DE202011110751U1

DE202011110751U1 - Solar cell with metallic contact bands

Info

Publication number: DE202011110751U1
Application number: DE202011110751.9U
Authority: DE
Original assignee: Solarwatt GmbH
Current assignee: Solarwatt GmbH
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2016-01-27
Anticipated expiration: 2021-03-31
Also published as: DE102011001673A1

Abstract

Solarzelle (1) mit metallischen Kontaktbändern (3; 4) mit Lötverbindungen zur Kontaktierung des Siliziummaterials (2) auf der Vorderseite (7) und auf der Rückseite (8) mit verlöteten Abschnitten (5) und nicht verlöteten Abschnitten (6), wobei die verlöteten Abschnitte (5) auf der Vorderseite (7) und die verlöteten Abschnitte (5‘) auf der Rückseite (8) des Siliziummaterials (2) der Solarzelle (1) bei deckungsgleich gegenüberliegenden Kontaktbändern (3, 4) versetzt zueinander angeordnet sind derart, dass einem verlöteten Abschnitt (5) auf der Vorderseite (7) des Siliziummaterials (2) kein symmetrisch verlöteter Abschnitt (5‘) auf der Rückseite (8) gegenüber angeordnet ist, wobei die verlöteten Abschnitte (5 und 5‘) auf unterschiedlichen gedachten Linien (9; 10) angeordnet sind, oder dass die auf der Vorderseite (7) und der Rückseite (8) des Siliziummaterials (2) der Solarzelle (1) angeordneten metallischen Kontaktbändern (3; 4) nicht deckungsgleich seitlich versetzt parallel angeordnet sind derart, dass einem auf der Vorderseite (7) angeordnetem metallischen Kontaktband (3) kein metallisches Kontaktband (4) auf der Rückseite (8) gegenüber angeordnet ist, und die verlöteten Abschnitte (5 und 5‘) parallel zueinander auf einer gedachten Linie (9; 10) angeordnet sind, oder dass die auf der Vorderseite (7) und der Rückseite (8) des Siliziummaterials (2) der Solarzelle (1) angeordneten metallischen Kontaktbändern (3; 4) nicht deckungsgleich seitlich versetzt parallel angeordnet sind, so dass einem auf der Vorderseite (7) angeordnetem metallischen Kontaktband (3) kein metallisches Kontaktband (4) auf der Rückseite (8) gegenüber angeordnet ist, und die verlöteten Abschnitte (5 und 5‘) versetzt zueinander auf unterschiedlichen gedachten Linien (9; 10) nicht deckungsgleich zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der verlöteten Abschnitte (5) der metallischen Kontaktbänder (3) auf der Vorderseite (7) und die Länge der verlöteten Abschnitte (5‘) der metallischen Kontaktbänder (4) auf der Rückseite (8) des Siliziummaterials (2) unterschiedlich ausgebildet sind.Solar cell (1) with metallic contact strips (3; 4) with solder joints for contacting the silicon material (2) on the front side (7) and on the rear side (8) with soldered sections (5) and non - soldered sections (6) soldered portions (5) on the front side (7) and the soldered portions (5 ') on the back (8) of the silicon material (2) of the solar cell (1) are arranged offset from each other with congruent opposing contact bands (3, 4) that a soldered portion (5) on the front side (7) of the silicon material (2) no symmetrically soldered portion (5 ') on the back (8) is arranged opposite, wherein the soldered portions (5 and 5') on different imaginary lines (9; 10) are arranged, or that on the front side (7) and the rear side (8) of the silicon material (2) of the solar cell (1) arranged metallic contact strips (3; 4) do not offset laterally congruent are arranged in parallel such that a metallic contact strip (3) arranged on the front side (7) is not arranged opposite a metallic contact strip (4) on the rear side (8), and the soldered sections (5 and 5 ') are parallel to one another imaginary line (9; 10) are arranged, or that on the front side (7) and the rear side (8) of the silicon material (2) of the solar cell (1) arranged metallic contact strips (3; 4) are not arranged congruent laterally offset parallel, so that one on no metallic contact strip (4) on the back (8) is arranged opposite the front side (7) arranged metallic contact strip (3), and the soldered portions (5 and 5 ') offset to each other on different imaginary lines (9; 10) not congruent are arranged to one another, characterized in that the length of the soldered portions (5) of the metallic contact strips (3) on the front side (7) and the length of the soldered portions (5 ') of the metallic contact strips (4) on the back (8) of the silicon material (2) are formed differently.

Description

Die Erfindung betrifft eine Solarzelle mit metallischen Kontaktbändern, wobei zwischen einer Solarzellenoberfläche und den metallischen Kontaktbändern verlötete Abschnitte und nicht verlötete Abschnitten auf der Vorderseite und der Rückseite der Solarzelle angeordnet sind.The invention relates to a solar cell with metallic contact strips, wherein between a solar cell surface and the metallic contact strips soldered portions and non-soldered portions on the front and the back of the solar cell are arranged.

Solche Solarzellen mit Lötverbindungen der Kontaktbänder dienen der Ausbildung von Kontaktierungs- und Stromsammelelektroden für Solarzellen, die auf den flachen Seiten der Solarzelle, der Vorder- und der Rückseite, im wesentlichen parallel angeordnete Stromsammelfinger aufweisen und Reihen aus einzelnen Verbindungspunkten zur Aufnahme aufgelöteter Kontaktbänder aus Metall, wie beispielsweise insbesondere aus Kupfer oder Aluminium, zur Abführung von elektrischem Strom aus der aktiven Fläche der Solarzelle bilden.Such solar cells with solder joints of the contact strips serve to form contacting and current collecting electrodes for solar cells, which have on the flat sides of the solar cell, the front and the back, substantially parallel current collecting fingers and rows of individual connection points for receiving soldered contact strips of metal, such as in particular of copper or aluminum, for the discharge of electric current from the active surface of the solar cell form.

Beim Verlöten eines metallischen Kontaktbandes mit einer aus einem Siliziumwafer hergestellten Solarzelle besteht das Problem, dass es aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Siliziummaterial und dem Verbindermaterial zu erheblichen mechanischen Spannungen kommt, die entweder zu einer Verformung und/oder einer mechanischen Beschädigung, wie z. B. zu Mikrorissen oder Mikroausbrüchen aus dem flächigen Siliziummaterial der Solarzelle führen können. Dadurch kann die Stromausbeute dieser Solarzelle dauerhaft erheblich verringert werden.When soldering a metallic contact strip with a solar cell made of a silicon wafer, there is the problem that due to the different thermal expansion coefficients between the silicon material and the connector material to considerable mechanical stresses, resulting in either deformation and / or mechanical damage such. B. can lead to microcracks or micro-bursts from the planar silicon material of the solar cell. As a result, the current efficiency of this solar cell can be significantly reduced permanently.

Bei herkömmlichen kristallinen Silizium-Solarzellen werden auf der Vorderseite, bevorzugt mittels Siebdruck, Kontaktierungs- und Stromsammelelektroden aufgedruckt, über welche die in der Zelle durch Lichteinstrahlung erzeugten Ladungsträger abgeleitet werden können. Die Elektroden bestehen aus dünnen parallelen Fingern im Abstand weniger Millimeter sowie zwei oder mehr im wesentlichen senkrecht dazu angeordneten Sammelschienen, den sogenannten Busbars. Bei den bekannten Ausbildungen hat sich gezeigt, dass während des Lötens die thermische Ausdehnung, beispielsweise beim Einsatz von Kupfer, erheblich höher ist als die des verwendeten Siliziums der Solarzelle. Die Lötstelle erstarrt, sobald die Temperatur unter den Schmelzpunkt des Lötmaterials fällt. Die Löttemperaturen können je nach eingesetztem Lötwerkstoff zwischen ca. 150 °C bis etwa 270 °C betragen. Die beiden Materialien Kupfer und Silizium sind bei dieser Temperatur in Abhängigkeit von Ihren Ausdehnungskoeffizienten entsprechend weit ausgedehnt und werden im Moment des Erstarrens des Lötwerkstoffes mechanisch fest miteinander verbunden. Anschließend kühlt die Verbindungsstelle danach auf die umgebende Raumtemperatur ab. Hierbei treten erhebliche Spannungen zwischen dem Material des Kontaktbandes und dem Silizium auf. Im praktischen Dauerbetrieb werden diese Verbindungen einem weiteren ständigen temperaturbedingten Spannungsstress unterworfen. Die Temperaturunterschiede in einer auf einem Dach installierten Solarzelle können gegebenenfalls bis zu 100 °C betragen, da sich im Winter die Solarmodule, in denen die Solarzellen eingebaut sind, durchaus auf bis zu –20 °C abkühlen können. Da sich das Kupfer stärker zusammen zieht als das Silizium, treten durch diese mechanische Spannungen folgende Probleme auf:

– Ausbrüche im Silizium unterhalb der Stromsammelschiene (silicium crattering) beim eigentlichen thermischen Lötprozess oder später beim Freilanddauerbetrieb,
– die Zelle verformt sich (warping) bis hin zum Bruch oder es kommt zu deren Schädigung bereits direkt bei der Lötung, dem Einlaminieren der Zellen, oder dann später beim Einsatz unter Freilandbedingungen.

In conventional crystalline silicon solar cells, contacting and current collecting electrodes are printed on the front side, preferably by screen printing, over which the charge carriers generated in the cell by light irradiation can be dissipated. The electrodes consist of thin parallel fingers at a distance of a few millimeters and two or more busbars arranged substantially perpendicular thereto. In the known embodiments, it has been found that the thermal expansion during soldering, for example when using copper, is considerably higher than that of the silicon used in the solar cell. The solder joint solidifies as soon as the temperature drops below the melting point of the solder material. Depending on the soldering material used, the soldering temperatures can be between approx. 150 ° C to approx. 270 ° C. The two materials copper and silicon are correspondingly extended at this temperature depending on their expansion coefficients and are mechanically bonded together at the moment of solidification of the soldering material. Subsequently, the junction then cools to the ambient room temperature. In this case, considerable stresses occur between the material of the contact strip and the silicon. In practical continuous operation, these compounds are subjected to a further constant temperature-induced stress stress. The temperature differences in a solar cell installed on a roof may possibly be up to 100 ° C, since in winter, the solar modules, in which the solar cells are installed, can cool down to -20 ° C. Since the copper contracts more strongly than the silicon, these mechanical stresses cause the following problems:

- Eruptions in the silicon below the current busbar (silicon crattering) during the actual thermal soldering process or later in outdoor continuous operation,
- The cell deforms (warping) to breakage or it comes to their damage already directly in the soldering, the lamination of the cells, or later in use under field conditions.

Diese Probleme treten verstärkt auf, je dünner die eingesetzten Solarzellen ausgebildet werden. Die Zelldicke einer Solarzelle lag vor einigen Jahren noch bei 300 μm, beträgt nach dem aktuellen Stand der Technik aus Kostengründen nur noch 180 bis 200 µm und wird zukünftig voraussichtlich nur noch bei ca. 100 bis 150 µm liegen.These problems occur increasingly, the thinner the solar cells used are formed. The cell thickness of a solar cell was a few years ago at 300 microns, is based on the current state of the art for cost reasons, only 180 to 200 microns and is expected to be only about 100 to 150 microns in the future.

In der Photovoltaikindustrie finden vorrangig folgende Lötverfahren Anwendung:

a) Infrarotlöten (kontaktlos)
b) Heißluftlöten (kontaktlos)
c) Flammlöten (kontaktlos)
d) Induktionslöten (kontaktlos)
e) Stempel-Löten (Kontaktlöten mit heißer Lötspitze, Lötbügel, o. ä.)
f) Laserlöten (kontaktlos)

In the photovoltaic industry, the following soldering methods are primarily used:

a) Infrared soldering (contactless)
b) hot air soldering (contactless)
c) flame soldering (contactless)
d) Induction soldering (contactless)
e) Stamp soldering (contact soldering with hot soldering tip, soldering iron, etc.)
f) laser soldering (contactless)

Bei den Verfahren nach a), b) werden die jeweilig aufgedruckten Stromsammelschienen (Kontaktfinger) grundsätzlich kontinuierlich über die gesamte Länge der Solarzelle mit dem aufzulötenden Kontaktband verbunden.In the methods according to a), b), the respectively printed current busbars (contact fingers) are connected in principle continuously over the entire length of the solar cell with the contact band to be soldered.

Bei den Verfahren nach c), d), e) kann alternativ zu einer kontinuierlichen Lötung eine Lötung in einzelnen Zonen erreicht werden, woraus jedoch ein erhöhter Aufwand resultiert. Dazu wird das Kontaktband über eine Länge von beispielsweise 30 mm verlötet, danach bleibt eine Länge von beispielsweise 30 Millimeter frei von Verlötung, darauf folgt wiederum die nächste verlötete Zone.In the processes according to c), d), e), as an alternative to continuous soldering, soldering in individual zones can be achieved, but this results in increased expense. For this purpose, the contact strip is soldered over a length of, for example, 30 mm, after which a length of, for example, 30 mm remains free of soldering, this in turn is followed by the next soldered zone.

Lediglich mit dem Verfahren f) ist eine punktgenaue Lötung mit definierten Abmessungen möglich. Dabei kann jedoch immer nur ein Lötpunkt nach dem anderen gesetzt werden, so dass für den Lötprozess ein deutlich vergrößerter Zeitaufwand besteht, was die Herstellung verteuert. Mehr als eine bestimmte relativ kleine Menge Lötpunkte pro Zelle sind hierbei wirtschaftlich nicht sinnvoll, so dass auch hier die unverlöteten Zonen relativ lang sind, was zu einem erhöhten Serienwiderstand der mit dem Kontaktband verlöteten Zelle führt.Only with the method f) a pinpoint soldering with defined dimensions is possible. However, only one soldering point after the other can be set, so that for the soldering process a significantly increased amount of time exists, which makes the production more expensive. More than a certain relatively small amount of solder pads per cell are not economically viable here, so that the unsoldered zones are also relatively long here, which leads to an increased series resistance of the cell soldered to the contact band.

Verfahren zur Schaffung einer Lötverbindung zwischen Solarzelle und Kontaktband sind nach dem Stand der Technik bekannt. So beschreibt die Druckschrift DE 36 12 269 A1 eine Verbindungsart, die durch Weichlöten erfolgt. Dazu wird die lichtempfindliche Seite der Solarzelle mit einer Lichtquelle bestrahlt und erwärmt. In der Folge kann der Temperaturunterschied, der beim Löten zwischen der Schmelztemperatur des Lots und der Raumtemperatur, entsprechend der Temperatur der Solarzelle, besteht, vermindert werden. Da jedoch im Einsatz bei tiefen Temperaturen der Temperaturunterschied auch weiterhin sehr groß ist, kann das vorgeschlagene Verfahren keine dauerhafte Sicherheit gegen Langzeitschäden schaffen, die durch mechanische Spannungen, resultierend aus den unterschiedlichen Ausdehnungen der miteinander verlöteten Materialien bei tiefen Außentemperaturen, hervorgerufen werden. Mittlerweile wird eine Lebensdauergarantie von bis zu 25 Jahren für installierte Solarmodule gefordert. Zwar funktionieren die Solarmodule durchaus in der Regel über die geforderte Zeit, allerdings treten zwischenzeitlich durch die vorstehend beschriebenen Probleme Einschränkungen in der Leistungsausbeute auf.Methods for providing a solder joint between solar cell and contact band are known in the art. This is how the document describes DE 36 12 269 A1 a type of connection that is made by soldering. For this purpose, the photosensitive side of the solar cell is irradiated with a light source and heated. As a result, the temperature difference that exists during soldering between the melting temperature of the solder and the room temperature, corresponding to the temperature of the solar cell, can be reduced. However, since in use at low temperatures, the temperature difference continues to be very large, the proposed method can not provide lasting security against long-term damage caused by mechanical stresses resulting from the different extents of the materials soldered together at low outside temperatures. Meanwhile, a lifetime warranty of up to 25 years for installed solar modules is required. Although the solar modules generally work well over the required time, however, occur in the meantime by the problems described above, restrictions on the power output.

Die Druckschrift DE 32 37 391 A1 beschreibt eine Verbindung zwischen einer Sammelschiene (Kontaktband) und einer Solarzelle, die durch ein haftungsvermittelndes Material benachbart zur Lötstelle erfolgt. Beim nachfolgenden Eintauchen in ein Lotbad wird das flüssige Lot durch die Kapillarwirkung im Lötbereich zwischen Solarzelle und Sammelschiene (Kontaktband) gezogen. Hierbei wird die gesamte Unterseite der Sammelschiene mechanisch und elektrisch leitend mit der Solarzellenoberfläche verbunden. Das haftungsvermittelnde Material verhindert zugleich, dass das Lot nach außerhalb der vorgesehenen diskreten Bereiche verläuft und unerwünschte Abdeckungen der aktiven stromerzeugenden Bereiche auftreten können.The publication DE 32 37 391 A1 describes a connection between a bus bar (contact band) and a solar cell, which is made by an adhesion-promoting material adjacent to the solder joint. During the subsequent immersion in a solder bath, the liquid solder is drawn by the capillary action in the soldering area between the solar cell and the busbar (contact strip). Here, the entire bottom of the busbar is mechanically and electrically connected to the solar cell surface. At the same time, the adhesion-promoting material prevents the solder from going outside the intended discrete areas and from undesired covering of the active power-generating areas.

In der Druckschrift DE 10 2007 062 689 A1 wird das Problem der mechanischen Spannungen, hervorgerufen durch die Temperaturunterschiede, beim Löten bereits erkannt. Das hier beschriebene Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass nur einzelne Lötpunkte auf einer Seite gesetzt werden. Alle Punkte werden dabei gleichzeitig in einem Arbeitsschritt gelötet. Somit ist die Zahl der Kontaktstellen auf einzelne Lötpunkte reduziert, wobei der Abstand der Kontaktstellen untereinander durch Abwinklungen der Sammelfinger erhöht ausgebildet ist und der dazwischen befindliche Bereich weist zusätzlich nach außen gerichtete Dehnungsschlaufen auf Die Reduktion der Lötpunkte wird jedoch nur durch einen erhöhten Aufwand möglich, indem mehrere Fingerelektroden abgewinkelt und punktuell zusammengeführt werden, die dadurch zumindest bereichsweise keinen gleichmäßigen Verlauf über der Oberfläche der Solarzelle mehr aufweisen.In the publication DE 10 2007 062 689 A1 the problem of mechanical stresses caused by the temperature differences is already recognized during soldering. The method described here is characterized in that only individual solder points are set on one side. All points are soldered simultaneously in one work step. Thus, the number of contact points is reduced to individual solder points, wherein the distance of the contact points with each other by bends of the collection finger is formed increased and the area located therebetween additionally has outwardly directed expansion loops. However, the reduction of the solder points is possible only by an increased effort by several finger electrodes are angled and brought together selectively, thereby at least partially have no uniform course over the surface of the solar cell more.

Weiterhin ist ein Verfahren zur Verbesserung der Elastizität der Verbindungspunkte beschrieben. Dies erfolgt durch deren Erhöhung, indem mehr elastische Siebdruckpaste aufgetragen wird. Hieraus erwächst ein erhöhter Aufwand bei der Aufbringung der Siebdruckpaste und die Einführung einer praktisch dritten Dimension beim Siebdruck. Der Vorteil der kurzen Aufdruckzeit mit der Siebdruckpaste wird hierdurch wieder aufgehoben. Zudem verschlechtert sich zudem der dauerhafte Halt der Sammelschiene auf der Solarzellenoberfläche. Bedingt durch den hohen Silberanteil in der Siebdruckpaste ist diese Lösung zudem in der Großserienfertigung ziemlich teuer.Furthermore, a method for improving the elasticity of the connection points is described. This is done by increasing it by applying more elastic screen printing paste. This results in an increased effort in the application of the screen printing paste and the introduction of a practically third dimension in screen printing. The advantage of the short printing time with the screen printing paste is thereby canceled. In addition, the permanent hold of the busbar on the solar cell surface also deteriorates. Due to the high silver content in the screen printing paste, this solution is also quite expensive in mass production.

Die Druckschrift DE 10 2008 002 954 A1 offenbart eine andere Art Verbinder (Kontaktband), der über verschiedenartig ausgebildete Stützstellen auf der Solarzelle befestigt wird, um die auf den Verbinder einwirkenden Zugkräfte aufzunehmen. Durch das Vorsehen einer gesonderten Stützstelle erhöht sich der Aufwand zur Fertigung der Solarzelle ebenfalls beträchtlich und ist dadurch teurer als andere Lösungen.The publication DE 10 2008 002 954 A1 discloses another type of connector (contact band) which is fastened to the solar cell via variously formed support points in order to absorb the tensile forces acting on the connector. By providing a separate support point, the cost of manufacturing the solar cell also increases considerably and is therefore more expensive than other solutions.

Die Druckschrift EP 2 148 376 A2 beschreibt ein Kontaktband, das mit einem thermisch aktivierbaren, leitfähigen Kleber befestigt wird, der thermisch aushärtet. Gemäß dem Vorschlag dieser Druckschrift erfolgt die Erwärmung nunmehr durch das Durchleiten eines Kurzschlussstroms durch das Kontaktband und/oder durch das gezielte Erwärmen des Kontaktbandes durch wärmeleitendes und elektrisch isoliertes Auflegen eines elektrischen Widerstandsheizelements auf das Kontaktband und das nachfolgende Durchleiten eines zusätzlichen Heizstroms durch das Widerstandsheizelement. Auch dieses Verfahren ist zeit- und kostenintensiv.The publication EP 2 148 376 A2 describes a contact band that is attached with a thermally activatable conductive adhesive that thermally cures. According to the proposal of this document, the heating is now carried out by passing a short-circuit current through the contact band and / or by the targeted heating of the contact band by heat-conducting and electrically insulated placing an electrical resistance on the contact band and the subsequent passage of an additional heating current through the resistance. Again, this process is time consuming and costly.

Dem vorliegenden Stand der Technik ist es gemeinsam, dass ein Schutz der Solarzelle vor temperaturbedingten Spannungen im Bereich der Lötstellen, insbesondere auch bei der Abkühlung unter dem Einfluss niedriger Außentemperaturen im Einsatz, nicht dauerhaft gegeben ist. Vor allem wirft die bei modernen Solarzellen vorhandene Kontaktierung durch beidseitig angebrachte Kontakte, Vorderseitenkontakte und Rückseitenkontakte, Probleme auf. Durch die erforderliche Anordnung von Lötstellen auf beiden Seiten der Solarzelle wird das Material der Solarzelle regelrecht zwischen zwei Lötstellen oder größeren Lötstrecken eingespannt und einer erheblichen mechanischen Spannung ausgesetzt, woraus eine besonders hohe mechanische Materialbelastung sowohl beim einmal stattfindenden thermischen Lötprozess als auch unter Witterungsbedingungen im Freilanddauereinsatz resultiert.It is common to the present state of the art that protection of the solar cell from temperature-induced stresses in the area of the solder joints, in particular also during cooling under the influence of low outside temperatures during use, is not permanent. Above all, the existing contact with modern solar cells caused by contacts on both sides, front side contacts and back contacts, poses problems. Due to the required arrangement of solder joints on both sides of the solar cell, the material of the solar cell is literally clamped between two solder joints or larger solder joints and one exposed to considerable mechanical stress, resulting in a particularly high mechanical material loading both in the once-taking thermal soldering process as well as under outdoor conditions in the outdoor use.

Zum gattungsbildenden Stand der Technik sei noch auf die DE 10 2010 004 004 A1 sowie die US 2011/0297224 A1 aufmerksam gemacht.The genre-forming state of the art is still on the DE 10 2010 004 004 A1 as well as the US 2011/0297224 A1 made aware.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Solarzelle mit metallischen Kontaktbändern und Lötverbindungen auf beiden Seiten zwischen den Kontaktbändern innerhalb einer Solarzelle zu schaffen, die die mechanische Belastung der Solarzelle durch thermische Spannungen bei der Fertigung und zusätzlich während des Freilanddauerbetriebs weitgehend reduziert, dabei insbesondere während des Lötvorganges hohe mechanische Spannungen auf das hochsensible Siliziummaterial weitgehend vermeidet und sich die Leistungsausbeute über die gesamte Lebensdauer eines Solarmoduls insgesamt verbessert.The object of the invention is therefore to provide a solar cell with metallic contact strips and solder joints on both sides between the contact strips within a solar cell, which largely reduces the mechanical stress of the solar cell by thermal stresses during manufacturing and during outdoor operation, in particular during the Soldering largely avoids high mechanical stresses on the highly sensitive silicon material and improves the overall performance over the entire life of a solar module.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Solarzelle 1 mit neuartig verlöteten metallischen Kontaktbändern 3 und 4, wobei die metallischen Kontaktbänder 3, 4 innerhalb einer Solarzelle 1 mit kurzen verlöteten Abschnitten 5 und 5' und nicht verlöteten Abschnitten 6 und 6' sowohl auf der Vorderseite 7 als auch auf der Rückseite 8, d. h. auf beiden Flachseiten des Siliziummaterials 2 versehen sind. Dabei sind die verlöteten Abschnitte 5 auf der Vorderseite 7 und die verlöteten Abschnitte 5' auf der Rückseite 8 des Siliziummaterials 2 der Solarzelle 1 bei deckungsgleich gegenüberliegenden Kontaktbändern 3, 4 versetzt zueinander angeordnet, so dass einem verlöteten Abschnitt 5 auf der Vorderseite 7 des Siliziummaterials 2 kein symmetrisch verlöteter Abschnitt 5' auf der Rückseite 8 gegenüber angeordnet ist, wobei die verlöteten Abschnitte 5 und 5' auf unterschiedlichen gedachten Linien [Lötflächenfluchtlinie Vorderseite 9 und Lötflächenfluchtlinie Rückseite 10 sind nicht deckungsgleich zueinander] angeordnet sind. Gleichfalls können die auf der Vorderseite 7 und der Rückseite 8 des Siliziummaterials 2 der Solarzelle 1 angeordneten metallischen Kontaktbänder 3 und 4 nicht deckungsgleich seitlich versetzt parallel angeordnet sein, so dass einem auf der Vorderseite 7 angeordnetem metallischen Kontaktband 3 kein metallisches Kontaktband 4 auf der Rückseite 8 gegenüber angeordnet ist. Hier sind die verlöteten Abschnitte 5 und 5' parallel zueinander auf einer gedachten Linie [Lötflächenfluchtlinie Vorderseite 9 und Lötflächenfluchtlinie Rückseite 10 sind deckungsgleich] angeordnet. Es ist auch möglich, dass die auf der Vorderseite 7 und der Rückseite 8 des Siliziummaterials 2 der Solarzelle 1 angeordneten metallischen Kontaktbänder 3 und 4 nicht deckungsgleich seitlich versetzt parallel angeordnet sind, so dass einem auf der Vorderseite 7 angeordnetem metallischen Kontaktband 3 kein metallisches Kontaktband 4 auf der Rückseite 8 gegenüber angeordnet ist. Bei dieser erfindungsgemäßen Ausführung sind die verlöteten Abschnitte 5 und 5' versetzt zueinander auf unterschiedlichen gedachten Linien [Lötflächenfluchtlinie Vorderseite 9 und Lötflächenfluchtlinie Rückseite 10 sind nicht deckungsgleich zueinander] angeordnet. Bei dieser dritten Ausführung ist eine optimale Anordnung aller einzelnen Lötverbindungen einer Solarzelle 1 sowohl auf der Vorderseite 7 und auch auf der Rückseite 8 gegeben, so dass die Bimetalleffekte der einzelnen Lötverbindungen d. h. der verlöteten Abschnitte 5 und 5' sich nicht gegenseitig beeinflussen können. Es ist auch möglich diese drei Ausführungen und Anordnungen untereinander zu kombinieren. Die verlöteten Abschnitte 5 und 5' sind dabei so klein gewählt, dass innerhalb der Lötverbindung bedingt durch die Ausdehnung des verlöteten Abschnitts 5 bzw. 5' nur geringe punktuell wirkende mechanische Spannungen auf das Siliziummaterial der Solarzelle 1 auftreten. Es handelt sich dabei praktisch um nahezu punktförmige Lötverbindungen. Durch die neuartige Anordnung der kleinen verlöteten Abschnitte 5 und 5' in der Weise, dass diese sich auf beiden Seiten der Solarzelle 1 nicht direkt gegenüberstehen, sondern versetzt zueinander angeordnet sind, werden insbesondere Spannungen auf das aktive Siliziummaterial 2 zuverlässig vermieden. Kommt es nämlich innerhalb des verlöteten Abschnitts zu Spannungen, wirken diese nur auf der einen Seite der Solarzelle 1 auf der die Lötverbindung mit dem verlöteten Abschnitt 5 bzw. 5' angeordnet ist, so dass das Material der Solarzelle, in der Regel Silizium, der Spannung im Bereich der Lötverbindung durch Biegung (Bimetalleffekt) nachgeben kann und somit die Spannung zum großen Teil im Siliziummaterial 2 selbst abgebaut bzw. durch die Biegung des Siliziummaterials 2 abgebaut wird. Eine mechanische Schädigung der Solarzelle wird damit effektiv und auf einfache Weise dauerhaft vermieden. Auch bei großen Temperaturunterschieden innerhalb der Solarzelle 1, wie sie witterungsbedingt im Dauerbetrieb der Solarzelle 1 immer wieder auftreten können, kann der Bimetalleffekt über sehr lange Zeiträume wiederholt wirken, ohne dass eine mechanische Beschädigung der Solarzelle 1 erfolgt, da das Siliziummaterial 2 nicht zwischen zwei sich symmetrisch gegenüberliegenden verlöteten Abschnitten eingespannt ist. Sind die metallischen Kontaktbänder 3 und 4 seitlich versetzt parallel zueinander angeordnet, sollte der seitliche Abstand der beiden nicht deckungsgleich angeordneten Kontaktbänder 3 und 4 so groß sein, dass auch hier der Bimetalleffekt wirken kann, ohne mechanische Schäden zu verursachen. Durch diesen Linienversatz der Kontaktbänder 3 und 4 wird, ungeachtet der Position der einzelnen Lötstellen, ebenfalls von vornherein vermieden, dass sich Lötverbindungen 2 auf beiden Seiten der Solarzelle 1 symmetrisch gegenüberliegen und damit eine Biegung der Solarzelle verhindern bzw. erschweren und diese Stellen erheblichen mechanischen Spannungen aussetzen. Durch die genaue vorher festlegbare Positionierung der verlöteten Abschnitte 5 und 5' der Lötverbindungen ist es nunmehr unbedenklich, welche Position die metallischen Kontaktbänder 3, 4 auf Vorderseite 7 und der Rückseite 8 zueinander einnehmen. Selbst wenn diese einander deckungsgleich gegenüber liegen, wird durch die exakte Positionierung der verlöteten Abschnitte zuverlässig vermieden, dass sich die verlöteten Abschnitte 5 auf der Vorderseite 7 und die verlöteten Abschnitte 5' auf der Rückseite 8, d. h. auf den beiden Seiten der Solarzelle direkt symmetrisch gegenüberliegen.The object is achieved by a solar cell 1 with newly soldered metallic contact strips 3 and 4 , wherein the metallic contact bands 3 . 4 inside a solar cell 1 with short soldered sections 5 and 5 ' and not soldered sections 6 and 6 ' both on the front 7 as well as on the back 8th ie on both flat sides of the silicon material 2 are provided. Here are the soldered sections 5 on the front side 7 and the soldered sections 5 ' on the back side 8th of the silicon material 2 the solar cell 1 at congruent opposite contact bands 3 . 4 offset from one another, so that a soldered section 5 on the front side 7 of the silicon material 2 no symmetrically soldered section 5 ' on the back side 8th is arranged opposite, with the soldered sections 5 and 5 ' on different imaginary lines [Solder surface line front 9 and soldering surface alignment backside 10 are not congruent to each other] are arranged. Likewise, those on the front 7 and the back 8th of the silicon material 2 the solar cell 1 arranged metallic contact strips 3 and 4 not congruent laterally offset parallel, so that one on the front 7 arranged metallic contact band 3 no metallic contact band 4 on the back side 8th is arranged opposite. Here are the soldered sections 5 and 5 ' parallel to each other on an imaginary line [Lötflächenfluchtlinie front 9 and soldering surface alignment backside 10 are congruent]. It is also possible that on the front 7 and the back 8th of the silicon material 2 the solar cell 1 arranged metallic contact strips 3 and 4 not congruent laterally offset parallel, so that one on the front 7 arranged metallic contact band 3 no metallic contact band 4 on the back side 8th is arranged opposite. In this embodiment of the invention, the soldered sections 5 and 5 ' offset to each other on different imaginary lines [Lötflächenfluchtlinie front 9 and soldering surface alignment backside 10 are not congruent to each other] arranged. In this third embodiment is an optimal arrangement of all individual solder joints of a solar cell 1 both on the front 7 and also on the back 8th given so that the bimetallic effects of the individual solder joints ie the soldered sections 5 and 5 ' can not influence each other. It is also possible to combine these three designs and arrangements with each other. The soldered sections 5 and 5 ' are chosen so small that within the solder joint due to the extension of the soldered section 5 respectively. 5 ' only slight punctually acting mechanical stresses on the silicon material of the solar cell 1 occur. These are practically almost point-shaped solder joints. Due to the novel arrangement of the small soldered sections 5 and 5 ' in the way that these are on both sides of the solar cell 1 not directly opposed, but offset from each other, in particular stresses on the active silicon material 2 reliably avoided. If it comes to tensions within the soldered section, they only act on one side of the solar cell 1 on the solder joint with the soldered section 5 respectively. 5 ' is arranged so that the material of the solar cell, usually silicon, the voltage in the region of the solder joint by bending (bimetal effect) can yield and thus the voltage in the bulk silicon material 2 itself degraded or by the bending of the silicon material 2 is reduced. A mechanical damage to the solar cell is thus effectively and easily avoided permanently. Even with large temperature differences within the solar cell 1 , as they are weather-related in continuous operation of the solar cell 1 can occur repeatedly, the bimetallic effect can be repeated over very long periods of time, without causing mechanical damage to the solar cell 1 takes place because the silicon material 2 is not clamped between two symmetrically opposite soldered sections. Are the metallic contact bands 3 and 4 arranged laterally offset parallel to each other, should the lateral distance of the two non-congruent arranged contact bands 3 and 4 so large that the bimetallic effect can work here too without causing any mechanical damage. Due to this line offset of the contact bands 3 and 4 is, regardless of the position of the individual solder joints, also avoided from the outset that solder joints 2 on both sides of the solar cell 1 symmetrical opposite and thus prevent or complicate a bending of the solar cell and these bodies subject to considerable mechanical stress. Due to the exact pre-definable positioning of the soldered sections 5 and 5 ' the solder joints, it is now harmless, which position the metallic contact strips 3 . 4 on front side 7 and the back 8th take each other. Even if these are congruent with each other, is reliably avoided by the exact positioning of the soldered portions that the soldered sections 5 on the front side 7 and the soldered sections 5 ' on the back side 8th , ie directly opposite to each other on the two sides of the solar cell.

Bei einer bestimmten Ausführungsform der Solarzelle 1 mit den neuartig verlöteten metallischen Kontaktbändern 3 und 4 kann die Länge der verlöteten Abschnitte 5 der metallischen Kontaktbänder 3 auf der Vorderseite 7 und die Länge der verlöteten Abschnitte 5' der metallischen Kontaktbänder 4 auf der Rückseite 8 des Siliziummaterials 2 jeweils unterschiedlich lang und/oder breit ausgebildet sein. Hier sind die verlöteten Abschnitte 5 und 5' dann nicht mehr punktförmig ausgebildet. Dadurch kann die kontaktierte Fläche auf der Vorderseite und der Rückseite des Siliziummaterials universell in der Größe variiert werden.In a particular embodiment of the solar cell 1 with the newly soldered metallic contact strips 3 and 4 can change the length of the soldered sections 5 the metallic contact bands 3 on the front side 7 and the length of the soldered sections 5 ' the metallic contact bands 4 on the back side 8th of the silicon material 2 each be different in length and / or wide. Here are the soldered sections 5 and 5 ' then no longer punctiform. Thereby, the contacted area on the front side and the back side of the silicon material can be universally varied in size.

Es ist auch möglich eine Solarzelle 1 mit metallischen Kontaktbändern 3 und 4 so auszubilden, dass die Länge der verlöteten Abschnitte 5 der metallischen Kontaktbänder 3 auf der Vorderseite 7 und die Länge der verlöteten Abschnitte 5' der metallischen Kontaktbänder 4 auf der Rückseite 8 des Siliziummaterials 2 bei Anordnung der verlöteten Abschnitte 5 und 5' auf unterschiedlich gedachten Linien [Lötflächenfluchtlinie Vorderseite 9 und Lötflächenfluchtlinie Rückseite 10 sind nicht deckungsgleich zueinander] im Schnitt betrachtet so ausgebildet sind, dass die Enden der verlöteten Abschnitte 5 und 5' sich jeweils überdecken, genau miteinander abschließen oder zwischen den Enden ein definierter Abstand ausgebildet ist. Hier sind die verlöteten Abschnitte 5 und 5' dann streifenförmig ausgebildet. Dadurch kann die kontaktierte Fläche auf der Vorderseite und der Rückseite des Siliziummaterials ebenfalls universell in der Größe variiert werden.It is also possible a solar cell 1 with metallic contact bands 3 and 4 so as to train the length of the soldered sections 5 the metallic contact bands 3 on the front side 7 and the length of the soldered sections 5 ' the metallic contact bands 4 on the back side 8th of the silicon material 2 in the arrangement of the soldered sections 5 and 5 ' on different imaginary lines [Solder surface line front 9 and soldering surface alignment backside 10 are not congruent to each other] viewed in section are formed so that the ends of the sections soldered 5 and 5 ' cover each other, exactly complete with each other or between the ends of a defined distance is formed. Here are the soldered sections 5 and 5 ' then formed strip-shaped. As a result, the contacted area on the front side and the rear side of the silicon material can also be varied universally in size.

Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die elektrisch leitfähigen Verbindungen zwischen den metallischen Kontaktbändern 3 bzw. 4 und der Oberfläche des Siliziummaterials 2 der Solarzelle 1 anstelle des hochschmelzenden Lötmaterials aus elektrisch leitfähigen Klebern 12 ausgebildet sind. Durch den Einsatz von elektrisch leitfähigem Kleber 12, dessen Aushärtung bei erheblich niedrigerer Temperatur gegenüber einem Erstarrungsbeginn bei einem Lötprozess erfolgt, werden bereits die mechanischen Spannungen, die anderenfalls durch die verlöteten Abschnitte 5 und 5' bereits bei der Fertigung, d. h. während des eigentlichen, die Verbindung erzeugenden Lötprozesses, hervorgerufen werden, zuverlässig vermieden. Ein weiterer Vorteil von elektrisch leitfähigen Kleber 12 ist seine größere Dehnungsfähigkeit an der direkten Verbindungsstelle mit der Oberfläche des Siliziummaterials 2 gegenüber jedweder Lötverbindung.It has proven to be advantageous if the electrically conductive connections between the metallic contact strips 3 respectively. 4 and the surface of the silicon material 2 the solar cell 1 instead of the refractory solder of electrically conductive adhesives 12 are formed. Through the use of electrically conductive adhesive 12 , whose curing takes place at a significantly lower temperature compared to a solidification start in a soldering process, are already the mechanical stresses, otherwise through the soldered sections 5 and 5 ' already in the production, ie during the actual, the compound generating soldering process caused, reliably avoided. Another advantage of electrically conductive adhesive 12 is its greater extensibility at the direct junction with the surface of the silicon material 2 against any solder joint.

Besonders günstig ist es, wenn die Begrenzung der Ausdehnung der einzelnen verlöteten Abschnitte 5 auf der Vorderseite 7 oder der Rückseite des Siliziummaterials 2 jeweils mittels entsprechend dimensionierter, entsprechend gestalteter und positionierter Lötpads 13 auf der Solarzelle 1 erfolgt.It is particularly favorable if the limitation of the extent of the individual soldered sections 5 on the front side 7 or the back of the silicon material 2 each by means of appropriately sized, appropriately designed and positioned solder pads 13 on the solar cell 1 he follows.

In einer besonderen Ausführung sind die Lötverbindungen aller verlöteten Abschnitte 5 auf der Vorderseite 7 und aller verlöteten Abschnitte 5' auf der Rückseite 8 mittels entsprechend dimensionierten und positionierten Lötpads 13 ausgeführt.In a particular embodiment, the solder joints of all the soldered sections 5 on the front side 7 and all parts soldered 5 ' on the back side 8th using appropriately dimensioned and positioned solder pads 13 executed.

Indem die Form der entsprechend dimensionierten und positionierten Lötpads 13 entweder kreisförmig, elliptisch, dreieckig, viereckig oder mehreckig ausgebildet ist, oder eine Form von Lötpads 13 aus einer Kombination von kreisförmigen, elliptischen, dreieckigen, viereckigen oder vieleckigen Elementen ausgebildet ist, kann die im Dauerbetrieb wirkende mechanische Spannung gezielt beeinflusst und auf das Bruchverhalten des aktiven Siliziummaterials 2 angepasst werden.By the shape of the appropriately sized and positioned solder pads 13 is formed either circular, elliptical, triangular, square or polygonal, or a form of Lötpads 13 is formed of a combination of circular, elliptical, triangular, square or polygonal elements, the stress acting in continuous operation can be specifically influenced and on the fracture behavior of the active silicon material 2 be adjusted.

Vorteilhaft ist es ebenfalls, wenn die Begrenzung der Ausdehnung der einzelnen verlöteten Abschnitte 5 und 5' mittels entsprechend positioniertem Flussmittel und/oder aufgebrachten Lötstopplacken bzw. Lötstoppschichten 14 erfolgt. Durch den Einsatz von speziellen Flussmitteln und/oder Lötstopplacken oder Lötstoppschichten 14 kann ebenfalls eine minimale Ausdehnung der eigentlichen Lötstelle erreicht werden und die mechanischen Spannungen, hervorgerufen durch die unterschiedlichen Temperaturausdehnungskoeffizenten von Solarzelle 1 und Lötmittel bzw. den metallischen Kontaktbändern 3, 4 können ebenfalls minimiert werden.It is also advantageous if the limitation of the extent of the individual soldered sections 5 and 5 ' by means of appropriately positioned flux and / or applied Lötstopplacken or Lötstoppschichten 14 he follows. Through the use of special fluxes and / or solder resists or solder resist layers 14 Also, a minimum extension of the actual solder joint can be achieved and the mechanical stresses caused by the different thermal expansion coefficients of solar cell 1 and solder or the metallic contact strips 3 . 4 can also be minimized.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Solarzelle 1 mit Anordnung der verlöteten Abschnitte 5 und 5' bei deckungsgleich angeordneten Kontaktbändern 3 und 4 in der Ansicht von oben; 1 schematically shows an embodiment of a solar cell according to the invention 1 with arrangement of the soldered sections 5 and 5 ' at congruently arranged contact bands 3 and 4 in the view from above;

2 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Solarzelle 1 mit Anordnung der verlöteten Abschnitte 5 und 5' auf einer gedachten Linie bei parallel versetzt zueinander angeordneten Kontaktbändern 3 und 4 in der Ansicht von oben; 2 schematically shows an embodiment of a solar cell according to the invention 1 with arrangement of the soldered sections 5 and 5 ' on a imaginary line with parallel mutually offset contact bands 3 and 4 in the view from above;

3 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Solarzelle 1 mit Anordnung der verlöteten Abschnitte 5 und 5' auf versetzt zueinander gedachten Linien bei parallel versetzt zueinander angeordneten Kontaktbändern 3 und 4 in der Ansicht von oben; 3 schematically shows an embodiment of a solar cell according to the invention 1 with arrangement of the soldered sections 5 and 5 ' on offset lines to each other imaginary lines with mutually offset contact bands arranged 3 and 4 in the view from above;

4 schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Solarzelle 1 mit Lötverbindungen in der Ansicht gemäß Schnitt A; 4 schematically an embodiment of a solar cell according to the invention 1 with solder joints in the view according to section A;

5 schematisch eine Ausführungsforrn einer erfindungsgemäßen Solarzelle mit Lötverbindungen in der Ansicht gemäß Schnitt B; 5 schematically an embodiment of a solar cell according to the invention with solder joints in the view according to section B;

6 zeigt eine Schnittansicht gemäß der variablen Länge der auf dem Siliziummaterial 2 verschieden anordenbaren verlöteten Abschnitte 5 und 5' nach Anspruch 3. 6 shows a sectional view according to the variable length of the on the silicon material 2 variously arranged soldered sections 5 and 5 ' according to claim 3.

1 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Solarzelle 1 mit Anordnung der verlöteten Abschnitte 5 und 5' bei deckungsgleich angeordneten Kontaktbändern 3 und 4 in der Ansicht von oben mit Blick auf die Vorderseite 7 einer Solarzelle 1 gemäß Anspruch 1. Mit der Vorderseite 7 verbunden sind die Kontaktbänder 3. Die eigentliche Verbindung erfolgt durch die einzelnen verlöteten Abschnitte 5, die durch nicht verlötete Abschnitte 6 unterbrochen sind, d. h. einem verlöteten Abschnitt 5 folgt ein nicht verlöteter Abschnitt 6. Dabei sind die verlöteten Abschnitte 5 deutlich kürzer als die nicht verlöteten Abschnitte 6. In der bevorzugten Ausführungsform sind die verlöteten Abschnitte 5 sogar nur punktförmig ausgeführt. Die Größe der Punkte ist bei der Beschreibung von 3 näher erläutert. Die verlöteten Abschnitte 5 aller auf der Vorderseite 7 angeordneten Kontaktbänder 3 liegen auf einer etwa rechtwinklig zu den metallischen Kontaktbändern 3, 4 verlaufenden gedachten Linie, der Lötflächenfluchtlinie Vorderseite 9. Mit der Rückseite 8 sind mittels der verlöteten Abschnitte 5' die Kontaktbänder 4 verlötetet. Die eigentliche Verbindung erfolgt durch die einzelnen verlöteten Abschnitte 5', die durch nicht verlötete Abschnitte 6' unterbrochen sind, d. h. einem verlöteten Abschnitt 5' folgt ein nicht verlöteter Abschnitt 6'. Die verlöteten Abschnitte 5' aller auf der Rückseite 8 angeordneten Kontaktbänder 4 liegen auf einer etwa rechtwinklig zu den metallischen Kontaktbändern 4 verlaufenden gedachten Linie der Lötflächenfluchtlinie Rückseite 10. Die Lötflächenfluchtlinie Vorderseite 9 und die Lötflächenfluchtlinie Rückseite 10 sind versetzt zueinander angeordnet, d. h. diese sind nicht deckungsgleich zueinander angeordnet. Der Abstand zwischen beiden Linien 9 und 10 ist so gewählt, dass die jeweils an und um den verlöteten Abschnitt 5 bzw. 5' entstehenden mechanischen Spannungen sich nicht überlagern und die Solarzelle schädigen können. Die Kontaktbänder 3 und 4 bestehen bei der bevorzugten Ausführungsform aus Kupfer, während die Solarzelle 1 aus Siliziummaterial 2 besteht. 1 schematically shows an embodiment of a solar cell according to the invention 1 with arrangement of the soldered sections 5 and 5 ' at congruently arranged contact bands 3 and 4 in the view from the top, facing the front 7 a solar cell 1 according to claim 1. With the front 7 connected are the contact bands 3 , The actual connection is made by the individual soldered sections 5 passing through unsoldered sections 6 are interrupted, ie a soldered section 5 follows an unsolicited section 6 , Here are the soldered sections 5 significantly shorter than the non-soldered sections 6 , In the preferred embodiment, the brazed sections are 5 even punctiform. The size of the points is in the description of 3 explained in more detail. The soldered sections 5 all on the front 7 arranged contact bands 3 lie on an approximately perpendicular to the metallic contact bands 3 . 4 running imaginary line, the soldering surface alignment front side 9 , With the back 8th are by means of the soldered sections 5 ' the contact bands 4 verlötetet. The actual connection is made by the individual soldered sections 5 ' passing through unsoldered sections 6 ' are interrupted, ie a soldered section 5 ' follows an unsolicited section 6 ' , The soldered sections 5 ' all on the back 8th arranged contact bands 4 lie on an approximately perpendicular to the metallic contact bands 4 Lathing line line running imaginary line back 10 , The soldering surface alignment front 9 and the soldering surface line back 10 are offset from one another, ie they are not arranged congruent to each other. The distance between both lines 9 and 10 is chosen so that each on and around the soldered section 5 respectively. 5 ' arising mechanical stresses can not overlap and damage the solar cell. The contact bands 3 and 4 consist in the preferred embodiment of copper, while the solar cell 1 made of silicon material 2 consists.

2 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Solarzelle 1 mit Anordnung der verlöteten Abschnitte 5 und 5' auf einer gedachten Linie bei nicht deckungsgleich parallel versetzt zueinander angeordneten Kontaktbändern 3 und 4 in der Ansicht von oben. Dabei sind die verlöteten Abschnitte 5 bzw. 5' identisch durch die nicht verlöteten Abschnitte 6 bzw. 6' unterbrochen, so dass einem auf der Vorderseite 7 angeordneten metallischen Kontaktband 3 kein metallisches Kontaktband 4 auf der Rückseite (8) gegenüber angeordnet ist. Die verlöteten Abschnitte 5 und 5' liegen parallel zueinander, wobei die Lötflächenfluchtlinie Vorderseite 9 und Lötflächenfluchtlinie Rückseite 10 deckungsgleich angeordnet sind. 2 schematically shows an embodiment of a solar cell according to the invention 1 with arrangement of the soldered sections 5 and 5 ' on an imaginary line with not congruent parallel staggered contact bands 3 and 4 in the view from above. Here are the soldered sections 5 respectively. 5 ' identical by the non-soldered sections 6 respectively. 6 ' interrupted, leaving one on the front 7 arranged metallic contact strip 3 no metallic contact band 4 on the back side ( 8th ) is arranged opposite. The soldered sections 5 and 5 ' lie parallel to each other, with the Lötflächenvuchtlinie front 9 and soldering surface alignment backside 10 are arranged congruently.

3 zeigt eine in erster Linie bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Solarzelle 1 mit Anordnung der verlöteten Abschnitte 5 und 5' auf versetzt zueinander gedachten Linien, d. h. die Lötflächenfluchtlinie Vorderseite 9 und Lötflächenfluchtlinie Rückseite 10 sind nicht deckungsgleich zueinander angeordnet. Die metallischen Kontaktbänder 3 auf der Vorderseite 7 und die metallischen Kontaktbänder 4 auf der Rückseite sind nicht deckungsgleich parallel versetzt zueinander angeordnet. Bei dieser Ausführungsform entsteht ein homogenes gleichmäßiges Verteilungsraster aller verlöteten Abschnitte 5 und 5' und nicht verlöteten Abschnitte 6 und 6'. Der große Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass zwischen den verlöteten Abschnitten 5 der Vorderseite 7 und den verlöteten Abschnitten 5' der Rückseite 8 ein maximaler Abstand zueinander ausgebildet werden kann, was die auftretenden mechanischen Spannungen minimiert. Zudem kann hier die Anzahl der verlöteten Abschnitte 5 und 5' pro Solarzelle erhöhen, wodurch sich die Kontaktrate pro Solarzelle 1 insgesamt verbessert. 3 shows a primarily preferred embodiment of a solar cell according to the invention 1 with arrangement of the soldered sections 5 and 5 ' on staggered lines, ie the Lötflächenfluchtlinie front 9 and soldering surface alignment backside 10 are not arranged congruent to each other. The metallic contact bands 3 on the front side 7 and the metallic contact bands 4 on the back are not congruent parallel offset from each other. In this embodiment, a homogeneous uniform distribution grid of all soldered sections 5 and 5 ' and not soldered sections 6 and 6 ' , The big advantage of this arrangement is that between the soldered sections 5 the front 7 and the soldered sections 5 ' the back 8th a maximum distance can be formed to each other, which minimizes the occurring mechanical stresses. In addition, here can the number of soldered sections 5 and 5 ' increase per solar cell, thereby increasing the contact rate per solar cell 1 improved overall.

4 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Solarzelle 1 mit Lötverbindungen in der Ansicht gemäß Schnitt A als Seitenansicht. Die vorder- und rückseits der Solarzelle 2 angebrachten Kontaktbänder 3 und 4 sind parallel zueinander versetzt und nicht deckungsgleich angeordnet und mittels der verlöteten Abschnitte 5 bzw. 5‘ auf der Vorderseite 7 und der Rückseite 8 des Siliziummaterials 2 der Solarzelle 1 verlötet angeordnet. Wegen der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizenten vom aktiven Solarzellematerial, dem Siliziummaterial 2 und den verlöteten Abschnitt 5 und 5' entstehen pro Lötverbindung mechanische Spannungen in der Solarzelle 1. Diese mechanischen Spannungen treten beim Erkalten des Lots auf und verstärkt sich im Dauerbetrieb weiter. Durch den Bimetalleffekt entsteht im Siliziummaterial 2 an der Stelle, wo die verlöteten Abschnitte 5 bzw. 5' angeordnet sind, beim Lötprozess eine Krümmungstendenz 11, die hier als gestrichelter Bogen dargestellt ist. Durch die vorteilhafte Ausführung einer einseitig ausgeführten Verlötung kommt es nur zu einer minimalen Krümmung der Solarzelle 1. Dadurch ist die Solarzelle 1 in der Lage, der mechanischen Spannung bereits bei der Verlötung aber auch dann im Dauereinsatz witterungsbedingt durch eine gerichtete geringe Biegung nachzugeben und es werden Überschreitungen der zulässigen Spannungen und damit Materialschäden zuverlässig vermieden. Wäre auch gegenüber einer der verlöteten Abschnitte 5 ein weiterer verlöteter Abschnitt 5' angeordnet, wäre die Solarzelle 2 in diesem Bereich von beiden verlöteten Abschnitten 5 und 5' sozusagen „eingespannt" und das Auftreten von hohen Spannungen wäre unvermeidlich. Diese würden dann eine Materialschädigung bis hin zu partiellen Materialausbrüchen oder sogar zum Bruch der Solarzelle 1 an dieser Stelle führen. Zumindest besteht hier ein erhebliches Risiko, dass die Solarzelle 1 durch die häufigen Lastwechsel eine frühzeitige Leistungseinschränkung durch eingeschränkte Stromleitung erleidet und es wird gegebenenfalls längerfristig ein möglicher Totalausfall provoziert. 4 schematically shows an embodiment of a solar cell according to the invention 1 with solder joints in the view according to section A as a side view. The front and back of the solar cell 2 attached contact bands 3 and 4 are offset parallel to each other and not congruent and by means of the soldered sections 5 respectively. 5 ' on the front side 7 and the back 8th of the silicon material 2 the solar cell 1 soldered arranged. Because of the different thermal expansion coefficients of the active solar cell material, the silicon material 2 and the soldered section 5 and 5 ' arise per solder joint mechanical stresses in the solar cell 1 , These mechanical stresses occur when the solder cools and continues to increase in continuous operation. Due to the bimetal effect arises in the silicon material 2 at the point where the soldered sections 5 respectively. 5 ' are arranged, during the soldering process a tendency to curvature 11 , which is shown here as a dashed sheet. Due to the advantageous embodiment of a one-sided soldering, there is only a minimal curvature of the solar cell 1 , This is the solar cell 1 Able to give way to the mechanical stress already during soldering but also in continuous use due to weather conditions by a directed slight bending and it will reliably exceed violations of allowable stresses and thus material damage. Would also be opposite one of the soldered sections 5 another soldered section 5 ' arranged, would be the solar cell 2 in this area of both sections soldered 5 and 5 ' so to speak "clamped" and the occurrence of high voltages would be unavoidable.This would then a material damage to partial material eruptions or even to break the solar cell 1 lead at this point. At least here there is a significant risk that the solar cell 1 Due to the frequent load changes an early performance limitation due to limited power line suffers and it is possibly provoked in the longer term, a possible total failure.

5 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Solarzelle 1 mit Lötverbindungen in der anderen Seitenansicht gemäß Schnitt B. Hierbei ist erkennbar, dass die metallischen Kontaktbänder 3, 4 auf der Vorderseite 7 der Solarzelle 1 gegenüber deren Rückseite 8 parallel versetzt und nicht deckungsgleich angeordnet sind. Dadurch wird zwangsläufig gewährleistet, dass verlötete Abschnitte 5 auf der Vorderseite 7 und der Rückseite 8 der Solarzelle 1 niemals einander symmetrisch gegenüberliegen können. 5 schematically shows an embodiment of a solar cell according to the invention 1 with solder joints in the other side view according to section B. It can be seen that the metallic contact strips 3 . 4 on the front side 7 the solar cell 1 opposite the back 8th offset parallel and not congruent. This inevitably ensures that soldered sections 5 on the front side 7 and the back 8th the solar cell 1 never be able to face each other symmetrically.

Hierdurch kann, wie bereits zu 4 ausgeführt, die mechanische Spannung auf eine geringfügige Biegung (dauerhafter Bimetalleffekt) der Solarzelle 2, d. h. auf eine sehr geringe Größe reduziert werden, was sich in der in der 4 gestrichelten Linie angedeuteten Krümmungstendenz 11 zeigt.This can, as already 4 executed, the mechanical stress on a slight bending (permanent bimetal effect) of the solar cell 2 , ie reduced to a very small size, resulting in the in the 4 dashed line indicated curvature tendency 11 shows.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird anstelle des hochschmelzenden Lötmaterials für die verlöteten Abschnitte 5 und 5' jeweils elektrisch leitfähiger Kleber 12 eingesetzt, wodurch die verlöteten Abschnitte 5 und 5' ein- oder beidseitig ganz oder teilweise ersetzt werden. Dieser elektrisch leitfähige Kleber 12 härtet bereits bei relativ niedrigen Temperaturen zwischen 20 und 140 °C, bevorzugt aber zwischen 60 bis 120 °C aus, so dass sich während der Fertigung nur eine gelinge Temperaturbelastung, die sich durch mechanische Spannungen im Siliziummaterial 2 der Solarzelle 1 äußert, herausbildet. Gleichfalls können anstelle der üblichen Lötverbindungen für die verlöteten Abschnitte 5 und 5' ein- oder beidseitig ganz oder teilweise Lötpads 13 eingesetzt werden. Diese werden an den gleichen Stellen wie die verlöteten Abschnitte 5 bzw. 5' angeordnet. Unter Lötpads sind lötbare Flächen einer bestimmten Länge und Breite zu verstehen, die zum einem gut lötbar und zum anderen flächig klar begrenzt sind.In a particularly preferred embodiment, instead of the refractory solder material for the soldered portions 5 and 5 ' each electrically conductive adhesive 12 used, causing the soldered sections 5 and 5 ' one or both sides completely or partially replaced. This electrically conductive adhesive 12 Cures at relatively low temperatures between 20 and 140 ° C, but preferably between 60 to 120 ° C, so that during the production only a good temperature stress caused by mechanical stresses in the silicon material 2 the solar cell 1 expresses, forms. Likewise, instead of the usual solder joints for the soldered sections 5 and 5 ' wholly or partially solder pads on one or both sides 13 be used. These will be in the same places as the soldered sections 5 respectively. 5 ' arranged. Solder pads are solderable surfaces of a certain length and width to understand, which are for a good solderable and on the other hand clearly limited.

Die mit der Erfindung angestrebte Minimierung der Größe der verlöteten Abschnitte 5 bzw. 5', die sich meist über nahezu die gesamte Länge der Kontaktbänder 3 bzw. 4 erstreckt, beträgt bevorzugt 1 bis 10 Millimeter. Diese Größe kann genau eingestellt werden, wenn die verlöteten Abschnitte 5 bzw. 5' aus vordimensionierbaren Lötpads 13 hergestellt werden. Die exakte Dimensionierung und Ausbildung der verlöteten Abschnitte 5 bzw. 5' und der jeweils nicht verlöteten Abschnitte 6 bzw. 6' kann auch durch zielgerichteten Einsatz auf der Oberfläche des Siliziummaterials 2 mittels abwechselnd speziell aufgebrachten Flussmitteln 14 und Lötstopplacken oder Lötstoppschichten 14 erreicht werden. Je nach flächenmäßiger Aufbringung der Flussmittel 14 werden bei Erwärmung die Kontaktbänder 3 bzw. 4 nur an den Stellen, wo sich das Flussmittel befindet, mit der Oberfläche des Siliziummaterials verbunden. Sinnvollerweise werden um ein unkontrolliertes Verlaufen des Flussmittels 14 zu verhindern, die nicht verlöteten Abschnitte 6 bzw. 6' mit die Aufbringung von Lötstopplacken oder Lötstoppschichten 15 genau begrenzt. Dabei können die Lötstopplacke oder Lötstoppschichten 15 zwischendurch, wenn diese sich über einen längeren Abschnitt erstrecken auch unterbrochen ausgebildet werden.The goal of the invention minimizing the size of the soldered sections 5 respectively. 5 ' , usually over almost the entire length of the contact bands 3 respectively. 4 extends, is preferably 1 to 10 millimeters. This size can be adjusted exactly when the soldered sections 5 respectively. 5 ' from pre-dimensionable solder pads 13 getting produced. The exact dimensioning and design of the soldered sections 5 respectively. 5 ' and each non-soldered sections 6 respectively. 6 ' can also be achieved through targeted use on the surface of the silicon material 2 using alternately specially applied fluxes 14 and solder resists or solder bumps 14 be achieved. Depending on the areal application of the flux 14 become during heating the contact bands 3 respectively. 4 only at the locations where the flux is connected to the surface of the silicon material. It makes sense to an uncontrolled flow of the flux 14 to prevent the unsoldered sections 6 respectively. 6 ' with the application of solder resists or solder resist layers 15 exactly limited. In this case, the solder resists or solder resist layers 15 in between, if they extend over a longer section also be formed interrupted.

6 zeigt eine Schnittansicht gemäß der variablen Länge der auf dem Siliziummaterial 2 verschieden anordenbaren verlöteten Abschnitte 5 und 5' nach Anspruch 3. Dabei ist die Länge der verlöteten Abschnitte 5 der metallischen Kontaktbänder 3 auf der Vorderseite 7 und die Länge der verlöteten Abschnitte 5' der metallischen Kontaktbänder 4 auf der Rückseite 8 des Siliziummaterials 2 bei gegeneinander versetzter Anordnung der verlöteten Abschnitte 5 und 5' auf unterschiedlichen gedachten Linien [Lötflächenfluchtlinie Vorderseite 9 und Lötflächenfluchtlinie Rückseite 10 sind nicht deckungsgleich zueinander] im Schnitt betrachtet, so ausgebildet, dass die Enden der verlöteten Abschnitte 5 und 5' sich jeweils, wie in der linken Abbildung gezeigt gering überdecken, oder wie in der mittleren Abbildung gezeigt, genau miteinander abschließen oder wie in der rechten Abbildung gezeigt zwischen den Enden ein Abstand ausgebildet ist. Dies eröffnet eine Möglichkeit in Abhängigkeit von der Anzahl der Lötstellen einen optimalen Stromübergang vom aktiven Siliziummaterial 2 in die Kontaktbänder 3 und 4 auszubilden. Diese verschiedenartigen Varianten der Länge und auch der Breite der verlöteten Abschnitte 5 auf der Vorderseite 7 und der verlöteten Abschnitte auf der Rückseite 8 können untereinander kombiniert werden. Dies ist insbesondere abhängig von der jeweiligen Zelldicke der Solarzelle 1 und den eingesetzten Materialzusammensetzungen für die Kontaktbänder 3 und 4 den Lötmaterialien bzw. den Materialien für die Lötpads. Die Erfindung ist einsetzbar insbesondere für neuartige dünne photovoltaische Solarzellen. 6 shows a sectional view according to the variable length of the on the silicon material 2 variously arranged soldered sections 5 and 5 ' according to claim 3. Here is the length of the soldered sections 5 the metallic contact bands 3 on the front side 7 and the length of the soldered sections 5 ' the metallic contact bands 4 on the back side 8th of the silicon material 2 in staggered arrangement of the soldered sections 5 and 5 ' on different imaginary lines [Solder surface line front 9 and soldering surface alignment backside 10 are not congruent to each other] viewed in section, so formed that the ends of the sections soldered 5 and 5 ' overlap each other slightly, as shown in the left figure, or as shown in the middle figure, close together or as shown in the right figure between the ends of a distance is formed. This opens up a possibility depending on the number of solder joints an optimal current transfer from the active silicon material 2 in the contact bands 3 and 4 train. These different variants of length and also the width of the soldered sections 5 on the front side 7 and the soldered sections on the back 8th can be combined with each other. This is particularly dependent on the respective cell thickness of the solar cell 1 and the material compositions used for the contact bands 3 and 4 the solder materials or the materials for the solder pads. The invention can be used in particular for novel thin photovoltaic solar cells.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Solarzellesolar cell
2 2: Siliziummaterialsilicon material
3 3: Kontaktband VorderseiteContact band front side
4 4: Kontaktband RückseiteContact band backside
5 5: verlöteter Abschnitt Vorderseitesoldered section front side
5' 5 ': verlöteter Abschnitt Rückseitesoldered section back
6 6: nicht verlöteter Abschnitt Vorderseitenot soldered section front side
6' 6 ': nicht verlöteter Abschnitt Rückseitenot soldered section back
77: Vorderseite front
88th: Rückseite back
9 9: Linie (Lötflächenfluchtlinie Vorderseite)Line (Solder face line front)
1010: Linie (Lötflächenfluchtlinie Rückseite) Line (soldering surface line back)
1111: Krümmungstendenz curving tendency
1212: elektrisch leitfähiger Kleber electrically conductive adhesive
1313: Lötpad auf der Solarzelle Solder pad on the solar cell
1414: Flussmittel flux
1515: Lötstopplack oder Lötstoppschicht Solder stop or solder stop layer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 3612269 A1 [0010]
DE 3237391 A1 [0011]
DE 102007062689 A1 [0012]
DE 102008002954 A1 [0014]
EP 2148376 A2 [0015]
DE 102010004004 A1 [0017]
US 2011/0297224 A1 [0017]

Claims

Solar cell ( 1 ) with metallic contact strips ( 3 ; 4 ) with solder joints for contacting the silicon material ( 2 ) on the front side ( 7 ) and on the back ( 8th ) with soldered sections ( 5 ) and unsoldered sections ( 6 ), the soldered sections ( 5 ) on the front side ( 7 ) and the soldered sections ( 5 ' ) on the back side ( 8th ) of the silicon material ( 2 ) of the solar cell ( 1 ) with congruent opposite contact bands ( 3 . 4 ) are arranged offset to one another such that a soldered portion ( 5 ) on the front side ( 7 ) of the silicon material ( 2 ) no symmetrically soldered section ( 5 ' ) on the back side ( 8th ), wherein the soldered sections ( 5 and 5 ' ) on different imaginary lines ( 9 ; 10 ) or that on the front ( 7 ) and the back ( 8th ) of the silicon material ( 2 ) of the solar cell ( 1 ) arranged metallic contact strips ( 3 ; 4 ) are not congruent laterally offset parallel arranged such that one on the front ( 7 ) arranged metallic contact strip ( 3 ) no metallic contact strip ( 4 ) on the back side ( 8th ) and the soldered portions ( 5 and 5 ' ) parallel to each other on an imaginary line ( 9 ; 10 ) or that on the front ( 7 ) and the back ( 8th ) of the silicon material ( 2 ) of the solar cell ( 1 ) arranged metallic contact strips ( 3 ; 4 ) are not arranged congruently laterally offset parallel, so that one on the front ( 7 ) arranged metallic contact strip ( 3 ) no metallic contact strip ( 4 ) on the back side ( 8th ) and the soldered portions ( 5 and 5 ' ) offset to each other on different imaginary lines ( 9 ; 10 ) are not congruent to each other, characterized in that the length of the soldered portions ( 5 ) of the metallic contact bands ( 3 ) on the front side ( 7 ) and the length of the soldered sections ( 5 ' ) of the metallic contact bands ( 4 ) on the back side ( 8th ) of the silicon material ( 2 ) are formed differently.

Solar cell ( 1 ) with metallic contact strips ( 3 ; 4 ) according to claim 1, characterized in that the length of the sections ( 5 ) of the metallic contact bands ( 3 ) on the front side ( 7 ) and the length of the soldered sections ( 5 ' ) of the metallic contact bands ( 4 ) on the back side ( 8th ) of the silicon material ( 2 ) in mutually staggered arrangement of the soldered sections ( 5 and 5 ' ) on different imaginary lines ( 9 ; 10 ) seen in section, are formed so that the ends of the soldered sections ( 5 and 5 ' ) cover each other or complete each other exactly.

Solar cell ( 1 ) with metallic contact strips ( 3 ; 4 ) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the limitation of the extent of the individual soldered portions ( 5 ) on the front side ( 7 ) by means of appropriately dimensioned and designed, easily positionable solder pads ( 13 ) on the silicon surface ( 2 ) of the solar cell ( 1 ) he follows.

Solar cell ( 1 ) with metallic contact strips ( 3 ; 4 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the limitation of the extent of the individual soldered portions ( 5 and 5 ' ) by means of appropriately applied and positioned flux ( 14 ) and solder resists or solder resist layers ( 15 ) he follows.