DE3529341A1

DE3529341A1 - Solarzellen-modul

Info

Publication number: DE3529341A1
Application number: DE19853529341
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dipl Phys Schmidt
Original assignee: Telefunken Electronic GmbH
Current assignee: Telefunken Systemtechnik AG
Priority date: 1985-08-16
Filing date: 1985-08-16
Publication date: 1987-02-19

Description

Die Erfindung betrifft ein Solarzellen-Modul aus mehre ren, auf einem Trägerkörper angeordneten und miteinan der elektrisch leitend verbundenen Einzelzellen.

Zur Herstellung von Solarzellen-Modulen müssen zahlrei che Einzelzellen in Serien-, Parallel- oder Serienpa rallelschaltung miteinander verbunden werden. Dies ge schieht in der Regel dadurch, daß hintereinander ange ordnete Einzelzellen mit Hilfe von einzelnen Silberkon taktierungsbändern miteinander verschaltet werden. Bei der Serienschaltung verbindet jeweils ein Silberband den Vorderseitenkontakt einer Solarzelle mit dem Rück seitenkontakt einer nachfolgend angeordneten Solarzel le. Zur Verschaltung werden die Solarzellen auf einem Trägerkörper angeordnet, der beispielsweise aus Glas oder einem Kunststoff besteht. Die für den Lichteinfall vorgesehene Vorderseite der Solarzellen wird schließ lich noch mit Glasplatten oder durchsichtigen Kunst stoffolien abgedeckt.

Solarzellen-Module werden für Weltraumsatelliten oder für terrestrische Energiestationen benötigt. In jüng ster Zeit werden Kleinmodule benötigt, die für die Stromversorgung von leistungsarmen Kleingeräten, wie beispielsweise Taschenrechner oder Uhren, eingesetzt werden. Hierfür wurde bereits vorgeschlagen, mehrere kleinflächige Einzelzellen in einer Reihe auf einem Kunststoffträgerkörper anzuordnen, der die mechanische Stabilität des Gesamtmoduls gewährleistet. Auf dem Kunst stoffmodul verlaufen aufgedruckte Leitbahnen, die je weils einen Rückseitenkontakt zu einer Einzelzelle bil den und zu einer Anschlußstelle auf dem Trägerkörper außerhalb der zugeordneten Einzelzelle führen. Diese Anschlußstelle wird sodann mit einem Kontaktierungsdraht mit dem Vorderseitenkontakt einer benachbarten Solar zelle elektrisch leitend verbunden. Dieses Solarzellen- Modul hat den Nachteil, daß zur elektrischen Serien schaltung der Einzelzellen eine aufwendige Einzeldraht kontaktierung erforderlich ist, bei der die Gefahr be steht, daß einzelne Drähte schlecht kontaktiert sind oder bei der Weiterverarbeitung des Moduls brechen. Ferner ist der Platzbedarf für das Gesamtmodul relativ groß.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Solarzellen-Modul der eingangs genannten Art anzugeben, das billig herstellbar ist, bei dem die Gefahr einer Beschädigung der Verbindungsleitungen zwischen den ein zelnen Solarzellen erheblich gemindert ist und dessen Platzbedarf möglichst klein ist. Diese Aufgabe wird bei einem Solarzellen-Modul der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Trägerkörper flächengleich ist mit den Einzelzellen zusätzlich den zwischen ihnen verlaufenden Trennschlitzen.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind bei dem er findungsgemäßen Solarzellen-Modul die Einzelzellen in einer linearen Reihe angeordnet. Der isolierende Trä gerkörper weist auf der Rückseite vorzugsweise vonein ander getrennte Anschlußkontaktflächen auf, die durch Öffnungen in Trägerkörper mit zugeordneten Anschlußkon taktflächen auf der Rückseite der Einzelzellen verbun den sind. Von den Vorderseitenkontakten der Einzelzel len werden dann über den seitlichen Rand des Moduls An schlußleiterstreifen geführt, die mit den zugeordneten Anschlußkontaktflächen auf der Rückseite des Trägerkör pers elektrisch leitend verbunden sind. Durch diese Maßnahme ist es möglich, Flächengleichheit zwischen dem Trägerkörper und den Solarzellen herzustellen.

Die Erfindung und ihre weitere vorteilhafte Ausgestal tung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen noch näher erläutert werden.

Die Fig. 1 zeigt ein Fertigungsstadium des Solarzel len-Moduls von der Lichteinfallseite aus, während in der

Fig. 2 ein Schnitt durch diese Anordnung darge stellt ist.

In Fig. 3 ist die Rückseite der Anordnung gemäß Fig. 1 dargestellt.

Fig. 4 zeigt nach dem Zerteilen der Anordnung gemäß Fig. 1 ein einzelnes Solarzellen-Modul mit 5 Einzel zellen.

Anhand der Fig. 5 wird eine Variante des erfindungs gemäßen Solarzellen-Moduls beschrieben.

Bei der Herstellung des Solarzellen-Moduls geht man von einem isolierenden Trägerkörper 1 aus, der bei spielsweise aus glasfaserverstärktem Kunststoff be steht und 0,3 mm dick ist. Dieser Trägerkörper 1 wird auf der Rückseite mit einer Anschlußkontaktfläche 4 versehen, die gemäß Fig. 3 entlang der parallel zu einander verlaufenden Linien 13 unterteilt wird. Die se Linien 13 verlaufen senkrecht zu den vorgesehenen Trennlinie 14 für die Zerteilung der Gesamtanordnung in einzelne Module. Der Rückseitenkontakt 4 kann bei spielweise durch Laminieren oder Siebdrucken herge stellt werden und besteht beispielsweise aus Kupfer oder Silber. Die durch die Trennlinien 13 bzw. 14 eingegrenzten Flächenbereiche des Trägerkörpers 1 entsprechen der Fläche einer Einzelzelle in dem her zustellenden Solarzellen-Modul. Der Trägerkörper weist ferner im Bereich jeder für eine Einzelzelle vorgese henen Anschlußkontaktfläche 4 eine durchgehende Boh rung 5 auf, durch die diese Anschlußkontaktfläche mit dem Rückseitenkontakt der zugeordneten Einzelzelle elektrisch leitend verbunden wird.

Auf diesen so vorbereiteten Trägerkörper wird beispiels weise mittels Leitkleber eine großflächige Solarzelle 2.1 gemäß Fig. 1 aufgeklebt oder aufgelötet, die flä chengleich ist mit der Gesamteinheit des Trägerkörpers gemäß Fig. 3. Diese Solarzelle 2.1 weist eine Viel zahl von Vorderseitenkontakten 7 auf, wobei jeder Vor derseitenkontakt 7 einer Einzelzelle 2 zugeordnet ist. Die Einzelzellen werden dadurch gewonnen, daß die Halb leiterscheibe 2.1 nach ihrer Befestigung auf dem Trä gerkörper 1 entlang der senkrecht zueinander verlaufen den Linien 3 durch bis zum Trägerkörper 1 reichende Trennschnitte unterteilt wird. Diese Trennschnitte sind besonders in der Fig. 2 deutlich erkennbar. Bei dieser Verfahrensweise entfällt die Notwendigkeit, jede Ein zelzelle gesondert zu handhaben.

Vor dem Aufbringen der Solarzelle 2.1 auf den Trägerkör per wird die Solarzelle oder der Trägerkörper selbst mit dem Rückseitenkontakt 6 versehen, der bei der Her stellung der Sägeschnitte 3 gleichfalls in einzelne Rückseitenkontakte für die einzelnen Solarzellen 2 un terteilt wird.

Die Rückseitenkontakte 4 des Trägerkörpers sind gegen über den Rückseitenkontakten 6 der Einzelzellen so ver setzt angeordnet, daß jeweils ein Rückseitenkontakt 4 in der Projektion unter zwei benachbarten Einzelzellen angeordnet ist und somit der Spalt 3 durch diesen Rück seitenkontakt 4 überbrückt wird. Beim Aufbringen der Solarzelle 2.1 mittels Leitklebers auf die isolierende Platine 1 werden die Bohrungen oder Aussparungen 5 im Trägerkörper 1 mit leitendem Material aufgefüllt, so daß jeweils ein Rückseitenkontakt 6 einer Einzelzelle über eine derartige Durchbohrung mit einem Rückseiten kontakt 4 auf dem Trägerkörper 1 elektrisch leitend ver bunden ist. Wenn nun eine Einzelzelle im Bereich des Anschlusses 8 a gemäß Fig. 2 über den seitlichen Rand eines streifenförmig herausgeschnittenen Moduls mit der in der Projektion darunterliegenden Stelle 8 b einer An schlußkontaktfläche 4 an der Rückseite des Trägerkörpers elektrisch leitend verbunden wird, ist aufgrund der ver setzten Anordnung der Kontaktflächen ein Vorderseiten kontakt einer Solarzelle mit einem Rückseitenkontakt einer benachbarten Solarzelle elektrisch leitend ver bunden. Auf diese Art und Weise werden die in einer Reihe liegenden Einzelzellen zu einer Serienschaltung miteinander verbunden.

Ein Einzelmodul ist in der Fig. 4 dargestellt. Zu sei ner Herstellung wird ein streifenförmiger Teil der An ordnung gemäß Fig. 1, der fünf Einzelzellen 2 umfaßt, aus dem Gesamtverband herausgesägt. Dies geschieht bei spielsweise mit einer Diamantsäge. Die Vorderseiten kontakte 7 werden mit den Rückseitenkontakten 4 über leitende Bänder 8 elektrisch leitend verbunden, wobei diese leitenden Bänder beipielsweise auf Folien ange ordnet sind und vorzugsweise aus Leitkleber bestehen.

Die Endanschlüsse des Solarzellen-Moduls 10 a und 10 b bilden den Plus- bzw. Minuspol des Gesamtmoduls. Auch diese Anschlußkontakte bestehen vorzugsweise aus Be schichtungen auf isolierenden Folien 12, die, wenn sie aus Leitkleber bestehen, auf einfache Weise an den zu geordneten Anschlußkontakten befestigt werden können. Die Folien mit Leitkleber werden beispielsweise unter Druck und Wärme mit den vorgesehen Kontaktstellen ver bunden. Geeignet sind insbesondere Leitkleber, die Sil ber enthalten.

In der Fig. 5 ist dargestellt, wie auf die prinzipiell gleiche Art und Weise sechseckige Solarzellen-Moduls hergestellt werden können. Hierzu wird die Solarzelle 2.1 gemäß der Fig. 1 in gleichschenklige Dreiecke ein geteilt, die durch die Linien 3 a begrenzt werden. Sechs derartiger dreieckförmiger Solarzellen bilden dann, um das Zentrum 11 gruppiert, ein Sechseck 9 a. Die Solarzel le 2.1 wird entlang der Linien 3 a in Einzelzellen unter teilt, wie dies anhand der Fig. 1 bis 4 bereits be schrieben wurde. Die Rückseiten dieser Einzelzellen sind jeweils mit einem Anschlußkontakt versehen. In der Figur ist ferner dargestellt, wie die Anschlußkontakt flächen 4 a auf der Rückseite des Trägerkörpers versetzt gegenüber den dreieckförmigen Einzelzellen angeordnet sind, so daß über die Durchkontaktierungen 5 a wiederum ein Rückseitenkontakt einer Solarzelle mit der Anschluß kontaktfläche 4 a unter der benachbarten Einzelzelle eIektrisch leitend verbunden wird. Auf diese Weise kön nen wiederum über den seitlichen Rand des sechseckför migen Moduls 9 a die Einzelzellen so miteinander ver schaltet werden, daß der Vorderseitenkontakt einer Zel le mit dem Rückseitenkontakt der benachbarten Einzel zelle elektrisch leitend verbunden ist. Solche sechs eckförmigen Solarzellen-Moduls sind insbesondere für die Stromversorgung von Uhren geeignet. In angepaßter Weise können auch völlig runde Solarzellen-Moduls oder vieleckige Solarzellen-Moduls hergestellt werden. Das erfindungsgemäße Solarzellen-Modul eignet sind insbe sondere für den Einsatz in elektrischen Kleingeräten, beispielsweise zur Stromversorgung von Taschenrechnern, Uhren oder sonstigen elektrischen Kleingeräten.

Claims

1. Solarzellen-Modul aus mehreren, auf einem Trägerkör per (1) angeordneten und miteinander elektrisch leitend verbundenen Einzelzellen (2), dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper flächengleich ist mit den Einzel zellen zusätzlich den zwischen ihnen verlaufenden Trenn schlitzen (3).

2. Solarzellen-Modul nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Einzelzellen (2) in einer linearen Reihe angeordnet sind.

3. Solarzellen-Modul nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Einzelzellen (2) um ein Zentrum (11) gruppiert sind und eine Kreisfläche oder eine Vieleck fläche bedecken.

4. Solarzellen-Modul nach einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (1) auf der Rückseite voneinander getrennte Anschluß kontaktflächen (4) aufweist, die durch Öffnungen (5) im Trägerkörper mit zugeordneten Anschlußkontaktflächen (6) auf der Rückseite der Einzelzellen (2) verbunden sind, und daß die Vorderseitenkontakte (7) der Einzel zellen (2) über den seitlichen Rand des Moduls mit den zugeordneten Anschlußkontaktflächen auf der Rückseite des Trägerkörpers elektrisch leitend verbunden sind.

5. Solarzellen-Modul nach einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußkon taktflächen (4) auf der Rückseite des Trägerkörpers (1) durch Nieten oder Bolzen mit zugeordneten Anschlußkon taktflächen (6) auf der Rückseite der Einzelzellen (1) verbunden sind.

6. Solarzellen-Modul nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Anschlußkontaktflächen (4) auf der Rückseite des Trägerkörpers (1) so gegen die Anschluß kontaktflächen (6) auf der Rückseite der Einzelzellen (2) versetzt sind, daß beim Verbinden der Vorderseiten kontakte (7) mit den jeweils darunter angeordneten An schlußkontaktflächen (4) auf der Rückseite des Träger körpers der Vorderseitenkontakt (7) einer Einzelzelle (2) mit dem Rückseitenkontakt (4) einer benachbarten Einzelzelle elektrisch leitend verbunden ist.

7. Solarzellen-Modul nach einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderseiten kontakte (7) der Einzelzellen (2) über leitfähige, auf Folien angeordneten Streifen (8) mit den zugeordneten Anschlußkontaktflächen (4) auf der Rückseite des Trä gerkörpers (1) verbunden sind.

8. Verfahren zum Herstellen eines Solarzellen-Moduls nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß eine großflächige Solarzelle (2.1) auf einem gleich großen Trägerkörper (1) befestigt wird, nachdem entweder die Solarzelle mit einem unterteilten Rückseitenkontakt (6) versehen wurde oder aber auf dem Trägerkörper (1) zuvor die entsprechende Kontaktstruk tur angeordnet wurde, daß danach die Solarzelle durch entsprechende, bis zum Trägerkörper reichende Einschnit te (3) in Einzelzellen (2) unterteilt wird, daß davor oder danach die Rückseite des Trägerkörpers mit den er forderlichen Anschlußkontaktflächen (4) versehen wird, daß die Gesamtanordnung in Solarzellen-Module (9) mit der jeweils vorgesehenen Anzahl von Einzelzellen (2) unterteilt wird und daß schließlich die Vorderseiten kontakte (7) der Einzelzellen über leitfähige Bänder (8) mit den zugeordneten Anschlußkontaktflächen (4) auf der Rückseite des Trägerkörpers (1) elektrisch leitend verbunden werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in den Trägerkörper (1) zunächst für die Durchkon taktierung vorgesehene Öffnungen (5) oder Bohrungen eingebracht werden, daß die Solarzelle mit dem unter teilten Rückseitenkontakt (6) so auf dem Trägerkörper befestigt wird, daß die Öffnungen mit leitendem Mate rial ausgefüllt werden und die Anschlußkontaktflächen (4) auf der Rückseite des Trägerkörpers (1) mit den zu geordneten Anschlußkontaktflächen (6) auf der Rückseite der Einzelzellen (2) elektrisch leitend verbunden wer den.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn zeichnet, daß die Solarzelle mittels Leitkleber auf dem Trägerkörper befestigt wird.

11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußkontaktflächen auf der Rückseite des Trägerkörpers durch Aufdampfen oder Siebdrucken hergestellt werden.

12. Verwendung eines Solarzellen-Moduls nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Stromversorgung von Taschen rechnern, Uhren und anderen elektrischen Kleingeräten.