EP2444528A2

EP2444528A2 - Verfahren und Vorrichtung zur galvanischen Beschichtung von Substraten und Solarzellen

Info

Publication number: EP2444528A2
Application number: EP11184987A
Authority: EP
Inventors: Lothar Lippert; Marcus Caseday; Sascha Reime
Original assignee: Schott Solar AG
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2010-10-19
Filing date: 2011-10-13
Publication date: 2012-04-25
Also published as: CN102453940A; DE102010042642A1; DE102010042642B4; EP2444528A3

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur galvanischen Beschichtung von Substraten, insbesondere von Solarzellen beschrieben. Die Vorrichtung weist ein Reservoir (12) mit einer elektrolytischen Beschichtungsflüssigkeit (13) sowie eine untere Transporteinrichtung (40) und eine obere Transporteinrichtung (30) für das Substrat (1) auf. Eine Transporteinrichtung weist Mittel (20, 21, 24, 32) zum Kontaktieren und Anschließen des Substrats (1) an eine Spannungsquelle (21) auf. Mindestens eine Transporteinrichtung (30) weist mindestens einen Tampon (41) aus einem saugfähigen Material (44) auf. Ferner sind Mittel vorgesehen, so dass der Tampon (41) elektrolytische Beschichtungsflüssigkeit (13) aufnimmt und die zu galvanisierende Oberfläche des Substrats (1) kontaktiert. Es wird auch ein Verfahren zur galvanischen Beschichtung von Solarzellen beschrieben.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur galvanischen Beschichtung von Substraten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur galvanischen Beschichtung von Substraten und Solarzellen gemäß der Patentansprüche 9 und 10.
Aus der DE 10 2005 038 449 A1 ist eine Vorrichtung zur galvanischen Beschichtung von Substraten, insbesondere von Solarzellen, bekannt, bei der die Solarzelle zwischen oberen und unteren Transportrollen durch ein Elektrolytbad geführt werden. Zur elektrischen Kontaktierung sind ebenfalls Rollen vorgesehen, die in Berührung mit den Substraten kommen bzw. an diesen anliegen. An diesen Kontaktierungsrollen erfolgt ebenfalls eine Abscheidung, so dass diese von Zeit zu Zeit angehoben, aus dem Elektrolyt heraus bewegt und von der Beschichtung befreit werden müssen. Mit diesem Verfahren ist eine allseitige Galvanisierung möglich. Dieses Verfahren beschreibt jedoch keine partielle Vorderseitenbeschichtung einer Solarzelle.
In der DE 10 2007 005 161 A1 wird eine einseitige Galvanisierung von Solarzellen beschrieben, wobei ebenfalls eine partielle Galvanisierung der Solarzellen mit diesem Verfahren nicht möglich ist.
In der WO 2008/065069 A1 wird die partielle Galvanisierung von gedruckten Schaltungen beschrieben, wobei über einen Rollenkontakt Leiterbahnen partiell galvanisiert werden können. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht jedoch darin, dass die komplette Kontaktierungstechnik in eine Elektrolytflüssigkeit eingetaucht ist und die Rollenkontakte ebenso wie in der DE 10 2005 038 449 A1 mindestens teilweise mitbeschichtet werden. Wenn die galvanische Beschichtung unter Einsatz von Licht durchgeführt wird, würde mit diesem bekannten Verfahren die Solarzelle komplett beschichtet werden, weil durch das eingestrahlte Licht überall auf der Solarzelle ein Potential vorhanden wäre.
Aus der EP 0 003 680 ist eine Einrichtung zur Tampongalvanisierung bekannt, die eine von Hand zu betätigende Elektrode aufweist. Die Elektrode besitzt einen Handgriff, der mit einem Tuch aus 75% Polypropylenfasern und 25% Nylonfasern versehen ist, das über einen elektrisch leitenden Draht mit dem Pluspol einer Spannungsquelle verbunden ist. Die Elektrode wird mit diesem Tuch in einen Elektrolyten eingetaucht und somit mit diesem Elektrolyten getränkt. Anschließend wird die Elektrode an der zu galvanisierenden Stelle eines mit dem negativen Pol der Spannungsquelle verbundenen Substrat kontaktiert. Eine Massenproduktion ist mit dieser Vorrichtung nicht möglich.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur galvanischen Beschichtung von Substraten, insbesondere von Solarzellen bereitzustellen, mit denen auf einfache Weise große Stückzahlen von Substraten partiell beschichtet werden können.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung zur galvanischen Beschichtung von Substraten, insbesondere von Solarzellen gelöst, die ein Reservoir aufweist, das eine elektrolytische Beschichtungsflüssigkeit aufweist, und die eine untere Transporteinrichtung und eine obere Transporteinrichtung für das Substrat umfasst, wobei eine Transporteinrichtung Mittel zum Kontaktieren und Anschließen des Substrats an eine Spannungsquelle aufweist. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Transporteinrichtung mindestens einen Tampon aus einem saugfähigen Material aufweist und dass Mittel vorgesehen sind, so dass der Tampon die elektrolytische Beschichtungsflüssigkeit aufnimmt und die zu galvanisierende Oberfläche des Substrats kontaktiert.
Der Vorteil der Vorrichtung besteht darin, dass das Substrat nicht in die elektrolytische Beschichtungsflüssigkeit eingetaucht werden muss. Eine unerwünschte Beschichtung an anderen Stellen als den Stellen, die gezielt und partiell beschichtet werden sollen, wie z. B. die Leiterbahnen bei Solarzellen, kann dadurch vermieden werden. Durch den Einsatz von Tampons kann z. B. bei einer Solarzelle eine Beschichtung auf einer Oberfläche, insbesondere auf der Vorderseite, und dort nur partiell auf einfache Weise durchgeführt werden.
Aufgrund der Tatsache, dass nur dort, wo der Tampon die Oberfläche des Substrats kontaktiert auch eine galvanische Abscheidung erfolgt, können besonders vorteilhaft Strukturen wie Leiterbahnen, insbesondere Hauptleiterbahnen (Busbare), insbesondere auf der Vorderseite von Solarzellen hergestellt werden. Busbare müssen eine bestimmte Dicke aufweisen, was bei herkömmlichen Verfahren immer auch mit einer entsprechenden Verbreiterung der Busbare und daher mit einer unerwünschten Abschattung der Fläche der Solarzelle einhergeht. Solche Abschattungen führen zu Leistungsverlusten der Solarzellen.
Mittels der Tampongalvanisierung können Strukturen, z. B. die Leiterbahnen, unmittelbar auf das Substrat aufgebracht werden.
Es ist jedoch bevorzugt, die Strukturen, z. B. die Busbare, wie bisher mittels einer Paste oder eines Ink-Jet-Verfahrens aufzubringen und anschließend mittels der Tampongalvanisierung gezielt die Dicke der Strukturen zu erhöhen, ohne hierbei die Strukturen maßgeblich zu verbreitern.
Die Möglichkeit der gezielten Nachbearbeitung von Strukturen, wie Busbaren und/oder Kontaktfingern, ist ein erheblicher Vorteil gegenüber den bekannten Verfahren.
Die Vorrichtung erlaubt eine kontinuierliche, partielle Beschichtung der Substrate, wodurch eine kostengünstige Beschichtung einer Vielzahl von Substraten und somit eine Massenproduktion ermöglicht wird.
Die Abmessungen des Tampons definieren die Größe der Kontaktfläche und damit die Größe des beschichteten Bereiches auf dem Substrat.
Die Saugfähigkeit des für den Tampon verwendeten Materials bezieht sich auf die Saugfähigkeit von elektrolytischen Beschichtungsflüssigkeiten. Dieses saugfähige Material ist vorzugsweise auch flexibel, um z. B. über den Anpressdruck gegen das Substrat die Größe der Kontaktfläche einzustellen oder auch nach der Kontaktierung die verbrauchte Elektrolytflüssigkeit durch Kompression aus dem Tampon zu entfernen.
Der Minuspol der Spannungsquelle ist vorzugsweise über entsprechende Mittel der oberen Transporteinrichtung mit dem Substrat, bei einer Solarzelle mit der Rückseite, elektrisch verbunden.
Der Pluspol der Spannungsquelle kann mit einer Elektrode, die die Anode bildet und sich in der Beschichtungsflüssigkeit befindet, verbunden sein. Durch die auf diese Weise angeschlossene Spannungsquelle kann ein Galvanikstrom angelegt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Elektrode auch kathodisch und die Solarzelle anodisch geschaltet sein. Die Elektrode kann an beliebiger Stelle in der Beschichtungsflüssigkeit angeordnet sein. Dies setzt voraus, dass während des Beschichtungsverfahrens der Tampon sowohl mindestens teilweise die Beschichtungsflüssigkeit als auch die Substratoberfläche kontaktiert.
Außer dieser Möglichkeit gibt es auch die Option, den Pluspol der Spannungsquelle direkt mit dem Tampon bzw. dem Träger des Tampons zu verbinden. Diese Alternative hat den Vorteil, dass der getränkte Tampon aus der Beschichtungsflüssigkeit entfernt werden kann und die galvanische Abscheidung auch außerhalb der Beschichtungsflüssigkeit durchgeführt werden kann.
Die Beschichtungsflüssigkeit befindet sich in einem Reservoir. Dieses Reservoir kann ein Behälter sein, aus dem die Beschichtungsflüssigkeit dem Tampon z. B. zugeführt wird oder in die der Tampon beispielsweise eintaucht. Bevorzugt ist eine Beschichtungswanne, in der sich die Beschichtungsflüssigkeit befindet. Die Tampongalvanisierung hat den Vorteil, dass eine deutlich geringere Menge an elektrolytischer Beschichtungsflüssigkeit benötigt wird als bei galvanischen Vorrichtungen, bei denen das Substrat in die Beschichtungsflüssigkeit eintaucht.
Die Menge an Beschichtungsflüssigkeit kann auf 1/6 bis 1/10 der üblichen Menge reduziert werden. Übliche Mengen von Beschichtungsflüssigkeit in bekannten galvanischen Beschichtungsanlagen für Solarzellen liegen im Bereich von 300 l bis 500 l.
Vorzugseise führen die Transporteinrichtungen das Substrat mit Abstand über die Beschichtungswanne. Beschichtungswannen sind nach oben offen, so dass während der Tampongalvanisierung heruntertropfende Beschichtungsflüssigkeit aufgefangen werden kann. Außerdem wird der Kontakt des Tampons mit der Beschichtungsflüssigkeit erleichtert.
Vorzugsweise weist die untere Transporteinrichtung mindestens einen Tampon auf. Dieser Tampon kann in die Beschichtungsflüssigkeit der Beschichtungswanne auf einfache Weise eingetaucht werden und anschließend oder gleichzeitig mit der Substratoberfläche in Kontakt gebracht werden. Auch kann aus der Beschichtungswanne gezielt Beschichtungsflüssigkeit dem Tampon zugeführt werden, z. B. mittels Pumpen.
Vorzugsweise weist mindestens eine Transporteinrichtung, vorzugsweise die untere Transporteinrichtung, mindestens eine Transportrolle oder Transportwalze auf, die mit dem Tampon aus saugfähigem Material versehen ist oder den Tampon bildet und somit aus dem saugfähigen Material besteht. Die Transportrolle oder die Transportwalze kann einen Grundkörper aus elektrisch leitendem Material aufweisen, der an die Spannungsquelle angeschlossen werden kann.
Mittels solcher Tamponrollen oder Tamponwalzen kann die galvanische Beschichtung kontinuierlich beim Abrollen der Rolle oder Walze auf dem Substrat durchgeführt werden, so dass beschichtete Streifen, wie z. B. Leiterbahnen, auf einfache Weise hergestellt werden können.
Damit eine solche Tamponrolle die Oberfläche des Substrats kontaktieren kann, ohne dass das Substrat in ein Beschichtungsbad eintauchen muss, taucht diese Transportrolle vorzugsweise teilweise in die Beschichtungsflüssigkeit ein.
Vorzugsweise weist die Transporteinrichtung, insbesondere die untere Transporteinrichtung, mindestens ein Transportband auf, das mit dem Tampon aus saugfähigem Material versehen ist oder den Tampon bildet und somit aus dem saugfähigen Material besteht.
Breite und Dicke sowie die Querschnittsform des Tampons auf der Rolle, Walze oder Transportband können entsprechend des jeweiligen Anwendungszweckes geeignet gewählt werden. So sind beispielsweise quadratische, rechteckige, trapez- oder auch dreieckförmige Querschnitte möglich.
Das zu beschichtende Substrat liegt während des Transportes auf dem Transportband auf.
Vorzugsweise ist das Transportband ein geschlossenes Transportband. Über Umlenkrollen am Anfang und Ende der Transportstrecke wird das Transportband geführt. Hierbei taucht das Transportband mindestens teilweise in die Beschichtungsflüssigkeit ein.
Vorzugsweise ist das Transportband, das auch als Tamponband bezeichnet werden kann, in mindestens einem Führungselement geführt. Dieses Führungselement kann außerhalb der Beschichtungsflüssigkeit oder außerhalb der Beschichtungswanne und/oder in der Beschichtungsflüssigkeit oder in der Beschichtungswanne angeordnet sein. Das Führungselement kann eine Führungsschiene sein. Eine solche Führung des Transportbandes erhöht die Qualität der Beschichtung dahingehend, dass, insbesondere bei einer seitlichen Führung, keine seitlichen Schwankungen oder Abweichungen auftreten können.
Vorzugsweise ist das Führungselement derart ausgestaltet, dass es auch Beschichtungsflüssigkeiten aufnehmen kann. Die Versorgung des Führungselements mit Beschichtungsflüssigkeit kann beispielsweise mittels einer Förderpumpe erfolgen, die an das Reservoir angeschlossen ist. Mindestens ein Führungselement kann mit dem Pluspol der Spannungsquelle elektrisch verbunden sein. Das Führungselement bildet die Anode des Galvanikschaltkreises.
Die Führungsschiene kann beispielsweise auch U-förmig ausgeführt sein, wobei die beiden Schenkel des U vorzugsweise aufragen. Dadurch wird ein Kanal gebildet, in dem das vorlaufende Transportband geführt werden kann. Dieser Kanal kann auch mit der Beschichtungsflüssigkeit versorgt werden, z. B. durch geeignete Versorgungseinrichtungen, die mit dem Beschichtungsbad als Reservoir in Verbindung stehen.
Die Beschichtungsflüssigkeit kann aus der Führungsschiene beispielsweise an deren offenen Enden nach unten abfließen. Wenn unter der Transporteinrichtung vorzugsweise eine Beschichtungswanne angeordnet ist, kann diese die verbrauchte Beschichtungsflüssigkeit aus dem Führungselement aufnehmen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform, kann in der Beschichtungsflüssigkeit, vorzugsweise in der Beschichtungswanne, mindestens eine Strahlungsquelle, insbesondere eine Lichtquelle, zur Bestrahlung der zu beschichteten Oberfläche angeordnet sein. Die lichtunterstützte galvanische Beschichtung kann die Abscheidegeschwindigkeit und somit den Durchsatz an Substraten deutlich erhöhen.
Damit die elektromagnetische Strahlung der Lichtquelle durch die Transporteinrichtung möglichst nicht vollständig abgeschirmt wird, ist es von Vorteil, wenn das saugfähige Material für elektromagnetische Strahlung im Bereich von 550 nm bis 1200 nm einen Transmissionsgrad von 0,05 bis 0,2 aufweist.
Das saugfähige Material kann aus Schwammgummi, Polyesterschaumstoff oder Polyurethanschaumstoff bestehen. Solche Materialien besitzen eine sehr gute Saug- und Aufnahmefähigkeit von Elektrolytflüssigkeit, sind verschleissfest und in beliebigen Abmessungen verfügbar. Auch bei geringen Abmessungen im Millimeterbereich sind diese Materialien formstabil.
Das saugfähige Material weist vorzugsweise 50 bis 300 Zellen/cm² auf. Die Zellen des Materials werden optisch bestimmt, indem die Poren (Zellen) in einer bestimmten Fläche gezählt werden.
Materialien mit dieser Porosität besitzen eine hohe Saugfähigkeit und garantieren auch bei geringen Abmessungen scharf konturierte Beschichtungsbereiche auf dem Substrat.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur galvanischen Beschichtung von Solarzellen gelöst, wobei mindestens eine Oberfläche der Solarzelle mittels eines Tampongalvanisierungsverfahrens partiell beschichtet wird.
Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zur galvanischen Beschichtung von Substraten, bei dem eine, mindestens ein Metall enthaltende elektrolytische Beschichtungsflüssigkeit verwendet wird, gelöst, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst:

das Substrat wird an eine Spannungsquelle angeschlossen,
mindestens ein Tampon aus saugfähigem Material zur Aufnahme der Beschichtungsflüssigkeit wird mit der Beschichtungsflüssigkeit zusammengebracht,
der mit der Beschichtungsflüssigkeit getränkte Tampon wird mit dem Substrat kontaktiert, wobei an mindestens einer vorgegebenen Stelle auf der Oberfläche des Substrats Metall abgeschieden wird.

Das Substrat wird vorzugsweise an den Minuspol der Spannungsquelle angeschlossen.
Der Pluspol der Spannungsquelle wird mit einer Elektrode in der Beschichtungsflüssigkeit und/oder dem Tampon elektrisch verbunden.
Das Substrat wird vorzugsweise im Abstand über einer Beschichtungswanne angeordnet, die eine elektrolytische, mindestens ein Metall aufweisende Beschichtungsflüssigkeit aufweist.
Das Substrat wird im Abstand über die Beschichtungswanne vorzugsweise bewegt. Damit wird eine kontinuierliche Beschichtung mittels der Tampongalvanisierung ermöglicht und ein entsprechend hoher Durchsatz erzielt.
Der Tampon kann während des Kontaktes mit dem Substrat teilweise auch mit der Beschichtungsflüssigkeit in Kontakt stehen. Dies bedeutet, dass ein Teil des Tampons in die Beschichtungsflüssigkeit eintaucht und ein Teil des Tampons aus der Beschichtungsflüssigkeit herausragt und die Oberfläche des Substrats kontaktiert.
Der Tampon kann sich auch vollständig außerhalb der Beschichtungsflüssigkeit befinden. In dieser Ausführungsform wird der Tampon mit Beschichtungsflüssigkeit aus einem Reservoir versorgt.
Vorzugsweise wird das Substrat längs einer vorgegebenen Bahn beschichtet. Dies kann beispielsweise mit einer sich auf dem Substrat abrollenden Tamponrolle oder einem Tamponband erfolgen. Damit wird es möglich, Leiterbahnen einer Solarzelle herzustellen.
Das Verfahren sieht vor, dass mindestens eine Oberfläche des Substrats unmittelbar mit einer Struktur beschichtet wird. Es besteht auch die Möglichkeit, bereits vorhandene Strukturen zu verstärken oder zu verdicken. Vorzugsweise sind die partiellen Strukturen Leiterbahnen von Solarzellen. Diese Leiterbahnen können vorzugsweise Busbare und/oder Kontaktfinger sein.
Die zu beschichtende Oberfläche kann während des Beschichtungsvorgangs kontinuierlich oder diskontinuierlich mit Licht im sichtbaren Bereich bestrahlt werden. Bevorzugt ist eine gepulste Bestrahlung. Es wird vorzugsweise elektromagnetische Strahlung im Bereich von 300 nm bis 1200 nm, insbesondere im Bereich von 380 nm bis 780 nm verwendet.
Beispielhafte Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1: eine schematische Darstellung durch ein Beschichtungsbad mit oberer und unterer Transporteinrichtung und einem Substrat.
Figur 2a: eine weitere schematische Darstellung, die einer Schnittdarstellung durch die Vorrichtung gemäß Figur 1 entspricht.
Fig. 2b: eine weitere schematische Darstellung entsprechend der Fig. 2a, die eine kathodische Schaltung der Elektrode zeigt.
Figuren 3 und 4: zeigen vergrößerte Darstellungen der Transportrollen.

Figuren 5 und 6: zeigen in perspektivischer Darstellung und teilweise im Schnitt eine Gesamtvorrichtung mit Transportbändern.

In der Figur 1 ist eine Vorrichtung zur galvanischen Beschichtung von Substraten 1 dargestellt, die ein Reservoir 12 in Form einer Beschichtungswanne 10 umfasst, in der sich eine elektrolytische Beschichtungsflüssigkeit 13 befindet. In dieser Ausführungsform ist das Substrat 1 eine Solarzelle 1 a.
Das Substrat 1 ist zwischen einer oberen Transporteinrichtung 30 und einer unteren Transporteinrichtung 40 angeordnet und wird in Pfeilrichtung bewegt. Die beiden Transporteinrichtungen 30, 40 sind derart angeordnet, dass sich das Substrat 1 über der nach oben offenen Beschichtungswanne 10 befindet. Die obere Transporteinrichtung 30 besitzt obere Transportrollen 32, von denen lediglich zwei eingezeichnet sind. Das Substrat 1 besitzt auf der Rückseite 2 eine metallische Beschichtung 3, die von der rechten oberen Walze 32 kontaktiert wird, die an den Minuspol einer Spannungsquelle 21 über die elektrische Verbindungsleitung 24 angeschlossen ist. Der Pluspol der Spannungsquelle 21 ist über eine elektrische Verbindungsleitung 26 mit einer Elektrode 22 verbunden, die die Anode bildet und in der Beschichtungswanne 10 angeordnet ist. Insgesamt wird damit ein Gleichrichterstromkreis gebildet.
Die untere Transporteinrichtung 40 weist Transportrollen 42 auf, die einen Rollenkörper 43 aufweisen, der mit einem saugfähigen Material 44 belegt ist. In der hier gezeigten Darstellung liegen die Achsen der unteren Transportrollen in etwa auf der Höhe des Badspiegels 14. Die Rollen 42 können auch tiefer in die Beschichtungsflüssigkeit 13 eintauchen oder weiter aus der Beschichtungsflüssigkeit 13 herausragen. Da die unteren Transportrollen 42 mit dem Tampon ähnlich einem Reifen ausgestattet sind, befindet sich der Tampon gleichzeitig teilweise in der Beschichtungsflüssigkeit und teilweise außerhalb.
Wesentlicher Bestandteil der unteren Transportrollen ist das saugfähige Material 44, das den Tampon 41 bildet, der die Unterseite des Substrates 2 kontaktiert.

Als saugfähige Materialien auf Gummibasis können verwendet werden:

Material	Härte [kg/m³]	Porigkeit [Zellen/cm²]	ISO-Nummer (Polymer)
Schwammgummi HW	160 ± 40	50-300	1629

Als saugfähige Materialien auf Kunststoff- Kunstharzbasis können verwendet werden:

Material	Raumgewicht/ Rohdichte ISO 845 [kg/m³]	Stauchhärte/ Druckspannung CV40; ISO 3386, 40% [kPa]	Zugfestigkeit; ISO 3386 [kPa]	Bruchdehnung; ISO 3386 [%]	Druckverformungrest [%]
Polyester-schaum	40 ± 3%	4 ± 1	> 180	> 330	< 10
PUR-Schaum	18 bis 77	6,5 ± 1,2	> 100	>150	< 5
Flexibler PUR-Schaum auf Polyether-basis	53 ± 8%	7 ± 1,1	140	150	3
PU-Schaum	18 bis 77	2,7 bis 11	100 bis 120	150 bis 180	≤ 5 bis 9
Polyether-schaum	110 bis 130	25 bis 35	≥ 200	≥ 70	≤ 3

Als mechanische Eigenschaft wurde die Stauchhärte nach ISO 3386-2 gewählt, da sie ein gängiges Maß zur Charakterisierung von Schaumstoffen ist und Rückschlüsse auf den Alterungszustand des Werkstoffs zulässt. Als Kennwert für die Stauchhärte dient die Druckspannung im vierten Belastungszyklus bei 40 % Stauchung.
Die Rohdichte der saugförmigen Polymermaterialien liegt bei 18 - 130 kg/m³. Die Stauchhärte/Druckspannung liegt im Bereich von 2 bis 35 kPa, die Zugfestigkeit liegt im Bereich von 100 bis 300 kPa, die Bruchdehnung im Bereich von 150 - 400 % und der Druckverformungsrest im Bereich von 1 - 20.
In der Fig. 1 ist das Substrat 1 auf der Vorderseite 4 bereits mit Leiterbahnen 5 versehen, die beispielsweise in Form einer Paste mittels eines Ink-Jet-Verfahrens aufgebracht worden sind. Bevorzugt werden die Leiterbahnen aus Silber oder einer Silberlegierung gebildet. Bei der hier gezeigten Nacharbeitung geht es darum, diese vorbereiteten Leiterbahnen 5 gezielt durch die Tampongalvanisierung dicker auszubilden ohne sie zu verbreitern. Solche Leiterbahnen können die so genannten Busbare sein, die somit ohne eine Verbreiterung der Leiterbahn verdickt werden können.
Die Rolle 45 ist benachbart zur Rolle 42 der unteren Transporteinrichtung 40 angeordnet und taucht ebenfalls teilweise in die Beschichtungsflüssigkeit 13 ein. Die Rolle 45 drückt gegen den Tampon 41 der Rolle 42, so dass dieser ausgequetscht wird und anschließend frische elektrolytische Beschichtungsflüssigkeit aufnehmen kann.
In der Figur 2a ist eine schematische Schnittdarstellung der Figur 1 zu sehen, wobei die Solarzelle anodisch geschaltet ist. Es sind jeweils zwei Rollen 32 und 42 nebeneinander auf einer gemeinsamen Achse angeordnet. Da in der Figur 2 insgesamt fünf Leiterbahnen 5 vorgesehen sind, sind zur Nachbearbeitung dieser Leiterbahnen auch eine entsprechend große Anzahl von unteren Transportrollen 42 mit Tampon 41 vorgesehen. Der Übersichtlichkeit halber sind die anderen Transportrollen 42 nicht eingezeichnet.
Zusätzlich ist ebenfalls schematisch noch eine Lichtquelle 15 (hier unterhalb der Beschichtungswanne 10 eingezeichnet; tatsächlich befindet sich die Lichtquelle in der Beschichtungswanne 10) dargestellt, mit der die Vorderseite 4 des Substrates 1 während der galvanischen Beschichtung bestrahlt werden kann. Diese Bestrahlung kann kontinuierlich oder auch diskontinuierlich erfolgen.
In der Fig. 2b ist eine kathodische Schaltung der Elektrode 22 dargestellt. Die Solarzelle 1 a ist anodisch geschaltet, wobei die Vorderseite 4 der Solarzelle 1 a ankontaktiert wird.
In der Figur 3 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, die eine untere Transportrolle 42 zeigt, deren Rollenkörper 43 mit einem saugfähigen Material 44 belegt ist. Das Substrat 1 besitzt noch keine Leiterbahnen. Diese werden unmittelbar auf die Vorderseite 4 mittels der Transportrolle 42 aufgebracht, die fast vollständig in das Beschichtungsbad 12 eintaucht und nur geringfügig aus dem Beschichtungsbad herausragt.
Die Rückseite 2 des Substrates 1 ist an den Gleichrichterstromkreis 20 angeschlossen, wobei der Pluspol mit der Anode 22 verbunden ist, die in das Beschichtungsbad 12 eintaucht. Als Alternative, die gestrichelt eingezeichnet ist, kann der Pluspol der Spannungsquelle 21 auch mit der unteren Transportrolle 42 verbunden sein.
Die Figur 4 zeigt eine Schnittdarstellung durch die Figur 3. Die Lichtquelle 15 ist zwischen den beiden benachbarten Transportrollen 42 angeordnet.
In der Figur 5 ist eine perspektivische Darstellung einer Anlage mit oberer und unterer Transporteinrichtung 30 und 40 dargestellt, wobei die untere Transporteinrichtung umlaufende Transportbänder 46 aufweist. Die obere Transporteinrichtung besitzt eine Vielzahl von Transportrollen 32, während die untere Transporteinrichtung lediglich zwei Transportbänder 46 aufweist, mit denen zwei streifenförmige Bereiche auf einem Substrat beschichtet werden können.
In der Figur 6 ist eine vergrößerte Darstellung zu sehen. Die Transportbänder 46 bestehen aus einem Trägergurt 49, auf dem der Tampon 41 aufgeklebt ist. Diese Transportbänder 46 laufen über eine Umlenkrolle 48 und werden in einem Führungselement in Gestalt einer U-förmigen Führungsschiene 50 geführt, die oberhalb der Beschichtungswanne 10 angeordnet ist. Das Transportband taucht nicht in die Beschichtungsflüssigkeit 13 ein, sondern die elektrolytische Beschichtungsflüssigkeit wird über in das Beschichtungsbad eintauchende Versorgungsrohre 52 mit der elektrolytischen Beschichtungsflüssigkeit versorgt. Über diese Rohre 52 wird die elektrolytische Beschichtungsflüssigkeit mittels einer Pumpe 54 in die U-förmigen Führungsschienen gepumpt, in denen das Transportband 46 die Beschichtungsflüssigkeit 13 aufnimmt. Die Führungsschienen 50 sind an den Gleichrichterstromkreis 20 über nicht dargestellte elektrische Leitungen angeschlossen. Die Führungsschienen 50 bilden die Anode 22.

Bezugszeichenliste

1: Substrat
1 a: Solarzelle
2: Rückseite
3: metallische Beschichtung
4: Vorderseite
5: Leiterbahn

10: Beschichtungswanne
12: Reservoir
13: Beschichtungsflüssigkeit
14: Badspiegel
15: Lichtquelle

20: Gleichrichterstromkreis
21: Spannungsquelle
22: Elektrode
24: elektrische Verbindungsleitung
26: elektrische Verbindungsleitung

30: obere Transporteinrichtung
32: obere Transportrolle

40: untere Transporteinrichtung
41: Tampon
42: untere Transportrolle
43: Rollenkörper
44: saugförmiges Material
45: Rolle

46: Transportband
48: Umlenkrolle
49: Trägergurt

50: Führungselement, Führungsschiene
52: Versorgungsrohr
54: Pumpe

Claims

Vorrichtung zur galvanischen Beschichtung von Substraten (1),
- mit einem Reservoir (12), das eine elektrolytische Beschichtungsflüssigkeit (13) aufweist und

- mit einer unteren Transporteinrichtung (40) und

- mit einer oberen Transporteinrichtung (30) für das Substrat (1), wobei eine Transporteinrichtung (30, 40) Mittel (20, 21, 24, 32) zum Kontaktieren und Anschließen des Substrats (1) an eine Spannungsquelle (21) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens eine Transporteinrichtung (30) mindestens einen Tampon (41) aus einem saugfähigen Material (44) aufweist und
dass Mittel vorgesehen sind, so dass der Tampon (41) die elektrolytische Beschichtungsflüssigkeit (13) aufnimmt und die zu galvanisierende Oberfläche des Substrates (1) kontaktiert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtungen (30, 40) das Substrat (1) mit Abstand über die Beschichtungswanne (10) führen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Transporteinrichtung mindestens einen Tampon (41) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Transporteinrichtung (30, 40) mindestens eine Transportrolle (42) oder Transportwalze aufweist, die mit dem Tampon (41) aus saugfähigem Material (44) versehen ist oder den Tampon (41) bildet und aus dem saugfähigem Material (44) besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung (30, 40) mindestens ein Transportband (46) aufweist, das mit dem saugfähigen Material (44) versehen ist oder den Tampon (41) bildet und aus dem saugfähigen Material (44) besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportband (46) in mindestens einem Führungselement (50) geführt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Beschichtungsflüssigkeit (13) mindestens eine Lichtquelle (15) zur Bestrahlung der zu beschichtenden Oberfläche des Substrates (1) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das saugfähige Material (44) aus Schwammgummi, Polyesterschaumstoff oder Polyurethanschaumstoff besteht.
Verfahren zur galvanischen Beschichtung von Solarzellen, wobei mindestens eine Oberfläche der Solarzelle (1a) mittels eines Tampongalvanisierungsverfahrens partiell beschichtet wird.
Verfahren zur galvanischen Beschichtung von Substraten (1), bei dem eine mindestens ein Metall enthaltende elektrolytische Beschichtungsflüssigkeit (13) verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1) an eine Spannungsquelle (21) angeschlossen wird, dass mindestens ein Tampon (41) aus saugfähigem Material zur Aufnahme der Beschichtungsflüssigkeit (13) mit der Beschichtungsflüssigkeit (13) zusammengebracht wird und
dass der mit der Beschichtungsflüssigkeit getränkte Tampon (41) mit dem Substrat (1) kontaktiert wird, wobei an mindestens einer Stelle auf der Oberfläche des Substrates (1) Metall abgeschieden wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Pluspol der Spannungsquelle (21) mit einer Elektrode (22) in der Beschichtungsflüssigkeit (13) und/oder mit dem Tampon (41) elektrisch verbunden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1) im Abstand über eine Beschichtungswanne (10) bewegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Tampon (41) während des Kontakts mit dem Substrat teilweise auch mit der Beschichtungsflüssigkeit (13) in Kontakt steht.
Verfahren nach einem Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Oberfläche des Substrats (1) unmittelbar mit einer Struktur beschichtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zu beschichtende Oberfläche während des Beschichtungsvorgangs kontinuierlich oder diskontinuierlich mit Licht im sichtbaren Bereich bestrahlt wird.