DE4330282A1 - Elektrischer Verbinder und damit ausgerüstete elektronische Baugruppe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbinder zum elektrischen Ver­ binden elektronischer Bauelemente in serieller oder paralle­ ler Richtung, und sie betrifft eine elektronische Baugruppe, die einen solchen Verbinder verwendet. Spezieller betrifft die Erfindung die Verbesserung eines planaren Verbinders, wie er z. B. bei Solarzellen für künstliche Satelliten oder bei Dioden verwendet wird, und sie betrifft elektronische Baugruppen wie Solarzellenanordnungen und Diodenanordnungen, die einen solchen Verbinder verwenden.

Verbinder in Form von Metallstreifen zum elektrischen Ver­ binden mehrerer elektrischer Bauelemente in serieller oder paralleler Richtung werden grob in dreidimensionale und pla­ nare unterteilt, abhängig davon, ob ein Spannungsabbauab­ schnitt, bei dem es sich um einen Abschnitt zum Auffangen einer zwischen miteinander verbundenen Elementen erzeugten Verschiebung handelt, dreidimensionale oder planare Form aufweist. Beispielhaft wird für einen planaren Verbinder, auf den die Erfindung gerichtet ist, unter Bezugnahme auf Solarzellen beschrieben, die an einem künstlichen Satelliten angebracht sind.

Fig. 13 zeigt einen planaren Verbinder für an einem künstli­ chen Satelliten angebrachte Solarzellen. Der in Fig. 13 dar­ gestellte Verbinder 1 ist mit einem Vorderseitenelektrode- Anschlußabschnitt 2, der mit einer Vorderseitenelektrode einer Solarzelle verbunden ist, und einem Rückseitenelektro­ den-Anschlußabschnitt 3 versehen, der mit einer Rückseiten­ elektrode einer anderen Solarzelle verbunden ist, die in se­ rieller Richtung benachbart zur ersten Solarzelle steht. In einem Bereich zwischen dem Vorderseitenelektrode-Anschlußab­ schnitt 2 und dem Rückseitenelektrode-Anschlußabschnitt 3 ist ein Spannungsabbauabschnitt 4 vorhanden, um eine Ver­ schiebung aufzufangen, wie sie zwischen dem Vorderseiten­ elektrode-Anschlußabschnitt 2 und dem Rückseitenelektrode- Anschlußabschnitt 3 erzeugt wird.

Der Spannungsabbauabschnitt 4 weist zwei ungefähr parallele Schlitze 5 und 6 zum Auffangen einer Verschiebung auf. Die Schlitze 5 und 6 weisen geschlossene Enden 5a und 6a mit näherungsweise kreisförmigen Kerben auf, deren Durchmesser größer als die Breite des Schlitzes ist. Außerdem sind offe­ ne Enden 5b und 6b vorhanden.

Die Breite des Spannungsabbauabschnitts 4 in Parallelrich­ tung (linke und rechte Richtung in Fig. 13), d. h. der Ab­ stand W2 zwischen dem linken und dem rechten Ende, ist die­ selbe wie die Breite W1 des Vorderseitenelektrode-Anschluß­ abschnitts 2 in paralleler Richtung, wie auch die Breite W3 des Rückseitenelektrode-Anschlußabschnitts 3 in paralleler Richtung. Wenn der größte Breitenwert in paralleler Richtung des Verbinders 1 insgesamt mit W4 bezeichnet wird, sind die Breiten W1, W2, W3 und W4 beim Verbinder 1 gemäß diesem Bei­ spiel aus dem Stand der Technik alle dieselben.

Ein herkömmlicher Verbinder für Solarzellen wie der vorste­ hend beschriebene ist z. B. in den japanischen Patentoffen­ legungen Nr. 1-1 98 082 und 4-2 84 677 beschrieben.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 14A und 14B wird ein Solar­ paddel für einen künstlichen Satelliten beschrieben, wie es im Stand der Technik üblicherweise unter Verwendung des vor­ stehend beschriebenen herkömmlichen Verbinders 1 verwendet wird. Bei dem in den Fig. 14A und 14B dargestellten Solar­ paddel ist der Rückseitenelektrode-Anschlußabschnitt 3 des Verbinders 1 mit der Rückseitenelektrode einer Solarzelle 7 verbunden, und er haftet auf einem Substrat 9 mit Hilfe eines Klebers 8. Der Vorderseitenelektrode-Anschlußabschnitt 2 ist mit der Vorderseitenelektrode einer Solarzelle 10 ver­ bunden, die in serieller Richtung neben der Solarzelle 7 liegt, d. h. in Längsrichtung von Fig. 14A, und die Solar­ zelle 10 haftet ebenfalls durch den Kleber 8 auf dem Sub­ strat 9.

Wenn das Solarpaddel in einer Umgebung wie im Weltraum ver­ wendet wird, wo sich die Temperatur in einem breiten Bereich von z. B. etwa -180°C bis etwa +100°C ändert, ändert sich der Abstand zwischen dem Rückseitenelektrode-Anschlußab­ schnitt 3 und dem Vorderseitenelektrode-Anschlußabschnitt 2 des Verbinders 1, der die Solarzellen 8 und 10 verbindet, wegen des Unterschieds der thermischen Eigenschaften (z. B. des thermischen Expansionskoeffizienten) der Solarzellen 7 und 10, des Substrates 9, des Verbinders 1 bzw. des Klebers 8.

Die Abstandsänderung wird im Spannungsabbauabschnitt 4 durch eine Änderung der Breite der Schlitze 5, 6 aufgefan­ gen, wobei Spannungen abgebaut werden.

Fig. 15 ist eine Draufsicht, die mehrere Solarzellen zeigt, die nicht nur in serieller, sondern auch in paralleler Rich­ tung verbunden sind. In diesem Fall werden zusätzlich zu den Verbindern 1 für serielle Verbindung Verbinder 12 zum An­ schließen der Rückseitenelektroden der Solarzellen in paral­ leler Richtung verwendet.

Fig. 16 ist eine Draufsicht auf ein anderes Beispiel von So­ larzellen, die sowohl in serieller als auch paralleler Rich­ tung miteinander verbunden sind, und zwar auf ähnliche Weise wie in Fig. 15 dargestellt. Was die Art der Verbindung in paralleler Richtung der Solarzellen im Beispiel von Fig. 16 betrifft, wird die Verbindung sowohl in serieller als auch paralleler Richtung durch einen Verbinder 13 bewerkstelligt. Da der Verbinder 13 einen Anschlußabschnitt 13A für paralle­ le Verbindung aufweist, der sich in paralleler Richtung er­ streckt, ist die Breite desselben insgesamt größer als beim Verbinder 1, der nur für seriellen Anschluß verwendet wird.

Die herkömmlichen, vorstehend beschriebenen Verbinder 1, 12 und 13 weisen die folgenden Nachteile auf.

Beim herkömmlichen Verbinder 1 für serielle Verbindung, wie in Fig. 13 dargestellt, ist die Breite W1 des Vorderseiten­ elektrode-Anschlußabschnitts 2 dieselbe wie die Breite W4 des gesamten Verbinders 1, wie auch die Breite W2 des Span­ nungsabbauabschnitts 4, und daher muß die Breite der Vorder­ seitenelektrode einer über den Verbinder 1 angeschlossenen Solarzelle eine Breite aufweisen, die zumindest größer als die Breite W1 des Vorderseitenelektrode-Anschlußabschnitts 2 ist, d. h. größer als die Breite W4 des gesamten Verbinders 1.

Demgemäß nimmt die Vorderseitenelektrode der Solarzelle eine große Fläche der Lichtempfangsfläche der Solarzelle ein, was dieselbe gegenüber der Gesamtfläche der Solarzelle verringert, d. h. den Anteil der Fläche verringert, die die Funktion zum wirksamen Umwandeln des empfangenen Lichts in elektrische Leistung aufweist. Dies verhindert eine Verbes­ serung des Leistungswirkungsgrads der Solarzellen.

Wenn in serieller Richtung unter Verwendung des Verbinders 1 verbundene Solarzellen in paralleler Richtung zu verbinden sind, wie in Fig. 15 dargestellt, sind getrennte Verbinder 12 für den parallelen Anschluß erforderlich. Dies erhöht die Anzahl von Teilen, die das Solarpaddel bilden, was die Kos­ ten für den Zusammenbau erhöht.

Ferner nimmt, wenn Solarzellen sowohl in serieller als auch paralleler Richtung durch einen Verbinder 13 zu verbinden sind, wie in Fig. 16 dargestellt, die Breite des Verbinders 13 insgesamt weiter zu, da er einen Rückseitenelektrode-An­ schlußabschnitt 13a für Parallelverbindung und einen Span­ nungsabbauabschnitt 13b zum Auffangen der in paralleler Richtung erzeugten Verschiebung aufweist, weswegen die Hand­ habung des Verbinders mühselig ist. Ferner eignet sich der Verbinder 13 nicht zum Verbinden von Solarzellen nur in se­ rieller Richtung, da der Anschlußabschnitt für Parallelver­ bindung ein Hindernis darstellt.

Eine herkömmliche Baugruppe mit dünnen Elektroden und Ver­ bindern zur Verwendung im Weltraum, wobei die Verbinder im wesentlichen dieselbe Form wie der vorstehend beschriebene herkömmliche Verbinder 1 aufweisen, wird nun beschrieben. Fig. 17A ist eine Draufsicht und Fig. 17B ist ein Quer­ schnitt für eine solche Baugruppe. Der Einfachheit halber sind eine Reflektionsplatte 39 und ein Isolierfilm 35, wie sie in Fig. 17B dargestellt sind, in Fig. 17A weggelassen.

Gemäß den Fig. 17A und 17B wird ein Halbleitersubstrat 31 als Substrat für eine Diode 42 verwendet. Das Halbleitersub­ strat 31 ist ein p- oder n-Silizium-Einkristall mit einer Seitenlänge von etwa 1 bis etwa 10 cm und einer Dicke von etwa 0,1 bis 0,5 mm. Durch Ausbilden einer Diffusionsschicht 32 mit einem Leitungstyp, der demjenigen der Fremdstoffe des Substrats entgegengesetzt ist, wird ein pn-Übergang 33 ge­ bildet, der als Diode arbeitet. Die Oberfläche des Substrats wird durch einen Oxidfilm 34 abgedeckt, der seinerseits durch einen Isolierfilm 35 abgedeckt wird. Eine Öffnung 34a wird im Oxidfilm 34 angebracht, in der Metall zum Ausbilden einer Elektrode 36 abgeschieden wird. Durch Abscheiden von Metall auf der Rückseite des Substrats wird eine andere Elektrode 37 ausgebildet. Ein Ende des Verbinders 1 wird durch Schweißen mit der Elektrode 36 verbunden.

An der Oberfläche des herkömmlichen Diodenelements ist eine Reflektionsplatte 39 (eine Aluminiumplatte, ein Spiegel oder dergleichen) durch einen Kleber 40 befestigt, um die Ab­ strahlung in den Raum zu verbessern und um den Eintritt von Sonnenlicht in das Halbleitersubstrat zu verhindern, um einen Leckstrom in Sperrichtung der Diode zu verhindern, wie er durch einen photoelektrischen Strom verursacht wird. Das Halbleitersubstrat 31 und der Verbinder 1 sind voneinander durch den Oxidfilm 34, den Isolierfilm 35 und den Kleber 40 isoliert. Ein Mesaabschnitt 41 kann durch Mesaätzen der Oberfläche ausgebildet sein, um den Abstand zwischen dem Halbleitersubstrat 31 und dem Verbinder 1 zu erhöhen. Die Isolierung zwischen dem Verbinder 1 und dem Halbleitersub­ strat 31 ist unverzichtbar, und wenn diese Isolierung fehl­ schlägt, verliert die Diode ihre Funktion.

Die Form des Verbinders 1 gemäß Fig. 17A unterscheidet sich von derjenigen des in Fig. 13 dargestellten Verbinders 1 nur dahingehend, daß der Vorderseitenelektrode-Anschlußabschnitt 2 länger ist. An den inneren Enden der Schlitze 5 und 6 sind nahezu kreisförmige Kerben 5a und 6a vorhanden, um eine Spannungskonzentration zu verhindern. Ein Anschlußteil 52 an einem Ende des Verbinders 1 ist mit der Elektrode 36 der Diode 42 verbunden. Der Anschlußabschnitt 3 am anderen Ende des Verbinders 1 ist mit einer Elektrode einer benachbarten Diode oder Solarzelle verbunden.

Was den Verbinder 1 zum Verbinden bekannter, vorstehend be­ schriebener Dioden betrifft, muß, da die Breite des Verbin­ ders 1 an beiden Enden gleichmäßig groß ist, auch die dort anzuschließende Elektrode jeweils breit sein.

Gemäß Fig. 17B werden das Halbleitersubstrat 31 und der Ver­ binder 1 voneinander durch den Oxidfilm 34, den Isolierfilm 35 und den Kleber 40 isoliert. Wenn Wasserdampf oder Fremd­ stoffe wie z. B. sehr kleine Staubteilchen zwischen das Halbleitersubstrat 31 und den Verbinder 1 z. B. im Seiten­ flächenabschnitt eindringen, kann der pn-Übergang der Diode 42 möglicherweise kurzgeschlossen werden. Da die Elektrode 36 und der Verbinder 1 gegen die Reflektionsplatte 39 ledig­ lich durch den Kleber 40 isoliert sind, besteht auch die Möglichkeit eines durch einen Fremdstoff verursachten Kurz­ schlusses zwischen dem Halbleitersubstrat 31 und der Iso­ lierplatte 39, wenn die Isolierung nicht ausreichend ist.

Wenn eine Diode in Form einer dünnen Platte hergestellt wird, ist es, da es erforderlich ist, den durch Mesaätzen ausgebildeten Mesaabschnitt breiter auszubilden als die Breite des Verbinders, schwierig, ein Halbleitersubstrat 31 mit ausreichender Festigkeit zu schaffen, was zum Problem des Brechens während des Herstellprozesses führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verbinder zum Verbinden elektronischer Bauelemente miteinander anzu­ geben, der auf den Bauelementen wenig Platz beansprucht und der Verschiebungen zwischen den Elementen mit gutem Span­ nungsabbau auffangen kann. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine Baugruppe mit einem solchen Verbinder anzugeben.

Die Erfindung ist für den Verbinder durch die Lehre von An­ spruch 1 und für die Baugruppe durch die Lehre von Anspruch 15 gegeben.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung, wie sie in Anspruch 12 angegeben ist, verfügt über drei An­ schlußbereiche, wodurch es möglich ist, Anschlüsse nicht nur in serieller oder paralleler Richtung, sondern auch in bei­ den Richtungen herzustellen.

Durch den erfindungsgemäßen Verbinder kann die Fläche der Vorderseitenelektrode eines elektronischen Bauelements klei­ ner als beim Stand der Technik ausgebildet werden, da der mit der Vorderseitenelektrode des Bauelements verbundene er­ ste Anschlußabschnitt kleiner ausgebildet ist als die Breite des Spannungsabbauabschnitts in paralleler Richtung. Demge­ mäß kann, wenn das elektronische Bauelement z. B. eine So­ larzelle ist, die von der Vorderseitenelektrode innerhalb der gesamten Lichtempfangsfläche eingenommene Fläche kleiner ausgebildet werden, weswegen die wirksame Lichtempfangsflä­ che erhöht werden kann, wodurch der Leistungswirkungsgrad der Solarzelle verbessert werden kann.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Span­ nungsabbauabschnitt einen elastischen, schmalen Abschnitt auf, der sich mit einem vorgegebenen Neigungswinkel zur Par­ allelrichtung von der Nähe einer Seite aus erstreckt, die sich an den ersten Anschlußabschnitt anschließt, bis in die Nähe der anderen Seite, die sich an den zweiten Anschlußab­ schnitt anschließt.

Die Breite des ersten Anschlußabschnitts in Parallelrichtung kann ungefähr auf denselben Wert eingestellt werden wie die Breite des elastischen, schmalen Abschnitts in Parallelrich­ tung an der Grenzfläche zum Flächenanschlußabschnitt.

Bei einem noch bevorzugteren Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung weist mindestens eines der sich in Längsrichtung des elastischen, schmalen Abschnitts erstreckenden Enden einen Schlitz auf, der sich entlang des elastischen, schmalen Ab­ schnitts erstreckt und ein offenes Ende an einer Seite des Spannungsabbauabschnitts aufweist.

Es ist eine Kerbe mit im wesentlichen kreisförmiger Öffnung vorhanden, mit einem Durchmesser, der größer ist als die Breite des Schlitzes an einem Ende, das dem offenen Ende des Schlitzes entgegengesetzt ist.

Wie bereits erwähnt, gibt Anspruch 12 eine besonders vor­ teilhafte Weiterbildung mit drei Anschlußbereichen an. Außerdem ist ein zweiter Spannungsabbauabschnitt vorhanden, um die Verschiebung elektronischer Bauelemente aufzufangen, die in paralleler Richtung angeschlossen sind. Demgegenüber fängt der erste Spannungsabbauabschnitt Verschiebungen zwi­ schen Bauelementen auf, die in serieller Richtung über den Verbinder verbunden sind. Damit weist der Verbinder die Funktion zum Herstellen von Verbindungen sowohl in serieller als auch paralleler Richtung unter Auffangen von Verschie­ bungen auf. Da die Breite in paralleler Richtung des Be­ reichs des zweiten Anschlußabschnitts zuzüglich des dritten Anschlußabschnitts ungefähr dieselbe ist wie die Breite des ersten Spannungsabbauabschnitts, unterscheidet sich die Breite in paralleler Richtung des Verbinders insgesamt nicht von der Breite in paralleler Richtung des Verbinders, der nur zum Verbinden elektronischer Bauelemente in serieller Richtung verwendet wird. Daher besteht selbst dann, wenn ein solcher Verbinder nur zum Herstellen einer seriellen Verbin­ dung verwendet wird, kein Problem dahingehend, daß zusätz­ liche Fläche in paralleler Richtung eingenommen wird, und es bestehen keine Handhabungsschwierigkeiten.

Zu elektronischen Baugruppen, bei denen der erfindungsgemäße Verbinder verwendet wird, gehören Solarzellenanordnungen für künstliche Satelliten, Dioden, die am selben Paddel wie So­ larzellen angebracht sind, usw. Die Verbindung zwischen der Vorderseitenelektrode und der Rückseitenelektrode der elek­ tronischen Bauelemente sowie den Anschlußabschnitten des Verbinders wird z. B. durch Verschweißen mit parallelem Spalt oder durch Ultraschallschweißen hergestellt. Die Ver­ bindung kann auch durch ein Verfahren bewerkstelligt werden, das ein Metall mit niedrigem Schmelzpunkt verwendet wie ein Lötverfahren.

Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale, Erschei­ nungsformen und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgen­ den detaillierten Beschreibung derselben in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen hervor.

Fig. 1 zeigt einen Verbinder zum Verbinden von Solarzellen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 2A zeigt das Ergebnis einer Spannungsuntersuchung in Form eines Spannungsverlaufs, wie mit einer Methode finiter Elemente erhalten, und zwar für den in Fig. 1 dargestellten Verbinder gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Verbin­ dung; und Fig. 2B zeigt vergrößert die Umgebung einer Kerbe 5a in Fig. 2A.

Fig. 3A bis 3C zeigen Verbinder zum Verbinden von Solarzel­ len gemäß einem zweiten, dritten bzw. vierten Ausführungs­ beispiel der Erfindung.

Fig. 4A und 4B zeigen Verbinder zum Verbinden von Solarzel­ len gemäß einem fünften bzw. sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 5A, 5B und 5C zeigen drei Variationen eines Verbinders zum Verbinden von Solarzellen gemäß einem siebten Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung, während die Fig. 5D und 5E Ver­ binder zum Verbinden von Solarzellen gemäß einem achten bzw. neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen.

Fig. 6 zeigt ein Beispiel einer Solarzelle, die den Verbin­ der gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung ver­ wendet.

Fig. 7A ist eine Draufsicht, die detailliert die Umgebung des Vorderseitenelektrode-Anschlußabschnitts zeigt, in dem der Verbinder 1 mit der in Fig. 6 dargestellten Solarzelle verbunden ist; und Fig. 7B ist ein Querschnitt entlang der Linie VIIB-VIIB in Fig. 7a.

Fig. 8 zeigt ein anderes Beispiel einer Solarzelle, die einen Verbinder gemäß den ersten Ausführungsbeispiel der Er­ findung verwendet.

Fig. 9 zeigt ein Beispiel einer Diode mit einem Verbinder gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 10 zeigt einen Verbinder zum Verbinden von Solarzellen gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 11 zeigt mehrere in paralleler und serieller Richtung miteinander durch Verbinder gemäß dem zehnten Ausführungs­ beispiel, wie es in Fig. 10 dargestellt ist, verbundene So­ larzellen.

Fig. 12A und 12B zeigen Verbinder zum Verbinden von Solar­ zellen gemäß einem elften bzw. zwölften Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 13 zeigt einen herkömmlichen Verbinder, wie er nur zum Verbinden von Solarzellen in serieller Richtung verwendet wird.

Fig. 14A ist eine Draufsicht, die das Verbinden von Solar­ zellen durch den in Fig. 13 dargestellten herkömmlichen Ver­ binder zeigt; und Fig. 14B ist eine Seitenansicht der in Fig. 14A dargestellten Solarzelle von links.

Fig. 15 ist eine Draufsicht, die eine Verbindung von Solar­ zellen in serieller und paralleler Richtung unter Verwendung des in Fig. 13 dargestellten herkömmlichen Verbinders und eines herkömmlichen Verbinders für Parallelverbindung zeigt.

Fig. 16 ist eine Draufsicht, die Solarzellen zeigt, die in serieller und paralleler Richtung dadurch miteinander ver­ bunden sind, daß zusätzlich zu herkömmlichen Verbindern für nur serielle Verbindung die herkömmlichen Verbinder 13 so­ wohl für serielle als auch parallele Verbindungen verwendet sind.

Fig. 17A ist eine Draufsicht, die eine Diode mit einem Ver­ binder zeigt, der eine ähnliche Form wie der in Fig. 13 dar­ gestellte herkömmliche Verbinder aufweist; und Fig. 17B ist ein Querschnitt hierzu.

Fig. 18A zeigt das Ergebnis einer Spannungsanalyse in Form eines Spannungsverlaufs, wie mit einem Verfahren finiter Elemente erhalten, und zwar für die Spannung, wie sie im in Fig. 13 dargestellten herkömmlichen Verbinder entsteht; und Fig. 18B zeigt vergrößert die Umgebung der Kerbe 5A in Fig. 18A.

Fig. 19 ist eine Draufsicht, die Verbindungen von Solarzel­ len in serieller und paralleler Richtung unter Verwendung des zwölften Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt, wie es in Fig. 12B dargestellt ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezug­ nahme auf die Figuren beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Verbinder zum Verbinden von Solarzellen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In Fig. 1 sind solche Abschnitte, die mit solchen des in Fig. 13 dargestellten herkömmlichen Verbinders übereinstimmen oder diesen entsprechen, mit denselben Bezugszeichen gekennzeich­ net.

Der in Fig. 1 dargestellte Verbinder 1 gemäß dem ersten Aus­ führungsbeispiel beinhaltet einen Vorderseitenelektrode-An­ schlußabschnitt 2, der an eine Vorderseitenelektrode einer Solarzelle angeschlossen wird, und einen Rückseitenelektro­ de-Anschlußabschnitt 3, der an die Rückseitenelektrode einer anderen Solarzelle angeschlossen wird, die in serieller Richtung neben der erstgenannten Solarzelle liegt. Im Be­ reich zwischen dem Vorderseitenelektrode-Anschlußabschnitt 2 und dem Rückseitenelektrode-Anschlußabschnitt 3 ist ein Spannungsabbauabschnitt 4 vorhanden, der dazu dient, Ver­ schiebungen aufzufangen, wie sie zwischen dem Vorderseiten­ elektrode-Anschlußabschnitt 2 und dem Rückseitenelektrode- Anschlußabschnitt 3 erzeugt werden.

Ein Verbindungssteg 11, bei dem es sich um einen elasti­ schen, schmalen Abschnitt zum Auffangen von Verschiebungen handelt, erstreckt sich im Spannungsabbauabschnitt 4 mit einem vorgegebenen Neigungswinkel zur Parallelverbindungs­ richtung, d. h. zur Richtung nach links bzw. rechts in Fig. 1. Das obere Ende des Verbindungsstegs 11 bildet einen Schlitz 6, und am linken Ende des Schlitzes 6 ist eine im wesentlichen kreisförmige Kerbe 6a vorhanden, deren Durch­ messer größer ist als die Breite des Schlitzes 6. Das rechte Ende des Schlitzes 6 bildet ein offenes Ende 6b. Am unteren Ende 5c des Verbindungsstegs 11 ist kein Schlitz ausgebil­ det. Der Abstand zwischen dem rechten Ende des Spannungsab­ bauabschnitts und der Mitte der im wesentlichen kreisförmi­ gen Kerbe 5a, die an einer entsprechenden Stelle wie die ungefähr kreisförmige Kerbe 5a am geschlossenen Ende des un­ teren Schlitzes 5 des in Fig. 13 dargestellten herkömmlichen Verbinders angebracht ist, entspricht der Breite W1 des Vor­ derseitenelektrode-Anschlußabschnitts 2.

Im Vergleich zum herkömmlichen, in Fig. 13 dargestellten Verbinder, bei dem die Breite W4 des Spannungsabbauab­ schnitts 4 ungefähr dieselbe ist wie die Breite W1 des Vor­ derseitenelektrode-Anschlußabschnitts 2, ist beim Verbinder des vorliegenden Ausführungsbeispiels der untere Abschnitt des Schlitzes 5 des in Fig. 13 dargestellten Verbinders ent­ fernt. Demgemäß ist die Breite W1 des Vorderseitenelektrode- Anschlußabschnitts 2 des Verbinders 1 des vorliegenden Aus­ führungsbeispiels deutlich gegenüber der Maximalbreite W4 des gesamten Verbinders 1 verringert.

Obwohl die Kerben 5a und 6a bei diesem Ausführungsbeispiel ungefähr kreisförmig sind, können sie auch Mehreckform auf­ weisen.

Durch eine solche Struktur kann die Vorderfläche der Vorder­ seitenelektrode der Solarzelle, an der der Vorderseitenelek­ trode-Anschlußabschnitt 2 befestigt wird, relativ klein aus­ gebildet werden. Demgemäß kann der Anteil der Fläche der So­ larzelle, die effektiv Licht empfängt, erhöht werden. Was die Breite des mit der Rückseitenelektrode der Solarzelle verbundenen Rückseitenelektrode-Anschlußabschnitts 3 be­ trifft, so ist diese Breite W3 ungefähr dieselbe wie die Ma­ ximalbreite W4 des gesamten Verbinders 1, wie auch die Brei­ te W2 des Spannungsabschnitts 4, da bei diesem Ausführungs­ beispiel dieser Abschnitt nicht mit der Lichtempfangsfläche der Solarzelle verbunden ist.

Nun wird unter Vergleich der Fig. 18A und 18B mit den Fig. 2A und 2B erläutert, wie der in Fig. 1 dargestellte Verbin­ der geschaffen wurde. Die Fig. 18A und 18B zeigen Analyse­ ergebnisse, die durch Simulation der Spannungen erhalten wurden, wie sie im herkömmlichen Verbinder 1 gemäß Fig. 13 zum Verbinden von Solarzellen erhalten wurden, während die Fig. 2A und 2B entsprechende Analyseergebnisse unter Verwen­ dung des in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Verbin­ ders 1 zeigen.

Um die oben beschriebenen Schwierigkeiten beim herkömmlichen Verbinder zu umgehen, führten die Erfinder zunächst eine Spannungsuntersuchung des Verbinders 1 mit der herkömmli­ chen, in Fig. 13 dargestellten Form aus. Die Fig. 18A und 18B sind Spannungsverläufe, die die Analyseergebnisse gemäß einem Verfahren finiter Elemente für die Spannungsverteilung zeigen, wenn das obere und untere Ende des in Fig. 13 darge­ stellten Verbinders so gezogen werden, daß der Verbinder in serieller Richtung um 1 mm gestreckt wird, d. h. nach oben bzw. unten in Fig. 18A. Aus dem Spannungsverlauf ist erkenn­ bar, daß sich die Spannungserzeugung in der Nähe der unge­ fähr kreisförmigen Kerben 5a und 6a der geschlossenen Enden der Schlitze 5 und 6 konzentriert.

Demgemäß stellt sich als Ergebnis dieser Analyse heraus, daß die Verschiebung hauptsächlich durch die Änderung der Breite der Schlitze 5 und 6 aufgefangen wird und sich die Span­ nungserzeugung in der Nähe der Kerben 5a und 6a konzen­ triert. Ferner kamen die Erfinder im Ergebnis der Analyse zu dem Schluß, daß selbst dann, wenn ein Bereich oder beide un­ mittelbar unterhalb des Schlitzes 5 sowie der Bereich unmit­ telbar über dem Schlitz 6 des in Fig. 13 dargestellten her­ kömmlichen Verbinders 1 entfernt werden, keine Schwierigkeit betreffend die Funktion des Auffangens von Verschiebungen auftreten sollte.

Die Fig. 2A und 2B zeigen die Analyseergebnisse für den er­ findungsgemäßen Verbinder 1, wobei die Darstellungen denje­ nigen der Fig. 18A bzw. 18B entsprechen. Wie es aus den Ana­ lyseergebnissen erkennbar ist, ist die in der Umgebung der Kerbe 5A erzeugte Spannung selbst dann, wenn der Vordersei­ tenelektrode-Anschlußabschnitt 2 im Bereich unmittelbar un­ ter dem unteren Ende 5c des Verbindungsstegs 11 wie beim vorliegenden Ausführungsbeispiel entfernt ist, beinahe die­ selbe wie bei dem in den Fig. 18A und 18B dargestellten Bei­ spiel aus dem Stand der Technik.

Die Erfinder führten eine ähnliche Analyse für einen in Fig. 1 dargestellten Verbinder 1 aus, wobei jedoch der Abschnitt unmittelbar unter dem Schlitz 6 vollständig entfernt war, wobei das Ergebnis ungefähr dasselbe wie oben war. Aus den vorstehend beschriebenen Analyseergebnissen kamen die Erfin­ der zu dem Schluß, daß die Funktion des Auffangens einer Verschiebung praktisch selbst dann nicht beeinflußt wird, wenn der Abschnitt unmittelbar unter dem Schlitz 5 und der Abschnitt unmittelbar über dem Schlitz 6 beim in Fig. 13 dargestellten herkömmlichen Verbinder vollständig entfernt werden.

Im folgenden werden Verbinder beschrieben, die verschiedene Formen aufweisen, wie sie gemäß den vorstehend beschriebenen Analyseergebnissen möglich sind.

Fig. 3A zeigt einen Verbinder zum Verbinden von Solarzellen gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Vergleich zu dem in Fig. 1 dargestellten Verbinder 1 des er­ sten Ausführungsbeispiels ist beim Verbinder 1 dieses Aus­ führungsbeispiels der Anteil des entfernten Abschnitts unter dem Schlitz 5 verringert, und die Breite W1 des Vordersei­ tenelektrode-Anschlußabschnitts 2 ist größer ausgebildet als der Abstand W5 zwischen der Mitte der Kerbe 5a und dem rech­ ten Ende.

Fig. 3B zeigt einen Verbinder zum Verbinden von Solarzellen gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Beim Verbinder 1 dieses Ausführungsbeispiels ist der Anteil des entfernten Abschnitts unter dem Schlitz 5 erhöht, so daß W1 kleiner als W5 ist, im Vergleich mit dem Verbinder 1 des in Fig. 3A dargestellten zweiten Ausführungsbeispiels.

Fig. 3C zeigt einen Verbinder zum Verbinden von Solarzellen gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Grundsätzlich ist der Verbinder 1 dieses Ausführungsbei­ spiels in seiner Form dem Verbinder 1 des in Fig. 1 darge­ stellten ersten Ausführungsbeispiels ähnlich. Der Verbinder 1 dieses Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von demje­ nigen in Fig. 1 dahingehend, daß die Breite W5 erhöht ist, so daß die Breite des Verbindungsstegs 11 erhöht ist, der den Spannungsabbauabschnitt 4 bildet. Da W1 und W5 miteinan­ der übereinstimmen, ist auch die Breite W1 im Vergleich zu derjenigen beim Ausführungsbeispiel von Fig. 1 erhöht.

Fig. 4A zeigt einen Verbinder zum Verbinden von Solarzellen gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Verbinder 1 dieses Ausführungsbeispiels entspricht dem Ver­ binder 1 des in Fig. 3B dargestellten dritten Ausführungs­ beispiels, wobei jedoch der Abschnitt unmittelbar unter dem Schlitz 5 entfernt ist.

Fig. 4B zeigt einen Verbinder zum Verbinden von Solarzellen gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Beim Verbinder 1 dieses Ausführungsbeispiels ist der obere rechte Abschnitt des Rückseitenelektrode-Anschlußabschnitts 3 des Verbinders 1 gemäß dem in Fig. 1 dargestellten ersten Aus­ führungsbeispiel entfernt, so daß die Breite W3 des Rücksei­ tenelektrode-Anschlußabschnitts 3 verringert ist.

Die Fig. 5A, 5B und 5C zeigen drei Variationen eines Verbin­ ders zum Verbinden von Solarzellen gemäß einem siebten Aus­ führungsbeispiel der Erfindung. Der Verbinder 1 dieses Aus­ führungsbeispiels stimmt mit den Verbindern 1 des in den Fig. 1 bzw. 3C dargestellten ersten bzw. vierten Ausfüh­ rungsbeispiels dahingehend überein, daß die Breite W1 des Vorderseitenelektrode-Anschlußabschnitts 2 mit der Breite W5 übereinstimmt. Ferner ist beim Verbinder 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Abschnitt unmittelbar über dem Schlitz 6 des Verbinders in Fig. 1 vollständig entfernt, so daß die Breite W3 des Rückseitenelektrode-Anschlußabschnitts 3 mit dem Abstand W6 zwischen der Mitte der Kerbe 6a und dem linken Ende übereinstimmt. Bei den drei in den Fig. 5A bis 5C dargestellten Variationen ändert sich die Beziehung zwi­ schen W1 und W3, d. h. die Beziehung in der Größe von W5 und W6 relativ, wodurch die Breite des Verbindungsstegs 11 geän­ dert wird.

Die Fig. 5D und 5E zeigen Verbinder zum Verbinden von Solar­ zellen gemäß einem achten bzw. neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Beim Verbinder 1 des in Fig. 5D dargestellten achten Ausführungsbeispiels sind die Breiten W5 und W6 wei­ ter gegenüber denjenigen beim Verbinder 1 des in Fig. 5A dargestellten siebten Ausführungsbeispiels verringert, um die Breite des Verbindungsstegs 11 weiter zu verringern, und die Breite W1 ist größer als die Breite W5 ausgebildet. Der Verbinder 1 des in Fig. 5E dargestellten neunten Ausfüh­ rungsbeispiels unterscheidet sich vom Verbinder 1 des in Fig. 5D dargestellten achten Ausführungsbeispiels dadurch, daß W1 kleiner als W5 ist.

Die Verbinder 1 gemäß den vorstehend beschriebenen ersten bis neunten Ausführungsbeispielen werden nun allgemein mit­ einander verglichen. Zunächst ist beim Verbinder 1 gemäß dem in Fig. 3A dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der Ab­ schnitt direkt unmittelbar unterhalb des Schlitzes 5 des Be­ reichs des Spannungsabbauabschnitts 4 für die Funktion des Auffangens von Verschiebungen überflüssig, und wenn die Handhabungseinfachheit für Solarzellen mitberücksichtigt wird, ist dieser Abschnitt ziemlich nachteilig. Der Verbin­ der ohne diesen Abschnitt entspricht den Verbindern 1 gemäß dem ersten und fünften Ausführungsbeispiel, wie sie in den Fig. 1 bzw. 4A dargestellt sind. Daher können die Verbinder 1 des ersten und fünften Ausführungsbeispiels als Verbesse­ rungen des Verbinders 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbei­ spiels angesehen werden. Beim Verbinder 1 gemäß dem in Fig. 3B dargestellten dritten Ausführungsbeispiel ist auch der Bereich unmittelbar unter dem Schlitz 5 überflüssig, und in bezug auf diesen Punkt ist das in Fig. 4A dargestellte fünf­ te Ausführungsbeispiel eine Verbesserung gegenüber dem drit­ ten Ausführungsbeispiel.

Der Verbinder 1 gemäß dem in Fig. 3C dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel weist eine erhöhte Breite des Verbindungsstegs 11 auf. Jedoch ist die Fähigkeit des Auffangens von Ver­ schiebungen im Vergleich zu derjenigen des ersten Ausfüh­ rungsbeispiels verringert. Wenn das in Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel mit dem in Fig. 4A dargestellten fünften Ausführungsbeispiel verglichen wird, ist das erste Ausführungsbeispiel hinsichtlich der Verbindungsfestigkeit im Verbindungsabschnitt zwischen dem Verbinder 1 und einer Solarzelle überlegen. Beim Verbinder 1 gemäß dem in Fig. 4B dargestellten sechsten Ausführungsbeispiel ist der Bereich unmittelbar über dem Schlitz 5 im Bereich des Spannungsab­ bauabschnitts 4 nicht erforderlich und in bezug auf die Funktion nachteilig. Ein Verbinder, bei dem dieser Abschnitt entfernt ist, entspricht dem Verbinder 1 der in Fig. 5A dar­ gestellten ersten Variante des siebten Ausführungsbeispiels. Wenn die drei Varianten des in den Fig. 5A bis 5C darge­ stellten Verbinders 1 gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel miteinander verglichen werden, ist die in Fig. 5A darge­ stellte hinsichtlich des Spannungsabbauvermögens überlegen, wenn die Breite des Verbindungsstegs 11 verglichen wird.

Der Verbinder 1 gemäß dem in Fig. 5D dargestellten achten Ausführungsbeispiel, bei dem die Breite W1 des Vorderseiten­ elektrode-Anschlußabschnitts 2 verringert ist, entspricht der in Fig. 5A dargestellten ersten Variante des Verbinders 1 gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel oder dem in Fig. 5E dargestellten Verbinder gemäß dem neunten Ausführungsbei­ spiel. Wenn die Fig. 5A und 5E miteinander verglichen wer­ den, kann der Verbinder 1 gemäß Fig. 5A, der eine relativ große Breite W1 aufweist, vom Gesichtspunkt der Verbindungs­ festigkeit im Verbindungsabschnitt zwischen dem Verbinder 1 und einer Solarzelle als überlegen angesehen werden. Wenn die Fig. 1 und 5A verglichen werden, kann der in Fig. 1 dar­ gestellte Verbinder als bevorzugt angesehen werden, wenn gute Handhabbarkeit beim Herstellen einer Verbindung zur Rückseitenelektrode einer Solarzelle berücksichtigt wird, während der Verbinder 1 von Fig. 5A hinsichtlich des Gesamt­ gewichts bevorzugt ist. In Anbetracht des vorstehend Ausge­ führten sind unter den Verbindern des ersten bis neunten Ausführungsbeispiels der Verbinder 1 des in Fig. 1 darge­ stellten ersten Ausführungsbeispiels und der in Fig. 5A dar­ gestellte Verbinder der ersten Variante des siebten Ausfüh­ rungsbeispiels die bevorzugtesten.

Es wird nun ein Beispiel einer Solarzelle beschrieben, die einen erfindungsgemäßen Verbinder verwendet. Fig. 6 zeigt den Verbinder 1 gemäß dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel in Verbindung mit Solarzellen 7. Gemäß Fig. 6 ist die Breite W1 des mit einer Solarzelle 7 verbun­ denen Abschnitts der Verbinders 1 etwa gleich groß ausgebil­ det wie die Breite W5 zwischen der Mitte der Krümmung des Kreises der Kerbe 5a und der gegenüberliegenden Seite oder kleiner. Hierbei kann die Breite W1 des Anschlußabschnitts zwischen dem Verbinder 1 und der Solarzelle 7 ungefähr gleich groß ausgebildet sein wie die Breite WC des Verbin­ dungsstegs 11 im Spannungsabbauabschnitt 4 oder größer. Je­ doch wird W1 gleich groß wie W5 oder kleiner ausgebildet. Die Breite W6 des Verbindungsstegs 11 wird so bestimmt, daß sie einen erforderlichen Widerstandswert aufweist, abhängig von der Stromstärke der Solarzelle 7.

Die Fig. 7A und 7B sind eine Draufsicht auf die in Fig. 6 dargestellte Solarzelle 7 bzw. eine Seitenansicht, wobei Einzelheiten der Struktur dargestellt sind. Fig. 7B ist da­ bei ein Querschnitt entlang der Linie VIIB-VIIB in Fig. 7A. Gemäß den Fig. 7A und 7B ist der Vorderseitenelektrode-An­ schlußabschnitt 2 des Verbinders 1 mit einem Elektroden-Kon­ taktfleck 63a einer Oberflächenelektrode 63 der Solarzelle 7 verbunden.

Die in den Fig. 7A und 7B dargestellte Solarzelle 7 wird im allgemeinen auf die folgende Weise hergestellt. Durch ther­ misches Eindiffundieren von n-Fremdstoffen in die Oberfläche eines p-Siliziumsubstrats mit einer Dicke von etwa 50 bis etwa 200 µm wird ein n⁺-Bereich 62 gebildet, und durch ther­ misches Eindiffundieren von p-Fremdstoffen in die Rückseite wird ein p⁺-Bereich 65 über die gesamte Oberfläche gebildet. Eine Vorderseitenelektrode 63 und eine Rückseitenelektrode 66 mit Kammform zum Transportieren der erzeugten Energie sind auf dem n⁺-Bereich 62 an der Vorderseite bzw. auf dem p⁺-Bereich 65 an der Rückseite ausgebildet. Die Lichtem­ pfangsfläche, auf der die Oberflächenelektrode 63 ausgebil­ det ist, ist durch einen Reflektionsverhinderungsfilm 64 ab­ gedeckt, um Oberflächenreflektion einfallenden Lichts zu verhindern. An den Oberflächenelektrode-Kontaktflächenab­ schnitt 63a ist ein Verbinder 1 zum Entnehmen von Leistung geschweißt, und ferner ist eine Glasplatte 68 über ein zwi­ schengefügtes Harz 69 mit der Oberfläche der Solarzelle 7 verbunden. Der Verbinder 1 wird dazu verwendet, Solarzellen miteinander zu verbinden und um ein Solarzellenmodul zusam­ menzubauen. Das Solarzellenmodul mit mehreren zusammengebau­ ten Solarzellen 7 ist grundsätzlich im wesentlichen dasselbe wie das in den Fig. 14A, 14B und 15 dargestellte herkömmli­ che.

Da jedoch bei den in den Fig. 7A und 7B dargestellten Solar­ zellen die Breite W1 des Vorderseitenelektrode-Anschlußab­ schnitts 2 des Verbinders 1 kleiner ausgebildet ist, ist die Fläche der Vorderseitenelektrode der Solarzelle 7 kleiner. Demgemäß ist die wirksame Lichtempfangsfläche der Solarzelle 7 relativ gesehen größer, was den Wirkungsgrad der Solarzel­ le 7 beim Umwandeln von Energie erhöht.

Nun wird ein Ausführungsbeispiel für den verbesserten Wir­ kungsgrad der Energieumsetzung einer Silizium-BSFR-Solar­ zelle einer Länge von 2 cm, einer Breite von 4 cm und einer Dicke von 50 µm beschrieben, mit der zusammen der Verbinder 1 des in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung verwendet wird. Herkömmlicherweise betrug die Breite W1 des Vorderseitenelektroden-Anschlußabschnitts 2 un­ gefähr 8 mm. Demgegenüber kann beim Verbinder des ersten Ausführungsbeispiels die Breite auf 2,7 mm verringert wer­ den. Demgemäß kann nicht nur der Kurzschlußstrom, sondern auch die unbelastete Spannung erhöht werden. Die maximale Ausgangsleistung wurde im Vergleich zum Beispiel mit dem herkömmlichen Verbinder um 4,6 mW erhöht, was zu einer Lei­ stung von 159,4 mW führte. Dies bedeutet eine Erhöhung von etwa 3% bezogen auf die Ausgangsleistung einer herkömmli­ chen Solarzelle. Diese Werte sind Meßwerte bei 135,5 mW/cm², 28°C, unter Verwendung eines Solarsimulators AMO.

Um die Verbindungsfestigkeit für Solarzellen zu untersuchen, die mit einem Verbinder gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung verbunden sind, wurde ein Zugfestigkeitstest unter 45° für drei Solarzellen vom BSR-Typ mit 200 µm (2×2 cm²) mit einer Größe von 2,7×0,85 mm² ausgeführt, nachdem ein Verbinder gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel an jede der drei Solarzellen angeschlossen worden war. Die Ergebnisse sind in der untenstehenden Tabelle 1 dargestellt.

Wie es aus Tabelle 1 erkennbar ist, betrug der Minimalwert für die Zugfestigkeit der drei Solarzellen 816 g, was der Vorgabe für die Zugfestigkeit für eine herkömmliche Solar­ zelle genügt, d. h. mindestens 500 g. Anders gesagt, stellte sich heraus, daß die Verbindungsfestigkeit bei der Erfindung so gut war wie bei einem herkömmlichen Verbinder.

Tabelle 1

Wie oben beschrieben, kann mit einer einen erfindungsgemäßen Verbinder verwendenden Solarzelle der Leistungswirkungsgrad deutlich erhöht werden, jedoch unter Beibehaltung der Zug­ festigkeit auf einem Wert, bei dem keine Schwierigkeiten auftreten. Daher ist der durch die Erfindung geschaffene Effekt von Bedeutung, wenn es in der Zukunft beim Versuch des Verbesserns des Wirkungsgrades von Solarzellen darum geht, die pro Fläche erzeugte Leistung weiter zu erhöhen.

Nun wird eine einen erfindungsgemäßen Verbinder verwendende Diodenanordnung beschrieben. Fig. 9 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel einer Diode mit Verbinder zeigt, wobei der Ver­ binder 1 des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung ver­ wendet ist. Der Querschnitt ist weggelassen, da es derselbe wie bei Fig. 17B ist. Die Diode mit Verbinder, wie sie in Fig. 9 dargestellt ist, unterscheidet sich von dem in den Fig. 17A und 17B dargestellten Beispiel aus dem Stand der Technik dahingehend, daß die Größe der Elektrode 36 der Dio­ de und die Form des Verbinders 1 anders sind als bisher. Im Vergleich mit der herkömmlichen Struktur sind die Größe des Anschlußteils 52 des Verbinders 1 und die Fläche des frei­ liegenden Teils der Elektrode 36 verringert. Die Breite W1 des Anschlußteils 52 des Verbinders 1, das mit der Elektrode 36 der Diode 42 verbunden ist, ist kleiner als die Breite W3 des Anschlußabschnitts 3 zwischen benachbarten Dioden. Im Anschlußabschnitt 3 ist ein Schlitz 6 vorhanden, und ein diagonaler Verbindungssteg 11 ist ausgebildet. Links von der Grenzfläche zwischen dem Verbindungssteg 11 und dem Verbin­ dungsteil 52 ist eine ungefähr kreisförmige Kerbe 5a vorhan­ den. Der Schlitz 6 und der Verbindungssteg 11 bilden einen Spannungsabbauabschnitt 4. Was die Beziehung zwischen dem Abstand W5 zwischen der Mitte der Krümmung der ungefähr kreisförmigen Kerbe 5a und dem rechten Ende des Spannungsab­ bauabschnitts 4 sowie der Breite W1 des Verbindungsteils 52 betrifft, ist bei dem in Fig. 9 dargestellten Beispiel W1 ungefähr gleich groß wie W5. Jedoch kann W1 kleiner als W5 ausgebildet werden.

Die Breite des Verbindungsstegs 11 entspricht ungefähr der Breite W5, welche Breite abhängig von der Nennstromstärke der Diode bestimmt wird.

Durch Computersimulation wurde bestätigt, daß kein deutli­ cher Unterschied betreffend die Position für die Spannungs­ konzentration und den Spannungswert zwischen dem Verbinder mit der Form von Fig. 9 und dem herkömmlichen Verbinder mit der Form von Fig. 13 besteht.

Es wird nun ein Verbinder für Solarzellen gemäß einem zehn­ ten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Der Ver­ binder dieses Ausführungsbeispiels wird dazu verwendet, meh­ rere Solarzellen sowohl in serieller als auch paralleler Richtung zu verbinden. Gemäß Fig. 10 weist der Verbinder 1 zum Verbinden von Solarzellen folgendes auf: einen Vorder­ seitenelektrode-Anschlußabschnitt 2, der mit einer Vorder­ seitenelektrode einer ersten Solarzelle verbunden ist; einen Rückseitenelektrode-Anschlußabschnitt 3, der mit einer Rück­ seitenelektrode einer zweiten Solarzelle verbunden ist, die in serieller Richtung benachbart zur ersten Solarzelle liegt; einen anderen Rückseitenelektrode-Anschlußabschnitt 103, der mit einer Rückseitenelektrode einer dritten Solar­ zelle verbunden ist, die in paralleler Richtung benachbart zur zweiten Solarzelle liegt; einen Spannungsabbauabschnitt zwischen dem Vorderseitenelektrode-Anschlußabschnitt 2 und dem Rückseitenelektrode-Anschlußabschnitt 3; und einen Span­ nungsabbauabschnitt 104 zwischen dem Rückseitenelektrode- Anschlußabschnitt 3 und dem Rückseitenelektrode-Anschlußab­ schnitt 103. Die Rückseitenelektrode-Anschlußabschnitte 3 und 103 wie auch der Vorderseitenelektrode-Anschlußabschnitt 2 weisen vorzugsweise Gitterstruktur auf.

Der erste Spannungsabbauabschnitt 4 weist eine ebene Struk­ tur auf, und auf der Seite des Rückseitenelektrode-Anschluß­ abschnitts 3 des ersten Spannungsabbauabschnitts 4 ist ein Schlitz 6 ausgebildet. Der zweite Spannungsabbauabschnitt 104 weist ebenfalls eine ebene Struktur auf, und ein Schlitz 106 ist zwischen den Rückseitenelektrode-Anschlußabschnitten 3 und 103 so ausgebildet, daß er sich in einer Richtung er­ streckt, die die Richtung der Erstreckung des Schlitzes 6 z. B. rechtwinklig schneidet.

Die Breite W4 des gesamten Verbinders 1 mit den Rückseiten­ elektrode-Anschlußabschnitten 3 und 103 ist dieselbe wie die Breite des ersten Spannungsabbauabschnitts 4. Der Abstand zwischen der Mitte einer Kerbe 6a am geschlossenen Ende des Schlitzes 6 und dem linken Ende des Verbinders 1 sowie der Abstand zwischen der Mitte einer ungefähr kreisförmigen Ker­ be 5a, die am linken Ende der Grenzfläche zwischen dem Vor­ derseitenelektrode-Anschlußabschnitt 2 und dem im ersten Spannungsabbauabschnitt 4 ausgebildeten Verbindungssteg 11 vorhanden ist, und dem rechten Ende des ersten Spannungsab­ bauabschnitts 4 sind jeweils W5. Die Breite W1 des Vorder­ seitenelektrode-Anschlußabschnitts 2 ist kleiner ausgebildet als die Breite des Rückseitenelektrode-Anschlußabschnitts 3.

Fig. 11 zeigt Solarzellen von der Rückseite her gesehen, wenn sie seriell und parallel unter Verbindung eines Verbin­ ders 11 von Solarzellen gemäß dem in Fig. 10 dargestellten zehnten Ausführungsbeispiel verbunden sind. Unter den Ver­ bindern 1 zum Verbinden von Solarzellen mit der in Fig. 11 dargestellten Form werden diejenigen, die nur an zwei Solar­ zellen 7 angeschlossen sind, zum Verbinden von Solarzellen 7 lediglich in serieller Richtung verwendet, während diejeni­ gen, die an drei Solarzellen 7 angeschlossen sind, dazu ver­ wendet werden, sowohl eine serielle als auch eine parallele Verbindung herzustellen. Bei einem Verbinder 1, der für Ver­ bindung sowohl in serieller als auch paralleler Richtung verwendet wird, ist der Vorderseitenelektrode-Anschlußab­ schnitt 2 mit einer Vorderseitenelektrode einer Solarzelle 7 verbunden, ein Rückseitenelektrode-Anschlußabschnitt 3 ist mit der Rückseitenelektrode einer anderen Solarzelle 7 ver­ bunden, und der Rückseitenelektrode-Anschlußabschnitt 103 ist mit einer Rückseitenelektrode noch einer anderen Solar­ zelle 7 verbunden.

Wie oben beschrieben, ermöglicht der Verbinder 1 zum Verbin­ den von Solarzellen gemäß dem in Fig. 10 dargestellten zehn­ ten Ausführungsbeispiel der Erfindung, der im wesentlichen dieselbe Kontur wie der Verbinder 1 des in Fig. 1 darge­ stellten ersten Ausführungsbeispiels zeigt, Verbindungen so­ wohl in paralleler als auch serieller Richtung. Daher ist es nicht erforderlich, die Vorteile des Verbinders 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zu opfern und einen getrennten Verbinder zu verwenden, selbst wenn in serieller Richtung miteinander verbundene Solarzellen weiter in paralleler Richtung miteinander zu verbinden sind. Daher ist es nicht erforderlich, die Anzahl von Teilen eines Solarpaddels zu erhöhen. Da ein Spannungsabbauabschnitt 104 zum Auffangen einer Verschiebung zwischen parallel verbundenen Solarzellen sowie ein Rückseitenelektrode-Anschlußabschnitt 103 für Par­ allelverbindung vorhanden sind, ist die Breite W4 des ge­ samten Verbinders 1 nicht stark gegenüber derjenigen des in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiels erhöht. Da­ her ist die Handhabung einfach und die Kosten für den Zusam­ menbau sind nicht erhöht. Ferner können Verschiebungen, wie sie zwischen in serieller und paralleler Richtung verbunde­ nen Solarzellen erzeugt werden, wenn die Zellen z. B. im Weltraum verwendet werden, durch die zwei Spannungsabbauab­ schnitte 4 und 104 aufgefangen werden. Daher ist, selbst wenn sie als Solarzellen für einen künstlichen Satelliten verwendet werden, ihre Zuverlässigkeit hinsichtlich der Le­ bensdauer des Verbinders in bezug auf Ermüdungserscheinungen genau so groß wie bei dem in Fig. 13 dargestellten herge­ stellten Verbinder.

Abänderungen des Verbinders gemäß dem in Fig. 10 dargestell­ ten Ausführungsbeispiel werden unter Bezugnahme auf die Fig. 12A und 12B beschrieben. Der in Fig. 12A dargestellte Ver­ binder 1 entspricht dem in Fig. 10 dargestellten Verbinder 1, wobei der Vorderseitenelektrode-Anschlußabschnitt 2 im Bereich direkt oberhalb des Schlitzes 6 des Spannungsabbau­ abschnitts 4 entfernt ist. Beim Verbinder 1 gemäß dem in Fig. 12B dargestellten zwölften Ausführungsbeispiel der Er­ findung ist die obere Hälfte desselben im Vergleich zum elf­ ten Ausführungsbeispiel von Fig. 12A weiter verändert. Die Veränderung des zehnten Ausführungsbeispiels bis zum zwölf­ ten Ausführungsbeispiel entspricht ungefähr derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels bis zu dem in Fig. 5A darge­ stellten siebten Ausführungsbeispiel, und der Verbinder 1 des zwölften Ausführungsbeispiels ist mit Solarzellen 7 ver­ bunden, wie in Fig. 19 dargestellt. Die Form des in Fig. 12B dargestellten Verbinders 1 ist kompliziert, jedoch weist sie die Vorteile auf, daß sie zum Verbinden von Solarzellen so­ wohl in serieller als auch paralleler Richtung verwendet werden kann und daß sie keine Schlitze aufweist, die sich in Endabschnitten der Solarzellen leicht verfangen könnten.

Die Verbinder 1 gemäß dem elften und zwölften Ausführungs­ beispiel, wie sie in den Fig. 12A bzw. 12B dargestellt sind, sind dem Verbinder des zehnten Ausführungsbeispiels dahinge­ hend überlegen, daß ihr Gewicht verringert ist. Jedoch ist die Fläche des Rückseitenelektrode-Anschlußabschnitts 3 et­ was verringert, die ebene Form ist schmal und es liegen kom­ plizierte Biegungen vor. Daher kann die Handhabungseinfach­ heit etwas schlechter sein als diejenige beim Verbinder 1 gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel.

Die Verbinder gemäß den vorstehend beschriebenen verschiede­ nen Ausführungsbeispielen der Erfindung sollen Spannungen auffangen, wie sie aufgrund großer Temperaturänderungen ins­ besondere im Weltraum bei Verformung des ebenen Spannungsab­ bauabschnitts auftreten, und sie sollen die elektrische Ver­ bindung zwischen Solarzellen gewährleisten. Daher sind die Verbinder z. B. Türscharnieren, Beschlagteilen zum Öffnen/ Schließen von Türen, flexiblen Rohren zum Verbinden von Roh­ ren usw. ähnlich, jedoch nur dahingehend, daß es sich immer um Verbindungsteile handelt. Die Aufgaben und Funktionen der erfindungsgemäßen Verbinder unterscheiden sich grundsätzlich ziemlich von denjenigen der eben angegebenen.

Claims (20)

1. Verbinder in Form einer Metallplatte zum elektrischen Verbinden elektronischer Bauelemente in serieller Richtung oder in paralleler, zur seriellen Richtung rechtwinkliger Richtung, mit:

• - einem ersten Anschlußabschnitt (2), der mit einer Vorder­ seitenelektrode eines ersten elektronischen Bauelements ver­ bindbar ist;
• - einem zweiten Anschlußabschnitt (3), der mit der Rücksei­ tenelektrode eines zweiten elektronischen Bauelements ver­ bindbar ist, das in serieller Richtung neben dem ersten elektronischen Bauelement liegt; und
• - einem ersten Spannungsabbauabschnitt (4) zum Auffangen einer Verschiebung, wie sie zwischen dem ersten Anschlußab­ schnitt (2) und dem zweiten Anschlußabschnitt (3) hervorge­ rufen wird;
  dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des ersten Anschluß­ abschnitts (2) in der parallelen Richtung kleiner ausgebil­ det ist als die Breite des ersten Spannungsabbauabschnitts (4) in der parallelen Richtung.

2. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des ersten Anschlußabschnitts (2) in der paralle­ len Richtung ungefähr dieselbe ist wie diejenige des zweiten Anschlußabschnitts (3) in der parallelen Richtung.

3. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des ersten Anschlußabschnitts (2) in der paralle­ len Richtung kleiner als die Breite des zweiten Anschlußab­ schnitts (3) in der parallelen Richtung ist.

4. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Spannungsabbauabschnitt (4) einen schmalen Ab­ schnitt (11) aufweist, der sich von einem Bereich nahe einer mit dem ersten Anschlußabschnitt (2) zusammenhängenden Seite bis in einen Bereich nahe dem anderen, mit dem zweiten An­ schlußabschnitt (3) zusammenhängenden Ende unter einem vor­ gegebenen Neigungswinkel zur parallelen Richtung erstreckt.

5. Verbinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des ersten Anschlußabschnitts (2) in der paralle­ len Richtung ungefähr dieselbe wie diejenige des schmalen Abschnitts (11) in paralleler Richtung an einer Grenzfläche zum ersten Anschlußabschnitt (2) ist.

6. Verbinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des ersten Anschlußabschnitts (2) in der paralle­ len Richtung größer ist als diejenige des schmalen Ab­ schnitts (11) in der parallelen Richtung an der Grenzfläche zum ersten Anschlußabschnitt (2).

7. Verbinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des ersten Anschlußabschnitts (2) in der paralle­ len Richtung kleiner ist als die Breite des schmalen Be­ reichs (11) in der parallelen Richtung an der Grenzfläche zum ersten Anschlußabschnitt (2).

8. Verbinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Enden des sich in einer Längsrichtung erstreckenden schmalen Abschnitts einen Schlitz (5, 6) bil­ det, der sich entlang des schmalen Abschnitts (11) erstreckt und ein offenes Ende an einer Seite des ersten Spannungsab­ bauabschnitts (4) aufweist.

9. Verbinder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (5, 6) eine im wesentlichen kreisförmige Kerbe (5a, 6a) mit einem Durchmesser aufweist, der größer ist als die Breite des Schlitzes an dem dem offenen Ende gegenüber­ liegenden Ende.

10. Verbinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der erste Anschlußabschnitt (2) im wesentlichen dieselbe Breite wie der schmale Abschnitt (11) in paralleler Richtung an der Grenzfläche zum ersten Verbindungsabschnitt (2) auf­ weist; und
• - von den sich in Längsrichtung des schmalen Abschnitts (11) erstreckenden Enden das Ende auf der Seite des zweiten An­ schlußabschnitts (3) einen Schlitz (6) bildet, der sich ent­ lang des schmalen Abschnitts (11) erstreckt und ein offenes Ende (6b) an demjenigen der Seitenenden des Spannungsabbau­ abschnitts (4) aufweist, der dem ersten Anschlußabschnitt (2) näher liegt als das andere Seitenende.

11. Verbinder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß

• - ein kontinuierlicher Grenzflächenabschnitt zwischen dem schmalen Abschnitt (11) und dem ersten Anschlußabschnitt (2) ein Seitenende des ersten Spannungsabbauabschnitts (4) als ein Ende aufweist, und er eine vorgegebene Breite aufweist, die kleiner ist als die Breite des ersten Spannungsabbauab­ schnitts (4);
• - jeweils eine ungefähr kreisförmige Kerbe (5a, 6a) jeweils mit einem Durchmesser, der größer als die Breite des Schlit­ zes (6) ist, am anderen Ende des Grenzflächenabschnitts dort angebracht ist, wo der schmale Abschnitt (11) dem ersten Anschlußabschnitt (2) folgt, bzw. am geschlossenen Ende angebracht ist, das dem offenen Ende des Schlitzes (6) gegenüberliegt; und
• - die Breite des ersten Anschlußab­ schnitts (2) in der parallelen Richtung im wesentlichen dieselbe ist wie der Abstand zwischen der Mitte der im wesentlichen kreisförmigen, am anderen Ende der Grenzfläche angebrachten Kerbe (5a), und dem einen Seitenende des ersten Spannungsabbauabschnitts (4).

12. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - ein dritter Verbindungsabschnitt (103) vorhanden ist, der mit einer Rückseitenelektrode eines dritten elektronischen Bauelements verbindbar ist, das neben dem zweiten elektroni­ schen Bauelement in der parallelen Richtung liegt;
• - ein zweiter Spannungsabbauabschnitt (104) zwischen dem zweiten Anschlußabschnitt (3) und dem dritten Anschlußab­ schnitt (103) vorhanden ist, um Verschiebungen aufzufangen, wie sie zwischen dem zweiten Anschlußabschnitt (3) und dem dritten Anschlußabschnitt (103) erzeugt werden; und
• - die Breite eines Bereichs einschließlich des zweiten An­ schlußbereichs (3) und des dritten Anschlußbereichs (103) in der parallelen Richtung ungefähr dieselbe ist wie die Breite des ersten Spannungsabbauabschnitts (4) in der parallelen Richtung.

13. Verbinder nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein sich unter vorgegebenem Neigungswinkel zur parallelen Richtung erstreckender erster Schlitz (6) im ersten Span­ nungsabbauabschnitt (4) ausgebildet ist, und ein sich im we­ sentlichen rechtwinklig zum ersten Schlitz (6) erstreckender zweiter Schlitz (106) im zweiten Spannungsabbauabschnitt (104) ausgebildet ist.

14. Verbinder nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Schlitz (6, 106) jeweils ein offe­ nes Ende (6b, 106b) und ein geschlossenes Ende aufweisen, wobei das geschlossene Ende eine im wesentlichen kreisförmi­ ge Kerbe (6a, 106a) aufweist, deren Durchmesser größer ist als die Breite jedes Schlitzes (6, 106).

15. Elektronische Baugruppe mit einem Verbinder, mit:

• - einem ersten elektronischen Bauelement;
• - einer am ersten elektronischen Bauelement vorhandenen Vor­ derseitenelektrode;
• -einem zweiten elektronischen Bauelement, das in serieller Richtung neben dem ersten elektronischen Bauelement liegt;
• - einer Rückseitenelektrode am zweiten elektronischen Bau­ element; und
• - einem Verbinder zum Verbinden der Vorderseitenelektrode des ersten elektronischen Bauelements mit der Rückseiten­ elektrode des zweiten elektronischen Bauelements;
  dadurch gekennzeichnet, daß der Verbinder ein solcher gemäß einem der vorstehenden Ansprüche ist.

16. Elektronische Baugruppe nach Anspruch 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es eine Solarzellenanordnung ist.

17. Elektronische Baugruppe nach Anspruch 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es eine Diodenanordnung ist.

18. Elektronische Baugruppe nach Anspruch 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem ersten An­ schlußabschnitt (2) und der Vorderseitenelektrode des ersten elektronischen Bauelements sowie die Verbindung zwischen dem zweiten Anschlußabschnitt (3) und der Rückseitenelektrode des zweiten elektronischen Bauelements Schweißverbindungen sind.

19. Elektronische Baugruppe nach Anspruch 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem ersten An­ schlußabschnitt (2) und der Vorderseitenelektrode des ersten elektronischen Bauelements sowie die Verbindung zwischen dem zweiten Anschlußabschnitt (3) und der Rückseitenelektrode des zweiten elektronischen Bauelements Lötverbindungen sind.

20. Elektronische Baugruppe nach Anspruch 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß

• - ein drittes elektronisches Bauelement vorhanden ist, das in paralleler Richtung neben dem zweiten elektronischen Bau­ element liegt; und
• - der Verbinder (1) ein Verbinder gemäß Anspruch 12 ist, wo­ bei dessen dritter Anschlußabschnitt (103) mit einer Rück­ seitenelektrode des dritten elektronischen Bauelements ver­ bunden ist.