DE10345576B4 - Durchlaufende Vorrichtung zum Löten von Solarzellen - Google Patents

Durchlaufende Vorrichtung zum Löten von Solarzellen Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zum Löten von Solarzellen (5), insbesondere von Siliziumscheiben zur Verbindung mit elektrischen oder elektronischen Bauelementen, mit
– einem umlaufenden Transportband (1) aus einem Folienmaterial mit Öffnungen (2, 3),
– einem Vakuumelement (4) zur Erfassung von auf das Transportband (1) aufgelegten Solarzellen (5),
– mindestens einem Heizelement (6) zur Beheizung der aufliegenden Solarzellen (5) sowie
– mindestens einem Sensor (7) zur Ermittlung der Position des Transportbandes (1),
dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (2) zum Erfassen der Solarzellen (5) im Transportband (1) mittig angeordnet sind, das Vakuumelement unterhalb der mittigen Öffnungen in einem mittleren Bereich angeordnet ist, die Öffnungen (3) zur Beheizung von aufliegenden Solarzellen (5) im Transportband (1) seitlich angeordnet sind und das mindestens eine Heizelement unterhalb der seitlichen Öffnungen in den mittleren Bereich umgebenden seitlichen Bereichen angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Löten von Solarzellen, insbesondere von Siliziumscheiben zur Verbindung mit elektrischen oder elektronischen Bauelementen.
  • Als Stand der Technik sind Werkzeugschlitten mit aufgelegten Siliziumscheiben allgemein bekannt, welche im Taktbetrieb einer Lötstation zur Anbringung von elektrischen oder elektronischen Bauelementen an den Siliziumscheiben zur Herstellung von Solarzellen verwendet werden. Derartige Werkzeugschlitten werden mit Siliziumscheiben belegt und im Taktbetrieb in eine Lötstation hinein- und aus dieser wieder herausgeführt. Durch den Taktbetrieb und das Hin- und Herfahren des Werkzeugschlittens entstehen zwangsläufig Taktzeiten, in denen zwar einzelne Siliziumscheiben der Lötstation zugeführt werden, jedoch noch keine neuen Siliziumscheiben auf dem Werkzeugschlitten aufgelegt werden können.
  • Aus der EP 1 291 929 A1 geht eine Vorrichtung zum Verlöten von Solarzellen hervor, welche ein umlaufendes Transportband aufweist, das über Vakuumkanäle aufliegende Solarzellen haltert.
  • In der DE 32 38 187 C2 ist ein Verfahren zum Herstellen von Solargeneratoren beschrieben, wobei Solarmodule mit Stromkabeln auf einem Förderband gelötet werden.
  • Die DE 100 59 777 B4 betrifft eine Transportvorrichtung und ein Verfahren zum Transport von zu prozessierenden Elementen durch eine Hochtemperaturzone, wobei ein umlaufendes Transportband für die Herstellung von Solarzellen verwendet wird.
  • Aus der EP 1 205 982 A2 geht ein weiteres Verfahren zur Verbindung von Solarzellen hervor, wobei eine Montagevorrichtung mit einem Solarzellenmodul vorgesehen ist und eine zugehörige Heizvorrichtung.
  • Aus der US 6 367 530 B1 geht eine Vorrichtung mit einem umlaufenden Transportband zum Laminieren von bereits verlöteten Zellen hervor.
  • Die US 4 154 998 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung von Solarzellen, die auf einem Substrat angeordnet sind und durch rückseitige Verbindungselemente elektrisch verbunden sind.
  • Die DE 202 03 835 U1 betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von Solarmodulen, wobei die Solarzellen von einem Magazinstapel mit nach unten gerichteten Sonnenseiten nacheinander abziehbar sind.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Löten von Solarzellen anzubieten, welche eine erhöhte Mengenleistung besitzt.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Löten von Solarzellen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Vorrichtung werden in den Unteransprüchen 2-9 beschrieben.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Löten von Solarzellen werden die zu lötenden Siliziumscheiben auf einem umlaufenden Transportband aus einem Folienmaterial aufgelegt, wobei das Transportband im wesentlichen mittig und seitlich angeordnete Öffnungen aufweist.
  • Unter den mittigen Öffnungen befindet sich ein Vakuumelement zur Erfassung von auf das Transportband aufgelegten Solarzellen. Hierdurch erfolgt eine Lagefixierung der Solarzellen. Ferner ist mindestens ein Heizelement zur Beheizung der aufgelegten Solarzellen durch seitliche Öffnungen des Transportbandes vorgesehen. Über mindestens einen Sensor wird die Position des Transportbandes und etwaige z.B. aufgrund der Erwärmung auftretende Lageveränderungen des Transportbandes festgestellt.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Löten von Solarzellen ist aufgrund des umlaufenden Transportbandes eine durchlaufende Vorrichtung, welche ständig mit neuen zu lötenden Solarzellen bestückt werden kann. Diese werden in einem ersten Heizabschnitt erwärmt und sodann einer Lötstation zugeführt. Eine ständige Lagefixierung während der Anwesenheit der Solarzellen auf dem Transportband wird durch das Vakuumelement erreicht, welche die aufgelegten Solarzellen mittels Unterdruck an die Oberfläche des Transportbandes anpreßt.
  • Nach einer vorteilhaften Ausführungsform besteht das Folienmaterial des umlaufenden Transportbandes aus Metall und kann somit die vom Heizelement eingebrachte Wärme vorteilhaft an die Solarzellen zur Vorerwärmung und damit zur Vorbereitung für die Bearbeitung in der Lötstation einleiten.
  • Zur Vermeidung einer unerwünschten Wärmeabführung kann das Folienmaterial beschichtet sein, z.B. mit Polytetrafluorethylen (z.B. Teflon).
  • Das Vakuumelement ist unterhalb der mittigen Öffnungen des Transportbandes angeordnet. Ferner ist das Heizelement unterhalb der seitlichen Öffnungen des Transportbandes angeordnet. Damit besitzt das Transportband vorteilhafterweise einen mittleren Bereich zur Einwirkung des Vakuumelements und zur Erfassung der aufgelegten Siliziumscheiben sowie mindestens einen, vorteilhafterweise zwei, den mittleren Bereich umgebende seitliche Bereiche, welche als Heizelemente ausgebildet sind.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform besitzt das Heizelement ein Pyrometer zur Steuerung der Heiztemperatur, um eine Überhitzung der aufgelegten Solarzellen zu vermeiden.
  • Der Sensor zur Ermittlung der Position des Transportbandes dient insbesondere zur Ermittlung der Position der Ränder des Transportbandes, um eine unerwünschte Ausdehnung aufgrund der Erwärmung des Transportbandes festzustellen. Über eine Auswertung des Sensors kann damit die Lage der auf dem Transportband aufgelegten Solarzellen ermittelt werden, um gegebenenfalls innerhalb der Lötstation eine Korrektur der Lötstellen stattfinden. Eine aufgrund der Erwärmung des Transportbandes durch auftretende Lageveränderung des Transportbandes kann damit durch den vorteilhafterweise als Lasersensor ausgebildeten Sensor detektiert werden und kann korrigierend mit einer entsprechend maßlich veränderten Bearbeitung in der Lötstation einfließen.
  • Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungsfiguren näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Gesamtansicht der Vorrichtung,
  • 2 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform des Vakuumelements und des Heizelements der Vorrichtung sowie
  • 3 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform des Transportbandes.
  • 1 zeigt eine schematische Gesamtansicht einer Vorrichtung zum Löten von Solarzellen mit einem umlaufenden Transportband 1 aus einem Folienmaterial, wobei das Transportband 1 im wesentlichen mittig und seitlich angeordnete Öffnungen 2 und 3 aufweist (vgl. 3). Unter dem Transportband 1 befindet sich – in 1 schematisch dargestellt – ein Vakuumelement 4 zur Erfassung von auf das Transportband 1 aufgelegten Solarzellen 5 sowie ein Heizelement 6 zur Beheizung der aufgelegten Solarzellen 5.
  • Ferner ist ein Sensor 7 zur Ermittlung der Position des Transportbandes 1 und insbesondere der Höhenlage bzw. der Lage der Ränder 8 des Transportbandes 1. Durch das Heizelement 6 kann eine Erwärmung des Transportbandes 1 und eine Ausdehnung und damit Lageveränderung der Ränder 8 sowie der Höhenlage des Transportbandes 1 auftreten. Diese wird durch mindestens einen Sensor 7 (z.B. einen Abstandssensor) erfaßt, so daß bei einer nachfolgenden und nicht näher abgebildeten Lötstation im Bereich 9 des Transportbandes 1 eine Maßkorrektur hinsichtlich der Lage der Lötstellen stattfinden kann.
  • Aus 2 geht in einer Draufsicht auf die schematische Darstellung gemäß 1 eine Ausführungsform einer Kombination eines mittigen Vakuumelements 4 mit einem oberen seitlichen Heizelement 6 und einem unteren seitlichen Heizelement 6' hervor. Die Heizelemente 6 und 6' besitzen Segmente 10 und 11 zur Beheizung des Transportbandes 1 und damit der aufliegenden Solarzellen 5.
  • Über ein insbesondere durchgehendes Segment 16 des Vakuumelements 4 werden auf dem Transportband 1 aufliegende Solarzellen 5 erfaßt und durch Unterdruck an das Transportband 1 zur Lagefixierung der Solarzellen 5 angepreßt.
  • Über z.B. in das Heizelement 6 und 6' und/oder das Vakuumelement 4 integrierte Sensoren 7 kann – wie geschildert – eine Lageerfassung des Transportbandes 1 stattfinden.
  • 3 zeigt eine Draufsicht auf eine mögliche Ausführungsform des Folienmaterials des Transportbandes 1 mit mittigen Öffnungen 2, welche über einem mittig angeordneten Vakuumelement 4 gemäß 2 angeordnet sind. Ferner sind seitlich angeordnete Öffnungen 3 vorgesehen, welche über seitlichen Segmenten 10 und 11 von Heizelementen 6 und 6' angeordnet sind.
  • Insgesamt kann ein in Richtung 12 umlaufendes Transportband 1 im Bereich 13 durch neu zu verlötende Solarzellen 5 bestückt werden. Diese werden über das Transportband 1 in Richtung 12 transportiert, durch das Vakuumelement 4 erfaßt und lagefixiert und durch Heizelemente 6 und 6' im Bereich 14 erwärmt. Nach der Erwärmung kann im Bereich 15 über eine an sich bekannte und nicht näher abgebildete Lötstation eine Verbindung mit elektrischen oder elektronischen Bauelementen erfolgen.
  • Aufgrund des umlaufenden Charakters des Transportbandes 1 kann dieses ständig neu mit Solarzellen 5 bestückt werden, während gleichzeitig weitere bereits aufliegende Solarzellen 5 erwärmt und weitere bereits erwärmte Solarzellen 5 – ständig lagefixiert durch das Vakuumelement 4 – in der Lötstation bearbeitet werden. Hierdurch wird im Vergleich zur herkömmlichen Produktionsverfahren die Mengenleistung deutlich gesteigert.

Claims (9)

  1. Vorrichtung zum Löten von Solarzellen (5), insbesondere von Siliziumscheiben zur Verbindung mit elektrischen oder elektronischen Bauelementen, mit – einem umlaufenden Transportband (1) aus einem Folienmaterial mit Öffnungen (2, 3), – einem Vakuumelement (4) zur Erfassung von auf das Transportband (1) aufgelegten Solarzellen (5), – mindestens einem Heizelement (6) zur Beheizung der aufliegenden Solarzellen (5) sowie – mindestens einem Sensor (7) zur Ermittlung der Position des Transportbandes (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (2) zum Erfassen der Solarzellen (5) im Transportband (1) mittig angeordnet sind, das Vakuumelement unterhalb der mittigen Öffnungen in einem mittleren Bereich angeordnet ist, die Öffnungen (3) zur Beheizung von aufliegenden Solarzellen (5) im Transportband (1) seitlich angeordnet sind und das mindestens eine Heizelement unterhalb der seitlichen Öffnungen in den mittleren Bereich umgebenden seitlichen Bereichen angeordnet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Folienmaterial aus Metall besteht.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Folienmaterial beschichtet ist, um eine Wärmeabführung zu verhindern.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Folienmaterial mit Polytetrafluorethylen beschichtet ist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Heizelement (6) ein Pyrometer zur Steuerung der Heiztemperatur aufweist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sensor (7) als Lasersensor ausgebildet ist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Vakuumelement (4) unterhalb der mittigen Öffnungen (2) des Transportbandes (1) angeordnet ist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Heizelement (6) unterhalb der seitlichen Öffnungen (3) des Transportbandes (1) angeordnet ist.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Vakuumelement (4) mittig unter dem Transportband (1) und je ein Heizelement (6, 6') seitlich unter dem Transportband (1) angeordnet sind.
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Effective date: 20130529

Owner name: MAURER, DANIEL, DE

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Owner name: J. ZIMMER MASCHINENBAU GMBH, AT

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Owner name: TEAMTECHNIK MASCHINEN UND ANLAGEN GMBH, DE

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Owner name: J. ZIMMER MASCHINENBAU GMBH, AT

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Owner name: MAURER, DANIEL, DE

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Owner name: J. ZIMMER MASCHINENBAU GMBH, AT

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Owner name: TEAMTECHNIK MASCHINEN UND ANLAGEN GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: J.V.G. THOMA GMBH,DANIEL MAURER, TEAMTECHNIK MASCHINEN UND ANLAG, , DE

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Owner name: ZET ENERGIETECHNIK GMBH, AT

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Owner name: MAURER, DANIEL, DE

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R082 Change of representative

Representative=s name: LOESCH, CHRISTOPH, DIPL.-WIRTSCH.-ING., DE

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R081 Change of applicant/patentee

Owner name: TEAMTECHNIK MASCHINEN UND ANLAGEN GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNERS: MAURER, DANIEL, 92342 FREYSTADT, DE; TEAMTECHNIK MASCHINEN UND ANLAGEN GMBH, 71691 FREIBERG, DE; ZET ENERGIETECHNIK GMBH, KLAGENFURT, AT

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Owner name: MAURER, DANIEL, DE

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Owner name: J. ZIMMER MASCHINENBAU GMBH, AT

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R082 Change of representative

Representative=s name: LOESCH, CHRISTOPH, DIPL.-WIRTSCH.-ING., DE

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