EP2817830A2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines solarmoduls und ein solarmodul mit flexiblen dünnschicht-solarzellen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines solarmoduls und ein solarmodul mit flexiblen dünnschicht-solarzellen

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EP2817830A2
EP2817830A2 EP13705500.0A EP13705500A EP2817830A2 EP 2817830 A2 EP2817830 A2 EP 2817830A2 EP 13705500 A EP13705500 A EP 13705500A EP 2817830 A2 EP2817830 A2 EP 2817830A2
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EP
European Patent Office
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film
film solar
thin
film web
solar cells
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13705500.0A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Schlemper
Dieter Bergmann
Volker Brod
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Muehlbauer GmbH and Co KG
Original Assignee
Muehlbauer GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
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Priority claimed from US13/402,369 external-priority patent/US20130213456A1/en
Application filed by Muehlbauer GmbH and Co KG filed Critical Muehlbauer GmbH and Co KG
Publication of EP2817830A2 publication Critical patent/EP2817830A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • a method and an apparatus for producing a solar module with flexible solar cells, in particular flexible thin-film solar cells, as well as a solar module produced with such a device / according to such a method are described.
  • the procedure described here, the corresponding device for producing a solar module and the resulting product, ie the solar module, can also be realized with rigid solar cells (for example silicon solar cells) instead of the flexible thin-film solar cells explained in detail here.
  • Solar or photovoltaic modules convert incident sunlight directly into electrical energy.
  • the most important components of a solar module contains several solar cells.
  • a solar module is characterized by its electrical connection values (in particular open circuit voltage and short-circuit current). These depend on the properties of the individual solar cells and the quality of the interconnection of the solar cells within the module.
  • a solar module usually has, in addition to the electrically interconnected solar cells an embedding material and a back construction.
  • a cover layer protects against mechanical and weather influences.
  • the back construction protects the solar cells and the potting material from moisture and oxygen. In addition, it serves as a mechanical protection when mounting the solar modules and as electrical insulation.
  • the back construction may be formed of glass or a composite foil.
  • a first electrode usually on the bottom of the solar cell is the positive pole
  • a second electrode usually on the top of the solar cell is the negative pole.
  • WO2009148562A1 - Solexant - relates to the interconnection of solar cells, in which a substrate is provided with a plurality of holes, a metallic electrode layer is applied on both sides of the substrate to form a bottom and a back electrode. A portion of the metal layer is scored from the periphery of one or more of the holes to insulate the respective hole from the bottom electrode.
  • the bottom and rear electrodes are scribed longitudinally to define adjacent cells. The adjacent cells are electrically connected to each other by contact between the bottom electrode of one cell and the back electrode of another cell through at least one hole positioned between the bottom electrode and the back electrode.
  • An absorber layer and a transparent conductor layer are applied.
  • the transparent conductor layer is longitudinally scribed across a cell on one side of the row of interconnecting vias, and a transparent conductor electrode is longitudinally scribed over a cell on the opposite side of the same row of interconnecting vias, with the scribes positioned in close proximity to the row of interconnection vias and the scribe removes the transparent conductive layer (TCO).
  • TCO transparent conductive layer
  • DE 10 239 845 C1 describes an electrode for contacting an electrically conductive surface of a photovoltaic element, with an electrically insulating, optically transparent film, with an adhesive layer applied to a surface of the film, and with a first group of parallel, electrically conductive wires are embedded in the adhesive layer, protrude from the adhesive layer with a portion of its surface and on the surface emerging from the adhesive layer with a layer of a low alloy
  • the wires are electrically connected to the first group with a first contact strip.
  • DE 10 2008 046 327 AI relates to an arrangement of several production devices as a system for processing solar cells to a module.
  • This system has production devices for the following steps: provision of the carriers, pre-fabrication of the solar cells by attaching contact wires, arranging transverse contact wires on the carrier, placing the prefabricated solar cells on the carrier, longitudinal connection of the prefabricated solar cells to the contact wires, cross-connection of the prefabricated solar cells the transverse contact wire and merging the solar cells located on the carrier to a carrier glass for the production of the module.
  • WO 94/22 172 relates to the use of a roll laminator instead of previously used Vakuumplattenlaminatoren.
  • the plastic films used are only partially suitable for the encapsulation of solar modules.
  • the films are neither impact-resistant enough nor sufficiently weather-resistant, nor is the adhesive layer soft enough to effectively protect the easily fragile solar cells mechanically.
  • EP 0 111 394 A2 discloses a method in which the solar cells are electrically connected prior to application to the lower encapsulation layer.
  • the conductive strips are welded to the exposed areas of the stainless steel substrate.
  • the lower and upper encapsulation layers are applied to the modules.
  • DE 34 23 172 C2 discloses a method for manufacturing a solar battery. Electrical conductors protrude into the space between the solar cells, however the electrical conductors are assigned to the substrate films. By pressing quartz glass press plates, the electrodes are sandwiched in pressure contact with the solder layers on the conductors of the films. Laser beams supplied via fiber optic cables cause melting of the solder layers. The electrodes for the top and the bottom of the solar cell are first applied simultaneously and then contacted simultaneously.
  • US 2002/0056473 A1 discloses a method in which bus bars are sprayed onto a solar cell.
  • US 2001/0029975 A1 discloses a method for producing a module of photovoltaic elements. In this case, overlapping contact points and laser welding are connected. This document shows neither a first film web nor a second film web. Rather, the document discloses a manufacturing method for conventional solar cell strings. Since the solar cells are already connected to one another by laser welding, it is no longer necessary to apply first and second contact points to the first film web, or to apply the provided solar cells in the form defined in the claims to the first film web.
  • connection types and connection types of the types described above there are several distinct drawbacks with the connection types and connection types of the types described above.
  • the wires for the serial interconnection of the solar cells are less flexible than the very thin and sensitive photovoltaic layers of the solar cells. Therefore, when laying or because of the different coefficients of thermal expansion of the wire material relative to the materials of the solar cells, it can happen that the wire ends build up mechanical stresses relative to the photovoltaic layers. These mechanical stresses can cause wire ends to separate from the solar cells or the wire ends to damage the surface of the solar cells.
  • connection types and connection manufacturing manners are not particularly efficient in production.
  • the solar cells Due to the temperature differences between see the hot solder joint and the cooler environment, the solar cells can tend to crack. In other modules, it may happen that the metal tracks forming the tracks or emitters does not provide firm cohesion. Wind and snow loads acting on a solar panel in a daily or seasonal cycle can then break the emitters. This separates many of the solar cells from the electrical network of the solar module and reduces its performance. For thin-film modules, the internal electrical cell connection can easily become defective; For example, the cells may be bonded to copper tapes that are attached with an insufficiently cured conductive adhesive. Thus, the line resistance of the solar modules increases significantly and their performance decreases.
  • the task is now to provide a cost-effective, fast process and a corresponding device for connecting solar cells in a solar module to allow cost-effective production of solar power by the manufacturing costs compared to previous solutions lower and the durability of the complete solar modules over previous solutions is improved ,
  • a method for producing a solar module with flexible solar cells, in particular with flexible thin-film solar cells can have the following steps:
  • a first side which is at least partially configured as a first electrically conductive pole and
  • a second side which is at least partially configured as a second electrically conductive pole
  • At least one electrical conductor is assigned to contact the first pole
  • a front contact usually printed silver conductive paste as a guide material.
  • the materials used can be optimally adapted to the solar cell materials.
  • the contact point with its two regions can be formed from one or else from two different electrically conductive materials, which adjoin one another and are in electrically conductive connection with one another.
  • the contact point can be formed by a corresponding contact adhesive low-resistance and mechanically stable gebil ⁇ det.
  • the front contact of the neighboring cell is then connected by means of electrical conductors such as a number of copper or aluminum conductors.
  • the electrical conductor may be a wire with or without insulating jacket, an electrical strip conductor with or without insulating jacket, an electrically conductive grid, an elongated conductor, a loop, meander, spiral or zigzag form of an electrical conductor.
  • the at least one electrical conductor of the first side of the respective thin-film solar cell can be assigned to the first film web either before the respective thin-film solar cell is applied to the first film web or after the application of the respective thin-film solar cell to the respective thin-film solar cell.
  • the at least one electrical conductor of the first side of the respective thin-film solar cell can be at least partially embedded in respect of its cross-section and / or its longitudinal extent either in the thermoplastic second film web or in a carrier tape. When embedding in the carrier tape this is applied together with the / the electrical conductors on the first side of the respective thin-film solar cell before the thermoplastic second film web is laminated.
  • thermoplastic adhesive for example a thermoplastic adhesive, which partially envelopes the electrical conductor, onto the electrical conductor before / when it is applied to the photovoltaically active layer structure.
  • the first pole of the solar cell can be contacted independently of the lamination. This step is then independent of the usually less critical contacting / positioning of the electrical conductor to the second contact point by applying the thin-film solar cell to the first film. This has the effect that the first pole can be contacted more accurately by the electrical conductor, since the inaccuracies and displacements within the plastic adhesive layer caused by the lamination of the plastic adhesive films no longer have to be taken into account.
  • connection of the contact point with the electrical conductors can in turn be carried out by contact adhesive or by laser welding, welding, soldering or other connection technologies.
  • the contacting of the first electrically conductive pole on the upper side of the solar cell with the electrical conductor preferably takes place with a (roller) lamination process.
  • the electrical conductors together with the envisaged encapsulation material / the thermoplastic (covering) film made of EVA (ethylene vinyl acetate) TPU (thermoplastic polyurethane), etc. are applied to the cell surface (eg TCO, ie translocation).
  • the electrical conductors can already be fixed on the encapsulation material in a pre-process step by applying pressure and temperature for a certain period of time, preferably in a roll-to-roll process Sinking or embedding of the electrical conductor in the encapsulation material / the thermoplastic (cover) film of EVA, TPU, etc. are made.
  • a flexible cover layer partially surrounding the electrical conductor may be applied to the first side of the layer structure and the electrical conductors of each of the flexible thin film solar cells.
  • a preferable alternative to this may be to heat the electrical conductor prior to application to the photovoltaic active layer structure and then partially embed or sink the electrical conductor in the flexible cover layer.
  • the flexible cover layer for example a thermoplastic film web or the shape of the electrical conductor in its longitudinal extent in approximately corresponding film with a corresponding protruding edge, heated and softened, then partially to the electrical conductor in the flexible cover layer to embed.
  • This intermediate electrical conductor and flexible cover layer can then be provided as a "continuous product" on a roll or as a portioned area or strip product to be applied to each of the series of flexible thin-film solar cells.
  • the endless product from the roll can also be appropriately portioned before or after application to the sequence of flexible thin-film solar cells.
  • partially surrounding is meant here that the electrical conductor is based on its cross section and / or based on its longitudinal extent only partially embedded or recessed in the flexible cover layer.
  • the method described here can also be used with rigid solar cells.
  • the first film web may preferably be a weather-resistant flexible film which is coated with a self-adhesive layer.
  • the first film web can also be a weather-resistant flexible film which is covered with a thermoplastic layer. Then, by a heat input, the connection between the first film web and the flexible thin-film solar cells can be achieved.
  • a plurality of flexible thin-film solar cells can be arranged in the longitudinal and / or transverse direction to the conveying direction of the first film web.
  • the desired configuration of serial and / or parallel connection of the individual flexible thin-film solar cells to a cell field forming the solar module can be determined very flexibly.
  • the electrically conductive contact strips can be applied to the flexible thin-film solar cells in the longitudinal direction of the conveying direction of the first film web from a plurality of dispensers with roller-conducting contact strips or dispensers with electrically conductive paste, which are adjacent to one another and are arranged substantially in the longitudinal direction relative to the conveying direction of the first film web.
  • the electrically conductive contact strips of at least one and arranged substantially in the transverse direction to the conveying direction of the first film web dispenser can be applied with a roll of conductive contact strip or a donor with electrically conductive paste on the flexible thin-film solar cells in the transverse direction of the conveying direction of the first film web , This makes it possible, very variable and efficient interconnect the flexible thin-film solar cells in series and / or parallel electrically.
  • the singulated flexible thin film solar cells may also be provided as separate sections in a container. Similarly, flexible thin film solar cells can be provided in a stacking area.
  • the stacking area may have a removable container in which the flexible thin-film solar cells are provided.
  • the second film web can be laminated to the first film web and the flexible thin-film solar cells with a roll laminator.
  • the roll laminator has at least two counter-rotating rolls which rotate at a defined speed and with a defined pressure the thin-film solar cells - film- railway - Pressing on each other at a defined temperature. This allows to produce high quality solar modules.
  • the contact between the electrical conductor and the second region of the second contact point can be produced by pressing.
  • the pressing may be carried out by applying a temperature in a range of about 120 ° C to about 170 ° C for a period of time of less than 20 seconds and optionally at least for a part of the period of time with negative pressure.
  • the first film web may be conveyed in a conveying direction and configured to apply side-by-side juxtaposed multiple sequences of spaced electrically conductive contact pads, and preferably simultaneously apply flexible thin-film solar cells to the first film web and the sequences of spaced electrically conductive contact pads.
  • a solar module string formed from the first and the second film web and the flexible thin-film solar cells located therebetween can be wound up into a roll.
  • Each of the electrically conductive pads may be made of a conductive tape material with or without an adhesive layer toward the first film web, metal strip material with or without adhesive layer toward the first film web, or conductive paste or metal foil (eg, copper or aluminum-containing film) with or without Adhesive layer to the first film web to be formed.
  • a conductive tape material with or without an adhesive layer toward the first film web
  • metal strip material with or without adhesive layer toward the first film web
  • conductive paste or metal foil eg, copper or aluminum-containing film
  • the electrical conductor may be formed of a conductive strip material, of metal strip material, of wire material, or of conductive paste.
  • each flexible thin-film solar cell may at least partially comprise a metal layer, and this metal layer may be configured as a second electrically conductive pole, which is a positive pole, and / or in which the opposite, first side of the flexible thin-film layer facing away from the film Solar cell may be at least partially configured as the first electrically conductive pole, which is a negative terminal.
  • the second film web may be vacuum laminated at a temperature ranging from about 120 ° C to about 170 ° C for a period of less than 10 minutes, and optionally at least part of the time.
  • thermoplastic polyurethane film or other weather-resistant (back) film may be used as the first and / or the second film web.
  • the pressing can be done with a roller press, which has at least one roller and an abutment or two opposing rollers that rotate at a defined speed and with a defined pressure a composite of the first film web and the flexible thin-film solar cells at a defined temperature each other press.
  • a device for manufacturing a solar module may have the following components or components: A device for providing a first film web; means for applying a train of spaced electrically conductive contact pads to the first sheet of film; a device for providing a series of flexible thin-film solar cells, which is configured as a first electrically conductive pole at least in sections and a second side, which is at least partially configured as a second electrically conductive pole, a photovoltaic active layer structure on its at least one electrical conductor is assigned to the first side in order to contact the first pole, and to protrude laterally beyond the photovoltaically active layer structure; a device for applying a thin-film solar cell from the provided sequence on the first film web such that the second electrically conductive pole contacts a first of the contact points on the first film web in a first region, and the electrical conductor contacting the first electrically conductive pole contacting the first contact point adjacent second contact point on the first film web in a second region, and a feeding and a laminating device
  • a pressing device may be provided for establishing / improving the contact between the electrical conductor and the second region of the second contact point.
  • the pressing device may also include a heating device to maintain a temperature in a range of about 120 ° C to about 170 ° C for a period of less than 20 seconds and possibly at least part of the time duration
  • a conveyor may convey the first film web in a conveying direction, and a plurality of devices may be provided for depositing a succession of spaced electrically conductive contact pads side by side, and a plurality of means may be provided for applying a succession of flexible thin film solar cells to the first film web and the sequences of spaced electrically conductive pads.
  • a winding device can be provided for a solar module strand formed from the first and the second film web and the flexible thin-film solar cells located therebetween.
  • the feed device for each of the electrically conductive contact points may be configured to supply a conductive strip material with or without adhesive layer to the first film web, a metal strip material with or without adhesive layer to the first film web or conductive paste.
  • the electrical conductor feeder may be configured to supply a conductive strip material, a metal strip material, a wire material, or a conductive paste.
  • a plurality of dispensers with rollers of electrical conductors or dispensers with electrically conductive paste that are adjacent to one another and are arranged essentially in the longitudinal direction to the conveying direction of the first film web and / or substantially transversely to the conveying direction may be provided for electrical conductors on the flexible thin-film solar cells in the longitudinal direction or in the transverse direction of the conveying direction of the first film web, in order to interconnect the flexible thin-film solar cells electrically and / or in parallel with one another.
  • a roller press can be provided which has at least two counter-rotating rollers which rotate at a defined speed and press a composite of the first film web and the flexible thin-film solar cells at a defined temperature to each other with a defined pressure.
  • a supplied electrical conductor this may be a wire, an electrical strip conductor, an electrically conductive grid, an elongated conductor, a loop, meander, spiral or zigzag shape of an electrical conductor.
  • This electrical conductor may also be applied to the electrically conductive pads and the flexible thin-film solar cells with the flexible cover layer as the above-mentioned intermediate product from the dispenser.
  • the covering layer AS can be divided on the solar cell into individual pieces which have approximately the dimension of a solar cell and project beyond the corresponding solar cell to the respective contact point.
  • a further film (EVA, TPU) may possibly be necessary beforehand in order to compensate for any unevenness.
  • the electrical conductor with the covering layer can be applied together to the thin-film solar cells, or the electrical conductor is applied in front of the flexible covering layer. It is also possible to dispense with the flexible cover layer.
  • a thin-film solar module can therefore be provided with the following features: a first film web; a spaced apart on the first film web sequence of electrically conductive contact points with respective first and second regions; a series of flexible thin-film solar cells, which has a first side, which is at least partially configured as a first electrically conductive pole and a second side, which is at least partially configured as a second electrically conductive pole, a photovoltaically active layer structure, a flexible covering layer located on the first side of the layer structure, and at least one between the
  • Layer structure and the covering layer located electrical conductor which contacts the first pole, wherein the flexible cover layer and the electrical conductor laterally project beyond the photovoltaic active layer structure; wherein the thin-film solar cells on the first film web such that the electrically conductive second pole contacts a first of the contact points on the first film web in the first region, and the electrical conductor contacting the first electrically conductive pole has a second contact point adjacent to the first contact point contacted the first sheet in the second area.
  • Fig. 1 shows flexible thin film solar cells for use in the manner described herein in a schematic cross-sectional view.
  • FIG. 2 illustrates a process flow for producing thin film solar modules in the manner described herein.
  • FIG. 3 the contacting of two series-connected thin-film solar cells of Fig. 1 is shown enlarged in schematic cross-section.
  • FIG. 5 schematically illustrates, in a plan view, the fixing of thin-film solar cells; that can z. B. cells with metal substrate or polymer substrate (self-adhesive).
  • FIG. 6 is a schematic plan view of the embedding of electrical conductor strips in adhesive foil, e.g. EVA, TPU for contacting (e.g., copper wire or plastic foil with electrical conductor structure) is illustrated.
  • adhesive foil e.g. EVA, TPU for contacting
  • contacting e.g., copper wire or plastic foil with electrical conductor structure
  • FIG. 7 schematically illustrates, in a lateral sectional view along the lines A - A in FIG. 6, how the electrical conductor strips are embedded in parallel and at a distance from one another in the adhesive film.
  • FIG. 8 schematically illustrates, in a lateral plan view, a variant of how the wires of copper or aluminum guided in parallel extend into the carrier tape, e.g. embedded in EVA, TPU or the like under the influence of pressure and / or temperature.
  • a further variant is schematically illustrated in a lateral plan view, as with parallel next to each other alsspendenden rollers with separating devices (cutting knife) the web goods with the electr. Conductors are applied and contacted under the action of pressure and / or temperature on the thin-film solar cells, which are already on the first film web.
  • such a flexible thin-film solar cell has the following structure: A first side OS (the upper side) of the absorber material AM is configured at least in sections as the first electrically conductive pole PI. A second side US (the underside) of the absorber material AM is designed as a second electrically conductive pole P2.
  • the absorber material AM comprises a photovoltaically active layer structure PV.
  • the absorber material AM has a flexible covering layer AS located on the first side OS of the layer structure PV and at least one electrical conductor CIO, C20 located between the layer structure PV and the covering layer AS which contacts the first electrically conductive pole PI.
  • the cover layer AS and the electrical conductor CIO, C20... May be an intermediate product in which the electrical conductor CIO, C20...
  • the cover layer AS Is partially fixed on / on the cover layer AS with respect to its cross section, but along its longitudinal extent at least partially exposed electrically conductive that he contacted the photovoltaic active layer structure PV, more specifically the first side OS (eg the TCO layer) of the absorber material AM electrically conductive.
  • the electrical conductor CIO, C20 ... be partially embedded in the cover layer AS.
  • the flexible covering layer AS and the electrical conductor CIO, C20 laterally project beyond the photovoltaically active layer structure PV.
  • the flexible covering layer AS and the electrical conductor CIO, C20 project laterally beyond the photovoltaically active layer structure PV laterally at an edge of the layer structure PV such that the flexible covering layer AS and the electrical conductor CIO, C20, ... down to the level of the second side US (the underside) of the absorber material AM next to the layer structure PV.
  • the flexible covering layer AS and the electrical conductor CIO, C20 Form a horizontally oriented contact section KA (approximately in alignment with the second side US of the absorber material AM).
  • variants are also possible in which the electrical conductor is processed without the flexible covering layer AS.
  • this protective or insulating layer K10 can also be angled toward the first side OS of the absorber material AM.
  • this protective or insulating layer K10 may extend to the edge region adjacent to the side surface of the layer structure PV (for example approximately 5% to 20% of the total area) of the first side OS of the absorber material AM. This serves to reliably prevent damage to the layer structure PV by the electrical conductor CIO, C20... On the edge of the absorber material AM.
  • the electrical conductors CIO, C20... Can be conductor strips or wires arranged parallel to one another for each thin-film solar cell and project laterally beyond an edge of the layer structure PV.
  • the electrical conductors CIO, C20 ... can for each thin-film solar cell but also spiral or meandering or The like be routed conductor strips, grid structures or wires, one end of which extends laterally beyond an edge of the layer structure PV.
  • the solar cells are connected stepwise as follows (see also FIG. 2).
  • the back contact of one of the two solar cells is connected to the prepared contact point KS10 by direct contact and / or by means of suitable contact material, for example a contact adhesive.
  • suitable material polyimide film tape, eg KAPTON® or other insulation tape, insulation adhesive.
  • the encapsulation material AS prepared with the electrical conductor CIO, C20... Is applied to the upper side OS of the solar cells and cut off so that the electrical conductors CIO, C20. Protrude beyond the upper solar cell surface and are located above the contact point KS10.
  • the electrical conductors CIO, C20... Are here located on the side of the encapsulation material facing the cell surface.
  • the electrical connection and the fixing of the electrical conductor material is done by the electrical connection process with the contact surface K10 by laser welding, welding, soldering or other suitable connection techniques).
  • the resulting, initially one-sided connection of the electrical conductor can be completed by a subsequent roll lamination process, in which material-dependent pressure and temperature for a certain period of time can act on the arrangement.
  • the electric contact is pressed and fixed on the entire surface (front surface (e.g., TCO layer)) of the solar cell for contacting.
  • This is done by means of the encapsulation material, which in the lamination process step (pressure, time, temperature and possibly negative pressure) becomes temporarily liquid and then takes over the fixation as a transparent adhesive layer.
  • the method described here can in principle also be applied to rigid solar cells (for example silicon solar cells).
  • An essential advantage resulting from the two-part connection contact structure is (i) the adaptable material pairings of the electrical conductor material (eg copper, aluminum) and the contact point which can be adapted to one another (ii) Optimal connection technology (laser welding, welding, soldering, contact bonding, etc.) and (iii) the selectability of the back or bottom material of the solar cells (eg steel foil, stainless steel foil, aluminum, etc.) to the electrical connection to the subsequent cell.
  • the most favorable materials can be selected both for the qualitative, technical certification of the solar module, as well as for the cost-optimized production.
  • the roll-to-roll manufacturing concept is ideal for this process while providing the prerequisite for optimum productivity.
  • Fig. 3 shows flexible thin film solar cells as used herein.
  • the second side (in this case the side facing away from the energy-dispensing light source during operation, ie the underside) of each flexible thin-film solar cell has at least sections of an electrically conductive layer.
  • This conductive layer is designed as an electrically conductive positive pole (anode).
  • the first side of the flexible thin-film solar cell (in this case, the side which faces the energy-emitting light source during operation, ie the top side) is designed as an electrically conductive negative pole (cathode).
  • a first flexible film web FlO is provided by a roll.
  • an adhesive or adhesive layer HS is laminated from a roll to the film web FlO by means of a roll laminator RL15.
  • the arrangement of the first film web F1 and adhesive layer HS is conveyed through the roll laminator RL15 in step S15.
  • a further step S20 is applied to the film web FlO (or, if present on the adhesive or adhesive layer HS) a sequence - in the conveying direction F of the film FlO - spaced electrically conductive contact points KS10 applied to the first film web FlO.
  • These electrically conductive contact points KS10 can be formed from a conductive strip material with or without an adhesive layer toward the first film web FlO, from metal strip material with or without an adhesive layer toward the first film web FlO, or from conductive paste.
  • a sequence of flexible thin-film solar cells DSZ10, DSZ20 of the type described above is applied to the first film web FlO (or, if present, to the adhesive or adhesion layer HS) with a magnetic or film Vacuum gripper UG applied.
  • the respective first and second regions BIO, B20 of a pad are adjacent to each other.
  • step S50 the contact between the electrical conductor and the second region B20 of the second contact point KS20 is produced by pressing, for example by means of a roller press RP55.
  • step S50 the contact between the second electrically conductive pole P2 and the first contact point KS20 on the first film web F10 in the first region BIO can also be produced or intensified by pressing, for example by means of the roller press RP55.
  • the arrangement of the first film web F10, flexible thin-film solar cells DSZ10, DSZ20, ... is conveyed through the roller press RP55 in step S50.
  • the first film web F10 can be conveyed in a conveying direction F.
  • a plurality of sequences of spaced electrically conductive contact points KS10 are applied side by side at a lateral distance.
  • a plurality of sequences of flexible thin-film solar cells DSZ10, DSZ20 ... are applied to the first film web F10 and the sequences of spaced electrically conductive contact points KS10 side by side in the manner described above.
  • a plurality of dispensers which are adjacent to each other and oriented substantially in the longitudinal direction and / or in the transverse direction to the conveying direction of the first film web are provided.
  • These dispensers have rollers of electrical conductors or provide electrically conductive paste to the flexible thin-film solar cells to interconnect the flexible thin-film solar cells in series and / or parallel electrically.
  • a second film web F2 is laminated onto the first film web F10 and the flexible thin-film solar cells.
  • This second film web F2 is thermoplastic, transparent, flexible and very resistant to ultraviolet light.
  • the second film web F2 is laminated to the first film web F10 and the flexible thin-film solar cells with a roll laminator RL.
  • the roller laminator RL has at least one roller pair of two counter-rotating rollers Wl, W2 between which the stack of the first film web F10 with the flexible thin-film solar cells and the second film web F2 is conveyed through.
  • the counter-rotating rollers W1, W2 rotate at a defined speed and compress a composite of the second film web, the first film web and the flexible thin-film solar cells at a defined temperature with a defined pressure.
  • the individual components of the composite enter into a cohesive, bubble-free and intimate connection with one another.
  • the roller laminator RL exemplified herein has one or more roller pairs Wl, W2 formed of rollers; Wl ', W2' to laminate a self-adhesive cover film DF on the film web F10.
  • a film without an adhesive layer may be conveyed through an adhesive application station to then laminate it onto the film web F10 and the flexible thin-film solar cells.
  • Such a roll laminator can also be used in the preceding steps as RL15 or as RP55.
  • the pressing of the contacts or the second film web F2 can be carried out while introducing a temperature in a range of about 120 ° C to about 170 ° C for a period of less than 20 seconds and possibly at least for a portion of the period of time with negative pressure.
  • the resulting solar modules are then tested and then optionally split or rolled up as a tape product.
  • a connecting device serves to connect a carrier tape with an electrical conductor or an electrically conductive paste.
  • the electrical conductor or the electrically conductive paste is partially embedded by the connecting device in the carrier tape.
  • a plurality of wires or strip material made of Cu or Al fed in parallel to each other are preferably embedded in the carrier tape. Thereafter, the wires / strip material may be sections along the conveying direction of the Carrier tape are cut off. Alternatively, this intermediate can also be further processed as an endless product.
  • the electrical conductor or the electrically conductive paste in the carrier tape in the example shown here in the form of an endless thermoplastic film web, which is for example an adhesive or non-adhesive film of EVA or TPU, so partially by pressure and / or temperature embedded in that an intermediate conductor of electrical conductor and flexible cover layer is provided as a continuous product on a roll for subsequent application to each of the series of flexible thin-film solar cells either as an endless product from the roll.
  • this intermediate product can be pulled over a Abspendekante, so that the flexible cover layer with the / the electrical conductor (s) on the the flexible thin-film solar cells can be applied.
  • the electrical conductor may be introduced as a non-ferrous metal (for example, aluminum or copper) containing wire or web by means of opposite roles in the carrier tape TB.
  • a non-ferrous metal for example, aluminum or copper
  • metal wires or metal tracks are introduced side by side in the carrier tape.
  • the carrier tape and the / the electrical / n conductor can also be wound as a continuous web into a roll or portioned by means of a Trenneinrich ⁇ tion and stacked (see Fig. 8).
  • the carrier tape coming from the connection device is fed with the electrical conductor (s) of the first film web FlO as an endless web or portioned (see FIG. 9) to the photovoltaically active layer structure PV in the merging device on the first side OS of the photovoltaically active layer structure PV is assigned so that he / she each contacted the first pole PI, and the photovoltaically active layer structure PV laterally surmounted.
  • the product, device and process details discussed above are presented in context. It should be noted, however, that they are also independent of each other and can also be freely combined with each other.
  • the ratios of the individual parts and sections thereof to one another and their dimensions and proportions shown in the figures are not to be understood as limiting. Rather, individual dimensions and proportions may differ from those shown.

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Abstract

Ein Dünnschicht-Solarmodul kann folgende Merkmale aufweisen: Eine erste Folienbahn; einer auf der ersten Folienbahn beabstandet angeordneten Folge elektrisch leitender Kontaktstellen mit jeweiligen ersten und zweiten Bereichen; eine Folge flexibler Dünnschicht-Solarzellen, die eine erste Seite, die zumindest abschnittsweise als erster Pol ausgestaltet ist und eine zweite Seite, die zumindest abschnittsweise als zweiter Pol ausgestaltet ist, einen photovoltaisch aktiven Schichtaufbau, eine auf der ersten Seite des Schichtaufbaus befindliche flexible Abdeckschicht, und wenigstens einen zwischen dem Schichtaufbau und der Abdeckschicht befindlichen elektrischen Leiter hat, der den ersten Pol kontaktiert, wobei die flexible Abdeckschicht und der elektrische Leiter den photovoltaisch aktiven Schichtaufbau seitlich überragen; wobei die Dünnschicht-Solarzellen auf der ersten Folienbahn derart, dass der zweite Pol eine erste der Kontaktstellen auf der ersten Folienbahn in dem ersten Bereich kontaktiert, und der den ersten Pol kontaktierende elektrischen Leiter eine zu der ersten Kontaktstelle benachbarte zweite Kontaktstelle auf der ersten Folienbahn in dem zweiten Bereich kontaktiert.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Solarmoduls und ein Solarmodul mit flexiblen Dünnschicht-Solarzellen
Beschreibung
Hintergrund
Hier wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Solarmoduls mit flexiblen Solarzellen, insbesondere flexiblen Dünnschicht-Solarzellen beschrieben, sowie ein mit einer solchen Vorrichtung / gemäß einem solchen Verfahren hergestelltes Solarmodul. Die hier beschriebene Vorgehensweise, die entsprechende Vorrichtung zur Herstellung eines Solarmoduls und das entstehende Erzeugnis, also das Solarmodul, lassen sich auch mit starren Solarzellen (zum Beispiel Silizium- Solarzellen) anstatt mit den hier im Detail erläuterten flexiblen Dünnschicht- Solarzellen realisieren.
Solar- oder Photovoltaikmodule (auch solche der hier beschriebenen Art) wandeln einfallendes Sonnenlicht direkt in elektrische Energie um. Als wichtigste Bestandteile enthält ein Solarmodul mehrere Solarzellen. Ein Solarmodul wird durch seine elektrischen Anschlusswerte (insbesondere Leerlaufspannung und Kurzschlussstrom) charakterisiert. Diese hängen von den Eigenschaften der einzelnen Solarzellen und Qualität der Verschaltung der Solarzellen innerhalb des Moduls ab.
Ein Solarmodul (auch eines der hier beschriebenen Art) hat üblicherweise neben den miteinander elektrisch verschalteten Solarzellen ein Einbettmaterial und eine Rückseitenkonstruktion. Eine Deckschicht dient dem Schutz vor mechanischen und Witterungseinflüssen. Die Rückseitenkonstruktion schützt die Solarzellen und das Einbettmaterial vor Feuchtigkeit und Sauerstoff. Außerdem dient sie als mechanischer Schutz beim Montieren der Solarmodule und als elektrische Isolierung. Die Rückseitenkonstruktion kann aus Glas oder einer Verbundfolie gebildet sein. Auf der Unterseite einer Solarzelle befindet sich eine erste Elektrode (üblicherweise ist auf der Unterseite der Solarzelle der Pluspol) und auf der Oberseite befindet sich eine zweite Elektrode (üblicherweise ist auf der Oberseite der Solarzelle der Minuspol). Üblicher¬ weise werden bei der Verschaltung von Solarzellen zu einem Solarmodul jeweils die Unterseite der einen Zelle mit der Oberseite einer weiteren Zelle elektrisch verbunden.
Stand der Technik
Im Einzelnen sind dazu unter anderem die folgenden Anordnungen bekannt: Die WO2009148562A1 - Solexant - betrifft die Verschaltung von Solarzellen, bei der ein Substrat mit einer Vielzahl Löchern versehen wird, eine metallische Elektrodenschicht auf beiden Seiten des Substrats aufgebracht wird, um eine Unterseiten- und eine Rückelektrode zu bilden. Ein Abschnitt der Metallschicht wird vom Umfang eines oder mehrerer der Löcher geritzt, um das jeweilige Loch von der Unterseitenelektrode zu isolieren. Die Unterseiten- und die Rückelektrode werden in Längsrichtung geritzt, um benachbarte Zellen zu definieren. Die benachbarten Zellen werden miteinander elektrisch verbunden durch einen Kontakt zwischen der Unterseitenelektrode einer Zelle und der Rückelektrode einer weiteren Zelle durch wenigstens ein Loch, das zwischen der Unterseitenelektrodenritzung und der Rückelektrodenritzung positioniert wird. Eine Absorberschicht und eine transparente Leiterschicht werden aufgebracht. Die transparente Leiterschicht wird in Längsrichtung über eine Zelle auf einer Seite der Reihe von Verbindungsvias geritzt, und eine transparente Leiterelektrode wird in Längsrichtung über eine Zelle auf der gegenüberliegenden Seite derselben Reihe von Verbindungsvias geritzt, wobei die Ritzungen in dichter Nähe zu der Reihe Verbindungsvias positioniert wird und die Ritzung die transparente leitfähige Schicht (TCO) entfernt.
Aus der US 2009 0025788 AI - Day4Energy - ist bekannt, eine Elektrode zum Kontaktieren mehrerer Photovoltaikzellen zu verwenden. In Klebstoff eingebettete Drähte einer ersten Gruppe und quer dazu verlaufende Drähte einer zweiten Gruppe bilden ein Gitter und sind mit jeweiligen Kontaktleisten verbunden. Wie die Elektrodenanordnungen auf die Solarzellen aufgebracht werden, ist hier insofern nur sehr rudimentär beschrieben, als die (transparenten Folien-)Elektroden über und unter den Wafer gelegt werden und dass nach dem Heizen und Pressen die Drähte der oberen Elektrode ohmisch mit der zweiten Sammelschiene und der Oberseite des Wafers verbunden sind und die Drähte der unteren Elektrode ohmisch mit der Sammelschiene und der Unterseite des Wafers verbunden sind. So wird ein gleichzeitiges Kontaktieren der Ober- und der Unterseite des Wafers durch Laminieren erreicht.
Die DE 10 2009 060604 AI - Energetica Holding GmbH - betrifft ein Solarmodul mit einer Leiterplatte und ein Verfahren zur Herstellung. In Reihe geschaltete Solarzellen werden mit einem Kupferstreifen oder Draht verbunden. Dabei wird die Solarzelle an der Unterseite kontaktiert und mit der benachbarten Zelle an der Oberseite verbunden. Die Zellen werden zwischen zwei Folien einlaminiert. Die US 2011 0197947 AI - Miasole - betrifft Solarzellen, die mit Drahtverbindungen in Reihe verschaltet werden. Der Draht kontaktiert eine Solarzelle an der Rückseite und eine benachbarte Zelle an der Photovoltaikschicht auf der Zellenvorderseite.
Die DE 10 239 845 Cl beschreibt eine Elektrode zum Kontaktieren einer elektrisch leitfähigen Oberflache eines fotovoltaischen Elements, mit einem elektrisch isolierenden, optisch transparenten Film, mit einer auf eine Oberfläche des Films aufgebrachten Klebstoffschicht, und mit einer ersten Gruppe paralleler, elektrisch leitfähiger Drähte, die in die Klebstoffschicht eingebettet sind, aus der Klebstoffschicht mit einem Teil ihrer Oberfläche hervortreten und auf der aus der Klebstoffschicht heraustretenden Oberfläche mit einer Schicht aus einer Legierung mit niedrigem
Schmelzpunkt überzogen sind. Die Drähte sind der ersten Gruppe mit einer ersten Kontaktleiste elektrisch verbunden.
Die DE 10 2008 046 327 AI betrifft eine Anordnung mehrerer Produktionsvorrichtungen als Anlage zur Verarbeitung von Solarzellen zu einem Modul. Diese Anlage weist Produktionsvorrichtungen für folgende Schritte auf: Bereitstellen der Träger, Vorkon- fektionierung der Solarzellen durch Anbringen von Kontaktdrähten, Anordnen von Querkontaktdrähten am Träger, Auflegen der vorkonfektionierten Solarzellen auf den Träger, Längsverschaltung der vorkonfektionierten Solarzellen an den Kontaktdrähten, Querverschaltung der vorkonfektionierten Solarzellen an dem Querkontaktdraht und Zusammenführen der an dem Träger befindlichen Solarzellen an ein Trägerglas zur Fertigung des Moduls.
Die WO 94/22 172 betrifft die Verwendung eines Rollenlaminators anstelle bisher eingesetzter Vakuumplattenlaminatoren. Die verwendeten Kunststofffolien sind nur bedingt für die Verkapselung von Solarmodulen geeignet. Die Folien sind weder schlagzäh genug noch ausreichend witterungsstabil, noch ist die Klebschicht weich genug, um die leicht zerbrechlichen Solarzellen effektiv mechanisch zu schützen.
Die EP 0 111 394 A2 offenbart ein Verfahren, bei dem die Solarzellen vor dem Aufbringen auf die untere Einkapselungsschicht elektrisch verbunden werden. Dabei werden die leitfähigen Streifen mit den freigelegten Bereichen des Edelstahl-Substrats verschweißt. In nachfolgenden Schritten werden die untere und die obere Einkapselungsschicht auf die Module aufgebracht.
Die DE 34 23 172 C2 offenbart ein Verfahren zum Herstellen einer Solarbatterie. Elektrische Leiter ragen in den Zwischenraum zwischen den Solarzellen, allerdings sind die elektrischen Leiter den Substratfolien zugeordnet. Durch das Anpressen von Pressplatten aus Quarzglas werden die Elektroden mit den Lotschichten auf den Leitern der Folien sandwichartig in Druckkontakt gebracht. Über Glasfaserkabel zugeführte Laserstrahlen bewirken ein Schmelzen der Lotschichten. Die Elektroden für die Oberseite und die Unterseite der Solarzelle werden zuerst gleichzeitig aufgebracht und dann gleichzeitig kontaktiert.
Die US 2002/0056473 AI offenbart ein Verfahren, bei dem Sammelschienen auf eine Solarzelle aufgesprüht werden.
Die US 2001/0029975 AI offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines Moduls pho- tovoltaischer Elemente. Dabei werden überlappende Kontaktstellen und durch Laserschweißen verbunden. Dieses Dokument zeigt weder eine erste Folienbahn noch eine zweite Folienbahn. Vielmehr offenbart das Dokument ein Herstellverfahren für konventionelle Solarzellenstrings. Da die Solarzellen durch das Laserschweißen bereits miteinander verbunden sind, ist es nicht mehr erforderlich, erste und zweite Kontaktstellen auf die erste Folienbahn aufzubringen, oder die bereitgestellten Solarzellen in der in den Ansprüchen definierten Form auf die erste Folienbahn aufzubringen.
Die US 2010 0043863 AI - Miasole - und die US 2011 0308567 AI - Amerasia Internat. Technology - zeigen weiteren technologischen Hintergrund.
Bei den Verbindungstypen und Verbindungsherstellungsarten der vorstehend beschriebenen Arten gibt es einige unterschiedliche Nachteile. Bei den Dünnschicht- Solarmodulen besteht die Anforderung, dass sie für die Montage, aber auch für den Dauerbetrieb biegbar sind. Die Drähte zum seriellen Verschalten der Solarzellen sind jedoch weniger flexibel als die sehr dünnen und empfindlichen photovoltaischen Schichten der Solarzellen. Daher kann es beim Verlegen oder aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Drahtmaterial relativ zu dem Materialien der Solarzellen dazu kommen, dass die Drahtenden relativ zu den photovoltaischen Schichten mechanische Spannungen aufbauen. Diese mechanischen Spannungen können bewirken, dass sich Drahtenden von den Solarzellen lösen oder die Drahtenden die Oberfläche der Solarzellen beschädigen. Im Übrigen sind die vorstehend beschriebenen Verbindungstypen und Verbindungsherstellungsarten nicht besonders effizient in der Herstellung.
Einige der Montagetechniken rufen einen großen thermischen Stress beim Verdrahten der Solarzellen hervor. Aufgrund der auftretenden Temperaturdifferenzen zwi- sehen der heißen Lötstelle und der kühleren Umgebung können die Solarzellen zur Rissbildung neigen. Bei anderen Modulen kann es vorkommen, dass die die Leiterbahnen oder Emitter bildende Metallpaste keinen festen Zusammenhalt bietet. Auf ein Solarmodul im tages- oder jahreszeitlichen Zyklus wirkende Wind- und Schneelasten können dann die Emitter brechen. Dies trennt viele der Solarzellen aus dem elektrischen Verbund des Solarmoduls und reduziert dessen Leistung. Bei Dünnschichtmodulen kann die interne elektrische Zellenverschaltung leicht defekt werden; zum Beispiel können die Zellen mit Kupferbändchen verbunden sein, die mit einem nicht ausreichend ausgehärteten leitfähigen Kleber angebracht sind. Damit steigt der Leitungswiderstand der Solarmodule erheblich und ihre Leistungsfähigkeit sinkt.
Zugrunde liegende Aufgabe
Die Aufgabe besteht nun darin, eine kostengünstiges, schnelles Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Verbindung von Solarzellen in einem Solarmodul bereitzustellen um eine kosteneffiziente Erzeugung von Solarstrom zu ermöglichen indem die Herstell kosten gegenüber bisherigen Lösungen geringer und die Haltbarkeit der kompletten Solarmodule gegenüber bisherigen Lösungen verbessert ist.
Vorgeschlagene Lösung
Ein Verfahren zur Herstellung eines Solarmoduls mit flexiblen Solarzellen, insbesondere mit flexiblen Dünnschicht-Solarzellen kann folgende Schritte haben:
Bereitstellen einer ersten Folienbahn zum Aufbringen flexibler Dünnschicht-Solarzellen;
Aufbringen einer Folge beabstandeter elektrisch leitender Kontaktstellen auf die erste Folienbahn;
Bereitstellen einer Folge flexibler Dünnschicht-Solarzellen, von denen jede der flexiblen Dünnschicht-Solarzellen
eine erste Seite, die zumindest abschnittsweise als erster elektrisch leitender Pol ausgestaltet ist und
eine zweite Seite, die zumindest abschnittsweise als zweiter elektrisch leitender Pol ausgestaltet ist,
einen photovoltaisch aktiven Schichtaufbau, dem
auf seiner ersten Seite wenigstens ein elektrischer Leiter zugeordnet wird, um den ersten Pol zu kontaktieren, und
den photovoltaisch aktiven Schichtaufbau seitlich zu überragen;
Aufbringen einer Dünnschicht-Solarzelle aus der bereitgestellten Folge auf die erste
Folienbahn, derart, dass der zweite Pol eine erste der Kontaktstellen auf der ersten Folienbahn in einem ersten Bereich kontaktiert, und
der den ersten Pol kontaktierende elektrischen Leiter eine zu der ersten Kontaktstelle benachbarte zweite Kontaktstelle auf der ersten Folienbahn in einem zweiten Bereich kontaktiert, und
Auflaminieren einer transparenten, flexiblen, thermoplastischen zweiten Folienbahn auf die erste Folienbahn und die flexiblen Dünnschicht-Solarzellen.
Diese Vorgehensweise ermöglicht eine sehr rationelle Solarmodulherstellung, da die Dünnschicht-Solarzellen in einem Arbeitsgang in einem Durchlaufverfahren direkt auf die erste (Rückseiten-)Folienbahn aufgebracht werden können. Durch die Aufteilung der seriellen Verbindung zweier Dünnschicht-Solarzellen in zwei Segmente, nämlich die Kontaktstelle und den elektrischen Leiter bzw. die Kontaktstelle und den zweiten Pol ist die jeweilige Materialpaarung und deren jeweilige Verbindungstechnik optimierbar.
Als elektrischen Leiter auf die Oberseite der Solarzellen zum Einsammeln des erzeugten Stromes wird im Stand der Technik ein Frontkontakt, üblicherweise aus Silberleitpaste als Leitmaterial aufgedruckt.
Durch die hier vorgestellte Aufteilung der seriellen Verbindung zweier Solarzellen in zwei Segmente können die verwendeten Materialien an die Solarzellenmaterialien optimal angepasst werden. Hierbei kann in einer Variante die Kontaktstelle mit ihren beiden Bereichen aus einem oder auch aus zwei unterschiedlichen elektrisch leitenden Materialien gebildet sein, die aneinander angrenzen und miteinander in elektrisch leitender Verbindung stehen.
Wenn beispielsweise der zweite (unterseitige) elektrisch leitende Pol der Solarzelle aus nichtrostender Stahlfolie oder Aluminiumfolie besteht, kann die Kontaktstelle durch einen entsprechenden Kontaktkleber niederohmig und mechanisch stabil gebil¬ det sein. Der Frontkontakt der Nachbarzelle wird dann mittels elektrischen Leitern wie beispielsweise einer Anzahl von Kupfer- oder Aluminiumleitern verbunden. Der elektrische Leiter kann ein Draht mit oder ohne Isoliermantel, ein elektrischer Streifenleiter mit oder ohne Isoliermantel, ein elektrisch leitendes Gitter, ein lang gestreckter Leiter, eine Schleifen-, Mäander-, Spiral- oder Zickzack-Form eines elektrischen Leiters sein. Der wenigstens eine elektrische Leiter der ersten Seite der jeweiligen Dünnschicht- Solarzelle kann entweder vor dem Aufbringen der jeweiligen Dünnschicht-Solarzelle auf die erste Folienbahn, oder nach dem Aufbringen der jeweiligen Dünnschicht- Solarzelle auf die erste Folienbahn der jeweiligen Dünnschicht-Solarzelle zugeordnet werden.
Der wenigstens eine elektrische Leiter der ersten Seite der jeweiligen Dünnschicht- Solarzelle kann in Bezug auf seinen Querschnitt und/oder seine Längserstreckung entweder in die thermoplastische zweite Folienbahn, oder in ein Trägerband zumindest teilweise eingebettet. Bei der Einbettung in das Trägerband wird dieses zusammen mit dem / den elektrischen Leitern auf die erste Seite der jeweiligen Dünnschicht-Solarzelle aufgebracht, bevor die thermoplastische zweite Folienbahn auflaminiert wird.
Anstelle der Folie / der flexiblen Abdeckschicht kann auch eine in Abständen den elektrischen Leiter teilweise einhüllende, zum Beispiel thermoplastische Klebemasse auf den elektrischen Leiter aufgebracht werden, bevor / wenn dieser auf den photo- voltaisch aktiven Schichtaufbau aufgespendet wird.
Wenn die vor dem Aufbringen der bereitgestellten Dünnschicht-Solarzellen auf die erste Folie diese den seitlich überragenden elektrischen Leiter bereits aufweisen, kann der erste Pol der Solarzelle unabhängig vom Laminieren kontaktiert werden. Dieser Schritt ist dann unabhängig von der in der Regel unkritischeren Kontaktierung / Positionierung des elektrischen Leiters zur zweiten Kontaktstelle durch das Aufbringen der Dünnschicht-Solarzelle auf die erste Folie. Dies hat den Effekt, dass der erste Pol von dem elektrischen Leiter exakter kontaktiert werden kann, da die durch das Laminieren der Kunststoffklebefolien verursachten Ungenauigkeiten sowie Verschiebungen innerhalb der Kunststoffklebeschicht nicht mehr berücksichtigt werden müssen.
Die Verbindung der Kontaktstelle mit den elektrischen Leitern kann wiederum durch Kontaktkleber oder auch durch Laserschweißen, Schweißen, Löten oder andere Verbindungstechnologien ausgeführt werden. Die Kontaktierung des ersten elektrisch leitenden Pols auf der Oberseite der Solarzelle mit dem elektrischen Leiter geschieht vorzugsweise mit einem (Rollen-)Laminationsprozess. In diesem Laminationsprozess werden die elektrischen Leiter zusammen mit dem vorgesehenen Verkapselungsma- terial / der thermoplastischen (Abdeck-)Folie aus EVA (Ethylenvinylacetat) TPU (thermoplastisches Polyurethan), etc. auf die Zellenoberfläche (z.B. TCO, i.e. trans- parente, elektrisch leitfähige Oxide "transparent conducting oxides"-Schicht) angedrückt und mit Druck- und Wärmeeintrag ggf. unterdrucklaminiert oder für eine spätere Laminierung (vor-)fixiert.
Zur Vorbereitung dieses Kontaktierungs-/Laminationsschrittes können die elektrischen Leiter bereits in einem Vorprozess-Schritt durch Einwirken von Druck und Temperatur für eine bestimmte Zeitdauer- vorzugsweise in einem Rolle-zu-Rolle- Prozess- auf dem Verkapselungsmaterial fixiert werden, (hierbei kann ein teilweises Versenken oder Einbetten des elektrischen Leiters in dem Verkapselungsmaterial / der thermoplastischen (Abdeck-)Folie aus EVA, TPU, etc. vorgenommen werden.
Vor dem Bereitstellen der Folge flexibler Dünnschicht-Solarzellen kann auf die erste Seite des Schichtaufbaus und den elektrischen Leiter jeder der flexiblen Dünnschicht- Solarzellen eine flexible Abdeckschicht aufgebracht werden, die den elektrischen Leiter teilweise umgibt.
Eine zu bevorzugende Alternative dazu kann sein, den elektrischen Leiter vor dem Aufbringen auf den photovoltaisch aktiven Schichtaufbau zu erwärmen und dann den elektrischen Leiter in der flexiblen Abdeckschicht teilweise einzubetten oder zu versenken. Alternativ dazu oder zusätzlich kann auch die flexible Abdeckschicht, zum Beispiel eine thermoplastische Folienbahn oder der Gestalt des elektrischen Leiters in seiner Längserstreckung in etwa entsprechende Folie mit einem entsprechenden überstehenden Rand, erwärmt und damit erweicht werden, um dann den elektrischen Leiter in der flexiblen Abdeckschicht teilweise einzubetten zu versenken.
Dieses Zwischenprodukt aus elektrischem Leiter und flexibler Abdeckschicht kann dann als "Endlosware" auf einer Rolle oder als portionierte Flächen- oder Streifenware bereitgestellt werden um auf jede der Folge der flexiblen Dünnschicht-Solarzellen aufgebracht zu werden. Die Endlosware von der Rolle kann auch vor dem oder nach dem Aufbringen auf die Folge flexibler Dünnschicht-Solarzellen entsprechend portioniert werden.
Unter "teilweise umgibt" ist hierbei verstanden, dass der elektrische Leiter bezogen auf seinen Querschnitt und/oder bezogen auf seine Längserstreckung nur teilweise in der flexiblen Abdeckschicht eingebettet oder versenkt ist.
Das hier beschriebene Verfahren ist auch mit starren Solarzellen einsetzbar. Die erste Folienbahn kann bevorzugt eine witterungsbeständige flexible Folie sein, die mit einer selbstklebenden Schicht belegt ist. Alternativ dazu kann die erste Folienbahn auch eine witterungsbeständige flexible Folie sein, die mit einer thermoplastischen Schicht belegt ist. Dann kann durch einen Wärmeeintrag die Verbindung zwischen der ersten Folienbahn und den flexiblen Dünnschicht-Solarzellen erreicht werden.
Beim Umsetzen der flexiblen Dünnschicht-Solarzellen auf die erste Folienbahn kann eine Mehrzahl flexibler Dünnschicht-Solarzellen in Längs- und/oder Querrichtung zur Förderrichtung der ersten Folienbahn angeordnet werden. So kann sehr flexibel die gewünschte Konfiguration aus serieller und/oder paralleler Verschaltung der einzelnen flexiblen Dünnschicht-Solarzellen zu einem das Solarmodul bildenden Zellenfeld festgelegt werden.
Die elektrisch leitenden Kontaktstreifen können aus mehreren, zueinander benachbarten und im Wesentlichen in Längsrichtung zur Förderrichtung der ersten Folienbahn angeordneten Spendern mit Rollen leitender Kontaktstreifen oder Spendern mit elektrisch leitender Paste auf die flexiblen Dünnschicht-Solarzellen in Längsrichtung der Förderrichtung der ersten Folienbahn aufgebracht werden. Alternativ oder zusätzlich können die elektrisch leitenden Kontaktstreifen aus wenigstens einem und im Wesentlichen in Querrichtung zur Förderrichtung der ersten Folienbahn angeordneten Spender mit einer Rolle leitender Kontaktstreifen oder einem Spender mit elektrisch leitender Paste auf die flexiblen Dünnschicht-Solarzellen in Querrichtung der Förderrichtung der ersten Folienbahn aufgebracht werden. Damit ist es möglich, sehr variabel und effizient die flexiblen Dünnschicht-Solarzellen seriell und/oder parallel elektrisch miteinander zu verschalten.
Die vereinzelten flexiblen Dünnschicht-Solarzellen können auch als getrennte Abschnitte in einem Behälter bereitgestellt werden. Analog dazu können flexiblen Dünnschicht-Solarzellen in einem Stapelbereich bereitgestellt werden.
Der Stapelbereich kann einen - entfernbaren - Behälter haben, in dem die flexiblen Dünnschicht-Solarzellen bereitgestellt werden.
Die zweite Folienbahn kann auf die erste Folienbahn und die flexiblen Dünnschicht- Solarzellen mit einem Rollenlaminator auflaminiert werden. Der Rollenlaminator hat mindestens zwei gegenläufigen Walzen, die sich mit einer definierten Geschwindigkeit drehen und mit einem definierten Druck den Dünnschicht-Solarzellen - Folien- bahn - Verbund bei einer definierten Temperatur aufeinander pressen. Dies erlaubt, Solarmodule mit hoher Qualität herzustellen.
Der Kontakt zwischen dem elektrischen Leiter und dem zweiten Bereich der zweiten Kontaktstelle kann durch Anpressen hergestellt werden.
Das Anpressen kann unter Eintragen einer Temperatur in einem Bereich von etwa 120 °C bis etwa 170 °C für eine Zeitdauer von weniger als 20 Sekunden und ggf. zumindest für einen Teil der Zeitdauer mit Unterdruck ausgeführt werden.
Die erste Folienbahn kann in einer Förderrichtung gefördert werden, und dazu eingerichtet sein, in seitlichem Abstand nebeneinander mehrere Folgen beabstandeter elektrisch leitender Kontaktstellen aufzubringen, und flexible Dünnschicht-Solarzellen vorzugsweise gleichzeitig auf die erste Folienbahn und die Folgen beabstandeter elektrisch leitender Kontaktstellen aufzubringen.
Ein aus der ersten und der zweiten Folienbahn und den dazwischen befindlichen flexiblen Dünnschicht-Solarzellen gebildeter Solarmodulstrang kann zu einer Rolle aufgewickelt werden.
Jede der elektrisch leitenden Kontaktstellen kann aus einem leitenden Bandmaterial mit oder ohne Klebeschicht zur ersten Folienbahn hin, aus Metallstreifenmaterial mit oder ohne Klebeschicht zur ersten Folienbahn hin, oder aus leitfähiger Paste oder Metallfolie (zum Beispiel Kupfer- oder Aluminium-haltige Folie) mit oder ohne Klebeschicht zur ersten Folienbahn hin gebildet sein.
Der elektrische Leiter kann aus einem leitenden Bandmaterial, aus Metallstreifenmaterial, aus Drahtmaterial, oder aus leitfähiger Paste gebildet sein.
Die zweite Seite jeder flexiblen Dünnschicht-Solarzelle kann zumindest abschnittsweise eine Metallschicht aufweisen, und diese Metallschicht kann als zweiter elektrisch leitender Pol ausgestaltet sein, der ein Pluspol ist, und/oder bei der die von der Folie abweisende, entgegengesetzte erste Seite der flexiblen Dünnschicht-Solarzelle wenigstens abschnittsweise als erster elektrisch leitender Pol ausgestaltet sein kann, der ein Minuspol ist. Die zweite Folienbahn kann mit einer Temperatur in einem Bereich von etwa 120 °C bis etwa 170 °C für eine Zeitdauer von weniger als 10 Minuten und ggf. zumindest für einen Teil der Zeitdauer mit Unterdruck auflaminiert werden.
Als die erste und/oder die zweite Folienbahn kann eine thermoplastische Polyurethanfolie oder eine andere witterungsbeständige (Rückseiten-)folie verwendet werden.
Das Anpressen kann mit einer Rollenpresse erfolgen, die mindestens eine Walze und ein Gegenlager oder zwei gegenläufige Walzen hat, die sich mit einer definierten Geschwindigkeit drehen und mit einem definierten Druck einen Verbund aus der ersten Folienbahn und den flexiblen Dünnschicht-Solarzellen bei einer definierten Temperatur aufeinander pressen.
Entsprechend kann eine Vorrichtung zur Herstellung eines Solarmoduls gemäß dem unabhängigen Vorrichtungsanspruch folgende Baugruppen oder Komponenten haben: Eine Einrichtung zum Bereitstellen einer ersten Folienbahn; eine Einrichtung zum Aufbringen einer Folge beabstandeter elektrisch leitender Kontaktstellen auf die erste Folienbahn; eine Einrichtung zum Bereitstellen einer Folge flexibler Dünnschicht-Solarzellen, die eine erste Seite, die zumindest abschnittsweise als erster elektrisch leitender Pol ausgestaltet ist und eine zweite Seite, die zumindest abschnittsweise als zweiter elektrisch leitender Pol ausgestaltet ist, einen photovoltaisch aktiven Schichtaufbau, dem auf seiner ersten Seite wenigstens ein elektrischer Leiter zugeordnet wird, um den ersten Pol zu kontaktieren, und den photovoltaisch aktiven Schichtaufbau seitlich zu überragen; eine Einrichtung zum Aufbringen einer Dünnschicht-Solarzelle aus der bereitgestellten Folge auf die erste Folienbahn derart, dass der zweite elektrisch leitende Pol eine erste der Kontaktstellen auf der ersten Folienbahn in einem ersten Bereich kontaktiert, und der den ersten elektrisch leitenden Pol kontaktierende elektrische Leiter eine zu der ersten Kontaktstelle benachbarte zweite Kontaktstelle auf der ersten Folienbahn in einem zweiten Bereich kontaktiert, und einer Zuführ- und einer Laminiereinrichtung für mindestens eine weitere, transparente, flexible, thermoplastische, zweite Folienbahn, die dazu eingerichtet ist, diese weitere(n) (zweite) Folienbahn(en) auf die erste Folienbahn und die flexiblen Dünnschicht-Solarzellen aufzulaminieren.
Eine Anpress-Einrichtung kann zum Herstellen / Verbessern des Kontaktes zwischen dem elektrischen Leiter und dem zweiten Bereich der zweiten Kontaktstelle vorgesehen sein. Die Anpress-Einrichtung kann auch eine Heiz-Einrichtung umfassen, um eine Temperatur in einem Bereich von etwa 120 °C bis etwa 170 °C für eine Zeitdauer von weniger als 20 Sekunden und ggf. zumindest für einen Teil der Zeitdauer mit
Unterdruck in die Kontaktierung des zweiten elektrisch leitenden Pols und die erste der Kontaktstellen auf der ersten Folienbahn, und / oder in die Kontaktierung des den ersten elektrisch leitenden Pol kontaktierenden elektrischen Leiters und der zweiten Kontaktstelle auf der ersten Folienbahn einzutragen.
Eine Fördereinrichtung kann die erste Folienbahn in einer Förderrichtung fördern, und mehrere Einrichtungen können vorgesehen sein zum Aufbringen jeweils einer Folge beabstandeter elektrisch leitender Kontaktstellen in seitlichem Abstand nebeneinander, und mehrere Einrichtungen können vorgesehen sein zum Aufbringen jeweils einer Folge flexibler Dünnschicht-Solarzellen auf die erste Folienbahn und die Folgen beabstandeter elektrisch leitender Kontaktstellen.
Eine Aufwickeleinrichtung kann vorgesehen sein für einen aus der ersten und der zweiten Folienbahn und den dazwischen befindlichen flexiblen Dünnschicht- Solarzellen gebildeten Solarmodulstrang.
Die Zuführeinrichtung für jede der elektrisch leitenden Kontaktstellen kann dazu eingerichtet sein, ein leitendes Bandmaterial mit oder ohne Klebeschicht zur ersten Folienbahn hin, ein Metailstreifenmaterial mit oder ohne Klebeschicht zur ersten Folienbahn hin, oder leitfähige Paste zuzuführen.
Die Zuführeinrichtung für die elektrischen Leiter kann dazu eingerichtet sein, ein leitendes Bandmaterial, ein Metailstreifenmaterial, ein Drahtmaterial, oder eine leitfähige Paste zuzuführen.
Mehrere, zueinander benachbarte und im Wesentlichen in Längsrichtung zur Förderrichtung der ersten Folienbahn und / oder und/oder im Wesentlichen in Querrichtung zur Förderrichtung angeordnete Spender mit Rollen elektrischer Leiter oder Spendern mit elektrisch leitender Paste können vorgesehen sein um elektrische Leiter auf die flexiblen Dünnschicht-Solarzellen in Längsrichtung bzw. in Querrichtung der Förderrichtung der ersten Folienbahn aufzubringen, um die flexiblen Dünnschicht- Solarzellen seriell und/oder parallel elektrisch miteinander zu verschalten. Eine Rollenpresse kann vorgesehen sein, die mindestens zwei gegenläufige Walzen hat, die sich mit einer definierten Geschwindigkeit drehen und mit einem definierten Druck einen Verbund aus der ersten Folienbahn und den flexiblen Dünnschicht- Solarzellen bei einer definierten Temperatur aufeinander pressen.
Soweit vorstehend von einem zugeführten elektrischen Leiter die Rede ist, kann dies ein Draht, ein elektrischer Streifen leiter, ein elektrisch leitendes Gitter, ein lang gestreckter Leiter, eine Schleifen-, Mäander-, Spiral- oder Zickzack-Form eines elektrischen Leiters sein. Dieser elektrische Leiter kann außerdem mit der flexiblen Abdeck- schicht als das oben erwähnte Zwischenprodukt aus dem Spender auf die elektrisch leitenden Kontaktstellen und die flexiblen Dünnschicht-Solarzellen aufgebracht werden.
Die Abdeckschicht AS kann auf der Solarzelle in einzelne Stücke geteilt werden, welche in etwa die Abmessung einer Solarzelle haben und zu der jeweiligen Kontaktstelle hin über die entsprechende Solarzelle hinausragen.
Um sicherzustellen, dass die Lamination durch geeignetes Anwenden von Druck, Temperatur, und evtl. Unterdruck mit jeweiligem Profilverlauf für eine vorbestimmte Zeit funktioniert und die einzelnen Solarzellen alle vollständig gegenüber der Umwelt abdichtet, wird vorzugsweise eine weitere Folie F2 (EVA, thermoplastische Folie, TPU etc.,) auf die Oberfläche des Zellenverbundes (Solarmodul) durch Rollenlamination aufgebracht.
Bevor die abschließende transparente Folienbahn laminiert wird, kann zuvor gegebenenfalls noch eine weitere Folie (EVA, TPU) notwendig sein, um eventuelle Unebenheiten auszugleichen.
Dabei kann der elektrische Leiter mit der Abdeckschicht zusammen auf die Dünnschicht-Solarzellen aufgebracht werden, oder der elektrische Leiter wird vor der flexiblen Abdeckschicht aufgebracht. Es ist auch möglich, auf die flexible Abdeckschicht zu verzichten.
Ein Dünnschicht-Solarmodul kann also mit folgenden Merkmalen versehen sein: Einer ersten Folienbahn; einer auf der ersten Folienbahn beabstandet angeordneten Folge elektrisch leitender Kontaktstellen mit jeweiligen ersten und zweiten Bereichen; einer Folge flexibler Dünnschicht-Solarzellen, die eine erste Seite, die zumindest abschnittsweise als erster elektrisch leitender Pol ausgestaltet ist und eine zweite Seite, die zumindest abschnittsweise als zweiter elektrisch leitender Pol ausgestaltet ist, einen photovoltaisch aktiven Schichtaufbau, eine auf der ersten Seite des Schichtaufbaus befindliche flexible Abdeckschicht, und wenigstens einen zwischen dem
Schichtaufbau und der Abdeckschicht befindlichen elektrischen Leiter hat, der den ersten Pol kontaktiert, wobei die flexible Abdeckschicht und der elektrische Leiter den photovoltaisch aktiven Schichtaufbau seitlich überragen; wobei die Dünnschicht- Solarzellen auf der ersten Folienbahn derart, dass der elektrisch leitende zweite Pol eine erste der Kontaktstellen auf der ersten Folienbahn in dem ersten Bereich kontaktiert, und der den ersten elektrisch leitenden Pol kontaktierende elektrischen Leiter eine zu der ersten Kontaktstelle benachbarte zweite Kontaktstelle auf der ersten Folienbahn in dem zweiten Bereich kontaktiert.
Kurze Zeichnunqsbeschreibunq
Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und / oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den hier offenbarten Gegenstand, auch unabhängig von ihrer Gruppierung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehungen. Die Abmessungen und Proportionen der in den Fig. gezeigten Komponenten sind hierbei nicht unbedingt maßstäblich; sie können bei zu implementierenden Ausführungsformen vom Veranschaulichten abweichen.
Fig. 1 zeigt flexible Dünnschicht-Solarzellen zur Verwendung in der hier beschriebenen Weise in einer schematischen Querschnittsansicht.
In Fig. 2 ist ein Verfahrensablauf veranschaulicht, um Dünnschicht-Solarmodule in der hier beschriebenen Weise herzustellen.
In Fig. 3 ist die Kontaktierung zweier in Reihe geschalteter Dünnschicht-Solarzellen aus Fig. 1 vergrößert im schematischen Querschnitt gezeigt.
In Fig. 4 ist ein Rollenlaminator zur Verwendung in der hier beschriebenen Weise in einer schematischen Querschnittsansicht veranschaulicht. In Fig. 5 ist schematisch in einer Draufsicht die Fixierung von Dünnschicht- Solarzellen veranschaulicht; das können z. B. Zellen mit Metallsubstrat oder Polymersubstrat (selbstklebend) sein.
In Fig. 6 ist schematisch in einer Draufsicht das Einbetten elektrischer Leiterstreifen in Kleberfolie z.B. EVA, TPU zur Kontaktierung (z.B. Kupferdraht oder Kunststofffolie mit elektrischer Leiterstruktur) veranschaulicht.
In Fig. 7 ist schematisch in einer seitlichen Schnittansicht längs der Linien A— A in der Fig. 6 veranschaulicht, wie die elektrischen Leiterstreifen parallel und im Abstand zueinander in der Kleberfolie eingebettet sind.
In Fig. 8 ist schematisch in einer seitlichen Draufsicht eine Variante veranschaulicht, wie die parallel geführten Drähte aus Kupfer oder Alu in das Trägerband z.B. aus EVA, TPU oder dergl. unter Einwirkung von Druck und/oder Temperatur eingebettet werden.
In Fig. 9 ist schematisch in einer seitlichen Draufsicht eine weitere Variante veranschaulicht, wie mit parallel nebeneinander aufspendenden Rollen mit Trenneinrichtungen (Schneidmesser) die Bahnware mit den elektr. Leitern unter Einwirkung von Druck und/oder Temperatur auf die Dünnschicht-Solarzellen aufgebracht und kontaktiert werden, welche sich bereits auf der ersten Folienbahn befinden.
Detaillierte Beschreibung von Ausführunqsvarianten
Wie in Fig. 1 im Einzelnen veranschaulicht, hat eine derartige flexible Dünnschicht- Solarzelle folgenden Aufbau: Eine erste Seite OS (die Oberseite) des Absorbermaterials AM ist zumindest abschnittsweise als erster elektrisch leitender Pol PI ausgestaltet. Eine zweite Seite US (die Unterseite) des Absorbermaterials AM ist als zweiter elektrisch leitender Pol P2 ausgestaltet. Das Absorbermaterial AM umfasst einen photovoltaisch aktiven Schichtaufbau PV. Das Absorbermaterial AM hat eine auf der ersten Seite OS des Schichtaufbaus PV befindliche flexible Abdeckschicht AS und wenigstens einen zwischen dem Schichtaufbau PV und der Abdeckschicht AS befindlichen elektrischen Leiter CIO, C20 der den ersten elektrisch leitenden Pol PI kontaktiert. Dabei können die Abdeckschicht AS und der elektrische Leiter CIO, C20 ... ein Zwischenprodukt sein, bei dem der elektrische Leiter CIO, C20 ... auf/an der Abdeckschicht AS bezogen auf seinen Querschnitt teilweise fixiert ist, aber entlang seiner Längserstreckung zumindest abschnittsweise soweit elektrisch leitend freiliegt, dass er den photovoltaisch aktiven Schichtaufbau PV, genauer gesagt Die erste Seite OS (z.B. die TCO-Schicht) des Absorbermaterials AM elektrisch leitend kontaktiert. Dabei kann der elektrische Leiter CIO, C20 ... in die Abdeckschicht AS teilweise eingebettet sein. In der vorliegenden Variante überragen die flexible Abdeckschicht AS und der elektrische Leiter CIO, C20 ... den photovoltaisch aktiven Schichtaufbau PV seitlich.
In der veranschaulichten Variante überragen die flexible Abdeckschicht AS und der elektrische Leiter CIO, C20 ... überragen den photovoltaisch aktiven Schichtaufbau PV seitlich an einer Kante des Schichtaufbaus PV seitlich soweit, dass die flexible Abdeckschicht AS und der elektrische Leiter CIO, C20 ... neben dem Schichtaufbau PV in etwa auf das Niveau der zweiten Seite US (die Unterseite) des Absorbermaterials AM herunter reichen. Dort bilden die flexible Abdeckschicht AS und der elektrische Leiter CIO, C20 ... einen (mit der zweiten Seite US des Absorbermaterials AM in etwa fluchtenden) horizontal orientierten Kontaktabschnitt KA. Es sind aber auch Varianten möglich, bei denen der elektrische Leiter ohne die flexible Abdeckschicht AS verarbeitet wird. In diesem Fall überragt nur der elektrische Leiter CIO, C20 ... den photovoltaisch aktiven Schichtaufbau PV seitlich in der vorstehend beschriebenen Weise. An der Seitenfläche des Schichtaufbaus PV, welche von der flexiblen Abdeckschicht AS und dem elektrische Leiter CIO, C20 ... überragt wird, kann zur Vermeidung einer Beschädigung (Kurzschluss) des Schichtaufbaus PV durch den elektrischen Leiter CIO, C20 ... auch eine Schutz- oder Isolierlage K10 angeordnet sein.
Diese Schutz- oder Isolierlage K10 kann in einer vorteilhaften Variante auch zur ersten Seite OS des Absorbermaterials AM hin abgewinkelt sein. Hierbei kann diese Schutz- oder Isolierlage K10 auf den an die Seitenfläche des Schichtaufbaus PV angrenzenden Randbereich (zum Beispiel ca. 5% - 20% der gesamten Fläche) der ersten Seite OS des Absorbermaterials AM reichen. Dies dient dazu, eine Beschädigung des Schichtaufbaus PV durch den elektrischen Leiter CIO, C20 ... am Rand des Absorbermaterials AM sicher zu vermeiden.
Die elektrischen Leiter CIO, C20 ... können für jede Dünnschicht-Solarzelle parallel zueinander angeordnete Leiterstreifen oder Drähte sein, die über eine Kante des Schichtaufbaus PV seitlich hinausragen. Die elektrischen Leiter CIO, C20 ... können für jede Dünnschicht-Solarzelle aber auch spiralförmig oder mäanderförmig oder dergl. verlegte Leiterstreifen, Gitterstrukturen oder Drähte sein, deren eines Ende über eine Kante des Schichtaufbaus PV seitlich hinausragt.
Beim Herstellungsprozess der Solarmodule werden die Solarzellen zum Beispiel schrittweise wie folgt verschaltet (siehe auch Fig. 2). Nach dem Aufsetzen zweier benachbarter Solarzellen auf die erste Folienbahn F10 ist der Rückkontakt einer der beiden Solarzellen durch direkten Kontakt und/oder mittels geeignetem Kontaktmaterial, zum Beispiel einem Kontaktkleber mit der vorbereiteten Kontaktstelle KS10 verbunden. Bevor der elektrische Leiter CIO, C20 ... zum Kontaktieren mit dem ersten Pol PI auf die Zellenoberseite OS aufgebracht wird, kann in einer Variante die Zellenfrontseite sowie die zur Kontaktstelle KS10 hin orientierte obere Kante zwischen der Zellenoberseite OS und der Kontaktstelle KS10 mit geeignetem Material isoliert werden (Polyimidfolienband, z. B. KAPTON® oder anderes Isolationsband, Isolationskleber).
Das mit dem elektrischen Leiter CIO, C20 ... vorbereitete Verkapselungsmaterial AS wird auf die obere Seite OS der Solarzellen aufgebracht und so abgeschnitten, dass die elektrischen Leiter CIO, C20 ... über die obere Solarzellenfläche hinausragen und sich über der Kontaktstelle KS10 befinden. Die elektrischen Leiter CIO, C20 ... befinden sich hierbei auf der, der Zellenoberfläche zugewandten Seite des Verkapselungs- materials. Die elektrische Verbindung und die Fixierung des elektrischen Leitermaterials geschieht durch den elektrischen Verbindungsprozess mit der Kontaktfläche K10 durch Laserschweißen, Schweißen, Löten oder andere geeignete Verbindungstechniken). Die hiermit entstehende, zunächst einseitige Verbindung des elektrischen Leiters kann durch einen nachfolgenden Rollen-Laminations-Prozess abgeschlossen, bei dem -materialabhängig- Druck- und Temperatur für eine bestimmte Zeitdauer auf die Anordnung einwirken können. Hierbei wird der elektrische Kontakt auf der gesamten Oberfläche (Frontseiten Oberfläche (z.B. TCO-Schicht)) der Solarzelle zur Kontaktierung angedrückt und fixiert. Das geschieht mittels des Verkapselungsmaterials, das im La- minationsprozess-Schritt (Druck, Zeit, Temperatur und ggf. Unterdruck) vorübergehend flüssig wird und dann als transparente Klebeschicht die Fixierung übernimmt.
Das hier beschriebene Verfahren kann prinzipiell auch bei starren Solarzellen (z.B. Silizium Solarzellen) angewandt werden.
Ein wesentlicher Vorteil, der sich aus dem zweigeteilten Verbindungskontaktaufbau ergibt, sind (i) die aufeinander anpassbaren eingesetzten Materialpaarungen des elektrischen Leitermaterials (z.B. Kupfer, Aluminium) und der Kontaktstelle, die (ii) optimale Verbindungstechnologie (Laserschweißen, Schweißen, Löten, Kontaktkleben etc.) sowie (iii) die Auswählbarkeit des Unter- oder Rückseitenmaterials der Solarzellen (z.B. Stahlfolie, Edelstahlfolie, Aluminium usw.) an die elektrische Verbindung zur Folgezelle. Dadurch können sowohl für die qualitative, technische Zertifizierung des Solarmoduls, als auch für die kostenoptimierte Herstellung die günstigsten Materialien ausgewählt werden. Das Rolle-zu-Rolle Herstell konzept eignet sich ideal für dieses Verfahren und bietet gleichzeitig die Voraussetzung für optimale Produktivität.
Fig. 3 zeigt flexible Dünnschicht-Solarzellen, wie sie hier verwendet werden. Die zweite Seite (hier die im Betrieb von der Energie spendenden Lichtquelle abgewandte Seite, also die Unterseite) jeder flexiblen Dünnschicht-Solarzelle hat zumindest abschnittsweise eine elektrisch leitende Schicht. Diese leitende Schicht ist als elektrisch leitender Pluspol (Anode) ausgestaltet. Die erste Seite der flexiblen Dünnschicht- Solarzelle (hier die im Betrieb der Energie spendenden Lichtquelle zugewandte Seite, also die Oberseite) ist als elektrisch leitender Minuspol (Kathode) ausgestaltet.
In Fig. 2 ist der Verfahrensablauf veranschaulicht, um Dünnschicht-Solarmodule herzustellen. In einem ersten Schritt S10 wird eine erste flexible Folienbahn FlO von einer Rolle bereitgestellt. In einem optionalen Schritt S15 wird eine Klebe- oder Haftschicht HS von einer Rolle mittels eines Rollenlaminators RL15 auf die Folienbahn FlO auflaminiert. Die Anordnung aus erster Folienbahn Fl und Klebe- oder Haftschicht HS wird im Schritt S15 durch den Rollenlaminator RL15 hindurchgefördert. In einem weiteren Schritt S20 wird auf die Folienbahn FlO (oder, sofern vorhanden auf die Klebe- oder Haftschicht HS) einer Folge - in Förderrichtung F der Folie FlO - beabstandeter elektrisch leitender Kontaktstellen KS10 auf die erste Folienbahn FlO aufgebracht. Diese elektrisch leitenden Kontaktstellen KS10 können aus einem leitenden Bandmaterial mit oder ohne Klebeschicht zur ersten Folienbahn FlO hin, aus Metallstreifenmaterial mit oder ohne Klebeschicht zur ersten Folienbahn FlO hin, oder aus leitfähiger Paste gebildet sein. In einem weiteren Schritt S30 wird eine Folge flexibler Dünnschicht-Solarzellen DSZ10, DSZ20 der oben beschriebenen Art (Siehe Fig. 1, 2) auf die erste Folienbahn FlO (oder, sofern vorhanden auf die Klebe- oder Haftschicht HS) mit einem Magnet- oder Unterdruckgreifer UG aufgebracht.
Dabei erfolgt das Aufbringen einer der Dünnschicht-Solarzellen DSZ10, DSZ20.. aus der Folge auf die erste Folienbahn FlO derart, dass der zweite elektrisch leitende Pol P2 eine erste der Kontaktstellen KS10 auf der ersten Folienbahn Fl in einem ersten Bereich BIO kontaktiert, und der den ersten elektrisch leitenden Pol PI kontaktierende elektrischen Leiter CIO, C20 ... eine zu der ersten Kontaktstelle KS10 benachbarte zweite Kontaktstelle KS20 auf der ersten Folienbahn Fl in einem zweiten Bereich B20 kontaktiert. Die jeweiligen ersten und zweiten Bereiche BIO, B20 einer Kontaktstelle sind zueinander benachbart.
In einem weiteren Schritt S50 wird der Kontakt zwischen dem elektrischen Leiter und dem zweiten Bereich B20 der zweiten Kontaktstelle KS20 durch Anpressen, zum Beispiel mittels einer Rollenpresse RP55 hergestellt. In diesem Schritt S50 kann auch der Kontakt zwischen dem zweiten elektrisch leitenden Pol P2 und der ersten Kontaktstelle KS20 auf der ersten Folienbahn F10 in dem ersten Bereich BIO durch Anpressen, zum Beispiel mittels der Rollenpresse RP55 hergestellt oder intensiviert werden. Dazu wird die Anordnung aus erster Folienbahn F10, flexibler Dünnschicht- Solarzellen DSZ10, DSZ20, ... im Schritt S50 durch die Rollenpresse RP55 hindurchgefördert.
Alternativ oder zusätzlich zum Herstellen / Verbessern des Kontakts zwischen dem elektrischen Leiter und dem zweiten Bereich der zweiten Kontaktstelle durch Anpressen kann dies auch durch Laserschweißen, Schweißen, Löten, oder sonstige Verbin¬ dungstechnologien erfolgen.
Die erste Folienbahn F10 kann in einer Förderrichtung F gefördert werden. Dabei werden in seitlichem Abstand nebeneinander mehrere Folgen beabstandeter elektrisch leitender Kontaktstellen KS10 aufgebracht. Anschließend werden in der oben beschriebenen Weise in seitlichem Abstand nebeneinander mehrere Folgen flexibler Dünnschicht-Solarzellen DSZ10, DSZ20... auf die erste Folienbahn F10 und die Folgen beabstandeter elektrisch leitender Kontaktstellen KS10 aufgebracht.
Dazu sind mehrere, zueinander benachbarte und im Wesentlichen in Längsrichtung und /oder in Querrichtung zur Förderrichtung der ersten Folienbahn orientierte Spender vorgesehen. Diese Spender haben Rollen elektrischer Leiter oder liefern elektrisch leitende Paste auf die flexiblen Dünnschicht-Solarzellen um die flexiblen Dünnschicht-Solarzellen seriell und/oder parallel elektrisch miteinander zu verschalten.
In einem Laminierschritt erfolgt ein Laminieren einer zweiten Folienbahn F2 auf die erste Folienbahn F10 und die flexiblen Dünnschicht-Solarzellen. Diese zweite Folienbahn F2 ist thermoplastisch, transparent, flexibel und gegenüber Ultraviolettlicht sehr beständig. Das Ergebnis des Anpressens in Schritt S50 und des Laminierens ist in vergrößerter Ansicht im Querschnitt in Fig. 4 veranschaulicht.
Die zweite Folienbahn F2 wird auf die erste Folienbahn F10 und die flexiblen Dünnschicht-Solarzellen mit einem Rollenlaminator RL auflaminiert. Der Rollenlaminator RL hat mindestens ein Rollenpaar aus zwei gegenläufigen Walzen Wl, W2 zwischen die der Stapel aus erster Folienbahn F10 mit den flexiblen Dünnschicht-Solarzellen und der zweite Folienbahn F2 hindurchgefördert wird. Die gegenläufigen Walzen Wl, W2 drehen sich mit einer definierten Geschwindigkeit und pressen mit einem definierten Druck einen Verbund aus der zweiten Folienbahn, der ersten Folienbahn und den flexiblen Dünnschicht-Solarzellen bei einer definierten Temperatur aufeinander. So gehen die einzelnen Komponenten des Verbundes eine stoffschlüssige, möglichst blasenfreie und innige Verbindung miteinander ein.
Dies ist beispielhaft in Fig. 4 veranschaulicht. Der hier beispielhaft veranschaulichte Rollenlaminator RL hat ein oder mehrere, aus Walzen gebildete Rollenpaare Wl, W2; Wl', W2' um eine selbstklebende Deckfolie DF auf die Folienbahn F10 zu laminieren. Alternativ dazu kann eine Folie ohne Haftschicht durch eine Kleberauftragsstation gefördert werden um sie dann auf die Folienbahn F10 und die flexiblen Dünnschicht- Solarzellen zu laminieren. Ein solcher Rollenlaminator kann auch in den vorhergehenden Schritten eingesetzt werden als RL15 oder als RP55.
Das Anpressen der Kontakte bzw. der zweiten Folienbahn F2 kann unter Eintragen einer Temperatur in einem Bereich von etwa 120 °C bis etwa 170 °C für eine Zeitdauer von weniger als 20 Sekunden und ggf. zumindest für einen Teil der Zeitdauer mit Unterdruck ausgeführt werden.
Die so entstehenden Solarmodule werden dann geprüft und anschließend ggf. zerteilt oder als Bandware aufgerollt.
In den Fig. 5 - 9 sind Vorrichtungs- und Verfahrensdetails zur Herstellen von Dünnschicht-Solarmodulen beschrieben, bei denen eine Verbindungseinrichtung dazu dient, ein Trägerband mit einem elektrischen Leiter oder einer elektrisch leitenden Paste zu verbinden. Dabei wird der elektrische Leiter oder die elektrisch leitende Paste durch die Verbindungseinrichtung in das Trägerband teilweise eingebettet wird. Genauer gesagt, werden vorzugsweise mehrere parallel nebeneinander zugeführte Drähte oder Bandmaterial aus Cu oder AI in das Trägerband eingebettet. Anschließend können die Drähte / das Bandmaterial Abschnitte längs der Förderrichtung des Trägerbandes abgeschnitten werden. Alternativ dazu kann dieses Zwischenprodukt auch als Endlosware weiter verarbeitet werden.
In der Verbindungseinrichtung wird der elektrische Leiter oder die elektrisch leitende Paste in das Trägerband, im hier gezeigten Beispiel in Gestalt einer endlosen thermoplastischen Folienbahn, die zum Beispiel eine klebende oder nicht klebende Folie aus EVA oder TPU ist, mittels Druck und/oder Temperatureinwirkung so teilweise eingebettet wird, dass ein Zwischenprodukt aus elektrischem Leiter und flexibler Ab- deckschicht als Endlosware auf einer Rolle bereitgestellt wird, um anschließend auf jede der Folge der flexiblen Dünnschicht-Solarzellen entweder als Endlosware von der Rolle aufgebracht zu werden.
Eine andere Variante sieht vor, dass dieses Zwischenprodukt aus elektrischem Leiter und flexibler Abdeckschicht oder als portionierte Flächen- oder Streifenware oder in entsprechende Abschnitte portioniert gestapelt und dann weiter verarbeitet wird. Dies kann an dem Schritt S30 in der Fig. 2 erfolgen. Für den Fall, dass das Zwischenprodukt aus elektrischem Leiter und flexibler Abdeckschicht als Endlosware auf einer Rolle bereitgestellt wird, kann dieses Zwischenprodukt über eine Abspendekante gezogen werden, so dass die flexible Abdeckschicht mit dem / den elektrischen Leiter/n auf die die flexiblen Dünnschicht-Solarzellen aufgebracht werden kann.
In der Verbindungseinrichtung kann der elektrische Leiter als Buntmetall (z.B. Aluminium oder Kupfer) enthaltende Draht- oder Bahnware mittels gegenläufiger Rollen in das Trägerband TB eingebracht werden. Dabei werden vorzugsweise mehrere Metalldrähte oder Metallbahnen nebeneinander in das Trägerband eingebracht.
In der Verbindungseinrichtung kann das Trägerband und der/die elektrische/n Leiter auch als endlose Bahn zu einer Rolle aufgewickelt oder mittels einer Trenneinrich¬ tung portioniert und gestapelt werden (siehe Fig. 8).
Aus der Verbindungseinrichtung kommendes Trägerband wird mit dem / den elektrischen Leiter/n der ersten Folienbahn FlO als endlose Bahn oder portioniert zugeführt (siehe Fig. 9), um dem photovoltaisch aktiven Schichtaufbau PV in der Zusammenführeinrichtung auf der ersten Seite OS des photovoltaisch aktiven Schichtaufbaus PV so zuzuordnen ist, das er/sie jeweils den ersten Pol PI kontaktiert, und den photovoltaisch aktiven Schichtaufbau PV seitlich überragt. Die vorstehend erläuterten Produkt-, Vorrichtungs- und Verfahrensdetails sind im Zusammenhang dargestellt. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass sie jeweils auch unabhängig voneinander sind und auch frei miteinander kombinierbar sind. Die in den Fig. gezeigten Verhältnisse der einzelnen Teile und Abschnitte hiervon zueinander und deren Abmessungen und Proportionen sind nicht einschränkend zu verstehen. Vielmehr können einzelne Abmessungen und Proportionen auch von den gezeigten abweichen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen von Dünnschicht-Solarmodulen, mit folgenden Schritten:
• Bereitstellen (S10) einer ersten Folienbahn (F10) zum Aufbringen flexibler Dünnschicht-Solarzellen;
• Aufbringen (S20) einer Folge beabstandeter elektrisch leitender Kontaktstellen (KS10) auf die erste Folienbahn (F10);
• Bereitstellen (S30) einer Folge flexibler Dünnschicht-Solarzellen (DSZ10,
DSZ20..), die
o eine erste Seite (OS), die zumindest abschnittsweise als erster elektrisch leitender Pol (PI) ausgestaltet ist und
o eine zweite Seite (US), die zumindest abschnittsweise als zweiter
elektrisch leitender Pol (P2) ausgestaltet ist,
o einen photovoltaisch aktiven Schichtaufbau (PV), dem auf seiner ersten
Seite (OS) wenigstens ein elektrischer Leiter (CIO, C20 ...) zugeordnet wird, um
■ den ersten Pol (PI) zu kontaktieren, und
■ den photovoltaisch aktiven Schichtaufbau (PV) seitlich
• zu überragen;
• Aufbringen einer Dünnschicht-Solarzelle (DSZ10, DSZ20..) aus der bereitgestellten Folge auf die erste Folienbahn (F10), derart, dass
■ der zweite elektrisch leitende Pol (P2) eine erste der Kontaktstellen (KS10) auf der ersten Folienbahn (Fl) in einem ersten Bereich (BIO) kontaktiert,
■ der den ersten elektrisch leitenden Pol (PI) kontaktierende elektrische Leiter (CIO, C20 ...) mit einem den photovoltaisch aktiven Schichtaufbau (PV) seitlich überragenden Abschnitt eine zu der ersten Kontaktstelle (KS10) benachbarte zweite Kontaktstelle (KS20) auf der ersten Folienbahn (Fl) in einem zweiten Bereich (B20) kontaktiert, und
• Auflaminieren einer transparenten, flexiblen, thermoplastischen zweiten Folienbahn (F2) auf die erste Folienbahn (Fl) und die flexiblen Dünnschicht- Solarzellen (DSZ) und die elektrischen Leiter (CIO, C20 ...)■
2. Verfahren zum Herstellen von Dünnschicht-Solarmodulen nach Anspruch 1, wobei der wenigstens eine elektrische Leiter (CIO, C20 ...) der ersten Seite (OS) der jeweiligen Dünnschicht-Solarzelle (DSZ10, DSZ20, DSZ...) - vor dem Aufbringen der jeweiligen Dünnschicht-Solarzelle (DSZ10, DSZ20, DSZ...) auf die erste Folienbahn (F10), oder
- nach dem Aufbringen der jeweiligen Dünnschicht-Solarzelle (DSZ10, DSZ20, DSZ...) auf die erste Folienbahn (F10),
der jeweiligen Dünnschicht-Solarzelle (DSZ10, DSZ20, DSZ...) zugeordnet wird.
3. Verfahren zum Herstellen von Dünnschicht-Solarmodulen nach Anspruch 1, wobei der wenigstens eine elektrische Leiter (CIO, C20 ...) vor seinem Zuordnen zu dem photovoltaisch aktiven Schichtaufbau (PV) in Bezug auf seinen Querschnitt und/oder seine Längserstreckung
• in die thermoplastische zweite Folienbahn (F2), oder
• in ein Trägerband (TB), oder
• in eine thermoplastische Klebemasse
zumindest teilweise eingebettet wird.
4. Verfahren zum Herstellen von Dünnschicht-Solarmodulen nach einem der Ansprüche 1 - 3, wobei auf die erste Seite (OS) des Schichtaufbaus (PV) und den elektrischen Leiter (CIO, C20 ...) jeder der flexiblen Dünnschicht-Solarzellen (DSZ10, DSZ20, DSZ...) eine flexible Abdeckschicht (AS) aufgebracht wird, die den elektrischen Leiter (CIO, C20 ...) teilweise umgibt.
5. Verfahren zum Herstellen von Dünnschicht-Solarmodulen nach einem der Ansprüche 1 - 4, wobei in einem weiteren Schritt der Kontakt zwischen dem elektrischen Leiter (CIO, C20 ...) und dem zweiten Bereich (B20) und der zweiten Kontaktstelle (KS20) durch Anpressen, Laserschweißen, Schweißen, Löten oder Kleben hergestellt wird.
6. Verfahren zum Herstellen von Dünnschicht-Solarmodulen nach einem der Ansprüche 1 - 5, wobei der Schritt des Anpressens unter Eintragen von Wärme mit einer Temperatur in einem Bereich von etwa 120 °C bis etwa 170 °C für eine Zeitdauer von weniger als 20 Sekunden und ggf. zumindest für einen Teil der Zeitdauer mit Unterdruck ausgeführt wird.
7. Verfahren zum Herstellen von Dünnschicht-Solarmodulen nach einem der Ansprüche 1 - 6, bei dem die erste Folienbahn (F10) in einer Förderrichtung (F) gefördert wird, und in seitlichem Abstand nebeneinander mehrere Folgen
• beabstandete elektrisch leitende Kontaktstellen (KS10) auf die erste Folienbahn (F10) aufgebracht werden, und • anschließend mehrere flexible Dünnschicht-Solarzellen (DSZ10, DSZ20, DSZ...) quer zur Förderrichtung in wenigstens einer Reihe gleichzeitig auf die erste Folienbahn (F10) aufgebracht werden.
8. Verfahren zum Herstellen von Dünnschicht-Solarmodulen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einem weiteren Schritt ein aus der ersten und der zweiten Folienbahn (F10, F2) und den dazwischen befindlichen flexiblen Dünnschicht-Solarzellen (DSZ10, DSZ20, DSZ...) mit wenigstens dem einen zugeordneten elektrischen Leiter (CIO, C20 ...) gebildeter Solarmodulstrang aufgewickelt wird.
9. Verfahren zum Herstellen von Dünnschicht-Solarmodulen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede der elektrisch leitenden Kontaktstellen (KS10) aus einem leitenden Bandmaterial mit oder ohne Klebeschicht zur ersten Folienbahn (F10) hin, aus Metallstreifenmaterial mit oder ohne Klebeschicht zur ersten Folienbahn (F10) hin, oder aus leitfähiger Paste gebildet ist.
10. Verfahren zum Herstellen von Dünnschicht-Solarmodulen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der elektrische Leiter (CIO, C20 ...) aus einem leitenden Bandmaterial, aus Metallstreifenmaterial, aus Gittermaterial, aus Drahtmaterial, oder aus leitfähiger Paste, jeweils mit oder ohne flexible Abdeckschicht gebildet ist.
11. Verfahren zum Herstellen von Dünnschicht-Solarmodulen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Seite (US) jeder flexiblen Dünnschicht- Solarzelle zumindest abschnittsweise eine Metallschicht aufweist, und diese Metallschicht als zweiter elektrisch leitender Pol (P2) ausgestaltet wird, der ein Pluspol ist, und/oder, bei der die von der Folie abweisende, entgegengesetzte erste Seite (OS) der flexiblen Dünnschicht-Solarzelle (DSZ10, DSZ20, DSZ...) zumindest abschnittsweise als erster elektrisch leitender Pol ausgestaltet wird, der ein Minuspol ist.
12. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die zweite Folienbahn (F2) mit Wärme bei einer Temperatur in einem Bereich von etwa 120 °C bis etwa 170 °C für eine Zeitdauer von weniger als 10 Minuten und ggf. zumindest für einen Teil der Zeitdauer mit Unterdruck auflaminiert wird.
13. Verfahren zum Herstellen von Dünnschicht-Solarmodulen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als die erste und/oder die zweite Folienbahn eine thermoplastische Polyurethanfolie verwendet wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die vereinzelten flexiblen Dünnschicht-Solarzellen (DSZ10, DSZ20, DSZ...) in einem Behälter bereitgestellt werden und / oder der aus der ersten und der zweiten Folienbahn und den dazwischen befindlichen flexiblen Dünnschicht-Solarzellen (DSZ10, DSZ20, DSZ...) gebildete Solarmodulstrang nach einem Vereinzeln der Solarmodule aus dem Solarmodulstrang diese in einen Stapelbereich abgesetzt werden.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die vereinzelten flexiblen Dünnschicht-Solarzellen (DSZ10, DSZ20, DSZ...) auf einer Rolle einer Trägerbahn bereitgestellt werden und / oder der aus der ersten und der zweiten Folienbahn und den dazwischen befindlichen flexiblen Dünnschicht-Solarzellen (DSZ10, DSZ20, DSZ...) gebildete Solarmodulstrang nach einem Vereinzeln der Solarmodule aus dem Solarmodulstrang diese auf einer Rolle aufgewickelt werden.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die elektrischen Leiter aus mehreren, zueinander benachbarten und im Wesentlichen in Längsrichtung zur Förderrichtung der ersten Folienbahn angeordneten Spendern mit Rollen leitender Kontaktstreifen oder Spendern mit elektrisch leitender Paste auf die flexiblen Dünnschicht-Solarzellen (DSZ10, DSZ20, DSZ...) in Längsrichtung der Förderrichtung der ersten Folienbahn aufgebracht werden, und/oder bei dem die elektrisch leitenden Kontaktstreifen aus wenigstens einem im Wesentlichen in Querrichtung zur Förderrichtung der ersten Folienbahn angeordneten Spender mit einer Rolle leitendem Kontaktstreifen oder einem Spender mit elektrisch leitender Paste auf die flexiblen Dünnschicht-Solarzellen (DSZ10, DSZ20, DSZ...) in Querrichtung der Förderrichtung der ersten Folienbahn (F10) aufgebracht werden um die flexiblen Dünnschicht-Solarzellen seriell und/oder parallel elektrisch miteinander zu verschalten.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Schritt des Anpressens mit einer Rollenpresse erfolgt, die mindestens zwei gegenläufige Walzen hat, die sich mit einer definierten Geschwindigkeit drehen und mit einem definierten Druck einen Verbund aus der ersten Folienbahn (F10) und den flexiblen Dünn- schicht-Solarzellen (DSZ10, DSZ20, DSZ...) bei einer definierten Temperatur aufeinander pressen.
18. Vorrichtung zur Herstellung eines Solarmoduls mit
• einer Einrichtung zum Bereitstellen einer ersten Folienbahn (F10);
• einer Einrichtung zum Aufbringen einer Folge beabstandeter elektrisch leitender Kontaktstellen (KS10) auf die erste Folienbahn (F10);
• einer Einrichtung zum Bereitstellen einer Folge flexibler Dünnschicht- Solarzellen (DSZIO, DSZ20, DSZ...), von denen jede der flexiblen Dünnschicht- Solarzellen
o eine erste Seite (OS), die zumindest abschnittsweise als erster elektrisch leitender Pol (PI) ausgestaltet ist und
o eine zweite Seite (US), die zumindest abschnittsweise als zweiter
elektrisch leitender Pol (P2) ausgestaltet ist,
o einen photovoltaisch aktiven Schichtaufbau (PV), dem
in einer Zusammenführeinrichtung
■ auf seiner ersten Seite (OS) wenigstens ein elektrischer Leiter
■ (CIO, C20 ...) zuzuordnen ist, um
• den ersten Pol (PI) zu kontaktieren, und
• den photovoltaisch aktiven Schichtaufbau (PV) seitlich zu überragen;
• einer Einrichtung zum Aufbringen einer Dünnschicht-Solarzelle (DSZIO,
DSZ20, DSZ...) aus der bereitgestellten Folge auf die erste Folienbahn (F10), derart, dass
■ der zweite elektrisch leitende Pol (P2) eine erste der Kontaktstellen (KS10) auf der ersten Folienbahn (Fl) in einem ersten Bereich (BIO) kontaktiert, und
■ der den ersten elektrisch leitenden Pol (PI) kontaktierende elektrische Leiter (CIO, C20 ...) mit einem den photovoltaisch aktiven Schichtaufbau (PV) seitlich überragenden Abschnitt eine zu der ersten Kontaktstelle (KS10) benachbarte zweite Kontaktstelle (KS20) auf der ersten Folienbahn (F10) in einem zweiten Bereich (B20) kontaktiert
• einer Zuführ- und einer Laminiereinrichtung für eine transparente, flexible, thermoplastische zweite Folienbahn (F2), die dazu eingerichtet ist, die zweite Folienbahn (F2) auf die erste Folienbahn (F10) und die flexiblen Dünnschicht- Solarzellen (DSZIO, DSZ20, DSZ...) aufzulaminieren.
19. Vorrichtung zum Herstellen von Dünnschicht-Solarmodulen nach Anspruch 18, wobei auf der ersten Seite (OS) des Schichtaufbaus (PV) und dem elektrischen Leiter (CIO, C20 ...) jeder der flexiblen Dünnschicht-Solarzellen (DSZ10, DSZ20, DSZ...) eine flexible Abdeckschicht (AS) angeordnet ist, die den elektrischen Lei¬ ter (CIO, C20 ...) teilweise umgibt.
20. Vorrichtung zum Herstellen von Dünnschicht-Solarmodulen nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, mit einer Anpress-Einrichtung zum Herstellen des Kontaktes zwischen dem elektrischen Leiter und dem zweiten Bereich (B20) und der zweiten Kontaktstelle (KS20).
21. Vorrichtung zum Herstellen von Dünnschicht-Solarmodulen nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, wobei die Anpress-Einrichtung auch eine Heiz-Einrichtung umfasst, um eine Temperatur in einem Bereich von etwa 120 °C bis etwa 170 °C für eine Zeitdauer von weniger als 20 Sekunden und ggf. zumindest für einen Teil der Zeitdauer mit Unterdruck in die Kontaktierung des zweiten elektrisch leitenden Pols (P2) und die erste Kontaktstelle (KS10) auf der ersten Folienbahn (F10), und / oder in die Kontaktierung des elektrischen Leiters (C10, C20 ...) und die zweite Kontaktstelle (KS20) auf der ersten Folienbahn (F10) ein¬ zubringen.
22. Vorrichtung zum Herstellen von Dünnschicht-Solarmodulen nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, mit einer Fördereinrichtung um die erste Folienbahn (F10) in einer Förderrichtung (F) gefördert wird, und mehreren Einrichtungen zum Aufbringen jeweils einer Folge beabstandeter elektrisch leitender Kontaktstellen (KS10) in seitlichem Abstand nebeneinander, und mehreren Einrichtungen zum Aufbringen jeweils einer Folge flexibler Dünnschicht-Solarzellen (DSZ10, DSZ20, DSZ...) auf die erste Folienbahn (F10) und die Folgen beabstandeter elektrisch leitender Kontaktstellen (KS10).
23. Vorrichtung zum Herstellen von Dünnschicht-Solarmodulen nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, mit einer Aufwickeleinrichtung für einen aus der ersten und der zweiten Folienbahn und den dazwischen befindlichen flexiblen Dünnschicht-Solarzellen gebildeten Solarmodulstrang.
24. Vorrichtung zum Herstellen von Dünnschicht-Solarmodulen nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, wobei die Zuführeinrichtung für jede der elektrisch leitenden Kontaktstellen (KS10) ein leitendes Bandmaterial mit oder ohne Klebeschicht zur ersten Folienbahn (F10) hin, ein Metallstreifenmaterial mit oder ohne Klebeschicht zur ersten Folienbahn (F10) hin, oder leitfähige Paste zuführt.
25. Vorrichtung zum Herstellen von Dünnschicht-Solarmodulen nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, wobei die Zuführeinrichtung für die elektrischen Leiter (CIO, C20 ...) ein leitendes Bandmaterial, ein Metallstreifenmaterial, ein Drahtmaterial, ein Gittermaterial oder eine leitfähige Paste, jeweils mit oder ohne flexible Abdeckschicht zuführt.
26. Vorrichtung zum Herstellen von Dünnschicht-Solarmodulen nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, bei der die vereinzelten flexiblen Dünnschicht-Solarzellen (DSZ10, DSZ20, DSZ...) aus einem Behälter herausgehoben und mit einer Absetzeinrichtung auf die erste Folienbahn gesetzt werden, und / oder der fertig gebildete Solarmodulstrang durch eine Vereinzelungseinrichtung in einzelne Solarmodule vereinzelt wird, die mit einer Stapeleinrichtung in einen Stapelbereich abgesetzt werden.
27. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, die dazu eingerichtet ist, die vereinzelten flexiblen Dünnschicht-Solarzellen (DSZ10, DSZ20, DSZ...) auf einer Rolle einer Trägerbahn bereit zu stellen und / oder einen aus der ersten und der zweiten Folienbahn und den dazwischen befindlichen flexiblen Dünnschicht-Solarzellen gebildeten Solarmodulstrang nach einem Vereinzeln der Solarmodule aus dem Solarmodulstrang diese auf einer Rolle auf zu wickeln.
28. Vorrichtung zum Herstellen von Dünnschicht-Solarmodulen nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, mit mehreren, zueinander benachbarten und im Wesentlichen in Längsrichtung zur Förderrichtung der ersten Folienbahn angeordneten Spendern mit Rollen elektrischer Leiter oder Spendern mit elektrisch leitender Paste auf die flexiblen Dünnschicht-Solarzellen (DSZ10, DSZ20, DSZ...) in Längsrichtung der Förderrichtung der ersten Folienbahn aufgebracht werden, und/oder im Wesentlichen in Querrichtung zur Förderrichtung der ersten Folienbahn angeordneten Spender mit einer Rolle leitendem Kontaktstreifen oder einem Spender mit elektrisch leitender Paste auf die flexiblen Dünnschicht- Solarzellen (DSZ10, DSZ20, DSZ...) in Querrichtung der Förderrichtung der ersten Folienbahn aufgebracht werden um die flexiblen Dünnschicht-Solarzellen (DSZ10, DSZ20, DSZ...) seriell und/oder parallel elektrisch miteinander zu verschalten.
29. Vorrichtung zum Herstellen von Dünnschicht-Solarmodulen nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, mit einer Rollenpresse, die mindestens zwei gegenläufige Walzen hat, die sich mit einer definierten Geschwindigkeit drehen und mit einem definierten Druck einen Verbund aus der ersten Folienbahn und den flexiblen Dünnschicht-Solarzellen (DSZ10, DSZ20, DSZ...) bei einer definierten Temperatur aufeinander pressen.
30. Vorrichtung zum Herstellen von Dünnschicht-Solarmodulen nach einem der vorherigen Vorrichtungsansprüche, mit einer Verbindungseinrichtung zum Verbinden eines Trägerbandes (TB) mit einem elektrischen Leiter oder einer elektrisch leitenden Paste, wobei der elektrische Leiter oder die elektrisch leitende Paste durch die Verbindungseinrichtung in das Trägerband teilweise eingebettet wird.
31. Vorrichtung zum Herstellen von Dünnschicht-Solarmodulen nach dem vorherigen Vorrichtungsanspruch, wobei die Verbindungseinrichtung dazu eingerichtet ist, den elektrischen Leiter oder die elektrisch leitende Paste in das Trägerband (TB), vorzugsweise in Gestalt einer endlosen thermoplastischen Folienbahn, vorzugsweise eine klebende oder nicht klebende Folie aus EVA oder TPU mittels Druck und/oder Temperatureinwirkung so teilweise einzubetten, dass ein Zwischenprodukt aus elektrischem Leiter und flexibler Abdeckschicht als Endlosware auf einer Rolle oder als portionierte Flächen- oder Streifenware bereitgestellt wird, wobei das Zwischenprodukt anschließend auf jede der Folge der flexiblen Dünnschicht- Solarzellen (DSZ10, DSZ20, DSZ...) entweder als Endlosware von der Rolle oder in entsprechende Abschnitte portioniert aufzubringen ist.
32. Vorrichtung zum Herstellen von Dünnschicht-Solarmodulen nach dem vorherigen Vorrichtungsanspruch, wobei die Verbindungseinrichtung dazu eingerichtet ist, den elektrischen Leiter als Buntmetall (z.B. Aluminium oder Kupfer) enthaltende Draht- oder Bahnware mittels eines gegenläufiger Rollen in das Trägerband (TB) einzubringen, wobei vorzugsweise mehrere Metalldrähte oder Metallbahnen nebeneinander in das Trägerband einzubringen sind.
33. Vorrichtung zum Herstellen von Dünnschicht-Solarmodulen nach dem vorherigen Vorrichtungsanspruch, wobei die Verbindungseinrichtung dazu eingerichtet ist, das Trägerband und der/die elektrische/n Leiter als endlose Bahn zu einer Rolle aufzuwickeln oder mittels einer Trenneinrichtung zu portionieren und anschließend zu stapeln.
34. Vorrichtung zum Herstellen von Dünnschicht-Solarmodulen nach dem vorherigen Vorrichtungsanspruch, die dazu eingerichtet ist, vorzugsweise aus der Verbin¬ dungseinrichtung kommendes Trägerband (TB) mit dem / den elektrischen Leiter/n (CIO, C20 ...) der ersten Folienbahn (F10) als endlose Bahn oder portioniert zuzuführen, damit der / die elektrische/n Leiter auf der ersten Seite (OS) des pho- tovoltaisch aktiven Schichtaufbaus (PV) dieser in der Zusammenführeinrichtung so zugeordnet zu werden, das er/sie jeweils den ersten Pol (PI) kontaktieren, und den photovoltaisch aktiven Schichtaufbau (PV) seitlich überragen.
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