller eine Rückmeldung des Maschinenstatus und der Maschinenfunktionen. Sowohl spezielle Feedback-Schleifensteuerungen, um den Infrarotheizlampen 241 und 242 und den Luftdüsen 246 Spannung zu liefern, als auch Bewegungssteuerungen für den die Platte aufnehmenden Servo und die Servos im Reihenhandhabungsmodul 300 werden eingesetzt. Ein elektrisches Verteilersystem besitzt Spannungsunterbrecher, Sicherungen und Stromkreisunterbrecher, Transformatoren, Relais, Drahtwege, Verdrahtung etc., die alle in elektrischen Einschlüssen innerhalb des Maschinenrahmens angeordnet sind.
  • Ein Abzugsventilationssystem umfasst Abschirmungen, einen Luftkanal und ein Gebläse, um die Kühlzone der Lötstation 240 zu belüften. Obere und untere Flussabzugsanschlüsse ziehen Flussdämpfe während des Lötens durch ein Paar von luftangetriebener Vakuumgeneratoren und Abgase in den Ventilationsluftkanal stromaufwärts vom Gebläse. Ein Pneumatik- und Vakuumsteuersystem umfasst ein Sperrventil, eine Filter/Regulator-Einheit und einen Druckschalter, der am linken Ende der Maschine angeordnet ist, und sowohl Magnetventile für Luft und Vakuum als auch Vakuumschalter, die auf einer Tafel unterhalb des Rahmen angebracht sind, und Rohre. Wie in 27 gezeigt, ist eine Hauptbedienerschnittstelle vorgesehen, die einen berührungsempfindlichen Bildschirm 290 in einem Steuerschrank verwendet, welcher an einem Dreharm vorne in der Mitte der Maschine angebracht ist.
  • Verbesserungen der Sicherheit umfassen entfernbare Bleche an der Front und an den Seiten des Maschinenrahmens; transparente Abschirmungen mit Scharnier, die den Bereich der Streifen- und Zellenmontagestation 230 der Maschine schützen; einen transparenten Schutz mit Scharnier, der den rechten Entladebereich schützt; feste, transparente Abschirmungen, um das Reihenhandhabungsmodul herum, und einen Bereich mit einer Sicherheitstür, der die Umgebung des Roboterarbeitsbereichs schützt.
  • Unter Bezugnahme auf die 2 und 22 bis 26 entlädt das Reihenhandhabungsmodul 300 die fertigen Zellenreihen aus der Platte/Montage-Linie, nachdem sie Zelle für Zelle aus dem Modul 200 von der Platte 250 aufgenommen sind. Modul 300 ist eine geradlinige Verlängerung des Aufreihungsmoduls 200 und teilt mit diesem dasselbe Steuerungssystem. Das Modul 300 besitzt einen Gerüstrahmen 301, der aus schweren, extrudierten Aluminiumteilen hergestellt ist. Es ist ein zweiachsiges, servobetriebenes Gerüstsystem 302 vorgesehen, das ein Paar riemenbetriebener, horizontaler Linearaktuatoren für eine Bewegung von vorne nach hinten aufweist, die durch eine Präzisionsschaltbox von einem DC-Servomotor betrieben werden, und an den horizontalen Rutschen ist ein Paar mittels Kugelschrauben angetriebener, vertikaler Linearaktuatoren angebracht, die durch Timinggurte mittels eines weiteren DC-Servomotors betrieben werden. Das Reihenhandhabungswerkzeug 310 umfasst einen Reihenwerkzeugrahmen 311, der mit 72 Saugbechern, 4 pro Zelle, in einer Reihe mit 18 Zellen, ausgeführt ist. Der Reihenwerkzeugrahmen 311 dreht sich nach unten zu der Reihenlinie und greift eine fertiggestellte Reihe; Zellenaufnahmehaltevorrichtungen werden dann außer Gang gesetzt und aus dem Weg eingezogen. Der Reihenwerkzeugrahmen 311 dreht dann die Reihe mittels eines pneumatischen Drehaktuators und einer Glockenkurbelanordnung aus der Horizontalen um 90° nach oben, um eine horizontal ausgerichtete, automatische Inspektion oder Bediener-Inspektion und/oder das Testen der Reihen zu ermöglichen.
  • Die Reiheninspektionsstation umfasst einen Lichtkasten 320 mit einem Feld von 76 Halogenreflektorlampen 322, die an der Rückseite des Abschnitts angeordnet sind und nach vorne gerichtet sind, und eine schwarze Aluminiummaske 324 davor, die so angeordnet ist, dass sie Licht entlang des Umfangs der Zellen der angehobenen Reihe verdeckt. Ein Zwischenraum wird zwischen den Lampen und der Maske zur Verfügung gestellt, um das Reihenwerkzeug 310 und die daran angebrachte Zellenreihe nach oben zwischen die Lampen 322 und die Maske 324 zu heben. Die Inspektionsstation zeigt dem automatischen Inspektionssystem oder dem Systembediener alle Durchbrüche in den Wafern. Der Lichtkasten kann an einem linearen Gleitsystem (nicht gezeigt) angebracht sein, das es dem Kasten erlaubt, dass er vertikal auf die beste Höhe für das Test-/Inspektionsverfahren justiert wird. Stationen des Moduls 300, um die Ablagen für die guten und schlechten Reihen zu halten, werden hinter und unter der Reihenlinie zur Verfügung gestellt. Es gibt einen Haltebereich 332 für gute Reihen, der unmittelbar hinter einer Verlängerung der Montagelinie angeordnet ist, um 2 Ablagen für die Platzierung der guten Reihen zu halten, und einen Haltebereich 334 für Ausschussreihen hinter dem Bereich 332 für gute Reihen, um 2 Ausschussablagen für schlechte Reihen zu halten. Sensoren erfassen die Präsenz der Ablagen in den Haltebereichen und auch die Präsenz der Reihen auf den Ablagen. Zwei Ablagen in jedem Bereich mit automatischer Auswahl, um eine volle oder fehlende Ablage zu vermeiden, wenn man die fertigen Reihen ablegt, gestattet einen Ablagenwechsel, wenn dies erforderlich ist, ohne den automatischen Maschinenbetrieb zu unterbrechen.
  • Eine Bediener-Fernsteuerschnittstelle umfasst eine Bediener-Schnittstellenschalttafel (nicht gezeigt) für eine Zweiwege-Kommunikation zwischen dem Bediener und dem Steuerungssystem für das Aufreihungsmodul 200, welches auch das Reihenhandhabungsmodul 300 steuert. Diese ist in einem Schaltschrank, der auf der rechten Seite des Reiheninspektionslichtkastens angebracht ist.
  • Wenn man den Betrieb der Maschine zusammenfasst, nehmen die SCARA-Roboter 110 des Zellenlademoduls 100 die Zellen von den Eingangszellenstapeln, untersuchen sie nach gewissen, visuell erfassbaren Defekten und platzieren sie, jeweils eine zur Zeit, in einer Reihenanordnung auf den nachfolgenden Enden eines Paares von gefalzten Streifen im Montagebereich des Aufreihungsmoduls 200.
  • Die leitenden Enden eines nächsten Paares gefalzter Streifen werden an der Oberseite der Zelle platziert, und die Zelle wird gegriffen, damit sie in ihrer richtigen Anordnung innerhalb der Reihe mechanisch verriegelt ist. Nach jeder Zellen- und Streifenpaarplatzierung erfasst die Maschine den kompletten Satz von Zellenaufnahmehaltevorrichtungen, um die teilweise fertig gestellte Reihe entlang der Reihenlinie zum Reihenhandhabungsmodul 300 zu tragen.
  • Wenn die Zellenreihe vom Montagebereich 230 durch den Lötabschnitt 240 des Aufreihungsmoduls 200 erfasst worden ist, werden die Zellen und ihre oberen und unteren Streifen in der Reihe vorgeheizt, verlötet und abgekühlt. Eine weitere Aufnahme zwischen den Prozessoperationen setzt sich fort, um die Reihe in die Reihenhandhabungsmaschine 300 zu befördern. Wenn die Reihe komplett ist und vollständig in das Modul 300 geliefert ist, wird die Platte zu ihrer Startposition zurückgeführt, und die Nachmontageinspektion und die Niederlegung der Reihen in die Ablage für die guten Reihen und die Ausschussablage werden durchgeführt, und eine neue Reihe wird in den Modulen 100 und 200 begonnen. Vormontage- und optionale Inspektionen der Zellen während der Montage und Nachmontageinspektionen fertiger Reihen sind in die Vorrichtung und in den Montageprozess integriert.
  • Betrachtet man den Maschinenbetrieb im Detail und bezieht man sich allgemein auf alle Figuren, so werden Solarzellen dem Modul 100 zugeführt und in der Höhe von etwa 100 in speziellen Plastikkästen gestapelt. Diese Kästen werden auf dem Förderband 104 platziert. Das Förderband wird eingesetzt, um die Boxen innerhalb der Reichweite des Transferarms des Roboters 110 zu positionieren. Wenn die Kästen geleert sind, erfasst ein Sensor den leeren Kasten und erlaubt es der Fördervorrichtung, einen vollen Kasten in die Ladeposition zu bewegen. Der leere Kasten fällt von der Fördervorrichtung in einen Sammelbehälter zur Sammlung herunter.
  • Unter Bezugnahme auf 12, ist der Kopf des Roboters 110 mit einem speziell ausgeführten Werkzeug ausgestattet, um die einzelnen Solarzellen aufzuheben und zu handhaben. Das Werkzeug ist eine Aufhebe- und Halteanordnung 114, die doppelte Bernoulli-Futter (Bernoulli-chucks) 116 aufweist, die an eine Luftquelle angeschlossen sind, mit zusätzlich 4 kleinen, flexiblen Saugbechern 118, die an eine Vakuumversorgung angeschlossen sind. Die Becher stehen einen kurzen Abstand unter der Öffnung der Bernoulli-Futter hervor. Beim Betrieb wird die Anordnung über dem Zellenstapel der Box 106 bis auf ein paar Millimeter zur obersten Zelle abgesenkt. Ein Luftfluss wird auf das Bernoulli-Futter angewandt, und zur selben Zeit wird Vakuum auf die benachbarten Vakuumbecher angewandt. Der Ausfluss der Luft von den Bernoulli-Futtern über der Oberfläche der Zellen schafft eine Niederdruckzone oberhalb der Zelle. Dies veranlasst die Zelle, dass sie sich in den Saugbereich der 4 Vakuumbecher anhebt und dort zur Handhabung durch das Ansaugen gehalten wird. Mit den von den Vakuumbechern gehaltenen Zellen kann die Luft zu den Bernoulli-Futtern abgeschaltet werden. Die Vakuumbecher halten die Zellen während des Rests des Zelleninspektions- und Zellenplatzierungsprozesses an ihrem Platz.
  • Nach dem Aufgreifen der Zelle bringt der Roboter 110 diese in die Inspektionsstation 120, um Defekte zu detektieren und ihre Position auf dem Werkzeug zur richtigen Drehorientierung und Ausrichtung zu registrieren. Bei der Inspektionsstation 120 wird die Zelle kurzzeitig angehalten, während eine Spezialkamera ein digitales Bild der Zelle aufnimmt. Eine Hintergrundbeleuchtung beleuchtet 2 der Zellenkanten, und das Bild wird auf Splitterdefekte an den beiden Kanten untersucht. Die Zelle wird um 90° in die horizontale Ebene gedreht, und ein weiteres, hinterleuchtetes Bild wird aufgenommen, gefolgt von einem Bild mit beleuchtetem Vordergrund. Dieses hinterleuchtete Bild wird benutzt, um Splitter auf den 2 verbleibenden Kanten zu detektieren, und auch dazu, die Position einer Kante und einer Ecke der Zelle, bezogen auf feste Referenzziele im Hintergrund oder auf Referenzpunkte innerhalb der Positionsdatenbank des Roboters zu registrieren.
  • Das von vorne beleuchtete Bild wird durch spezielle Lichter verbessert, die während der Bildaufnahme blitzen und durch einen Einschluss, der unerwünschtes Streulicht draußen lässt. Dieses Bild wird eingesetzt, um das Vorhandensein sowie die Anordnung von Silber-Bus-Leitungen auf der Zellenoberfläche zu prüfen, die zum Anschluss an die Streifen eingesetzt werden. Defekte in den Silber-Bus-Leitungen sind auf diese Weise detektierbar.
  • Das Ergebnis dieses Sichtinspektionsprozesses ist, die Zelle entweder zu akzeptieren oder abzulehnen. Wenn sie akzeptiert wird, liefert er dem Roboter auch Informationen darüber, wie die Zelle zu platzieren ist, so dass sie in perfekter Ausrichtung mit der Reihenlinie oder Achse der Maschine ist. Diese Ausrichtung wird sicherstellen, dass die Reihe korrekt montiert und elektrisch zusammengeschaltet wird. Der Roboter 110 wird abgelehnte Zellen in den einen oder den anderen der zwei Ausschusskästen (nicht gezeigt) ablegen, abhängig davon, ob die Ablehnung aufgrund von Splittern oder Brüchen in den Kanten oder aufgrund von Defekten in den Silber-Busleitungen erfolgt. Wenn eine der beiden Ausschusskästen voll wird, wird ein Sensor aktiviert, und eine auf diesen Effekt gerichtete Meldung wird dargestellt, um den Bediener zu warnen, damit er den Kasten entlädt oder austauscht. Dies kann getan werden, ohne dabei den automatischen Betrieb der Maschine zu stören. Ist die Zelle einmal inspiziert und akzeptiert worden, ist sie für die Platzierung in der Zellen- und Streifenmontagestation 230 des Aufreihungsmoduls 200 verfügbar, wo sie auf der nachfolgenden Kante eines Streifenpaars auf der Zellenhalterung 231 abgelegt wird.
  • Der gesamte Betrieb des Zellenlademoduls 100 wird mittels des PLC (Programmable Logic Controller, programmierbarer Logik-Controller) basierten Steuerungssystems gesteuert, das die internen Aktionen, umfassend die Zellenstapelkastenbewegung, die Robotersteuerung und das Betrachtungssystem, umfasst sowie die Zweiwege-Kommunikation mit dem Steuerungssystem der Module 200 und 300 leitet.
  • Das Aufreihungsmodul 200 schneidet Streifenstücke von kontinuierlichen Rollen 205 des Streifenmaterials ab und formt sie vor; positioniert diese Streifen in einer miteinander verwobenen Art und Weise zwischen die Solarzellen, wenn sie geladen werden; lötet diese Streifen an genaue Orte auf den Oberflächen der Zellen, und bietet die montierte Reihe der Zellen und Streifen an, damit sie vom Reihenhandhabungsmodul 300 ausgeladen werden.
  • Die Aufreihungssequenz startet mit der Platte 250, die in ihre am weitesten links liegende Position oder Startposition bewegt wird, "lade Zelle Null", wo das erste Streifenpaar geschnitten wird, und auf den Zellenträger 231 mit den leitenden Enden, die von einem Fingerpaar gehalten werden, das sich von der Vorderseite der Platte erstreckt, geladen wird. Danach wiederholt sich, wie unten näher erläutert, der Betrieb der Zellen- und Streifenmontage in Synchronisation mit dem Laden der Zellen mittels des Zellenlademoduls 100 selbst. Nachdem jeder Satz von Zellen und Streifen an seinem Platz in der Reihe montiert ist, nimmt die Platte 250 mit den Zellenaufnahmehaltevorrichtungen 260 einen Zellenplatz, in dieser Ausführungsform 102 mm, auf, um die Reihe durch den Montageprozess zu führen und Platz zu schaffen für die Aufnahme der nächsten Zelle in Abschnitt 230. In dieser Weise wird die Reihe zusammengefügt, wenn sie sich auf die rechte Seite oder an das stromabwärts liegende Ende der Maschine bewegt.
  • Wenn sie zusammengebaut ist, wird jede Zelle der Reihe in richtiger Ausrichtung für eine aufgenommene Bewegung mit der Reihe durch die drei Zonen der Lötstation 240 gegriffen, wobei jeder Wafer oder jede Zelle zunächst in die Infrarotheizlampenanordnung 241 der Vorheizzone läuft, dann in die Lötzone unter der zweiten Infrarotheizlampenanordnung 242 und weiter zur Kühlzone, damit sie dort den Kühlluftdüsen 246 ausgesetzt werden. Wenn die gesamte Reihe montiert worden ist und alle Zellen vollständig die Lötstation passiert haben, spult die Platte 250 zur Reihenentladeposition im Streifenhandhabungsmodul 300 vor, wo die Reihe von der Platte entfernt wird und die Platte in ihre Startposition zurückgeführt wird. Der Prozess wiederholt sich dann selbst.
  • Optional kann eine Zellen-/Streifen-Inspektionsstation im Prozess, der stromabwärts von der Lötstation 240 gelegen ist, zur automatischen Inspektion jeder Zelle und ihrer Streifenverbindungen, wenn die Reihe montiert ist, vorgesehen sein. Die Inspektionsdaten können gesammelt werden und mit Nachmontage-Reiheninspektions-/Test-Daten für die endgültige Akzeptanz-/Ablehnungs-Entscheidung verwendet werden und/oder verwendet werden, um eine bestimmte Reihe in der Mitte der Montage abzubrechen und die fehlerhafte, unvollständige Reihe zum Ausladen und zum Beginn eines neuen Reihenmontagezyklus zum Reihenhandhabungsmodul 300 zu befördern.
  • Kehrt man zu dem Prozess gemäß der bevorzugten Ausführung zurück, so wird in der Lötabfolge eine Zelle mit Streifen, die in einer Zellenaufnahmehaltevorrichtung 260 gehalten wird, in die Vorheizzone der Lötstation 240 aufgenommen, wo die erste Infrarotlampe 241 so gesteuert wird, um die Zelle auf eine Vorheiztemperatur, typischerweise 150°C, zu heizen. Das Vorheiz-Pyrometer erfasst die untere Fläche der Zelle und führt die erfasste Temperatur dem Temperatursteuersystem zu. Die Zelle wird auf der Vorheiztemperatur bis zur nächsten Aufnahmebewegung gehalten, wenn sie zur Lötzone bewegt wird. Hier bringt die zweite Infrarotlampe 242 die Zelle auf ihre Löttemperatur, typischerweise 270°C und bewirkt, dass das Lötmetall auf den Streifen fließt und Bindungen mit der Zelle schafft. Ein weiteres Pyrometer erfasst die untere Fläche der Zelle und liefert diese Temperatur dem Temperatursteuersystem.
  • Die nächste Aufnahme bringt die Zelle zur Kühlzone der Lötstation 240, wo Luftdüsen 246 Luft auf die Zelle blasen, um diese zu kühlen. Die warme, verbrauchte Luft wird durch einen Sauganschluss zwischen den beiden Luftdüsen 246 zurückgewonnen. Zwischen den Aufnahmebewegungen wird das Abschirmungssystem 244, das die 3 Zonen voneinander trennt, nach unten über die Reihe bewegt, um die Strahlung und Hitze so gut wie möglich voneinander getrennt zu halten und in der Lötstation eine gleichmäßige Temperaturverteilung entlang der Oberfläche jeder Zelle zu liefern. Das Abschirmungssystem 244 wird durch Drehung einer gemeinsamen Achse während der Plattenaufnahmebewegung bewegt, um deren Entfernung für die Zellenaufnahmefinger zu bewirken. Temperatursensoren und eine Rückkopplungssteuerung bei der Lötstation bewirken, dass das Lötmetall innerhalb eines Bereichs von etwa 10°C der Zieltemperatur gehalten wird, um den Rückfluss innerhalb der gewünschten Bereiche zu halten.
  • In der Zellen- und Streifenmontageabfolge wird das Streifenmaterial, auf Rollen 205 geladen, dem Modul 200 zugeführt. Diese Rollen werden auf die motorbetriebenen Rollenhaltevorrichtungen 204 geladen. Das Streifenmaterial läuft durch den Satz der mit einer Federkraft beaufschlagten, losen Spannrollen 206, wenn es sich zum Streifenfalz- und Schneidsystem 210 bewegt. Die Position der Spannrollen 206 steuert die Ausgabemotoren der Rollenhaltevorrichtungen 204. Das Streifenfalz- und Schneidsystem 210 nimmt einen Streifen und schneidet ihn auf eine gemessene Länge. Zur selben Zeit legt es einen Falz genau in die Mitte des Streifens. Dieser Falz ermöglicht es dem Streifen, dass er sich zwischen die obere und untere Fläche der 2 Zellen, die er verbindet, flechten kann.
  • Sowohl die untere Falzpressform 214 als auch der Streifenendenträger 236 weisen Erfassungslöcher zur Aufnahme der Verriegelungsstifte 223 des Streifentransferwerkzeugs 222 auf. Das Streifentransferwerkzeug 222 nutzt Verriegelungsstifte 223, um nach unten in die richtige Erfassung auf die untere Falzpressform 214 zu kommen, um ein Streifenpaar zu schneiden und zu falzen. Es greift dann das Streifenpaar auf und überführt es zur Streifen- und Zellenmontagestation 230. Bis auf den allerersten Streifen einer Reihe wird das leitende Ende dieses Streifenpaars auf einer Zelle positioniert, die gerade vom Zellenladeroboter 110 auf den Zellenträger 231 geladen worden ist und dort von 4 Vakuumbechern 232 gehalten worden ist. An das Vakuum angeschlossene Streifennuten 234 halten die Enden des zuvor geladenen Streifensatzes an ihrem Platz.
  • Der Auslöseseitenarm 272 der Zellenaufnahme drückt den Auslöserblock 264 nach innen auf die Zellenaufnahmehaltevorrichtung 260 und bringt die Finger 261 nach in und um die Kanten der Zelle herum und schließt sie dann auf der Zelle und dem Streifen, was den Streifen an der Zelle klammert. Ein Luftzylinder unter der Zellenaufnahmehaltevorrichtung führt den Verriegelungsstift 266 ein, um den Auslöserblock in der Vorwärts- oder Fingergreifposition zu verriegeln, und der Auslöserseitenarm 272 bewegt sich zurück aus dem Weg.
  • Ist der Auslöserseitenarm 272 der Zellenaufnahme einmal aus dem Weg, nimmt die Platte 250 einen Abstand eines Zellenfelds auf, in diesem Fall 102 mm. Der gesamte Prozess oben wiederholt sich selbst.
  • Das Reihenhandhabungsmodul 300 erhält fertige Zellen, die mittels der Zellenaufnahmehaltevorrichtungen 260 gegriffen werden. Ein Reihenwerkzeug 310 ist in der Nähe oberhalb der Reihe angeordnet, und die Saugbecher 312 des Reihenwerkzeugs werden unter Vakuum gesetzt. Nachdem die Saugbecher 312 des Reihenwerkzeugs den Halt der Zellen übernehmen, lösen der Zellenaufnahme-Deaktuatorbalken 280 und die Nockenwalzen 282 die Zellenaufnahmefinger 261 und ziehen diese ein. Das Reihenwerkzeug 310 dreht die Reihe um 90° nach oben von der Platte 250 und bringt die Reihe in den Reiheninspektions-Lichtkasten 320 für eine visuelle Bruchinspektion durch den Bediener oder optional durch ein automatisches, stationäres oder scannendes, computerbasiertes Sichtsystem. Nach der Inspektion gibt der Operator entweder "gut" oder "Ausschuss" in die ferngesteuerte Bedienerschnittstelle ein, oder das automatische Inspektionssystem macht das gleiche, was dazu führt, dass die Reihe in die eine oder die andere "gute-Reihe"-Ablage im Bereich 332 für gute Reihen oder "schlechte-Reihe"-Ablage im Ausschussreihenbereich 343 bewegt und dort deponiert wird.
  • Der Inspektionsstations-Lichtkasten 320 ist in seiner Höhe verstellbar, damit er sich an den Bediener oder andere Inspektionskriterien anpasst. Die Grenze des Reihenwerkzeugs 310 nach oben ist ebenso einstellbar.
  • Der Bereich 332 für gute Reihen und der Bereich 334 für Ausschussreihen sind jeweils mit Sensoren ausgeführt, um 2 Ablagen für eine drehende Verwendung zu halten, so dass die Ablagen entfernt und ersetzt werden können ohne eine Unterbrechung der Reihenmontage. Wenn in einem der beiden Reihenbereiche kein verfügbarer Ablageraum ist, um eine jeweilige Reihe aufzunehmen, wenn sie für die Entfernung aus dem Reihenwerkzeug 310 fertig ist, hält das Steuerungssystem die Maschine an.
  • Optional kann eine Zelleninspektionsstation für sichtbare Defekte im Verfahren vorgesehen sein, die zur Station 120 ähnlich ist, oder andere Arten von automatischen Zelle-für-Zelle-Inspektionen der Reihen im Verfahren vorgesehen sein, die zwischen den Modulen 200 und 300 angeordnet sind, durch die die Reihe auf ihrem Weg zum Modul 300 transportiert wird. Diese optionale Station kann eine automatisierte, weitere Inspektion von sichtbaren, detektierbaren Defekten zur Verfügung stellen, die während des Montageprozesses zugefügt wurden, oder andere Test- oder Inspektionsformen. Das Variationsniveau des Inspektions- oder Testergebnisses, das erforderlich ist, um eine Reaktion auszulösen, kann durch einen computergestützten Mustererkennungs-Algorithmus vorausberechnet und festgelegt sein. Die Maschinenreaktion auf einen detektierten Fehler oder Defekt kann verschiedenartig gesetzt sein, um die Reihe für eine spätere, erneute Inspektion oder eine anderweitige Verwendung zu markieren oder zu beachten: eine erweiterte Nachmontageinspektion dieser besonderen Zelle und Reihe als Teil des automatisierten Prozesses, oder die Montage dieser Reihe abzubrechen, die Maschine auszuräumen und mit der Montage der nächsten Reihe zu beginnen.
  • Zusätzlich kann die Inspektionsstation 310 für fertige Reihen des Moduls 300 so ausgeführt sein, dass sie einen elektrischen Reihentest umfasst, wie zum Beispiel die elektrische Schaltkreiskontinuität und/oder die elektrische Reaktion, abhängig von der Beleuchtungsintensität. Andere Parameter, wie zum Beispiel die Temperatur, können in den Nachmontage-Test/Inspektionsprozess eingefügt werden.
  • Fachleute werden die erforderlichen Details des Steuerungssystems zur Koordinierung der beschriebenen Funktionen sofort erkennen, um das richtige Resultat zu erhalten. Verschiedene, automatisierte Unterbrechungsoptionen können eingebaut sein, um mögliche Maschinenfehlfunktionen oder Materialdefekte anzusprechen, so dass eine manuelle Unterbrechung eingesetzt werden kann, um den Betrieb zu korrigieren und erneut zu starten. Einige Probleme können für eine automatische Handhabung programmiert sein, wie zum Beispiel das Aussondern einer teilweise fertigen Reihe und das Ablegen dieser Reihe in die Ausschussablage, wenn zum Beispiel eine Zelle nicht genau platziert wurde oder an der Zellenhalteposition verrückt wurde vor der Aufbringung des nächsten Streifensatzes, oder eine Anomalie wurde von den Sensoren in der Lötstation oder in der Nachlötinspektionsstation vor dem Abschluss der Reihe erfasst.
  • Die Erfindung ist vielen Ausführungsformen zugänglich und auf mehr als nur auf Solarzellen anwendbar. Zum Beispiel kann die Erfindung so ausgeführt sein, um alle ähnlich großen, elektronischen Wafer zu handhaben, für die es erforderlich ist, dass sie durch vergleichbar aufgebrachte Leiter oder flexibles Kabelmaterial, die von Rollen abgerollt werden können, in eine Reihe elektrisch miteinander verbundener Wafer zu verbinden. Sowohl die Vorderseiteninspektion eines einzelnen Wafers und die Nachlötabschnittsinspektion der Wafer als auch die Inspektion der vollständigen Reihe können erweitert werden, um ein wafer-spezifisches oder sub-schaltkreisspezifisches, elektronisches Testen zu umfassen.
  • Als weiteres Beispiel gibt es innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung eine Maschine für den automatischen Zusammenbau von Solarzellen in Reihen, welche ein computerbetriebenes Steuerungssystem; eine Bedienerschnittstelle; eine Zellenhaltestation zum Halten einer Anzahl von Solarzellen, die für die Montage vorgesehen sind; eine Vormontage-Zelleninspektionsstation zur Inspektion und Annehmen oder Ablehnen einzelner Zellen für die weitere Montage und einen Ausschusszellenhaltebereich aufweist.
  • Dazu gehört eine Streifenmaterialversorgungsstation zum Halten und Liefern einer kontinuierlichen Länge von Streifenmaterial zum Herstellen von Streifen mit einer Streifenschneid- und Falzstation zum Schneiden und Falzen des Streifenmaterials in Streifenpaare zum Verbinden der Zellen.
  • Es ist eine Reihenmontagestation zum Montieren der Zellen und Streifen in eine Reihe vorgesehen. Es gibt einen Transportmechanismus, der mit einem Zellenaufgreif- und Bewegungswerkzeugkopf zum Aufgreifen und Bewegen der Zellen durch die Vormontagezelleninspektionsstation und für ihre Platzierung in eine Abfolge entweder in die Reihenmontagestation oder den Ausschusszellenhaltebereich ausgeführt ist. Es gibt ein Streifentransferwerkzeug, um Paare geschnittener und gefalzter Streifen in ihrer Reihenfolge in die Reihenmontagestation zu bewegen. Es gibt auch eine horizontal bewegbare Platte mit einzelnen Zellengreifhaltevorrichtungen, um die Reihe von der Reihenmontagestation entlang des Verfahrensweges zu bewegen, der an einer Nachmontage-Reihenhandhabungsstation endet. Es ist eine Lötstation in der Reihenlinie oder im Prozessweg vorgesehen, die in der Reihenfolge eine Vorheizzone, eine Lötzone und eine Kühlzone umfasst. Es kann mindestens eine Nachmontage-Reiheninspektionsstation vorgesehen sein, die in die Nachmontage-Reihenhandhabungsstation integriert ist. Es gibt einen Haltebereich für Ausschussreihen und einen Haltebereich für akzeptierte Reihen, die in die Nachmontage-Reihenhandhabungsstation integriert sind.
  • Die Platte ist auf geraden Schienen angeordnet mit Schrittmotorsteuerungseinrichtungen, um die Reihen in Schritten von vorbestimmten Zellenfeldern entlang des Prozesspfads von der Reihenmontagestation durch die Lötstation zu einem Nachmontage-Reihenhaltebereich in die Nachmontage-Reihenhandhabungsstation aufzunehmen. Die Nachmontage-Reihenhandhabungsstation ist mit einem vertikal, horizontal und drehbar bewegbaren Reihenhandhabungswerkzeug ausgestattet zum Greifen und Bewegen der Reihen vom Nachmontage-Haltebereich zur Nachmontage-Reiheninspektionsstation und von dort entweder in den Haltebereich für gute Reihen oder den Haltebereich für Ausschussreihen.
  • Die Zellenhaltestation kann ein Förderband aufweisen, um die Ablagen der Zellen zu halten und sequenziell zu bewegen bis zu der Reichweite des Zellenaufnahme- und Bewegungswerkzeugkopfs. Die Vormontage-Inspektionsstation kann eine Sichtinspektionsstation umfassen oder eine Sichtinspektionsstation sein mit mindestens einer Kamera und einem Computer. Die Vorheiz- und/oder Lötzonen der Lötstation können Heizlampenanordnungen verwenden. Die Kühlzone kann ein Paar gegenüberliegende Luftmesserdüsen und eine Luftrückfuhrleitung verwenden. Die Zonen der Lötstation können zwischen den Aufnahmebewegungen aufteilbar sein durch Ausfahren einziehbarer Zonenwandtafeln in die Position in der Nähe der Reihe.
  • Die Nachmontage-Reiheninspektionsstation kann eine Lampenreihe benutzen, wobei der Reihenhandhabungsmechanismus so aufgebaut ist, um in der Reihenfolge eine komplettierte Reihe zu greifen; die Greiffinger der Zellenaufnahmehaltevorrichtungen zu deaktivieren; die Reihe in die Inspektionsposition vor die Lampenreihe zur visuellen Inspektion durch den Bediener oder eine automatische Kamerainspektion anzuheben und zu drehen.
  • Die Zellenaufgreif- und Bewegungswerkzeugköpfe können ein doppeltes Bernoulli-Futter verwenden, das mit zahlreichen Vakuumbechern ausgeführt ist. Die Streifenmaterialversorgungsstation kann zwei lateral beabstandete Streifenmaterialzufuhrrollen aufweisen, die so ausgerichtet sind, um zwei parallele Streifen des Streifenmaterials der Streifenschneid- und Falzstation zuzuführen. Das Streifentransferwerkzeug kann Sauganschlüsse besitzen, um die Streifen für den Transfer von der Streifenschneid- und Falzstation zu der Reihenmontagestation zu halten.
  • Die Reihenmontagestation kann mit einem Streifenendenträger und einem Zellenträger ausgeführt sein, die zueinander komplementäre Strukturen und Verbindungen und Oberflächenbereiche aufweisen, so dass beide zur selben Zeit eine Zellenträgerposition einnehmen können, um die Aushändigung oder den Transfer des Streifenendenträgers von einem Aufbau als Vorbereitung für die Aufnahme des nächsten Zellen- und Streifensatzes zur Verfügung zu stellen. Der Streifenendenträger ist ausgeführt für die sequenzielle Bewegung von einer benachbarten Streifenendenträgerposition vorwärts zur Zellenträgerposition und stromabwärts zu einer ersten eingezogenen Position unterhalb der Zellenträgerposition und danach zu einer zweiten eingezogenen Position unter der normalen Streifenendenträgerposition und nach oben zu der normalen Streifenendenträgerposition. Der Zellenträger ist ausgeführt für eine sequenzielle Bewegung von der Zellenträgerposition nach unten zu der ersten eingezogenen Position und nach oben zu der normalen Zellenträgerposition. Die Verbindungen und Bewegungen der beiden Träger sind synchronisiert, damit sich der Zellenträger nach unten bewegt und bei der ersten eingezogenen Position verbleibt, während der Streifenendenträger sich nach vorne von der Streifenendenträgerposition zu der Zellenträgerposition bewegt, und damit sich der Zellenträger nach oben bewegt und bei der Zellenträgerposition verbleibt, während der Streifenendenträger sich von der Zellenträgerposition nach unten zu der ersten eingezogenen Position und danach zu der zweiten eingezogenen Position und hinauf auf ihre normale Streifenendenträgerposition bewegt.
  • Die Reihenmontagestation wird alternativ mittels des Zellengreif- und Bewegungswerkzeugs, das eine weitere Zelle auf der Oberseite der Streifenenden der vorhergehenden Zelle ablegt, und des Streifentransferwerkzeugs, das ein neues Streifenpaar auf der neuen Zelle ablegt, bestückt, mit Streifenenden, die sich für den nächsten Zyklus über die gesamte Länge der Zelle erstrecken.
  • Der Streifenendenträger kann so aufgebaut sein, dass eine Verriegelungshaltevorrichtung bei der Bewegung von der zweiten eingezogenen Position in Streifenendenträgerposition in die Platte eingreift, um im verriegelnden Eingriff zu bleiben, während sie durch eine Plattenaufnahmebewegung von der Streifenendenträgerposition zu der Zellenträgerposition bewegt wird, und sich von der Platte zu lösen, wenn es sich von dort in die erste eingezogene Position bewegt.
  • Die Zellengreifhaltevorrichtungen sind aufgebaut als benachbarte Paare einander gegenüberliegender Haltevorrichtungen, wobei jede Haltevorrichtung eine Vielzahl von Sätzen vertikal orientierter Zangenbetätigungsfinger aufweist und jede Haltevorrichtung für eine Bewegung bei einer Betätigung von einer eingezogenen Position in eine ausgefahrene Position und zum Schließen ihrer Finger in eine Greifposition an gegenüberliegenden Kanten einer Solarzelle in der Zellenträgerposition aufgebaut ist. Jede Haltevorrichtung ist in der ausgefahrenen Position und in der Greifposition durch Eingriff eines Verriegelungsstifts verriegelbar und durch Lösen des Verriegelungsstifts von der Greifposition und der ausgefahrenen Position lösbar. Der vertikale Verriegelungsstift kann durch eine Entriegelungsfeder unter Vorspannung stehen, kann aber in der Verriegelungsposition von der Entriegelungsfeder durch einfachen Gegendruck einer horizontalen Gegenfeder geschützt sein. Ein Stoß vorwärts auf die Haltevorrichtung wird den horizontalen Rückziehdruck entladen und erlaubt es dem Verriegelungsstift, dass er sich löst. Alternativ kann der Verriegelungsstift für einen Selbsteingriff ausgebildet sein, wenn die Haltevorrichtungen auf die ausgefahrene und greifende Position bewegt werden. Es gibt eine Aktuatorverbindung, um die Bewegung des letzten Paars entgegengesetzter Zellenaufnahmehaltevorrichtungen an der Reihenmontagestation zu der ausgefahrenen und greifenden Position in Koordination mit jeder Plattenaufnahmebewegung zu bewirken.
  • Das Reihenhandhabungswerkzeug kann entlang der Reihe einen Rahmen mit Sätzen von Vakuumanschlüssen, die im Zellenfeldabstand beabstandet sind, um alle Zellen einer Reihe zu greifen und die Zellenausrichtung innerhalb der Reihe während der Nachmontage-Reihenhandhabung beizubehalten, aufweisen. Die Nachmontage-Reihenhandhabungsstation umfasst eine deaktivierende Verbindung zur simultanen oder sofortigen Reihenlösung von kompletten Reihen nach dem Greifen durch das Reihenhandhabungswerkzeug. Die Deaktivierungsverbindung kann simultan in alle Zellenaufnahmehaltevorrichtungen eingreifen, um ihre jeweiligen Verriegelungsstifte zu lösen. Die Nachmontage-Reiheninspektionsstation kann elektrische Kontakte und Sensoren für einen elektrischen Test der Reihe aufweisen. Es kann eine Nachmontage-Zelleninspektionsstation zwischen der Lötstation und der Nachmontage-Reihenhandhabungsstation für eine abfolgende Inspektion der Zellen einer Reihe während der Montage vorgesehen sein.
  • Wie oben bemerkt, erstreckt sich die Erfindung auch auf andere als nur auf herkömmliche Solarzellen und Streifen. Zum Beispiel gibt es eine Maschine für die automatische Montage von Wafern und elektrischen Verbindungselementen zu elektrisch miteinander verbundenen Waferreihen, die ein Steuerungssystem, eine Wafer-Ladevorrichtung, in die eine Wafer-Inspektionsstation zum Zurückweisen schlechter Wafer und zum Akzeptieren guter Wafer eingebaut ist, und eine Verbindungselementladevorrichtung, wobei beide Ladevorrichtungen vom Steuerungssystem koordiniert und gesteuert werden, aufweist. Es gibt eine Reihenmontagestation für eine sequenzielle Aufnahme und den Zusammenbau guter Wafer und Verbindungselemente von der Wafer-Ladevorrichtung und der Verbindungselement-Ladevorrichtung, wobei die Reihenmontagestation vom Steuerungssystem koordiniert und gesteuert wird.
  • Es gibt eine Platte in Reihenlänge, die mit benachbarten Paaren von Mehrfachfingergreifern für gegenüberliegende Kanten einzelner Wafer ausgestattet ist. Die Platte ist für aufeinander folgende Aufnahmebewegungen des Wafer-Feldabstands aus der Reihenanordnungsstation und durch eine Lötstation ausgeführt, wobei die Lötstation in der Reihenfolge mit einer Vorheizzone, einer Lötzone und einer Kühlzone ausgeführt ist. Die Zonen sind einen Wafer-Feldabstand getrennt voneinander beabstandet. Die Platte und die Greifer werden vom Steuerungssystem koordiniert und gesteuert. Die Lötstation wird vom Steuerungssystem zum Vorheizen, Löten und Kühlen der Wafer- und Verbindungselementverbindungen koordiniert und gesteuert.
  • Es gibt eine Reihenentladevorrichtung zum Aufnehmen und Entfernen einer vollständigen Wafer-Reihe von den Plattengreifelementen und zum Platzieren dieser Reihen entweder in einen Haltebereich für gute Reihen oder für schlechte Reihen. Die Reihenentladevorrichtung umfasst eine Reiheninspektionsstation, um gute Reihen von schlechten Reihen zu unterscheiden, und die Reihenentladevorrichtung wird vom Steuerungssystem koordiniert und gesteuert.
  • Die Reihenmontagestation umfasst einen Wafer-Träger, der in einer Hauptträgerposition positionierbar ist und einen Verbindungselementträger, die in einer zueinander benachbarten Startposition positionierbar ist, wo der Wafer-Träger vertikal einziehbar ist, nachdem die entsprechenden, gegenüberliegenden Wafer-Kantengreifer betätigt worden sind, und die Verbindungselementhalterung kann in die Platte für eine horizontale Vorwärtsbewegung während der Aufnahmebewegung in der Hauptträgerposition eingreifen, und wo der Wafer-Träger und der Verbindungselementräger vertikal in ihren jeweiligen Positionen austauschbar sind und der Verbindungselementträger dann in ihre benachbarte Startposition zurückführbar ist.
  • Die Verbindungselementladevorrichtung kann einen Verbindungselement-Vollmaterialverteiler und eine Verbindungselementschneidvorrichtung umfassen. Die Vorheiz- und Lötzonen können Heizlampenanordnungen nutzen. Die Kühlzone kann ein Paar einander gegenüberliegende Luftmesserdüsen und Luftrückfuhrleitungen benutzen.
  • Jedes der Paare der Mehrfachfinger-Greifelemente für entgegengesetzte Kanten einzelnen Wafer können Wafer-Aufnahmehaltevorrichtungen an gegenüberliegenden Seiten umfassen, die mit einer Mehrzahl von Sätzen vertikal betreibbarer Zangenbetätigungsfinger ausgeführt sind, wobei jedes Halteelement für eine Bewegung von einer eingezogenen Position in eine ausgefahrene Position und zum Schließen ihrer Finger in eine Greifposition an der Kante eines Wafers ausgeführt ist.
  • Natürlich können die Wafer Solarzellen sein; das Verbindungselement-Vollmaterial kann elektrisch leitfähiges Streifenmaterial sein, vorzugsweise auf Rollen; die Verbindungselemente können Streifen sein, und die Verbindungselement-Ladevorrichtung kann so ausgeführt sein, um ein Streifenpaar in der Reihenfolge mit der Wafer-Ladevorrichtung, die Solarzellen lädt, zu laden.
  • Andere und verschiedene Ausführungsformen innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung werden Fachleuten sofort offensichtlich anhand der Beschreibung, der Figuren und der Ansprüche, die folgen.
  • Zusammenfassung
  • Maschine für die automatische Montage von Wafern, zum Beispiel von Solarzellen in Reihen, die ein Steuerungssystem, eine Zellenladevorrichtung mit Wafer-Inspektionsstation, eine Zellenstreifenladevorrichtung, eine Reihenmontagestation und eine Platte mit benachbarten Paaren von Greifelementen für gegenüberliegende Kanten einzelner Zellen, die eine Vielzahl von Sätzen vertikal betreibbarer Zangenbetätigungsfinger zum Halten der Zellen in der Reihenausrichtung während des Lötens aufweist. Die Reihenmontagestation weist einen gemeinsamen Zellenträger- und Streifenendenträgermechanismus auf, der eine Streifenendenausgabe vom Einen zum Anderen mit einer Plattenaufnahmebewegung im Zellenfeldabstand zur Verfügung stellt. Die Platte bewegt sich von der Reihenmontagestation durch eine Lötstation, die eine Vorheiz-, Löt- und Kühlzone umfasst, die einen Zellenfeldabstand voneinander beabstandet sind. Eine Reihenentladevorrichtung bewegt vollständige Reihen durch eine Reiheninspektionsstation, die die Reihen in einen Haltebereich für gute oder schlechte Reihen bewegt.

Claims (36)

  1. Maschine für den automatischen Zusammenbau von Solarzellen in Reihen, umfassend: – ein computerbasiertes Steuerungssystem; – eine Bedienerschnittstelle; – eine Zellenhaltestation zum Halten einer Anzahl von Solarzellen, die für die Montage vorgesehen sind; – eine Vormontage-Zelleninspektionsstation zum Untersuchen und Durchlassen oder Ablehnen einzelner Zellen für die weitere Montage; – einen Haltebereich für abgelehnte Zellen; – eine Streifenmaterialzufuhrstation zum Halten und Zuführen einer kontinuierlichen Länge des Streifenmaterials zur Herstellung von Streifen; – eine Streifenschneid- und Falzstation zum Schneiden und Falzen des Streifenmaterials in Streifen; – eine Reihenmontagestation zum Montieren der Zellen und der Streifen in eine Reihe; – einen Transportmechanismus, der mit einem Zellenaufnahme- und Bewegungswerkzeugkopf ausgeführt ist, um die Zellen aufzunehmen und sie durch die Vormontage-Zelleninspektionsstation zu bewegen und die Zellen in ihrer Reihenfolge entweder in der Reihenmontagestation oder dem Haltebereich für abgelehnte Zellen zu platzieren; – ein Streifentransferwerkzeug, um Streifenpaare in ihrer Reihenfolge in die Zellenmontagestation zu transferieren; – eine horizontal bewegbare Platte mit Haltevorrichtungen zum Greifen einer einzelnen Zelle zur Bewegung der Reihe von der Reihenmontagestation entlang eines Prozesspfads, der bei einer Nachmontage-Reihenhandhabungsstation endet; – eine Lötstation in dem Prozesspfad, die in der Reihenfolge eine Vorheizzone, eine Lötzone und eine Kühlzone aufweist; – mindestens eine Nachmontage-Reiheninspektionsstation, die in die Nachmontage-Reihenhandhabungsstation eingebaut ist; – einen Haltebereich für abgelehnte Reihen, der in die Nachmontage-Reihenhandhabungsstation integriert ist; – einen Haltebereich für akzeptierte Reihen, der in die Nachmontage-Reihenhandhabungsstation integriert ist, wobei die Platte auf geraden Schienen mit Schrittmotorsteuervorrichtungen ausgeführt ist, um die Reihe in Stufen eines vorgegebenen Zellenfeldes entlang des Prozesspfads von der Reihenmontagestation durch die Lötstation zu einem Nachmontage-Reihenhaltebereich in die Nachprozess-Reihenhandhabungsstation aufzunehmen, und wobei die Nachprozess-Reihenhandhabungsstation mit einem vertikal, horizontal und drehbar bewegbaren Reihenhandhabungswerkzeug ausgeführt ist, um einzelne Reihen zu greifen und von dem Nachmontage-Haltebereich zur Nachmontage-Reiheninspektionsstation und von dort zu einem der Haltebereiche für gute Reihen und für abgelehnte Reihen zu bewegen.
  2. Maschine für den automatischen Zusammenbau einer Solarzelle in Reihen nach Anspruch 1, bei der die Zellenhaltestation ein Förderband umfasst, um Zellenablagen innerhalb der Reichweite des Zellenaufnahme- und Bewegungswerkzeugkopfs zu halten und sequenziell zu bewegen.
  3. Maschine für den automatischen Zusammenbau von Solarzellen in Reihen nach Anspruch 2, bei der die Vormontage-Inspektionsstation eine Sichtinspektionsstation mit mindestens einer Kamera und einem Computer aufweist.
  4. Maschine für den automatischen Zusammenbau von Solarzellen in Reihen nach Anspruch 1, bei der die Vorheizzone der Lötstation eine Heizlampenanordnung aufweist.
  5. Maschine für den automatischen Zusammenbau von Solarzellen in Reihen nach Anspruch 4, bei der die Lötzone der Lötstation eine Heizlampenanordnung umfasst.
  6. Maschine für den automatischen Zusammenbau von Solarzellen in Reihen nach Anspruch 5, bei der die Kühlzone der Lötstation ein Paar gegenüberliegender Luftmesserdüsen und eine Luftrückfuhrleitung aufweist.
  7. Maschine für den automatischen Zusammenbau von Solarzellen in Reihen nach Anspruch 6, bei der die Zonen der Lötstation zwischen den Aufnahmebewegungen durch Ausfahren einziehbarer Zonenwandtafeln unterteilbar sind.
  8. Maschine für den automatischen Zusammenbau von Solarzellen in Reihen nach Anspruch 1, bei der mindestens eine Nachmontage-Reiheninspektionsstation eine Lampenreihe aufweist, und bei der der Reihenhandhabungsmechanismus so aufgebaut ist, um in der Reihenfolge eine vollständige Reihe zu greifen, die Haltevorrichtungen zu deaktivieren, die Reihe in die Inspektionsposition vor der Lampenreihe zu heben und zu drehen.
  9. Maschine für den automatischen Zusammenbau von Solarzellen in Reihen nach Anspruch 8, die einen Operator zum visuellen Untersuchen der vollständigen Reihen vor den Lampenreihen umfasst.
  10. Maschine für den automatischen Zusammenbau von Solarzellen in Reihen nach Anspruch 8, bei der die Nachmontage-Reiheninspektionsstation darüber hinaus eine Kamera und einen Computer umfasst, wobei die Kamera für eine fotografische Inspektion der vollständigen Reihen vor der Lampenreihe ausgeführt ist.
  11. Maschine für den automatischen Zusammenbau von Solarzellen in Reihen nach Anspruch 1, bei der der Transportmechanismus einen SCARA-Roboter aufweist.
  12. Maschine für den automatischen Zusammenbau von Solarzellen in Reihen nach Anspruch 1, bei der der Transportmechanismus mindestens zwei SCARA-Roboter aufweist, die gemeinsam so ausgeführt sind, dass sie abwechselnd die Zellen aufnehmen und bewegen, wobei jeder SCARA-Roboter mit einem Zellenaufnahme- und Bewegungswerkzeugkopf ausgeführt ist.
  13. Maschine für den automatischen Zusammenbau von Solarzellen in Streifen nach Anspruch 1, bei der der Zellenaufgreif- und Bewegungswerkzeugkopf ein doppeltes Bernoulli-Futter aufweist, das mit einer Mehrzahl von Vakuumbechern ausgeführt ist.
  14. Maschine für den automatischen Zusammenbau von Solarzellen in Reihen nach Anspruch 1, bei der die Reihenmaterialzufuhrstation zwei lateral voneinander beabstandete Reihenmaterial-Zufuhrrollen umfasst, die für die Zufuhr zweier paralleler Streifen des Streifenmaterials in die Streifenschneid- und Falzstation ausgerichtet sind.
  15. Maschine für den automatischen Zusammenbau von Solarzellen in Streifen nach Anspruch 14, bei der die Streifenschneide- und Falzstation eine Streifenmaterialklammer, eine Streifenpressform, ein Schneidteil und einen Streifenauslass aufweist.
  16. Maschine für den automatischen Zusammenbau von Solarzellen in Streifen nach Anspruch 15, bei der das Streifentransferwerkzeug den Streifenauslass umfasst, der mit Sauganschlüssen zum Halten der Streifen für den Transfer von der Streifenschneid- und Falzstation zur Reihenmontagestation ausgeführt ist.
  17. Maschine für den automatischen Zusammenbau von Solarzellen in Streifen nach Anspruch 1, bei der die Reihenmontagestation einen Streifenendenträger und einen Zellenträger umfasst, die einen komplementären Struktur-, Verbindungs- und Oberflächenbereich besitzen, so dass beide zur gleichen Zeit eine Zellenträgerposition einnehmen können, wobei der Streifenendenträger für eine sequenzielle Bewegung von einer Streifenendenträgerposition und vorwärts zur Streifenendenträgerposition und nach unten zu einer ersten eingezogenen Position unter der Zellenträgerposition und über die gesamte Länge zu einer zweiten eingezogenen Position unterhalb der Streifenendenträgerposition und nach oben zur Streifenendenträgerposition ausgeführt ist, wobei der Zellenträger für eine sequenzielle Bewegung von der Zellenträgerposition nach unten zu der ersten eingefahrenen Position und nach oben zur Zellenträgerposition ausgeführt ist, wobei die Bewegungen synchronisiert sind, damit die Zellenhalterung in der ersten eingezogenen Position bleibt, während sich der Streifenendenträger vorwärts von der Streifenendenträgerposition zur Zellenträgerposition bewegt, und damit die Zellenhalterung bei der Zellenträgerposition bleibt, während der Streifenendenträger sich von der Zellenträgerposition nach unten zur ersten eingefahrenen Position und entlang der ganzen Länge zur zweiten eingefahrenen Position bewegt.
  18. Maschine für den automatischen Zusammenbau von Solarzellen in Reihen nach Anspruch 17, bei der die Reihenmontagestation abwechselnd vom Streifentransferwerkzeug, das ein Streifenpaar ablegt, und vom Zellenaufnahme- und Bewegungswerkzeug, das eine Solarzelle ablegt, bestückt wird.
  19. Maschine für den automatischen Zusammenbau von Solarzellen in Streifen nach Anspruch 17, bei der der Streifenendenträger so ausgeführt ist, dass sie ineinandergreifend in die Platte eingreift bei der Bewegung von der zweiten eingezogenen Position zur Streifenendträgerposition, um ineinandergreifend eingegriffen zu verbleiben, während sie sich mit einer Plattenaufnahmebewegung von der Streifenendenträgerposition zur Zellenträgerposition bewegt und um sich bei der Bewegung zur ersten eingezogenen Position von der Platte zu lösen.
  20. Maschine für den automatischen Zusammenbau von Solarzellen in Reihen nach Anspruch 19, bei der die Zellengreifhaltevorrichtungen als benachbarte Paare gegenüberliegender Haltevorrichtungen ausgeführt sind, wobei jede Haltevorrichtung eine Mehrzahl von Sätzen vertikal orientierter Zangenbetätigungsfinger aufweist, wobei jedes Paar gegenüberliegender Haltevorrichtungen für eine Bewegung von einer eingefahrenen Position in eine ausgefahrene Position und zum Schließen der Finger in einer Greifposition auf gegenüberliegenden Kanten einer Solarzelle ausgeführt ist.
  21. Maschine für den automatischen Zusammenbau von Solarzellen in Reihen nach Anspruch 20, bei der die Haltevorrichtungen durch Eingriff eines Verriegelungsstifts in der ausgefahrenen Position und der Greifposition verriegelbar sind, und durch Lösen des Verriegelungsstifts aus ihrer Greifposition und der ausgefahrenen Position lösbar sind.
  22. Maschine für den automatischen Zusammenbau von Solarzellen in Reihen nach Anspruch 21, bei der der Verriegelungsstift für einen Selbsteingriff ausgeführt ist, wenn die Haltevorrichtungen in die ausgefahrene Position und in die Greifposition bewegt sind.
  23. Maschine für den automatischen Zusammenbau von Solarzellen in Reihen nach Anspruch 22, die darüber hinaus eine Auslöserverbindung aufweist, um die Bewegung des Paares gegenüberliegender Haltevorrichtungen bei der Reihenmontagestation zur ausgefahrenen Position und Greifposition in Koordination mit jeder Plattenaufnahmebewegung zu bewirken.
  24. Maschine für den automatischen Zusammenbau von Solarzellen in Reihen nach Anspruch 21, bei der das Reihenhandhabungswerkzeug einen Rahmen entlang der Reihe mit Vakuumanschlüssen zum Greifen aller Zellen einer Reihe und zur Beibehaltung der Zellenausrichtung innerhalb der Reihe aufweist.
  25. Maschine für den automatischen Zusammenbau von Solarzellen in Reihen nach Anspruch 24, bei der die Nachmontage-Reihenhandhabungsstation eine Deaktivierungsverbindung zum simultanen Lösen von Reihen der vollständigen Reihen aufweist, wobei die Deaktivierungsverbindung zum Lösen der Verriegelungsstifte in alle Haltevorrichtungen simultan eingreifen kann.
  26. Maschine für den automatischen Zusammenbau von Solarzellen in Reihen nach Anspruch 1, die darüber hinaus eine Nachmontage-Zelleninspektionsstation zwischen der Lötstation und der Nachmontage-Reihenhandhabungsstation zur sequenziellen Inspektion von Zellen einer Reihe während der Montage aufweist.
  27. Maschine für den automatischen Zusammenbau von Solarzellen in Reihen nach Anspruch 1, bei der die Nachmontage-Reiheninspektionsstation elektrische Kontakte und Sensoren zum elektrischen Testen einer Reihe aufweist.
  28. Maschine für den automatischen Zusammenbau von Solarzellen in Reihen nach Anspruch 1, bei der der Zellenaufnahme- und Bewegungswerkzeugkopf mindestens ein Bernoulli-Futter mit benachbarten Vakuumanschlüssen aufweist.
  29. Maschine für den automatischen Zusammenbau von Wafern und elektrischen Verbindungselementen in elektrisch miteinander verbundene Reihen, umfassend: – ein Steuerungssystem; – eine Wafer-Ladevorrichtung, wobei die Wafer-Ladevorrichtung eine Wafer-Inspektionsstation zum Abweisen schlechter Wafer und zum Akzeptieren guter Wafer aufweist, wobei die Wafer-Ladevorrichtung vom Steuerungssystem koordiniert und gesteuert wird; – eine Verbindungselementladevorrichtung, die vom Steuerungssystem koordiniert und gesteuert wird; – eine Reihenmontagestation zur sequenziellen Aufnahme und Montage guter Wafer und Verbindungselemente von der Waferladevorrichtung und der Verbindungselementladevorrichtung, wobei die Reihenmontagestation vom Steuerungssystem koordiniert und gesteuert wird; – eine Platte mit Reihenlänge, die mit benachbarten Paaren von Mehrfachfinger-Greifelementen für gegenüberliegende Kanten eines einzelnen Wafers ausgeführt ist, wobei die Platte für sequenzielle Aufnahmebewegungen des Wafer-Feldabstands von der Reihenmontagestation und durch eine Lötstation ausgeführt ist, wobei die Lötstation in der Reihenfolge eine Vorheizzone, eine Lötzone und eine Kühlzone aufweist, wobei die Zonen einen Wafer-Feldabstand entfernt voneinander beabstandet sind, wobei die Platte und die Greifelemente vom Steuerungssystem koordiniert und gesteuert werden, wobei die Lötstation zum Vorheizen, Löten und Kühlen der Wafer- und Verbindungselementverbindungen vom Steuerungssystem koordiniert und gesteuert wird; – eine Reihenentladevorrichtung zum Aufnehmen und Entfernen einer vollständigen Reihe von der Platte und zum Platzieren der Reihen entweder in den Haltebereich für gute Reihen oder in den Haltebereich für schlechte Reihen, wobei die Reihenentladevorrichtung eine Reiheninspektionsstation zur Unterscheidung guter Reihen von schlechten Reihen aufweist, wobei die Reihenentladevorrichtung durch das Steuerungssystem koordiniert und gesteuert wird.
  30. Maschine für den automatischen Zusammenbau von Wafern und elektrischen Verbindungselementen nach Anspruch 29, bei der die Reihenmontagestation einen Wafer-Träger, der in einer Hauptträgerposition positionierbar ist, und einen Verbindungselementträger, der in einer benachbarten Startposition positionierbar ist, aufweist, und bei der der Wafer-Träger vertikal einziehbar ist, nachdem jeweils die Wafer-Greifelemente für gegenüberliegende Kanten betätigt worden sind, und bei der der Verbindungselementträger in die Platte eingreifen kann zur horizontalen Vorwärtsbewegung während der Aufnahmebewegung in die Hauptträgerposition, und wobei, nachdem der Wafer-Träger und der Verbindungselementträger in ihren jeweiligen Positionen vertikal untereinander austauschbar sind, der Verbindungselementträger dann in die benachbarte Startposition zurückführbar ist.
  31. Maschine für den automatischen Zusammenbau von Wafern und elektrischen Verbindungselementen nach Anspruch 29, bei der die Verbindungselement-Ladevorrichtung einen Verbindungselement-Vollmaterialverteiler und eine Verbindungselement-Schneidvorrichtung aufweist.
  32. Maschine für den automatischen Zusammenbau von Wafern und elektrischen Verbindungselementen nach Anspruch 29, bei der die Vorheizzone und die Lötzone der Lötstation jeweils eine Heizlampenanordnung umfassen.
  33. Maschine für den automatischen Zusammenbau von Wafern und elektrischen Verbindungselementen nach Anspruch 32, bei der die Kühlzone der Lötstation ein Paar gegenüberliegender Luftmesserdüsen und eine Luftrückfuhrleitung aufweist.
  34. Maschine für den automatischen Zusammenbau von Wafern und elektrischen Verbindungselementen nach Anspruch 29, bei der jedes Paar der Mehrfachfinger-Greifelemente für gegenüberliegende Enden eines einzelnen Wafers Aufnahmehaltevorrichtungen für gegenüberliegende Wafer-Seiten aufweist, die mit einer Vielzahl von Sätzen vertikal betreibbarer Zangenbetätigungsfinger ausgeführt sind, wobei jede Haltevorrichtung für eine Bewegung von einer eingefahrenen Position in eine ausgefahrene Position und zum Schließen der Finger in eine Greifposition an der Kante des Wafers ausgeführt ist.
  35. Maschine für den automatischen Zusammenbau von Wafern und elektrischen Verbindungselementen nach Anspruch 29, bei der die Wafer Solarzellen sind, bei der das Verbindungsvollmaterial elektrisch leitfähiges Streifenmaterial ist, bei der die Verbindungselemente Streifen sind, und bei der die Verbindungselementladevorrichtung so ausgeführt ist, um ein Paar von Streifen in der Reihenfolge mit der Wafer-Ladevorrichtung, die die Solarzellen lädt, zu laden.
  36. Maschine für den automatischen Zusammenbau von Solarzellen und Verbindungsstreifen in elektrisch verbundene Reihen, umfassend: – ein Steuerungssystem; – eine Zellenladevorrichtung, die eine Wafer-Inspektionsstation umfasst, um schlechte Zellen zurückzuweisen und gute Zellen zu anzunehmen, wobei die Zellenladevorrichtung vom Steuerungssystem koordiniert und gesteuert wird; – eine Streifenladevorrichtung, die vom Steuerungssystem koordiniert und gesteuert wird; – eine Reihenmontagestation zum sequenziellen Aufnehmen und zur Montage guter Zellen und Streifen von der Zellenladevorrichtung und der Streifenladevorrichtung, wobei die Reihenmontagestation vom Steuerungssystem koordiniert und gesteuert wird; – eine Platte mit Reihenlänge, die mit benachbarten Paaren von Mehrfachfinger-Greifelementen für gegenüberliegende Kanten einzelner Zellen ausgeführt ist, wobei die Platte für aufeinander folgende Aufnahmebewegungen des Zellenfeldabstands von der Reihenmontagestation und durch eine Lötstation ausgeführt ist, wobei die Lötstation in der Reihenfolge eine Vorheizzone, eine Lötzone und eine Kühlzone aufweist, wobei die Zonen einen Zellenfeldabstand voneinander benachbart sind, wobei die Platte und die Greifelemente vom Steuerungssystem koordiniert und gesteuert werden, wobei die Lötstation zum Vorheizen, Löten und Kühlen der Wafer- und Verbindungselementverbindungen vom Steuerungssystem koordiniert und gesteuert wird, und – eine Reihenentladevorrichtung zum Aufnehmen, Entfernen einer vollständigen Reihe von der Platte und den Greifelementen und zum Platzieren der Reihen in einem der Haltebereiche für gute Reihen und für schlechte Reihen, bei der die Reihenladevorrichtung eine Reiheninspektionsstation zur Unterscheidung guter Reihen von schlechter Reihen umfasst, wobei die Reihenentladestation vom Steuerungssystem koordiniert und gesteuert wird, bei der die Streifenladevorrichtung einen Streifenvollmaterialverteiler und eine Streifenfalz- und Schneidvorrichtung aufweist, bei der die Reihenmontagestation einen Zellenträger aufweist, der in einer ersten Halteposition positionierbar ist und einen Streifenendenträger, die in einer benachbarten Startposition positionierbar ist, und bei der der Zellenträger vertikal einziehbar ist, nachdem die Greifelemente jeweils betätigt worden sind, und bei der der Streifenendenträger in die Platte zur horizontalen Vorwärtsbewegung während der Aufnahmebewegung in die Hauptträgerposition eingreifen kann, und bei der der Zellenträger und der Streifenendenträger vertikal in ihren jeweiligen Positionen austauschbar sind, und die Streifenendenhalterung dann in die benachbarte Startposition zurückführbar ist, und bei der die Vorheizzone und die Lötzone der Lötstation jeweils eine Heizlampenanordnung aufweisen, wobei die Kühlzone der Lötstation ein Paar gegenüberliegender Luftmesserdüsen und eine Luftrückfuhrleitung aufweist, und bei der jedes Paar der Mehrfachfinger-Greifelemente für gegenüberliegende Kanten einzelner Zellen Zellenaufnahmehaltevorrichtungen für gegenüberliegende Seiten aufweist, die mit einer Vielzahl von Sätzen vertikal betreibbarer Zangenbetätigungsfinger ausgeführt sind, bei der jede Haltevorrichtung für eine Bewegung von einer eingezogenen Position in eine ausgefahrene Position und zum Schließen der Finger in einer Greifposition an den Kanten der Zelle ausgeführt ist.
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