Beschreibung Titel Description title
Fotovoltaik-Modul und Verfahren zur Herstellung eines Fotovoltaik-Moduls Stand der Technik Photovoltaic module and method for producing a photovoltaic module prior art
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fotovoltaik-Modul, auf ein Verfahren zur Herstellung eines Fotovoltaik-Moduls sowie auf eine Vorrichtung zur Herstellung eines Fotovoltaik-Moduls. The present invention relates to a photovoltaic module, to a method for producing a photovoltaic module and to an apparatus for producing a photovoltaic module.
Die Integration von Energiewandlern ist aktuell ein Trend auf dem Gebiet der Elektronik-Verpackungen. Speziell Solarzellen werden neben thermoelektrischen Wandlern für die Gewinnung elektrischer Energie, z. B. zum Betreiben von Sensormodulen, eingesetzt. The integration of energy converters is currently a trend in the field of electronics packaging. Especially solar cells are in addition to thermoelectric transducers for the production of electrical energy, eg. B. for operating sensor modules used.
In den letzten Jahren hat sich in der Aufbau- und Verbindungstechnik weiterhin die Verwendung dünner Silizium-Substrate etabliert. Diese bieten unter anderem Vorteile im thermomechanischen Verhalten und können mit Durchkontakten und Leiterbahnen in einem sehr feinen Rastermaß versehen werden. Weiterhin sind durch die Verbesserung der Moldtechnologie Verfahren zur großflächigen Verkapselung von Halbleiterbauelementen verfügbar. Im„Compression molding" lassen sich problemlos Flächen von 300 mm Durchmesser mit Polymeren Verkapselungsmaterialien überziehen. In recent years, the use of thin silicon substrates has continued to establish itself in the assembly and connection technology. Among other things, these offer advantages in terms of thermo-mechanical behavior and can be provided with through contacts and conductor tracks in a very fine pitch. Furthermore, methods for large-area encapsulation of semiconductor devices are available through the improvement of molding technology. In "Compression molding" surfaces of 300 mm diameter can be easily coated with polymers encapsulating materials.
Prinzipiell sind zwei Arten der Kontaktierung von Solarzellen möglich. Die derzeitig am häufigsten hergestellten Zellen müssen von der Vorder- und der Rückseite kontaktiert werden, um einen elektrischen Kontakt herzustellen (erkennbar an den silbernen Leiterstrukturen auf der Vorderseite). Es existieren auch Ansätze für reine Rückseitenkontaktierung, diese sind momentan noch relativ wenig verbreitet.
Die US 201 1/0169554 A1 offenbart ein integriertes solar betriebenes Gerät. In principle, two types of contacting of solar cells are possible. The cells most commonly produced today must be contacted from the front and back to make electrical contact (indicated by the silver conductor patterns on the front). There are also approaches for pure back-side contact, these are currently relatively little common. US 201 1/0169554 A1 discloses an integrated solar powered device.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Fotovoltaik- Modul, weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Fotovoltaik-Moduls sowie eine Vorrichtung zur Herstellung eines Fotovoltaik-Moduls gemäß den Against this background, with the present invention, a photovoltaic module, further a method for producing a photovoltaic module and a device for producing a photovoltaic module according to the
Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Main claims presented. Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims and the following description.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ein Fotovoltaik-Modul mit folgenden The approach presented here creates a photovoltaic module with the following
Merkmalen: features:
zumindest einer Solarzelle, die eine Einstrahlungshauptfläche (135) zum Empfang von Licht aufweist, welches zur Bereitstellung einer Spannung vorgesehen ist; at least one solar cell having an irradiation main surface (135) for receiving light, which is provided to provide a voltage;
einer Trägereinheit, die zumindest auf einer ersten Seite lateral versetzt zu der Solarzelle angeordnet ist, wobei eine erste Oberfläche der Trägereinheit innerhalb eines vordefinierten Toleranzbereichs bündig mit der a carrier unit which is arranged laterally offset from the solar cell, at least on a first side, wherein a first surface of the carrier unit is flush with the solar cell within a predefined tolerance range
Einstrahlungsfläche der Solarzelle ausgerichtet ist; und Irradiation surface of the solar cell is aligned; and
zumindest einem elektrischen Leiter, der einen Trägerkontaktanschluss an einer der ersten Oberfläche gegenüberliegenden zweiten Oberfläche der Trägereinheit mit einem Zellenkontaktanschluss eines elektronischen Bauelements an der Solarzelle oder der Solarzelle elektrisch leitfähig kontaktiert, wobei der Zellenkontaktanschluss auf einer der at least one electrical conductor which electrically conductively contacts a carrier contact terminal on a second surface of the carrier unit opposite the first surface with a cell contact terminal of an electronic component on the solar cell or the solar cell, wherein the cell contact terminal is located on one of the
Einstrahlungsfläche gegenüberliegenden Kontaktierungsseite der Solarzelle angeordnet ist. Irradiation surface opposite contacting side of the solar cell is arranged.
Ferner schafft der hier vorgestellte Ansatz ein Verfahren zur Herstellung eines Fotovoltaik-Moduls, wobei Fotovoltaik-Modul zumindest eine Solarzelle aufweist, die eine Einstrahlungshauptfläche (135) zum Empfang von Licht aufweist, welches zur Bereitstellung einer Spannung vorgesehen ist, wobei das Furthermore, the approach presented here provides a method for producing a photovoltaic module, photovoltaic module having at least one solar cell having a main radiation surface (135) for receiving light, which is provided for providing a voltage, wherein the
Fotovoltaik-Modul eine Trägereinheit aufweist, die zumindest auf einer ersten Seite lateral versetzt zu der Solarzelle angeordnet ist, wobei eine erste Photovoltaic module has a carrier unit, which is arranged at least on a first side laterally offset from the solar cell, wherein a first
Oberfläche der Trägereinheit innerhalb eines vordefinierten Toleranzbereichs bündig mit der Einstrahlungsfläche der Solarzelle ausgerichtet ist und wobei das
Fotovoltaik-Modul zumindest einem elektrischen Leiter, der einen Surface of the carrier unit is aligned within a predefined tolerance range flush with the irradiation surface of the solar cell and wherein the Photovoltaic module at least one electrical conductor, the one
Trägerkontaktanschluss an einer der ersten Oberfläche gegenüberliegenden zweiten Oberfläche der Trägereinheit mit einem Zellenkontaktanschluss eines elektronischen Bauelements an der Solarzelle oder der Solarzelle elektrisch leitfähig kontaktiert, wobei der Zellenkontaktanschluss auf einer der Carrier contact terminal on one of the first surface opposite the second surface of the carrier unit electrically contacted with a cell contact terminal of an electronic component on the solar cell or the solar cell, wherein the cell contact terminal on one of
Einstrahlungsfläche gegenüberliegenden Kontaktierungsseite der Solarzelle angeordnet ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Irradiation surface opposite contacting side of the solar cell is arranged, wherein the method comprises the following steps:
Bereitstellen der Trägereinheit und der Solarzelle; Providing the carrier unit and the solar cell;
- Anordnen der Solarzelle in Bezug zur Trägereinheit, derart dass die Arranging the solar cell in relation to the carrier unit such that the
Trägereinheit zumindest auf einer ersten Seite lateral versetzt zu der Solarzelle angeordnet ist, und wobei die erste Oberfläche der Trägereinheit innerhalb des vordefinierten Toleranzbereichs bündig mit der Carrier unit is at least on a first side laterally offset from the solar cell, and wherein the first surface of the carrier unit within the predefined tolerance range flush with the
Einstrahlungsfläche der Solarzelle ausgerichtet ist; und Irradiation surface of the solar cell is aligned; and
- elektrisch leitfähiges Verbinden des Zellenkontaktanschluss mit dem electrically conductively connecting the cell contact terminal to the
Trägerkontaktanschluss, um das Fotovoltaik-Modul herzustellen. Carrier contact connection to make the photovoltaic module.
Auch schafft der hier vorgestellten Ansatz eine Vorrichtung zur Herstellung eines Fotovoltaik-Moduls, wobei die Vorrichtung Einheiten aufweist, die ausgebildet sind, um die Schritte eines Verfahrens gemäß einer hier vorgestellten Variante durchzuführen. Also, the approach presented here creates a device for producing a photovoltaic module, wherein the device has units which are designed to perform the steps of a method according to a variant presented here.
Die vorliegende Erfindung schafft somit eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen bzw. umzusetzen. Auch durch diese The present invention thus provides a device which is designed to implement or implement the steps of a variant of a method presented here in corresponding devices. Also through this
Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden. Embodiment of the invention in the form of a device, the object underlying the invention can be solved quickly and efficiently.
Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierteIn the present case, a device can be understood as meaning an electrical device which processes sensor signals and outputs control and / or data signals in dependence thereon. The device may have an interface, which may be formed in hardware and / or software. In the case of a hardware-based embodiment, the interfaces can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains a wide variety of functions of the device. However, it is also possible that the interfaces have their own, integrated
Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen
bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. Unter einer Solarzelle oder auch Fotovoltaikzelle ist vorliegend ein elektronischesCircuits are or at least partially discrete components consist. In a software training, the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules. Under a solar cell or photovoltaic cell is present an electronic
Bauelement zu verstehen, welches Licht, insbesondere Sonnenlicht z. B. im Wellenlängenbereich 200 bis 1200 nm in elektrische Energie wandeln kann. Unter einer Einstrahlungshauptfläche (135) ist eine Hauptoberfläche der Component to understand which light, in particular sunlight z. B. in the wavelength range 200 to 1200 nm can convert into electrical energy. Under a main irradiation surface (135), a main surface of the
Solarzelle zu verstehen, über welche das Licht in die Solarzelle einfällt, um an einer Wandlerschicht in elektrische Energie umgewandelt zu werden. Unter einerTo understand solar cell, through which the light is incident into the solar cell to be converted at a converter layer into electrical energy. Under one
Trägereinheit ist beispielsweise eine Platte oder ein starres Element zu verstehen, welches elektrische Leiterbahnen aufweist, die zur elektrischen Kontaktierung von Strukturen oder elektronischen Bauelementen auf oder an der Solarzelle ausgebildet sind. Beispielsweise kann die Trägereinheit eine Carrier unit is to be understood, for example, a plate or a rigid element, which has electrical conductor tracks, which are designed for electrical contacting of structures or electronic components on or on the solar cell. For example, the carrier unit a
Leiterplatine sein, die zur Aufnahme der Solarzelle ausgebildet ist. Dabei kann die Trägereinheit in Bezug auf eine Lichteinstrahlungsrichtung auf die Be printed circuit board, which is designed to receive the solar cell. In this case, the carrier unit with respect to a light irradiation direction on the
Einstrahlungshauptfläche (135) seitlich versetzt zur Solarzelle angeordnet sein, sodass ein seitlicher Rand der Solarzelle benachbart oder gegenüberliegend zu einem Rand der Trägereinheit angeordnet ist. Die erste Oberfläche der Radiation main surface (135) be arranged laterally offset from the solar cell, so that a lateral edge of the solar cell adjacent or opposite to an edge of the carrier unit is arranged. The first surface of the
Trägereinheit ist innerhalb eines vordefinierten Toleranzbereichs bündig mit derCarrier unit is flush with the within a predefined tolerance range
Einstrahlungsfläche der Solarzelle ausgerichtet. Unter einer bündigen Irradiation surface of the solar cell aligned. Under a flush
Ausrichtung der ersten Oberfläche der Trägereinheit innerhalb eines Alignment of the first surface of the carrier unit within a
vordefinierten Toleranzbereichs in Bezug zur Einstrahlungsfläche kann eine Ausrichtung verstanden werden, bei der günstiger Weise keine Stufe bei einem Übergang von der Einstrahlungsfläche zu ersten Oberfläche vorhanden ist, maximal jedoch eine Stufe zwischen der ersten Oberfläche der Trägereinheit und der Einstrahlungsfläche vorhanden ist, deren Höhe nicht größer als predefined tolerance range with respect to the irradiation surface can be understood as an orientation in which there is advantageously no step in a transition from the irradiation surface to the first surface, but at most a step between the first surface of the support unit and the irradiation surface whose height is not greater when
beispielsweise 10 Prozent der Dicke der Trägereinheit und/oder der Dicke der Solarzelle ist. Unter einem elektrischen Leiter kann eine elektrisch leitfähige Verbindung wie beispielsweise ein Bonddraht verstanden werden, um die aus dem Licht erhaltene elektrische Energie an den Trägerkontaktanschluss oder einem Messersignal einer physikalischen Größe oder ein davon abgeleitetes Signal an den Trägerkontaktanschluss zu übermitteln. For example, 10 percent of the thickness of the carrier unit and / or the thickness of the solar cell. An electrical conductor can be understood as meaning an electrically conductive connection, such as a bonding wire, for transmitting the electrical energy obtained from the light to the carrier contact terminal or a meter signal of a physical size or a signal derived therefrom to the carrier contact terminal.
Der hier vorgestellte Ansatz basiert auf der Erkenntnis, dass ein Fotovoltaik- Modulen technisch sehr einfach und kostengünstig hergestellt werden kann,
wenn die Solarzelle mit der Trägereinheit derart ausgerichtet und verbunden werden, das die erste Oberfläche der Trägereinheit innerhalb des vordefinierten Toleranzbereichs bündig mit der Einstrahlungsflächen der Solarzelle ausgerichtet ist. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, einzelne oder mehrere Solarzellen, die als separates elektronisches Bauelement hergestellt werden, direkt benachbart zu einer Trägereinheit auszurichten und zu befestigen. Beispielsweise kann die Solarzelle in eine Ausnehmung oder Öffnung der Trägereinheit, beispielsweise einer Leiterplatine, eingesetzt sein und mittels eines einfachen und The approach presented here is based on the knowledge that photovoltaic modules can be produced very technically very simply and inexpensively, when the solar cell is aligned and connected to the carrier unit such that the first surface of the carrier unit is aligned flush with the irradiation surfaces of the solar cell within the predefined tolerance range. This results in the possibility of aligning and fixing individual or several solar cells, which are produced as a separate electronic component, directly adjacent to a carrier unit. For example, the solar cell can be inserted into a recess or opening of the carrier unit, for example a printed circuit board, and by means of a simple and
kostengünstigen Verdrahtungsvorgangs. Auf diese Weise kann technisch sehr einfach und kostengünstig das Fotovoltaik-Modul hergestellt werden, welches neben den Solarzellen als elektronischem (Halbleiter-) Bauelement eine inexpensive wiring process. In this way, the photovoltaic module can be produced very technically very simple and inexpensive, which in addition to the solar cell as an electronic (semiconductor) device a
Trägereinheit zur Halterung und zur elektrischen Kontaktierung der Solarzelle umfasst. Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Trägereinheit die Solarzelle an zumindest zwei Seiten lateral umgibt, insbesondere wobei die Trägereinheit die Solarzelle ringförmig umschließt. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil einer besonders sicheren Halterung der Solarzelle, wobei zugleich durch die Carrier unit for mounting and for electrical contacting of the solar cell comprises. Particularly advantageous is an embodiment of the present invention in which the carrier unit laterally surrounds the solar cell on at least two sides, in particular wherein the carrier unit surrounds the solar cell in an annular manner. Such an embodiment of the present invention offers the advantage of a particularly secure mounting of the solar cell, at the same time by the
Einbettung der Solarzelle in die Trägereinheit ein besonders hoher Schutz derEmbedding the solar cell in the carrier unit a particularly high protection of
Solarzelle realisiert werden kann. Solar cell can be realized.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Umhüllungsmasse vorgesehen sein, die zumindest den Leiter einschließt und/oder die zweite Oberfläche der Trägereinheit und/oder die According to a further embodiment of the present invention, an encapsulant mass may be provided which encloses at least the conductor and / or the second surface of the carrier unit and / or the
Kontaktierungsseite der Solarzelle überdeckt oder abdeckt. Unter einer Contact side of the solar cell covers or covers. Under one
Umhüllungsmasse kann ein Material verstanden werden, welches zumindest einen Teil des Leiters, der zweiten Oberfläche der Trägereinheit und/oder der Kontaktierungsseite der Solarzelle gegenüber Umwelteinflüssen abgeschirmt die Umhüllungsmasse kann beispielsweise in einem Herstellungsschritt des Encapsulation compound may be understood as a material which shields at least a part of the conductor, the second surface of the carrier unit and / or the contacting side of the solar cell from environmental influences, the encapsulation compound may be produced, for example, in a production step of the
Vergießens mit einer Vergussmasse hergestellt werden. Zugleich kann durch die Ausformung der Umhüllungsmasse eine gewünschte Oberflächenform oder Struktur realisiert werden, um ein Gehäuse für das Fotovoltaik-Modul zumindest teilweise zu schaffen.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Umhüllungsmasse in zumindest einem Bereich zwischen der Solarzelle und der Trägereinheit angeordnet ist und hierdurch die Solarzelle von der Trägereinheit trennt, insbesondere wobei die Solarzelle lateral vollständig von der Umhüllungsmasse umgeben ist. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil einer besonders sicheren Befestigung der Solarzelle mit der Trägereinheit. Potting can be made with a potting compound. At the same time, a desired surface shape or structure can be realized by the formation of the encapsulant to at least partially create a housing for the photovoltaic module. Particularly advantageous is an embodiment of the present invention in which the cladding mass is arranged in at least one area between the solar cell and the carrier unit and thereby separates the solar cell from the carrier unit, in particular wherein the solar cell is laterally completely surrounded by the cladding mass. Such an embodiment of the present invention offers the advantage of a particularly secure attachment of the solar cell to the carrier unit.
Um möglichst wenig Beschädigungen zu verursachen, wenn das Fotovoltaik- Modul weiter verbaut wird, kann gemäß einer günstigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Umhüllungsmasse eine Umhüllungsmassenfläche ausbilden, die bündig mit der Einstrahlungsfläche und der ersten Oberfläche ausgerichtet ist. Auf diese Weise kann eine ebene Fläche auf einer Seite des Fotovoltaik-Moduls erreicht werden, die sich von der ersten Oberfläche der Trägereinheit über die Umhüllungsmassenfläche zur Einstrahlungsfläche erstreckt. In order to cause as little damage as possible when the photovoltaic module is further installed, according to a favorable embodiment of the present invention, the cladding mass may form a cladding mass surface which is aligned flush with the irradiation surface and the first surface. In this way, a flat surface can be achieved on a side of the photovoltaic module which extends from the first surface of the carrier unit via the envelope mass surface to the irradiation surface.
Um eine Korrosion oder anderweitige Beschädigung von Komponenten des Fotovoltaik-Moduls sicherzustellen, kann gemäß einer besonders günstigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Umhüllungsmasse eine fluiddichte Versiegelung eines Bereichs zwischen der zweiten Oberfläche der Trägereinheit, dem Leiter und der Kontaktierungsfläche bilden. In order to ensure corrosion or otherwise damage to components of the photovoltaic module, according to a particularly advantageous embodiment of the present invention, the cladding mass may form a fluid-tight seal of a region between the second surface of the carrier unit, the conductor and the contacting surface.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Trägereinheit durch eine Leiterplatte gebildet sein, die eine Mehrzahl vonAccording to another embodiment of the present invention, the carrier unit may be formed by a printed circuit board having a plurality of
Leiterbahnen zur Verbindung von unterschiedlichen elektronischen Tracks for connecting different electronic
Bauelementen aufweist, insbesondere wobei zumindest eine der Leiterbahnen den Trägerkontaktanschluss aufweist oder bildet. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass die Trägereinheit sowohl zum Schutz der Solarzelle als auch zur elektrischen Kontaktierung der Solarzelle verwendet werden kann. Durch diese Mehrfachfunktion der Trägereinheit kann somit eine kompakte und raumsparende Bauform des Fotovoltaik-Moduls erreicht werden. In particular, wherein at least one of the conductor tracks has or forms the carrier contact connection. Such an embodiment of the present invention offers the advantage that the carrier unit can be used both for the protection of the solar cell and for the electrical contacting of the solar cell. As a result of this multiple function of the carrier unit, a compact and space-saving design of the photovoltaic module can thus be achieved.
Um eine besonders flexible weitere Kontaktierung des Fotovoltaik-Moduls sicherzustellen, kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegend
Erfindung die Trägereinheit zumindest einen Durchkontakt aufweisen, der den Trägerkontaktanschluss auf der zweiten Oberfläche der Trägereinheit mit zumindest einem weiteren Kontaktanschluss auf der ersten Oberfläche elektrisch leitfähig kontaktiert. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass das Fotovoltaik-Modul von einer beliebigen Seite selbst elektrisch kontaktiert wird, wodurch sich die Verwendungsmöglichkeit des derart ausgestalteten Fotovoltaik-Moduls deutlich erhöht. In order to ensure a particularly flexible further contacting of the photovoltaic module, according to a further embodiment of the present invention Invention, the carrier unit having at least one through-contact, the electrically contacted the carrier contact terminal on the second surface of the carrier unit with at least one further contact terminal on the first surface. Such an embodiment of the present invention has the advantage that the photovoltaic module is contacted electrically from any side itself, which significantly increases the possibility of using the photovoltaic module configured in this way.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Solarzelle ferner ein elektronisches Bauelement aufweist, das ausgebildet ist, um eine physikalische Größe zu messen und/oder ein elektrisches Signal zu verarbeiten, insbesondere wobei das elektronische Bauelement an der Particularly advantageous is an embodiment of the present invention, wherein the solar cell further comprises an electronic component, which is designed to measure a physical size and / or to process an electrical signal, in particular wherein the electronic component to the
Kontaktierungsseite der Solarzelle angeordnet ist. Eine derartige Contacting side of the solar cell is arranged. Such
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass durch das Fotovoltaik-Modul bereits eine weitere Funktionalität wie beispielsweise die Messung der physikalischen Größe und die Verarbeitung eines elektrischen Signals bereitgestellt wird, wobei insbesondere diese weitere Funktionalität aus elektrischer Energie der Solarzellen gespeist wird. Embodiment of the present invention has the advantage that already provided by the photovoltaic module, a further functionality such as the measurement of the physical size and the processing of an electrical signal, in particular, this further functionality is fed from electrical energy of the solar cell.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem An advantage is also a computer program product with program code, which on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a
Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programmprodukt auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird. Hard disk space or an optical storage can be stored and used to carry out the method according to one of the embodiments described above, when the program product is executed on a computer or a device.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen: The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 ein Fotovoltaik-Modul gemäß einem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 is a photovoltaic module according to an embodiment of the
vorliegenden Erfindung; present invention;
Fig. 2 eine Draufsichtdarstellung auf das Fotovoltaik-Modul gemäß dem in Fig. Fig. 2 is a plan view of the photovoltaic module according to the in Fig.
1 dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines Fotovoltaik-Moduls gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1 illustrated embodiment of the present invention; 3 is a sectional view of a photovoltaic module according to another embodiment of the present invention;
Fig. 4 eine Draufsichtdarstellung auf das Fotovoltaik-Modul gemäß dem in Fig. 4 is a plan view of the photovoltaic module according to the in Fig.
3 dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 3 illustrated embodiment of the present invention;
Fig. 5 A bis E Schnittdarstellungen von unterschiedlichen Herstellungsstadien eines Fotovoltaik-Moduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 5 A to E are sectional views of different manufacturing stages of a photovoltaic module according to an embodiment of the present invention;
Fig. 6 eine Schnittdarstellung eines Fotovoltaik-Moduls gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 6 is a sectional view of a photovoltaic module according to another embodiment of the present invention;
Fig. 7A eine Schnittdarstellung eines Fotovoltaik-Moduls gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 7A is a sectional view of a photovoltaic module according to another embodiment of the present invention;
Fig. 7B eine Schnittdarstellung eines Fotovoltaik-Moduls gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Fig. 8 eine Schnittdarstellung eines Fotovoltaik-Moduls gemäß einem weiteren7B is a sectional view of a photovoltaic module according to another embodiment of the present invention; Fig. 8 is a sectional view of a photovoltaic module according to another
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und Embodiment of the present invention; and
Fig. 9 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden 9 is a flowchart of an embodiment of the present invention
Erfindung als Verfahren zur Herstellung eines Fotovoltaik-Moduls. Invention as a method for producing a photovoltaic module.
In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren In the following description of favorable embodiments of the present invention are for the in the various figures
dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche represented and similar elements acting the same or similar
Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird. Reference numeral used, wherein a repeated description of these elements is omitted.
Fig. 1 zeigt ein Fotovoltaik-Modul 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Hierbei ist das Aufbaukonzept des Fotovoltaik-Moduls in einer beispielhaften Variante der Erfindung in einer Schnittdarstellung Fig. 1 shows a photovoltaic module 100 according to an embodiment of the present invention. Here, the construction concept of the photovoltaic module in an exemplary variant of the invention in a sectional view
wiedergegeben. Das Fotovoltaik-Modul 100 umfasst eine Solarzelle 1 10 (die auch als Photovoltaikzelle oder PV-Zelle bezeichnet werden kann), wobei diese
Solarzelle 1 10 beispielsweise ein in einem Sensorsystem 1 15 mit beispielsweise einem mikroelektronischen mechanischen Sensor (MEMS) 120 und/oder einer ASIC-Auswerteschaltung 125 derart integriert, dass einer dem einfallenden Licht zugewandte solaraktiven Seite 135 (die auch als Einstrahlungsseite bezeichnet werden kann) der PV-Zelle 1 10 gemeinsam mit der Unterseite 140 (im played. The photovoltaic module 100 includes a solar cell 1 10 (which may also be referred to as a photovoltaic cell or PV cell), wherein these Solar cell 1 10, for example, a in a sensor system 1 15 with, for example, a microelectronic mechanical sensor (MEMS) 120 and / or an ASIC evaluation circuit 125 integrated such that the incident light facing solar active side 135 (which can also be referred to as the irradiation side) of the PV cell 1 10 together with the bottom 140 (im
Folgenden auch als erster Oberfläche bezeichnet) eines neben der Solarzelle 1 10 angeordneten Umverdrahtungsbereiches (Interposers) als Trägereinheit 150 einen unteren Gehäuseabschluss eines das Fotovoltaik-Modul 100 Also referred to below as the first surface) of a rewiring area (interposer) arranged next to the solar cell 110 as a carrier unit 150 is a lower housing end of a photovoltaic module 100
einhausenden Gehäuses 155 bildet. Dabei ist die erste Oberfläche 140 der Trägereinheit 150 in einem gemeinsamen Höhenniveau mit der housing housing 155 forms. In this case, the first surface 140 of the carrier unit 150 in a common height level with the
Einstrahlungsfläche 135 der Solarzelle 1 10 ausgerichtet. Unter einem Irradiation surface 135 of the solar cell 1 10 aligned. Under a
gemeinsamen Höhenniveau kann hierbei beispielsweise eine Anordnung der ersten Oberfläche 140 in Bezug zur Einstrahlungsfläche 135 betrachtet werden, bei der eine Stufe eines Übergangs zwischen der Einstrahlungsfläche 135 zur ersten Oberfläche 140 möglichst klein oder gar nicht vorhanden ist, höchstens jedoch 10 Prozent einer Dicke der Trägereinheit 155 oder der Solarzelle 1 10 beträgt. common height level can be considered in this case, for example, an arrangement of the first surface 140 with respect to the irradiation surface 135, in which a step of a transition between the irradiation surface 135 to the first surface 140 as small as possible or not present, but at most 10 percent of a thickness of the support unit 155th or the solar cell 1 is 10.
Die Trägereinheit 155 kann vorliegend als„Interposer" bezeichnet werden, wobei in diesem Fall als Trägereinheit 155 ein Bereich oder ein Bauteil gemeint ist, welches die„FinePitch' -Kontakte von unter anderem Silizium-Chips in den „gröberen" Pitch der Leiterplattenkontakte umsetzt. In der in Fig. 1 gezeigten Ausführung erstreckt sich der Interposer, d. h. die Trägereinheit 150, ringförmig um die Solarzelle 1 10 und schließt diese lateral vollständig ein, was aus der nachfolgend noch näher beschriebenen Fig. 2 besser ersichtlich wird. DerThe carrier unit 155 may in the present case be referred to as an "interposer", in which case a carrier unit 155 is an area or a component which converts the "FinePitch" contacts of, inter alia, silicon chips into the "coarser" pitch of the board contacts. In the embodiment shown in Fig. 1, the interposer, d. H. the support unit 150, annularly around the solar cell 1 10 and closes this laterally completely, which will become more apparent from the Fig. 2 described in more detail below. Of the
Bereich 160 zwischen Solarzelle 1 10 und Interposer 150 ist mit einer Area 160 between solar cell 1 10 and Interposer 150 is with a
Umhüllungsmasse 165 (die auch als Pressmasse oder Moldmasse bezeichnet werden kann) ausgefüllt. Bei dem Interposer 150 kann es sich beispielsweise um eine Leiterplatte (die in Fachkreisen auch unter der Bezeichnung PCB (PCB = Printed Circuit Board) bekannt ist) handeln. Der Interposer 150 enthält metallisierte Durchkontakte 170 für die elektrische Verbindung zwischen metallischen Kontaktflächen 175 an der Unterseite (erste Oberfläche 140) und Oberseite (zweite Oberfläche 177) der Trägereinheit 150. Diese metallischen Kontaktflächen 175 der Trägereinheit 150 können als Trägerkontaktanschluss bezeichnet werden, da sie eine Kontaktierung der Trägereinheit 150 von derEnvelope mass 165 (which may also be referred to as a molding compound or molding compound) filled. For example, the interposer 150 may be a printed circuit board (also known in the art as PCB (Printed Circuit Board)). The interposer 150 contains metallized vias 170 for the electrical connection between metallic contact surfaces 175 on the underside (first surface 140) and top (second surface 177) of the carrier unit 150. These metallic contact surfaces 175 of the carrier unit 150 may be referred to as a carrier contact terminal, since they have a Contacting the carrier unit 150 of the
Solarzelle 1 10 und umgekehrt ermöglichen. Alternativ kann der Interposer 150
auch in der Fig. 1 nicht dargestellte Metallkontakte an der Außenkante (bzw. an einer der Solarzelle 1 10 gegenüberliegenden Kante) enthalten, welche beispielsweise durch Anordnung der Durchkontakte 170 in einer Sägelinie erzeugt werden. Die Solarzelle 1 10 und evtl. weitere Bauelemente 120 bzw. 125, welche auf einer Rück- oder Kontaktierungsseite 183 der Solarzelle 1 10 aufgebracht und über einen Zellenkontaktanschluss 185 (der von der Solarzelle 1 10 elektrisch isoliert ist) kontaktierbar sind, werden untereinander bzw. zum Interposer 150 mittels zumindest eines elektrischen Leiters 190 unter Solar cell 1 10 and vice versa allow. Alternatively, the interposer 150 Also in Fig. 1, not shown, metal contacts on the outer edge (or on one of the solar cell 1 10 opposite edge) included, which are generated for example by arranging the vias 170 in a sawing line. The solar cell 1 10 and possibly other components 120 and 125, which on a back or contacting side 183 of the solar cell 1 10 applied and contactable via a cell contact terminal 185 (which is electrically isolated from the solar cell 1 10) are contacted with each other or to the interposer 150 by means of at least one electrical conductor 190 below
Verwendung eines Drahtbond-Verfahrens oder unter Verwendung von FC- Technologien (FC = Flip-Chip) kontaktiert. Die Drahtbondkontakte 190 welche zu zum Interposer 150 gezogen werden erstrecken sich dabei über den von Mold— oder Umhüllungsmasse 165 ausgefüllten Bereich zwischen Interposer 150 und PV-Zelle 1 10. Das in der Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt die direkte Kontaktierung von Bauelementen 120 bzw. 125 untereinander bzw. direkt zum Interposer-Ring 150 sowie eine Kontaktierung eines ASICs 125 als Using a wire bonding process or contacted using FC technologies (FC = flip-chip). The Drahtbondkontakte 190 which are drawn to the Interposer 150 extend over the mold or envelope mass 165 filled area between Interposer 150 and PV cell 1 10. The embodiment shown in FIG. 1 shows the direct contacting of devices 120 and 125 with each other or directly to the interposer ring 150 and a contacting of an ASIC 125 as
Auswerteschaltung. Die PV-Zellen-Rückseite (d. h. die Kontaktierungsseite) sowie die Bauelemente 120 bzw. 125 auf dieser und der Interposer-Bereich 150 sind von der Pressmasse / Moldmasse, d. h. von der Umhüllungsmasse 165 (zumindest teilweise) überdeckt. Evaluation. The PV cell backside (i.e., the contacting side) and the devices 120 and 125 thereon and the interposer region 150 are of the molding compound / molding compound, i. H. covered by the wrapping mass 165 (at least partially).
Fig. 2 zeigt eine Draufsichtdarstellung auf das Fotovoltaik-Modul gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In der Fig. 2 ist dabei eine Ansicht von unter dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die PV-Zelle 1 10 ist vom Interposer 150 ringförmig umgeben. An der Unterseite 140 des Interposers 150 sind metallisierte FIG. 2 shows a plan view of the photovoltaic module according to the exemplary embodiment of the present invention shown in FIG. 1. FIG. 2 is a view of the embodiment of the present invention shown in FIG. 1. The PV cell 1 10 is surrounded annularly by the interposer 150. At the bottom 140 of the interposer 150 are metallized
Kontaktflächen 175 angeordnet, welche unter anderem der Kontaktierung des Systems bzw. des Fotovoltaik-Moduls 100 durch Löten dienen können. Der Bereich 160 zwischen PV-Zelle 1 10 und Interposerring 150 ist durch Pressmasse / Moldmasse 165 ausgefüllt. Dargestellt ist ein Einzelsystem eines Fotovoltaik- Moduls 100. Die Erfindung kann jedoch gemäß einem besonders günstigen Contact surfaces 175 arranged, which can serve, among other things, the contacting of the system or the photovoltaic module 100 by soldering. The area 160 between the PV cell 110 and Interposerring 150 is filled by molding compound / molding compound 165. Shown is a single system of a photovoltaic module 100. However, the invention can according to a particularly favorable
Ausführungsbeispiel im Nutzen (beispielsweise von vielen Einzelsystemen im Array) ausgeführt und im letzten Prozessschritt nach dem Mold bzw. einem Verguss der Umhüllungsmasse 165 durch beispielsweise durch Sägen vereinzelt werden.
Zusammenfassend ist zum in den Figuren 1 und 2 gezeigten ersten Embodiment in use (for example, of many individual systems in the array) executed and isolated in the last process step after the mold or a casting of the coating mass 165 by, for example, by sawing. In summary, the first shown in Figures 1 and 2
Ausführungsbeispiel anzumerken, dass zur einfachen, robusten und vor allem kleinbauenden Integration von Solarzellen als Energiewandler in elektronische Systeme wie Sensormodule aktuell nur wenige denkbare Konzepte zur Note that for the simple, robust and especially small-scale integration of solar cells as energy converters in electronic systems such as sensor modules currently only a few conceivable concepts for
Verfügung stehen. Aufwändige Prozesse wie Mold-Via-Technologie, To be available. Complex processes such as Mold-Via technology,
Umverdrahtungen durch lithografische Prozesse, Embedding-Technologie zeigen sich als noch nicht ausgereift und sehr kostenintensiv. Zudem unterliegt die Integration von Solarzellen besonderen Herausforderungen. So ist eine Öffnung bzw. ein Zugang zur solaraktiven Seite (d. h. der Einstrahlungsseite) der PV- Zelle 1 10 wünschenswert. Zudem sollten Kanten der Solarzellen 1 10 geschützt und elektrische Leitungswege 175 bzw. 190 sowohl lateral als auch vertikal umverdrahtet werden können. Ein hohes Potenzial, vor allem hinsichtlich geringer Kosten für die Aufbau- und Verbindungstechnik stellen Aufbaukonzepte dar, welche weitestgehend auf Standard-Prozessen beruhen, wie sie unter anderem für die Gehäuse von Elektronikschaltungen, weltweit Verwendung finden. Redistribution through lithographic processes, embedding technology is not yet mature and very costly. In addition, the integration of solar cells is subject to special challenges. Thus, an opening to the solar active side (i.e., the irradiation side) of the PV cell 110 is desirable. In addition, edges of the solar cells 1 10 should be protected and electrical conduction paths 175 and 190 can be rewired both laterally and vertically. A high potential, especially with regard to low costs for the assembly and connection technology represent design concepts that are largely based on standard processes, as used, inter alia, for the housing of electronic circuits, worldwide.
Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung kann darin gesehen werden, ein Aufbau- und Kontaktierungskonzept für ein Fotovoltaik-Modul 100 mit Solarzellen 1 10 in elektronischen Systemen zu schaffen sowie eine Möglichkeit für einAn important aspect of the present invention can be seen to provide a construction and contacting concept for a photovoltaic module 100 with solar cells 1 10 in electronic systems and a way for a
Verfahren zur Herstellung des Fotovoltaik-Moduls 100 zu schaffen, wobei dieses Fotovoltaik-Modul 100 mindestens einen Umverdrahtungsbereich 150 (der hier auch als Interposer oder Trägereinheit bezeichnet wird), welcher Kontaktflächen 175 zur elektrischen und/oder mechanischen Kontaktierung enthält und weiterhin mindestens eine Solarzelle 1 10, die insbesondere mit mindestens einem elektronischen Bauelement 120 bzw. 125 verbunden ist. Das Fotovoltaik-Modul 100 umfasst günstigerweise einen Interposer 150 oder eine Trägereinheit, die mindestens einseitig neben der Solarzelle 1 10 angeordnet ist, wobei To provide a method for producing the photovoltaic module 100, said photovoltaic module 100 at least one rewiring area 150 (which is also referred to as an interposer or carrier unit), which contains contact surfaces 175 for electrical and / or mechanical contacting and further at least one solar cell. 1 10, which is in particular connected to at least one electronic component 120 or 125. The photovoltaic module 100 conveniently comprises an interposer 150 or a carrier unit, which is arranged at least one side next to the solar cell 1 10, wherein
beispielsweise eine Unterseite 140 des Interposers 150 mit der solaraktiven Seite (Einstrahlungsseite 135) der PV-Zelle 1 10 einen gemeinsamen unteren For example, a bottom 140 of the interposer 150 with the solar active side (irradiation side 135) of the PV cell 1 10 a common lower
Abschluss bilden, d. h. eine gemeinsame Gehäusefläche eines Gehäuses 155 auf günstigerweise einem Höhenniveau bilden. Form conclusion, d. H. form a common housing surface of a housing 155 conveniently on a height level.
Insbesondere kann sich der Interposer 150 ringförmig um die PV-Zelle 1 10 erstreckt und diese lateral umschließen. Auch kann das Fotovoltaik-Modul 100 bzw. die Solarzelle 1 10, die Trägereinheit 150 und der elektrische Leiter 190
zumindest teilweise durch eine Moldmasse 165 bedeckt sein. Dabei kann sich die Moldmasse 165 mindestens über die nicht solaraktive Seite 135 In particular, the interposer 150 may extend annularly around the PV cell 110 and enclose it laterally. Also, the photovoltaic module 100 and the solar cell 1 10, the carrier unit 150 and the electrical conductor 190th be covered at least partially by a molding compound 165. In this case, the molding compound 165 at least on the non-solar active side 135th
(Einstrahlungsseite) der PV-Zelle 1 10, dass mindestens eine weitere Bauelement 120 bzw. 125 sowie den Interposer 150 erstrecken, wobei die Moldmasse 165 den Bereich 160 zwischen Interposer 150 und Solarzelle 1 10 derart ausfüllt, dass sich an der solaraktiven Seite 135 umlaufend um die PV-Zelle 1 10 ein (Irradiation side) of the PV cell 1 10 that at least one further component 120 and 125 and the interposer 150 extend, wherein the molding compound 165, the area 160 between Interposer 150 and solar cell 1 10 fills such that at the solar active side 135 circulating around the PV cell 1 10 a
weitestgehend ebener Bereich ergibt. Auch können die elektrischen largely flat area results. Also, the electrical
Kontaktflächen 175 des Interposers 150 an der Oberseite 177 über Standard- AVT-Kontaktierungstechnologien kontaktiert werden, was sich besonders kostengünstig erweist. Hierzu können beispielsweise die Kontaktflächen 175 mittels eines Drahtbond-Verfahrens zu Metallisierungsbereichen (d. h. den Zellenanschlusskontakten 185) auf der PVZellenrückseite 183 Contact surfaces 175 of the interposer 150 at the top 177 are contacted via standard AVT contacting technologies, which proves to be particularly cost-effective. For this purpose, for example, the contact surfaces 175 can be metallized by means of a wire bonding method (that is, the cell connection contacts 185) on the PV cell rear side 183
(Kontaktierungsseite) oder des mindestens einen elektronischen Bauelements 120 bzw. 125 kontaktiert sein. Auch kann der Interposer 150 elektrische (Contacting side) or the at least one electronic component 120 or 125 be contacted. Also, the Interposer 150 electrical
Durchkontakte 175 enthalten, welche die Kontaktflächen 175 an der OberseiteThrough contacts 175 containing the contact surfaces 175 at the top
177 mit den Kontaktflächen 175 an der Unterseite 140 des Interposers 150 elektrisch leitend verbinden. 177 electrically conductively connect to the contact surfaces 175 on the underside 140 of the interposer 150.
Der hier beispielhaft vorgestellte Ansatz ermöglicht die Realisierung einiger Vorteile. Beispielsweise wäre hier anzuführen, dass ein Einbringen der PV-ZelleThe approach exemplified here allows the realization of some advantages. For example, it should be mentioned here that an introduction of the PV cell
1 10 über Standard-AVT-Technologien (d. h., ein standardisiertes Bestücken) erfolgt, was sich besonders kostengünstig erweist. Auch können elektrische Kontakte zum Umverdrahtungsbereich 150 über Standard-AVT-Technologien (u.a. mittels eines Drahtbondens) erfolgen und es kann ein Kantenschutz für die Solarzelle 1 10 durch Moldmasse 165 technisch sehr einfach realisiert werden.1 10 using standard AVT technologies (ie, standardized loading), which is particularly cost-effective. Also, electrical contacts to the rewiring area 150 may be via standard AVT technologies (including, but not limited to wire bonding), and edge protection for the solar cell 110 may be accomplished very easily by molding compound 165.
Auch können Durchkontakte 170 zur den elektrischen Kontaktflächen 175 auf der Unterseite 140 des Systems 100 über Standard-Technologien der Also, vias 170 to the electrical contact pads 175 on the bottom surface 140 of the system 100 via standard technologies of the
Leiterplattenfertigung (Durchkontaktierungsherstellung) ausgebildet werden. Zugleich ist eine hohe Zuverlässigkeit des Fotovoltaik-Moduls 100 durch bekannte Materialgrenzflächen sichergestellt. Auch kann eine hohe Printed circuit board (Durchkontaktierungsherstellung) are formed. At the same time a high reliability of the photovoltaic module 100 is ensured by known material interfaces. Also, a high
Designfreiheit bedingt beispielsweise durch eine Umverdrahtung in der Design freedom, for example, due to a rewiring in the
Leiterplatte 150 und über bekannte und kostengünstige Leiterplattenprozesse erreicht werden. Zugleich können Kantenkontakte oder Lands realisiert werden. Auch kann eine Standard-AVT-Prozessfolge (z. b. ein Bestücken, Drahtbonden, Molden oder dergleichen erfolgen). Ferner ermöglichen Standardprozesse geringe Kosten und es können Standardmaterialien (beispielsweise PCB-
Duroplast, Kupfer, Moldmasse, Silizium oder dergleichen) verwendet werden. Auch ist ein Zusammenwirken der Materialien über Temperatur und Alterung bekannt, sodass eine Lebensdauer des Fotovoltaik-Moduls präzise eingestellt oder abgeschätzt werden kann. Circuit board 150 and can be achieved via known and inexpensive printed circuit board processes. At the same time edge contacts or Lands can be realized. Also, a standard AVT process sequence (eg, a loading, wire bonding, Molden or the like done). Furthermore, standard processes allow low costs and standard materials (e.g. Thermoset, copper, molding compound, silicon or the like). Also, an interaction of the materials on temperature and aging is known, so that a lifetime of the photovoltaic module can be precisely set or estimated.
Fig. 3 zeigt eine Schnittdarstellung eines Fotovoltaik-Moduls gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Hierbei ist der Interposer 150 einseitig neben der PV-Zelle 1 10 angeordnet. Der Bereich 160 zwischen Solarzelle 1 10 und Interposer 150 ist mit Pressmasse / Moldmasse 165 ausgefüllt. Zudem ist die PV-Zelle 1 10 lateral vollständig mit Moldmasse 165 umgeben. Fig. 4 zeigt eine Draufsichtdarstellung (solaraktive Seite) auf das Fotovoltaik-Modul gemäß dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Fig. 5 A bis E zeigen Schnittdarstellungen von unterschiedlichen Fig. 3 shows a sectional view of a photovoltaic module according to another embodiment of the present invention. In this case, the interposer 150 is arranged on one side next to the PV cell 110. The region 160 between solar cell 1 10 and interposer 150 is filled with molding compound / molding compound 165. In addition, the PV cell 1 10 laterally completely surrounded with molding compound 165. 4 shows a plan view (solar active side) of the photovoltaic module according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 3. Fig. 5 A to E show sectional views of different
Herstellungsstadien eines Fotovoltaik-Moduls 100 gemäß einem Manufacturing stages of a photovoltaic module 100 according to a
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In den Teilfiguren der Fig. 5 wird somit ein Herstellungsverfahren bzw. ein Verfahren zur Realisierung des Ausführungsbeispiels der Erfindung am Beispiel des in Fig. 1 beschriebenen Fotovoltaik-Moduls 100 gezeigt. Zu Beginn des Prozesses wird, wie in der Fig.Embodiment of the present invention. In the subfigures of FIG. 5, therefore, a manufacturing method and a method for implementing the embodiment of the invention using the example of the described in Fig. 1 photovoltaic module 100 is shown. At the beginning of the process, as shown in FIG.
5A dargestellt, der Interposer 150 bzw. eine Arrayanordnung vieler Interposer 150 an der Interposerunterseite 140 mit einer temporären Trägerfolie 500 z. B. durch Auflaminieren oder Aufkleben belegt. Alternativ kann es sich um eine Trägerfolie 500 handeln, welche bereits bei der Herstellung mit 5A, the interposer 150 or an array arrangement of many interposers 150 at the interposer bottom 140 with a temporary carrier foil 500 z. B. occupied by lamination or sticking. Alternatively, it may be a carrier film 500, which already in the production with
Umverdrahtungsbereichen 150 versehen wird. Die Trägerfolie 500 überspannt der Bestückbereich der PV-Zelle 1 10. Die PV-Zelle 1 10 wird durch z. B. Rewiring areas 150 is provided. The carrier film 500 spans the placement region of the PV cell 1 10. The PV cell 1 10 is replaced by z. B.
Aufkleben mittels eines Bestückers auf die Trägerfolie 500 aufgebracht, sodass ein Herstellungsstadium des Fotovoltaik-Moduls 100 erreicht wird, wie er in der Fig. 5B dargestellt ist. Im nächsten Prozessschritt, dessen Herstellungsstadium für das Fotovoltaik-Modul 100 in der Fig. 5C dargestellt ist, werden die Sticking by means of a mounter on the carrier film 500 applied so that a manufacturing stage of the photovoltaic module 100 is achieved, as shown in Fig. 5B. In the next process step, whose manufacturing stage for the photovoltaic module 100 is shown in FIG. 5C, the
Bauelemente (z. B. Bare die Chips 120, 125, SMD-Gehäuse, BGA, LGA, weitere Leiterplatten (PCB), weitere Leiterplatten mit weiteren bestückten Chips etc. ) auf die PV-Zellenrückseite 183 bestückt und z. B. durch Kleben oder Löten (wobei die Lötkontakte in der Fig. 5C nicht dargestellt sind) mechanisch oder im Falle des Lötens unter Umständen auch unter Verwendung von elektrischen Leitern Components (eg bare the chips 120, 125, SMD housing, BGA, LGA, further printed circuit boards (PCB), further printed circuit boards with other populated chips, etc.) on the PV cell back 183 equipped and z. B. by gluing or soldering (the solder contacts in Fig. 5C are not shown) mechanically or in the case of soldering under certain circumstances also using electrical conductors
190 elektrisch kontaktiert. Des Weiteren können die Bauelemente 120 und die
PV-Zelle 1 10 untereinander, zum Interposerring 150 und zur Solarzellenrückseite durch Drahtbonden mit elektrischen Leitern 190 elektrisch kontaktiert werden. So ist es auch denkbar, mehrere PV-Zellen 1 10 nebeneinander auf der Trägerfolie 500 anzuordnen und über Drahtbonds 190 parallel oder in Reihe zu verschalten. 190 electrically contacted. Furthermore, the components 120 and the PV cell 1 10 with each other, the Interposerring 150 and the solar cell rear side by wire bonding with electrical conductors 190 are electrically contacted. Thus, it is also conceivable to arrange several PV cells 1 10 side by side on the carrier film 500 and interconnect via wire bonds 190 in parallel or in series.
Nach einem Moldschritt, bei welchem die PV-Zellen Rückseite, die auf der Rückseite angeordneten Bauelemente 120 bzw. 125, sowie die Rückseite 140 des Interposers 177 (zweite Oberfläche) mit einer Vergussmasse 165 (zumindest teilweise) überdeckt werden, wird die Trägerfolie 500 abgezogen bzw. abgelöst. Das Ergebnis dieses Herstellungsschritts bzw. der Vorgang des Abziehens derAfter a molding step, in which the PV cells rear side, the components 120 and 125 arranged on the rear side, and the rear side 140 of the interposer 177 (second surface) are covered (at least partially) with a potting compound 165, the carrier film 500 is peeled off or replaced. The result of this manufacturing step or the process of withdrawing the
Trägerfolie 500 ist in der Fig. 5D dargestellt. Dieses Abziehen kann unter anderem mechanisch oder durch einen thermischen Prozessschritt durchgeführt werden. Zudem ist es möglich, bestimmte Bereiche von der Vergussmasse 165 freizuhalten, beispielsweise als Medienzugang für Drucksensoren. Das auf diese Weise hergestellte Fotovoltaik-Modul 100 ist (bis auf den Medienzugang) in derCarrier film 500 is shown in FIG. 5D. This stripping can be carried out, inter alia, mechanically or by a thermal process step. In addition, it is possible to keep certain areas free of potting compound 165, for example as media access for pressure sensors. The photovoltaic module 100 produced in this way is in the (except for the media access) in the
Fig. 5E dargestellt. Fig. 5E shown.
Alternativ zur direkten Kontaktierung von Bauelementen 120 bzw. 125 zum Interposerring 150, kann die PV-Zellen-Rückseite 183 auch As an alternative to the direct contacting of components 120 and 125 to the interposer ring 150, the PV cell rear side 183 can also
Umverdrahtungsschichten 600 enthalten, welche es erlauben die elektronischenRedistribution layers 600, which allow the electronic
Bauelemente 120 bzw. 125 von der Anordnung her flexibler aufzubringen und zur Umverdrahtung bzw. der Trägereinheit 150 zu kontaktieren. Ein solches To apply components 120 and 125 from the arrangement more flexible and to contact the rewiring or the carrier unit 150. Such
Ausführungsbeispiel eines Fotovoltaik-Moduls der vorliegenden Erfindung ist als Schnittdarstellung in der Fig. 6 wiedergegeben. Über eine Leiterbahnführung 600 werden die Signale der elektronischen Bauelemente 10 bzw. 125 dann zu weiteren z. B. nahe des Interposers 150 platzierten Kontaktfläche 185 geführt und über Drahtbonds 190 zum Interposer 150 kontaktiert. Die Umverdrahtung bzw. der Leiterbahnen 600 für die Umverdrahtung kann z. B. durch lithografische Prozesse erfolgen. Embodiment of a photovoltaic module of the present invention is shown as a sectional view in FIG. 6. Via a conductor track guide 600, the signals of the electronic components 10 and 125 then to further z. B. placed near the interposer 150 contact surface 185 out and contacted via wire bonds 190 to the interposer 150. The rewiring or the interconnects 600 for the rewiring can, for. B. done by lithographic processes.
Fig. 7 zeigt eine Schnittdarstellung eines Fotovoltaik-Moduls 100 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die solaraktive Seite 135 der PV- Zelle 1 10 kann durch Schutzschichten 700, Schutzfolien oder Schutzlacke geschützt werden. Diese können sich lateral bis zum Interposerring 150 bzw. dessen Unterseite 140 ausdehnen und zur Isolierung von metallisiertenFig. 7 shows a sectional view of a photovoltaic module 100 according to another embodiment of the present invention. The solar active side 135 of the PV cell 1 10 can be protected by protective layers 700, protective films or protective lacquers. These can extend laterally as far as the interposer ring 150 or its underside 140 and can be metallized to isolate them
Kontaktflächen 175 genutzt werden. Im Bereich der solaraktiven Seite 135
(Einstrahlungsseite) ist die Schutzschicht 700 entsprechend optisch transparent ausgeführt, wie dies in der Fig. 7B dargestellt ist. Des Weiteren kann es sich bei der Schutzschicht 700 auch um die Trägerfolie 500 gemäß der Beschreibung des Herstellungsverfahrens in den Teilfiguren der Fig. 5 handeln. Des weiteren kann die Umverdrahtungsschicht 600 selbst eine Umverdrahtung enthalten um unter anderem eine elektrische Kontaktierung der solaraktiven Seite 135 Contact surfaces 175 are used. In the solar active side 135 (Irradiation side), the protective layer 700 is made corresponding optically transparent, as shown in Fig. 7B. Furthermore, the protective layer 700 may also be the carrier film 500 according to the description of the manufacturing method in the subfigures of FIG. 5. Furthermore, the rewiring layer 600 may itself contain a rewiring in order, inter alia, to make electrical contact with the solar active side 135
(Vorderseitenkontaktierung) der PV-Zelle 1 10 zu gewährleisten. Bei Verwendung einer mechanisch robusten und tragfähigen Schutzschicht 700 / Schutzfolie bei der Ausführung mit Interposerring 150 kann alternativ zu Vergussmasse 165 ein Metall- oder Kunststoffdeckel eingesetzt werden, welche mit dem Interposerring(Front side contacting) of the PV cell 1 10 to ensure. When using a mechanically robust and load-bearing protective layer 700 / protective film in the version with Interposerring 150 may be used as an alternative to potting 165 a metal or plastic lid, which with the Interposerring
150 mechanisch fest verbunden wird und den Bereich der PV-Zellerückseite 183 überragt und abdeckt. Gegebenenfalls sind Durchlöcher im Metalldeckel als Medienzugang möglich. Fig. 8 zeigt eine Schnittdarstellung eines Fotovoltaik-Moduls 100 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung alternativ zur 150 mechanically fixed and the area of the PV cell rear side 183 projects beyond and covers. If necessary, through holes in the metal lid are possible as media access. FIG. 8 shows a sectional illustration of a photovoltaic module 100 according to a further exemplary embodiment of the present invention as an alternative to
Kontaktierung des Interposers 150 zur PV-Zellen-Rückseite 183 bzw. dort angeordneten Bauelementen 120 bzw. 125 können Molddurchkontakte 800 ausgeführt werden, welche den mit Pressmasse 165 ausgefüllten Bereich 160 zwischen PV-Zelle 1 10 und Interposer 150 überspannen. Die Verbindung derContacting of the interposer 150 to the PV cell rear side 183 or components 120 or 125 arranged there may be executed Molddurchkontakte 800 spanning the filled with molding compound 165 area 160 between the PV cell 1 10 and interposer 150. The connection of
Molddurchkontakte 800 an einer der Solarzelle 1 10 und/oder der Trägereinheit 150 gegenüberliegenden Moldoberseite 810 der Vergussmasse 165 über Leiterbahnen 820 kann bei Ausführung von Kontaktflächen auch zur Mold through contacts 800 on one of the solar cell 1 10 and / or the support unit 150 opposite Moldoberseite 810 of the potting compound 165 via conductor tracks 820 can also be used in the execution of contact surfaces
Kontaktierung weiterer Systeme verwendet werden (Package an Package). Contacting other systems are used (Package to Package).
Fig. 9 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Verfahren 900 zur Herstellung eines Fotovoltaik-Moduls 100. Das Fotovoltaik-Modul umfasst zumindest eine Solarzelle, die eine FIG. 9 shows a flow diagram of an embodiment of the present invention as a method 900 for producing a photovoltaic module 100. The photovoltaic module comprises at least one solar cell which has a solar cell
Einstrahlungshauptfläche (135) zum Empfang von Licht aufweist, welches zur Bereitstellung einer Spannung vorgesehen ist, wobei das Fotovoltaik-Modul eineRadiation main surface (135) for receiving light, which is intended to provide a voltage, wherein the photovoltaic module a
Trägereinheit aufweist, die zumindest auf einer ersten Seite lateral versetzt zu der Solarzelle angeordnet ist, wobei eine erste Oberfläche der Trägereinheit innerhalb eines vordefinierten Toleranzbereichs bündig mit der Carrier unit, which is arranged laterally offset at least on a first side to the solar cell, wherein a first surface of the carrier unit within a predefined tolerance range flush with the
Einstrahlungsfläche der Solarzelle ausgerichtet ist. Das Fotovoltaik-Modul umfasst ferner zumindest einem elektrischen Leiter, der einen Irradiation surface of the solar cell is aligned. The photovoltaic module further comprises at least one electrical conductor, the one
Trägerkontaktanschluss an einer der ersten Oberfläche gegenüberliegende
zweite Oberfläche der Trägereinheit mit einem Zellenkontaktanschluss eines elektronischen Bauelements an der Solarzelle oder der Solarzelle elektrisch leitfähig kontaktiert, wobei der Zellenkontaktanschluss auf einer der Carrier contact connection on one of the first surface opposite second surface of the carrier unit electrically contacted with a cell contact terminal of an electronic component to the solar cell or the solar cell, wherein the cell contact terminal on one of
Einstrahlungsfläche gegenüberliegenden Kontaktierungsseite der Solarzelle angeordnet ist. Das Verfahren 900 umfasst einen Schritt 910 des Bereitstellens der Trägereinheit und der Solarzelle. Ferner umfasst das Verfahren 900 einen Schritt 920 des Anordnens der Solarzelle in Bezug zur Trägereinheit, derart dass die Trägereinheit zumindest auf einer ersten Seite lateral versetzt zu der Solarzelle angeordnet ist, und wobei die erste Oberfläche der Trägereinheit innerhalb des vordefinierten Toleranzbereichs bündig mit der Einstrahlungsfläche der Solarzelle ausgerichtet ist. Schließlich umfasst das Verfahren 900 einen Schritt 930 des elektrisch leitfähigen Verbindens des Zellenkontaktanschlusses mit dem Trägerkontaktanschluss, um das Fotovoltaikmodul herzustellen. Irradiation surface opposite contacting side of the solar cell is arranged. The method 900 includes a step 910 of providing the carrier unit and the solar cell. Furthermore, the method 900 comprises a step 920 of arranging the solar cell with respect to the carrier unit, such that the carrier unit is arranged laterally offset from the solar cell at least on a first side, and the first surface of the carrier unit is flush with the irradiation surface of the carrier unit within the predefined tolerance range Solar cell is aligned. Finally, the method 900 includes a step 930 of electrically connecting the cell contact terminal to the carrier contact terminal to make the photovoltaic module.
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. The embodiments described and shown in the figures are chosen only by way of example. Different embodiments may be combined together or in relation to individual features. Also, an embodiment can be supplemented by features of another embodiment.
Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Furthermore, method steps according to the invention can be repeated as well as carried out in a sequence other than that described.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder"-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.