DE112022002992T5 - Heteroübergangszelle und Verfahren zu ihrer Bearbeitung und Zellenmodul - Google Patents

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Xiao Huang
Jianming Hu
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Risen Energy Co Ltd
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Abstract

Eine Heteroübergangszelle und ein Verfahren zu deren Bearbeitung sowie ein Zellenmodul. Die Heteroübergangszelle umfasst ein Zellensubstrat (10), dessen Vorderseite (101) und Rückseite (102) jeweils mit einer TCO-Filmschicht (20) versehen sind, wobei auf der TCO-Filmschicht (20) sowohl auf der Vorderseite (101) als auch auf der Rückseite (102) des Zellensubstrats (10) mindestens zwei Reihen von zueinander beabstandet angeordneten kurzen Sammelschienen (30) in gleicher Anzahl vorgesehen sind, wobei die auf der Vorderseite (101) des Zellensubstrats (10) befindlichen kurzen Sammelschienen (30) als erste Sammelschienen (31) und die auf der Rückseite (102) des Zellensubstrats (10) befindlichen kurzen Sammelschienen (30) als zweite Sammelschienen (32) definiert werden. Das Zellensubstrat (10) wird so geschnitten, dass Zellenteilstücke (10') entstehen, wobei auf jedem der Zellenteilstücke (10') eine Reihe von ersten Sammelschienen (31) und eine Reihe von zweiten Sammelschienen (32) vorgesehen sind.

Description

  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der chinesischen Patentanmeldung Nr. 202110937779 .X, eingereicht am 16. August 2021, mit dem Titel „Heteroübergangszelle und Verfahren zu ihrer Bearbeitung und Zellenmodul“, deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung mit einbezogen wird.
  • Gebiet der Technik
  • Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf den Bereich der photovoltaischen Zellen, insbesondere auf eine Heteroübergangszelle und ein Verfahren zu deren Bearbeitung sowie ein Zellenmodul.
  • Technischer Hintergrund
  • Angesichts der Energiekrise hat China kontinuierlich Maßnahmen zur Förderung der Entwicklung der Photovoltaik ergriffen und die Entwicklung der Photovoltaik-Industrie energisch vorangetrieben. In den letzten 10 Jahren der PV-Entwicklung wurden neben dem rasanten Anstieg der Modulleistung auch verschiedene hocheffiziente Zell- und Modultechnologien rasch eingesetzt.
  • Derzeit liegt der maximale Wirkungsgrad von PERC-Zellen bei 24,6%, während der maximale Wirkungsgrad von Heteroübergangs- und TOPCON-Zellen jeweils 26,1% bzw. 25,7% beträgt. In Verbindung mit den Vorteilen von Heteroübergangszellen, die sich durch eine hohe Bifazialität, einen geringen Temperaturkoeffizienten, weniger Produktionsschritte und eine hohe Produktionsausbeute auszeichnen, stellen hocheffiziente Heteroübergangszellenmodule zweifellos eine wichtige Richtung für die Entwicklung der Photovoltaikindustrie dar.
  • Die meisten derzeit auf dem Markt erhältlichen Solarzellen verfügen sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite über Sammelschienen und Finger, die gitterartig angeordnet sind. Für die Sammelschienen und Finger wird Silberpaste als Rohmaterial in hohen Mengen verwendet, was die Kosten der Zelle erhöht.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Anmeldung werden eine Heteroübergangszelle und ein Verfahren zu ihrer Bearbeitung sowie ein Zellenmodul bereitgestellt.
  • Die vorliegende Anmeldung stellt eine Heteroübergangszelle bereit, die ein Zellensubstrat umfasst, das eine Vorderseite und eine Rückseite aufweist, wobei sowohl die Vorderseite als auch die Rückseite des Zellensubstrats mit einer TCO (englischer vollständiger Name: Transparent Conductive Oxide)-Filmschicht versehen sind, wobei auf der TCO-Filmschicht sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite des Zellensubstrats mindestens zwei Reihen von zueinander beabstandet angeordneten kurzen Sammelschienen in gleicher Anzahl vorgesehen sind, wobei die auf der Vorderseite des Zellensubstrats befindlichen kurzen Sammelschienen als erste Sammelschienen und die auf der Rückseite des Zellensubstrats befindlichen kurzen Sammelschienen als zweite Sammelschienen definiert werden.
  • Das Zellensubstrat kann so geschnitten werden, dass mindestens zwei Zellenteilstücke entstehen, von denen jedes zwei einander gegenüberliegende lange Kanten und zwei einander gegenüberliegende kurze Kanten umfasst.
  • Auf jedem der Zellenteilstücke sind eine Reihe der ersten Sammelschienen und eine Reihe der zweiten Sammelschienen vorgesehen, wobei die ersten Sammelschienen in der Nähe einer der langen Kanten des Zellenteilstücks und die zweiten Sammelschienen in der Nähe der anderen langen Kante des Zellenteilstücks angeordnet sind.
  • In einem Ausführungsbeispiel sind die kurzen Sammelschienen senkrecht zu den langen Kanten des Zellenteilstücks ausgerichtet.
  • In einem Ausführungsbeispiel haben die kurzen Sammelschienen jeweils eine entlang der kurzen Kante gemessene Länge von 0,3 mm bis 1,5 mm.
  • In einem Ausführungsbeispiel werden die zweiten Sammelschienen und die ersten Sammelschienen in der gleichen Anzahl bereitgestellt und sind eineindeutig zugeordnet, wobei die Projektion jeder der zweiten Sammelschienen auf die Vorderseite des Zellensubstrats auf derselben geraden Linie wie die Projektion der jeweils zugeordneten ersten Sammelschiene auf die Vorderseite des Zellensubstrats liegt, wobei die gerade Linie senkrecht zu den langen Kanten jedes der mindestens zwei Zellenteilstücke verläuft.
  • In einem Ausführungsbeispiel beträgt die Anzahl der kurzen Sammelschienen pro Reihe 4 bis 25.
  • In einem Ausführungsbeispiel hat das Zellensubstrat die Form eines Quadrats oder eines Quadrats mit abgeschrägten Ecken auf allen Seiten.
  • Die vorliegende Anmeldung stellt ferner ein Verfahren zur Bearbeitung einer Heteroübergangszelle bereit, das folgende Schritte umfasst:
    • Bereitstellen eines Zellensubstrats, das eine Vorderseite und eine Rückseite aufweist, wobei sowohl die Vorderseite als auch die Rückseite des Zellensubstrats mit einer TCO-Filmschicht versehen sind;
  • Aufdrucken mindestens zweier Reihen von zueinander beabstandet angeordneten kurzen Sammelschienen in gleicher Anzahl auf die TCO-Filmschicht sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite des Zellensubstrats, wobei die auf der Vorderseite des Zellensubstrats befindlichen kurzen Sammelschienen als erste Sammelschienen und die auf der Rückseite des Zellensubstrats befindlichen kurzen Sammelschienen als zweite Sammelschienen definiert werden;
  • Zerschneiden des Zellensubstrats in mindestens zwei Zellenteilstücke, von denen jedes zwei einander gegenüberliegende lange Kanten und zwei einander gegenüberliegende kurze Kanten umfasst;
  • Anordnen einer Reihe der ersten Sammelschienen und einer Reihe der zweiten Sammelschienen auf jedem der Zellenteilstücke, derart, dass sich die ersten Sammelschienen in der Nähe einer der langen Kanten des Zellenteilstücks und die zweiten Sammelschienen in der Nähe der anderen langen Kante des Zellenteilstücks befinden.
  • Darüber hinaus stellt die vorliegende Anmeldung ein Zellenmodul bereit, das mehrere Zellen und mehrere Lötbänder umfasst, wobei es sich bei der Zelle um ein Zellenteilstück handelt, das durch Schneiden einer Heteroübergangszelle erzeugt wird, und wobei die Lötbänder an ihren beiden Enden mit den ersten Sammelschienen und den zweiten Sammelschienen verschiedener Zellen verbunden sind, um so die mehreren Zellen in Reihe zu schalten.
  • Einzelheiten zu einem oder mehreren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Anmeldung sind in den beigefügten Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung dargestellt. Weitere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Anmeldung werden aus der Beschreibung, den beigefügten Zeichnungen und den Ansprüchen ersichtlich.
  • Darstellung der Abbildungen
  • Zur besseren Beschreibung und Veranschaulichung der hier offengelegten Ausführungsbeispiele und/oder Beispiele der Erfindung kann auf eine oder mehrere der beigefügten Zeichnungen Bezug genommen werden. Die zusätzlichen Details oder Beispiele, die zur Beschreibung der beigefügten Zeichnungen verwendet werden, sollten nicht als Einschränkung des Umfangs der offenbarten Erfindung, der gegenwärtig beschriebenen Ausführungsbeispiele und/oder Beispiele und der besten Ausführungsformen der Erfindung, wie sie gegenwärtig verstanden werden, angesehen werden.
    • 1 zeigt den schematischen Aufbau einer Heteroübergangszelle gemäß einem Ausführungsbeispiel in einer Schnittansicht.
    • 2 zeigt den schematischen Aufbau einer Vorderseite einer Heteroübergangszelle gemäß einem Ausführungsbeispiel.
    • 3 zeigt den schematischen Aufbau einer Rückseite der Heteroübergangszelle aus 2.
    • 4 zeigt den schematischen Aufbau einer Vorderseite eines Zellenteilstücks gemäß einem Ausführungsbeispiel.
    • 5 zeigt den schematischen Aufbau einer Rückseite des Zellenteilstücks aus 4.
    • 6 zeigt den schematischen Aufbau einer Vorderseite einer Heteroübergangszelle gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
    • 7 zeigt den schematischen Aufbau einer Rückseite der Heteroübergangszelle aus 6.
    • 8 zeigt den schematischen Aufbau eines Zellenmoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel.
    • 9 zeigt den schematischen Aufbau der anderen Seite des Zellenmoduls aus 8.
    • 10 zeigt den schematischen Aufbau des Zellenmoduls aus 8 in einer teilweise geschnittenen Ansicht.
  • Bezugszeichenliste

  • 10 Zellensubstrat; 101 Vorderseite; 102 Rückseite; 10' Zellenteilstück; 103 Lange Kante; 104 Kurze Kante; 20 TCO-Filmschicht;
    11 Einkristalline Siliziumschicht vom n-Typ; 12 Intrinsische amorphe Siliziumschicht 13 Amorphe Siliziumschicht vom p-Typ; 30 Kurze Sammelschiene
    31 Erste Sammelschiene; 32 Zweite Sammelschiene; 40 Lötband; 50 Zelle;
    60 Leitfähiger Klebstoff; 90 Mittellinie; 91 Erster Trisektor; 92 Zweiter Trisektor
  • Ausführungsformen
  • Unter Bezugnahme auf 1 bis 3 stellt die vorliegende Anmeldung eine Heteroübergangszelle bereit, die ein Zellensubstrat 10 umfasst, das eine Vorderseite 101 und eine Rückseite 102 aufweist, wobei sowohl die Vorderseite 101 als auch die Rückseite 102 des Zellensubstrats 10 mit einer TCO-Filmschicht 20 versehen sind. Auf der TCO-Filmschicht 20 sowohl auf der Vorderseite 101 als auch auf der Rückseite 102 des Zellensubstrats 10 sind mindestens zwei Reihen von zueinander beabstandet angeordneten kurzen Sammelschienen 30 in gleicher Anzahl vorgesehen. Die kurzen Sammelschienen 30 umfassen mehrere erste Sammelschienen 31, die auf der Vorderseite 101 angeordnet sind, und mehrere zweite Sammelschienen 32, die auf der Rückseite 102 angeordnet sind. Mit anderen Worten werden die auf der Vorderseite 101 des Zellensubstrats 10 befindlichen kurzen Sammelschienen 30 als erste Sammelschienen 31 und die auf der Rückseite 102 des Zellensubstrats 10 befindlichen kurzen Sammelschienen 30 als zweite Sammelschienen 32 definiert.
  • Wie in 4 und 5 dargestellt ist, wird das Zellensubstrat 10 so geschnitten, dass mindestens zwei Zellenteilstücke 10' entstehen, von denen jedes zwei einander gegenüberliegende lange Kanten 103 und zwei einander gegenüberliegende kurze Kanten 104 umfasst.
  • Auf jedem der Zellenteilstücke 10' sind eine Reihe von ersten Sammelschienen 31 und eine Reihe von zweiten Sammelschienen 32 vorgesehen, wobei die ersten Sammelschienen 31 in der Nähe einer der langen Kanten 103 des Zellenteilstücks 10' und die zweiten Sammelschienen 32 in der Nähe der anderen langen Kante 103 des Zellenteilstücks 10' angeordnet sind. Auf diese Weise können die ersten Sammelschienen 31 und die zweiten Sammelschienen 32 verschiedener Zellenteilstücke 10' bequem über Lötbänder miteinander verbunden werden, um die Zusammenführung und Übertragung von Ladungsträgern zu erleichtern.
  • Bei der durch die vorliegende Anmeldung vorgeschlagenen Heteroübergangszelle ist das Zellensubstrat 10 sowohl auf der Vorderseite 101 als auch auf der Rückseite 102 mit einer TCO-Filmschicht 20 versehen, die sehr gute elektrisch leitende Eigenschaften hat, was eine Sammlung von Ladungsträgern durch die TCO-Filmschicht 20 ermöglicht, welche dann in die kurzen Sammelschienen 30 zusammengeführt und über Lötbänder 40 übertragen werden.
  • Bestehende Zellen sind sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite mit Sammelschienen und Fingern versehen, wobei sich die Projektionen der Sammelschienen der Vorder- und der Rückseite auf der Zelle überlappen, während die Finger senkrecht zu den Sammelschienen ausgerichtet und mit diesen verbunden sind, so dass eine gitterartige Struktur entsteht, was einen größeren Verbrauch an Silberpaste erfordert. Im Gegensatz dazu sind bei der Heteroübergangszelle der vorliegenden Anmeldung lediglich kurze Sammelschienen 30 vorhanden und die Finger werden weggelassen. Zudem umfassen die kurzen Sammelschienen 30 erste Sammelschienen 31 und zweite Sammelschienen 32, wobei die Projektionen der zweiten Sammelschienen 32 auf der Vorderseite 101 des Zellensubstrats 10 nicht mit den ersten Sammelschienen 31 verbunden sind und sich die ersten Sammelschienen 31 und die zweiten Sammelschienen 32 j eweils in der Nähe einer der beiden langen Kanten 103 des Zellenteilstücks 10' befinden. Somit wird der Verbrauch an Silberpaste stark reduziert, was zur Herabsenkung der Kosten beitragen kann.
  • Das Zellensubstrat 10 stellt ein Basiselement der Heteroübergangszelle dar, das durch die Bildung eines p-n-Übergangs unidirektional leitend ist. Wie aus 1 zu ersehen ist, umfasst das Zellensubstrat 10 in einem Ausführungsbeispiel eine einkristalline Siliziumschicht vom n-Typ 11, eine beidseitig der einkristallinen Siliziumschicht vom n-Typ 11 angeordnete intrinsische amorphe Siliziumschicht 12 und eine auf der Oberfläche der intrinsischen amorphen Siliziumschicht 12 angeordnete amorphe Siliziumschicht vom p-Typ 13. Die TCO-Filmschicht 20 befindet sich auf der Oberfläche der amorphen Siliziumschicht vom p-Typ 13.
  • Bei der TCO-Filmschicht 20 handelt es sich um eine leitfähige Filmschicht, die Ladungsträger sammeln und eine Zusammenführung dieser Ladungsträger in die kurzen Sammelschienen 30 bewirken kann. Außerdem besteht die TCO-Filmschicht 20 aus einem transparenten Material und beeinträchtigt daher nicht die Lichteinstrahlung auf das Zellensubstrat 10. Daraus ergibt sich, dass durch das Ersetzen der Finger durch die TCO-Filmschicht 20 und die kurzen Sammelschienen 30 und durch die Verringerung der Länge der Sammelschienen die normale elektrische Leistung der Zelle 50 gewährleistet und die zu verwendende Menge an Silberpaste reduziert wird.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die kurzen Sammelschienen 30 senkrecht zu den langen Kanten 103 des Zellenteilstücks 10' ausgerichtet, d.h. sowohl die ersten Sammelschienen 31 als auch die zweiten Sammelschienen 32 stehen senkrecht zu den langen Kanten 103 des Zellenteilstücks 10'. Es ist erwähnenswert, dass „die kurzen Sammelschienen 30 sind senkrecht zu den langen Kanten 103 des Zellenteilstücks 10' ausgerichtet“ darauf hinweist, dass die kurzen Sammelschienen 30 und die langen Kanten 103 des Zellenteilstücks 10' senkrecht zueinander stehen, aber nicht bedeutet, dass die kurzen Sammelschienen 30 mit den langen Kanten 103 des Zellenteilstücks 10' verbunden sind. Die kurzen Sammelschienen 30 können mit einer der langen Kanten 103 des Zellenteilstücks 10' oder auch mit keiner der beiden langen Kanten 103 des Zellenteilstücks 10' verbunden sein. Wie oben erwähnt wurde, befinden sich die ersten Sammelschienen 31 in der Nähe einer der langen Kanten 103 des Zellenteilstücks 10' und die zweiten Sammelschienen 32 in der Nähe der anderen langen Kante 103 des Zellenteilstücks 10'. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die ersten Sammelschienen 31 in der Nähe einer der langen Kanten 103 des Zellenteilstücks 10' angeordnet und erstrecken sich in Richtung der anderen langen Kante 103 des Zellenteilstücks 10', d.h. die ersten Sammelschienen 31 verlaufen parallel zu den kurzen Kanten 104 des Zellenteilstücks 10'. In ähnlicher Weise sind die zweiten Sammelschienen 32 in der Nähe der anderen langen Kante 103 des Zellenteilstücks 10' angeordnet und erstrecken sich in Richtung der mit den ersten Sammelschienen 31 versehenen langen Kante 103 des Zellenteilstücks 10', d.h. die zweiten Sammelschienen 32 verlaufen parallel zu den kurzen Kanten 104 des Zellenteilstücks 10'.
  • Wie in 4 gezeigt ist, haben die kurzen Sammelschienen 30 jeweils eine entlang der kurzen Kante 104 gemessene Länge L von 0,3 mm bis 1,5 mm. Die kurzen Sammelschienen 30 in diesem Längenbereich haben eine ausreichende Länge, um jeweils mit einem Lötband 40 verbunden zu werden, wodurch die Zuverlässigkeit der Verbindung der Zelle 50 mit den Lötbändern 40 gewährleistet wird, um einerseits die Sammlung und Übertragung von Ladungsträgern sicherzustellen und andererseits Silberpaste einzusparen, was zu erheblichen Kosteneinsparungen führt. Insbesondere kann die Länge L der kurzen Sammelschienen 30 0,3 mm, 0,4 mm, 0,5 mm, 0,6 mm, 0,7 mm, 0,8 mm, 0,9 mm, 1,0 mm, 1,1 mm, 1,2 mm, 1,3 mm, 1,4 mm, 1,5 mm usw. betragen, ohne dass dies hier erschöpfend dargestellt wird.
  • Aus 2 und 3 geht hervor, dass die zweiten Sammelschienen 32 und die ersten Sammelschienen 31 in der gleichen Anzahl bereitgestellt werden und eineindeutig zugeordnet sind. Die Projektion jeder der zweiten Sammelschienen 32 auf die Vorderseite 101 des Zellensubstrats 10 liegt auf derselben geraden Linie wie die Projektion der jeweils zugeordneten ersten Sammelschiene 31 auf die Vorderseite 101 des Zellensubstrats 10, wobei die gerade Linie senkrecht zu den langen Kanten 103 jedes der mindestens zwei Zellenteilstücke 10' verläuft. Auf diese Weise ist es möglich, die Herstellung einer Verbindung zwischen der ersten Sammelschiene 31 und der zweiten Sammelschiene 32 mittels eines Lötbandes 40 zu vereinfachen, so dass mehrere Zellenteilstücke 10' in Reihe miteinander verbunden werden können, um ein Zellenmodul zu erzeugen, wobei die mit Hilfe von Lötbändern 40 hergestellten Verbindungen die Übertragung von Ladungsträgern erleichtern. Die Projektion jeder der zweiten Sammelschienen 32 auf die Vorderseite 101 des Zellensubstrats 10 liegt auf derselben geraden Linie wie die Projektion der jeweils zugeordneten ersten Sammelschiene 31 auf die Vorderseite 101 des Zellensubstrats 10, wobei die gerade Linie senkrecht zu den langen Kanten 103 jedes der mindestens zwei Zellenteilstücke 10' verläuft, so dass die kurzen Kanten 104 in Reihe geschalteter Zellenteilstücke 10' auf derselben geraden Linie liegen.
  • Die Anzahl der kurzen Sammelschienen 30 pro Reihe beträgt 4 bis 25, womit eine effiziente Sammlung von Ladungsträgern auf der TCO-Filmschicht 20 gewährleistet werden kann. In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Anzahl der kurzen Sammelschienen 30 pro Reihe 9. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Anzahl der kurzen Sammelschienen 30 pro Reihe natürlich auch 4, 5, 6, 7, 8, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25 betragen.
  • Das Zellensubstrat 10 hat die Form eines Quadrats oder eines Quadrats mit abgeschrägten Ecken auf allen Seiten. Das Zellensubstrat 10 wird so geschnitten, dass rechteckige Zellenteilstücke 10' entstehen, die durch Lötbänder 40 in Reihe geschaltet werden können.
  • Das Zellensubstrat 10 weist zwei einander gegenüberliegende erste Kanten und zwei einander gegenüberliegende zweite Kanten auf, wobei die erste Kante der langen Kante 103 eines Zellenteilstücks 10' und die zweite Kante der kurzen Kante 104 eines Zellenteilstücks 10' entspricht.
  • In 2 und 3 ist erkennbar, dass die Heteroübergangszelle des vorliegenden Ausführungsbeispiels so geschnitten werden kann, dass zwei Zellenteilstücke 10' entstehen (kurz als Zweifachschnitt bezeichnet). Insbesondere sind die ersten Sammelschienen 31 in zwei Reihen angeordnet, wobei die beiden Reihen von ersten Sammelschienen 31 in der Nähe einer Mittellinie 90 der zweiten Kante des Zellensubstrats 10 angeordnet sind und sich auf beiden Seiten der Mittellinie 90 der zweiten Kante des Zellensubstrats 10 befinden. Die zweiten Sammelschienen 32 sind ebenfalls in zwei Reihen angeordnet, wobei die beiden Reihen von zweiten Sammelschienen 32 jeweils in der Nähe einer der beiden ersten Kanten des Zellensubstrats 10 angeordnet sind. So wird die Heteroübergangszelle in zwei Zellenteilstücke 10' zerlegt, wenn das Zellensubstrat 10 entlang der Mittellinie 90 der zweiten Kante des Zellensubstrats 10 geschnitten wird. Bezug nehmend auf 4 und 5 sind auf jedem der Zellenteilstücke 10' eine Reihe von ersten Sammelschienen 31 und eine Reihe von zweiten Sammelschienen 32 vorhanden, wobei die ersten Sammelschienen 31 in der Nähe einer der langen Kanten 103 des Zellenteilstücks 10' und die zweiten Sammelschienen 32 in der Nähe der anderen langen Kante 103 des Zellenteilstücks 10' angeordnet sind. So können mehrere Zellenteilstücke 10' in Reihe geschaltet werden, um ein Zellenmodul herzustellen, indem die ersten Sammelschienen 31 und die zweiten Sammelschienen 32 zweier benachbarter Zellenteilstücke 10' über Lötbänder 40 miteinander verbunden werden. Mit dem Zellenmodul ist es nun möglich, mehr Ladungsträger zu sammeln und somit eine größere Menge an Strom zu erzeugen.
  • Wie sich aus 6 und 7 ergibt, kann die Heteroübergangszelle des vorliegenden Ausführungsbeispiels so geschnitten werden kann, dass drei Zellenteilstücke entstehen (kurz als Dreifachschnitt bezeichnet). Insbesondere weist die zweite Kante des Zellensubstrats 10 zwei Trisektoren auf, nämlich einen ersten Trisektor 91 und einen zweiten Trisektor 92. Die ersten Sammelschienen 31 sind in drei Reihen angeordnet, wobei zwei der Reihen von ersten Sammelschienen 31 in der Nähe des ersten Trisektors 91 angeordnet sind und sich auf beiden Seiten des ersten Trisektors 91 befinden, während die dritte Reihe von ersten Sammelschienen 31 in der Nähe des zweiten Trisektors 92 angeordnet ist und sich auf der dem ersten Trisektor 91 abgewandten Seite des zweiten Trisektors 92 befindet. Die zweiten Sammelschienen 32 sind in drei Reihen angeordnet, wobei zwei der Reihen von zweiten Sammelschienen 32 in der Nähe der beiden ersten Kanten des Zellensubstrats 10 angeordnet sind, während die dritte Reihe von zweiten Sammelschienen 32 in der Nähe des zweiten Trisektors 92 angeordnet ist und sich auf der dem ersten Trisektor 91 zugewandten Seite des zweiten Trisektors 92 befindet. So wird die Heteroübergangszelle in drei Zellenteilstücke zerlegt, wenn das Zellensubstrat 10 entlang der beiden Trisektoren der zweiten Kante des Zellensubstrats 10 geschnitten wird. Auf jedem der Zellenteilstücke 10' sind eine Reihe von ersten Sammelschienen 31 und eine Reihe von zweiten Sammelschienen 32 vorhanden, wobei die ersten Sammelschienen 31 in der Nähe einer der langen Kanten 103 des Zellenteilstücks 10' und die zweiten Sammelschienen 32 in der Nähe der anderen langen Kante 103 des Zellenteilstücks 10' angeordnet sind. So können mehrere Zellenteilstücke 10' in Reihe geschaltet werden, um ein Zellenmodul herzustellen, indem die ersten Sammelschienen 31 und die zweiten Sammelschienen 32 zweier benachbarter Zellenteilstücke 10' über Lötbänder 40 miteinander verbunden werden. Dadurch ist es möglich, mehr Ladungsträger zu sammeln und somit eine größere Menge an Strom zu erzeugen. Beispiele für das Zerschneiden einer Heteroübergangszelle in zwei oder drei Zellenteilstücke sind oben aufgeführt. In ähnlicher Weise kann die Heteroübergangszelle auch in vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn Zellenteilstücke usw. zerschnitten werden, solange die durch das Schneiden erhaltenen Zellenteilstücke 10' jeweils mit einer Reihe von ersten Sammelschienen 31 und einer Reihe von zweiten Sammelschienen 32 versehen sind. Auf das Zerschneiden einer Heteroübergangszelle in vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun oder zehn Zellenteilstücke wird nicht mehr im Detail eingegangen.
  • Die vorliegende Anmeldung stellt ferner ein Verfahren zur Bearbeitung einer Heteroübergangszelle bereit, das folgende Schritte umfasst:
    • Bereitstellen eines Zellensubstrats 10, das eine Vorderseite 101 und eine Rückseite 102 aufweist, wobei sowohl die Vorderseite 101 als auch die Rückseite 102 des Zellensubstrats 10 mit einer TCO-Filmschicht 20 versehen sind;
    • Aufdrucken mindestens zweier Reihen von zueinander beabstandet angeordneten kurzen Sammelschienen 30 in gleicher Anzahl auf die TCO-Filmschicht 20 sowohl auf der Vorderseite 101 als auch auf der Rückseite 102 des Zellensubstrats 10. Dabei werden die auf der Vorderseite 101 des Zellensubstrats 10 befindlichen kurzen Sammelschienen 30 als erste Sammelschienen 31 und die auf der Rückseite 102 des Zellensubstrats 10 befindlichen kurzen Sammelschienen 30 als zweite Sammelschienen 32 definiert;
  • Zerschneiden des Zellensubstrats 10 in mindestens zwei Zellenteilstücke 10', von denen jedes zwei einander gegenüberliegende lange Kanten 103 und zwei einander gegenüberliegende kurze Kanten 104 umfasst;
  • Anordnen einer Reihe von ersten Sammelschienen 31 und einer Reihe von zweiten Sammelschienen 32 auf jedem der Zellenteilstücke 10', derart, dass sich die ersten Sammelschienen 31 in der Nähe einer der langen Kanten 103 des Zellenteilstücks 10' und die zweiten Sammelschienen 32 in der Nähe der anderen langen Kante 103 des Zellenteilstücks 10' befinden.
  • Unter Bezugnahme auf 8 bis 10 stellt die vorliegende Anmeldung auch ein Zellenmodul bereit, das mehrere Zellen 50 und mehrere Lötbänder 40 umfasst, wobei es sich bei der Zelle 50 um ein Zellenteilstück 10' handelt, das durch Schneiden der in einem der obigen Ausführungsbeispiele beschriebenen Heteroübergangszelle erzeugt wird. Die Lötbänder 40 sind an ihren beiden Enden mit den ersten Sammelschienen 31 und den zweiten Sammelschienen 32 verschiedener Zellen 50 verbunden, um so die mehreren Zellen 50 in Reihe zu schalten. Bei einem derartigen Zellenmodul wird eine Reihenschaltung der Zellen 50 mit Hilfe von Lötbändern 40 erreicht, wobei die Ladungsträger von der TCO-Filmschicht 20 gesammelt und in die ersten Sammelschienen 31 und die zweiten Sammelschienen 32 zusammengeführt werden, um durch die Lötbänder 40 übertragen zu werden.
  • In einem Ausführungsbeispiel ist das Lötband 40 durch einen leitfähigen Klebstoff 60 mit der kurzen Sammelschiene 30 verbunden. Das heißt, sowohl die Verbindung zwischen dem Lötband 40 und der ersten Sammelschiene 31 als auch die Verbindung zwischen dem Lötband 40 und der zweiten Sammelschiene 32 werden durch einen leitfähigen Klebstoff 60 hergestellt. Der leitfähige Klebstoff 60 ist gewissermaßen elastisch ausgebildet, so dass durch die Verwendung des leitfähigen Klebstoffs 60 zur Herstellung der Verbindung zwischen dem Lötband 40 und der kurzen Sammelschiene 30 die ansonsten beim Herstellen der Verbindung durch das Lötband 40 auftretende Spannung in der Zelle 50 verringert und somit die Bruchrate reduziert werden kann, wodurch die Festigkeit der Verbindung zwischen dem Lötband 40 und der Zelle 50 und die Zuverlässigkeit des Zellenmoduls sichergestellt werden. Selbstverständlich kann in einem anderen Ausführungsbeispiel auch eine direkte feste Verbindung zwischen dem Lötband 40 und der kurzen Sammelschiene 30 hergestellt werden, z.B. durch Schweißen, was in der vorliegenden Anmeldung nicht speziell beschrieben wird.
  • Des Weiteren stellt die vorliegende Anmeldung ein Verfahren zum Verkapseln eines Zellenmoduls bereit, das folgende Schritte umfasst: S1, Aufbringen eines leitfähigen Klebstoffs 60 auf beide Enden des Lötbands 40, derart, dass sich der leitfähige Klebstoff 60 an beiden Enden auf beiden Seiten des Lötbands 40 befindet, und Bringen der mit dem leitfähigen Klebstoff 60 beschichteten Bereiche an beiden Enden des Lötbands 40 mit einer ersten Sammelschiene 31 der einen Zelle 50 und einer zweiten Sammelschiene 32 der anderen Zelle 50 in Kontakt. S2, Erwärmen und Druckbeaufschlagen der Kontaktstelle zwischen dem Lötband 40 und der Zelle 50, um den leitfähigen Klebstoff 60 auszuhärten. Das Zellenmodul ist einfach aufgebaut. Auch das Verkapselungsverfahren ist einfach durchzuführen. Durch die Verwendung des leitfähigen Klebstoffs 60 zur Verbindung des Lötbands 40 mit der Zelle 50 kann eine hochfeste Verbindung hergestellt werden, ohne konzentrierte Spannungen zu verursachen. Somit kann die Bruchrate stark reduziert und die Zuverlässigkeit und Qualität des Zellenmoduls gewährleistet werden.
  • Die einzelnen Merkmale der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele lassen sich beliebig kombinieren, wobei der Einfachheit der Beschreibung halber nicht alle möglichen Kombinationen angegeben wurden. Allerdings sollen solche Merkmalskombinationen, soweit sie sich nicht einander widersprechen, von der vorliegenden Beschreibung mit umfasst sein. Die vorangehend näher bzw. bis ins Einzelne beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen keine Einschränkung der Ansprüche der vorliegenden Anmeldung dar, sondern dienen lediglich der Erläuterung einiger Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung. Den durchschnittlichen Fachleuten auf diesem Gebiet wird klar sein, dass im Rahmen der vorliegenden Anmeldung eine Reihe von Abwandlungen und Verfeinerungen möglich sind, welche in den Schutzumfang der vorliegenden Anmeldung fallen. Deshalb ist der Schutzumfang der vorliegenden Anmeldung durch die beiliegenden Ansprüche definiert.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • CN 202110937779 [0001]

Claims (15)

  1. Heteroübergangszelle, umfassend ein Zellensubstrat, das eine Vorderseite und eine Rückseite aufweist, wobei sowohl die Vorderseite als auch die Rückseite des Zellensubstrats mit einer TCO-Filmschicht versehen sind, wobei auf der TCO-Filmschicht sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite des Zellensubstrats mindestens zwei Reihen von zueinander beabstandet angeordneten kurzen Sammelschienen in gleicher Anzahl vorgesehen sind, wobei die auf der Vorderseite des Zellensubstrats befindlichen kurzen Sammelschienen als erste Sammelschienen und die auf der Rückseite des Zellensubstrats befindlichen kurzen Sammelschienen als zweite Sammelschienen definiert werden, wobei das Zellensubstrat so geschnitten werden kann, dass mindestens zwei Zellenteilstücke entstehen, von denen jedes zwei einander gegenüberliegende lange Kanten und zwei einander gegenüberliegende kurze Kanten umfasst, wobei auf jedem der Zellenteilstücke eine Reihe der ersten Sammelschienen und eine Reihe der zweiten Sammelschienen vorgesehen sind, wobei die ersten Sammelschienen in der Nähe einer der langen Kanten des Zellenteilstücks und die zweiten Sammelschienen in der Nähe der anderen langen Kante des Zellenteilstücks angeordnet sind.
  2. Heteroübergangszelle nach Anspruch 1, bei der die kurzen Sammelschienen senkrecht zu den langen Kanten des Zellenteilstücks ausgerichtet sind.
  3. Heteroübergangszelle nach Anspruch 1, bei der die kurzen Sammelschienen jeweils eine entlang der kurzen Kante gemessene Länge von 0,3 mm bis 1,5 mm haben.
  4. Heteroübergangszelle nach Anspruch 1, bei der die zweiten Sammelschienen und die ersten Sammelschienen in der gleichen Anzahl bereitgestellt werden und eineindeutig zugeordnet sind, wobei die Projektion jeder der zweiten Sammelschienen auf die Vorderseite des Zellensubstrats auf derselben geraden Linie wie die Projektion der jeweils zugeordneten ersten Sammelschiene auf die Vorderseite des Zellensubstrats liegt, wobei die gerade Linie senkrecht zu den langen Kanten jedes der mindestens zwei Zellenteilstücke verläuft.
  5. Heteroübergangszelle nach Anspruch 1, bei der die Anzahl der kurzen Sammelschienen pro Reihe 4 bis 25 beträgt.
  6. Heteroübergangszelle nach Anspruch 1, bei der das Zellensubstrat die Form eines Quadrats oder eines Quadrats mit abgeschrägten Ecken auf allen Seiten hat.
  7. Verfahren zur Bearbeitung einer Heteroübergangszelle, umfassend folgende Schritte: Bereitstellen eines Zellensubstrats, das eine Vorderseite und eine Rückseite aufweist, wobei sowohl die Vorderseite als auch die Rückseite des Zellensubstrats mit einer TCO-Filmschicht versehen sind; Aufdrucken mindestens zweier Reihen von zueinander beabstandet angeordneten kurzen Sammelschienen in gleicher Anzahl auf die TCO-Filmschicht sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite des Zellensubstrats, wobei die auf der Vorderseite des Zellensubstrats befindlichen kurzen Sammelschienen als erste Sammelschienen und die auf der Rückseite des Zellensubstrats befindlichen kurzen Sammelschienen als zweite Sammelschienen definiert werden; Zerschneiden des Zellensubstrats in mindestens zwei Zellenteilstücke, von denen jedes zwei einander gegenüberliegende lange Kanten und zwei einander gegenüberliegende kurze Kanten umfasst; Anordnen einer Reihe der ersten Sammelschienen und einer Reihe der zweiten Sammelschienen auf jedem der Zellenteilstücke, derart, dass sich die ersten Sammelschienen in der Nähe einer der langen Kanten des Zellenteilstücks und die zweiten Sammelschienen in der Nähe der anderen langen Kante des Zellenteilstücks befinden.
  8. Zellenmodul, umfassend mehrere Zellen und mehrere Lötbänder, wobei es sich bei der Zelle um ein Zellenteilstück handelt, das durch Schneiden einer Heteroübergangszelle erzeugt wird, wobei die Heteroübergangszelle ein Zellensubstrat umfasst, das eine Vorderseite und eine Rückseite aufweist, wobei sowohl die Vorderseite als auch die Rückseite des Zellensubstrats mit einer TCO-Filmschicht versehen sind, wobei auf der TCO-Filmschicht sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite des Zellensubstrats mindestens zwei Reihen von zueinander beabstandet angeordneten kurzen Sammelschienen in gleicher Anzahl vorgesehen sind, wobei die auf der Vorderseite des Zellensubstrats befindlichen kurzen Sammelschienen als erste Sammelschienen und die auf der Rückseite des Zellensubstrats befindlichen kurzen Sammelschienen als zweite Sammelschienen definiert werden, wobei das Zellensubstrat so geschnitten wird, dass mindestens zwei Zellenteilstücke entstehen, von denen jedes zwei einander gegenüberliegende lange Kanten und zwei einander gegenüberliegende kurze Kanten umfasst, wobei auf jedem der Zellenteilstücke eine Reihe der ersten Sammelschienen und eine Reihe der zweiten Sammelschienen vorgesehen sind, wobei die ersten Sammelschienen in der Nähe einer der langen Kanten des Zellenteilstücks und die zweiten Sammelschienen in der Nähe der anderen langen Kante des Zellenteilstücks angeordnet sind, wobei die Lötbänder an ihren beiden Enden mit den ersten Sammelschienen und den zweiten Sammelschienen verschiedener Zellen verbunden sind, um so die mehreren Zellen in Reihe zu schalten.
  9. Zellenmodul nach Anspruch 8, bei dem das Lötband durch einen leitfähigen Klebstoff mit der kurzen Sammelschiene verbunden ist.
  10. Zellenmodul nach Anspruch 8, bei dem das Lötband direkt mit der kurzen Sammelschiene fest verbunden ist.
  11. Zellenmodul nach Anspruch 8, bei dem die kurzen Sammelschienen senkrecht zu den langen Kanten des Zellenteilstücks ausgerichtet sind.
  12. Zellenmodul nach Anspruch 8, bei dem die kurzen Sammelschienen jeweils eine entlang der kurzen Kante gemessene Länge von 0,3 mm bis 1,5 mm haben.
  13. Zellenmodul nach Anspruch 8, bei dem die zweiten Sammelschienen und die ersten Sammelschienen in der gleichen Anzahl bereitgestellt werden und eineindeutig zugeordnet sind, wobei die Projektion jeder der zweiten Sammelschienen auf die Vorderseite des Zellensubstrats auf derselben geraden Linie wie die Projektion der jeweils zugeordneten ersten Sammelschiene auf die Vorderseite des Zellensubstrats liegt, wobei die gerade Linie senkrecht zu den langen Kanten jedes der mindestens zwei Zellenteilstücke verläuft.
  14. Zellenmodul nach Anspruch 8, bei dem die Anzahl der kurzen Sammelschienen pro Reihe 4 bis 25 beträgt.
  15. Zellenmodul nach Anspruch 8, bei dem das Zellensubstrat die Form eines Quadrats oder eines Quadrats mit abgeschrägten Ecken auf allen Seiten hat.
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