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Rückverweisung auf verwandte Anmeldungen
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Diese Anmeldung beansprucht Priorität über die provisorische US-Patentanmeldung Nr. 61/707.851, eingereicht am 28. September 2012 mit dem Titel „METHODEN UND STRUKTUREN FÜR DIE BILDUNG UND VERBESSERUNG VON LÖTVERBIDUNGSDICKEN UND EBENHEITSKONTROLLEIGENSCHAFTEN BEI SOLARZELLEN”, deren Offenbarung durch diese Rückverweisung in Gänze und für alle Zwecke enthalten ist.
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Technisches Gebiet
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Die Ausführungsformen des hier behandelten Gegenstands beziehen sich im Allgemeinen auf Photovoltaikkonstruktionen bestehend aus Solarzellen, Photovoltaikmodulen und damit verbundenen elektronischen Komponenten. Insbesondere beziehen sich eine oder mehr Ausführungsformen der vorliegenden Erfindungen auf die elektrische Verbindung einer Vielzahl von Solarzellen als Vorbereitung auf die Installation in Photovoltaikmodulen.
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Hintergrund
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Solarzellen sind bekannte Geräte zur Umwandlung von Sonneneinstrahlung in elektrische Energie. Mehrere Solarzellen können elektrisch miteinander über eine oder mehrere Verbindungsstücke mit einander verbunden werden, um eine Solarzellenplatte zu bilden. Die Solarzellenplatte kann über verschiedenen Prozesse und Kapselmaterialien in ein Photovoltaikmodul (PV-Modul) integriert werden.
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Techniken zur Verbesserung des Herstellungsprozesses in Verbindung mit der elektrischen Verbindung von Solarzellen sind nützlich, da diese einen wesentlichen Teil des Standardherstellungsverfahrens für Photovoltaikmodule (PV-Module) darstellen. Solche Techniken können das Reißen von Solarzellen beim Verlöten, sowie die Verschmutzung durch Lötrückstände verhindern und die Positionierungsgenauigkeit einer Lötverbindung auf einer Solarzelle verbessern.
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Kurze Zusammenfassung
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Ein Aspekt mindestens einer der hier offenbarten Erfindungen umfasst die Erkenntnis, dass trotz des potentiellen Ausfalls von dünnem Lötfilm, der Verbindungsstücke elektrisch mit Solarzellen verbindet, aufgrund der Auswirkungen thermischer Ermüdung oder anderer Mechanismen, die Ausfallraten dadurch reduziert werden können, dass die Verfahren und/oder die Geräte verändert werden, die Verbindungsstücke elektrisch mit Solarzellen verbinden. In einigen bekannten Solarzellenplatten können beispielsweise Verbindungsstücke elektrisch mit Solarzellen verbunden werden, indem eine Löttechnik verwendet wird, die zu einer keilförmigen Lötschicht führen, deren einer Teil dünn ist. Die Begutachtung ausgefallener Solarzellenplatten hat ergeben, dass der Ausfall der Lötschicht anscheinend von diesen dünnen Bereichen einer keilförmigen Lötschicht ausgeht.
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Ein Aspekt mindestens einer der hier offenbarten Erfindungen umfasst die Erkenntnis, dass durch die Erstellung einer dickeren Lötschicht um eine dünne Lötschicht der Ausfall der dünneren Lötschicht verhindert werden kann. Beispielsweise kann durch das Umgeben einer dünnen Lötschicht mit einer dickeren Lötschicht das Entstehen von Rissen, die von der gleichen Lötschicht ausgehen, verringert, verlangsamt oder verhindert werden.
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Entsprechend mindestens einer der hier offenbarten Ausführungsformen kann ein Verfahren für die Verbindung von Solarzellen die Positionierung einer ersten Solarzelle neben einer zweiten Solarzelle umfassen, wobei jede Solarzelle über eine Vielzahl von Lötlamellen verfügt. Das Verfahren kann darüber hinaus auch das Ausrichten eines ersten Verbindungsstückes an der ersten und zweiten Solarzelle umfassen, wobei das erste Verbindungsstück aus einem Hauptteil und davon ausgehenden Laschen besteht, und bei dem jede Lasche eine Vertiefung aufweist, sodass die Unterseiten der Laschen über der Oberseite der Lötlamellen sowohl der ersten wie der zweiten Solarzelle positioniert werden. Das Verfahren kann auch das Befestigen eines ersten Verbindungsstückes an einer Arbeitsfläche umfassen, indem ein Haltestift so gegen den Hauptteil des ersten Verbindungsstückes gedrückt wird, dass die Unterseiten der Verbindungslaschen im Wesentlichen parallel zu den Oberseiten der Lötlamellen gehalten werden, und so, dass die Vertiefung auf jeder der Laschen im Wesentlichen flach eine der Lötlamellen berührt.
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In einigen Ausführungsformen kann ein Verfahren für die Verbindung von Solarzellen das Umwandeln von Lötpaste in eine Flüssigkeit umfassen, die gleichmäßig um die Vertiefung zwischen den Verbindungslaschen und Lötlamellen verteilt wird und so eine elektrische Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Solarzelle herstellt. In einer anderen Ausführungsform kann das Verfahren eine Option umfassen, mit der die Lötlamellen auf jeder Solarzelle in zwei Reihen entlang der gegenüberliegenden Kanten formiert werden. Jede Reihe von Lötlamellen korrespondiert mit der positiven oder negativen Elektrode der Solarzelle und ist mit diesen elektrisch verbunden. Dabei umfasst das Positionieren einer ersten Solarzelle neben einer zweiten Solarzelle die Positionierung der Lötlamellen einer ersten Elektrode der ersten Solarzelle unmittelbar an den Lötlamellen der gegenüberliegenden Elektrode der zweiten Solarzelle. In einer weiteren anderen Ausführungsform kann die Positionierung einer ersten Solarzelle neben einer zweiten Solarzelle die Positionierung der Lötlamellen der ersten Solarzelle unmittelbar und senkrecht zu den Lötlamellen der zweiten Solarzelle umfassen.
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In einer weiteren anderen Ausführungsform kann die Positionierung einer ersten Solarzelle neben einer zweiten Solarzelle die Positionierung der Lötlamellen der ersten Solarzelle unmittelbar und parallel zu den Lötlamellen der zweiten Solarzelle umfassen. In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren darüber hinaus die Ablagerung von Lötpaste auf der Vielzahl der Lötlamellen vor der Ausrichtung des ersten Verbindungsstückes an der ersten und der zweiten Solarzelle umfassen. In einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren darüber hinaus einen Vorabauftrag der Lötpaste auf der unteren Oberfläche der Verbindungsstücklaschen vor der Ausrichtung des ersten Verbindungsstückes an der ersten und der zweiten Solarzelle umfassen.
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In einer weiteren Ausführungsform ermöglicht die Befestigung des ersten Verbindungsstücks an einer Arbeitsfläche eine Kontaktkraft von 0–1 Newton zwischen der Unterseite der Lasche und der Oberseite der Lötlamelle. In einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren außerdem die Positionierung einer dritten Solarzelle an der zweiten Solarzelle umfassen, wobei ein zweites Verbindungsstück dazu verwendet wird, die dritte Solarzelle mit der zweiten Solarzelle zu verbinden, und so eine Vielzahl von elektrisch verbundenen Solarzellen zu bilden, die über eine erste, eine zweite und eine dritte Solarzellen sowie ein erstes und ein zweites Verbindungsstück verfügen. In einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren eine beliebige Anzahl von Solarzellen und Verbindungsstücken umfassen, um eine Solarzellenplatte elektrisch verbundener Solarzellen zu bilden.
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Ein weiteres Verfahren für die Verbindung einer Vielzahl von Solarzellen kann die Positionierung einer ersten Solarzelle an einer zweiten Solarzelle umfassen, wobei jede Solarzelle eine Vielzahl von Lötlamellen umfasst, und wobei die Positionierung einer ersten Solarzelle an einer zweiten Solarzelle auch die Positionierung der Lötlamellen der ersten Solarzelle unmittelbar an und senkrecht zu den Lötlamellen der zweiten Solarzelle umfasst. Das Verfahren kann darüber hinaus auch das Ausrichten eines ersten Verbindungsstückes an der ersten und zweiten Solarzelle umfassen, wobei das erste Verbindungsstück aus einem Hauptteil und freitragenden, nach unten gerichteten Laschen besteht, und wobei jede Lasche eine Vertiefung von etwa 10–50 Mikron in der Mitte nach einer Laschenkante aufweist, sodass die Unterseiten der Laschen über der Oberseite der Lötlamellen sowohl der ersten wie der zweiten Solarzelle positioniert werden. Das Verfahren kann darüber hinaus das Befestigen eines ersten Verbindungsstückes an einer Arbeitsfläche umfassen, indem ein Haltestift so gegen den Hauptteil des ersten Verbindungsstückes gedrückt wird, dass die Unterseiten der Verbindungslaschen im Wesentlichen parallel zu den Oberseiten der Lötlamellen gehalten werden, und so, dass die Vertiefung auf jeder der Laschen im Wesentlichen flach eine der Lötlamellen berührt. Das Verfahren kann darüber hinaus das Umwandeln von Lötpaste in eine Flüssigkeit umfassen, die gleichmäßig um die Vertiefung zwischen den Verbindungslaschen und Lötlamellen verteilt wird und so eine elektrische Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Solarzelle herstellt. In einigen Ausführungsformen umfasst die Umwandlung der Lötpaste in eine Flüssigkeit auch die Umwandlung einer Lötpaste in eine Flüssigkeit durch Induktionslöten. In anderen Ausführungsformen kann das Verfahren darüber hinaus die Ablagerung von Lötpaste auf der Vielzahl der Lötlamellen vor der Ausrichtung des ersten Verbindungsstückes an der ersten und der zweiten Solarzelle umfassen.
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Noch ein weiteres Verfahren für die Verbindung einer Vielzahl von Solarzellen kann die Positionierung einer ersten Solarzelle an einer zweiten Solarzelle umfassen, wobei jede Solarzelle über eine Vielzahl von Lötlamellen verfügt, und wobei die Positionierung einer ersten Solarzelle an einer zweiten Solarzelle auch die Positionierung der Lötlamellen der ersten Solarzelle unmittelbar an und parallel zu den Lötlamellen der zweiten Solarzelle umfasst. Das Verfahren kann darüber hinaus auch das Ausrichten eines ersten Verbindungsstückes an der ersten und zweiten Solarzelle umfassen, wobei das erste Verbindungsstück aus einem Hauptteil und freitragenden, nach unten gerichteten Laschen besteht, und wobei jede Lasche eine Vertiefung von etwa 10–50 Mikron in der Mitte nach einer Laschenkante aufweist, sodass die Unterseiten der Laschen über der Oberseite der Lötlamellen sowohl der ersten wie der zweiten Solarzelle positioniert werden. Das Verfahren kann auch das Befestigen eines ersten Verbindungsstückes an einer Arbeitsfläche umfassen, indem der Hauptteil des ersten Verbindungsstückes so nach unten gedrückt wird, dass die Unterseiten der Verbindungslaschen im Wesentlichen parallel zu den Oberseiten der Lötlamellen gehalten werden, und so, dass die Vertiefung auf jeder der Laschen im Wesentlichen flach eine der Lötlamellen berührt. Das Verfahren kann darüber hinaus das Umwandeln von Lötpaste in eine Flüssigkeit umfassen, die gleichmäßig um die Vertiefung zwischen den Verbindungslaschen und Lötlamellen verteilt wird und so eine elektrische Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Solarzelle herstellt. In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren die Umwandlung der Lötpaste in eine Flüssigkeit einschließlich der Umwandlung einer Lötpaste in eine Flüssigkeit durch Induktionslöten umfassen. In weiteren Ausführungsformen kann das Verfahren einen Vorabauftrag der Lötpaste auf der unteren Oberfläche der Verbindungsstücklaschen vor der Ausrichtung des ersten Verbindungsstückes an der ersten und der zweiten Solarzelle umfassen.
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In einigen Ausführungsformen kann eine Vielzahl von elektrisch verbundenen Solarzellen eine erste Solarzelle neben einer anderen Solarzelle umfassen, wobei jede Solarzelle über Lötlamellen verfügt. Die Vielzahl der elektrisch verbundenen Solarzellen kann auch ein an der ersten und zweiten Solarzelle ausgerichtetes Verbindungsstück umfassen, wobei das erste Verbindungsstück aus einem Hauptteil und einer Vielzahl davon ausgehender Laschen besteht, und bei dem jede Lasche eine Vertiefung aufweist, sodass die Unterseiten der Laschen über der Oberseite der Lötlamellen sowohl der ersten wie der zweiten Solarzelle positioniert werden. In einigen Ausführungsformen kann die Vertiefung 10–50 Mikron tief sein. In anderen Ausführungsformen liegt die Dicke der Lasche bei 50–150 Mikron. In noch weiteren Ausführungsformen liegt die Breite der Lasche bei 2–10 Millimeter. In noch weiteren Ausführungsformen liegt die Länge der Lasche bei 2–10 Millimeter.
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In einigen Ausführungsformen kann die Vertiefung aus der Gruppe der Vertiefungen bestehen, die rund, länglich, dreieckig, quadratisch, vieleckig, rechteckig, rechteckig mit gerundeten Kanten, in Form einer Delle, teilweise ausgehöhlt, gestanzt und konkav sind. In anderen Ausführungsformen können die Verbindungsstücklaschen freitragende Laschen sein, die vom Hauptteil des Verbindungsstücks nach unten ragen. In noch anderen Ausführungsformen erstreckt sich die Vielzahl der Laschen auf nur einer Seite des Hauptteils. In noch anderen Ausführungsformen sind die Lötlamellen auf jeder Solarzelle in zwei Reihen entlang der gegenüberliegenden Kanten formiert und elektrisch mit den positiven oder negativen Elektroden der Solarzelle verbunden. Dabei liegen die Lötlamellen einer ersten Elektrode der ersten Solarzelle unmittelbar an den Lötlamellen der gegenüberliegenden Elektrode der zweiten Solarzelle.
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In einigen Ausführungsformen liegen die Lötlamellen der ersten Solarzelle unmittelbar an und parallel zu den Lötlamellen der zweiten Solarzelle. In anderen Ausführungsformen liegen die Lötlamellen der ersten Solarzelle unmittelbar an und senkrecht zu den Lötlamellen der zweiten Solarzelle. In noch weiteren Ausführungsformen kann eine Lötpaste auf den Oberflächen der Lötlamellen sowohl der ersten wie der zweiten Solarzelle aufgebracht werden. In noch anderen Ausführungsformen kann eine Lötpaste vorab auf der Unterseite der Verbindungsstücklaschen aufgebracht werden.
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In einigen Ausführungsformen kann die Vielzahl der Solarzellen eine Vielzahl von Solarzellen sein, die aus der Gruppe von Rückkontaktsolarzellen, Frontkontaktsolarzellen, monokristalliner Siliziumsolarzellen, polycristalliner Siliziumsolarzellen, amorpher Siliziumsolarzellen, Dünnschichtsiliziumsolarzellen, Kupfer-Indium-Gallium-Selenidsolarzellen (CIGS) und Kadmiumtelluridsolarzellen gewählt wurden. In anderen Ausführungsformen eine dritte Solarzelle mit der zweiten Solarzelle verbunden werden, wobei ein zweites Verbindungsstück dazu verwendet wird, die dritte Solarzelle mit der zweiten zu verbinden, und so eine Vielzahl von elektrisch verbundenen Solarzellen zu bilden, die über eine erste, eine zweite und eine dritte Solarzellen sowie ein erstes und ein zweites Verbindungsstück verfügen.
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Entsprechend einer weiteren Ausführungsform kann eine Vielzahl von elektrisch verbundenen Solarzellen eine erste Solarzelle direkt an einer zweiten Solarzelle umfassen, wobei jede Solarzelle über Lötlamellen verfügt und die Lötlamellen der ersten Solarzelle unmittelbar an und senkrecht zu den Lötlamellen der zweiten Solarzelle liegen. Die Vielzahl der elektrisch verbundenen Solarzellen kann ein erstes Verbindungsstück umfassen, das an der ersten und zweiten Solarzelle ausgerichtet ist, wobei das erste Verbindungsstück aus einem Hauptteil und einer Vielzahl freitragender, nach unten gerichteter Laschen besteht, und wobei jede Lasche eine Vertiefung von etwa 10–50 Mikron in der Mitte nach einer Laschenkante aufweist, sodass die Unterseiten der Laschen über der Oberseite der Lötlamellen sowohl der ersten wie der zweiten Solarzelle positioniert werden. In einigen Ausführungsformen kann eine Lötpaste auf den Oberflächen der Lötlamellen sowohl der ersten wie der zweiten Solarzelle aufgebracht werden. In einigen Ausführungsformen kann die Vielzahl der Solarzellen eine Vielzahl von Solarzellen sein, die aus der Gruppe von Rückkontaktsolarzellen, Frontkontaktsolarzellen, monokristalliner Siliziumsolarzellen, polycristalliner Siliziumsolarzellen, amorpher Siliziumsolarzellen, Dünnschichtsiliziumsolarzellen, Kupfer-Indium-Gallium-Selenidsolarzellen (CIGS) und Kadmiumtelluridsolarzellen gewählt wurden.
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Die Vielzahl der elektrisch verbundenen Solarzellen kann auch ein erstes Verbindungsstück umfassen, das an der ersten und zweiten Solarzelle ausgerichtet ist, wobei das erste Verbindungsstück einen Hauptteil und eine Vielzahl freitragender, nach unten gerichteter Laschen auf einer Seite des Hauptteils umfasst, und wobei jede Lasche über eine Vertiefung von etwa 10–50 Mikron in der Mitte nach einer Laschenkante verfügt, sodass die Unterseiten der Laschen über der Oberseite der Lötlamellen sowohl der ersten wie der zweiten Solarzelle positioniert werden. In einigen Ausführungsformen kann eine Lötpaste vorab auf der Unterseite der Verbindungsstücklaschen aufgebracht werden. In einigen Ausführungsformen kann die Vielzahl der Solarzellen eine Vielzahl von Solarzellen sein, die aus der Gruppe von Rückkontaktsolarzellen, Frontkontaktsolarzellen, monokristalliner Siliziumsolarzellen, polycristalliner Siliziumsolarzellen, amorpher Siliziumsolarzellen, Dünnschichtsiliziumsolarzellen, Kupfer-Indium-Gallium-Selenidsolarzellen (CIGS) und Kadmiumtelluridsolarzellen gewählt wurden.
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In anderen Ausführungsformen kann ein Verfahren für die Herstellung eines Verbindungsstückes auch die Erstellung eines aus einem Hauptteil und einer Vielzahl von Laschen bestehenden Verbindungsstückes mittels eines Standardbearbeitungsablaufs umfassen. Das Verfahren kann auch das Prägen der Kanten der Verbindunsstücklaschen umfassen, wobei nach unten gerichtete Vertiefungen geformt werden, deren Oberseite in einer Aussparung liegt und deren Unterseite auf einem hervorstehenden Bereich der Lasche. Das Verfahren kann auch das Aufbringen von Lötpaste auf die Unterseite der Laschen umfassen. In einigen Ausführungsformen kann die Lötpaste im Siebdruckverfahren auf die Unterseite der Vertiefung aufgebracht werden. In anderen Ausführungsformen können die Laschen nach dem Aufbringen der Lötpaste auf die Unterseite der Vertiefung gebogen werden, um freistehende, nach unten gerichtete Laschen am Hauptteil der ersten Verbindungsstückes zu formen. In noch weiteren Ausführungsformen kann die Vertiefung so ausgeführt werden, dass sie aus der Gruppe der Vertiefungen gewählt wird, die rund, länglich, dreieckig, quadratisch, vieleckig, rechteckig, rechteckig mit gerundeten Kanten, in Form einer Delle, teilweise ausgehöhlt, gestanzt und konkav sind.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Der behandelte Gegenstand kann noch umfassender verstanden werden, indem die detaillierte Beschreibung und die Ansprüche hinzugezogen und in Zusammenhang mit den folgenden Abbildungen betrachtet werden, wobei gleiche Bezugsnummern sich auf gleichartige Elemente in allen Abbildungen beziehen.
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ist eine schematische Querschnittsdarstellung eines automatischen Solarzellenstringers, der beim Standardverfahren für die elektrische Verbindung einer Vielzahl von Solarzellen verwendet wird;
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ist eine schematische Draufsicht einer Vielzahl von Solarzellen entsprechend einem Standardverfahren für die elektrische Verbindung von Solarzellen;
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und stellen schematische Draufsichten der Vielzahl von Solarzellen aus entsprechend dem Standardverfahren für die elektrische Verbindung einer Vielzahl von Solarzellen dar;
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stellt eine perspektivische Darstellung der Vielzahl von Solarzellen aus entsprechend dem Standardverfahren für die elektrische Verbindung einer Vielzahl von Solarzellen dar;
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– stellen eine schematische Querschnittsdarstellung einer Verbindungsstücklasche der – entsprechend dem Standardverfahren für die elektrische Verbindung einer Vielzahl von Solarzellen dar;
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stellt eine schematische Draufsicht einer Vielzahl elektrisch verbundener Solarzellen nach den Abläufen aus – entsprechend dem Standardverfahren für die elektrische Verbindung einer Vielzahl von Solarzellen dar;
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und stellen schematische Draufsichten einer Vielzahl von Solarzellen entsprechend einer Ausführungsform dar;
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stellt eine perspektivische Darstellung der Vielzahl von Solarzellen aus entsprechend einer Ausführungsform dar;
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– stellen eine schematische Querschnittsdarstellung einer Verbindungsstücklasche der – entsprechend einer Ausführungsform dar;
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stellt eine schematische Draufsicht einer Vielzahl elektrisch verbundener Solarzellen nach den Abläufen aus – entsprechend einer Ausführungsform dar;
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ist eine schematische Draufsicht einer Vielzahl von Solarzellen entsprechend einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindungen;
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und stellen schematische Draufsichten der Vielzahl von Solarzellen in entsprechend einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindungen dar;
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stellt eine perspektivische Darstellung der Vielzahl von Solarzellen aus entsprechend einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindungen dar;
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– stellen eine schematische Querschnittsdarstellung einer Verbindungsstücklasche der – entsprechend einer anderen Ausführungsform dar;
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stellt eine schematische Draufsicht einer Vielzahl elektrisch verbundener Solarzellen nach den Abläufen aus – entsprechend einer anderen Ausführungsform dar;
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ist eine schematische Perspektivsicht eines Verbindungsstücks entsprechend einem Standardverfahren für die elektrische Verbindung einer Vielzahl von Solarzellen;
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stellt eine schematische Querschnittsdarstellung des Verbindungsstückes aus entsprechend dem Standardverfahren für die elektrische Verbindung einer Vielzahl von Solarzellen dar;
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ist eine schematische Perspektivsicht eines Verbindungsstückes für die elektrische Verbindung einer Vielzahl von Solarzellen entsprechend einer Ausführungsform;
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und stellen schematische Querschnittsdarstellungen des Verbindungsstückes aus entsprechend einer Ausführungsform dar;
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ist eine schematische Draufsicht eines Verbindungsstückes für die elektrische Verbindung von Solarzellen entsprechend einer anderen Ausführungsform;
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ist eine schematische Draufsicht eines Verbindungsstückes für die elektrische Verbindung von Solarzellen entsprechend einer weiteren Ausführungsform;
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und stellen schematische Querschnittsdarstellungen des Verbindungsstückes aus entsprechend einer anderen Ausführungsform dar;
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ist eine schematische Draufsicht eines Verbindungsstückes für die elektrische Verbindung von Solarzellen entsprechend noch einer weiteren Ausführungsform;
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ist eine schematische Draufsicht eines Verbindungsstückes für die elektrische Verbindung von Solarzellen entsprechend einer anderen Ausführungsform; und
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ist eine Querschnittsdarstellung verschiedener Laschen an Verbindungsstücken für die elektrische Verbindung von Solarzellen entsprechend einer anderen Ausführungsform;
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– stellen Flussdiagramme dar, mit denen Verfahren zur elektrischen Verbindung von Solarzellen entsprechend einer Ausführungsform illustriert werden;
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Detaillierte Beschreibung
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Die folgende Detailbeschreibung ist nur zur Illustration gedacht und nicht dazu geeignet, die Ausführungsformen des behandelten Gegenstands oder die Anwendung und Verwendung solcher Ausführungsformen einzugrenzen. Das Wort „exemplarisch” bedeutet hier „beispielhaft” bzw. „modellhaft”. Alle Umsetzungen, die in diesem Dokument als exemplarisch beschrieben werden, sind nicht notwendigerweise vorbildlich oder gegenüber anderen Umsetzungen vorteilhaft. Darüber hinaus ist nicht beabsichtigt, sich durch eine im vorstehenden technischen Bereich, dem Hintergrund, der Kurzbeschreibung oder der folgenden detaillierten Beschreibung ausdrückliche oder implizite Theorie einschränken zu lassen.
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Weiterhin können bestimmte Begriffe in der folgenden Beschreibung lediglich als Referenz verwendet werden, die dadurch keine Einschränkung darstellen. Begriffe wie beispielsweise „obere”, „mittlere” oder „untere” beziehen sich auf Richtungen in den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. Begriffe wie „vorne” und „hinten” geben die Ausrichtung und/oder Anordnungen von Teilen der Komponente in einem durchgängigen, jedoch beliebigen Referenzrahmen an, die durch Bezug auf den Text verdeutlicht wird. Die dazugehörigen Zeichnungen beschreiben die besprochene Komponente. Solche Begriffe können die oben spezifisch aufgeführten Worte, Ableitungen davon oder Begriffe mit ähnlicher Bedeutung enthalten. In gleicher Weise werden die Begriffe „erster”, „zweiter” und andere solche Zahlen mit Bezug auf Strukturen nicht verwendet, um eine Reihenfolge oder Anordnung vorzugeben, sofern dies nicht durch den Kontext ausdrücklich klargemacht wird.
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Verfahren, Systeme und Geräte für die Verbindung der Solarzellen werden unten offenbart.
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illustriert einen bekannten automatischen Solarzellenstringer, der beim Standardverfahren für die elektrische Verbindung einer Vielzahl von Solarzellen verwendet wird. Der automatische Solarzellenstringer 100 kann ein Gehäuse 130 für die Unterbringung der verschiedenen Gerätschaften enthalten, die für die elektrische Verbindung einer Vielzahl von Solarzellen benötigt werden, ein Fördersystem 132 zur Beladung 131, Bearbeitung und Entladung 133 einer Vielzahl von Solarzellen, einen Lötpastenapplikator 134 mit Spenderschläuchen 136, der dazu verwendet wird, eine Lötpaste 116 auf einer ersten und einer zweiten Solarzelle 102, 104 aufzubringen, ein Sichtinspektionssystem 138 zur Inspektion der Integrität der Lötpaste, einen Roboterarm 140, der dazu verwendet wird, ein Verbindungsstück 120 auf den Lötlamellen einer dritten und vierten Solarzelle 105, 106 zu positionieren und ein Set von Haltestiften 150, um ein Verbindungsstück 120 auf die Solarplatten der fünften und sechsten Solarzellen 107, 108 niederzudrücken, wobei die Haltestifte 150 auch einen Lötmechanismus 152 enthalten, mit dem die Lötpaste 116 verflüssigt wird 117. Während des Betriebs und nach dem Lötprozess kann die Lötpaste 117 abkühlen und eine Lötverbindung 118 bilden. Als Ergebnis der Verarbeitung mit den oben genannten Gerätschaften wird eine Vielzahl von elektrisch verbundenen Solarzellen 110 gebildet. Die Vielzahl von Solarzellen 110 kann aus dem Gehäuse 130 über das Fördersystem 132 entladen werden 133.
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– zeigen den Ablauf beim Standardverfahren für die elektrische Verbindung einer Vielzahl von Solarzellen. Das Verfahren umfasst auch die Positionierung einer ersten Solarzelle 102 direkt an einer zweiten Solarzelle 104, wobei jede Solarzelle über eine Vielzahl an positiven Lötlamellen 112 sowie negativen Lötlamellen 114 verfügt und jede der Lötlamellen 112, 114 angepasst werden, um Lötpaste 116 aufzunehmen. Die Vielzahl der Solarzellen 103 kann mit Hilfe einer Kamera und eines Ausrichtungschucks vor dem Aufbringen der Lötpaste 116 ausgerichtet werden. Das Verfahren kann auch die Positionierung eines an den Lötlamellen 112, 114 der ersten und zweiten Solarzellen 102, 104 ausgerichteten Verbindungsstücks 120 umfassen. Das Verbindungsstück 120 verfügt über einen Hauptteil 122 und Laschen 124, die über den Lötlamellen 112, 114 positioniert sind, wie in gezeigt. Das Verfahren kann auch die Positionierung einer Reihe von Haltestiften 150 über den Laschen 124 zur Vorbereitung auf das Aufbringen einer Kontaktkraft auf die Laschen 124 umfassen, wie in und gezeigt, wobei eine schematische Perspektivdarstellung von darstellt.
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– zeigen Querschnittsdarstellungen einer Verbindungslasche als Fortsetzung des Standardverfahrens zur elektrischen Verbindung der Vielzahl von Solarzellen. Zur Klarstellung: es wird nur eine Verbindungslasche 120, die zweite Solarzelle 104, der Haltestift 150 und die Arbeitsfläche 142 gezeigt, wobei die unten beschriebenen Verfahren auf alle vergleichbaren oben genannten Strukturen anwendbar sind.
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Das Verfahren kann darüber hinaus das Ausrichten eines Haltestifts 150 über einer Verbindungslasche 124 umfassen, bei der die Unterseite 129 der Lasche 124 über der Oberfläche einer Lötlamelle 119 der zweiten Solarzelle 104 positioniert ist. Die Lötpaste 116 kann zwischen der Unterseite der Lasche 129 und der Oberseite der Lötlamelle 119 aufgebracht werden, wo ein Arbeitsabstand 190 die Unterseite 129 von der Oberseite 119 trennt.
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Das Verfahren kann auch das Absenken eines Haltestiftes nach unten 154 umfassen, wodurch die Unterseite der Lasche 129 auf die Oberseite der Lötlamelle 119 gedrückt wird. Der Haltestift 150 kann auch dazu verwendet werden, Hitze 156 auf die Lötpaste 116 zu leiten, und so die Lötpaste 116 zu verflüssigen 117. Solange die Lötpaste sich in flüssigem Zustand 117 befindet, kann die Kontaktkraft des Haltestiftes 150 die Unterseite der Verbindungslasche 129 auf die Oberfläche der Lötlamelle 119 drücken, wobei die Lasche 124 sich nach unten zu einem Keil biegt, der die Solarzelle 104 berührt, wie in gezeigt.
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Das Verfahren umfasst auch die Möglichkeit, die Lötpaste 117 abkühlen zu lassen und eine Lötverbindung 118 zu bilden. In einigen Variationen des Standardverfahrens wird das Umwandeln der Lötpaste in einen flüssigen Zustand 117 während des Einsatzes von Standardlötverfahren durchgeführt. Die Kontaktkraft des Haltestiftes 150 auf die Verbindungslasche 124 wird gelöst, indem der Haltestift 150 nach oben geführt 155 wird, wie in gezeigt.
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zeigt eine Vielzahl von elektrisch verbundenen Solarzellen nach der Durchführung des Standardverfahrens wie in – beschrieben. Die Vielzahl der elektrisch verbundenen Solarzellen 110 umfasst eine erste und eine zweite Solarzelle 102, 104, ein Verbindungsstück 120 mit einem Hauptteil 122 und Laschen 124, die beide Solarzellen 102, 104 über Lötverbindungen 118 elektrisch verbinden.
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Das Standardverfahren einer elektrischen Verbindung der Solarzellen wie oben beschrieben führt zu dünneren Lötverbindungen und kann zu einer keilförmigen Lötverbindung führen. Mit Bezug auf und kann die Lötpaste im flüssigen Zustand 117 ungleichmäßig zwischen der Unterseite 129 der Lasche 124 und der Oberseite 119 der Lötlamelle 114 verlaufen, sodass die gebildete Lötverbindung 118 eine dünne Lötverbindung sein kann. Eine dünne Lötverbindung kann gegen mechanische Belastungen schwach ausfallen, zu einer kurzen Lebensdauer aufgrund thermischer Ermüdung führen und so im Vergleich zu gleichmäßig gebildeten Lötverbindungen häufiger zu Ausfällen führen. Da Lötpaste in geschmolzenem Zustand eine verhältnismäßig geringe Viskosität aufweist, wird sie normalerweise nicht als einzige Strukturverbindung verwendet.
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Es ist für die oben genannten automatischen Solarzellenstringers 100 auch eine Herausforderung, Teile mit wiederholbaren geringen Toleranzen bei Lücken und Ebenheit während des oben genannten Standardverfahrens zu halten und schnell zu bearbeiten. Da der Haltestift 150 direkt auf die Verbindungsstücklasche 124 und auf die Lötlamellen 112, 114 wirkt, können leichte Veränderungen in der Kontaktkraft des Haltestiftes 150 oder der Ausrichtung zu verschiedenen Defekten führen.
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Wenn beispielsweise die Kontaktkraft des Haltstiftes 150 zu gering ist, können schließlich Lücken oder Blasen in der Lötpaste 116, 117 zu Mikrohohlräumen innerhalb der Lötverbindung 118 führen. Mikrohohlräume können die Widerstandskraft einer Lötverbindung erhöhen, und den insgesamt von einer Solarzelle erzeugten Strom verringern. Eine zu hohe Kontaktkraft könnte den Kontaktdruck auf die Lötlamellen 112, 114 erhöhen, zu einer Rissbildung an den Lötlamellen und Schäden an der Solarzelle führen. Alternative Techniken umfassen die manuelle Ausrichtung zwischen dem Haltestift 150, der Verbindungsstücklasche 120 und der Lötlamelle 112, 114. Für schmalere oder kleinere Laschen kann jedoch der Bediener ggf. nicht mehr in der Lage sein, den Haltestift im Rahmen der Toleranzen wiederholt genau zu positionieren, weshalb fortschrittlichere Ausrichtungswerkzeuge nötig sind, die mehr kosten.
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Da der Haltestift 150 eine genaue Ausrichtungskontrolle erfordert sowie eine sanfte und kontrollierte Haltekraft und häufiges Reinigen der Stiftspitze besteht Bedarf an einer verbesserten Lösung für den Einsatz bei der Herstellung von Photovoltaik(PV)-Modulen. Alternative Lösungen können die Modifizierung des Automatisierungswerkzeugs beinhalten, damit es eine genaue Ausrichtung, eine kontrollierte Kontraktkraft und die Ebenheit der Teile beibehält. Diese Lösung kann zu einem deutlichen Engpass bei den Durchsatzmengen führen und komplexe Handhabungsabläufe benötigen, die weitere Investitionen notwendig machen.
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– zeigen ein Verfahren für die elektrische Verbindung einer Vielzahl von Solarzellen. Dieses Verfahren kann die Positionierung einer ersten Solarzelle 202 direkt an einer zweiten Solarzelle 204 umfassen, wobei jede Solarzelle über eine Vielzahl von Lötlamellen 212, 214 verfügt, und die Positionierung der Lötlamellen 212 der ersten Solarzelle 202 unmittelbar an und senkrecht zu den Lötlamellen 214 der zweiten Solarzelle 204. Die Ausrichtung der ersten und zweiten Solarzelle 202, 204 entspricht der der Ausrichtung der ersten und zweiten Solarzelle 102, 104 beim Standardverfahren wie in .
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Das Verfahren kann darüber hinaus auch das Ausrichten eines ersten Verbindungsstückes 220 an der ersten und zweiten Solarzelle 202, 204 umfassen, wobei das erste Verbindungsstück 220 aus einem Hauptteil 222 und davon ausgehenden Laschen 224 besteht, und bei dem jede Lasche eine nach unten gerichtete Vertiefung 226 aufweist, sodass die Laschen 224 über den positiven und negativen Lötlamellen 212, 214 sowohl der ersten wie der zweiten Solarzelle positioniert werden, wie in gezeigt. Das Verfahren kann auch die Positionierung einer Reihe von Haltestiften 250 über den Laschen 224 zur Vorbereitung auf das Aufbringen einer Kontaktkraft auf den Hauptteil des Verbindungsstückes 222 umfassen, wie in und gezeigt, wobei eine schematische Perspektivdarstellung von ist.
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Mit Bezug auf die – werden Querschnittsdarstellungen einer Verbindungslasche als Fortsetzung des Standardverfahrens zur elektrischen Verbindung der Vielzahl von Solarzellen gezeigt. – beschrieben. Ähnlich wie oben wird nur eine Verbindungslasche 220, die zweite Solarzelle 204, der Haltestift 250 und die Arbeitsfläche 242 gezeigt, wobei die unten beschriebenen Verfahren auf alle vergleichbaren oben genannten Strukturen anwendbar sind.
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Dieses Verfahren kann darüber hinaus das Ausrichten eines Haltestiftes 250 über dem Hauptteil des Verbindungsstückes 222 umfassen, wobei die Unterseite einer Verbindungsstücklasche 229 parallel zur Oberfläche der Lötlamelle 219 der Solarzelle 204 angebracht wird, wie in gezeigt. In einigen Ausführungsformen kann die Verbindungslasche leicht angewinkelt sein wie in , bei der die Verbindungslasche eine freistehende Lasche 225 ist, die sich vom Hauptteil des ersten Verbindungsstückes 220 nach unten erstreckt. Ein erster Arbeitsabstand 280, 282 kann den Hauptteil 222 von der Arbeitsfläche 242 trennen, und ein zweiter Arbeitsabstand 290, 292 kann die Laschen 224, 225 von der Oberfläche der Lötlamellen 219 trennen.
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Das Verfahren kann auch das Festhalten des ersten Verbindungsstückes 220 gegen eine Arbeitsfläche 242 umfassen, indem der Haltestift 250 nach unten abgesenkt 254 und der Haltestift 250 so gegen den Hauptteil 222 gedrückt wird, dass die Unterseite der Lasche 229 im Wesentlichen parallel zu der Oberfläche der Lötlamelle 219 gehalten wird, und so dass die Vertiefung 226 im Wesentlichen flach die Oberfläche der Lötlamelle 219 berührt wie in gezeigt. Das Verfahren kann auch die Verwendung des Haltestiftes 250 zur Wärmeleitung 256 umfassen, mit der die Lötpaste 216 in einen flüssigen Zustand 217 gebracht wird.
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In einigen Ausführungsformen kann die Lötpaste in flüssigem Zustand 217 auch gebildet werden, in dem ein Standardlötverfahren eingesetzt wird, wie Heißlöten oder Induktionslöten. Während die Lötpaste in flüssigem Zustand ist 217 kann die Lasche 224, 225 sich in einem dritten Arbeitsabstand 294 befinden, wobei die Kontaktkraft des Haltestiftes 250 der Verbindungsstücklasche 224, 225 erlauben kann, sich nach unten auf die Solarzelle 204 hin zu bewegen.
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Wie in gezeigt, wird die Lötpaste 217 nach außen gequetscht während sich die Unterseite 229 nach unten bewegt, und bildet so einen verdickten Bereich um die Peripherie der Unterseite 229. Mit diesem Verfahren kann dieser verdickte Bereich der Lötpaste 217 größtenteils, im Wesentlichen oder dauerhaft in Kontakt mit der Peripherie des viel dünneren Anteils der Lötpaste 217 stehen, die direkt zwischen der Unterseite 229 und der Oberseite 219 der Solarzelle 204 aufgebracht ist. So kann die daraus resultierende verdickte Lötung nach dem Abkühlen eine Quelle für Material bilden, das auf Gleitebenen fließt, die aufgrund von ermüdungsbedingten Deformationen entstanden sind, wodurch die Rissbildung des dünnen Abschnittes der abgekühlten Lötschicht gehemmt wird, die sich direkt zwischen der Unterseite 229 und der Oberseite 219 der Solarzelle 204 befindet. In Ausführungsformen bei denen der vertiefte Abschnitt 226 an der Unterseite 229 rund ist, kann der verdickte Abschnitt der Lötpaste 217 in etwa die Form eines Donuts oder Ringes haben. In anderen Ausführungsformen, bei denen die Unterseite 229 der Ressourcenmenge 226 als unterschiedliche Form, wie einem Quadrat, Rechteck, oder Stern auftritt, kann die flüssige Lötpaste 217 um die mit solchen Formen einhergehenden Konturen herumfließen um ebenfalls einen größtenteils, im Wesentlichen oder dauerhaft verdickten Lötpastenbereich 217 um die entsprechende Form an der Unterseite 229 zu bilden.
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Das Verfahren kann auch die Möglichkeit umfassen, die Lötpaste 217 abkühlen zu lassen und eine ähnliche Lötverbindung 218 wie oben zu bilden. Dieses Verfahren kann auch ein Lösen der Kontaktkraft zwischen dem Haltestift 250 und dem Hauptteil des Verbindungsstückes 222 umfassen, indem der Haltestift 250 nach oben gehoben wird 255, wobei die Lasche 224, 225 sich in einem vierten Arbeitsabstand 296 von der Oberfläche der Lötlamelle 219 befindet, wie in gezeigt.
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In anderen Ausführungsformen bietet die Verbindungslasche 225 aus eine kontrollierte Federkraft während des Ablaufs, wenn der Hauptteil 222 des Verbindungsstückes 220 vom Haltestift 250 gegen die Arbeitsfläche 242 gedrückt wird und den dritten Arbeitsabstand minimiert. In noch anderen Ausführungsformen bietet die freistehende Lasche 225 eine präzisere Haltekraft im Vergleich zu der Kontaktkraft des Haltestiftes 150 des oben genannten Standardverfahrens, und verhindert eine Rissbildung der Lötlamelle und Schäden an der Solarzelle 204. In noch anderen Ausführungsformen biete die Reduzierung der Größe der freistehenden Lasche 225 Flexibilität gegen Kontaktstress auf der Oberfläche der Lötlamelle 219 und verhindert das Reißen der Solarzelle. In anderen Ausführungsformen ermöglicht das Befestigen des Haltestiftes 250 am Hauptteil 222 des Verbindungsstückes 220 eine Kontaktkraft von 0–1,0 Newton zwischen der Unterseite der Lasche 229 und der Oberfläche der Lötlamelle 219. In anderen Ausführungsformen definiert die Tiefe der nach unten gerichteten Vertiefung 226 den Lötmeniskus, wobei die Vertiefung 226 die Lötflussverteilung steuert.
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stellt eine schematische Perspektivsicht einer Vielzahl elektrisch verbundener Solarzellen nach Durchführung des Verfahrens aus – dar. Die Vielzahl der elektrisch verbundenen Solarzellen 210 umfasst eine erste und eine zweite Solarzelle 202, 204, ein Verbindungsstück 220 mit einem Hauptteil 222 und Laschen 224, die beide Solarzellen 202, 204 über Lötverbindungen 218 elektrisch verbinden. In einer anderen Ausführungsform kann die elektrische Verbindung einer Vielzahl von Solarzellen 210 auch die elektrische Verbindung einer Vielzahl von Solarzellen 210 sein, die aus der Gruppe von Rückkontaktsolarzellen, Frontkontaktsolarzellen, monokristalliner Siliziumsolarzellen, polycristalliner Siliziumsolarzellen, amorpher Siliziumsolarzellen, Dünnschichtsiliziumsolarzellen, Kupfer-Indium-Gallium-Selenidsolarzellen (CIGS) und Kadmiumtelluridsolarzellen gewählt wurden.
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Mit Bezug auf die – werden dort weitere Verfahren für die elektrische Verbindung einer Vielzahl von Solarzellen dargestellt. Einige Ausführungsformen dieser Verfahren können die Positionierung einer ersten Solarzelle 302 neben einer zweiten Solarzelle 304 umfassen, wobei jede Solarzelle über eine Vielzahl von positiven und negativen Lötlamellen 312, 214 verfügt. Dieses Verfahren kann auch die Positionierung der Lötlamellen 312 der ersten Solarzelle 302 unmittelbar an und parallel zu den Lötlamellen 314 der zweiten Solarzelle 304 umfassen. In einigen Ausführungsformen kann die Vielzahl der Solarzellen 303 mit Hilfe einer Kamera und eines Ausrichtungschucks vor dem Aufbringen der Lötpaste 316 ausgerichtet werden. Das Verfahren kann auch die Ausrichtung eines ersten Verbindungsstückes 320 an der ersten und zweiten Solarzelle 302, 304 und den freistehenden Laschen 324 umfassen, wobei jede der Laschen 324 über eine nach unten gerichtete Vertiefung 326 verfügt, die sich zentral an einer Laschenkante befindet, wie in gezeigt. Das Verfahren kann auch die Positionierung einer Reihe von Haltestiften 350 über dem Hauptteil 322 zur Vorbereitung auf das Aufbringen einer Kontaktkraft auf den Hauptteil 322 umfassen, wie in und gezeigt, wobei eine schematische Perspektivdarstellung von darstellt.
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– zeigen Querschnittsdarstellungen einer Verbindungslasche als Fortsetzung des Verfahrens zur elektrischen Verbindung der Solarzellen aus den – . Ähnlich wie oben wird nur eine Verbindungslasche 320, die zweite Solarzelle 304, der Haltestift 350 und die Arbeitsfläche 342 gezeigt, wobei die unten beschriebenen Verfahren auf alle vergleichbaren oben genannten Strukturen anwendbar sind. Dieses Verfahren kann darüber hinaus das Ausrichten eines Haltestiftes 350 über dem Hauptteil des Verbindungsstückes 322 umfassen, wobei die Unterseite einer Verbindungsstücklasche 329 parallel zur Oberfläche einer Lötlamelle 319 angebracht wird, wie in gezeigt. In einigen Ausführungsformen kann die Verbindungslasche leicht angewinkelt sein wie in , bei der die Verbindungslasche eine freistehende Lasche 325 ist, die sich vom Hauptteil des ersten Verbindungsstückes 320 nach unten erstreckt. Ein erster Arbeitsabstand 380, 382 kann den Hauptteil 322 von der Arbeitsfläche 342 trennen, und ein zweiter Arbeitsabstand 390, 392 kann die Laschen 324, 325 von der Oberfläche der Lötlamellen 319 trennen.
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Das Verfahren kann auch das Festhalten des ersten Verbindungsstückes 320 gegen eine Arbeitsfläche 342 durch Absenken des Haltestiftes 350 nach unten 354 umfassen, sodass die Unterseite der Lasche 329 im Wesentlichen parallel zur Oberfläche der Lötlamelle 319 gehalten wird und sodass die Vertiefung 326 im Wesentlichen flach in Kontakt mit der Oberfläche der Lötlamelle 219 wie in gezeigt gehalten wird. Das Verfahren kann auch die Verwendung des Haltestiftes 350 zur Wärmeleitung 356 umfassen, um die vorgeformte Lötpaste 316 in einen flüssigen Zustand 317 zu bringen.
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In einigen der oben ähnlichen Ausführungsformen kann die Lötpaste in flüssigem Zustand 317 auch gebildet werden, in dem ein Standardlötverfahren eingesetzt wird, wie Heißlöten oder Induktionslöten. Während die Lötpaste in flüssigem Zustand 317 ist kann die Lasche 224, 225 sich in einem dritten Arbeitsabstand 394 befinden, wobei die Kontaktkraft des Haltestiftes 350 außerdem den Kontakt zwischen der nach unten gerichteten Vertiefung 326 mit der Solarzelle 204 hin ermöglichen kann. Das Verfahren kann auch ein Abkühlen der Lötpaste 317 umfassen, um eine Lötverbindung 318 zu bilden. Dieses Verfahren kann darüber hinaus ein Lösen der Kontaktkraft zwischen dem Haltestift 350 und dem Hauptteil des Verbindungsstückes 322 umfassen, indem der Haltestift 350 nach oben gehoben wird 355, wobei die Lasche 324, 325 sich in einem vierten Arbeitsabstand 396 von der Oberfläche der Lötlamelle 319 befindet, wie in gezeigt.
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In einigen Ausführungsformen bietet die Verbindungslasche 325 aus eine kontrollierte Federkraft während des Ablaufs, wenn der Hauptteil 322 des Verbindungsstückes 320 vom Haltestift 250 gegen die Arbeitsfläche 342 gedrückt wird und den dritten Arbeitsabstand 394 ähnlich wie oben minimiert. In noch anderen Ausführungsformen bietet die freistehende Lasche 325 eine präzisere Haltekraft im Vergleich zu der Kontaktkraft des Haltestiftes 150 des oben genannten Standardverfahrens, und verhindert eine Rissbildung der Lötlamelle und Schäden an der Solarzelle 304. In noch anderen Ausführungsformen biete die Reduzierung der Größe der freistehenden Lasche 325 Flexibilität gegen Kontaktstress auf der Oberfläche der Lötlamelle 319 und verhindert das Reißen der Solarzelle. In anderen Ausführungsformen ermöglicht das Befestigen des Haltestiftes 350 am Hauptteil 322 des Verbindungsstückes 320 eine Kontaktkraft von 0–1,0 Newton zwischen der Unterseite der Lasche 329 und der Oberfläche der Lötlamelle 319. In anderen Ausführungsformen definiert die Tiefe der nach unten gerichteten Vertiefung 326 den Lötmeniskus, wobei die Vertiefung 326 die Lötflussverteilung steuert.
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stellt eine schematische Perspektivsicht einer Vielzahl elektrisch verbundener Solarzellen nach Durchführung des Verfahrens aus – beschrieben. Die Vielzahl der elektrisch verbundenen Solarzellen 310 kann eine erste und eine zweite Solarzelle 302, 304, ein Verbindungsstück 320 mit einem Hauptteil 322 und Laschen 324 umfassen, die beide Solarzellen 302, 304 über Lötverbindungen 318 elektrisch verbinden. In anderen Ausführungsformen kann die Verbindung einer Vielzahl von Solarzellen 310 auch die Verbindung einer Vielzahl von Solarzellen 310 sein, die aus der Gruppe von Rückkontaktsolarzellen, Frontkontaktsolarzellen, monokristalliner Siliziumsolarzellen, polycristalliner Siliziumsolarzellen, amorpher Siliziumsolarzellen, Dünnschichtsiliziumsolarzellen, Kupfer-Indium-Gallium-Selenidsolarzellen (CIGS) und Kadmiumtelluridsolarzellen gewählt wurden.
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Mit Bezug auf und zeigen diese ein Verbindungsstück, das beim Standardverfahren für die elektrische Verbindung einer Vielzahl von Solarzellen verwendet wird. Das Verbindungsstück 120 kann einen Hauptteil 122 und eine Vielzahl von Laschen 124 umfassen.
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zeigt ein Verbindungsstück, das bei einem Verfahren für die elektrische Verbindung einer Vielzahl von Solarzellen wie in – gezeigt verwendet wird. In einigen Ausführungsformen haben die Verbindungsstücke eine Länge 261 von 50–200 Millimetern und eine Breite 269 von 5–20 Millimetern. In anderen Ausführungsformen kann das Verbindungsstück aus einem Metall bestehen, das aus der Gruppe Kupfer, Silber, Gold und Aluminium gewählt wurde. In einer Ausführungsform kann das Verbindungsstück mit einer dünnen Nickel- oder Zinnbeschichtung versehen sein. Das Verbindungsstück 220 umfasst einen Hauptteil 222 und eine Vielzahl von Laschen 224, die sich vom Hauptteil aus nach unten erstrecken. Jede der Laschen verfügt über eine nach unten gerichtete Vertiefung 226. In einer Ausführungsform liegt die Breite 260 der Laschen 224 bei 2–10 Millimetern und die Länge 262 der Lasche kann zwischen 2–10 Millimetern liegen. In anderen Ausführungsformen kann der Abstand zwischen den Laschen 263 zwischen 5–50 Millimetern liegen.
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Mit Bezug auf die und stellen diese schematische Querschnittsdarstellungen der Verbindungsstücklasche aus dar. zeigt das Verbindungsstück 220 mit einer Lasche 224 entsprechend der Ausführungsform von und zeigt das Verbindungsstück 220 mit einer Lasche 225 entsprechend der Ausführungsform von . In einigen Ausführungsformen haben die Verbindungsstücke eine Dicke 268 von 50–150 Mikron und die Verbindungsstücklasche kann eine Dicke 264 von 50–150 Mikron aufweisen. In anderen Ausführungsformen kann die Breite 267 der Vertiefung zwischen 2–10 Millimetern liegen. In noch anderen Ausführungsformen kann die Vertiefung über eine obere Kavitätsdicke 265 von 10–50 Mikron und eine untere Dicke 266 von 10–50 Mikron verfügen.
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zeigt eine Ausführungsform des Verbindungsstückes aus den – . Das Verbindungsstück 270 kann über einen Hauptteil 272, Laschen 274, nach unten gerichtete Vertiefungen 276 und Reliefmerkmale 278 verfügen. In einigen Umgebungen kann es sich bei dem Verbindungsstück 270 um ein Verbindungsstück handeln, das bei der elektrischen Verbindung von Solarzellen verwendet wird, die von SunPower Corporation© hergestellt werden. In anderen Ausführungsformen kann das Verbindungsstück 270 zur elektrischen Verbindung einer Vielzahl von Solarzellen verwendet werden, die aus der Gruppe von Rückkontaktsolarzellen, Frontkontaktsolarzellen, monokristalliner Siliziumsolarzellen, polycristalliner Siliziumsolarzellen, amorpher Siliziumsolarzellen, Dünnschichtsiliziumsolarzellen, Kupfer-Indium-Gallium-Selenidsolarzellen (CIGS) und Kadmiumtelluridsolarzellen gewählt wurden.
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Mit Bezug auf zeigt diese ein Verbindungsstück, das bei einem Verfahren für die elektrische Verbindung einer Vielzahl von Solarzellen wie in verwendet wird. In einer Ausführungsform verfügt das Verbindungsstück 320 über eine Länge 361 von 50–200 Millimetern und eine Breite 369 von 8–20 Millimetern. In anderen Ausführungsformen kann das Verbindungsstück 320 aus einem Metall bestehen, das aus der Gruppe Kupfer, Silber, Gold und Aluminium gewählt wurde. In einer Ausführungsform kann das Verbindungsstück mit einer dünnen Nickel- oder Zinnbeschichtung versehen sein. Das Verbindungsstück 320 umfasst einen Hauptteil 322 und eine Vielzahl von Laschen 324, die sich vom Hauptteil 322 aus nach unten erstrecken. Jede der Laschen 324 verfügt über eine nach unten gerichtete Vertiefung 326.
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In einigen Ausführungsformen liegt die Breite 360 der Laschen 324 bei 2–10 Millimetern und die Länge 362 der Lasche kann zwischen 2–10 Millimetern liegen. In anderen Ausführungsformen kann der Abstand zwischen den Laschen 363 zwischen 5–50 Millimetern liegen.
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Mit Bezug auf die und stellen diese schematische Querschnittsdarstellungen der Verbindungsstücklasche aus . zeigt das Verbindungsstück 320 mit einer Lasche 324 entsprechend der Ausführungsform von und zeigt das Verbindungsstück 320 mit einer Lasche 325 entsprechend der Ausführungsform von . In einigen Ausführungsformen verfügt das Verbindungsstück 320 über eine Dicke 368 von 50–150 Mikron und die Verbindungsstücklasche 320, 324 kann eine Dicke 364 von 50–150 Mikron aufweisen. In anderen Ausführungsformen kann die Breite 367 der Vertiefung 326 zwischen 2–10 Millimetern liegen. In noch anderen Ausführungsformen kann die Vertiefung 326 über eine obere Kavitätsdicke 365 von 10–50 Mikron und eine untere Dicke 366 von 10–50 Mikron verfügen.
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zeigt eine Ausführungsform des Verbindungsstückes aus den – beschrieben. Das Verbindungsstück 370 kann über einen Hauptteil 372, Laschen 374, 379, Extrudierungsmerkmale 375, nach unten gerichtete Vertiefungen 376, Reliefmerkmale 377 und Ausrichtungsmerkmale 378 verfügen. In einigen Ausführungsformen kann es sich bei dem Verbindungsstück 370 um ein Verbindungsstück handeln, das bei der elektrischen Verbindung von Solarzellen verwendet wird, die von SunPower Corporation© hergestellt werden. In anderen Ausführungsformen kann das Verbindungsstück 370 zur elektrischen Verbindung einer Vielzahl von Solarzellen verwendet werden, die aus der Gruppe von Rückkontaktsolarzellen, Frontkontaktsolarzellen, monokristalliner Siliziumsolarzellen, polycristalliner Siliziumsolarzellen, amorpher Siliziumsolarzellen, Dünnschichtsiliziumsolarzellen, Kupfer-Indium-Gallium-Selenidsolarzellen (CIGS) und Kadmiumtelluridsolarzellen gewählt wurden.
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zeigt eine schematische Perspektivsicht entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung wie oben beschrieben. In einigen Ausführungsformen kann es sich bei der nach unten gerichteten Vertiefung 226, 326 um eine kreisförmige Vertiefung, 400 eine längliche Vertiefung 402, eine dreieckige Vertiefung 404, eine quadratische Vertiefung 406, eine polygone Vertiefung 408, eine rechteckige Vertiefung 410 oder eine rechteckige Vertiefung mit abgerundeten Ecken 412 handeln. In einigen Ausführungsformen können die Laschen 224, 324 stattdessen über eine Extrusion 414 auf der Unterseite der Laschen 224, 324 aufweisen, wie auch unten in 434 von gezeigt.
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Mit Bezug auf wird dort eine Querschnittsansicht der Vielzahl von nach unten gerichteten Vertiefungen aus dargestellt. In einigen Ausführungsformen kann es sich bei der nach unten gerichteten Vertiefung 226, 326 um eine teilweise ausgehöhlte Vertiefung 420, eine regelmäßig ausgehöhlte Vertiefung 422, eine dellenartige Vertiefung 424, eine konkave Vertiefung 426, eine quadratische oder rechteckige Vertiefung 428, eine teilweise ausgehöhlte rechteckige Vertiefung mit abgerundeten Ecken 430 oder eine rechteckige Vertiefung mit abgerundeten Ecken 432 handeln. In anderen Ausführungsformen können die Laschen 224, 324 stattdessen über eine Extrusion 434 auf der Unterseite der Laschen 224, 324 aufweisen.
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zeigt ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens für die elektrische Verbindung einer Vielzahl von Solarzellen. Wie oben beschrieben kann der erste Ablauf 500 auch die Bereitstellung einer ersten und zweiten Solarzelle 202, 204 umfassen. Der zweite Ablauf 502 kann die Positionierung einer ersten Solarzelle 202 neben einer zweiten Solarzelle 204 umfassen, wobei jede Solarzelle über eine Vielzahl von Lötlamellen 212, 214 verfügt. Der dritte Ablauf 504 kann darüber hinaus auch das Ausrichten eines ersten Verbindungsstückes 220 an der ersten und zweiten Solarzelle 202, 204 umfassen, wobei das erste Verbindungsstück 220 aus einem Hauptteil 222 und davon ausgehenden Laschen 224 besteht, und bei dem jede Lasche 224 eine nach unten gerichtete Vertiefung 226 aufweist, sodass die Unterseiten 229 der Laschen 224 über den Oberflächen 219 der Lötlamellen 212, 214 sowohl der ersten wie der zweiten Solarzelle 202, 204 positioniert werden. Der letzte Ablauf 506 kann darüber hinaus das Befestigen eines ersten Verbindungsstückes 220 an einer Arbeitsfläche 242 umfassen, indem ein Haltestift 250 so gegen den Hauptteil 222 des ersten Verbindungsstückes 220 gedrückt wird, dass die Unterseiten 229 der Verbindungslaschen 224 im Wesentlichen parallel zu den Oberseiten 219 der Lötlamellen 212, 214 gehalten werden, und so, dass die Vertiefung 226 auf jeder der Laschen 224 im Wesentlichen flach eine der Lötlamellen 212, 214 berührt. In einigen Ausführungsformen kann der letzte Ablauf 506 auch das Herabdrücken des Hauptteils 222 mit ausreichender Kraft umfassen, dass flüssiges Lötmaterial nach außen von der Unterseite der Vertiefung 226 hin zur Peripherie der Vertiefung 226 fließt und sich in einer zweiten Lötmateriallage um die Peripherie der Unterseite der Vertiefung 226 sammelt.
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Mit Bezug auf wird dort ein Flussdiagramm einer anderen Ausführungsform für die elektrische Verbindung einer Vielzahl von Solarzellen gezeigt. Der erste Ablauf 510 kann auch die Bereitstellung einer ersten und zweiten Solarzelle 202, 204 umfassen. Der zweite Ablauf 512 kann die Positionierung einer ersten Solarzelle 202 neben einer zweiten Solarzelle 204 umfassen, wobei jede Solarzelle über eine Vielzahl von Lötlamellen 212, 214 verfügt, die in zwei Reihen entlang zweier gegenüberliegender Kanten und jeder Reihe von Lötlamellen 212 angeordnet sind. 214 entspricht und ist elektrisch verbunden mit der positiven oder negativen Elektrode der Solarzelle 202, 204, und wo Lötlamellen 212 einer ersten Elektrode der ersten Solarzelle 202 unmittelbar an den Lötlamellen 214 der gegenüberliegenden Elektrode der zweiten Solarzelle 204 positioniert sind. Der dritte Ablauf 514 kann darüber hinaus auch das Ausrichten eines ersten Verbindungsstückes 220 an der ersten und zweiten Solarzelle 202, 204 umfassen, wobei das erste Verbindungsstück 220 aus einem Hauptteil 222 und davon ausgehenden Laschen 224 besteht, und bei dem jede Lasche 224 eine nach unten gerichtete Vertiefung 226 aufweist, sodass die Unterseiten 219 der Laschen 226 über den Oberflächen 319 der Lötlamellen 212, 214 sowohl der ersten wie der zweiten Solarzelle 202, 204 positioniert werden. Der vierte Ablauf 516 kann darüber hinaus das Befestigen eines ersten Verbindungsstückes 220 an einer Arbeitsfläche 242 umfassen, indem ein Haltestift 250 so gegen den Hauptteil 222 des ersten Verbindungsstückes 220 gedrückt wird, dass die Unterseiten 229 der Verbindungslaschen 224 im Wesentlichen parallel zu den Oberseiten 219 der Lötlamellen 212, 214 gehalten werden, und so, dass die Vertiefung auf jeder der Laschen 224 im Wesentlichen flach eine der Lötlamellen 212, 214 berührt. Der letzte Ablauf 518 kann das Umwandeln von Lötpaste 216 in eine Flüssigkeit 217 umfassen, die gleichmäßig um die Vertiefung 226 zwischen den Verbindungslaschen 224 und den Lötlamellen 212, 214 verteilt wird und so eine elektrische Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Solarzelle 202, 204 herstellt. Darüber hinaus kann, wie oben im Hinblick auf den Ablauf 506 dargelegt, der letzte Ablauf 518 auch das Herabdrücken des Hauptteils 222 mit ausreichender Kraft umfassen, dass flüssiges Lötmaterial nach außen von der Unterseite der Vertiefung 226 hin zur Peripherie der Vertiefung 226 fließt und sich in einer zweiten Lötmateriallage um die Peripherie der Unterseite der Vertiefung 226 sammelt.
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zeigt ein Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform für die elektrische Verbindung einer Vielzahl von Solarzellen. Wie oben dargelegt kann der erste Ablauf 520 auch die Bereitstellung einer ersten und zweiten Solarzelle 202, 204 umfassen. Der zweite Ablauf 522 kann die Positionierung einer ersten Solarzelle 202 direkt an einer zweiten Solarzelle 204 umfassen, wobei jede Solarzelle über eine Vielzahl von Lötlamellen 212, 214 verfügt, und die Lötlamellen 212 der ersten Solarzelle 202 unmittelbar an und senkrecht zu den Lötlamellen 214 der zweiten Solarzelle 204 positioniert werden. Der dritte Ablauf 524 kann darüber hinaus auch das Ausrichten eines ersten Verbindungsstückes 220 an der ersten und zweiten Solarzelle 202, 204 umfassen, wobei das erste Verbindungsstück 220 aus einem Hauptteil 222 und freitragenden, sich von dort nach unten richtenden Laschen 225 besteht, und wobei jede Lasche 225 eine nach unten gerichtete Vertiefung 226 von etwa 10–50 Mikron in der Mitte nahe einer Laschenkante 225 aufweist, sodass die Unterseiten 229 der Laschen 225 über der Oberseite 219 der Lötlamellen 212, 214 sowohl der ersten wie der zweiten Solarzelle positioniert werden. Der vierte Ablauf 526 kann darüber hinaus das Befestigen eines ersten Verbindungsstückes 220 an einer Arbeitsfläche 242 umfassen, indem so gegen den Hauptteil 222 des ersten Verbindungsstückes 220 gedrückt wird, dass die Unterseiten 229 der Verbindungslaschen 225 im Wesentlichen parallel zu den Oberseiten 219 der Lötlamellen 212, 214 gehalten werden, und so, dass die Vertiefung 226 auf jeder der Laschen 225 im Wesentlichen flach eine der Lötlamellen 212, 214 berührt. Der letzte Ablauf 528 kann das Umwandeln von Lötpaste 217 in eine Flüssigkeit umfassen, die gleichmäßig um die Vertiefung 226 zwischen den Verbindungslaschen 225 und den Lötlamellen 212, 214 verteilt wird und so eine elektrische Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Solarzelle 202, 204 herstellt. In einer Ausführungsform können die freitragenden Laschen 225 stattdessen die Verbindungsstücklaschen 224 sein wie oben dargelegt. Darüber hinaus kann, wie oben im Hinblick auf den Ablauf 506 dargelegt, der letzte Ablauf 528 auch das Herabdrücken des Hauptteils 222 mit ausreichender Kraft umfassen, dass flüssiges Lötmaterial nach außen von der Unterseite der Vertiefung 226 hin zur Peripherie der Vertiefung 226 fließt und sich in einer zweiten Lötmateriallage um die Peripherie der Unterseite der Vertiefung 226 sammelt.
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Mit Bezug auf wird dort ein Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform für die elektrische Verbindung einer Vielzahl von Solarzellen gezeigt. Der erste Ablauf 530 kann auch die Bereitstellung einer ersten und zweiten Solarzelle 302, 304 umfassen. Der zweite Ablauf 532 kann die Positionierung einer ersten Solarzelle 302 direkt an einer zweiten Solarzelle 304 umfassen, wobei jede Solarzelle über eine Vielzahl von Lötlamellen 312, 314 verfügt, und die Lötlamellen 312 der ersten Solarzelle 302 unmittelbar an und senkrecht zu den Lötlamellen 314 der zweiten Solarzelle 304 positioniert werden. Der dritte Ablauf 534 kann darüber hinaus auch das Ausrichten eines ersten Verbindungsstückes 320 an der ersten und zweiten Solarzelle 302, 304 umfassen, wobei das erste Verbindungsstück 320 aus einem Hauptteil 322 und freitragenden, sich von dort nach unten richtenden Laschen 325 besteht, und wobei jede Lasche 325 eine nach unten gerichtete Vertiefung 326 mit einer Höhe von 10–50 Mikron in der Mitte nahe einer Laschenkante aufweist, sodass die Unterseiten 329 der Laschen 325 über der Oberseite 319 der Lötlamellen 312, 314 sowohl der ersten wie der zweiten Solarzelle 302, 304 positioniert werden. Der vierte Ablauf 534 kann darüber hinaus das Befestigen eines ersten Verbindungsstückes 320 an einer Arbeitsfläche 342 umfassen, indem ein Haltestift 350 so gegen den Hauptteil 322 des ersten Verbindungsstückes 320 gedrückt wird, dass die Unterseiten 329 der Verbindungslaschen 325 im Wesentlichen parallel zu den Oberseiten 319 der Lötlamellen 312, 314 gehalten werden, und so, dass die Vertiefung 226 auf jeder der Laschen 325 im Wesentlichen flach eine der Lötlamellen 312, 314 berührt. Der letzte Ablauf 538 kann das Umwandeln von Lötpaste in eine Flüssigkeit 317 umfassen, die gleichmäßig um die Vertiefung 326 zwischen den Verbindungsstücklaschen 325 und den Lötlamellen 312, 314 verteilt wird und so eine elektrische Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Solarzelle 302, 304 herstellt. In einer Ausführungsform können die freitragenden Laschen 325 stattdessen die Verbindungsstücklaschen 324 sein wie oben dargelegt. Darüber hinaus kann, wie oben im Hinblick auf den Ablauf 506 dargelegt, der letzte Ablauf 538 auch das Herabdrücken des Hauptteils 222 mit ausreichender Kraft umfassen, dass flüssiges Lötmaterial nach außen von der Unterseite der Vertiefung 226 hin zur Peripherie der Vertiefung 226 fließt und sich in einer zweiten Lötmateriallage um die Peripherie der Unterseite der Vertiefung 226 sammelt.
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Obwohl mindestens eine exemplarische Ausführungsform in der voran stehenden detaillierten Beschreibung präsentiert wurde, ist zu bedenken, dass es eine sehr große Anzahl von Variationen gibt. Es ist auch darauf hinzuweisen, dass die exemplarische Ausführungsform oder die Ausführungsformen wie hier beschrieben nicht dazu geeignet sind, den Umfang, den Anwendungsbereich oder die Konfiguration des behandelten Gegenstands in irgendeiner Weise einzuschränken. Die vorstehende detaillierte Beschreibung gibt vielmehr Fachleuten einen bequemen Fahrplan für die Umsetzung der beschriebenen Ausführungsform oder der Ausführungsformen. Es sollte klargestellt werden, dass verschiedene Änderungen an der Funktion und der Anordnung der Elemente vorgenommen werden können, ohne dass der durch die Ansprüche definierte Umfang verlassen wird. Dazu gehören auch bekannte Äquivalente und zum Zeitpunkt der Einreichung dieses Patentantrags vorhersehbare Äquivalente.
