DE3235493C2 - - Google Patents

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Description

Die Erfindung betrifft eine Verdrahtung für Solarzellen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wie sie aus der US-PS 37 80 424 bekannt ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung der Ver­ drahtung.
Für die Herstellung von Solarpanels müssen Solarzellen aus Silicium­ scheiben, die einen Durchmesser von etwa 7,5 cm oder 10 cm besitzen, miteinander verdrahtet werden, wobei die einzelnen Solarzellen in Reihe oder parallel geschaltet werden.
Bei der aus der genannten US-PS 37 80 424 bekannten Verdrahtung für Solarzellen sind die Halb­ leiterscheiben mit den Leiterbahnen zwischen zwei Kunststoffolien angeordnet. Zur Bildung einer Reihenschaltung führt eine Leiterbahn von der der Sonneneinstrahlung ausgesetzten Oberseite einer Solar­ zelle zur Unterseite der nächsten, nachgeschalteten Solarzelle. Für die Leiterbahnen zwischen den einzelnen Solarzellen, also als Ver­ drahtungselemente zwischen den einzelnen Siliciumscheiben, werden Drähte oder Bänder verwendet, die an den entsprechenden Kontakt­ stellen der Siliciumscheiben mit den auf diese aufgedampften Lei­ terbahnen verlötet oder verschweißt werden. Dabei müssen die Lei­ terbahnen auf den Halbleiterscheiben und die von den Solarzellen wegführenden elektrischen Anschlüsse allerdings in gesonderten Arbeitsgängen angeordnet werden.
Bei der aus der US-PS 40 19 924 bekannten Verdrahtung für Solarzel­ len ist ein elektrisch leitendes Verbindungsmuster zwischen zwei isolierenden Kunststoffolien angeordnet. Durch Öffnungen in der einen Folie werden Verbindungsstreifen nach außen geführt, so daß sie mit den auf den Halbleiterscheiben angebrachten Leiterbahnen ver­ bunden werden können. Somit sind auch bei dieser Anordnung die elek­ trischen Verbindungen nur in gesonderten Arbeitsgängen herstellbar.
Die Verdrahtung der einzelnen Solarzellen mittels der genannten Mon­ tage- und Verbindungsprozesse ist relativ aufwendig und schwierig zu automatisieren, was letztlich darauf beruht, daß für die Anbrin­ gung der Leiterbahnen auf der Oberfläche der Siliciumscheibe, die sogenannten Grid-Leiterbahnen, und für die Verbindung der Solarzellen mittels der Verdrahtungselemente verschiedene Pro­ zesse angewandt werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Verdrahtung für Solarzellen zu schaffen, die eine Automatisierung ohne großen Aufwand erlaubt; außerdem soll ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Verdrahtung angegeben werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Verdrahtung nach dem Anspruch 1 bzw. durch ein Verfahren nach dem Anspruch 3 gelöst.
Wenigstens ein Kunststoffband kann in vorteilhafter Weise aus Polyimid oder polymerisierter Polyparabansäure oder Polyamid be­ stehen.
Ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Verdrahtung zeichnet sich dadurch aus, daß die Halbleiterscheibe im Anschluß an deren letzte Temperung mit Temperaturen über 300°C zwischen den beiden Kunststoffbändern eingeklebt oder eingeschweißt wird, und daß auf einer Oberseite der Halb­ leiterscheibe die Leiterbahnen in einem Arbeitsgang hergestellt werden.
Eine Oberseite der Halbleiterscheibe und ein Kunststoffband wird nach Aufbringen einer Siebdruckabdeckung mit einem Metall bedampft, um auf der Halbleiterscheibe und dem Kunststoffband Leiterbahnen zu erzeu­ gen. Damit ist es möglich, gleichzeitig die Verdrahtungselemente zwischen den einzelnen Halbleiterscheiben und die Grid-Leiter­ bahnen herzustellen. Die andere Oberseite der Halbleiterscheibe und das andere Kunststoffband werden ganzflächig mit Metall be­ dampft. Zum Verstärken können sodann die Vorderseite und die Rückseite des Folienbandes durch ein Lötbad geschickt werden.
Für das Metall wird in vorteilhafter Weise CrNi-Ni oder CrNiCu verwendet.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Figur näher erläutert, in der eine Solarzelle im Schnitt gezeigt ist:
Zwei Kunststoffbänder 1 und 2 aus einer 25 µm dic­ ken Polyimidfolie sind miteinander durch Klebstoff 3 ver­ klebt und weisen jeweils kreisförmige Öffnungen 4, 5 auf, in die eine Siliciumscheibe 6 eingelegt ist. Die Ränder der Kunststoffbänder 1, 2 übergreifen dabei in den Öff­ nungen 4, 5 den Rand der Siliciumscheibe 6.
Die Siliciumscheibe 6 wird dabei nach der letzten Tempe­ rung mit Temperaturen über 300°C zwischen die beiden Kunststoffbänder 1, 2 mittels des Klebers 3 eingeklebt oder mit FEP eingeschweißt, um so ein Fo­ lienband bzw. eine Verbundfolie zu bilden. Die Öffnungen 4, 5 können in die Kunststoffbänder 1, 2 durch Ausstanzen eingebracht werden. Die Größe dieser Öffnungen ist so bemessen, daß nur ein schmaler Rand der Siliciumscheibe 6 abgedeckt wird, so daß diese keine ins Gewicht fallende Abdeckung erhält.
Die Kontaktierung der Siliciumscheibe 6 geschieht in folgender Weise:
Auf die der Sonneneinstrahlung auszusetzende Oberseite der Siliciumscheibe 6 wird eine Siebdruckmaske 7 aufge­ bracht. Anschließend wird auf dieser Oberseite sowie auf der Oberseite des damit verbundenem Kunststoffbandes 1 eine Metallschicht 8 durch Besputtern oder Bedampfen auf­ gebracht, wobei für das Metall CrNi-Ni oder CrNiCu ver­ wendet werden kann. Nach Abheben der Siebdruckmaske 7 verbleiben auf der Oberfläche der Siliciumscheibe 6 Grid- Leiterbahnen 9 und auf der Kunststoffolie 1 als Verdrah­ tungselement dienende Leiterbahnen 10.
Anschließend werden die Rückseite der Halbleiterscheibe 6 sowie die freiliegende Oberseite des Kunststoffbandes 2 ganzflächig mit dem gleichen Metall bedampft, um so eine Metallschicht 11 zu erzeugen. Die Leiterbahnen 9, die Verdrahtungselemente 10 und die Metallschicht 11 können sodann noch mittels eines Lötbades verstärkt werden, in­ dem die gesamte Anordnung durch dieses geschickt wird.
Alternativ ist es möglich, mittels einer Leitpaste in ei­ nem Verarbeitungsschritt die Grid-Leiterbahnen und die Verdrahtungselemente bei einer Einbrenntemperatur unter 300°C gleichzeitig zu erzeugen.
Die einzelnen Siliciumscheiben mit den daran angebrachten Verdrahtungselementen werden sodann abgestanzt, wodurch Solarzellen entstehen, die infolge ihrer anhängenden fle­ xiblen Leiterbahnstreifen 13, 14 auf den Kunststoffbän­ dern 1, 2, den Metallschichten 10, 11 und der Klebstoff­ schicht 3 leicht montierbar sind. Wenn die einzelnen So­ larzellen parallelgeschaltet werden, ist das Abstanzen nicht erforderlich, so daß in diesem Fall der Verbin­ dungsaufwand weiter verringert wird.
Die Erfindung ermöglicht so eine hervorragend automati­ sierbare Verdrahtung von Solarzellem, die eine Weiterver­ arbeitung am Band erlaubt und bei der durch die Abdeckung des Randes der Halbleiterscheibe eine Verminderung der Bruchgefahr erreicht wird. Auch werden breite, flexible und gut automatisch montierbare Leiterbahnanschlüsse er­ reicht.

Claims (7)

1. Verdrahtung für Solarzellen mit einer Halbleiter-Scheibe (6), die zwischen zwei Kunststoffbändern (1, 2) eingeklebt oder einge­ schweißt ist und mit Leiterbahnen, die auf die Halbleiter-Schei­ be (6) aufgebracht sind und von der Halbleiter-Scheibe (6) als elektrische Anschlüsse wegführen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kunststoffbänder (1, 2) derart geformte Öffnungen aufweisen, daß Vorder- und Rückseite der Halbleiter-Scheibe (6) freiliegen und nur deren Rand durch die beiden Kunststoffbänder (1, 2) abge­ deckt sind, und daß die von einer Oberseite der Halbleiter- Scheibe (6) wegführenden elektrischen Anschlüsse (10) auf dem den Rand dieser Oberseite der Halbleiter-Scheibe (6) abdeckenden Kunststoffband (1) aufgebracht sind.
2. Verdrahtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Kunststoffband (1, 2) aus Polyimid oder polymerisierter Poly­ parabansäure oder Polyamid besteht.
3. Verfahren zur Herstellung der Verdrahtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halblei­ ter-Scheibe (6) im Anschluß an deren letzte Temperung mit Temperaturen über 300°C zwischen den beiden Kunststoffbändern (1, 2) eingeklebt oder eingeschweißt wird und daß auf einer Oberseite der Halbleiter-Scheibe (6) die Leiterbahnen (9, 10) in einem Arbeitsgang hergestellt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei kreis­ förmigen Halbleiter-Scheiben (6) die Öffnungen kreisförmig und bei quadratischen Halbleiter-Scheiben (6) die Öffnungen quadra­ tisch sind.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ober­ seite der Halbleiter-Scheibe (6) und ein Kunststoffband (1) nach Auf­ bringen einer Siebdruckabdeckung (7) mit einem Metall bedampft wird, um auf der Halbleiter-Scheibe (6) und dem Kunststoffband (1) Leiterbah­ nen (9, 10) zu erzeugen.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Oberseite der Halbleiter-Scheibe (6) und das andere Kunststoff­ band (2) ganzflächig mit Metall bedampft werden.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall CrNi-Ni oder CrNiCu ist.
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